KR101280248B1 - 카메라 및 카메라 시스템 - Google Patents

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캐논 가부시끼가이샤
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Abstract

카메라는 촬영 렌즈의 상이한 동공영역을 통과한 광속을 인도하는 제1의 동공 분할부를 포함하고, 상기 제1의 동공 분할부에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제1의 초점 검출부와, 상기 제1의 동공 분할부와는 다른 제2의 동공 분할부를 포함하고, 상기 제2의 동공 분할부에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 제1의 초점 검출부에 의한 상면과는 다른 상면 위에서 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제2의 초점 검출부 중, 적어도 상기 제2의 초점 검출부를 구비하고, 상기 제2의 초점 검출부에 의한 상기 촬영 렌즈의 초점 검출을, 상기 제1의 초점 검출부에 대응하여 상기 촬영 렌즈에 미리 기억되어 있는 초점 검출용 보정값을 사용해서 행한다.

Description

카메라 및 카메라 시스템{CAMERA AND CAMERA SYSTEM}
본 발명은, 디지털 스틸 카메라, 비디오 카메라 등의 촬영 렌즈의 초점을 조절하는 기술에 관한 것이다.
촬영 렌즈를 통과한 광속을 사용하여 카메라의 초점을 검출 및 조절하는 일반적인 방식으로서, 콘트라스트 검출 방식과 위상차 검출 방식이 있다. 콘트라스트 검출 방식은 비디오 카메라와 디지털 스틸 카메라에서 많이 사용하며, 촬상소자를 초점 검출용 센서로서 사용한다. 이러한 방식은 촬상소자의 출력 신호, 특히 고주파 성분의 정보(콘트라스트 정보)에 착안한다. 콘트라스트 정보의 평가값이 가장 큰 촬영 렌즈의 위치를 인 포커스 위치로서 설정한다. 그렇지만, 등산(hill-climbing) 검출 방식이라고도 불리는 콘트라스트 검출 방식은, 고속 초점 검출 동작에는 적합하지 않다. 그 이유는 촬영 렌즈의 포커스 위치를 미량 움직이면서 평가값을 취득하기 때문이다. 포커스 위치는 그 평가값이 최대였다는 것을 알 때까지 움직이는 것이 필요하다.
위상차 검출 방식에 의한 초점 검출은, 일안 레플렉스 카메라에 많이 사용된다. 이 기술은, AF(Auto Focus) 일안 레플렉스 카메라의 실용화에 가장 공헌한 기술이다. 이 위상차 검출 방식의 AF는, 일반적으로 2차 결상 광학계로부터 형성되는 초점 검출수단에 의해 달성된다. 이 초점 검출수단은, 촬영 렌즈의 사출 동공을 통과한 광속을 2개의 영역으로 분할하는 동공 분할 수단을 구비한다. 이 2개의 분할된 광속은 2차 결상 광학계를 통해서, 1쌍의 초점 검출용 센서에 의해 각각 수광된다. 그 수광량에 따라 출력되는 신호들 간의 어긋남량, 즉, 동공 분할 방향의 상대적 위치 에러를 검출함으로써 촬영 렌즈의 디포커스량을 직접 취득한다. 초점 검출용 센서에 의해 한번 축적 동작을 행하면, 디포커스의 양과 방향을 동시에 취득할 수 있다. 이것에 의해, 고속의 초점 조절 동작이 가능해진다.
이 초점 검출방법에 의하면, 촬영 렌즈를 통과한 광속 중, 촬상소자로 인도되는 촬영 광속과 초점 검출수단으로 인도되는 초점 검출 광속은 서로 다르다. 따라서, 촬영 렌즈의 수차(예를 들면, 구면 수차)에 의해, 최적의 상면(image plane) 위치가 서로 일치하지 않다. 이 광속의 차이에 의한 최적의 상면 위치의 차를 미리 기억해 두고, 초점 검출 시에는 초점 검출 결과를 보정하는 것이 알려져 있다. 일안 레플렉스 카메라와 이 카메라에 복수의 촬영 렌즈를 교환가능하게 설치한 카메라 시스템에 있어서는, 이 최적의 상면 위치의 차에 대응하는 보정값을 각각의 촬영 렌즈가 미리 기억하는 것이 일반적이다. 초점 검출 시에는, 촬영 렌즈가 카메라에 이 보정값을 보내는 것으로, 고정밀의 초점 검출을 실현하고 있다. 따라서, 어떤 촬영 렌즈가 카메라에 장착되어도 최적의 상면 위치의 차를 양호하게 보정하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 일본국 공개특허 특개소 63-172110호에서는, 이 기술에 대해서 개시하고 있다.
촬상소자에 위상차 검출 방식의 AF 기능을 부여하는 기술도 제안되어 있다. 이 기술은 배면 액정 디스플레이 등의 표시 수단 상에서 실시간으로 화상을 유저가 확인하면서 고속의 AF를 실현한다. 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2000-156823호에서는, 촬상소자의 일부의 수광소자(화소)에, 온 칩(on-chip) 마이크로렌즈의 광축으로부터 수광부의 감도 영역을 편심시킴으로써 동공 분할 기능을 부여하고 있다. 이들 화소를 초점 검출용 화소로서 사용해서 촬상용 화소군 사이에 소정의 간격으로 배치함으로써 위상차 초점 검출을 행한다. 초점 검출용 화소가 배치된 부분에는 촬상 화소가 존재하지 않는다. 이 부분에서의 화상 정보는 주변 촬상 화소의 정보를 이용한 보간에 의해 생성된다. 이 예에 의하면, 촬상면에서 위상차 방식의 초점 검출을 행하는 것이 가능해져, 고속, 고정밀한 초점 검출을 행할 수 있다.
최근에는, 상기와 같은 2차 촬상 광학계에 의한 위상차 검출 방식의 AF를 구비한 카메라에, 상기 촬상소자의 위상차 검출 방식의 AF 기능을 추가하는 것을 검토하고 있다. 이 카메라는 광학 뷰파인더(viewfinder)에 의한 피사체 관찰 상태에서는 2차 결상 광학계에 이용하여 위상차 방식 AF를 실행하는 것이 가능하고, 배면 액정 디스플레이 등의 표시 수단에 의한 피사체 관찰 상태에서는 촬상소자를 이용해서, 위상차 방식 AF를 실행하는 것이 가능하다. 광학 뷰파인더 및 전자 뷰파인더를 이용한 2개의 관찰 상태에 있어서도 고속의 AF를 행할 수 있다.
그렇지만, 상기 카메라에는 이하와 같은 문제가 있다.
촬상소자에 의한 위상차 방식 AF에서는, 기본적으로는 2차 결상 광학계에 의한 위상차 방식 AF와 마찬가지로, 촬영 렌즈의 사출 동공을 통과하는 광속 중 2개의 상이한 영역을 통과하는 광속을 사용해서 초점 검출을 행한다. 촬영 광속과 초점 검출 광속은 서로 상이하기 때문에, 카메라는 최적의 상면 위치 간의 차에 대응한 보정값이 필요하게 된다. 2차 결상 광학계에 의한 위상차 방식 AF에 의하면, 최적의 상면 위치 간의 차에 대응한 보정값을 촬영 렌즈가 미리 기억하고 있기 때문에, 고정밀한 AF를 행하는 것이 가능해진다. 그렇지만, 촬상소자를 이용한 위상차 방식 AF에서는, 최적의 상면 위치 간의 차에 대응한 보정값을 고려하고 있지 않아, 고정밀한 AF를 행할 수 없다.
이 대책으로서, 촬상소자를 이용한 위상차 방식 AF에서 최적의 상면 위치에 근거한 보정값을 미리 준비해 둘 수 있다. 그렇지만, 카메라와 복수의 촬영 렌즈를 교환가능한 카메라 시스템에 있어서는, 특히 과거에 발매한 촬영 렌즈는, 최적의 상면 위치의 차에 대응한 보정값을 보유하고 있지 않다. 따라서, 카메라측에 촬영 렌즈마다의 보정값을 기억시켜서, 큰 기억영역을 확보할 필요가 있기 때문에 비용이 많이 든다.
본 발명은, 카메라 및 카메라 시스템에 있어서, 2차 결상 광학계를 이용한 위상차 방식 AF와 촬상소자를 이용한 위상차 방식 AF의 양자에서 고정밀하게 초점 검출을 행한다.
본 발명에 의하면, 촬영 렌즈의 상이한 동공영역을 통과한 광속을 인도하는 제1의 동공 분할 수단을 포함하고, 상기 제1의 동공 분할 수단에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제1의 초점 검출수단과, 상기 제1의 동공 분할 수단과는 다른 제2의 동공분할 수단을 포함하고, 상기 제2의 동공 분할 수단에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 제1의 초점 검출 수단에 의한 상면과는 다른 상면 위에서 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제2의 초점 검출 수단을 포함한 카메라가 제공되고, 상기 제2의 초점 검출수단에 의한 상기 촬영 렌즈의 초점 검출을, 상기 제1의 초점 검출수단에 대응한 상기 촬영 렌즈에 미리 기억되어 있는 초점 검출용 보정값을 사용해서 행한다.
본 발명의 그 외의 특징들은 첨부도면을 참조하면서 이하의 예시적인 실시예로부터 밝혀질 것이다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 따른 카메라와 촬영 렌즈를 포함하는 카메라 시스템의 구성을 나타내는 블럭도다.
도 2는, 초점 검출장치의 구성을 나타내는 사시도다.
도 3은, 수광소자의 한 쌍의 수광소자열에 의해 생성되는 한 쌍의 초점 검출용 신호를 도시한 그래프이다.
도 4는, 수광소자의 각 수광소자열을 시야 마스크 위에 역투영한 도면이다.
