KR102068744B1

KR102068744B1 - 초점 검출장치

Info

Publication number: KR102068744B1
Application number: KR1020120047592A
Authority: KR
Inventors: 마사타카 하마다
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2020-01-21
Also published as: CN103383513A; US20130293769A1; KR20130124421A; US9451146B2

Abstract

본 발명은 초점 검출장치에 관한 것으로, 피사체로부터의 광을 투과시키는 촬상 렌즈와, 투광(投光) 광속(光束) 범위를 한정한 투광부와, 수광(受光) 광속 범위를 한정한 수광부와, 촬상 렌즈를 통과한 전 광속을 투과 가능한 광학막을 포함하며, 투광부로부터의 광속은 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되며, 촬상 렌즈의 광축에 대해 특정 F값 영역인 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투광되며, 피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해 특정 F값 영역인 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되어 수광부에서 수광되며, 수광부에서 수광된 광속의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하는 것을 특징으로 하여, 연속 촬영시 및 저휘도 환경에서도 연속으로 AF를 행할 수 있는 초점 검출장치를 제공한다.

Description

초점 검출장치{Focus detecting apparatus}

본 발명은 초점 검출장치에 관한 것이다.

카메라, 캠코더 등의 디지털 촬영장치에 있어서 선명한 정지 영상 또는 동영상을 촬영하기 위해서는 피사체에 정확하게 초점을 맞추는 것이 필요하다. 초점 조절을 자동으로 수행하는 자동초점 조절 방식으로 콘트라스트 자동초점 조절(Auto focussing : AF) 방식과 위상차 자동초점 조절 방식이 있다.

콘트라스트 자동 초점 조절 방식(이하 '콘트라스트 AF 방식'이라 한다)은 포커스 렌즈의 위치를 변화시키면서 촬영을 수행하면서 촬상센서로부터 생성된 영상신호에 대하여 콘트라스트값을 획득하고, 상기 콘트라스트값이 피크가 될 때의 포커스 렌즈 위치로 포커스 렌즈를 구동하는 방식이다.

