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JP7612334B2 - Control device, imaging device, control method, and program - Google Patents
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JP7612334B2 - Control device, imaging device, control method, and program - Google Patents

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本発明は、撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device.

撮像装置の自動焦点検出(AF)方式として、位相差焦点検出方式(位相差AF)が知られている。位相差AFは、デジタルスチルカメラで多く用いられるAFであり、撮像素子が焦点検出用センサとして用いられるものが存在する。特許文献1には、一部の画素を瞳分割方式の焦点検出を行うための焦点検出用画素とした撮像素子が開示されている。このような焦点検出方法の場合、瞳分離されている一対の焦点検出画素の基線長は焦点検出精度に影響を及ぼす。 Phase-difference focus detection (Phase-difference AF) is known as an autofocus detection (AF) method for imaging devices. Phase-difference AF is a method often used in digital still cameras, and some imaging devices use an image sensor as a focus detection sensor. Patent Document 1 discloses an imaging device in which some pixels are used as focus detection pixels for performing focus detection using a pupil splitting method. In this type of focus detection method, the baseline length of a pair of pupil-split focus detection pixels affects the focus detection accuracy.

また一般的に、焦点検出を実施する際には、適正露出になる露出条件(露出狙い値)に設定する必要がある。したがって、焦点検出に適さない露出になっている場合、測光手段により露出が適正となる露出条件に設定して焦点検出を行う。特許文献2には、レリーズボタンが半押しされて焦点検出を実施する際に、素早く焦点検出に移行できるように、半押し直前の焦点検出結果の信頼性に応じて、測光の有無や露出条件の設定変更を行う撮像装置が開示されている。 In addition, when performing focus detection, it is generally necessary to set the exposure conditions (target exposure value) to provide proper exposure. Therefore, if the exposure is not suitable for focus detection, the exposure conditions are set to proper exposure conditions by the photometry means and focus detection is performed. Patent Document 2 discloses an imaging device that changes the settings of exposure conditions and whether or not to perform photometry depending on the reliability of the focus detection result immediately before the release button is half-pressed, so that a quick transition to focus detection can be made when the release button is half-pressed to perform focus detection.

特開2008-52009号公報JP 2008-52009 A 特開2013-25132号公報JP 2013-25132 A

位相差AFの焦点検出精度は、結像光学系の絞り径(F値)により決まる基線長、被写体のコントラスト、または、露出設定によって取得される信号量などの種々の要因によって決まる。基線長は、結像光学系の絞り径(F値)に応じて変化する。一般的には、F値が大きくなるほど、基線長が小さくなるため焦点検出精度が低下する。しかしながら、従来技術では、測光の有無や露出狙い値に、位相差AFの焦点検出精度に影響を及ぼす基線長を考慮しておらず、測光により一定の信号量を取得することに重きを置いている。このため、基線長を考慮していれば焦点検出可能な状況である場合でも、素早く高精度な焦点検出ができない可能性がある。 The focus detection accuracy of phase difference AF is determined by various factors such as the baseline length, which is determined by the aperture diameter (F-number) of the imaging optical system, the contrast of the subject, or the amount of signal acquired by the exposure setting. The baseline length changes according to the aperture diameter (F-number) of the imaging optical system. Generally, the larger the F-number, the smaller the baseline length, and the lower the focus detection accuracy. However, in conventional technology, the presence or absence of photometry and the target exposure value do not take into account the baseline length, which affects the focus detection accuracy of phase difference AF, and the emphasis is on acquiring a certain amount of signal through photometry. For this reason, even in a situation where focus detection is possible if the baseline length is taken into account, it may not be possible to perform quick and highly accurate focus detection.

そこで本発明は、素早く高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a control device, an imaging device, a control method, and a program that enable quick and highly accurate focus detection.

本発明の一側面としての制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、基線長に基づく情報に基づいて、前記焦点検出のための露出条件を取得する露出条件取得部とを有し、前記基線長に基づく情報は、前記絞り値および像高に関する情報であり、前記露出条件は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出狙い値となる露出条件であり、第2の基線長に基づく情報では前記第1の露出狙い値とは異なる第2の露出狙い値となる露出条件であり、前記第1の露出狙い値および前記第2の露出狙い値はそれぞれ、前記焦点検出のための露出狙い値であり、前記露出制御部は、前記露出条件となるように前記露出制御を行い、前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、前記第1の露出狙い値は、前記第2の露出狙い値よりも高く、前記第1の基線長に基づく前記情報では、前記第1の露出狙い値は、前記画素信号に基づいて撮像画像を取得するための第3の露出狙い値よりも高い。 A control device according to one aspect of the present invention is a control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, and includes an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value, and an exposure condition acquisition unit that acquires exposure conditions for the focus detection based on information based on a base line length, the information based on the base line length being information regarding the aperture value and an image height, and the exposure conditions being exposure conditions that become a first exposure target value in information based on a first base line length, and the information based on the line length is an exposure condition resulting in a second exposure target value different from the first exposure target value, the first exposure target value and the second exposure target value are each exposure target values for the focus detection, the exposure control unit performs the exposure control to achieve the exposure condition, the first base line length is shorter than the second base line length and the first exposure target value is higher than the second exposure target value, and in the information based on the first base line length , the first exposure target value is higher than a third exposure target value for acquiring an captured image based on the pixel signal.

本発明の他の側面としての制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報と基線長に基づく情報とに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する露出変更判定部とを有し、前記基線長に基づく情報は、像ずれ量をデフォーカス量へ換算するための換算係数に関する情報であり、前記露出変更判定部は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件を、第2の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件とは異なる第2の露出判定条件を有し、前記露出制御部は、前記露出変更判定部が前記露出制御を実施すると判定した場合、前記露出制御を行い、前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、前記第1の露出判定条件は、前記第2の露出判定条件よりも、前記現在の輝度情報と前記焦点検出のための適露出との差分の許容幅が小さい判定条件である。
発明の他の側面としての制御装置は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節部と、前記焦点調節部による前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報とレンズIDとに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する露出変更判定部と、を有し、前記露出変更判定部は、基線長がとりやすいレンズの場合に、基線長がとりにくいレンズの場合よりも、現在の輝度情報と適露出との差分を許容する幅を大きく設定し、前記露出制御部は、前記露出変更判定部が前記露出制御を実施すると判定した場合、前記露出制御を行う。
A control device according to another aspect of the present invention is a control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, and includes an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value, a focus adjustment unit that performs focus adjustment control of the imaging optical system, and an exposure change determination unit that determines whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and information based on a base line length during the focus adjustment control by the focus adjustment unit, and the information based on the base line length is used to default an image shift amount. the information relating to a conversion coefficient for converting the amount of shavings into an amount of shavings, the exposure change determination unit having a first exposure determination condition for information based on a first baseline length and a second exposure determination condition different from the first exposure determination condition for information based on a second baseline length, the exposure control unit performing the exposure control when the exposure change determination unit determines to perform the exposure control, the first baseline length being shorter than the second baseline length, and the first exposure determination condition being a determination condition having a smaller tolerance for the difference between the current luminance information and an appropriate exposure for the focus detection than the second exposure determination condition.
A control device as another aspect of the present invention is a control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, and has an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including exposure time, imaging sensitivity, and aperture value, a focus adjustment unit that performs focus adjustment control of the imaging optical system, and an exposure change determination unit that determines whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and a lens ID during the focus adjustment control by the focus adjustment unit, wherein the exposure change determination unit sets a larger allowable range for the difference between the current luminance information and the appropriate exposure in the case of a lens in which it is easy to obtain a baseline length than in the case of a lens in which it is difficult to obtain a baseline length, and the exposure control unit performs the exposure control when the exposure change determination unit determines that the exposure control should be performed.

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

本発明によれば、素早く高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することができる。 The present invention provides a control device, an imaging device, a control method, and a program that enable quick and highly accurate focus detection.

各実施形態における撮像装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of an imaging device in each embodiment. 各実施形態における画素配列を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a pixel arrangement in each embodiment. 各実施形態における画素構造を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a pixel structure in each embodiment. 各実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。4A and 4B are explanatory diagrams of an image sensor and a pupil division function in each embodiment. 各実施形態における撮像素子および瞳分割機能の説明図である。4A and 4B are explanatory diagrams of an image sensor and a pupil division function in each embodiment. 各実施形態におけるデフォーカス量と像ずれ量と関係図である。5 is a diagram showing the relationship between a defocus amount and an image shift amount in each embodiment. 第1の実施形態における焦点調節処理を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a focus adjustment process according to the first embodiment. 第1の実施形態における露出狙い値を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a target exposure value in the first embodiment. 第2の実施形態における焦点調節処理を示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a focus adjustment process according to a second embodiment. 第3の実施形態におけるタイミングチャートである。13 is a timing chart according to the third embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 The following describes in detail an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

なお、各実施形態は発明の理解と説明を容易にするため、具体的かつ特定の構成を有するが、本発明はそのような特定の構成に限定されない。例えば、以下では本発明をレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した実施形態について説明するが、本発明はレンズ交換できないタイプのデジタルカメラや、ビデオカメラに対しても適用可能である。また、カメラを備えた任意の電子機器、例えば携帯電話機、パーソナルコンピュータ(ラップトップ、タブレット、デスクトップ型など)、ゲーム機などで実施することもできる。 Note that each embodiment has a specific and specific configuration to facilitate understanding and explanation of the invention, but the present invention is not limited to such specific configurations. For example, the following describes an embodiment in which the present invention is applied to a single-lens reflex digital camera with interchangeable lenses, but the present invention is also applicable to digital cameras and video cameras that do not have interchangeable lenses. The present invention can also be implemented in any electronic device equipped with a camera, such as a mobile phone, a personal computer (such as a laptop, tablet, or desktop type), or a game console.