도 5는, 초점 검출장치로부터 형성된 초점 검출 광학계를, 서브 미러를 없애서 스트레이트로 전개한 광학 단면도다.
도 6a는, 불휘발성 메모리에 저장되어 있는 실제의 초점 검출용 보정값을 도시한 테이블이다.
도 6b는, 불휘발성 메모리에 저장되어 있는 실제의 초점 검출용 보정값을 도시한 테이블이다.
도 6c는, 불휘발성 메모리에 저장되어 있는 실제의 초점 검출용 보정값을 도시한 테이블이다.
도 7은, 촬상소자 중 피사체 화상이 형성되는 수광 화소를 촬영 렌즈측에서 본 평면도다.
도 8a 및 8b는, 촬상용 화소의 레이아웃을 설명하는 평면도 및 단면도이다.
도 9a 및 9b는, 초점 검출용 화소의 레이아웃을 설명하는 평면도 및 단면도다.
도 10은, 촬상소자와 화상처리부의 초점 검출 구성을 개략적으로 도시한 회로도이다.
도 11은, 합성부 및 연결부에 의해 발생되어, AF부에 보내지는 한 쌍의 초점 검출용 신호를 도시한 그래프다.
도 12는, 도 1에 있어서의 렌즈와 촬상소자를 광학 뷰파인더측에서 본 광학 단면도다.
도 13은, 렌즈의 수차를 나타내는 모식도다.
도 14는, 시스템 제어부 내의 제2의 초점 검출부에 의한 실제의 초점 검출 동작을 나타내는 플로차트다.
도 15는, 제2의 실시예에 있어서의 렌즈의 수차를 나타내는 모식도다.
도 16a는, 제3의 실시예에 있어서의 렌즈의 수차를 나타내는 모식도다.
도 16b는, 제3의 실시예에 있어서의 렌즈의 수차를 나타내는 모식도다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해서, 도면을 참조해서 상세히 설명한다.
(제1의 실시예)
도 1은 본 발명의 제1의 실시예에 있어서, 복수의 촬영 렌즈를 교환가능한 카메라와 그 카메라의 촬영 렌즈를 포함하는 카메라 시스템의 구성을 나타내는 블럭도다.
도 1에 있어서, 제1의 실시예에 있어서의 카메라 시스템은 카메라(100)와, 카메라(100) 위에 교환 가능하게 장착되는 촬영 렌즈(300)를 포함하고 있다. 우선, 카메라(100)에 대해서 설명한다.
카메라(100)는, 복수 종류의 촬영 렌즈(300)를 이용하는 카메라 시스템에 대응하고 있다. 제조 번호가 다른 동일 종류의 렌즈도 장착가능하다. 초점 거리가 다르거나 F넘버가 최소이거나 줌 기능을 갖는 촬영 렌즈(300)도 장착가능하다. 카메라(100)는 촬영 렌즈가 동종이든 이종이든 관계없이 촬영 렌즈를 교환할 수 있다.
이 카메라(100)에 있어서, 촬영 렌즈(300)를 통과한 광속은, 카메라 마운트(106)를 통과하고, 메인 미러(130)에 의해 위쪽으로 반사되어, 광학 뷰파인더(104)에 입사한다. 광학 뷰파인더(104)는, 촬영자가 피사체를 광학 화상으로서 관찰하면서 촬영할 수 있다. 광학 뷰파인더(104)는, 표시부(54)의 일부의 기능, 예를 들면 포커싱, 카메라 흔들림 경고, 플래쉬 충전, 셔터 스피드, F넘버, 및 노출 보정을 표시한다.
메인 미러(130)는 반투과성의 하프 미러로 구성되어 있다. 메인 미러(130)에 입사하는 광속 중 일부의 광속은 이 하프 미러부를 통과하고, 서브 미러(131)에 의해 아래쪽으로 반사되어, 초점 검출장치(105)에 입사한다. 초점 검출장치(105)는, 제1의 동공분할부도 구비하고 있다. 또한, 초점 검출장치(105)의 상세한 구성은 후술한다. 초점 검출장치(105)는, 형성된 광학 화상을 전기신호로 변환하고, 그 신호를 AF부(42)에 보낸다.
AF부(42)는, 이 전기신호를 이용해서 초점 검출 연산을 행한다. 취득한 연산 결과에 의거하여, 시스템 제어회로(50)가, 촬영 렌즈(300)의 포커스 제어부(342)에 대하여, 초점 조절 처리 등의 제어를 행한다. 초점 검출장치(105)의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
촬영 렌즈(300)의 초점 조절 처리가 종료한 후에 촬영 동작을 행할 때는, (도면에 나타내지 않은) 퀵 리턴(quick return) 기구는 메인 미러(130)와 서브 미러(131)를 촬영 광속의 광로로부터 퇴피한다. 촬영 렌즈(300)를 통과한 광속은, 노광량을 제어하기 위한 셔터(12)를 통해서, 광학 화상을 전기신호로 변환하는 촬상소자(14)에 입사한다. 촬영 동작 종료 후에는, 메인 미러(130)와 서브 미러(131)는 도 1에 나타낸 바와 같은 위치로 되돌아온다.
촬상소자(14)는 변환된 전기신호를 A/D 변환기(16)에 보내고, A/D 변환기(16)는 아날로그 신호 출력을 디지털 신호(화상 데이터)로 변환한다. 타이밍 발생회로(18)는 촬상소자(14), A/D 변환기(16), 및 D/A 변환기(26)에 클록 신호 및 제어신호를 공급한다. 메모리 제어회로(22) 및 시스템 제어회로(50)는 타이밍 발생회로(18)를 제어한다.
화상처리회로(20)는, A/D 변환기(16)로부터의 화상 데이터 혹은 메모리 제어회로(22)로부터의 화상 데이터에 대하여 소정의 화소 보간 처리와 색 변환처리를 행한다. 화상처리회로(20)는, 화상 데이터를 사용해서 소정의 연산 처리를 행한다.
촬상소자(14)는, 제2의 초점 검출부를 포함한다. 화상처리회로(20)는 취득한 화상 데이터 중 제2의 초점 검출부에 대응하는 화상 데이터를, 초점 검출용 화상 데이터로 변환한다. 화상처리회로(20)는 초점 검출용 화상 데이터를 시스템 제어회로(50)를 통해서 AF부(42)에 보내서, 제1의 초점 검출부와 마찬가지로, 촬영 렌즈(300)의 초점을 조절한다. 제2의 초점 검출부의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
시스템 제어회로(50)는 소위 콘트라스트 방식의 초점 검출도 실행 가능하다. 좀더 구체적으로, 화상처리회로(20)에 의한 촬상소자(14)의 화상 데이터를 연산한 연산 결과에 근거하여, 시스템 제어회로(50)가, 촬영 렌즈(300)의 포커스 제어부(342)에 대하여 초점 조절 처리를 행한다,
메모리 제어회로(22)는, A/D 변환기(16), 타이밍 발생회로(18), 화상처리회로(20), 화상 표시 메모리(24), D/A 변환기(26), 메모리(30), 및 압축/신장회로(32)를 제어한다. A/D 변환기(16)로부터의 데이터가 화상처리회로(20) 및 메모리 제어회로(22)를 통해서, 혹은 직접 메모리 제어회로(22)를 통해서, 화상표시 메모리(24) 혹은 메모리(30)에 기록된다.
화상 표시부(28)는 액정 모니터 등으로 구성된다. 화상 표시 메모리(24)에 기록된 표시용의 화상 데이터를, D/A 변환기(26)를 통해서 화상 표시부(28)에 표시한다. 화상 표시부(28) 상에 촬상한 화상 데이터를 순차 표시함으로써 전자 뷰파인더 기능을 제공하는 것이 가능하다. 화상 표시부(28)는, 시스템 제어회로(50)로부터의 지시에 의해 임의로 표시를 온/오프하는 것이 가능하다. 표시를 오프로 했을 경우에는, 카메라(100)의 전력 소비를 대폭 저감할 수 있다.
전자 뷰파인더 모드에서는, 촬영 동작과 같이, (도면에 나타내지 않은) 퀵 리턴 기구가 메인 미러(130)와 서브 미러(131)를 촬영 광속의 광로로부터 퇴피한다. 이때, 초점 검출장치(105), 즉 제1의 초점 검출부는 초점을 검출할 수 없다. 대신, 촬상소자(14)의 제2의 초점 검출부가 초점을 검출한다. 이것에 의해 광학 뷰파인더 모드와 전자 뷰파인더 모드 양자에 있어서 촬영 렌즈(300)의 초점 검출이 가능해진다. 전자 뷰파인더 모드에 있어서는, 콘트라스트 방식의 초점 검출이 가능하다.
메모리(30)는 촬영한 정지화상이나 동화상을 기억하고, 소정매수의 정지화상이나 소정시간의 동화상을 기억하는데도 충분한 기억 용량을 가지고 있다. 이에 따라 복수매의 정지화상을 연속해서 촬영하는 연사 촬영이나 파노라마 촬영의 경우에도, 고속으로 대량의 화상을 메모리(30)에 기록하는 것이 가능하다. 또한, 메모리(30)는 시스템 제어회로(50)의 작업 영역으로서도 사용하는 것이 가능하다.
압축/신장 회로(32)는, 적응 이산 코사인 변환(ADCT:adaptive discrete cosine transform) 등에 의해 화상 데이터를 압축/신장하는 기능을 갖는다. 압축/신장 회로(32)는, 메모리(30)로부터 화상을 판독해서 압축 혹은 신장 처리를 행하고, 처리된 화상 데이터를 메모리(30)에 기록한다.
셔터 제어부(36)는, 측광부(46)로부터의 측광 정보에 의거하여 촬영 렌즈(300)의 조리개(312)를 제어하는 조리개 제어부(344)와 연계하면서, 셔터(12)를 제어한다.