위상차 자동 초점 조절 방식(이하 '위상차 AF 방식'이라 한다)은 촬상센서 이외에 별도의 센싱 소자를 구비하고, 상기 센싱 소자에 인가되는 광의 위상차로부터 초점 위치를 검출하는 방식이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 연속 촬영시 및 저휘도 환경에서도 연속으로 자동 초점 조절을 수행할 수 있는 초점 검출장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 의하면 피사체로부터의 광을 투과시키는 촬상 렌즈와, 투광(投光) 광속(光束) 범위를 한정한 투광부와, 수광(受光) 광속 범위를 한정한 수광부와, 촬상 렌즈를 통과한 전 광속을 투과 가능하며 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element), 회절성 광학 소자(diffractive optical element), 펠리클 미러(pellicle mirror) 중 어느 하나로 형성된 광학막을 포함하며, 투광부로부터의 광속은 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되며, 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투광되며, 피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되어 수광부에서 수광되며, 수광부에서 수광된 광속의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 제1 및 제2 사출 동공이 위치한 영역은 촬상 렌즈의 특정 F값인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 특정 F값 영역은 촬상 렌즈의 최소 개방 F값보다 작은 영역일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학막은 투광 광속 및 수광 광속을 하나의 막으로 반사시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 초점 위치는 투광 광속과 수광 광속 사이의 위상차에 기초하여 획득될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 촬상면과 켤레면(共役面) 관계를 갖는 면에서의 투광 광속과 수광 광속의 상대적 위치 변화를 연산하여 촬상 렌즈의 초점 위치로부터의 엇갈림 양을 구할 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 의하면 피사체로부터의 광을 투과시키는 촬상 렌즈와, 투광(投光) 광속(光束) 범위를 한정한 투광부와, 수광(受光) 광속 범위를 한정한 수광부와, 촬상 렌즈를 통과한 전 광속을 투과 가능한 광학막을 포함하며, 투광부로부터의 광속은 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되며, 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투광되며, 피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사 거울에서 반사되어 수광부에서 수광되며, 수광부에서 수광된 광속의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하며, 제1 및 제2 사출 동공이 위치한 영역인 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 특정 F값 영역은 촬상 렌즈의 최소 개방 F값보다 작은 영역일 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학막은 투광 광속 및 수광 광속을 비정반사시키는 광학소자로 구성 될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학막은 특정 파장의 빛만을 반사시키는 광학소자로 구성되어 촬영렌즈와 촬상 수단 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 광학막은 홀로그래픽 광학 소자 또는 회절성 광학소자로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 수광부는 PSD(Position Sensitive Device), 또는 에리어 센서(Area Sensor), 또는 라인 센서(Line Sensor)로 구성될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 수광부는 촬상센서와 켤레인 위치에 배치되어 있을 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 라인센서는 촬상 렌즈 광축과 수직인 방향으로 라인 배열 방향을 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 수광부는, 에리어 센서로 구성되며, 위상차 방향으로 변화하는 반사광의 중심 위치를 감지하여 초점을 검색할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 투광부는 변조를 거치고, 수광부는 투광부의 변조에 동기화 하여, 투광 대 수광 출력의 차이로부터 수광 중심 위치를 찾을 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 의하면 피사체로부터의 빛을 투과 시키는 촬상 렌즈와, 투광 광속 영역을 한정한 투광부와, 수광 광속 영역을 한정한 수광부와, 촬상 렌즈를 통과한 광속을 투과 가능한 광학막을 포함하며, 투광부로부터의 광속은 광학막으로 구성된 반사거울에서 반사되며, 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출동공영역을 통과하여 피사체에 투광되며, 피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출동공영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사거울에서 반사되어 수광부에서 수광되며,피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해서 타측의 제3 사출동공영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사거울에서 반사되어 수광부에서 수광되고, 수광부에서 수광된 제 2 사출동공영역 또는 제3 사출동공영역으로부터의 광속의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하며, 제 1 내지 제 3 사출동공영역은 촬상 렌즈의 특정 F치 영역인 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 제2 사출동공영역과 제3 사출동공영역은 다른 F값을 가질 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 의하면 피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈와, 투광 광속 영역을 한정한 복수의 투광 소자로 구성된 투광부와 수광 광속 영역을 한정한 수광부와, 촬상 렌즈를 통과한 광속을 투과 가능한 광학막을 포함하며 투광부로부터의 광속은 광학막으로 구성된 반사거울에서 반사되며 촬상 렌즈의 광축에 대해서 일측의 제1 사출동공영역을 통과하여 피사체에 투광 되며 피사체에 투사된 빛의 반사광의 광속은 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출동공영역을 통과하여, 광학막으로 구성된 반사거울에서 반사되어 수광부에서 수광되며 수광부에서 수광된 광속의 위치 정보를 이용해 초점 위치를 획득하며 복수의 투광 소자로부터 투광 된 빛은, 복수의 소정의 복수 피사체 영역에 투광이 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치를 제공한다.

이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 복수의 투광은 순차적으로 발광되어, 수광부는 투광에 동기화된 수광 위치를 검출할 수 있다.

이러한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 수광부는, 에리어 센서로 구성되며 위상차의 방향으로 변화하는 반사광의 중심 위치를 검출할 수 있다.

상기와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 실시 예들에 따른 초점 검출장치는 연속 촬영시 및 저휘도 환경에서도 계속적으로 AF를 수행할 수 있게 된다.

