JP2006292981A - 光学装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】位相差方式などの焦点検出装置により同一距離の被写体の焦点検出を行った場合に、撮影レンズの色収差の要因で同一距離の被写体であっても焦点検出結果に差(ずれ)が生じることを防止する。
【解決手段】レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出情報を算出する演算手段15,11と、対象物の輝度を検出する測光手段11,105と、分光透過率が可変なフィルタ手段107と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段11と、を有することを特徴とする光学装置を提供する。
【選択図】図1
【解決手段】レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出情報を算出する演算手段15,11と、対象物の輝度を検出する測光手段11,105と、分光透過率が可変なフィルタ手段107と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段11と、を有することを特徴とする光学装置を提供する。
【選択図】図1
Description
本発明は、例えば位相差方式により焦点検出を行う機能を有する焦点検出装置や焦点調節装置、もしくはこれらの装置を具備するカメラ等の光学装置に関するものである。
図7に示すような位相差方式の焦点検出装置により同一距離の被写体の焦点検出を行った場合、図8に示すように、撮影レンズの色収差の要因で同一距離の被写体であっても焦点検出結果に差(ずれ)が生じることが知られている。
ここで、各種光源により発生する焦点検出結果のずれについて説明する。
光源の分光として代表的な例を図9に示す。図9において、A2は白熱電球系のA光源の分光特性、B2は太陽光の分光特性、C2は蛍光灯の分光特性である。D2については後述する。前述したように、撮影レンズの色収差の要因で焦点検出結果にずれが生じる例を図8に示している。例えば、光源の分光が600nm単波長であった場合、図8に示す600nmでは、色収差による焦点検出結果のずれは0である。それに対して、夫々の光源の分光が単波長であった場合、500nmでは−0.1mm、逆に700nmでは0.15mmのずれを生じる。
そして、図9に示したような、A光源A2の分光特性、太陽光B2、蛍光灯C2では夫々の光源の波長毎の強度(透過率が高いほど、強度が大きい)と、図8に示す波長毎の焦点検出結果を乗じた結果と、その和が光源の差によるずれとなる。図8の縦軸の正の値は前側ピント、負の値は後側ピントとなる。A光源A2は700nm付近の光強度が大きいのに対して、太陽光B2では700nmの光強度が若干減少し、550nmが増加している。よって、太陽光B2はA光源A2より後側ピント傾向になる。また、蛍光灯C2は650nm以上の光強度は殆ど無くなり、図8に示す波長毎の、焦点検出結果の負の値側の波長領域に殆どの光が占められている。よって、蛍光灯C2での焦点検出結果は更に後側ピントとなる。
上記のような焦点検出にずれを生じる装置に対して、従来、被写体像を結像する一対の結像光学系と、上記結像光学系のそれぞれの結像面に配置された受光手段と、その一対の受光手段のそれぞれに結像した被写体像の位置関係から、撮影レンズの焦点調節情報を出力する出力手段と、焦点調節情報に基づいて、撮影レンズを駆動する駆動手段を具備する自動焦点調節装置において、上記受光手段とは別に設けられていて、上記被写体光束の可視光領域と赤外光領域にそれぞれ主感度を有する第1及び第2の測光手段と、上記第1及び第2の測光手段のそれぞれの測光値に応じて、上記焦点調節情報を補正する補正手段と、を具備し、合焦精度を向上させることができる自動焦点調節装置が提案(特許文献1)されている。
特開2000−292682号公報
しかしながら、上記特許文献1においては、第1及び第2の測光手段により測光を行うため、測光位置のずれを生ずる虞があり、これにより正確な検出結果が得られないという課題を有していた。
(発明の目的)
本発明の目的は、撮影レンズの色収差の要因で被写体ごとに焦点検出結果にずれが生じる場合であっても、精度の良い焦点検出情報もしくは焦点調節情報を得ることができる光学装置を提供するものである。
