JP2008017116A - 撮像素子および撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光する複数種類の画素を二次元状に配列した撮像素子であって、画素の配列における任意の方向において同一種類の画素が集中しないように各種類の画素を分散して配列する。
【選択図】図3
Description
瞳分割型位相差検出方式とは、撮像光学系の瞳の異なる部分を通過した2光束を用いて物体像をそれぞれ形成し、2つの物体像間の位置的位相差を撮像素子の出力に基づいて検出し、これを撮像光学系のデフォーカス量に換算するものである。
(2) 請求項2の撮像素子では、複数の画素が、正方配列されており、該正方配列における任意の方向において分散して配列される。
(3) 請求項3の撮像素子は、撮像素子の縦8画素および横8画素以上の任意の領域において同一種類の画素が集中しないように各種類の画素を分散して配列したものである。
(4) 請求項4の撮像素子は、撮像素子の任意の方向における複数の画素が受光する光束の平均的な重心位置は、光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束の重心と一致するように、各種類の画素を分散して配列したものである。
(5) 請求項5の撮像素子は、光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束の並び方向に、異なる種類の画素を交互に配列したものである。
(6) 請求項6の撮像素子は、光学系の射出瞳の一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する一対の画素を二次元状に配列したものである。
(7) 請求項7の撮像素子は、光学系の射出瞳の一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する第1の画素対と、光学系の前記一対の領域と異なる一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する第2の画素対とを二次元状に配列したものである。
(8) 請求項8の撮像素子は、画素が、光電変換部と、該光電変換部の像を射出瞳に投影可能なマイクロレンズとを備えたものである。
(9) 請求項9の撮像素子は、画素が光電変換部と偏光フィルターとを備え、光学系の射出瞳の異なる領域を通る光束を、それぞれ異なる偏光フィルターを介して受光するようにしたものである。
(10) 請求項10の撮像素子は、画素が、異なる分光感度特性を有する複数の光電変換部を備えるものである。
(11) 請求項11の撮像素子は、分光感度特性が異なる複数種類の画素を二次元状に配列したものである。
(12) 請求項12の撮像素子は、複数種類の画素が赤、青、緑にそれぞれ分光感度特性を有する画素であり、それらの種類の画素をベイヤー配列にしたものである。
(13) 請求項13の撮像装置は、請求項1〜12のいずれか1項に記載の撮像素子により被写体像を撮像するようにしたものである。
(14) 請求項14の撮像装置は、撮像素子の出力に基づいて光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備えたものである。
(15) 請求項15の撮像装置は、焦点検出手段が、同一の分光感度特性を有する一対の画素の出力に基づいて焦点検出を行うようにしたものである。
(16) 請求項16の撮像装置は、焦点検出手段が、直線上に配置された画素の出力に基づいて当該直線方向における焦点検出を行うようにしたものである。
(17) 請求項17の撮像装置は、焦点検出手段が、複数の直線方向に対する焦点検出を同時に行うようにしたものである。
各種の操作部材(不図示)が設けられており、これらの操作部材の操作信号はカメラ駆動制御装置212へ送られ、操作信号に応じて撮像動作や焦点検出位置の設定動作が行われる。
C(k)=Σ|En−Fn+k| ・・・(1)
(1)式において、Σ演算でnのとる範囲はずらし量kに応じてEn、Fn+kのデータが存在する範囲に限定される。また、ずらし量kは整数であり、一対のデータの検出ピッチを単位とした相対的シフト量である。
x=kj+D/SLOP ・・・(2),
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(3),
D={C(kj-1)−C(kj+1)}/2 ・・・(4),
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj-1)−C(kj)} ・・・(5)
DEF=KX・PY・x ・・・(6)
(6)式において、PYは検出ピッチ(同一種類の画素の配置ピッチ)であり、KXは一対の光束の重心の開き角の大きさによって決まる変換係数である。また、一対のデータ系列がぴったり合致した場合(x=0)は、実際にはデータ列が検出ピッチの半分だけすれた状態となるので、(2)式で求めたシフト量は半ピッチ分だけ補正されて(6)式に適用される。さらに、一対の光束の重心の開き角の大きさは交換レンズの絞り開口の大きさ(開放絞り値)に応じて変化するので、レンズ情報に応じて決定される。
図15は撮像素子211の画素配列の変形例を示す。第1種類の画素314はマイクロレンズ10と光電変換部14とから構成される。光電変換部14は長方形であり、その一方の長辺はマイクロレンズ10の斜め45度右上がり2等分線に平行に近接する。第2種類の画素315はマイクロレンズ10と光電変換部15とから構成される。光電変換部15は長方形であり、その一方の長辺はマイクロレンズ10の斜め45度右上がり2等分線に平行に近接する。光電変換部14と15は、それぞれのマイクロレンズ10を重ね合わせて表示した場合に斜め45度左上がり方向に並んでおり、マイクロレンズ10の斜め45度右上がり2等分線に関して対称な形状をしている。