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

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

撮像素子107は、撮像光学系を介して被写体像(光学像)の光電変換を行い、CMOSセンサやCCDセンサなどの二次元フォトセンサ、および、その周辺回路により構成され、撮像光学系の結像面に配置される。撮像素子107としては、例えば、横方向にm個の画素、縦方向にn個の画素を有する受光ピクセル上にベイヤー配列の原色カラーモザイクフィルタをオンチップで形成した2次元単板カラーセンサが用いられる。 The image sensor 107 performs photoelectric conversion of the subject image (optical image) via the imaging optical system, and is composed of a two-dimensional photosensor such as a CMOS sensor or CCD sensor and its peripheral circuits, and is arranged on the imaging plane of the imaging optical system. For example, the image sensor 107 may be a two-dimensional single-chip color sensor in which a primary color mosaic filter in a Bayer array is formed on-chip on a light-receiving pixel having m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction.

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

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

CPU121は、撮像装置100の種々の制御を司る制御装置(制御手段)である。CPU121は、演算部、ROM、RAM、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ、および、通信インターフェイス回路などを有する。CPU121は、ROMに記憶された所定のプログラムを読み出して実行することにより、撮像装置100の各種回路を駆動し、焦点検出(AF)、撮影、画像処理、または、記録などの一連の動作を制御する。なお、通信インターフェイス回路は、USBや有線LANなどのケーブルを用いた通信のみならず、無線LANなどの無線技術を用いた通信を行うことが可能である。 The CPU 121 is a control device (control means) that controls various aspects of the imaging device 100. The CPU 121 has an arithmetic unit, ROM, RAM, an A/D converter, a D/A converter, and a communication interface circuit. The CPU 121 reads out and executes a specific program stored in the ROM to drive various circuits of the imaging device 100 and control a series of operations such as focus detection (AF), shooting, image processing, and recording. The communication interface circuit is capable of communication using not only cables such as USB and wired LAN, but also wireless technologies such as wireless LAN.

CPU121は、撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置である。CPU121は、露出制御部121a、露出条件取得部121b、焦点調節部121c、および、露出変更判定部121dを有する。露出制御部121aは、露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う。露出条件取得部121bは、基線長に基づく情報に基づいて、焦点検出のための露出条件を取得する。焦点調節部121cは、フォーカス駆動回路126を制御して撮像光学系の焦点調節(フォーカス制御)を行う。 The CPU 121 is a control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of the imaging optical system. The CPU 121 has an exposure control unit 121a, an exposure condition acquisition unit 121b, a focus adjustment unit 121c, and an exposure change determination unit 121d. The exposure control unit 121a performs exposure control based on exposure control values including exposure time, imaging sensitivity, and aperture value. The exposure condition acquisition unit 121b acquires exposure conditions for focus detection based on information based on the baseline length. The focus adjustment unit 121c controls the focus drive circuit 126 to perform focus adjustment (focus control) of the imaging optical system.

CPU121は、その内部メモリにおいて、デフォーカス量の算出に必要となる補正値Kgainを算出するための係数(補正値算出係数)を記憶している。補正値算出係数は、例えば、第3レンズ群105の位置に対応するフォーカス状態、第1レンズ群101ないし第2レンズ群103の位置に対応するズーム状態、撮像光学系のF値、撮像素子の設定瞳距離、画素サイズごとに複数用意されている。焦点調節を行う際に、CPU121は、撮像光学系の焦点調節状態(フォーカス状態、ズーム状態)と絞り値(F値)、撮像素子の設定瞳距離、および、画素サイズの組み合わせに応じて最適な補正値算出係数を選択する。そしてCPU121は、選択された補正値算出係数と撮像素子の像高とに基づいて補正値を算出する。 The CPU 121 stores in its internal memory coefficients (correction value calculation coefficients) for calculating the correction value Kgain required to calculate the defocus amount. For example, a plurality of correction value calculation coefficients are prepared for each focus state corresponding to the position of the third lens group 105, zoom state corresponding to the positions of the first lens group 101 to the second lens group 103, F-number of the imaging optical system, set pupil distance of the imaging element, and pixel size. When performing focus adjustment, the CPU 121 selects an optimal correction value calculation coefficient according to the combination of the focus adjustment state (focus state, zoom state) of the imaging optical system, the aperture value (F-number), the set pupil distance of the imaging element, and the pixel size. The CPU 121 then calculates the correction value based on the selected correction value calculation coefficient and the image height of the imaging element.

なお本実施形態において、補正値算出係数は、CPU121の内部メモリに記憶されているが、これに限定されるものではない。CPU121の外部に設けられたメモリに補正値算出係数を記憶してもよい。また、交換レンズ式の撮像装置において、撮像光学系を有する交換レンズが不揮発性メモリを有し、そのメモリに補正値算出係数を記憶させてもよい。この場合、撮像光学系の焦点調節状態に応じて、補正値算出係数を撮像装置に送信すればよい。 In this embodiment, the correction value calculation coefficients are stored in the internal memory of the CPU 121, but this is not limiting. The correction value calculation coefficients may be stored in a memory provided outside the CPU 121. Also, in an interchangeable lens type imaging device, an interchangeable lens having an imaging optical system may have a non-volatile memory, and the correction value calculation coefficients may be stored in that memory. In this case, the correction value calculation coefficients may be transmitted to the imaging device according to the focus adjustment state of the imaging optical system.

電子フラッシュ制御回路122は、撮影動作に同期して電子フラッシュ115の点灯制御を行う。補助光駆動回路123は、焦点検出動作に同期してAF補助光手段116の点灯制御を行う。撮像素子駆動回路124は、撮像素子107の垂直および水平走査などの撮像動作を制御するとともに、取得した画像信号をA/D変換してCPU121に送信する。なお、A/D変換回路は、撮像素子107内に設けるようにしてもよい。画像処理回路125は、撮像素子107から出力された画像データのγ(ガンマ)変換、カラー補間、または、JPEG(Joint Photographic Experts Group)圧縮などの処理を行う。 The electronic flash control circuit 122 controls the lighting of the electronic flash 115 in synchronization with the shooting operation. The assist light driving circuit 123 controls the lighting of the AF assist light means 116 in synchronization with the focus detection operation. The image sensor driving circuit 124 controls the imaging operation such as vertical and horizontal scanning of the image sensor 107, and also A/D converts the acquired image signal and transmits it to the CPU 121. The A/D conversion circuit may be provided within the image sensor 107. The image processing circuit 125 performs processes such as γ (gamma) conversion, color interpolation, and JPEG (Joint Photographic Experts Group) compression of the image data output from the image sensor 107.

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

表示器131は、例えばLCD(液晶表示装置)を備えて構成される。表示器131は、撮像装置100の撮影モードに関する情報、撮影前のプレビュー画像、撮影後の確認用画像、または、焦点検出時の合焦状態表示画像などを表示する。操作部(操作スイッチ群)132は、電源スイッチ、レリーズ(撮影トリガ)スイッチ、ズーム操作スイッチ、および、撮影モード選択スイッチなどを備えて構成される。レリーズスイッチは、半押し状態(SW1がONの状態)、および、全押し状態(SW2がONの状態)の2段階のスイッチを有する。記録媒体133は、例えば撮像装置100に着脱可能なフラッシュメモリであり、撮影画像(画像データ)を記録する。また、操作部132にタッチパネルなどを含ませ、タッチパネルを用いて操作可能にしてもよい。 The display 131 is configured to include, for example, an LCD (liquid crystal display device). The display 131 displays information about the shooting mode of the imaging device 100, a preview image before shooting, a confirmation image after shooting, or an in-focus state display image at the time of focus detection. The operation unit (operation switch group) 132 is configured to include a power switch, a release (shooting trigger) switch, a zoom operation switch, and a shooting mode selection switch. The release switch has two switch stages: a half-pressed state (SW1 is ON) and a fully pressed state (SW2 is ON). The recording medium 133 is, for example, a flash memory that is detachable from the imaging device 100, and records the captured image (image data). The operation unit 132 may also include a touch panel or the like, allowing operation using the touch panel.

次に、図2および図3を参照して、本実施形態における撮像素子107の画素配列および画素構造について説明する。図2は、撮像素子107の画素配列を示す図である。図3は、撮像素子107の画素構造を示す図であり、図3(a)は撮像素子107の画素200Gの平面図(+z方向から見た図)、図3(b)は図3(a)中の線a-aの断面図(-y方向から見た図)をそれぞれ示している。 Next, the pixel array and pixel structure of the image sensor 107 in this embodiment will be described with reference to Figures 2 and 3. Figure 2 is a diagram showing the pixel array of the image sensor 107. Figure 3 is a diagram showing the pixel structure of the image sensor 107, with Figure 3(a) showing a plan view of pixel 200G of the image sensor 107 (as viewed from the +z direction) and Figure 3(b) showing a cross-sectional view of line a-a in Figure 3(a) (as viewed from the -y direction).

図2は、撮像素子(2次元CMOSセンサ)107の画素配列(撮影画素の配列)を、4列×4行の範囲で示している。本実施形態において、各々の撮像画素(画素200R、200G、200B)は、2つの副画素201、202(2つの焦点検出画素)により構成さている。このため、図2には、副画素の配列が、8列×4行の範囲で示されている。 Figure 2 shows the pixel array (array of imaging pixels) of the image sensor (two-dimensional CMOS sensor) 107 in an area of 4 columns x 4 rows. In this embodiment, each imaging pixel (pixels 200R, 200G, 200B) is composed of two sub-pixels 201, 202 (two focus detection pixels). For this reason, the sub-pixel array is shown in an area of 8 columns x 4 rows in Figure 2.