인터페이스(38)와 커넥터(122)는, 카메라(100)와 촬영 렌즈(300)를 전기적으로 접속한다. 인터페이스(38)와 커넥터(122)는 카메라(100)와 촬영 렌즈(300)와의 사이에서 제어신호, 상태신호, 데이터 신호 등을 전달하고, 각종 전압의 전류를 공급하는 기능도 갖는다. 인터페이스(38)와 커넥터(122)는 전기 통신뿐만 아니라, 광통신 또는 음성통신으로 통신해도 된다.
측광부(46)는, AE 처리를 행한다. 측광부(46)는 촬영 렌즈(300)를 통과한 광속을, 카메라 마운트(106), 메인 미러(130), 및 (도면에 나타내지 않은) 측광용 렌즈를 통해서, 측광부(46)에 입사시킴으로써, 화상의 노출 상태를 측정할 수 있다. 측광부(46)는, 전자 플래쉬(48)와 연계해서 EF 처리 기능도 갖는다. 화상처리회로(20)에 의한 촬상소자(14)의 화상 데이터를 연산한 연산 결과에 근거하여, 시스템 제어회로(50)가, 셔터 제어부(36)와 촬영 렌즈(300)의 조리개 제어부(344)에 대하여 AE 제어를 행하는 것도 가능하다.
전자 플래쉬(48)는, AF 보조광 투광 기능, 전자 플래쉬 제어 기능도 갖는다.
시스템 제어회로(50)는 카메라(100)의 전체를 제어한다. 메모리(52)는 시스템 제어회로(50)의 동작용의 정수, 변수, 프로그램 등을 기억한다.
표시부(54)는 시스템 제어회로(50)에 의해 실행되는 프로그램에 따라, 문자, 화상, 음성 등을 사용해서 동작 상태나 메시지 등을 표시하는 액정표시장치다. 표시부(54)는 카메라(100)의 조작부 부근의 가시의 위치에 단수 혹은 복수 설치되어 있다. 표시부(54)는 LCD나 LED 등의 조합에 의해 구성되어 있다.
표시부(54)의 표시 내용 중, LCD 등에 표시하는 것으로서는, 촬영 매수(예를 들면, 기록 매수 및 기록 가능 매수)에 관한 정보와, 촬영 조건(예를 들면, 셔터 스피드, F넘버, 노출 보정, 전자 플래쉬)에 관한 정보 등이 있다. 그 외, LCD는 전지잔량이나 날짜·시간 등도 표시한다. 상술한 바와 같이, 표시부(54)의 일부의 기능이 광학 뷰파인더(104) 내에 설치되어 있다.
불휘발성 메모리(56)는, 전기적으로 소거/기록가능한 메모리이며, 예를 들면 EEPROM 등이다.
조작부 60 , 62, 64, 66, 68 및 70은, 시스템 제어회로(50)의 각종의 동작 지시를 입력하기 위해 사용된다. 스위치, 다이얼, 터치 패널, 시선 검출에 의한 포인팅, 음성인식장치 등의 단수 혹은 복수의 조합으로 구성된다.
모드 다이얼 스위치(60)는, 전원 오프 모드, 오토 촬영 모드, 메뉴얼 촬영 모드, 파노라마 촬영 모드, 매크로 촬영 모드, 재생 모드, 멀티화면 재생/소거 모드, PC 접속 모드 등의 기능 모드를 전환할 수 있다.
셔터 스위치 SW1(62)는, (도면에 나타내지 않은) 셔터 버튼이 절반 눌러지면 ON이 되고, AF 처리, AE 처리, AWB 처리, EF 처리 등의 동작 시작을 지시한다.
셔터 스위치 SW2(64)는, (도면에 나타내지 않은) 셔터 버튼이 완전히 눌러지면 ON이 되고, 촬영에 관한 일련의 처리의 동작 시작을 지시한다. 촬영에 관한 처리는, 노광 처리, 현상 처리 및 기록 처리를 포함한다. 노광 처리에서는, 촬상소자(14)로부터 판독한 신호를 A/D 변환기(16) 및 메모리 제어회로(22)를 통해서 메모리(30)에 기록한다. 현상 처리에서는, 화상처리회로(20)나 메모리 제어회로(22)에 의한 연산을 이용해서 현상을 행한다. 기록 처리에서는, 메모리(30)로부터 화상 데이터를 판독하고, 압축/신장 회로(32)로 압축을 행하여, 기록 매체 200 혹은 209에 기록한다.
화상 표시 온/오프 스위치(66)는, 화상 표시부(28)의 온/오프 상태를 설정할 수 있다. 화상 표시 온/오프 스위치(66)의 기능에 의해 유저가 광학 뷰파인더(104)를 사용해서 촬영을 행할 때에, 액정 모니터 등으로 이루어지는 화상 표시부에의 전류공급을 차단함으로써, 전력 절약을 꾀하는 것이 가능해진다.
퀵 리뷰 온/오프 스위치(68)는, 촬영 직후에 촬영한 화상 데이터를 자동 재생하는 퀵 리뷰 기능을 설정한다.
조작부(70)는, 각종 버튼이나 터치 패널 등으로 이루어진다. 각종 버튼에는, 메뉴 버튼, 전자 플래쉬 설정 버튼, 단사/연사/셀프 타이머 전환 버튼, 선택 이동 버튼, 촬영 화질 선택 버튼, 노출 보정 버튼, 날짜/시간 설정 버튼 등이 있다.
전원 제어부(80)는, 전지검출회로, DC/DC 컨버터, 통전하는 블록을 전환하는 스위치 회로 등으로 구성되어 있다. 전원 제어부(80)는 전지의 장착의 유무, 전지의 종류, 전지 잔량을 검출한다. 검출 결과 및 시스템 제어회로(50)로부터의 지시에 의거하여, 전원 제어부(80)는 DC/DC 컨버터를 제어하여, 필요한 전압을 필요한 기간 동안 기록 매체를 포함하는 각 부에 공급한다.
커넥터 82 및 84는, (알칼리 전지나 리튬 전지 등의) 일차전지나 (NiCd 전지나 NiMH 전지, Li 이온 전지 등의) 이차전지, AC 어댑터 등으로 이루어지는 전원부(86)를 카메라(100)와 접속한다.
인터페이스 90 및 94는, 메모리 카드나 하드 디스크 등의 기록 매체와의 접속 기능을 갖는다. 커넥터 92 및 96은, 메모리 카드나 하드 디스크 등의 기록 매체와 물리적 접속을 행한다. 기록매체 착탈 검출부(98)는, 커넥터 92 또는 96에 기록 매체가 장착되어 있는지 아닌지를 검출한다.
본 실시예에서는 기록 매체를 접속하는 인터페이스 및 커넥터를 2계통 갖는 것으로서 설명하고 있다. 기록 매체를 접속하는 인터페이스 및 커넥터는, 단수 혹은 복수, 어느 쪽의 계통수를 갖는 구성이든 개의치 않는다. 서로 다른 규격의 인터페이스 및 커넥터를 조합해도 된다. 인터페이스 및 커넥터로서는, PCMCIA 카드나 CF(CompactFlash(등록상표)) 카드 등의 규격에 준거한 것을 사용하는 것도 가능하다.
인터페이스 및 커넥터에 LAN 카드나 모뎀 카드 등의 각종 통신 카드를 접속함으로써, 카메라는 컴퓨터나 프린터 등의 다른 주변기기와의 사이에서 화상 데이터와 화상 데이터에 부속된 관리 정보를 서로 전송할 수 있다.
통신부(110)는, RS232C, USB, IEEE1394, P1284, SCSI, 모뎀, LAN, 무선통신 등의 각종 통신 기능을 갖는다.
커넥터(112)는, 통신부(110)를 통해서 카메라(100)를 다른 기기와 접속한다. 무선통신의 경우에는, 커넥터(112)가 안테나다.
기록 매체 200 및 209는, 메모리 카드와 하드 디스크이다. 기록 매체 200 및 209는, 반도체 메모리나 자기디스크 등으로 구성되는 기록부 202, 212, 카메라(100)와의 인터페이스 204, 214, 기록매체 200 및 209를 카메라(100)와 접속하는 커넥터 206, 216을 구비하고 있다.
다음에, 촬영 렌즈(300)에 관하여 설명한다.
촬영 렌즈(300)는, 카메라(100)로부터 착탈 가능하다.
렌즈 마운트(306)는, 촬영 렌즈(300)를 카메라(100)와 기계적으로 접속한다. 카메라 마운트(106)를 통해서 렌즈 마운트(306)를 카메라(100)에 교환 가능하게 부착할 수 있다. 카메라 마운트(106) 및 렌즈 마운트(306)는, 촬영 렌즈(300)를 카메라(100)와 전기적으로 접속하는 커넥터 122 및 커넥터 322의 기능을 포함하고 있다.
렌즈(311)에는 피사체의 초점을 조절하는 포커스 렌즈가 포함되어 있다. 조리개(312)는 촬영 광속의 광량을 제어한다.
커넥터 322 및 인터페이스 338은, 촬영 렌즈(300)를 카메라(100)의 커넥터(122)와 전기적으로 접속한다. 커넥터 322는, 카메라(100)와 촬영 렌즈(300)와의 사이에서 제어신호, 상태신호, 데이터 신호 등을 전달하는 동시에, 각종 전압의 전류를 공급하는 기능도 갖고 있다. 또한, 커넥터 322는 전기 통신뿐만 아니라, 광통신, 음성통신 등에 의해 전달해도 된다.
줌 제어부(340)는 렌즈(311)의 주밍을 제어한다. 포커스 제어부(342)는 렌즈(311)의 포커스 렌즈 동작을 제어한다. 촬영 렌즈(300)가 줌 기능이 없는 단초점 렌즈 타입이면, 줌 제어부(340)는 없어도 된다.