도 1은 일 실시 예에 따른 디지털 촬영장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 디지털 촬영장치의 다양한 실시 예를 간략히 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 디지털 촬영장치의 일 실시 예에 따른 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3a에 따른 디지털 촬영장치의 초점 검출장치를 나타내는 도면이다.
도 5a 내지 도 8은 초점 검출장치의 다른 실시들을 나타내는 도면이다.
도 9는 디지털 촬영장치의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 따른 디지털 촬영장치의 초점 검출장치를 나타내는 도면이다.
도 11 내지 도 13은 초점 검출장치의 다른 실시 예들을 나타내는 도면이다.
도 14a 및 도 14f는 홀로그래픽 광학 소자의 설계 방법을 나타내는 도면이다.
도 15는 홀로그래픽 광학 소자의 파장선택성을 나타내는 도면이다.
도 16은 수광부의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.
도 17 및 도 18은 수광부의 다른 실시 예들을 나타내는 도면이다.
도 19는 수광부에서 반사광에 의한 상의 이동을 나타내는 도면이다.
도 20은 일반적인 초점 검출장치의 수광부에서 반사광에 의한 상의 이동을 나타내는 도면이다.
도 21a 내지 도 23은 TTL 액티브 AF 방식에서 합초 상태를 설명하는 도면이다.
도 24는 초점 편차량을 구하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 25는 일반적인 초점 검출장치에서 콘트라스트 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다.
도 26은 일 실시 예에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다.
도 27 내지 도 29는 다른 실시 예들에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다.
도 30 내지 도 34는 디지털 촬영장치의 제어방법의 일 실시 예를 나타내는 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예들을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 디지털 촬영장치(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 디지털 촬영장치(100)는 촬상 렌즈(101), 렌즈 위치 검출부(102), 렌즈 구동부(103), 렌즈 제어부(104), 투광(投光)부(105), 투광 전원부(106), 발광 변조부(107), 수광(受光)부(108), 수광 제어부(109), 제1 영상입력 제어부(110), 영상 유지부(111), 계산부(112), CPU(113), 촬상소자(114), 촬상소자 제어부(115), 제2 영상입력 제어부(116), RAM(117), 디지털 신호처리부(118), 압축 신장부(119), 디스플레이 제어부(120), 디스플레이부(121), VRAM(122), AF 검출부(123), AE 검출부(124), AWB 검출부(125), EEPROM(126), 메모리 제어부(127), 메모리 카드(128), 조작부(129), 버스 라인(130) 등을 포함한다.

촬상 렌즈(101)는 포커스 렌즈를 포함하며, 포커스 렌즈의 구동에 의하여 초점 조절이 가능하다.

렌즈 위치 검출부(102)는 포커스 렌즈의 위치를 검출하여 위치 데이터를 렌즈 제어부(104)로 전송하며, 렌즈 구동부(103)는 렌즈 제어부(104)로부터의 제어에 의하여 포커스 렌즈를 구동한다.

렌즈 제어부(104)는 렌즈 구동부(103)의 동작을 제어하며, 렌즈 위치 검출부(102)로부터 위치 정보를 수신한다. 또한 렌즈 제어부(104)는 CPU(113)와 통신하여 초점 검출에 관련된 정보들을 주고받는다.

투광부(105)는 TTL 액티브 AF를 수행하기 위한 빛을 피사체로 조사한다. 투광부(105)는 조사하는 빛의 광속 범위를 한정한다. 예를 들어, 투광부(105)는 촬상 렌즈(101)의 광축에 대해 일측에 위치하는 사출 동공 영역을 통과하여 피사체로 투광한다.

투광부(105)는 투광 수단으로서 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD) 등을 포함할 수 있다.

투광 전원부(106)는 투광부(105)에 전원을 공급한다. 투광 전원부(106)는 발광 변조부(107)로부터의 제어에 기초하여 투광부(105)로 공급하는 전력량을 조절하여 투광부(105)에서 발광하는 빛의 세기를 조절한다.

발광 변조부(107)는 CPU(113)으로부터 TTL 액티브 AF를 수행함에 있어서 투광부(105)에서의 발광 패턴에 대한 지시를 수신한다. 발광 변조부(107)는 CPU(113)로부터의 지시에 기초하여 투광 전원부(106)가 투광부(105)로 공급하는 파워를 조절하도록 제어한다.

수광부(108)는 촬상 렌즈(101)를 통하여 입사된 외부광을 수광한다. 이때, 수광부(108)는 투광부(105)로부터 방출된 빛이 통과하는 사출 동공 영역과 다른 영역의 사출 동공 영역을 통하여 입사되는 광을 사용한다. 수광부(108)는 수광 수단으로서 수광 소자 또는 수광 센서를 포함할 수 있다.

수광부(108)는 수광 시간에 따라서 일반 외부광만을 수광할 수도 있으며, 일반 외부광에 투광부(105)에서 조사한 빛이 더해진 광을 수광할 수도 있다.