図2に示されるように、2列×2行の画素群200は、画素200R、200G、200Bがベイヤー配列で配置されている。すなわち画素群200のうち、R(赤)の分光感度を有する画素200Rが左上に、G(緑)の分光感度を有する画素200Gが右上と左下に、B(青)の分光感度を有する画素200Bが右下にそれぞれ配置されている。各画素200R、200G、200B(各撮像画素)は、2列×1行に配列された副画素201(第1焦点検出画素)および副画素202(第2焦点検出画素)により構成されている。副画素201は、撮像光学系の第1瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。副画素202は、撮像光学系の第2瞳部分領域を通過した光束を受光する画素である。複数の副画素201は第1画素群を構成し、複数の副画素202は第2画素群を構成する。撮像素子107は、4列×4行の撮像画素(8列×4行の副画素)を面上に多数配置して構成されており、撮像信号(副画素信号または焦点検出信号)を出力する。 2, in the pixel group 200 of 2 columns x 2 rows, the pixels 200R, 200G, and 200B are arranged in a Bayer array. That is, in the pixel group 200, the pixel 200R having the spectral sensitivity of R (red) is arranged at the upper left, the pixel 200G having the spectral sensitivity of G (green) is arranged at the upper right and lower left, and the pixel 200B having the spectral sensitivity of B (blue) is arranged at the lower right. Each pixel 200R, 200G, and 200B (each imaging pixel) is composed of sub-pixels 201 (first focus detection pixel) and sub-pixels 202 (second focus detection pixel) arranged in 2 columns x 1 row. The sub-pixel 201 is a pixel that receives a light beam that has passed through a first pupil partial region of the imaging optical system. The sub-pixel 202 is a pixel that receives a light beam that has passed through a second pupil partial region of the imaging optical system. The sub-pixels 201 constitute a first pixel group, and the sub-pixels 202 constitute a second pixel group. The image sensor 107 is configured with a large number of 4 columns x 4 rows of image pixels (8 columns x 4 rows of sub-pixels) arranged on its surface, and outputs an image signal (sub-pixel signal or focus detection signal).

図3(b)に示されるように、本実施形態の画素200Gには、画素の受光面側に入射光を集光するためのマイクロレンズ305が設けられている。マイクロレンズ305は、2次元状に複数配列されており、受光面からz軸方向(光軸OAの方向)に所定の距離だけ離れた位置に配置されている。また画素200Gには、x方向にN分割(2分割)、y方向にN分割(1分割)された光電変換部301および光電変換部302が形成されている。光電変換部301および光電変換部302は、それぞれ、副画素201および副画素202に対応する。このように撮像素子107は、1つのマイクロレンズに対して複数の光電変換部を有し、マイクロレンズが2次元状に配列されている。光電変換部301および光電変換部302は、それぞれ、p型層とn型層との間にイントリンシック層を挟んだpin構造のフォトダイオードとして構成される。必要に応じて、イントリンシック層を省略し、pn接合のフォトダイオードとして構成してもよい。 As shown in FIG. 3B, the pixel 200G of this embodiment is provided with a microlens 305 for concentrating incident light on the light receiving surface side of the pixel. A plurality of microlenses 305 are arranged two-dimensionally, and are arranged at a position a predetermined distance away from the light receiving surface in the z-axis direction (direction of the optical axis OA). The pixel 200G also has a photoelectric conversion unit 301 and a photoelectric conversion unit 302 that are N H- divided (two-divided) in the x-direction and N V -divided (one-divided) in the y-direction. The photoelectric conversion unit 301 and the photoelectric conversion unit 302 correspond to the sub-pixels 201 and 202, respectively. In this way, the image sensor 107 has a plurality of photoelectric conversion units for one microlens, and the microlenses are arranged two-dimensionally. The photoelectric conversion unit 301 and the photoelectric conversion unit 302 are each configured as a photodiode with a pin structure in which an intrinsic layer is sandwiched between a p-type layer and an n-type layer. If necessary, the intrinsic layer may be omitted and a pn junction photodiode may be formed.

画素200G(各画素)には、マイクロレンズ305と、光電変換部301および光電変換部302との間に、G(緑)のカラーフィルタ306が設けられる。同様に、画素200R、200B(各画素)には、マイクロレンズ305と、光電変換部301および光電変換部302との間に、R(赤)およびB(青)のカラーフィルタ306がそれぞれ設けられる。必要に応じて、副画素ごとにカラーフィルタ306の分光透過率を変えることができ、またはカラーフィルタを省略してもよい。 In pixel 200G (each pixel), a G (green) color filter 306 is provided between the microlens 305 and the photoelectric conversion unit 301 and the photoelectric conversion unit 302. Similarly, in pixels 200R and 200B (each pixel), an R (red) color filter 306 and a B (blue) color filter 306 are provided between the microlens 305 and the photoelectric conversion unit 301 and the photoelectric conversion unit 302, respectively. If necessary, the spectral transmittance of the color filter 306 can be changed for each subpixel, or the color filter may be omitted.

図3に示されるように、画素200G(200R、200B)に入射した光は、マイクロレンズ305により集光され、Gのカラーフィルタ306(R、Bのカラーフィルタ306)で分光された後、光電変換部301および光電変換部302で受光される。光電変換部301および光電変換部302においては、受光量に応じて電子とホールとの対が生成され、それらが空乏層で分離された後、負電荷の電子はn型層に蓄積される。一方、ホールは定電圧源(不図示)に接続されたp型層を通じて、撮像素子107の外部へ排出される。光電変換部301および光電変換部302のn型層に蓄積された電子は、撮像素子駆動回路124による走査制御に基づいて、転送ゲートを介して、静電容量部(FD)に転送され、電圧信号に変換される。 As shown in FIG. 3, the light incident on pixel 200G (200R, 200B) is collected by microlens 305, dispersed by G color filter 306 (R, B color filter 306), and then received by photoelectric conversion unit 301 and photoelectric conversion unit 302. In photoelectric conversion unit 301 and photoelectric conversion unit 302, pairs of electrons and holes are generated according to the amount of received light, and after they are separated by a depletion layer, negatively charged electrons are accumulated in the n-type layer. Meanwhile, holes are discharged to the outside of image sensor 107 through a p-type layer connected to a constant voltage source (not shown). Electrons accumulated in the n-type layers of photoelectric conversion unit 301 and photoelectric conversion unit 302 are transferred to a capacitance unit (FD) through a transfer gate based on scanning control by image sensor drive circuit 124, and converted into a voltage signal.

次に、図4を参照して、撮像素子107の瞳分割機能について説明する。図4は、撮像素子107の瞳分割機能の説明図であり、1つの画素部における瞳分割の様子を示している。図4は、図3(a)に示される画素構造のa-a断面を+y側から見た断面図、および、撮像光学系の射出瞳面を示している。図4では、射出瞳面の座標軸と対応を取るため、断面図のx軸およびy軸を図3のx軸およびy軸に対してそれぞれ反転させている。 Next, the pupil division function of the image sensor 107 will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is an explanatory diagram of the pupil division function of the image sensor 107, showing the pupil division in one pixel section. FIG. 4 shows a cross-sectional view of the a-a cross section of the pixel structure shown in FIG. 3(a) as viewed from the +y side, and the exit pupil plane of the imaging optical system. In FIG. 4, the x-axis and y-axis of the cross-sectional view are inverted with respect to the x-axis and y-axis of FIG. 3, respectively, to correspond to the coordinate axes of the exit pupil plane.

図4において、副画素(第1焦点検出画素)201の瞳部分領域(第1瞳部分領域)501は、重心が-x方向に偏心している光電変換部301の受光面と、マイクロレンズ305を介して略共役関係になっている。このため瞳部分領域501は、副画素201で受光可能な瞳領域を表している。副画素201の瞳部分領域501の重心は、瞳面上で+X側に偏心している。また、副画素(第2焦点検出画素)202の瞳部分領域(第2瞳部分領域)502は、重心が+x方向に偏心している光電変換部302の受光面と、マイクロレンズ305を介して略共役関係になっている。このため瞳部分領域502は、副画素202で受光可能な瞳領域を表している。副画素202の瞳部分領域502の重心は、瞳面上で-X側に偏心している。瞳領域500は、光電変換部301、302(副画素201、202)を全て合わせた際の画素200G全体で受光可能な瞳領域である。 In FIG. 4, the pupil partial region (first pupil partial region) 501 of the sub-pixel (first focus detection pixel) 201 is in an approximately conjugate relationship with the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 301, whose center of gravity is eccentric in the -x direction, via the microlens 305. Therefore, the pupil partial region 501 represents the pupil region that can receive light at the sub-pixel 201. The center of gravity of the pupil partial region 501 of the sub-pixel 201 is eccentric on the +X side on the pupil plane. Moreover, the pupil partial region (second pupil partial region) 502 of the sub-pixel (second focus detection pixel) 202 is in an approximately conjugate relationship with the light receiving surface of the photoelectric conversion unit 302, whose center of gravity is eccentric in the +x direction, via the microlens 305. Therefore, the pupil partial region 502 represents the pupil region that can receive light at the sub-pixel 202. The center of gravity of the pupil partial region 502 of the sub-pixel 202 is eccentric on the -X side on the pupil plane. The pupil region 500 is the pupil region that can receive light in the entire pixel 200G when all the photoelectric conversion units 301, 302 (sub-pixels 201, 202) are combined.