조리개 제어부(344)는, 측광부(46)로부터의 측광 정보에 의거하여 셔터(12)를 제어하는 셔터 제어부(36)와 연계하여 조리개(312)를 제어한다.
렌즈 시스템 제어부(346)는 촬영 렌즈(300) 전체를 제어한다. 렌즈 시스템 제어부(346)는, 촬영 렌즈의 동작용의 정수, 변수, 프로그램 등을 기억하는 메모리의 기능을 갖고 있다.
불휘발성 메모리(348)는, (촬영 렌즈 고유의 번호 등의) 식별 정보, 관리 정보, (최소 F넘버, 최대 F넘버, 초점거리 등의) 기능 정보, 및 현재와 과거의 설정값 등을 기억한다. 본 실시예에 있어서는, 불휘발성 메모리(348)는 초점 검출장치(105), 즉 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출에 있어서의 촬영 렌즈(300)의 최적의 상면 위치를 보정하는 초점 검출용 보정값도 기억하고 있다.
이 초점 검출용 복수의 보정값이, 렌즈(311)의 포커스 위치와 줌 위치에 따라 준비되어 있다. 카메라(100)에 있어서, 제1의 초점 검출부를 사용해서 초점 검출을 행할 때는, 렌즈(311)의 포커스 위치와 줌 위치에 대응하여 최적의 초점 검출용 보정값이 선택된다.
종래기술에서 설명한 바와 같이, 촬영 렌즈(300)의 촬영 광속과 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출 광속은 서로 다르다. 촬영 렌즈(300)의 수차에 의해, 제1의 초점 검출부에 의한 최적의 상면 위치와 촬영 광속의 최적의 상면 위치가 서로 어긋나 있다. 초점 검출용 보정값은, 이 어긋남을 보정하기 위해서 사용된다. 따라서, 초점 거리, 최소의 F넘버, 줌 기능 등이 다른, 즉 광학 구성이 다른 촬영 렌즈는, 서로 다른 초점 검출용 보정값을 갖는다. 제조 번호가 다른 동종의 촬영 렌즈는, 제조 오차와 관련하여 서로 다른 초점 검출용 보정값을 갖는다.
본 실시예에 있어서의 카메라(100)와 촬영 렌즈(300)를 포함하는 카메라 시스템의 구성에 대해서 설명한다.
다음에 본 실시예에 있어서의 제1의 초점 검출부로서 기능하는 초점 검출장치(105)에 대해서 상세히 설명한다.
도 2는, 본 실시예에 있어서의 초점 검출장치(105)의 구성을 나타내는 사시도이다. 초점 검출장치(105)는 2차 결상 광학계에 의한 위상차 방식 초점 검출을 사용하고 있다. 또한, 실제의 초점 검출장치는 반사 미러 등에 의해 광로를 편향시키는 것에 의해 컴팩트화하고 있다. 그렇지만, 도 2는 도시의 편의상 스트레이트(straight)로 전개한 초점검출장치를 나타낸다.
도 2에 있어서, 광축 L은 촬영 렌즈(300)의 광축과 일치하고 있다. 시야 마스크(210)는, 중앙부와 그 좌우에서 십자형의 개구부 210a, 210b, 210c을 가지고 있다. 이 시야 마스크(210)는, 서브 미러(131)를 통해서 촬영 렌즈(300)의 예정 결상면, 즉 촬상소자(14)의 촬상면과 같은 위치 근방에 배치된다. 필드 렌즈(211)는 시야 마스크(210)의 후방에 배치되어 있다. 이 필드 렌즈(211)는 광학 작용이 다른 복수의 렌즈부 211a, 211b, 211c로 이루어져 있다. 각 렌즈부는 서로 다른 렌즈 광축을 가지고 있다. 렌즈부 211a, 211b, 211c는 시야 마스크(210)의 개구부 210a, 210b, 210c에 각각 대응하고 있다.
조리개(212)는 복수의 개구부를 갖는다. 2차 결상 렌즈부(결상 렌즈부)(213)는 조리개(212)의 각 개구부에 대응하는 렌즈부를 구비한다. 이 2차 결상 렌즈부(213)는 필드 렌즈(211)에 의해 예정 결상면 위에 결상된 물체 화상을 그 후방에 배치된 수광소자(215)의 수광소자열 위에 형성한다. 또한, 조리개(212)의 직전 부근에는 초점 검출에 불필요한 적외 파장 성분을 제거하는 적외 커트 필터(infrared cut filter)(미도시)가 배치되어 있다.
조리개(212)는 중앙부와 좌우 각각에 2쌍의 개구부, 즉, 합계 6쌍=12개의 개구부를 갖고 있다.
2차 결상 렌즈부(213)의 입사면측에는 조리개 개구부에 대응하는 평면 프리즘이 형성되어 있다. 조리개(212)와 마찬가지로, 합계 6쌍=12개의 평면 프리즘이 형성되어 있다. 사출면측에는, 이 프리즘에 대응해서 구면 혹은 비구면을 갖는 렌즈부가 형성되어 있다. 마찬가지로, 합계 6쌍=12개의 렌즈부가 형성된다.
수광소자(215)에는, 각 렌즈부에 대응한 수광소자열이 형성되어 있다. 마찬가지로, 합계 6쌍=12개의 수광소자열이 형성되어 있다.
이상과 같은 초점 검출장치(105)의 구성에서, 예를 들면 시야 마스크의 개구부 210a를 통과한 광속은 렌즈부 211a를 통과하고, 그 후에 중앙부에 2쌍의 조리개 개구부를 통과함으로써 광속을 4개로 분리한다. 4개의 광속은, 2차 결상 렌즈부(213)의 중앙부에의 2쌍의 프리즘에 입사하고, 2쌍의 렌즈부로부터 사출해서, 수광소자(215)의 2쌍의 수광소자열 위에 시야 마스크(210)의 개구부 210a에 대응한 2쌍의 개구 화상을 형성한다.
공지와 같이, 촬영 렌즈(300)의 포커스 변동에 따라, 한 쌍의 개구 화상 내부에 있는 광학 화상이 서로 가까워지거나 혹은 멀어지는 방향으로 이동한다. 이 광학 화상에 관한 광량 분포를 수광소자열의 출력에 의거하여 전기신호로서 AF부(42)에 보낸다.
도 3은, 수광소자(215)의 한 쌍의 수광소자열에 의해 형성되는 한 쌍의 초점 검출용 신호를 나타내는 그래프이다. 도 3에 있어서, 횡축은 수광소자열의 화소 위치를 나타내고, 종축은 출력 신호의 강도를 나타낸다. 실선과 점선은 한 쌍의 초점 검출용 신호 301-1, 301-2를 나타낸다. 초점 검출용 신호 301-1, 301-2은, 촬영 렌즈(300)가 디포커스하고 있는 상태를 나타낸다. 초점 검출용 신호 301-1은 좌측 횡 어긋남을 나타내고, 초점 검출용 신호 301-2은 우측 횡 어긋남을 나타낸다. 이 어긋남량을 공지의 상관 연산부 등으로 검출함으로써, 촬영 렌즈(300)의 디포커스량과 방향을 얻는다.
AF부(42)는 이 어긋남량을 검출하는 기능을 갖는다. 주지의 상관 연산부를 사용해서 촬영 렌즈(300)의 현재의 포커스 위치에 대응한 쌍을 이룬 초점 검출용 신호 어긋남량을 연산한다. 한편, 촬영 렌즈(300)의 인포커스(in-focus) 상태에 있어서의 쌍을 이룬 초점 검출용 신호 어긋남량은, 카메라(100)의 제조 공정시에 미리 불휘발성 메모리(56)에 기억되어 있다. 따라서, 인포커스 상태에 대한 현재 포커스 위치에서의 상대적인 쌍을 이룬 초점 검출용 신호 어긋남량을 검출하는 것이 가능해져, 촬영 렌즈(300)의 디포커스량과 방향을 취득한다. 이 디포커스량과 방향을 촬영 렌즈(300)에 지시함으로써, 초점을 조절하고 있다.
또한, 상기 설명은 첨자 a에 관한 부분만을 설명했지만, 첨자 b, C 에 관한 부분에도 적용한다.
도 4는, 수광소자(215)의 각 수광소자열을 시야 마스크(210) 위에 역투영한 도면이다. 시야 마스크는 촬상소자(14)의 수광면과 광학적으로 등가의 위치에 배치되므로, 도 4는 촬상소자(14)의 수광면이라고 생각해도 된다. 도 4에 있어서, 시야 마스크(210)보다 사이즈가 더 큰 점선으로 나타낸 장방형 217은 촬영 소자(14)의 화소가 형성된 촬영 범위를 나타낸다. 3개의 시야 마스크 개구부 내에는, 종선 검출용과 횡선 검출용 수광소자열의 역투영 화상 218ah, 218bh, 218ch, 218av, 218bv, 218cv가 형성되어 있다. 이 역투영 화상 자체가, 피사체의 초점 검출을 행하는 초점 검출 영역, 소위 크로스형의 초점 검출 영역이다. 본 실시예에서는, 크로스형의 초점 검출 영역이, 도 4와 같이, 촬영 범위 217의 중앙부와 좌우, 즉 합계 3개의 부분에 배치되어 있다.
도 5는, 도 2의 초점 검출장치(105)로부터 형성된 초점 검출 광학계를, 서브 미러(131)를 생략해서 스트레이트로 전개한 광학 단면도이다. 지면 내에 전체적으로 꼭 맞도록 광로를 부분적으로 잘라 단축해서 초점 검출 광학계를 표시하고 있다.