투광부(105) 및 수광부(108)에서 사용하는 사출 동공 영역은 특정 F값 영역 이내로 한정될 수 있다.

수광 제어부(109)는 수광부(108)를 리셋시켜 축적된 전하를 소거시키거나, 수광부(108)에 축적된 전하가 제1 영상입력 제어부(110)로 출력되도록 수광부(108)를 제어할 수 있다.

제1 영상입력 제어부(110)는 수광부(108)로부터 출력된 전하에 의한 영상 데이터를 영상 유지부(111) 또는 계산부(112)에 전송한다. 예를 들어, 제1 영상입력 제어부(110)는 수광부(108)에서 수광한 빛중 일반 외부광과 투광부(105)에서 조사한 빛인 AF용 광이 더해진 광에 의한 영상 데이터를 영상 유지부(111)로 전송할 수 있다. 또한 제1 영상입력 제어부(110)는 수광부(108)에서 수광한 빛 중 일반 외부광에 의한 영상 데이터를 계산부(112)로 전송할 수 있다.

영상 유지부(111)는 수광부(108)로부터 출력된 전하에 의한 영상 데이터를 일시적으로 저장하고, 저장한 영상 데이터를 계산부(112)로 전송한다.

계산부(112)는 영상 유지부(111)로부터 전송된 영상 데이터와 제1 영상입력 제어부(110)로부터 직접 전송된 영상 데이터를 비교하여 위상차를 계산한다. 구체적으로, 계산부(112)는 일반 외부광과 투광부(105)에서 조사한 빛인 AF용 광에 의한 영상 데이터와 일반 외부광에 의한 영상 데이터의 차이를 산출하고, 산출한 차이값을 적분한다. 그리고 상기 연산을 반복하고, 최종 적분값으로부터 초점 검출 연산을 수행한다.

투광부(105), 투광 전원부(106), 발광 변조부(107), 수광부(108), 수광 제어부(109), 제1 영상입력 제어부(110), 영상 유지부(111), 계산부(112) 등은 TTL(Through the lens) 구성으로 액티브 AF 방식인 위상차 AF를 수행하는 초점 검출장치를 구성할 수 있다.

CPU(113)는 디지털 촬영장치(100)의 전체 동작을 제어한다.

촬상소자(114)는 촬상 렌즈(101)를 통과한 피사체의 영상광을 촬상하여 영상신호를 생성한다. 촬상소자(114)는 매트릭스 형태로 배열된 복수의 광전변환소자 및 광전변환소자로부터 전하를 이동시키는 전하 전송로 등을 포함할 수 있다.

촬상소자 제어부(115)는 타이밍 신호를 생성하여 촬상소자(114)에 인가하며, 이로 인하여 촬상소자(114)의 촬상 동작을 제어한다. 또한 촬상소자 제어부(115)는 촬상소자(114)의 각 주사선에서 전하의 축적이 종료되면 영상신호를 순차적으로 독출하도록 제어한다.

제2 영상입력 제어부(116)로부터 출력된 영상신호는 AF 검출부(123), AE 검출부(124), AWB 검출부(125)에서 AF(Auto Focus) 처리, AE(Auto Exposure) 처리, AWB(Auto White Balance) 처리가 각각 수행된다. 이때, AF 검출부(123)는 콘트라스트 평가값을 산출하여 초점 위치를 검출하는 콘트라스트 AF 방식의 AF 동작을 수행한다.

한편, 도시하지는 않았으나 촬상소자(114) 또는 제2 영상입력 제어부(116)에는 촬상소자(114)에서 독출된 영상신호로부터 노이즈를 제거하거나 신호의 크기를 증폭시키는 구성, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 컨버터 구성 등을 포함할 수 있다.

RAM(117)은 제2 영상입력 제어부(116)로부터 출력된 영상신호나, 각종 데이터를 일시적으로 저장한다.