副画素201の瞳部分領域501の重心と副画素202の瞳部分領域502の重心との差が基線長に相当する。基線長が長いほど、一対の信号の分離性能が高くなる。ここで、絞り径が大きいほど基線長は長くなるため、F値が小さいほど焦点検出精度が高くなる。一方、絞り径が小さいほど基線長は短くなるため、F値が大きいほど焦点検出精度は低下する。 The difference between the center of gravity of the pupil partial region 501 of the subpixel 201 and the center of gravity of the pupil partial region 502 of the subpixel 202 corresponds to the baseline length. The longer the baseline length, the higher the separation performance of the pair of signals. Here, the larger the aperture diameter, the longer the baseline length, and therefore the smaller the F-number, the higher the focus detection accuracy. On the other hand, the smaller the aperture diameter, the shorter the baseline length, and therefore the larger the F-number, the lower the focus detection accuracy.

次に、図5を参照して、撮像素子107と瞳分割との対応関係について説明する。図5は、撮像素子107と瞳分割機能の説明図である。撮像光学系の瞳領域のうち互いに異なる瞳部分領域501、502を通過した光束は、撮像素子107の各画素に互いに異なる角度で撮像素子107の撮像面800に入射し、2×1分割された副画素201、202で受光される。本実施形態では、瞳領域が水平方向に2つに瞳分割されている例について説明しているが、これに限定されるものではなく、必要に応じて垂直方向に瞳分割を行ってもよい。 Next, the correspondence between the image sensor 107 and pupil division will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 is an explanatory diagram of the image sensor 107 and the pupil division function. Light beams that have passed through different pupil partial regions 501 and 502 of the pupil region of the imaging optical system are incident on the imaging surface 800 of the image sensor 107 at different angles to each pixel of the image sensor 107, and are received by the sub-pixels 201 and 202 divided into 2×1. In this embodiment, an example is described in which the pupil region is pupil-divided into two in the horizontal direction, but this is not limited thereto, and pupil division may be performed in the vertical direction as necessary.

本実施形態において、撮像素子107は、撮像光学系(撮影レンズ)の第1瞳部分領域を通過する光束を受光する第1瞳部分領域を通過する光束を受光する第1焦点検出画素を有する。また撮像素子107は、撮像光学系の第1瞳部分領域と異なる第2瞳部分領域を通過する光束を受光する第2焦点検出画素を有する。また撮像素子107には、撮像光学系の第1瞳部分領域と第2瞳部分領域とを合わせた瞳領域を通過する光束を受光する撮像画素が複数配列されている。本実施形態において、各撮像画素(画素200)は、第1焦点検出画素(副画素201)および第2焦点検出画素(副画素202)から構成されている。必要に応じて、撮像画素、第1焦点検出画素、および、第2焦点検出画素をそれぞれ別の画素で構成してもよい。このとき、撮像画素配列の一部に、第1焦点検出画素および第2焦点検出画素を部分的に(離散的に)配置するように構成される。 In this embodiment, the image sensor 107 has a first focus detection pixel that receives a light beam passing through a first pupil partial region of the image sensor (photographing lens). The image sensor 107 also has a second focus detection pixel that receives a light beam passing through a second pupil partial region different from the first pupil partial region of the image sensor. The image sensor 107 also has a plurality of imaging pixels arranged to receive a light beam passing through a pupil region that is a combination of the first and second pupil partial regions of the image sensor. In this embodiment, each imaging pixel (pixel 200) is composed of a first focus detection pixel (sub-pixel 201) and a second focus detection pixel (sub-pixel 202). If necessary, the imaging pixel, the first focus detection pixel, and the second focus detection pixel may each be composed of different pixels. In this case, the first focus detection pixel and the second focus detection pixel are arranged partially (discretely) in a part of the imaging pixel array.

本実施形態において、撮像装置100は、撮像素子107の各画素の第1焦点検出画素(副画素201)の受光信号を集めて第1焦点検出信号を生成し、各画素の第2焦点検出画素(副画素202)の受光信号を集めて第2焦点検出信号を生成して焦点検出を行う。また撮像装置100は、撮像素子107の画素ごとに、第1焦点検出画素と第2焦点検出画素との信号を加算(合算)することにより、有効画素数Nの解像度の撮像信号(撮像画像)を生成する。 In this embodiment, the imaging device 100 performs focus detection by collecting light receiving signals from the first focus detection pixel (sub-pixel 201) of each pixel of the image sensor 107 to generate a first focus detection signal, and collecting light receiving signals from the second focus detection pixel (sub-pixel 202) of each pixel to generate a second focus detection signal. The imaging device 100 also adds (sums up) the signals from the first and second focus detection pixels for each pixel of the image sensor 107 to generate an imaging signal (captured image) with a resolution of the effective pixel number N.

次に、図6を参照して、撮像素子107の副画素201から取得される第1焦点検出信号および副画素202から取得される第2焦点検出信号のデフォーカス量と像ずれ量との関係について説明する。図6は、デフォーカス量と像ずれ量との関係図である。図6において、撮像素子107は撮像面800に配置されており、図4および図5と同様に、撮像光学系の射出瞳が瞳部分領域501、502に2分割されている様子が示されている。 Next, the relationship between the defocus amount and the image shift amount of the first focus detection signal acquired from the sub-pixel 201 of the image sensor 107 and the second focus detection signal acquired from the sub-pixel 202 will be described with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a relationship diagram between the defocus amount and the image shift amount. In FIG. 6, the image sensor 107 is disposed on the image sensor surface 800, and similarly to FIGS. 4 and 5, the exit pupil of the image sensor optical system is shown divided into two pupil partial regions 501 and 502.

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

前ピン状態(d<0)では、被写体802からの光束のうち、瞳部分領域501(または瞳部分領域502)を通過した光束は、一度、集光する。その後、光束は、光束の重心位置G1(G2)を中心とする幅Γ1(Γ2)に広がり、撮像面800でボケた像となる。ボケた像は、撮像素子107に配列された各画素を構成する副画素201(副画素202)により受光され、第1焦点検出信号(第2焦点検出信号)が生成される。このため、第1焦点検出信号(第2焦点検出信号)は、撮像面800上の重心位置G1(G2)に、被写体802が幅Γ1(Γ2)にボケた被写体像として記録される。被写体像のボケ幅Γ1(Γ2)は、デフォーカス量dの大きさ|d|が増加するのに伴い、概ね比例して増加する。同様に、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ量p(=光束の重心位置の差G1-G2)の大きさ|p|も、デフォーカス量dの大きさ|d|が増加するのに伴い、概ね、比例して増加する。後ピン状態(d>0)に関しても同様であるが、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号と間の被写体像の像ずれ方向が前ピン状態と反対となる。 In the front focus state (d<0), the light beam from the subject 802 that passes through the pupil partial region 501 (or pupil partial region 502) is once focused. After that, the light beam spreads to a width Γ1 (Γ2) centered on the center of gravity position G1 (G2) of the light beam, and becomes a blurred image on the imaging surface 800. The blurred image is received by the sub-pixels 201 (sub-pixels 202) that constitute each pixel arranged on the imaging element 107, and a first focus detection signal (second focus detection signal) is generated. Therefore, the first focus detection signal (second focus detection signal) is recorded at the center of gravity position G1 (G2) on the imaging surface 800 as a subject image in which the subject 802 is blurred to a width Γ1 (Γ2). The blur width Γ1 (Γ2) of the subject image increases approximately in proportion to the increase in the magnitude |d| of the defocus amount d. Similarly, the magnitude |p| of the image shift amount p (= the difference G1-G2 in the center of gravity position of the light beam) of the subject image between the first focus detection signal and the second focus detection signal also increases roughly in proportion to the increase in the magnitude |d| of the defocus amount d. The same is true for the back focus state (d>0), but the direction of the image shift of the subject image between the first focus detection signal and the second focus detection signal is opposite to that of the front focus state.

したがって、本実施形態では、事前に求めてある像ずれ量pをデフォーカス量dへ換算するための換算係数Kと、第1焦点検出信号と第2焦点検出信号との間の被写体像の像ずれ量pに基づいてデフォーカス量dを算出することが可能である。そして、デフォーカス量d=0のときに合焦となる。 Therefore, in this embodiment, it is possible to calculate the defocus amount d based on the conversion coefficient K for converting the image shift amount p, which is obtained in advance, into the defocus amount d, and the image shift amount p of the subject image between the first focus detection signal and the second focus detection signal. Then, when the defocus amount d = 0, the focus is achieved.

換算係数Kは、基線長の逆数に比例するため、基線長に基づく情報となる。像ずれ量pの算出の際には、取得信号のS/Nによるばらつき誤差の影響を受ける。像ずれ量pのばらつき誤差が一定であれば、換算係数Kが小さいほど、ばらつきは小さくなる。すなわち、基線長が長くなるF値が小さい条件のほうが焦点検出ばらつきは小さくなり、合焦精度は高い。ただし、位相差AFの焦点検出精度は、基線長だけで決まるのではなく、被写体のコントラストや、露出設定によって取得される信号量にも影響される。特に、大きく信号を取得することで信号のS/Nを高めると、像ずれ量p算出時のばらつき誤差は低減する。したがって、基線長が長くなるF値が小さい条件においては信号量が小さくてもよいが、基線長が短くなるF値が大きい条件においては信号量が大きいほうが好ましい。そのような傾向は、焦点検出精度を高めにくい、低コントラスト被写体ほど顕著となる。 The conversion coefficient K is proportional to the inverse of the baseline length, so it is information based on the baseline length. When calculating the image shift amount p, it is affected by the variation error due to the S/N of the acquired signal. If the variation error of the image shift amount p is constant, the smaller the conversion coefficient K, the smaller the variation. In other words, under conditions where the F-number is small and the baseline length is long, the focus detection variation is smaller and the focusing accuracy is high. However, the focus detection accuracy of phase difference AF is not determined only by the baseline length, but is also affected by the contrast of the subject and the amount of signal acquired by the exposure setting. In particular, if the S/N of the signal is increased by acquiring a large signal, the variation error when calculating the image shift amount p is reduced. Therefore, it is acceptable for the signal amount to be small under conditions where the F-number is small and the baseline length is long, but it is preferable for the signal amount to be large under conditions where the F-number is large and the baseline length is short. Such a tendency is more noticeable for low-contrast subjects, which are difficult to improve focus detection accuracy.