本発明の目的は、撮影レンズの色収差の要因で被写体ごとに焦点検出結果にずれが生じる場合であっても、精度の良い焦点検出情報もしくは焦点調節情報を得ることができる光学装置を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出情報を算出する演算手段と、対象物の輝度を検出する測光手段と、分光透過率が可変なフィルタ手段と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段と、を有することを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出を行い、該焦点検出の結果に基づいて焦点調節情報を算出する演算手段と、対象物の輝度を検出する測光手段と、分光透過率が可変なフィルタ手段と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点調節情報を補正する補正手段と、前記補正された焦点調節情報に基づいて前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、を有することを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、レンズを通過した対象物光を受光して複数の焦点検出位置にて焦点検出情報を算出する演算手段と、前記複数の焦点検出位置に対応した複数の測光位置にて対象物の輝度を検出する測光手段と、前記複数の測光位置での分光透過率が可変なフィルタ手段と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段と、を有することを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、本発明の光学装置は、レンズを通過した対象物光を受光して複数の焦点検出位置にて焦点検出を行い、該焦点検出の結果に基づいて焦点調節情報を算出する演算手段と、前記複数の焦点検出位置に対応した複数の測光位置にて対象物の輝度を検出する測光手段と、前記複数の測光位置での分光透過率が可変なフィルタ手段と、前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点調節情報を補正する補正手段と、前記補正された焦点調節情報に基づいて前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、を有することを特徴としている。
本発明によれば、精度の良い焦点検出情報もしくは焦点調節情報を得ることができる光学装置を提供できるものである。
本発明を実施するための最良の形態は、以下に記載の実施例に示す通りである。
図1は本発明の一実施例に係わるカメラの構成図であり、カメラボディ1には種々の撮影レンズ2が装着可能であり、また焦点検出を補助する為に被写体に光を投射する補助光装置3が内蔵あるいは着脱自在となるように設けられている。
撮影レンズ2の撮影光学系21を通過した光束は、カメラボディ1内の中央部に位置するハーフミラーで構成されたメインミラー5を通り、サブミラー6により反射され、AF反射ミラー12、IRカット(赤外カット)フィルタ13、メガネレンズ14を介して、AFイメージセンサ15に導かれる。AFイメージセンサ15はマイコン11からの種々のクロック及び制御信号を受けて信号の蓄積制御を行い、マイコン11は、AFイメージセンサ15により光電変換され、蓄積されたデータをとり込み、位相差方式による焦点検出アルゴリズムによりこれらのデータを処理して焦点検出を行い、撮影光学系21の焦点調節状態に関する情報を得る。
撮影レンズ2内に設けられたレンズ情報送出部22は、マイコン11に対して撮影光学系21の赤外収差データ等の情報を出力する。
上記AFイメージセンサ15は複数の焦点検出位置(以下、AF(オートフォーカス)ポイントと記す)を有しており、このAFイメージセンサ15をファインダ視野上に図示したものが図2であり、15A〜15Gがファインダ視野内におけるAFポイントである。
図1に戻り、補助光装置3は、投光光学系31、IRED(近赤外発光ダイオード)等の光源32、光源駆動部33から成り、光源駆動部33はマイコン11の指令を受けて光源32を発光させ、投光光学系31により被写体が照明されるようになっており、例えば被写体上に特定のパターンが投影される。この補助光装置3は、被写体が暗くて焦点検出が不可能である場合に、自動的にあるいは外部操作に応じて作動させられるように構成されている。この補助光装置3の作動により、暗い被写体でもAFイメージセンサ15にて焦点検出可能となり、その検出データがマイコン11により処理され、焦点検出状態が求められる。
ペンタプリズム103、ファインダ光学系104は、撮影レンズ2の撮影光学系21を通過した光束を、カメラボディ1内の中央部に位置するハーフミラーで構成したメインミラー5によりファインダ100に導く。また、測光センサ105は、ペンタプリズム103より導かれた光束を、分光透過率の可変する機能を有するエレクトロクロミック107、測光レンズ106を介して受光する。測光センサ105は前述のAFイメージセンサ15と同様に複数の測光検出位置(以下、測光ポイントと記す)を有しており、測光センサ105をファインダ上に図示すると、該測光ポイントは図2の105A〜105Gを含む四角枠で示すように35分割されて配置されている。