一実施の形態の撮像装置は、脱着可能な交換レンズとカメラボディから構成されるディジタルスチルカメラやフィルムスチルカメラに限定されず、例えばレンズ一体型のディジタルスチルカメラやビデオカメラやフィルムカメラにも適用することができる。また、携帯電話などに内蔵される小型カメラモジュールや監視カメラなどにも適用することができる。あるいは、カメラ以外の焦点検出装置や測距装置やステレオ測距装置にも適用することができる。
12〜19、21〜28、31〜34、41〜44、51〜56、63〜66、71〜76、83〜86、512、513 光電変換部
90 射出瞳
92〜99 測距瞳
202 交換レンズ
211 撮像素子
311、312、314〜319、321〜324、325〜328、331〜334、341〜344、413〜416、421〜426、601、602 画素
Claims (17)
- 光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束を受光する複数種類の画素を二次元状に配列した撮像素子であって、
前記画素の配列における任意の方向において同一種類の画素が集中しないように各種類の画素を分散して配列することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記複数の画素は、正方配列されており、該正方配列における任意の方向において分散して配列されることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
撮像素子の縦8画素および横8画素以上の任意の領域において同一種類の画素が集中しないように各種類の画素を分散して配列することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
撮像素子の任意の方向における複数の画素が受光する光束の平均的な重心位置は、前記光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束の重心と一致するように、各種類の画素を分散して配列することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光束の並び方向に、異なる種類の画素を交互に配列することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記光学系の射出瞳の一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する一対の画素を二次元状に配列したことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記光学系の射出瞳の一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する第1の画素対と、前記光学系の前記一対の領域と異なる一対の領域を通過した光束をそれぞれ独立に受光する第2の画素対とを二次元状に配列したことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記画素は、光電変換部と、該光電変換部の像を前記射出瞳に投影可能なマイクロレンズとを備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記画素は光電変換部と偏光フィルターとを備え、前記光学系の射出瞳の異なる領域を通る光束を、それぞれ異なる偏光フィルターを介して受光することを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
前記画素は、異なる分光感度特性を有する複数の光電変換部を備えることを特徴とする撮像素子。 - 請求項1に記載の撮像素子において、
分光感度特性が異なる複数種類の画素を二次元状に配列したことを特徴とする撮像素子。 - 請求項11に記載の撮像素子において、
前記複数種類の画素は赤、青、緑にそれぞれ分光感度特性を有する画素であり、それらの種類の画素をベイヤー配列にしたことを特徴とする撮像素子。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の撮像素子により被写体像を撮像することを特徴とする撮像装置。
- 請求項13に記載の撮像装置において、
前記撮像素子の出力に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備えることを特徴とする撮像装置。 - 請求項14に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、同一の分光感度特性を有する一対の画素の出力に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項15に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、直線上に配置された画素の出力に基づいて当該直線方向における焦点検出を行うことを特徴とする撮像装置。 - 請求項16に記載の撮像装置において、
前記焦点検出手段は、複数の直線方向に対する焦点検出を同時に行うことを特徴とする撮像装置。
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