次に、図7を参照して、本実施形態におけるライブビュー中の焦点調節処理の流れを説明する。図7は、本実施形態における焦点調節処理を示すフローチャートである。図7の各ステップは、主に、CPU121により実行される。 Next, the flow of focus adjustment processing during live view in this embodiment will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a flowchart showing the focus adjustment processing in this embodiment. Each step in FIG. 7 is mainly executed by the CPU 121.

ライブビュー中にレリーズボタンが半押しされる等で焦点調節処理が開始する。まずステップS701において、CPU121は、焦点検出結果を取得する。待機中にCPU121が焦点検出結果を取得している場合、レリーズボタンの半押し直前の結果を用いてもよい。なお焦点調節処理は、レリーズボタンの半押しに応じて開始する場合に限定されるものではなく、AF機能が割り当てられたボタンを押すことにより開始してもよい。 The focus adjustment process begins when the release button is half-pressed during live view. First, in step S701, the CPU 121 acquires the focus detection result. If the CPU 121 acquires the focus detection result during standby, the result immediately before the release button was half-pressed may be used. Note that the focus adjustment process is not limited to being started in response to the release button being half-pressed, and may also be started by pressing a button to which an AF function is assigned.

続いてステップS702において、CPU121は、ステップS701にて取得した焦点検出結果が信頼できるか否か(信頼性があるか否か)を判定する。焦点検出結果が信頼できると判定された場合、ステップS707に進む。ステップS707において、CPU121は、焦点検出結果に基づいてレンズ駆動(フォーカス制御)を行う。一方、ステップS702にて焦点検出結果が信頼できないと判定された場合、ステップS703に進む。ステップS703において、CPU121は、測光による輝度情報を取得する。 Next, in step S702, the CPU 121 determines whether or not the focus detection result acquired in step S701 is reliable (whether or not it is reliable). If it is determined that the focus detection result is reliable, the process proceeds to step S707. In step S707, the CPU 121 performs lens drive (focus control) based on the focus detection result. On the other hand, if it is determined in step S702 that the focus detection result is unreliable, the process proceeds to step S703. In step S703, the CPU 121 acquires luminance information by photometry.

続いてステップS704において、CPU121(露出条件取得部121a)は、AF露出条件(AFに適した露出条件)を取得する。前述した通り、位相差AFの焦点検出精度は、基線長に依存する。このため、本実施形態の撮像装置100は、図8に示されるように、F値に応じてAFとして適切な露出条件(露出狙い値)に設定する条件設定テーブルを有する。図8は、一般的な露出条件(露出狙い値)を適露出(画像)として規格化し、AFとして適切な露出条件を適露出(AF)として示す図である。図8において、横軸はF値、縦軸は露出比をそれぞれ示す。本実施形態では、基線長がとりにくくなるF値であるF2.8よりも暗い範囲において、従来よりも大きめの信号をとることで信号のS/Nを高めている。 Next, in step S704, the CPU 121 (exposure condition acquisition unit 121a) acquires the AF exposure conditions (exposure conditions suitable for AF). As described above, the focus detection accuracy of phase difference AF depends on the baseline length. For this reason, the imaging device 100 of this embodiment has a condition setting table that sets the exposure conditions (exposure target value) suitable for AF according to the F-number, as shown in FIG. 8. FIG. 8 is a diagram in which general exposure conditions (exposure target value) are standardized as suitable exposure (image), and exposure conditions suitable for AF are shown as suitable exposure (AF). In FIG. 8, the horizontal axis indicates the F-number, and the vertical axis indicates the exposure ratio. In this embodiment, the S/N ratio of the signal is increased by taking a larger signal than in the past in a range darker than F2.8, which is the F-number at which it is difficult to obtain a baseline length.

続いてステップS705において、CPU121(露出制御部121a)は、AF露出条件(AFに適した露出狙い値を実現する露出条件)を設定する。本実施形態において、露出条件は、露光時間、撮像感度、および、絞り値(F値)であるが、これらに限定されるものではない。CPU121は、ステップS703にて取得した輝度情報とステップS704にて取得したAF露出条件とに基づいて、事前に用意されているプログラム線図によって露出条件を決定する。表1は、一例として、開放F5.6のレンズにおいて、従来の適露出(画像)が露光時間1/350、撮像感度100、絞り値F5.6である場合の比較を示す。図8より、本実施形態におけるAF露出条件(AF露出狙い値)は、F5.6においては適露出(画像)の1.4倍であるため、露光時間を1.4倍長くした状態を適露出(AF)条件する。なお表1では、露光条件で調整を行っているが、撮像感度で調整を行ってもよい。 Next, in step S705, the CPU 121 (exposure control unit 121a) sets the AF exposure conditions (exposure conditions that realize an exposure target value suitable for AF). In this embodiment, the exposure conditions are exposure time, imaging sensitivity, and aperture value (F value), but are not limited to these. The CPU 121 determines the exposure conditions using a program diagram prepared in advance based on the brightness information acquired in step S703 and the AF exposure conditions acquired in step S704. Table 1 shows, as an example, a comparison of a conventional suitable exposure (image) with an exposure time of 1/350, imaging sensitivity of 100, and aperture value of F5.6 for a lens with an open F5.6. As shown in FIG. 8, the AF exposure conditions (AF exposure target value) in this embodiment are 1.4 times the suitable exposure (image) at F5.6, so the suitable exposure (AF) condition is a state in which the exposure time is 1.4 times longer. Note that in Table 1, adjustment is made using the exposure conditions, but adjustment may also be made using the imaging sensitivity.

続いてステップS706において、CPU121は、ステップS705にて設定したAF露出条件(AF露出狙い値)に基づいて、焦点検出結果を取得する。ここで、信頼性のある焦点検出結果を得られた場合、ステップS707において、CPU121は、ステップS706にて取得した焦点検出結果に基づいてレンズ駆動(フォーカス制御)を行う。一方、信頼性のある焦点検出結果を得られなかった場合、ステップS707において、CPU121は、サーチとしてのレンズ駆動を行う。 Next, in step S706, the CPU 121 acquires a focus detection result based on the AF exposure conditions (AF exposure target value) set in step S705. If a reliable focus detection result is obtained, then in step S707 the CPU 121 performs lens drive (focus control) based on the focus detection result acquired in step S706. On the other hand, if a reliable focus detection result is not obtained, then in step S707 the CPU 121 performs lens drive as a search.

なお、ステップS707のレンズ駆動中に被写体輝度が変化した場合、CPU121(露出制御部121a)は、焦点調節処理中に測光による露出制御を行ってもよい。この場合の露出制御においても、AFに適した露出制御を行うことが好ましい。 If the subject brightness changes during lens driving in step S707, the CPU 121 (exposure control unit 121a) may perform exposure control using photometry during focus adjustment processing. In this case, it is preferable to perform exposure control suitable for AF.

以上ように、本実施形態において、露出条件取得部121bは、基線長に基づく情報に基づいて、焦点検出のための露出条件を取得する。露出条件は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出狙い値となる露出条件であり、第2の基線長に基づく情報では第1の露出狙い値とは異なる第2の露出狙い値となる露出条件である。そして露出制御部121aは、露出条件取得部121bにより取得された露出条件となるように露出制御を行う。 As described above, in this embodiment, the exposure condition acquisition unit 121b acquires the exposure conditions for focus detection based on information based on the baseline length. The exposure conditions are exposure conditions that result in a first exposure target value when the information is based on the first baseline length, and exposure conditions that result in a second exposure target value that is different from the first exposure target value when the information is based on the second baseline length. The exposure control unit 121a then performs exposure control so as to achieve the exposure conditions acquired by the exposure condition acquisition unit 121b.

好ましくは、第1の基線長は第2の基線長よりも短く、第1の露出狙い値は第2の露出狙い値よりも高い(すなわち、基線長に基づく情報により、基線長がとりにくい程、焦点検出に適した露出条件の露出が高い)。また好ましくは、露出条件取得部121bは、被写体のコントラストに基づく情報に基づいて露出条件を取得する。また好ましくは、露出制御部121aは、焦点調節部121cが焦点調節を行っている間の被写体輝度の変化に基づいて、露出制御を行う。また好ましくは、基線長に基づく情報は、基線長に比例する値、または基線長の逆数に比例する値である。また好ましくは、基線長に基づく情報は、絞り値(F値)、像高、またはレンズIDである。 Preferably, the first baseline length is shorter than the second baseline length, and the first exposure target value is higher than the second exposure target value (i.e., the more difficult it is to obtain a baseline length based on information based on the baseline length, the higher the exposure of the exposure conditions suitable for focus detection). Also preferably, the exposure condition acquisition unit 121b acquires exposure conditions based on information based on the contrast of the subject. Also preferably, the exposure control unit 121a performs exposure control based on changes in subject brightness while the focus adjustment unit 121c is performing focus adjustment. Also preferably, the information based on the baseline length is a value proportional to the baseline length or a value proportional to the reciprocal of the baseline length. Also preferably, the information based on the baseline length is an aperture value (F value), an image height, or a lens ID.

