JP2019113853A - 検出装置、撮像装置およびカメラ - Google Patents
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Abstract
Description
第2の態様によれば、検出装置は、撮影光学系を通過した光が入射する第1レンズと、前記第1レンズを通過した光を受光する第1受光部と、前記第1レンズを通過した光を受光する前記第1受光部と大きさの異なる第2受光部とを有し、前記第1受光部と前記第2受光部で受光した光に基づいた信号を出力する複数の第1の画素と、前記撮影光学系を通過した光が入射する第2レンズと、前記第2レンズを通過した光を通過した光を受光する第3受光部と、前記第2レンズを通過した光を受光する前記第3受光部とは大きさの異なる第4受光部とを有し、前記第3受光部と前記第4受光部で受光した光に基づいた信号を出力する複数の第2の画素と、を備える撮像素子と、前記撮影光学系に関する情報に基づいて、複数の前記第1の画素からの前記信号と複数の前記第2の画素からの前記信号とのいずれかを用いて、前記撮影光学系により形成される被写体の像の合焦状態を検出する検出部と、を有し、前記複数の第1の画素の前記第1受光部と前記第2受光部との大きさの差は、前記撮像素子の第1の方向の位置に応じて第1の関係で変化し、前記複数の第2の画素の前記第3受光部と前記第4受光部との大きさの差は、前記撮像素子の前記第1の方向の位置に応じて第2の関係で変化する。
図1は実施の形態による撮像装置であるデジタルカメラ100の構成を説明する横断面図である。なお、説明の都合上、x軸、y軸、z軸からなる座標系を図示の通りに設定する。
図3(a)は撮像素子8の中心部を含む一部の領域を模式的に示す平面図であり、図3(b)は撮像素子8の中心付近に設けられた1つの撮像画素80の断面を模式的に示す図であり、図3(c)は撮像素子8の周辺部に設けられた1つの撮像画素80の断面を模式的に示す図である。なお、図3においても、x軸、y軸、z軸からなる座標系を、図1に示す例と同様にして設定する。撮像素子8は、複数の撮像画素80が行方向(x方向)と列方向(y方向)とに二次元配列される。撮像画素80の各画素位置には、たとえばベイヤー配列の規則に従って上述したカラーフィルタ(R:赤色フィルタ、G:緑色フィルタ、B:青色フィルタ)が配置される。図3(a)においては、撮像画素80に配置されたカラーフィルタの色を、「R」、「G」または「B」と表記して模式的に表す。
なお、境界部84とマイクロレンズ81の中心との関係および第1光電変換部82の面積と第2光電変換部83の面積との関係については、詳細を後述する。
図4は撮像画素80の第1光電変換部82および第2光電変換部83の面積と、撮影レンズ系1の射出瞳領域との投影関係を模式的に示す。図4(a)は撮影レンズ系1の射出瞳距離PO1と撮像画素80の射出瞳距離PO2とが実質的に等しい場合、すなわち撮影レンズ系1がミラーレスカメラであるデジタルカメラ100に適合するように設計された専用の交換レンズ等の場合を示す。図4(b)は撮影レンズ系1の射出瞳距離PO1が撮像画素80の射出瞳距離PO2と比べて長い場合、すなわち撮影レンズ系1が、たとえば一眼レフカメラ用に設計された交換レンズや、ミラーレスカメラであるデジタルカメラ100に適合するように設計された専用の交換レンズであるが長い射出瞳距離PO1が設定されている場合を示す。なお、図4(b)においては、理解を容易にすることを目的として、射出瞳距離PO1とPO2が等しい場合の撮影レンズ系1を破線により示す。また、本実施の形態においては、撮像画素80の射出瞳距離PO2は、種々の専用の交換レンズごとに異なる射出瞳距離PO1のうちの中心値と比べて短くなるように設定されている。以下の説明では、図3においてx方向+側の周辺領域に配列された撮像画素80cを例に挙げて説明を挙げる。
全ての複数の撮像画素80では、一対の第1光電変換部82と第2光電変換部83との面積の合計が実質的に等しく、複数の撮像画素80の配列位置、すなわち撮像素子8の中心付近からの距離に応じて、一対の第1光電変換部82および第2光電変換部83の面積が異なる。すなわち、撮像素子8の中央付近からの距離が増加するほど、一対の第1光電変換部82と第2光電変換部83との面積差が増加する。したがって、射出瞳距離PO1が撮像素子8の射出瞳距離PO2よりも長い撮影レンズ系1が装着された場合のように、撮像素子8の周辺部にて入射光束がケラレの影響を受けるような場合であっても、第1光電変換部82または第2光電変換部83への入射光量を確保することができる。このため、ケラレの影響を受けた光束851を第1光電変換部82が演算可能となる光量を受光するまでに、第2光電変換部83がケラレの影響を受けていない光束852を受光した第2光電変換部83の出力が飽和することを防ぎ、焦点検出精度の低下を抑制できる。
(1)実施の形態においては、図4に示すように撮像画素80の射出瞳距離PO2よりも撮影レンズ系1の射出瞳距離PO1が長い場合について説明したが、射出瞳距離PO1が短い撮影レンズ系1が装着された場合について説明する。この場合、光束851にはケラレは生じないが光束852にはケラレが生じる。このため、被写体からの光束851は、撮影レンズ系1の射出瞳領域841を通過し、撮像画素80cのマイクロレンズ81cを介して第1光電変換部82cに入射する。また、光束852がケラレることにより、光束852の一部が撮影レンズ系1の射出瞳領域842を通過し、マイクロレンズ81cを介して第2光電変換部83cに入射する。この場合に撮像素子8の周辺領域におけるケラレの影響を低減するためには、撮像素子80cの第1光電変換部82cの面積を第2光電変換部83cの面積と比べて大きくなるように構成すればよい。すなわち、図3(a)に示す撮像画素80cに代えて撮像画素80eを配列すればよい。