上記エレクトロクロミック107は、印加電圧によって分光透過率特性が可変なフィルタであって、EC(エレクトロクロミック)駆動部108によって電圧が印加され、分光特性が変化する。このエレクトロクロミック107の分光透過率特性は、印加電圧0Vの時、所謂OFF時は図3のA1に示すようになっており、400nm〜800nmまで全域70%〜90%の透過率を有する。それに対して所定の電圧を印加すると、C1に示すように400nmでは約70%、500nmでは約85%、600nmでは約50%、700nmでは約10%程度となる。このように印加電圧に応じて分光特性を変化させることができる。また、B1は、IRカットフィルタ13の分光特性であり、750nm以上の長波長側をカットするフィルタである。
前述したように、図9は各種の光源の分光特性を示す図であり、A2は白熱電球系のA光源、B2は晴天時の昼間の太陽光、C2は昼光色系の蛍光灯、D2は690nmにピーク強度を持つ補助光装置3内の光源32からの補助光の分光特性である。
ここで、上記エレクトロクロミック107を用いて、位相差方式の焦点検出および焦点調節を行う際の動作、つまりAF動作について、図4のフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップS101では、マイコン11から制御信号を受けて位相差方式による焦点検出を開始し、ここで求めた相関演算をもとに図2に示す15A〜15GのAFポイントから焦点検出アルゴリズムで例えば複数のAFポイントの中の近距離優先のAFポイント、或いは任意に選択されたAFポイントを選択し、そのAFポイントでの焦点検出結果が所定のAF信頼性を得られているかをステップS108にて判定する。この結果、所定のAF信頼性得られていたらステップS108からステップS101に戻り、焦点検出が完了したとして、ステップS101からステップS102に進む。
ステップS102へ進むと、マイコン11より制御信号を受けてEC駆動部108を介するエレクトロクロミック107への印加電圧を0Vとし、該エレクトロクロミック107を図3のA1の略透過状態にする。そして、次のステップS103にて、可視光と赤外光を含めた測光を測光センサ105にて行う。この測光は、上記ステップS101にて焦点検出時に選択したAFポイントに合致した測光ポイントにより行う。例えば、上記ステップS101にて、図2に示すファインダ視野の中心のAFポイント15Cが選択されて焦点検出が行われた場合は、105Cの測光ポイントで測光を行う。また、AFポイント15AのAFポイントで焦点検出が行われた場合は、105Aの測光ポイントにて測光を行う。
次のステップS104では、マイコン11より制御信号を受けてEC駆動部108を介してエレクトロクロミック107に1.5Vの電圧を印加し、該エレクトロクロミック107を、赤外領域をカットする図3のC1の透過分光特性にする。そして、次のステップS105にて、上記ステップS103と同様に、上記ステップS101にて焦点検出時に選択したAFポイントに合致した測光ポイントにて測光を行う。
次のステップS106では、レンズの駆動補正が必要か否かの判定を行う。この判定は、上記ステップS103で行ったエレクトロクロミック107が略透過状態での測光と、上記ステップS105で行ったエレクトロクロミック107が赤外領域をカットした状態での測光との比較結果から、光源を検出することにより行うものである。
ここで、光源が蛍光灯であった場合は、図5に示すような分光特性となる。図5において、a1は、図9のC2に示す蛍光灯の分光特性に対して図3のA1を乗じた、エレクトロクロミック107が略透過状態での測光時の分光であり、b1は、図9のC2に示す蛍光灯の分光特性に対して図3のC1を乗じた、エレクトロクロミック107が赤外領域をカットして行った測光時の分光である。図5のa1,b1の夫々の分光特性を積分した結果が夫々の蛍光灯下での測光結果となる。この波形から判るように、蛍光灯下においては、赤の波長600nmの付近に分光の差が生じている。しかし、a1,b1の夫々の分光特性を積分した場合、結果としては「a1:b1=1.3:1.0」程度になる。
これに対して白熱電球系のA光源では、図6に示すような波長毎の光強度となる。図6において、a2は、図9のA2に示すA光源の分光特性に対して図3のA1を乗じた、エレクトロクロミック107が略透過状態での測光時の分光であり、b2は、図9のA2に示すA光源の分光特性に対して図3のC1を乗じた、エレクトロクロミック107が赤外領域をカットして行った測光時の分光である。図6のa2,b2の夫々の分光特性を積分した結果が夫々のA光源下での測光結果となる。この波形から判るように、A光源下においては、赤の波長600nmの付近からIRカットフィルタ13のカット波長750nmまで分光に大きく差が生じている。a2,b2の夫々の分光特性を積分した場合の結果は、「a2:b2=2.3:1.0」程度になる。