本実施形態によれば、基線長に基づく情報により露出条件(露出狙い値)を設定することで、高精度な焦点検出を行うことができる。本実施形態では、基線長とFno(絞り値)との間に相関があるため、基線長に基づく情報としてFnoに応じて露出条件を変えることで、合焦精度を高めることができる。なお、位相差AFの合焦精度は、被写体のコントラストにも依存する。このため、例えば、コントラストが高いときは従来の適露出(画像)の条件、コントラストが低いときはAFとして適切な露出条件としてもよい。なお、被写体のコントラスト算出には、撮像信号内における輝度変化や、被写体の空間周波数成分を見る方法がある。 According to this embodiment, highly accurate focus detection can be performed by setting exposure conditions (exposure target value) using information based on the baseline length. In this embodiment, since there is a correlation between the baseline length and Fno (aperture value), focusing accuracy can be improved by changing the exposure conditions according to Fno as information based on the baseline length. The focusing accuracy of phase difference AF also depends on the contrast of the subject. For this reason, for example, when contrast is high, conventional suitable exposure (image) conditions may be used, and when contrast is low, suitable exposure conditions for AF may be used. Note that the contrast of a subject can be calculated by looking at the luminance change in the imaging signal or the spatial frequency components of the subject.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。背面液晶や電子ビューファインダーなどの電子表示装置を備える撮像装置においては、撮像素子が受光した電気信号を電子表示装置に表示する。また、その電気信号は、撮像面位相差AF用の信号を兼ねることがある。このため、レリーズボタンが半押しされるなどで焦点調節処理が開始する際に露出設定が変わると、電子表示装置が明るくなる、もしくは、暗くなるなどにより、視認性が損なわれることがある。本実施形態では、基線長に基づく情報として換算係数Kの値に基づいて露出制御の実施要否を判定するための条件(露出判定条件)を変更し、視認性の良く高精度な位相差AFを実現する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In an imaging device equipped with an electronic display device such as a rear liquid crystal display or an electronic viewfinder, an electric signal received by an imaging element is displayed on the electronic display device. The electric signal may also serve as a signal for image plane phase difference AF. For this reason, if the exposure setting is changed when the focus adjustment process is started by half-pressing the release button, the electronic display device may become brighter or darker, impairing visibility. In this embodiment, the condition (exposure judgment condition) for judging whether or not exposure control needs to be performed is changed based on the value of the conversion coefficient K as information based on the base line length, thereby realizing highly accurate phase difference AF with good visibility.

焦点調節処理が開始する際に露出設定が変更されたことによる視認性の課題に関しては、露出変更の頻度を低減することで改善される。例えば、焦点調節処理の開始直前の露出が適よりも2段低い場合でも、測距可能であれば露出変更を省略して焦点調節処理を開始することで、視認性の低下は回避される。 The issue of visibility caused by changing the exposure setting when the focus adjustment process starts can be improved by reducing the frequency of exposure changes. For example, even if the exposure immediately before the start of the focus adjustment process is two stops lower than optimal, if distance measurement is possible, the exposure change can be omitted and the focus adjustment process can be started, thereby avoiding a decrease in visibility.

位相差AFの測距性能に関しては、前述した通り、基線長が大きく影響する。基線長が長く取れていれば、露出が低くても測距可能である。一方、基線長が長く取れない場合、露出が低いままでは測距不能となる可能性がある。 As mentioned above, the baseline length has a large effect on the distance measurement performance of phase difference AF. If the baseline length is long, distance measurement is possible even with low exposure. On the other hand, if the baseline length is not long, distance measurement may not be possible if the exposure remains low.

そこで本実施形態は、基線長に基づく情報として換算係数Kの値に基づいて露出制御の実施要否を判定するための条件(露出判定条件)を変更し、視認性の良く高精度なAFを実現する。より具体的には、換算係数Kの値が小さい程、適よりも低い露出での測距を許容することで、視認性の良く高精度な位相差AFを実現する。 Therefore, in this embodiment, the conditions (exposure determination conditions) for determining whether exposure control should be performed are changed based on the value of the conversion coefficient K as information based on the baseline length, thereby achieving highly accurate AF with good visibility. More specifically, the smaller the value of the conversion coefficient K, the more accurate phase difference AF with good visibility is achieved by allowing distance measurement at exposure lower than the optimum.

図9を参照して、本実施形態におけるライブビュー中の焦点調節処理の流れを説明する。図9は、本実施形態における焦点調節処理を示すフローチャートである。図9の各ステップは、主に、CPU121により実行される。 The flow of focus adjustment processing during live view in this embodiment will be described with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a flowchart showing the focus adjustment processing in this embodiment. Each step in FIG. 9 is mainly executed by the CPU 121.

ライブビュー中にレリーズボタンが半押しされる等で焦点調節処理が開始する。まずステップS901において、CPU121は、焦点検出結果を取得する。待機中にCPU121が焦点検出結果を取得している場合、レリーズボタンの半押し直前の結果を用いてもよい。なお焦点調節処理は、レリーズボタンの半押しに応じて開始する場合に限定されるものではなく、AF機能が割り当てられたボタンを押すことにより開始してもよい。 The focus adjustment process begins when the release button is half-pressed during live view. First, in step S901, the CPU 121 acquires the focus detection result. If the CPU 121 acquires the focus detection result during standby, the result immediately before the release button was half-pressed may be used. Note that the focus adjustment process is not limited to being started in response to the release button being half-pressed, and may also be started by pressing a button to which an AF function is assigned.

続いてステップS902において、CPU121は、ステップS901にて取得した焦点検出結果が信頼できるか否か(信頼性があるか否か)を判定する。焦点検出結果が信頼できると判定された場合、ステップS907に進む。ステップS907において、CPU121は、焦点検出結果に基づいてレンズ駆動(フォーカス制御)を行う。一方、ステップS902にて焦点検出結果が信頼できないと判定された場合、ステップS903に進む。ステップS903において、CPU121は、測光による輝度情報を取得する。 Next, in step S902, the CPU 121 determines whether or not the focus detection result acquired in step S901 is reliable (whether or not it is reliable). If it is determined that the focus detection result is reliable, the process proceeds to step S907. In step S907, the CPU 121 performs lens drive (focus control) based on the focus detection result. On the other hand, if it is determined in step S902 that the focus detection result is unreliable, the process proceeds to step S903. In step S903, the CPU 121 acquires luminance information by photometry.

続いてステップS904において、CPU121は、露出制御判定条件(露出を変更するか否かの判定条件)を取得する。本実施形態において、露出制御判定条件は、換算係数Kに基づいて変更する。CPU121は、例えば表2に示される条件を取得し、換算係数Kと閾値Thr0との関係で、露出変更の実施有無条件を取得する。換算係数Kが小さい場合(K<Thr0)、基線長が長く取れている条件であるため、現在の輝度情報と適露出(AF)との差分が大きくても許容する。一方、換算係数Kが大きい場合(K≧Thr0)、基線長が長く取れてはいない条件であるため、現在の輝度情報と適露出(AF)との差分を許容する幅を小さくする。 Next, in step S904, the CPU 121 acquires the exposure control judgment conditions (judgment conditions for whether or not to change the exposure). In this embodiment, the exposure control judgment conditions are changed based on the conversion coefficient K. The CPU 121 acquires the conditions shown in Table 2, for example, and acquires the conditions for whether or not to change the exposure based on the relationship between the conversion coefficient K and the threshold value Thr0. When the conversion coefficient K is small (K<Thr0), the condition is that the baseline length is long, so even if the difference between the current brightness information and the optimal exposure (AF) is large, it is tolerated. On the other hand, when the conversion coefficient K is large (K≧Thr0), the condition is that the baseline length is not long, so the allowable range for the difference between the current brightness information and the optimal exposure (AF) is narrowed.

続いてステップS905において、CPU121(露出変更判定部121d)は、露出変更を実施するか否かを判定する。すなわちCPU121は、ステップS903にて取得した輝度情報と、ステップS904にて取得した換算係数Kおよび露出制御判定条件とに基づいて、露出の変更を実施するか否かを判定する。CPU121は、露出変更を実施しないと判定した場合、ステップS907に進み、露出を維持したままレンズ駆動(サーチ駆動)を行う。一方、CPU121は、露出変更を実施すると判定した場合、ステップS906に進む。ステップS906において、CPU121は、適露出(AF)に露出を変更するように露出制御を行う。そしてステップS907において、CPU121はレンズ駆動を行う。 Next, in step S905, the CPU 121 (exposure change determination unit 121d) determines whether or not to change the exposure. That is, the CPU 121 determines whether or not to change the exposure based on the luminance information acquired in step S903 and the conversion coefficient K and exposure control determination conditions acquired in step S904. If the CPU 121 determines that the exposure is not to be changed, the process proceeds to step S907, where the lens is driven (search driven) while maintaining the exposure. On the other hand, if the CPU 121 determines that the exposure is to be changed, the process proceeds to step S906. In step S906, the CPU 121 controls the exposure to change the exposure to an appropriate exposure (AF). Then, in step S907, the CPU 121 drives the lens.

