JP5482923B2 - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents
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請求項6の発明による焦点検出装置は、二次元状に配列され、光学系を通過する光束を受光して撮像用の出力信号を出力する光電変換部をそれぞれ有する複数の撮像用画素と、前記光学系を通過する1対の光束をそれぞれ受光するように第1の方向に並置された第1及び第2の光電変換部を有する焦点検出用画素が前記撮像用画素の配列中に前記第1の方向に複数個配列され、前記1対の光束が形成する1対の像に対応した1対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、前記焦点検出用画素列の焦点検出用画素の第1の光電変換部の出力信号を、前記第1の方向に関して当該焦点検出用画素の第1の光電変換部の両隣にそれぞれ位置する第2の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量と、当該焦点検出用画素の近傍の複数の撮像用画素の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量とで補正すると共に、当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の出力信号を、前記第1の方向に関して当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の両隣にそれぞれ位置する第1の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量と、当該焦点検出用画素の近傍の複数の撮像用画素の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量とで補正する補正手段と、前記補正手段による補正後の前記第1及び第2の光電変換部の出力信号により生成される前記1対の像信号に基づいて、前記1対の像のズレ量を検出する像ズレ検出手段と、前記像ズレ検出手段により検出された前記1対の像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備えることを特徴とする。
請求項8の発明による焦点検出装置は、二次元状に配列され、光学系を通過する光束を受光して撮像用の出力信号を出力する光電変換部をそれぞれ有する複数の撮像用画素と、前記光学系を通過する1対の光束をそれぞれ受光するように第1の方向に並置された第1及び第2の光電変換部を有する焦点検出用画素が前記撮像用画素の配列中に前記第1の方向に複数個配列され、前記1対の光束が形成する1対の像に対応した1対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、前記焦点検出用画素列の焦点検出用画素の第1の光電変換部の出力信号を、該第1の光電変換部と同一の焦点検出画素内において隣接する第2の光電変換部の出力信号に基づく第1のクロストーク補正量で補正すると共に、当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の出力信号を、該第2の光電変換部と同一の焦点検出画素内で隣接する第1の光電変換部の出力信号に基づく第2のクロストーク補正量で補正する補正手段と、前記補正手段による補正後の前記第1及び第2の光電変換部の出力信号により生成される前記1対の像信号に基づいて、前記1対の像のズレ量を検出する像ズレ検出手段と、前記像ズレ検出手段により検出された前記1対の像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備える焦点検出装置であって、予め定められた第1のクロストーク率と第2のクロストーク率を記憶する記憶手段をさらに備え、前記補正手段は、前記第1のクロストーク量を前記第1のクロストーク率に前記第2の光電変換部の出力を乗ずることにより算出し、前記第1の光電変換部の出力信号から前記第1のクロストーク量を差し引くことにより前記第1の光電変換部の出力信号を補正するとともに、前記第2のクロストーク量を前記第2のクロストーク率に前記第1の光電変換部の出力を乗ずることにより算出し、前記第2の光電変換部の出力信号から前記第2のクロストーク量を差し引くことにより前記第2の光電変換部の出力信号を補正することを特徴とする。
れる。この被写体像は撮像素子212により光電変換され、画像信号と焦点検出信号がボディ駆動制御装置214へ送られる。
焦点検出用画素311には光量をかせぐために色フィルターは配置されておらず、その分光特性は光電変換を行うフォトダイオードの分光感度特性と、赤外カットフィルター(
不図示)の分光感度特性とを総合した分光感度特性(図7参照)となり、図6に示す緑画素(G)、赤画素(R)および青画素(B)の分光感度特性を加算したような分光感度特性であり、その感度の光波長領域は緑画素(G)、赤画素(R)および青画素(B)の感度の光波長領域を包括している。
変換部の投影形状(測距瞳92,93)が一致するように、各画素のマイクロレンズと光電変換部の位置関係が決定されている。
G(x)=F(x)+α・F(x+δ)、
H(x)=F(x+δ)+α・F(x) ・・・(1)
このような1対の像関数G(x)とH(x)を用いて像ズレ検出を行うと、検出された像ズレ量は真の像ズレ量δよりも小さな量となってしまう。
焦点検出用信号データを取得した時点の焦点検出用画素への入射光線の分光分布特性を求め、クロストークを与える画素の分光分布(フィルタ波長特性)と、クロストークを受ける画素の分光分布(フィルタ波長特性)と、測定された入射光の分光分布特性と、記憶されたクロストーク率の分光特性に基づいて、クロストーク補正に用いるクロストーク率を補正するようにしてもよい。