도 5에 있어서, 점선으로 나타내는 광속 401은 촬영 렌즈(300)의 렌즈(311)와 조리개(312)를 통과해 촬상소자(14)의 중앙, 즉 촬영 렌즈의 광축 L과 시야 마스크(201)의 교점에 결상하는 촬영 광속을 나타낸다. 촬상소자(14)의 수광면은 시야 마스크(201)와 같은 위치에 배치되어 있고, 촬상 소자(14)는 도시되어 있지 않다.
시야 마스크(201)(촬상소자(14)의 수광면)의 후방에는, 제1의 초점 검출부로서 기능하는 초점 검출장치(105)가 배치된다. 필드 렌즈(211)의 렌즈부 211a는, 다양한 종류의 촬영 렌즈(300)의 대표적인 사출 동공위치와 조리개(212)를 결상하는 광학 파워를 갖는다. 본 실시예에서는, 촬영 렌즈(300)의 사출 동공에 조리개(312)를 위치시키는 것으로 한다. 그러면, 필드 렌즈(211)는 조리개(212)의 한 쌍의 개구부의 화상을 조리개(312)의 면 위에 투영한다. 그리고, 한 쌍의 개구부를 갖는 조리개(212)와, 한 쌍의 평면 프리즘 및 한 쌍의 렌즈부를 갖는 2차 결상 렌즈부로 형성되는 한 쌍의 초점 검출 광속 220a-1, 220a-2은, 도 5에서 사선부로 표시되어 있다. 조리개(312) 위에서는 광속이 2개로 분할되어 있다. 즉, 수광소자(215)는 촬영 렌즈(300)의 동공분할에 의해 취득된 한 쌍의 초점 검출 광속 220a-1, 220a-2을 수광한다.
이 경우, 이 필드 렌즈(211)와 조리개(212)가 제1의 동공 분할부로서 기능한다. 본 제1의 실시예에 있어서의 초점 검출장치(105)는, 제1의 동공 분할부와 제1의 초점 검출부의 양자를 포함하고 있다.
촬영 렌즈(300)의 사출 동공 위에 분할한 한 쌍의 광속을 초점 검출장치(105)에 안내함으로써 위상차 방식초점 검출을 실현하고 있다.
한 쌍의 초점 검출 광속 220a-1, 220a-2은, 시야 마스크(201)(촬상소자(14)의 수광면)상에서는 결상하지 않고, 시야 마스크(201)의 후방측의 면 402 위에 결상하고 있다. 한편, 촬영 광속 401은 시야 마스크(201) 위에 결상하고 있다. 이것은, 촬영 광속과 초점 검출 광속이 서로 다르고 최적의 상면 위치가 서로 어긋나 있기 때문이다. 도 5에 있어서, 이 어긋남을 BP로 나타내고, 이 BP는 촬영 렌즈(300)의 불휘발성 메모리(348)에 기억되는 초점 검출용 보정값으로서 기능한다. 도 5는, 초점 검출장치(105)에 의한 초점 검출 후에 이 초점 검출용 보정값 BP을 정확하게 반영한 상태를 나타낸다. 촬영 광속 401이 시야 마스크(201)(촬상소자(14)의 수광면) 위에 결상하고 있다.
최적의 상면 위치 간의 어긋남은 광속의 차이에 의해서뿐만 아니라, 촬상소자(14)와 수광소자(215)에 의해 수광되는 분광 특성의 차이와, 주목하고 있는 공간 주파수의 차이에 의해도 생긴다. 본 실시예에서는, 이들 차이 모두를 초점 검출용 보정값 BP이라고 간주한다.
도 5는 도 4의 수광소자열의 역투영된 화상에 있어서의 초점 검출 영역 218av에 관한 설명이다. 초점 검출 영역 218av에 직교하는 초점 검출 영역 218ah는 광학적 구성을 갖기 때문에 같은 현상을 일으킨다. 또한, 축 외의 초점 검출 영역 218bh, 218ch, 218bv, 218cv은 기본적인 광학 구성이 같기 때문에, 그것의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 따라서, 초점 검출 영역 218bh, 218ch, 218bv, 218cv는 도 5와 같은 어긋남이 생겨, 초점 검출용 보정값 BP도 필요하게 된다.
도 6a, 도 6b, 도 6c는, 불휘발성 메모리(348)에 저장되어 있는 실제의 초점 검출용 보정값을 나타낸다. 도 6a는 도 4의 초점 검출 영역 218ah 및 218av에 대응한 초점 검출용 보정값을 나타낸다. 도 6b는 도 4의 초점 검출 영역 218bh 및 218bv에 대응한 초점 검출 보정값을 나타낸다. 도 6c는 도 4의 초점 검출 영역218ch, 218cv에 대응한 초점 검출 보정값을 나타낸다. 또한, 각 초점 검출 영역은 광학적으로 광축 L을 중심으로 해서 축 대칭의 구성이다. 촬영 렌즈(300)의 수차는 같기 때문에, 6개의 초점 검출 영역 사이에서 3개의 초점 검출용 보정값을 공용한다.
도 6a에 있어서, 본 실시예에서는 촬영 렌즈(300)의 8개의 줌 위치와 8개의 포커스 위치를 설정한다. 그 위치마다 초점 검출용 보정값 BP111∼BP188을 설정하고 있다. 따라서, 촬영 렌즈(300)의 줌 위치와 포커스 위치에 따라 보다 고정밀하게 보정을 행할 수 있다. 또한, 이것은 도 6b 및 도 6c에도 적용한다.
이상과 같은 구성에 의해, 제1의 초점 검출부로서 기능하는 초점 검출장치(105)는 촬영 렌즈(300)의 초점을 고정밀하게 검출할 수 있다.
다음에, 제1의 실시예의 제2의 초점 검출부로서의 기능을 갖는 촬상소자(14)의 상세한 구성에 관하여 설명한다.
도 7은, 도 1의 카메라 시스템의 블럭도에 있어서의 촬상소자(14)에서 봤을 때 피사체 화상이 형성되는 촬영 렌즈(300)의 수광 화소의 평면도다. 촬상소자(14) 위의 촬영 범위(400)는 횡방향 및 종방향에 있어서 m × n 화소로 구성된다. 화소부(401)는 촬영 범위(400)의 일부이다. 각 화소부에는 온칩(on-chip) Bayer 배열의 원색 필터가 형성되고, 2 × 2 = 4 화소의 주기로 이 원색 필터가 배열되어 있다. 도 7은 도시의 편의상 화소부로서는 좌측 상부의 10×10 화소만 나타내고, 그 밖의 화소부는 생략하고 있다.
도 8a, 8b, 9a, 9b는, 도 7에 있어서의 화소부에서 촬상용 화소와 초점 검출용 화소의 구조를 설명하는 도면이다. 도 8b 및 9b는 도 1에 있어서의 렌즈(311)와 촬상소자(14)를 광학 뷰파인더(104)측에서 본 광학 단면도다. 또한, 설명에 불필요한 부재에 관해서는 생략한다. 제1의 실시예에서는 2×2 = 4 화소 중, 대각선으로 G(녹색)의 분광 감도를 갖는 2화소를 배치하고, 나머지의 2화소로서 R(적색) 혹은 B(청색)의 분광 감도를 각각 갖는 화소를 배치한 Bayer 배열을 채용하고 있다. 이 Bayer 배열 사이에, 후술하는 구조의 초점 검출용 화소가 배치된다.
도 8a 및 8b는 촬상용 화소의 배치와 구조를 나타낸다. 도 8a는 2×2 촬상용 화소의 평면도다. 이미 알고 있는 바와 같이, Bayer 배열에서는 대각선으로 G화소가, 배열되고, R 및 B 화소가 나머지의 2화소로서 배열되어 있다. 이 2×2 구조가 반복해서 배치된다.
도 8a에 있어서의 A-A 단면도를 도 8b에 나타낸다. 참조부호 ML은 각 화소의 최전면에 배치된 온칩 마이크로렌즈이고, CFR는 R(적색)의 컬러 필터이고, CFG은 G(녹색)의 컬러필터다. 참조부호 PD(Photo Diode)는 CMOS 이미지 센서의 광전변환소자를 모식적으로 나타낸 것이다. 참조부호 CL(Contact Layer)은, CMOS 이미지 센서 내의 각종 신호를 전달하는 신호선을 형성하기 위한 배선층이다. 도 8a, 8b는 촬상소자(14) 중 중심 부근의 화소, 즉 촬영 렌즈(300)의 축 부근의 화소의 구조를 도시한 도면이다.
촬상용 화소의 온칩 마이크로렌즈 ML과 광전변환소자 PD는, 촬영 렌즈(300)를 통과한 광속을 가능한 한 유효하게 캡처하도록 구성되어 있다. 즉, 촬영 렌즈(300)의 사출 동공(Exit Pupil)과 광전변환소자 PD는, 마이크로렌즈 ML를 통해서 공역관계에 있고, 광전변환소자의 유효면적은 대면적으로 설계되어 있다. 도 8a 및 8b에 있어서의 광속(410)은 그 상태를 나타낸다. 사출 동공(411)의 전체 영역이 광전변환소자 PD에 의해 캡처되어 있다. 상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 촬영 렌즈(300)의 사출 동공에 조리개(312)가 배치되어 있다. 따라서, 사출 동공(411)은 조리개(312)의 개구부에 대응한다. 도 8a 및 8b는 R 화소의 입사 광속을 나타내지만, G 화소 및 B(청색) 화소도 동일한 구조를 갖는다. 또한, 마이크로렌즈 ML 주변의 부재는 설명을 이해하기 쉽게 하기 위해서 확대되어 있지만, 실제는 미크론 오더(micron order)의 형상이다.