디지털 신호처리부(118)는 제2 영상입력 제어부(116)로부터 출력된 영상 신호에 대하여 감마 보정 등의 일련의 영상신호 처리를 수행하여 디스플레이부(121)에서 표시 가능한 라이브 뷰 영상이나 캡쳐 영상을 생성한다. 또한 디지털 신호처리부(118)는 AWB 검출부(125)에서 검출한 화이트 밸런스 게인에 따라서 촬영된 영상의 화이트 밸런스 조절을 수행할 수 있다.

압축 신장부(119)는 영상신호 처리가 수행된 영상신호의 압축과 신장을 수행한다. 압축의 경우, 예를 들어 JPEG 압축 형식 또는 H.264 압축 형식 등의 압축 형식으로 영상신호를 압축한다. 상기 압축 처리에 의하여 생성한 영상 데이터를 포함하는 영상 파일은 메모리 제어부(127)로 전송되며, 메모리 제어부(127)는 메모리 카드(128)로 영상 파일을 저장한다.

디스플레이 제어부(120)는 디스플레이부(121)로의 영상 출력을 제어한다. 그리고 디스플레이부(121)는 촬영 영상, 라이브 뷰 영상 등의 영상이나, 각종 설정 정보 등을 표시한다. 디스플레이부(121) 및 디스플레이 제어부(120)는 LCD(liquid crystal display: 액정 화면) 및 LCD 드라이버로 이루어질 수 있다. 그러나 본 발명은 상기 예로 한정되지 않으며, 예를 들면 유기 EL(OLED) 디스플레이, 그 구동부 등이어도 좋다.

VRAM(122)은 디스플레이부(121)에 표시될 영상 등의 정보를 일시적으로 저장하며, EEPROM(126)은 디지털 촬영장치(100)를 제어하기 위한 실행 프로그램이나 각종 관리 정보 등을 저장할 수 있다.

조작부(129)는 디지털 촬영장치(100)의 조작을 위하여 사용자로부터의 각종 명령을 입력하는 부분이다. 조작부(129)로 셔터 릴리즈 버튼, 메인 스위치, 모드 다이얼, 메뉴 버튼 등 다양한 버튼을 포함할 수 있다.

버스 라인(130)은 각종 데이터나 신호 등이 전송되는 라인이다.

한편, 도시하지는 않았으나 본 실시 예에 따른 디지털 촬영장치(100)는 교환식 렌즈를 사용할 수 있다.

본 실시 예에 따른 디지털 촬영장치(100)는 위상차 AF 수단과 콘트라스트 AF수단을 모두 구비한다. 이른바 하이브리드 AF가 가능하다. 또한 이로 인하여 액티브 AF 방식과 패시브 AF 방식의 장점을 모두 취하면서 단점을 커버하는 시스템을 구성할 수 있게 된다.

도 2a 내지 도 2d는 디지털 촬영장치의 다양한 실시 예를 간략히 나타내는 도면이다. 도 2a 내지 도 2d에서는 설명에 필요한 부분만을 도시하였다.

도 2a를 참조하면, 디지털 촬영장치(200)는 촬상 렌즈(202), 광학막(203), 촬상소자(204), 투광부 및 수광부(205)를 포함한다. 201은 촬상 렌즈(202)의 광축을 나타낸다. 광학막(203)은 광축에 대하여 경사지도록 설치된다. 광학막(203)은 얇은 막으로서 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element, 이하 'HOE'라고 한다)가 사용될 수 있다.

촬상 렌즈(202)로 입사되는 광의 경로를 살펴보면, 상기 광은 촬상 렌즈(202)를 통과한 후, 광축과 평행한 방향으로 광학막(203)에 입사되며, 아래쪽 수직방향으로 반사된다. 반사된 광은 상기 광을 수광할 수 있는 위치에 설치된 수광부로 인가된다.

도 2b를 참조하면, 디지털 촬영장치(210)는 촬상 렌즈(202), 광학막(213), 투광부 및 수광부(215)를 포함한다. 214는 광학막(213)과 직교하는 선을 나타낸다. 본 실시 예의 경우, 광학막(213)이 도 2a의 경우보다 광축(201)에 대하여 더욱 경사지도록 설치된다.