2(h,v)、A1(h,v)とする。ここで、h、vは図3に示す2次元画素配置における水平方向および垂直方向の画素の位置を示すための変数であり、例えばA2(h,v)、A1(h,v)はh列目、v行目にある焦点検出用画素の1対の焦点検出用信号データを示している。
れる。クロストークがない場合の1対の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをB2(h,v)、B1(h,v)とすると、クロストークの影響を受けた焦点検出用信号データA2(h,v)、A1(h,v)は以下のようになる。
A1(h,v)=B1(h,v)+β・B2(h,v)、
A2(h,v)=B2(h,v)+α・B1(h,v) ・・・(2)
v)、B1(h,v)≒A1(h,v)を(2)式に代入すれば、クロストークの影響を除去し
て補正した焦点検出用信号データB2(h,v)、B1(h,v)は以下のように求められる。
B1(h,v)=A1(h,v)−β・A2(h,v)、
B2(h,v)=A2(h,v)−α・A1(h,v) ・・・(3)
(3)式の右辺は光電変換部から出力される焦点検出用信号データおよび予め定められたクロストーク率であるから、(3)式により補正焦点検出用信号データを演算で求めることができる。
C(k)=Σ|B1n・B2n+1+k−B2n+k・B1n+1| ・・・(4)
(4)式において、Σ演算はnについて累積され、nのとる範囲は像ずらし量kに応じてB1n、B1n+1、B2n+k、B2n+1+kのデータが存在する範囲に限定される。像ずらし量kは整数であり、データ列のデータ間隔を単位とした相対的シフト量である。
)になる。(5)式〜(8)式による3点内挿の手法を用いて連続的な相関量に対する極小値C(x)を与えるシフト量xを求める。
x=kj+D/SLOP ・・・(5)、
C(x)= C(kj)−|D| ・・・(6)、
D={C(kj−1)−C(kj+1)}/2 ・・・(7)、
SLOP=MAX{C(kj+1)−C(kj),C(kj−1)−C(kj)} ・・・(8)
は、C(x)をデータのコントラストで規格化するために、コントラストに比例した値となるSLOPでC(x)を除した値が所定値以上の場合は、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量xをキャンセルする。あるいはまた、コントラストに比例した値となるSLOPが所定値以下の場合は、被写体が低コントラストであり、算出されたずらし量の信頼性が低いと判定し、算出されたずらし量xをキャンセルする。
shft=PY・x ・・・(9)
(9)式において、PYは検出ピッチ(焦点検出画素のピッチ)である。(9)式で算出された像ズレ量shftに所定の変換係数kを乗じてデフォーカス量defへ変換する。
def=k・shft ・・・(10)
図3に示す撮像素子212では、焦点検出用画素311を撮像用画素配列の1行に配列した例を示したが、図15に示すように焦点検出用画素311を複数行連続して配列してもよい。
影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率βi(i=0〜7)を示す。また、図17には、クロストークの影響を受けた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データA2(h,v)、クロストークの
影響を与えた光電変換部の位置とその光電変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率αi(i=0〜7)を示す。
2(h+m,v+n)とすると、クロストークの影響を受けた出力データA1(h,v)、A2(h,v)は以下のようになる。
A1(h,v)=B1(h,v)+β0・B2(h,v)+β1・B2(h,v+1)+β2・B1(h,v+1)+β3・B2(h−1,v+1)+β4・B2(h−1,v)+β5・B2(h−1,v−1)+β6・B1(h,v−1)+β7・B2(h,v−1)、
A2(h,v)=B2(h,v)+α0・B1(h,v)+α1・B1(h,v+1)+α2・B2(h,v+1)+α3・B1(h+1,v+1)+α4・B1(h+1,v)+α5・B1(h+1,v−1)+α6・B2(h,v−1)+α7・B1(h,v−1) ・・・(11)
A1(h+m,v+n)、B2(h+m,v+n)≒A2(h+m,v+n)を(11)式に代入
すると、クロストークの影響を除去して補正した焦点検出用信号データB1(h,v)、B
2(h,v)の算出式は以下のようになる。
B1(h,v)=A1(h,v)−β0・A2(h,v)−β1・A2(h,v+1)−β2・A1(h,v+1)−β3・A2(h−1,v+1)−β4・A2(h−1,v)−β5・A2(h−1,
v−1)−β6・A1(h,v−1)−β7・A2(h,v−1)、
B2(h,v)=A2(h,v)−α0・A1(h,v)−α1・A1(h,v+1)−α2・A2(h,v+1)−α3・A1(h+1,v+1)−α4・A1(h+1,v)−α5・A1(h+1,v−1)−α6・A2(h,v−1)−α7・A1(h,v−1) ・・・(12)
変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率をβi、βi’を示す。クロストーク率βiは、h列目、v行目の焦点検出用画素の光電変換部が同じ行の隣接する同じサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、また、クロストーク率βi’は、h列目、v行目の焦点検出用画素の上下の行において周囲に位置する小さいサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表す。