以上のように、露出変更判定部121dは、焦点調節部121cによる焦点調節の際に、少なくとも現在の輝度情報と基線長に基づく情報とに基づいて、露出制御の実施要否を判定する。また露出変更判定部121dは、第1の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件を、第2の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件とは異なる第2の露出判定条件を有する。そして露出制御部121aは、露出変更判定部121dが露出制御を実施すると判定した場合、露出制御を行う。好ましくは、第1の基線長は第2の基線長よりも短く、第1の露出判定条件は、第2の露出判定条件よりも、焦点検出により適した露出条件に合わせるための判定条件である。 As described above, the exposure change determination unit 121d determines whether or not exposure control should be performed when focus adjustment is performed by the focus adjustment unit 121c, based on at least the current brightness information and the information based on the baseline length. The exposure change determination unit 121d also has a first exposure determination condition for the information based on the first baseline length, and a second exposure determination condition different from the first exposure determination condition for the information based on the second baseline length. Then, when the exposure change determination unit 121d determines that exposure control should be performed, the exposure control unit 121a performs exposure control. Preferably, the first baseline length is shorter than the second baseline length, and the first exposure determination condition is a determination condition for matching the exposure condition to a condition more suitable for focus detection than the second exposure determination condition.

本実施形態によれば、前述のような焦点検出処理を行うことで、不必要な露出変更を低減し、視認性の良く高精度な位相差AFを実現することができる。なお、絞り値に応じて被写界深度が変化することを考慮すると、閾値Thr0は絞り値に基づいて変化させてもよい。また、露出条件としては、露光時間(tv)、撮像感度(ISO)、および、絞り値(Fno)があるが、個々の露出条件が変更されても、露出が変更されなければ露出維持とする。例えば、Tv=1/240,ISO=100,Fno=2.0とTv=1/60,ISO=100,Fno=4.0は同じ露出狙い値である。 According to this embodiment, by performing the focus detection process as described above, unnecessary exposure changes can be reduced, and highly accurate phase difference AF with good visibility can be realized. In addition, considering that the depth of field changes depending on the aperture value, the threshold value Thr0 may be changed based on the aperture value. In addition, the exposure conditions include exposure time (tv), imaging sensitivity (ISO), and aperture value (Fno), and even if each exposure condition is changed, the exposure is maintained if the exposure is not changed. For example, Tv=1/240, ISO=100, Fno=2.0 and Tv=1/60, ISO=100, Fno=4.0 have the same exposure target value.

本実施形態の撮像装置100は、基線長に基づく情報を用いて、測光の有無、露出条件(露出狙い値)を設定することで、素早く高精度な焦点検出を可能とする。なお、基線長に基づく情報は、第1の実施形態ではFno、本実施形態では換算係数Kであるが、これらに限定されるものではなく、例えば基線長そのもので判定を行ってもよい。また、基線長に基づく情報として、像高やレンズIDを用いることもできる。結像光学系と撮像素子との関係で基線長は決まるが、瞳ずれの影響により像高が高い程基線長がとりにくいため、像高によって測光の有無や露出条件の設定を変更してもよい。また、交換レンズ系の場合、レンズにより基線長がとりやすいレンズ、とりにくいレンズがあるため、レンズIDを基線長に基づく情報として、測光の有無や露出条件の設定を変更してもよい。 The imaging device 100 of this embodiment uses information based on the baseline length to set the presence or absence of photometry and the exposure conditions (exposure target value), enabling quick and highly accurate focus detection. Note that the information based on the baseline length is Fno in the first embodiment and conversion coefficient K in this embodiment, but is not limited to these, and for example, the determination may be made based on the baseline length itself. In addition, image height and lens ID can also be used as information based on the baseline length. The baseline length is determined by the relationship between the imaging optical system and the imaging element, but the higher the image height is due to the influence of pupil shift, the more difficult it is to obtain a baseline length, so the presence or absence of photometry and the exposure condition settings may be changed depending on the image height. In addition, in the case of an interchangeable lens system, since some lenses have a baseline length that is easy to obtain and others that are difficult to obtain, the presence or absence of photometry and the exposure condition settings may be changed using the lens ID as information based on the baseline length.

(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。第1の実施形態および第2の実施形態では、ユーザがレリーズボタンなどを半押しして焦点検出を実行する、所謂ワンショットと呼ばれるモードに関して説明した。ただし本発明は、AF中の露出制御に基線長を考慮することで、素早く高精度なAFを実現するものであり、ワンショットに限定されるものではない。本発明は、連写中や動画待機中、動画記録中等の撮像装置に備えられる各モードにも適用可能である。本実施形態では、連写中に本発明を適用する際の一例を説明する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, a so-called one-shot mode in which the user half-presses the release button or the like to perform focus detection has been described. However, the present invention is not limited to one-shot, and realizes quick and highly accurate AF by considering the base line length in exposure control during AF. The present invention is also applicable to each mode provided in the imaging device during continuous shooting, video standby, video recording, etc. In this embodiment, an example of applying the present invention during continuous shooting will be described.

図10は、連写中のタイミングチャートの一例である。図10において、高解像度な第1の画像は、静止画像の記録に用いられる。第1の画像よりも低解像度な第2の画像は、背面液晶や電子ビューファインダーなどの電子表示装置に表示されるとともに、焦点検出画像として焦点検出(焦点調節処理)に用いられる。 Figure 10 is an example of a timing chart during continuous shooting. In Figure 10, a high-resolution first image is used to record a still image. A second image, which has a lower resolution than the first image, is displayed on an electronic display device such as a rear LCD or electronic viewfinder, and is used as a focus detection image for focus detection (focus adjustment processing).

記録に用いられる第1の画像は適露出(画像)で露光されることが好適であり、焦点検出に用いられる第2の画像は適露出(AF)で露光されることが好適である。本実施形態では、第1の実施形態と同様に、基線長に基づく情報としてFnoを用いて、図5に示される露出狙い値でAFを行う。したがって、F2.8よりも明るい条件で連写撮影を行う場合は、第1の画像と第2の画像の露出狙い値は揃う。一方、F2.8よりも絞る場合においては、第1の画像よりも第2の画像の露出の方が高くなる。 The first image used for recording is preferably exposed at an appropriate exposure (image), and the second image used for focus detection is preferably exposed at an appropriate exposure (AF). In this embodiment, as in the first embodiment, AF is performed at the target exposure value shown in FIG. 5 using Fno as information based on the baseline length. Therefore, when continuous shooting is performed under conditions brighter than F2.8, the target exposure values of the first and second images are the same. On the other hand, when stopping down beyond F2.8, the exposure of the second image is higher than that of the first image.

図10に示されるように、記録に用いられる第1の画像の合間に、焦点検出用の第2の画像の蓄積がはさまれる場合、第2の画像を適露出(AF)とすることで、連写中も高精度な焦点検出が可能となる。なお、モードによっては第1の画像が記録用の静止画像と焦点検出用の画像を兼ねることがある。この場合、記録用の画像の露出を優先し、適露出(画像)で露光されることが好適である。また、動画に関しては、動画記録中に露出変更を頻繁に実施するのは品位を下げる可能性があるため、動画待機中は適露出(AF)に合わせて、動画記録中は適露出(画像)とする手法もある。 As shown in FIG. 10, when the accumulation of a second image for focus detection is sandwiched between first images used for recording, highly accurate focus detection is possible even during continuous shooting by setting the second image to an appropriate exposure (AF). Note that, depending on the mode, the first image may serve as both a still image for recording and an image for focus detection. In this case, it is preferable to give priority to the exposure of the image for recording and expose it at an appropriate exposure (image). In addition, with regard to video, frequent exposure changes during video recording can degrade the quality, so one method is to set the exposure to an appropriate exposure (AF) when the video is on standby and to an appropriate exposure (image) when the video is being recorded.

各実施形態の撮像装置100は、基線長に基づく情報を用いて、測光の有無や露出狙い値の設定を行うことで、素早く高精度な焦点検出が可能となる。なお本発明は、位相差AFを実行可能な全ての製品に適用可能であり、撮像装置以外にも位相差構造を用いた測距センサ等にも応用可能である。 The imaging device 100 of each embodiment uses information based on the baseline length to set whether or not to perform metering and the target exposure value, enabling quick and highly accurate focus detection. The present invention is applicable to all products capable of performing phase difference AF, and can also be applied to distance measurement sensors that use a phase difference structure other than imaging devices.

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

各実施形態によれば、基線長に基づく情報を用いて、測光の有無や露出狙い値を設定することができる。このため各実施形態によれば、素早く高精度な焦点検出が可能な制御装置、撮像装置、制御方法、および、プログラムを提供することが可能である。 According to each embodiment, the presence or absence of metering and the target exposure value can be set using information based on the baseline length. Therefore, according to each embodiment, it is possible to provide a control device, an imaging device, a control method, and a program that are capable of quick and highly accurate focus detection.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 The above describes preferred embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the invention.