촬상 렌즈(202)로 입사되는 광의 경로를 살펴보면, 상기 광은 촬상 렌즈(202)를 통과한 후, 광축과 평행한 방향으로 광학막(213)에 입사되며, 아래쪽 수직방향보다 촬상 렌즈(202) 측으로 좀 더 치우치도록 반사된다. 따라서 수광부가 도 2b의 경우보다 촬상 렌즈(202) 측으로 좀 더 치우치도록 설치된다.

광의 입사각과 반사각이 동일한 경우, 광학막(213)으로는 HOE, 회절성 광학 소자(diffractive optical element, 이하 'DOE'라고 한다) 및 펠리클 미러(pellicle mirror)가 모두 사용될 수 있다. 그러나 입사각과 반사각이 같지 않은 비대칭 형태인 경우, 광학막(213)으로는 HOE와 DOE 가능하다.

도 2c를 참조하면, 디지털 촬영장치(220)는 촬상 렌즈(202), 광학막(223), 투광부 및 수광부(225)를 포함한다. 224는 광학막(223)과 직교하는 선을 나타낸다. 본 실시 예의 경우, 광학막(223)이 광축과 수직이 되도록 설치된다.

촬상 렌즈(202)로 입사되는 광의 경로를 살펴보면, 상기 광은 촬상 렌즈(202)를 통과한 후, 광축과 평행한 방향으로 광학막(223)에 입사된다. 입사된 광은 다시 입사된 경로로 되돌아가는 것이 아니라, 하측 전방으로 반사된다.

광의 입사각과 반사각이 다르므로 광학막(223)으로는 HOE가 사용될 수 있다. 그리고 광학막(223)이 수직으로 설치되어 있으므로 디지털 촬영장치(220) 내부의 공간을 확보할 수 있으며, 이로 인하여 교환식 렌즈의 설계 자유도를 높일 수 있게 된다. 또한 촬상되는 영상의 화질도 좋아질 수 있다.

도 2d를 참조하면, 디지털 촬영장치(230)는 촬상 렌즈(202), 광학막(233), 제1 서브 미러(234), 제2 서브 미러(235), 투광부 및 수광부(236), 및 콘덴서 렌즈(237)를 포함한다.

본 실시 예의 경우, 도 2c의 경우보다 제1,2 서브 미러(234,235)를 더 포함하므로 인하여 광학막(233)의 반사 각도를 작게 억제할 수 있다. 다만 광로(光路)가 길어지므로 콘덴서 렌즈(237)를 사용하여준다.

도 2c의 경우와 마찬가지로 광의 입사각과 반사각이 다르므로 광학막(223)으로는 HOE가 사용될 수 있다. 그리고 광학막(223)이 수직으로 설치되어 있으므로 디지털 촬영장치(220) 내부의 공간을 확보할 수 있으며, 이로 인하여 교환식 렌즈의 설계 자유도를 높일 수 있게 된다. 또한 촬상되는 영상의 화질도 좋아질 수 있다.

도 3a는 디지털 촬영장치(300)의 일 실시 예에 따른 구성을 나타내는 도면이다. 도 4는 도 3a에 따른 디지털 촬영장치(300)의 초점 검출장치를 나타내는 도면이다.

도 3a 및 도 4를 참조하면, 디지털 촬영장치(300)는 촬상 렌즈(302), 광학막(303), 촬상소자(304), 투광부(305), 수광부(313), 반사 미러(307), 투광용 렌즈(306), 수광용 렌즈(312) 등을 포함한다. 301은 촬상 렌즈(302)의 광학축을 나타내며, 309는 투광부(305)가 사용하는 광로, 310은 수광부(313)가 사용하는 광로를 나타낸다. 이때, 투광용 렌즈(306) 및 수광용 렌즈(312)는 투광 광속 및 수광 광속의 F값을 특정값으로 제한한다.

투광부(305)는 LED 등, AF용 광을 생성한다. 투광부(305)는 AF용 광으로 특정 파장, 예를 들어 700nm의 빛만을 생성한다.