B1(h,v)=A1(h,v)−β0・A2(h,v)−β1'・A2(h,v+1)−β2’・A1(h,v+1)−β3’・A2(h−1,v+1)−β4・A2(h−1,v)−β5’・A2(h−1,v−1)−β6’・A1(h,v−1)−β7’・A2(h,v−1) ・・・(13)同様に、もう一方の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データB2(h,v)も算出する
ことができる。また、同様な考え方で小さいサイズの光電変換部に対する補正後の焦点検出用信号データも算出することができる。
る光電変換部から焦点検出用信号データA1(h,v+1)を発生する光電変換部へのクロ
ストーク率は、焦点検出用信号データA1(h,v+1)を発生する光電変換部から焦点検
出用信号データA1(h,v)を発生する光電変換部へのクロストーク率β2’より小さく
なる。
画素および撮像用画素の光電変換部の位置とその光電変換部から出力される焦点検出用信号データおよび撮像データ、およびクロストーク率βi、γri、γgiを示す。クロストーク率βiは、h列目、v行目の焦点検出用画素の光電変換部が同じ行の隣接する同じサイズの光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、また、クロストーク率γriは、h列目、v行目の焦点検出画素の上下の行において周囲に位置する赤の撮像用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、さらに、クロストーク率γgiは、h列目、v行目の焦点検出用画素の上下の行において周囲に位置する緑の撮像用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表している。
B1(h,v)=A1(h,v)−β0・A2(h,v)−γg1・A2(h+1,v+1)−γr
2・R(h,v+1)−γg3・G(h−1,v+1)−β4・A2(h−1,v)−γg5・G(h−1,v−1)−γr6・R(h,v−1)−γg7・G(h+1,v−1) ・・・(14)同様に、もう一方の光電変換部の補正後の焦点検出用信号データB2(h,v)も算出する
ことができる。
クロストーク率γr3は、G画素から出力データA1(h,v)を発生する光電変換部への
クロストーク率γg3より大きくなる。
ストークの説明図であり、図16に示す画素配列のクロストークに対応する。v行目には図16と同じサイズの光電変換部で図21(a)に示す焦点検出用画素が配列されており、周囲を図21(a)および図21(b)に示す焦点検出用画素に囲まれている。h列目、v行目の焦点検出用画素の光電変換部から出力される焦点検出用信号データをA1(h,v)と
する。
変換部の焦点検出用信号データ、およびクロストーク率ηai、ηbiを示す。クロストーク率ηaiは、h列目、v行目の焦点検出用画素の光電変換部が周囲の図21(a)に示す焦点検出用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表し、クロストーク率ηbiは、h列目、v行目の焦点検出用画素の光電変換部が周囲の図21(b)に示す焦点検出用画素の光電変換部から受けるクロストークの影響を表している。
B1(h,v)=A1(h,v)−ηb0・A2(h+1,v)−ηa1・A1(h+1,v+1)
−ηb2・A2(h,v+1)−ηa3・A1(h−1,v+1)−ηb4・A2(h−1,v)
−ηa5・A1(h−1,v−1)−ηb6・A2(h,v−1)−ηa7・A1(h+1,v−1) ・・・(15)
同様に、対になる光電変換部の補正後の焦点検出用信号データB2(h+1,v)も算出す
ることができる。
たデータとして記憶しておき、クロストーク補正の際には焦点検出用画素データを取得した時点の射出瞳の大きさデータと射出瞳距離データをレンズ駆動制御装置から受信し、射出瞳の大きさデータと射出瞳距離データに応じたクロストーク率を用いて焦点検出用信号データに対しクロストーク補正を行う。
、A2(h+1,v−1)などを使用することができる。
Claims (8)
- 第1及び第2の光電変換部を有する焦点検出用画素が撮影画面の周辺において前記撮影画面の中心から放射方向に複数個配列され、光学系を通過する1対の光束が形成する1対の像をそれぞれ前記第1及び第2の光電変換部によって受光して1対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、
前記第1の光電変換部の出力信号と前記撮影画面の中心から前記第2の光電変換部の位置までの距離に起因する第1のクロストーク率とに基づくクロストーク補正量で当該第2の光電変換部の出力信号を補正すると共に、前記第2の光電変換部の出力信号と前記撮影画面の中心から前記第1の光電変換部の位置までの距離に起因する第2のクロストーク率とに基づくクロストーク補正量で当該第1の光電変換部の出力信号を補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の前記第1及び第2の光電変換部の出力信号により生成される前記1対の像信号に基づいて、前記1対の像のズレ量を検出する像ズレ検出手段と、
前記像ズレ検出手段により検出された前記像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備え、
前記第1の光電変換部と前記撮影画面の中心との距離は、前記第2の光電変換部と前記撮影画面の中心との距離よりも大きく、前記第2のクロストーク率は、前記第1のクロストーク率よりも大きいことを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項1に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出用画素は、1つのマイクロレンズと前記焦点検出用画素の配列方向に並置された前記第1及び第2の光電変換部としての1対の光電変換部とを有することを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項1または2に記載の焦点検出装置において、