80…撮像画素、81…マイクロレンズ、82…第1光電変換部、
83…第2光電変換部、100…デジタルカメラ
Claims (14)
- 撮影光学系の瞳の第1の部分を通過した光を受光する複数の第1受光部と、撮影光学系の瞳の第2の部分を通過した光を受光する複数の第2受光部と、を有し、前記第1受光部及び前記第2受光部の大きさが、第1の方向の位置に応じて変化するように配置され、前記第1受光部と前記第2受光部で受光した光に基づいた信号を出力する撮像素子と、
前記撮影光学系の情報により、前記第1受光部と前記第2受光部の大きさの差が、前記第1の方向の位置に応じて第1の関係で変化する複数の前記第1受光部および複数の前記第2受光部からの前記信号と、前記第1受光部と前記第2受光部の大きさの差が、前記第1の方向の位置に応じて第2の関係で変化する複数の前記第1受光部および複数の前記第2受光部からの前記信号と、のいずれかを用いて、前記撮影光学系により形成される被写体の像の合焦状態を検出する検出部と、
を有する検出装置。 - 撮影光学系を通過した光が入射する第1レンズと、前記第1レンズを通過した光を受光する第1受光部と、前記第1レンズを通過した光を受光する前記第1受光部と大きさの異なる第2受光部とを有し、前記第1受光部と前記第2受光部で受光した光に基づいた信号を出力する複数の第1の画素と、前記撮影光学系を通過した光が入射する第2レンズと、前記第2レンズを通過した光を通過した光を受光する第3受光部と、前記第2レンズを通過した光を受光する前記第3受光部とは大きさの異なる第4受光部とを有し、前記第3受光部と前記第4受光部で受光した光に基づいた信号を出力する複数の第2の画素と、を備える撮像素子と、
前記撮影光学系に関する情報に基づいて、複数の前記第1の画素からの前記信号と複数の前記第2の画素からの前記信号とのいずれかを用いて、前記撮影光学系により形成される被写体の像の合焦状態を検出する検出部と、を有し、
前記複数の第1の画素の前記第1受光部と前記第2受光部との大きさの差は、前記撮像素子の第1の方向の位置に応じて第1の関係で変化し、
前記複数の第2の画素の前記第3受光部と前記第4受光部との大きさの差は、前記撮像素子の前記第1の方向の位置に応じて第2の関係で変化する検出装置。 - 請求項1または2に記載の検出装置において、
前記撮影光学系の関する情報は、前記撮影光学系の射出瞳距離に関する情報である検出装置。 - 請求項2または、請求項2に従属する請求項3のいずれか一項に記載の検出装置において、
複数の前記第1の画素は、前記第1の方向の位置が前記撮像素子の中心から離れるに従い前記第1受光部の大きさが大きくなり、前記第1の方向の位置が前記撮像素子の中心から離れるに従い前記第2受光部の大きさが小さくなるように配置されている検出装置。 - 請求項2、請求項2に従属する請求項3、または請求項4のいずれか一項に記載の検出装置において、
複数の前記第2の画素は、前記第1の方向の位置が前記撮像素子の中心から離れるに従い前記第1受光部の大きさが小さくなり、前記第1の方向の位置が前記撮像素子の中心から離れるに従い前記第2受光部の大きさが大きくなるように配置されている検出装置。 - 請求項2、請求項2に従属する請求項3、請求項4または請求項5のいずれか一項に記載の検出装置において、
前記検出部は、前記撮影光学系の射出瞳距離が、前記撮像素子の前記第1レンズ及び前記第2レンズのパワーに基づく値よりも大きいか小さいかにより、前記第1の画素からの前記信号と前記第2の画素からの前記信号とのいずれの信号を用いるかを決定する検出装置。 - 請求項6に記載の検出装置において、
前記撮像素子の前記第1レンズ及び前記第2レンズのパワーに基づく値は、前記第1受光部の位置の前記第1レンズ及び前記第2レンズに対して共役な位置に基づく値である検出装置。 - 請求項1から7までのいずれか一項に記載の検出装置において、
前記第1受光部と前記第2受光部との大きさの差は、前記撮像素子の中心からの距離に対して線形的に変化する検出装置。 - 請求項1から7までのいずれか一項に記載の検出装置において、
前記第1受光部と前記第2受光部との大きさの差は、前記撮像素子の中心からの距離に対して複数個ごとに変化する検出装置。 - 請求項1から9までのいずれか一項に記載の検出装置において、
前記検出部は、前記撮影光学系による前記被写体の像の位置と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を算出する検出装置。 - 請求項10に記載の検出装置において、
前記検出部は、前記第1受光部で受光された前記被写体の像の位置と前記第2受光部で受光された前記被写体の像の位置とのずれ量を基に、前記被写体の像の位置と前記撮像素子の撮像面とのずれ量を算出する検出装置。 - 請求項1から11までのいずれか一項に記載の検出装置と、
前記撮像素子と、を有する撮像装置。 - 請求項12に記載の撮像装置において、
前記第1受光部による前記信号と前記第2受光部による前記信号とを加算した信号に基づき画像を生成する画像生成部を有する撮像装置。 - 請求項13に記載の撮像装置と、
前記撮影光学系と、を有するカメラ。
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