このように蛍光灯とA光源では、エレクトロクロミック107のON/OFF時の夫々の測光結果から、差が小さい時は“蛍光灯”下、差が大きい時は“A光源”下であることが判る。
図4のフローに戻り、ここで、例えば焦点検出時の基準光源が“A光源”と設定して焦点検出のアルゴリズムで調整されていた場合、「a2:b2=2.3:1.0」であれば補正(ステップS107で実行されるレンズ補正2)は行わず、ステップS106からステップS114へ進み、相関演算の結果をもとにレンズ駆動を行い、AFシーケンスを終了する。
一方、「a2:b2」の比が「2.0:1.0」程度の差となってきたら、基準光源に対してIR光成分の割合が低くなって来たものとして、レンズ駆動の補正が必要と判定してステップS106からステップS107のレンズ補正2に進み、撮影レンズ2の駆動補正量の算出を行う。このレンズ補正2では、上記ステップS106で「可視光+IR成分:可視光」の比率(輝度差)と、撮影レンズ2内のレンズ情報出力部22に有する、図8に示すような色収差情報、或いは簡略化した補助光を使用した時のピント補正量等の情報から、ステップS114でのレンズ駆動に際してのレンズ駆動の補正量を算出する。
例えば、A光源に対して蛍光灯で60μmずれる情報を撮影レンズ2が持っている場合である時、A光源「a2:b2=2.3:1.0」の場合、輝度差としては約1.2段差である。この際はレンズ駆動の補正は必要ない。よって、補正量は0μmとなる。これに対して、蛍光灯であった場合は「a1:b1=1.3:1.0」で、輝度差は約0.38段となる。この際はレンズ駆動の補正量は60μmとなる。また、輝度差がA光源と蛍光灯の輝度差の中間の0.78段であった場合は、レンズ駆動の補正量は30μmを補正量として算出する。
このように、「蛍光灯での光+IR成分:可視光」の比率(輝度差)を蛍光灯でずれる焦点検出差を100%として、「A光源の光+IR成分:可視光」の比率(輝度差)を蛍光灯でずれる焦点検出差を0%として、検出した輝度差に応じて、蛍光灯でずれる焦点検出差から補正量を算出する。そして、ステップS114へ進み、補正算出結果と相関演算の結果をもとにレンズ駆動を行い、AFシーケンスを終了する。
また、上記ステップS108にて所定のAF信頼性を得られず、上記ステップS101で位相差による焦点検出が終了できない場合は、ステップS108からステップS109に進み、マイコン11による制御信号を補助光装置3に出力し、補助光の光源32をONして、補助光による焦点検出を行う。補助光の光源32は、約690nmの波長をピークとするIRED(近赤外発光ダイオード)等の光源である。よって、AFイメージセンサ15に入射する入射光の分光特性は、図9のD2に示す分光特性にほぼ等しい分光特性となる。即ち、約690nmのピーク波長により相関演算を行う。
次のステップS110,S111では、上記ステップS101と同様に、所定のAF信頼性が得られているかを判定する。そして所定のAF信頼性が得られていたら、ステップS110からステップS112に進み、690nmで相関演算が行われたことによる撮影レンズ2の駆動補正量を算出する。撮影レンズ2の駆動補正量の算出は、該撮影レンズ2のレンズ情報出力部22が持つ赤外収差情報をマイコン11が読み出し、その情報をもとに駆動補正量を算出する。そして、次のステップS114にて、相関演算の結果とレンズの駆動補正量をもとにレンズ駆動を行い、AFシーケンスを終了する。
しかし、上記ステップS111にて所定のAF信頼性が得られず、上記ステップS110で位相差による焦点検出が終了できない場合、ステップS111からステップS113に進み、焦点検出が不能フラグのAFNGを出して、AFシーケンスを終了する。
上記の実施例によれば、一つの測光センサ105の光路上に、分光透過率を変更可能なエレクトロクロミック107を配置し、該エレクトロクロミック107の分光透過率を変更して同じ検出位置にてそれぞれ輝度を検出するようにしているので、従来のように測光位置のずれを生じることはなく、精度の良い比較ができ、即ち精度の良い補正が可能となる。その結果、適正な焦点調節情報を算出でき、撮影レンズ2の合焦位置への制御性が向上する。
以上、本発明の実施例を説明してきたが、フィルタの波長の構成は、本実施例のIRカット750nmに限るものではなく、AFイメージセンサ15までに至る光学系の分光特性に応じて設定すれば良い。