前記補正手段は、前記光学系の絞り開口F値に応じて前記クロストーク補正量を変更することを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の焦点検出装置と、
二次元状に配列され、前記光学系を通過する光束を受光して撮像用の出力信号を出力する複数の撮像用画素を有する撮像素子と、を更に備え、
前記焦点検出用画素は前記撮像用画素の配列中に配置され、
前記補正手段は、前記焦点検出用画素の第1及び第2の光電変換部の出力信号を当該焦点検出用画素の周囲に位置する前記撮像用画素の出力信号に基づくクロストーク補正量で補正することを特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記撮像用画素は、異なる色に感度を有する複数種類の画素からなり、
前記補正手段は、前記クロストーク補正量を前記周囲に位置する前記撮像用画素の色感度に応じて変更することを特徴とする撮像装置。 - 二次元状に配列され、光学系を通過する光束を受光して撮像用の出力信号を出力する光電変換部をそれぞれ有する複数の撮像用画素と、
前記光学系を通過する1対の光束をそれぞれ受光するように第1の方向に並置された第1及び第2の光電変換部を有する焦点検出用画素が前記撮像用画素の配列中に前記第1の方向に複数個配列され、前記1対の光束が形成する1対の像に対応した1対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、
前記焦点検出用画素列の焦点検出用画素の第1の光電変換部の出力信号を、前記第1の方向に関して当該焦点検出用画素の第1の光電変換部の両隣にそれぞれ位置する第2の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量と、当該焦点検出用画素の近傍の複数の撮像用画素の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量とで補正すると共に、当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の出力信号を、前記第1の方向に関して当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の両隣にそれぞれ位置する第1の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量と、当該焦点検出用画素の近傍の複数の撮像用画素の光電変換部の出力信号の各々に基づくクロストーク補正量とで補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の前記第1及び第2の光電変換部の出力信号により生成される前記1対の像信号に基づいて、前記1対の像のズレ量を検出する像ズレ検出手段と、
前記像ズレ検出手段により検出された前記1対の像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。 - 請求項6に記載の焦点検出装置において、
前記第1の方向に関して当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の両隣にそれぞれ位置する第1の光電変換部のうち、前記第2光電変換部と同一の焦点検出画素に配置された第1光電変換部の出力に基づくクロストーク補正量と、前記第2光電変換部と異なる焦点検出画素に配置された第1光電変換部の出力に基づくクロストーク補正量とを異ならせたことを特徴とする焦点検出装置。 - 二次元状に配列され、光学系を通過する光束を受光して撮像用の出力信号を出力する光電変換部をそれぞれ有する複数の撮像用画素と、
前記光学系を通過する1対の光束をそれぞれ受光するように第1の方向に並置された第1及び第2の光電変換部を有する焦点検出用画素が前記撮像用画素の配列中に前記第1の方向に複数個配列され、前記1対の光束が形成する1対の像に対応した1対の像信号を生成する焦点検出用画素列と、
前記焦点検出用画素列の焦点検出用画素の第1の光電変換部の出力信号を、該第1の光電変換部と同一の焦点検出画素内において隣接する第2の光電変換部の出力信号に基づく第1のクロストーク補正量で補正すると共に、当該焦点検出用画素の第2の光電変換部の出力信号を、該第2の光電変換部と同一の焦点検出画素内で隣接する第1の光電変換部の出力信号に基づく第2のクロストーク補正量で補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の前記第1及び第2の光電変換部の出力信号により生成される前記1対の像信号に基づいて、前記1対の像のズレ量を検出する像ズレ検出手段と、
前記像ズレ検出手段により検出された前記1対の像のズレ量に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、を備える焦点検出装置であって、
予め定められた第1のクロストーク率と第2のクロストーク率を記憶する記憶手段をさらに備え、
前記補正手段は、前記第1のクロストーク量を前記第1のクロストーク率に前記第2の光電変換部の出力を乗ずることにより算出し、前記第1の光電変換部の出力信号から前記第1のクロストーク量を差し引くことにより前記第1の光電変換部の出力信号を補正するとともに、前記第2のクロストーク量を前記第2のクロストーク率に前記第1の光電変換部の出力を乗ずることにより算出し、前記第2の光電変換部の出力信号から前記第2のクロストーク量を差し引くことにより前記第2の光電変換部の出力信号を補正することを特徴とする焦点検出装置。
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