도 9a 및 9b는, 촬영 렌즈(300)의 동공을 수평방향(횡방향)으로 분할하기 위한 초점 검출용 화소의 배치와 구조를 나타낸다. 수평방향은, 도 7에 나타낸 촬상소자(14)의 종방향으로서 정의되어 있다. 도 9a는, 초점 검출용 화소를 포함하는 2×2 화소의 평면도다. 기록 또는 감상을 위한 화상 신호를 얻을 경우, G 화소는 휘도 정보의 주성분을 취득한다. 사람의 화상 인식 특성은 휘도 정보에 민감하다. G 화소가 결손하면, 화질 열화가 인지되기 쉽다. R 또는 B 화소는, 색정보(색차 정보)를 취득한다. 사람의 시각 특성은 색정보에는 둔감하다. 이 때문에, 색정보를 취득하는 화소는 다소의 결손이 생겨도, 화질 열화는 인식되기 어렵다. 이 때문에, 본 실시예에 있어서는, 2×2 화소 중 G 화소는 촬상용 화소로서 잔재하고, R 및 B 화소를 초점 검출용 화소로 교체해 놓는다. 도 9a에 있어서, SHA 및 SHB는 이 초점 검출용 화소를 나타낸다.
도 9a에 있어서의 A-A 단면도를 도 9b에 나타낸다. 마이크로렌즈 ML과 광전변환소자 PD는 도 8b에 나타낸 촬상용 화소와 동일구조를 갖는다. 촬상소자(14) 중 중심 부근의 화소, 즉 촬영 렌즈(300)의 축 부근의 화소의 구조를 도시한 도면이다.
본 실시예에 있어서는, 초점 검출용 화소로부터의 신호는 화상생성에는 사용하지 않기 때문에, 색분리용 컬러 필터 대신에 투명막 CFW(백색)이 배치된다. 촬상소자로 사출 동공(411)을 분할하기 위해서, 배선층 CL의 개구부는 마이크로렌즈 ML의 중심선으로부터 일방향으로 편심(偏心)하고 있다. 구체적으로는, 화소 SHA의 개구부 OPHA는 마이크로렌즈 ML의 중심선으로부터 우측으로 421HA만큼 편심하고 있다. 이 때문에, 개구부 OPHA는 렌즈(311)의 광축 L에 대하여 좌측의 사출 동공 영역 422HA를 통과한 광속 420HA를 수광한다. 마찬가지로, 화소 SHB의 개구부 OPHB은 마이크로렌즈 ML의 중심선으로부터 좌측으로 421HB만큼 편심하고 있다. 개구부 OPHA는, 렌즈(311)의 광축 L에 대해서 우측의 사출 동공 영역 422HB을 통과한 광속 420HB을 수광한다. 도 9a 및 9b로부터 분명하게 나타나 있는 바와 같이, 편심량 421HA는 편심량 421HB과 같다. 이렇게, 마이크로렌즈 ML과 개구부 OP의 편심에 의해, 촬영 렌즈(300)의 상이한 동공영역을 통과하는 광속(420)을 추출하는 것이 가능하다. 마이크로렌즈 ML과 개구부 OP를 제2의 동공 분할부라고 칭한다.
이상과 같은 구성에서, 복수의 화소 SHA를 수평방향으로 배열하고, 이들의 화소군으로 취득한 피사체 화상을 화상 A로서 정의한다. 화소 SHB도 수평방향으로 배열하고, 이들 화소군으로 취득한 피사체 화상을 화상 B로서 정의한다. 화상 A 및 B의 상대 위치를 검출함으로써, 피사체 화상의 디포커스량을 검출할 수 있다. 따라서, 촬상소자(14)는 제2의 초점 검출부로서의 기능을 갖고, 또 제2의 동공분할부도 구비하고 있다.
도 9a 및 9b는 촬상소자(14)의 중앙 부근의 초점 검출용 화소를 나타낸다. 중앙 이외의 부분에서는, 마이크로렌즈 ML과 배선층 CL의 개구부 OPHA, OPHB을 도 9b와는 다르게 편심시킴으로써, 사출 동공(411)을 분할할 수 있다. 이 개구부 OPHA에 대해서는 예를 들어서 설명한다. 거의 구형의 마이크로렌즈 ML의 구형 코어가 개구부 OPHA의 중심과 사출 동공(411)을 연결하는 선과 일치하도록 개구부 OPHA를 편심시킨다. 촬상소자(14)의 주변부에 있어서도, 도 9a 및 9b에 나타낸 중앙 부근의 초점 검출용 화소와 거의 동등의 동공 분할을 행할 수 있어, 그 상세한 설명은 생략한다.
상기 화소 SHA 및 SHB는, 촬영 화면의 종방향으로 휘도 분포를 갖는 피사체, 예를 들면 종선에 대하여는 초점 검출 가능하지만, 종방향으로 휘도 분포를 갖는 횡선은 초점 검출 불가능하다. 횡선을 검출하기 위해서는, 촬영 렌즈의 수직방향(종방향)으로도 동공을 분할하도록 화소가 배열되어 있다. 본 제1의 실시예에서는, 도 8a, 도 8b, 도 9a, 도 9b, 및 도 10을 참조하여 설명한 것과 같이 횡방향으로만 초점 검출용의 화소 구조를 이용하고 있다.
또한, 상기 초점 검출용 화소는 본래의 색정보를 갖지 않는다. 촬영된 화상을 형성할 때에는, 주변부로부터의 화소 신호를 이용한 보간 연산에 의해 신호를 생성한다. 촬상소자(14)에 초점 검출용 화소를 연속적으로 배열하는 것이 아니라 이산적으로 배열한다. 이 레이아웃은 촬영 화상의 화질을 열화시키지 않는다. 또한, 제2의 초점 검출부에 의하면, 도 4를 참조하여 설명한 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출 범위보다, 촬영범위(400)가 더 넓은 영역에서 초점 검출을 행할 수 있다. 그렇지만, 본 제1의 실시예에 있어서는, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역을, 도 4에 나타낸 제1의 초점 검출부와 거의 같은 3개의 부분에 설정한다. 좀더 구체적으로, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역은 촬상소자(14)의 횡방향으로만 확대된다. 초점 검출 영역 218ah, 218bh, 218ch가 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역으로서 기능한다.
이상, 도 7 내지 도 9b를 참조하여 설명한 바와 같이, 촬상소자(14)는 촬상의 기능뿐만 아니라 제2의 동공분할부와 제2의 초점 검출부로서의 기능도 가지고 있다.
도 10은, 제2의 초점 검출부로서 기능하는 촬상소자(14)와 화상처리회로(20)의 초점 검출 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1의 카메라 시스템의 블럭도의 설명에서는, 촬상소자(14)에 의해 취득된 화상 데이터는 A/D 변환기(16)를 통해서 화상처리회로(20)에 전달된다. 이해하기 쉽게 설명하기 위해서, 도 10은 A/D 변환기(16)를 도시하지 않는다.
촬상소자(14)는 동공 분할된 초점 검출용 화소 901a 및 901b로 각각 구성된 복수의 초점 검출부(901)를 갖는다. 또한, 초점 검출부(901)는 도 9a에 대응한다. 초점 검출용 화소 901a가 화소 SHA에 대응하고, 초점 검출용 화소 901b이 화소 SHB에 대응한다. 촬상소자(14)는 촬영 렌즈로 결상된 피사체 화상을 광전 변환하기 위한 촬상용 화소를 복수 포함한다.
화상처리회로(20)는, 합성부(902)와 연결부(903)를 포함한다. 화상처리회로(20)는 복수의 초점 검출부(901)를 포함하도록, 촬상소자(14)의 촬상면에 복수의 섹션(영역) CST를 할당한다. 화상처리회로(20)는 섹션 CST의 크기, 배치, 수 등을 적당하게 변경할 수 있다. 합성부(902)는, 촬상소자(14)에 할당된 섹션 CST의 각각에 있어서, 초점 검출용 화소 901a로부터의 출력 신호를 합성해서 1화소의 제1의 합성 신호를 얻는다. 합성부(902)는 또한 각 섹션 CST에 있어서, 초점 검출용 화소 901b로부터의 출력 신호를 합성해서 1화소의 제2의 합성 신호를 얻는다. 연결부(903)는, 섹션 CST에 있어서, 각 화소의 제1의 합성 신호를 연결해서 제1의 연결 신호를 얻는다. 또한, 연결부(903)는, 제2의 합성 신호를 연결해서, 제2의 연결 신호를 얻는다. 초점 검출용 화소 901a 및 초점 검출용 화소 901b의 각각에 대하여, 섹션 만큼 많은 화소를 연결해서 얻은 연결 신호를 취득한다. 이렇게, 각 섹션 내에 배치된 동일한 동공 분할 방향에 있어서의 초점 검출용 화소로부터의 출력 신호를 합성한다. 각 초점 검출부에 대응하는 휘도는 작은 경우라도, 피사체의 휘도분포를 충분하게 검출하는 것이 가능하다.
도 11은, 도 10의 초점 검출부(901), 합성부(902), 및 연결부(903)에 의해 형성되어, AF부(42)에 전달되는 한 쌍의 초점 검출용 신호를 나타낸다. 도 11에 있어서, 횡축은 연결된 신호의 화소 배열 방향을 나타내고, 종축은 신호의 강도다. 초점 검출용 신호 430a는 초점 검출용 화소 901a에 의해 생성되고, 초점 검출용 신호 430b는 초점 검출용 화소 901b에 의해 생성된다. 촬영 렌즈(300)가 촬상소자(14)에 대하여 디포커스한 상태이기 때문에, 초점 검출용 신호 430a는 좌측으로 벗어나 있고, 초점 검출용 신호 430b는 우측으로 벗어나 있다.
AF부(42)는 이 초점 검출용 신호 430a, 430b 간의 어긋남량을 공지의 상관 연산 등에 의해 산출한다. 이 어긋남량은 촬영 렌즈(300)의 디포커스량을 나타내고, 초점 조절을 행하는 것이 가능해진다. 또한, AF부(42)에 의한 초점 검출 연산 은 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출 연산과 같다.