121 CPU(制御装置)
121a 露出制御部
121b 露出条件取得部
121 CPU (control device)
121a Exposure control unit 121b Exposure condition acquisition unit

Claims (11)

撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、
基線長に基づく情報に基づいて、前記焦点検出のための露出条件を取得する露出条件取得部と、を有し、
前記基線長に基づく情報は、前記絞り値および像高に関する情報であり、
前記露出条件は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出狙い値となる露出条件であり、第2の基線長に基づく情報では前記第1の露出狙い値とは異なる第2の露出狙い値となる露出条件であり、
前記第1の露出狙い値および前記第2の露出狙い値はそれぞれ、前記焦点検出のための露出狙い値であり、
前記露出制御部は、前記露出条件となるように前記露出制御を行い、
前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、
前記第1の露出狙い値は、前記第2の露出狙い値よりも高く、
前記第1の基線長に基づく前記情報では、前記第1の露出狙い値は、前記画素信号に基づいて撮像画像を取得するための第3の露出狙い値よりも高いことを特徴とする制御装置。
A control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system,
an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
an exposure condition acquisition unit that acquires an exposure condition for the focus detection based on information based on a base line length,
the information based on the base line length is information regarding the aperture value and the image height,
the exposure condition is an exposure condition that results in a first exposure target value when based on information based on a first base line length, and is an exposure condition that results in a second exposure target value that is different from the first exposure target value when based on information based on a second base line length,
the first exposure target value and the second exposure target value are exposure target values for the focus detection,
the exposure control unit performs the exposure control so as to satisfy the exposure condition;
the first base length is shorter than the second base length;
the first exposure target value is higher than the second exposure target value;
The control device, characterized in that, in the information based on the first baseline length , the first exposure target value is higher than a third exposure target value for acquiring a captured image based on the pixel signal.
前記露出条件取得部は、被写体のコントラストに基づく情報に基づいて、前記露出条件を取得することを特徴とする請求項1に記載の制御装置。 The control device according to claim 1, characterized in that the exposure condition acquisition unit acquires the exposure conditions based on information based on the contrast of the subject. 前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節部を更に有し、
前記露出制御部は、前記焦点調節部が前記焦点調節制御を行っている間の被写体輝度の変化に基づいて、前記露出制御を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
The imaging optical system further includes a focus adjustment unit that performs focus adjustment control of the imaging optical system,
3. The control device according to claim 1, wherein the exposure control section performs the exposure control based on a change in subject luminance while the focus adjustment section is performing the focus adjustment control.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、
前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節部と、
前記焦点調節部による前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報と基線長に基づく情報とに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する露出変更判定部と、を有し、
前記基線長に基づく情報は、像ずれ量をデフォーカス量へ換算するための換算係数に関する情報であり、
前記露出変更判定部は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件を、第2の基線長に基づく情報では前記第1の露出判定条件とは異なる第2の露出判定条件を有し、
前記露出制御部は、前記露出変更判定部が前記露出制御を実施すると判定した場合、前記露出制御を行い、
前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、
前記第1の露出判定条件は、前記第2の露出判定条件よりも、前記現在の輝度情報と前記焦点検出のための適露出との差分の許容幅が小さい判定条件であることを特徴とする制御装置。
A control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system,
an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
a focus adjustment unit that performs focus adjustment control of the imaging optical system;
and an exposure change determination unit that determines whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and information based on a base line length when the focus adjustment unit performs the focus adjustment control,
the information based on the base line length is information regarding a conversion coefficient for converting an image shift amount into a defocus amount,
the exposure change determination unit has a first exposure determination condition in information based on a first base line length, and a second exposure determination condition different from the first exposure determination condition in information based on a second base line length;
the exposure control unit performs the exposure control when the exposure change determination unit determines that the exposure control is to be performed;
the first base length is shorter than the second base length;
A control device according to claim 1, wherein the first exposure determination condition is a determination condition having a smaller allowable range for the difference between the current brightness information and the optimum exposure for focus detection than the second exposure determination condition.
前記基線長に基づく情報は、前記基線長に比例する値、または、前記基線長の逆数に比例する値であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の制御装置。 The control device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the information based on the baseline length is a value proportional to the baseline length or a value proportional to the inverse of the baseline length. 撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御装置であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御部と、
前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節部と、
前記焦点調節部による前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報とレンズIDとに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する露出変更判定部と、を有し、
前記露出変更判定部は、基線長がとりやすいレンズの場合に、基線長がとりにくいレンズの場合よりも、現在の輝度情報と適露出との差分を許容する幅を大きく設定し、
前記露出制御部は、前記露出変更判定部が前記露出制御を実施すると判定した場合、前記露出制御を行うことを特徴とする制御装置。
A control device that performs focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system,
an exposure control unit that performs exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
a focus adjustment unit that performs focus adjustment control of the imaging optical system;
and an exposure change determination unit that determines whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and a lens ID during the focus adjustment control by the focus adjustment unit,
the exposure change determination unit sets a larger allowable range for a difference between the current luminance information and an appropriate exposure in the case of a lens for which a baseline length is easily obtained than in the case of a lens for which a baseline length is difficult to obtain;
The control device, wherein the exposure control unit performs the exposure control when the exposure change determination unit determines that the exposure control is to be performed.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して画素信号を出力する撮像素子と、
前記画素信号に基づいて焦点検出を行う請求項1乃至のいずれか一項に記載の制御装置と、を有することを特徴とする撮像装置。
an image sensor that performs photoelectric conversion on light passing through different pupil regions of an image pickup optical system and outputs pixel signals;
7. An imaging apparatus comprising: the control device according to claim 1, which performs focus detection based on the pixel signal.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御方法であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御ステップと、
基線長に基づく情報に基づいて、前記焦点検出のための露出条件を取得する露出条件取得ステップと、を有し、
前記基線長に基づく情報は、前記絞り値および像高に関する情報であり、
前記露出条件は、第1の基線長に基づく情報では第1の露出狙い値となる露出条件であり、第2の基線長に基づく情報では前記第1の露出狙い値とは異なる第2の露出狙い値となる露出条件であり、
前記第1の露出狙い値および前記第2の露出狙い値はそれぞれ、前記焦点検出のための露出狙い値であり、
前記露出制御ステップにおいて、前記露出条件となるように前記露出制御を行い、
前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、
前記第1の露出狙い値は、前記第2の露出狙い値よりも高く、
前記第1の基線長に基づく前記情報では、前記第1の露出狙い値は、前記画素信号に基づいて撮像画像を取得するための第3の露出狙い値よりも高いことを特徴とする制御方法。
A control method for performing focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, comprising:
an exposure control step of performing exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
and acquiring an exposure condition for the focus detection based on information on a base line length,
the information based on the base line length is information regarding the aperture value and the image height,
the exposure condition is an exposure condition that results in a first exposure target value when based on information on a first base line length, and is an exposure condition that results in a second exposure target value that is different from the first exposure target value when based on information on a second base line length,
the first exposure target value and the second exposure target value are exposure target values for the focus detection,
In the exposure control step, the exposure control is performed so as to satisfy the exposure condition.
the first base length is shorter than the second base length;
the first exposure target value is higher than the second exposure target value;
A control method according to claim 1, wherein, in the information based on the first baseline length , the first exposure target value is higher than a third exposure target value for acquiring an image based on the pixel signal.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御方法であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御ステップと、
前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節ステップと、
前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報と基線長に基づく情報とに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する判定ステップと、を有し、
前記基線長に基づく情報は、像ずれ量をデフォーカス量へ換算するための換算係数に関する情報であり、
前記判定ステップにおいて、第1の基線長に基づく情報では第1の露出判定条件に従って前記実施要否を判定し、第2の基線長に基づく情報では前記第1の露出判定条件とは異なる第2の露出判定条件に従って前記実施要否を判定し、
前記判定ステップにて前記露出制御を実施すると判定された場合、前記露出制御ステップにおいて前記露出制御を行い、
前記第1の基線長は、前記第2の基線長よりも短く、
前記第1の露出判定条件は、前記第2の露出判定条件よりも、前記現在の輝度情報と前記焦点検出のための適露出との差分の許容幅が小さい判定条件であることを特徴とする制御方法。
A control method for performing focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, comprising:
an exposure control step of performing exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
a focus adjustment step of performing focus adjustment control of the imaging optical system;
and a determination step of determining whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and information based on a baseline length during the focus adjustment control,
the information based on the base line length is information regarding a conversion coefficient for converting an image shift amount into a defocus amount,
In the determination step, the necessity of implementation is determined according to a first exposure determination condition for the information based on a first base line length, and the necessity of implementation is determined according to a second exposure determination condition different from the first exposure determination condition for the information based on a second base line length;
When it is determined in the determination step that the exposure control is to be performed, the exposure control is performed in the exposure control step;
the first base length is shorter than the second base length;
A control method according to claim 1, wherein the first exposure determination condition is a determination condition having a smaller tolerance for the difference between the current brightness information and the optimum exposure for focus detection than the second exposure determination condition.
撮像光学系の互いに異なる瞳領域を通過する光を光電変換して得られる画素信号に基づいて焦点検出を行う制御方法であって、
露光時間、撮像感度、および絞り値を含む露出制御値に基づいて、露出制御を行う露出制御ステップと、
前記撮像光学系の焦点調節制御を行う焦点調節ステップと、
前記焦点調節ステップによる前記焦点調節制御の際に、少なくとも現在の輝度情報とレンズIDとに基づいて、前記露出制御の実施要否を判定する露出変更判定ステップと、を有し、
前記露出変更判定ステップにおいて、基線長がとりやすいレンズの場合に、基線長がとりにくいレンズの場合よりも、現在の輝度情報と適露出との差分を許容する幅を大きく設定し、
前記露出変更判定ステップで前記露出制御を実施すると判定された場合、前記露出制御ステップにおいて、前記露出制御を行うことを特徴とする制御方法。
A control method for performing focus detection based on pixel signals obtained by photoelectrically converting light passing through different pupil regions of an imaging optical system, comprising:
an exposure control step of performing exposure control based on exposure control values including an exposure time, an imaging sensitivity, and an aperture value;
a focus adjustment step of performing focus adjustment control of the imaging optical system;
and an exposure change determination step of determining whether or not the exposure control needs to be performed based on at least current luminance information and a lens ID during the focus adjustment control by the focus adjustment step,
In the exposure change determination step, a width for allowing a difference between the current luminance information and the appropriate exposure is set larger in the case of a lens for which a baseline length is easily obtained than in the case of a lens for which a baseline length is difficult to obtain;
a step of controlling the exposure when it is determined in the step of determining whether the exposure change is to be performed, and then the step of controlling the exposure performs the exposure control.
請求項乃至1のいずれか一項に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A program for causing a computer to execute the control method according to any one of claims 8 to 10 .
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