また、本実施例においては、位相差方式による焦点検出後に、光源検出の測光を行うシーケンスとしていたが、位相差方式による焦点検出中に、同時に光源検出の測光を行っても良い。
また、本実施例においては、分光透過率を可変するものとして、エレクトロクロミック107を例示しているが、これに限定されず、電気的に分光透過率を可変なものであれば何でも良い。例えば、液晶手段が考えられる。
また、本実施例においては、焦点検出情報に基づいて算出されるレンズ駆動量に、分光透過率を変更して得られる補正量を加えるようにしているが、焦点検出情報に前記補正量を加えるようにしても良い。
また、本実施例においては、AFポイント及び該AFポイントに合致する位置に複数の測光ポイントを有する構成を例示しているが、一つのAFポイント及び該AFポイントに合致する位置に一つの測光ポイントを有する構成であっても良い。
1 カメラボディ
2 撮影レンズ
3 補助光装置
11 マイコン
15 AFイメージセンサ
21 撮影光学系
31 投光光学系
31 光源
33 補助光装置
101 シャッタ
102 撮像素子
105 測光センサ
107 エレクトロクロミック
108 エレクトロクロミック駆動部
15A〜15G AFポイント
2 撮影レンズ
3 補助光装置
11 マイコン
15 AFイメージセンサ
21 撮影光学系
31 投光光学系
31 光源
33 補助光装置
101 シャッタ
102 撮像素子
105 測光センサ
107 エレクトロクロミック
108 エレクトロクロミック駆動部
15A〜15G AFポイント
Claims (8)
- レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出情報を算出する演算手段と、
対象物の輝度を検出する測光手段と、
分光透過率が可変なフィルタ手段と、
前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする光学装置。 - レンズを通過した対象物光を受光して焦点検出を行い、該焦点検出の結果に基づいて焦点調節情報を算出する演算手段と、
対象物の輝度を検出する測光手段と、
分光透過率が可変なフィルタ手段と、
前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点調節情報を補正する補正手段と、
前記補正された焦点調節情報に基づいて前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、
を有することを特徴とする光学装置。 - レンズを通過した対象物光を受光して複数の焦点検出位置にて焦点検出情報を算出する演算手段と、
前記複数の焦点検出位置に対応した複数の測光位置にて対象物の輝度を検出する測光手段と、
前記複数の測光位置での分光透過率が可変なフィルタ手段と、
前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点検出情報を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする光学装置。 - レンズを通過した対象物光を受光して複数の焦点検出位置にて焦点検出を行い、該焦点検出の結果に基づいて焦点調節情報を算出する演算手段と、
前記複数の焦点検出位置に対応した複数の測光位置にて対象物の輝度を検出する測光手段と、
前記複数の測光位置での分光透過率が可変なフィルタ手段と、
前記測光手段により前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物のそれぞれの輝度に基づいて、前記焦点調節情報を補正する補正手段と、
前記補正された焦点調節情報に基づいて前記レンズを駆動するレンズ駆動手段と、
を有することを特徴とする光学装置。 - 前記フィルタ手段は、電気的に分光透過率が可変であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記測光手段は、前記フィルタ手段の分光透過率が異なる状態で前記対象物のそれぞれの輝度を検出することにより、赤外光を含まない可視光と、赤外光を含む可視光を検出することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記フィルタ手段は、分光透過率が可変なエレクトロクロミック又は液晶で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の光学装置。
- 前記補正手段は、前記分光透過率が異なる状態で検出された前記対象物の輝度の比率に基づいて、前記補正の量を決定することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学装置。
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