투광부(305)에서 발생한 빛은 투광용 렌즈(306)를 통과하여 반사 미러(307) 및 광학막(303)에 의하여 반사되며, 촬상 렌즈(302)의 특정 F값 범위 내에 위치한 제1 사출 동공 영역(308)을 통하여 외부로 조사된다. 이때, 광학막(303)은 투광부(305)에서 발생한 빛의 파장과 동일한 파장의 빛만을 반사시키도록 설계한다. 본 실시 예의 경우, 광학막(303)으로는 HOE, 펠리클 미러 등이 사용된다.

외부로 조사된 빛은 피사체에 의하여 반사되며, 반사광 중에서 촬상 렌즈(302)의 특정 F값 범위 내에 위치한 제2 사출 동공 영역(311)을 통과하여 디지털 촬영장치(300)로 입사한다. 이때, 입사되는 빛은 외부 가시방사에 의한 것으로 전 파장 영역의 빛이 포함되어 있으나, 광학막(303)은 AF용 광이 갖는 특정 파장, 예를 들어 700nm의 빛만을 반사시킨다.

광학막(303) 및 반사 미러(307)에 의하여 반사된 파장 700nm의 빛은, 수광용 렌즈(312)를 통과하여 수광부(313)에 인가된다. 수광부(313)로는 에리어 센서, PSD(position sensitive sensor) 센서, 라인 센서 등이 사용될 수 있다.

한편, 출사광 및 입사광의 광로는 광학축보다 아래에 위치한 영역을 통과한다. 즉, 제1 사출 동공 영역(308) 및 제2 사출 동공 영역(311)이 촬상 렌즈(302)의 아래쪽 반원 영역에 위치한다.

상기와 같은 방식에 의하여 TTL 액티브 AF를 수행할 수 있게 된다. 이때, 각 영역에서의 빛의 파장 분포는 다음과 같다.

도 3a의 320은 외부광의 파장 분포를 나타낸다. 외부광은 태양광에 의한 반사광을 포함하므로 모든 파장의 빛이 포함된다. 자세한 내용은 도 3b의 그림(a)(320)에 자세히 표현한다. 가로 축에 파장, 세로축에 태양광의 분광 분포 (일사 강도)를 나타낸다.

도 3a의 321은 광학막(303)에 의하여 반사된 빛 또는 수광부(313)에 입사된 빛의 파장 분포를 나타낸다. 광학막(303)에서는 AF용 광에 사용되는 특정 파장만을 반사하므로 상기 특정 파장의 빛만이 분포되어 있다. 자세한 내용은 도 3b의 그림(b) (321)에 상세히 표현한다. 예를 들면 700nm만 스펙트럼 분포될 것이다. 그리고 이것은 회절 효율이 95%이상에서 반사되어 있다.

도 3a의 322는 촬상소자(304)에 입사된 빛의 파장 분포를 나타낸다. 촬상소자(304)에는 광학막(303)에 의하여 반사된 빛의 파장을 제외한 나머지 파장 영역의 빛이 포함된다. 자세한 내용은 도3b의 그림(c) (322)가 자세히 표현한다. 예를 들면 700nm파장만을 놓치고 있는 것을 알 수 있다. 게다가, 이미지 센서의 앞에 또한 적외선 필터를 장착하고 있으며 700nm 이상의 파장을 잘라 이미지 센서는 700nm 미만의 빛을 주사하는 것이다.

이와 같이, 촬상소자(304)에는 특정 파장의 빛이 제거되나 영상에 미치는 영향은 매우 미약하여 화질 저하를 방지할 수 있다.

도 5a 및 도 5b는 초점 검출장치의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 3a 및 도 4에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

본 실시 예의 경우, 투광부(504~506)가 복수 개로 이루어져 다점에서 AF용 광이 생성된다. 수광부(514)로서 사용되는 수광 센서는 하나의 센서를 시계열적으로 분할하여 사용한다.

투광용 렌즈(507) 및 수광용 렌즈(513)는 축소 광학계, 예를 들어 1/3의 배율의 축소 광학계로 구성할 수 있다. 그리고 촬상소자에 의한 촬상면과 등가인 면, 즉 촬상면과 켤레면 관계에 있는 면은 투광용 렌즈(507)와 광학막(503) 사이의 광로 도중에 위치한다.