도 12는, 도 1의 카메라 시스템의 블럭도에 있어서의 렌즈(311)와 촬상소자(14)를 광학 뷰파인더(104)측에서 본 광학 단면도이다. 도 12는, 촬상소자(14)의 중앙에 결상하는 촬영 광속과 초점 검출 광속을 도시한 도면이다. 또한, 렌즈(311)와 촬상소자(14) 이외의 설명에 불필요한 부재에 관해서는 도시하지 않는다.
도 12에 있어서, 실선으로 나타낸 광속 401은, 촬영 렌즈(300)의 렌즈(311)와 조리개(312)를 통과해 촬상소자(14)의 수광면의 중앙 부근에 결상하는 촬영 광속이다. 도 12에서 사선부로 나타낸 한 쌍의 광속 440a, 440b은, 도 10의 초점 검출용 화소 901a와 901b로 각각 수광되는 초점 검출 광속 중, 촬상소자(14)의 수광면의 중앙 부근에 결상하는 초점 검출 광속이다.
제2의 초점 검출부에 관해서도 제1의 초점 검출부의 경우와 마찬가지로, 초점 검출 광속 440a, 440b과 촬영 광속 401의 최적의 상면 위치는, 광속이 다르기 때문에 어긋남이 생긴다. 도 12는 제2의 초점 검출부에 의해 촬영 렌즈(300)의 초점 조절을 행했을 경우를 나타낸다. 이 경우, 촬영 광속 401은 렌즈의 수차에 기인해서 촬상소자(14)에 대하여 근 초점(near-focus) 화상을 형성하고 있다. 도 12에 있어서, BP'은 이 어긋남량을 나타낸다. 제2의 초점 검출부가 촬영 렌즈(300)의 초점을 조절해도, 촬영 렌즈(300)는 BP'만큼 초점에서 벗어나 있다. 본 제1의 실시예에서는 제1의 초점 검출부에 의해 미리 준비되어 있는 초점 검출용 보정값을 적용함으로써 이 문제를 해결한다.
도 13은, 초점 검출 보정값의 적용을 설명하기 위한 렌즈(311)의 수차를 나타내는 모식도다. 렌즈의 수차는 축 대칭이기 때문에, 도 13은 광축 L에 대해서 상측을 통과하는 광속만을 나타낸다. 조리개(312)는 최소의 F넘버로 설정되어 있다. 도 13에 있어서, 광속 500-1, 500-2, 500-3, 500-4, 500-5는, 광축 L 상의 1피사체점(도면에 나타내지 않는다)으로부터 발사되고, 렌즈(311)의 구면 수차에 의해 결상 위치가 서로 벗어나 있다. 좀더 구체적으로, 광속 500-1이 BP1의 위치에 결상하고, 광속 500-2이 BP2의 위치에 결상하며, 광속 500-3이 BP3의 위치에 결상하고, 광선 500-4이 BP4의 위치에 결상하며, 광선 500-5이 BP5의 위치에 결상하고 있다.
촬영 광속의 최적의 상면 위치에 대해서 생각한다. 최적의 상면 위치가 결상위치 BP1∼BP5의 평균 위치라고 생각하면, 화살표 503으로 나타낸 위치, 즉 결상 위치 BP3가 최적의 상면 위치가 된다. 제1의 초점 검출부에 의한 최적의 상면 위치에 대해서 생각한다. 제1의 초점 검출부는 도 13에 나타낸 동공 501을 통과하는 광속을 이용한다. 광속 500-1과 500-2이 이 동공 501을 통과하기 때문에, 최적의 상면 위치는 BP1과 BP2 사이의 화살표 504로 표시된다. 최종적으로, 제2의 초점 검출부에 의한 최적의 상면 위치에 대해서 생각한다. 제2의 초점 검출부는 도 13에서 동공 502를 통과하는 광속을 이용한다. 광속 500-1∼500-4이 이 동공 502를 통과하기 때문에, 최적의 상면 위치는 BP2과 BP3의 사이의 화살표 505로 표시된다. 즉, 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값은 BPAF1이 되고, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값은 BPAF2이 된다.
이렇게, 단순한 렌즈(311)의 구면 수차만을 고려한 단순 모델에 의하면, 제2의 초점 검출부의 최적의 상면 위치는, 촬영 광속의 최적의 상면 위치로부터, 제1의 초점 검출부의 최적의 상면 위치와 같은 방향으로 어긋나 있다. 이 어긋남량은 제1의 초점 검출부의 어긋남량보다 작다. 이것은, 촬영 렌즈(311)의 사출 동공 상의 초점 검출 광속이, 제1의 초점 검출부보다 제2의 초점 검출부쪽이 더 넓고, 보다 촬영 광속에 가깝기 때문이다. 초점 검출용 보정값 BPAF1에 대응한 배율계수 K을 미리 카메라(100)에 기억해 두면, 이하의 식(1)에 의해 초점 검출용 보정값 BPAF2을 산출하는 것이 가능해진다.
BPAF2 = BPAF1 × K ...(1)
실제의 촬영 렌즈(300)의 수차는, 구면 수차뿐만 아니라, 다양한 수차를 포함하므로 보다 복잡하다. 그렇지만, 식(1)에 근거한 배율계수 K을 산출하는 것으로 고정밀한 초점 검출을 행할 수 있다. 도 13은 광축 L 위에 결상하는 광속을 나타낸다. 축 외에 결상하는 광속에 관해서도, 수차의 양이나 방향에 차이가 있어도, 식(1)에 따른 배율계수 K을 산출하는 것이 가능하다.
실제로는, 이 배율계수 K을, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 초점 검출용 보정값 테이블의 각각의 값마다 준비해 둔다. 그렇게 함으로써 촬영 렌즈(300)의 줌 위치와 포커스 위치에 관계없이 제2의 초점 검출부가 고정밀한 초점 검출을 실현할 수 있다.
또한, 배율계수 K는, 미리 광학 시뮬레이션 등으로 초점 검출용 보정값 BPAF1과의 상관을 취득할 수 있으면, 도 6a 및 6b의 초점 검출용 보정값 테이블의 각각의 값마다 준비해 두는 것이 아니고, 고정의 값으로 해도 된다. 그렇게 설정함으로써 카메라(100)의 불휘발성 메모리(56) 등의 메모리 영역을 대폭 축소할 수 있다.
또한, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역은, 도 4에 있어서의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역 218ah, 218bh, 218ch와 거의 같다. 따라서, 준비한 배율계수 K도 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역 218ah, 218bh, 218ch에 대응한 초점 검출용 보정값, 즉, 도 6a 및 도 6b에 있어서의 초점 검출용 보정값에 따른다.
이 예에 있어서는, 렌즈(311)의 구면 수차만을 모식적으로 설명했다. 실제로는, 구면 수차의 양 및 방향 등은 보다 복잡하다. 초점 검출용 보정값 BPAF1, BPAF2의 크기(magnitudes)와 방향은 도 13과는 다른 경우도 있다. 최종적으로 광학 시뮬레이션이나 공정에서의 측정 등에 의해 초점 검출용 보정값 BPAF1, BPAF2의 크기와 방향을 산출한다.
도 14는, 시스템 제어회로(50)에 있어서의 제2의 초점 검출부에 의한 실제의 초점 검출 동작을 나타내는 플로차트다. 또한, 제1의 실시예에 있어서, 제2의 초점 검출부는, 메인 미러(130)와 서브 미러(131)가 촬영 광속의 광로로부터 퇴피하고, 셔터(12)를 개방해서, 촬상소자(14)에 의해 취득된 화상 데이터를 순차 표시하는 전자 뷰파인더 모드에서 초점을 검출한다.
스텝 S601에서는, 전자 뷰파인더 모드에서 SW1 등의 초점 검출 시작 지시 버튼이 ON 되었는지를 판정한다. ON 되었을 경우에는, 처리가 스텝 S602로 진행된다.
스텝 S602에서는, 순차 판독되어 있는 화상 데이터로부터 화상처리회로(20)의 합성부(902)와 연결부(903)에 의해 한 쌍의 초점 검출용 신호를 생성한다. 화상처리회로(20)는 그 초점 검출용 신호를 AF부(42)에 전달하고, 처리는 스텝 S603로 진행된다. 본 실시예에서는 전자 뷰파인더 중에 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출을 행하기 때문에, 초점 검출용 화소 901a, 901b는, 전자 뷰파인더 모드 중에 선별 판독(thinning readout)에 대응하여 이산적으로 배치되어 있다.
스텝 S603에서는, AF부(42)는 공지의 상관 연산 등을 사용해서 한 쌍의 초점 검출용 신호의 어긋남량을 산출하고, 이 어긋남량을 디포커스량으로 변환한다.
스텝 S604에서는, 도 6a, 6b 및 도 13을 참조하여 설명한 BPAF1을 촬영 렌즈(300)의 불휘발성 메모리(348)로부터 인터페이스 38, 338 및 커넥터 122, 322를 통해서 취득한다. 식(1)에 근거해 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값BPAF2을 산출한다.
스텝 S605에서는, 스텝 S603에서 산출한 디포커스량과 스텝 S604에서 산출한 초점 검출용 보정값 BPAF2에 근거하여, 촬영 렌즈(300)의 렌즈 구동량을 산출한다.
스텝 S606에서는, 인터페이스 38, 338 및 커넥터 122, 322 을 통해서, 렌즈 구동량을 촬영 렌즈(300)의 포커스 제어부(342)에 전달하여, 렌즈(311)의 초점 조절을 행한다.
이상과 같은 동작으로, 제2의 초점 검출부가 촬영 렌즈(300)의 초점 검출을 행한다. 스텝 S606 이후에는, 예를 들면, 포커싱 상태를 판정해서 초점을 검출하거나 초점이 벗어난(out-of-focus) 상태를 통지하고, 그 설명은 생략한다.
이상과 같이, 제1의 실시예에 의하면, 제1의 초점 검출부와 제2의 초점 검출부의 양자는 고정밀한 초점 검출을 행할 수 있다. 구체적인 예로서는, 카메라(100)가 제1의 초점 검출부만을 구비하고, 촬영 렌즈(300)가 제1의 초점 검출부에 대응하여 초점 검출용 보정값을 보유한 카메라 시스템이 존재한다. 그 후에 카메라(100)에 제2의 초점 검출부의 기능을 더한 카메라가 발매되었다고 한다. 그러한 경우, 특히 과거에 발매한 교환가능한 촬영 렌즈(300)에 대해서 본 실시예를 적용함으로써, 제2의 초점 검출부에 의해서도 고정밀한 초점 검출을 행할 수 있다. 또한, 앞으로 발매되는 촬영 렌즈(300)는, 새로운 시스템 확장 없이 고정밀한 초점 검출과 대항하는 것이 가능해진다.
본 제1의 실시예에서는, 제1의 초점 검출부와 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역이 거의 일치한다. 도 6a 내지 6c에 나타낸 초점 검출용 보정값을 식(1)에 적용시키는 것만으로, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출을 고정밀하게 행할 수 있다. 그렇지만, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역이 광범위하게 설정될 경우, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역의 대표 화상 높이 X를 취득한다. 그리고, 도 6a 내지 6c에 나타낸 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값을, 촬영 화면 내 중심의 화상 높이 O과 주변의 화상 높이 H에 있어서의 초점 검출용 보정값으로서 정의한다. 화상 높이 X에 있어서의 초점 검출용 보정값을, 화상 높이 O과 화상 높이 H의 초점 검출용 보정값으로부터 보간에 의해 산출한다. 이 산출한 값을 식(1)에 적용한다. 그 결과, 제1의 초점 검출부와 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출 영역이 서로 일치하지 않아도, 고정밀한 초점 검출을 실현할 수 있다.
본 제1의 실시예에서는, 카메라(100)가 제1의 초점 검출부와 제2의 초점 검출부의 양자를 포함한다. 그렇지만, 카메라(100)가 제2의 초점 검출부만을 구비하고, 촬영 렌즈가 제1의 초점 검출부에 대응하고 있는 카메라 시스템에도, 본 발명은 적용가능하다.
(제2의 실시예)
제2의 실시예는 제1의 실시예의 변형 예이다. 촬영 렌즈(300)의 F넘버가 변화되었을 경우의 처리에 대해서 설명한다.
제1의 초점 검출부는 촬영 렌즈(300)의 조리개(312)가 최소의 F넘버로 설정될 때만 초점을 검출하면 된다. 그렇지만, 제2의 초점 검출부는, 전자 뷰파인더 모드에서 동작하기 때문에 피사체의 밝기에 따라 최소의 F넘버에서 초점 검출을 행할 수 없다. 제2의 실시예에서는 촬영 렌즈(300)의 F넘버가 변화되었을 경우에 제2의 초점 검출부에 의한 고정밀한 초점 검출을 행하는 예를 설명한다.
도 15는, 제1의 실시예의 도 13에 대응하며, 렌즈(311)의 수차를 나타내는 모식도다. 도 15에 있어서, 조리개(312)는 도 13의 경우보다 좁혀진다. 이 때문에, 최외(outermost) 광속 500-5은 도 15에서의 점선으로 표시된 것처럼 이클립스(eclipse)되어 있다. 그 결과, 촬영 광속의 최적의 상면 위치는 503로부터 703으로 이동한다. 그렇지만, 제1의 초점 검출부의 사출 동공 501과 제2의 초점 검출부의 사출 동공 502에는 이클립스(eclipse)이 발생하지 않으므로, 이에 대응하는 결상위치 504, 505는 변하지 않는다. 따라서, 공지의 촬영 광속의 F넘버에 의존한 최적의 상면 위치의 차 BPFN1을 미리 촬영 렌즈(300)의 불휘발성 메모리(348)에 저장해 둔다. 도 15로부터 분명한 바와 같이, F넘버가 변화되었을 경우, 제1의 초점 검출부는 BPFN1을 사용함으로써 고정밀하게 초점을 검출하는 것이 가능해진다. 또한, 제1의 초점 검출부에서의 F넘버 변화에 의한 최적의 상면 위치의 보정에 관해서는 공지이며, 도 15에서도 명확하기 때문에 그 상세한 설명은 생략한다.
이 사상에 근거해서, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값 BP'AF2은, 도 15로부터 분명한 것처럼, 이하의 식(2)으로 나타낼 수 있다.
BP'AF2 = BPAF2 - BPFN1 ..(2)
식(1)으로 나타낸 것처럼, BPAF2는 제1의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값 BPAF1에 근거해서 계산된다. 또한, 제2의 실시예에 있어서도, 초점 검출용 보정값 BPAF1을 적용함으로써 제2의 초점 검출부는 고정밀한 초점 검출을 실현할 수 있다.
(제3의 실시예)
제3의 실시예에서는, 조리개(312)를 제2의 실시예에 있어서의 조리개보다 더 좁힌다.
도 16a는, 제2의 실시예의 도 15에 대응하고, 렌즈(311)의 수차를 나타내는 모식도다. 제3의 실시예에서는, 최외의 광선 500-5뿐만 아니라 사출 동공 502를 통과하는 광선 500-4도 조리개(312)를, 도 16a의 점선으로 나타낸 것처럼 이클립스(eclipse)한다. 따라서, 촬영 광속뿐만 아니라, 제2의 초점 검출부에 영향을 미치는 광속도 이클립스되어, 최적의 상면 위치가 변화된다.
도 16b는, 도 16a의 점선의 원으로 나타낸 D부를 확대한 도면이다. 상기 최적의 상면 위치는, 도 16a가 복잡해지기 때문에, 도 16b의 확대도를 참조하여 설명한다.
도 16b에 있어서, 촬영 광속의 최적의 상면 위치는 제1의 실시예의 화살표503의 위치부터 화살표 803의 위치까지 변화된다. 그렇게 하면, 공지의 촬영 광속의 F넘버에 의존한 최적의 상면 위치의 차 BPFN2에 의해 촬영 광속의 최적의 상면 위치의 보정은 양호하게 행해진다.
제1의 초점 검출부의 사출 동공 501에는 이클립스(eclipse)가 발생하지 않으므로, 그 최적의 상면 위치도 504로부터 변화하지 않는다. 제2의 초점 검출부의 사출 동공 502에서는 이클립스가 발생하므로, 그 최적의 상면 위치는 805로 변화한다. 그 결과, 제1의 초점 검출부와 제2의 초점 검출부의 최적의 상면 위치 504, 805는, 제1 및 제2의 실시예의 경우와 달리, 촬영 광속의 최적의 상면 위치 803과 방향이 서로 다르고, 배율계수도 다른 것을 요구한다. 따라서, 제2의 초점 검출부에 의한 초점 검출용 보정값 BP''AF2은, 제1의 실시예와는 다른 배율계수 K''을 사용해서 이하의 식(3)으로 나타낸다.
BP''AF2 = (BPAF1 - BPFN2) × K'' ..(3)
이 배율계수 K''을, 도 6a 및 도 6b에 나타낸 초점 검출용 보정값 테이블의 각각의 값마다 준비해 둔다. 그렇게 함으로써, 촬영 렌즈(300)의 줌 위치 및 포커스 위치에 관계없이 제2의 초점 검출부가 고정밀하게 초점 검출을 실현할 수 있다. 또한, 제1의 실시예의 경우와 마찬가지로, 배율계수 K''은 고정되어도 된다.
이 예에서는, 렌즈(311)의 구면수차만을 모식적으로 설명했다. 실제로는 구면수차의 양과 방향 등은 보다 복잡하다. 초점 검출용 보정값 BP''AF2의 크기와 방향은 도 16a 및 16b와는 다른 경우도 있다. 최종적으로는 광학 시뮬레이션 소프트웨어, 공정에서의 측정 등에 의해 초점 검출용 보정값 BP''AF2의 크기와 방향을 산출한다.
본 발명은 예시적인 실시 예를 참조하면서 설명되었지만, 본 발명은 이 개시된 예시적인 실시 예에 한정되는 것이 아니라는 것이 이해될 것이다. 이하의 특허청구범위의 범주는 모든 변형 및 균등구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 할 것이다.
본 출원은 전체 내용이 본 명세서에 참고로 포함되어 있는 2008년 10월 30일에 제출된 일본국 공개특허공보 2008-280275호로부터 우선권을 주장한다.

Claims (2)

  1. 촬영 렌즈의 상이한 동공영역을 통과한 광속을 인도하는 제1의 동공 분할 수단을 포함하고, 상기 제1의 동공 분할 수단에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제1의 초점 검출수단과, 상기 제1의 동공 분할 수단과는 다른 제2의 동공 분할 수단을 포함하고, 상기 제2의 동공 분할 수단에 의해 인도된 광속을 사용함으로써 상기 제1의 초점 검출 수단에 의한 상면과는 다른 상면 위에서 상기 촬영 렌즈의 초점을 검출하는 제2의 초점 검출 수단을 포함하고,
    상기 제2의 초점 검출수단에 의한 상기 촬영 렌즈의 초점 검출을, 상기 제1의 초점 검출수단에 대응한 상기 촬영 렌즈에 미리 기억되어 있는 초점 검출용 보정값을 사용해서 행하는, 카메라.
  2. 청구항 1에 기재된 카메라와,
    상기 제1의 초점 검출수단에 대응한, 초점 검출용 보정값을 기억하는 촬영 렌즈를 구비하는, 카메라 시스템.
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