본 실시 예에서는 하나의 수광부(514)가 시구간 분할을 통하여 3 개의 투광부(504~506)에 의한 반사광을 순차적으로 수광하여 반사광의 위치 검출을 수행하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 3 개의 투광부(504~506) 각각이 서로 다른 파장의 빛을 동시에 생성하고, 피사체로부터 반사된 서로 다른 파장의 반사광을 동시에 수광하여 반사광의 위치 검출을 수행할 수도 있을 것이다.

도 5b는 뷰 파인더에서 AF 검출 위치를 나타낸다. 221 내지 223은 각각 투광부 504 내지 506에 대응한다. 즉, 221 내지 223 위치에 대하여 AF를 수행한다.

도 6a 및 도 6b는 초점 검출장치의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 5a 및 도 5b에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

본 실시 예의 경우, 투광부(604)는 15개 LED 펠릿으로 구성된다. 즉, 15개의 AF용 광이 생성된다. 이때, 빛이 생성되는 범위가 상하좌우로 넓어지므로 투광용 렌즈(605) 및 수광용 렌즈(611)로서 축소 광학계를 사용하며, 사출동공 영역을 규정하기 위해 콘덴서 렌즈(607)를 사용한다.

본 실시 예에서는 투광부(604)와 수광부(612) 사이의 위치 관계와 제1 사출 동공 영역(608)과 제2 사출 동공 영역(610) 사이의 위치 관계가 반대로 되어 있다. 따라서 콘덴서 렌즈(607)는 투광 경로와 수광 경로가 서로 엇갈리도록 구성한다. 진로가 교차하는 지점이 촬상 센서와 공역인 면이다. 즉, 초점 검출 광학계는 재결상계이다. 그리고 AF용 광의 광속의 F값 제한을 정밀하게 결정한다.

한편, 축소 광학계의 배율은 콘덴서 렌즈(607)와 투광용 렌즈(605), 콘덴서 렌즈(607)와 수광용 렌즈(611)의 조합에 의하여 결정한다. 예를 들어, 배율을 1/5로 설정한다.

또한 본 실시 예에서는 15개의 AF용 광이 생성되므로 수광부(612)로서 에리어 센서가 사용된다. 그리고 수광부(612)는 투광부(604)에서 생성된 빛에 대한 반사광을 시간차를 두고 수광하여 각각의 반사광에 대한 위치를 검출한다.

도 6b는 도 5b와 마찬가지로 뷰 파인더(620)에서 투광부(604)의 15개의 LED 펠릿 각각에 대응하는 AF 검출 위치를 나타낸다.

도 7은 초점 검출장치의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다. 본 실시 예는, 투광 광속에 대한 제1 사출 동공 영역(707)과 수광 광속에 대한 제2 사출 동공 영역(712)이 특정 F값 이내가 되도록 한정하는 경우이다.

본 실시 예는 투광 광속 및 수광 광속 모두 F7.0 용인 경우이다. 광속의 중심이 F11, 외주는 F7.0, 내주는 F22가 된다. 도 7에서 709는 투광 및 반사광의 광속 규제 범위 중 밝은 쪽에 해당하는 영역인 F7.0 영역을 나타낸다. 그리고 710은 투광 및 반사광의 광속의 중심으로 F11 영역을 나타낸다.

제1 사출 동공 영역(707)은 밝은 쪽이 F7.0, 중심이 F11, 어두운 쪽이 F22가 된다. 어두운 쪽은 F값을 규제하지 않을 수 있으나, 반사망원(反射望遠)의 경우에는 규제할 수 있으며, 예를 들어 F22로 규제할 수 있다.

제2 사출 동공 영역(712) 역시 제1 사출 동공 영역(707)과 마찬가지로 F값을 규제할 수 있다.

도 8은 초점 검출장치의 다른 실시들을 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 7에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

본 실시 예의 경우, 투광계를 촬상 렌즈(802)의 광축(801) 측으로 이동시킨 경우로서, 외측을 F11로 한다. 수광부는 도 7과 같다. 제1 사출 동공 영역(807) 및 제2 사출 동공 영역(812)을 규제하는 F값이 상이하나, 후술할 도 24의 투광부에서의 위치 엇갈림 양을 F값에 따라서 환산하는 것으로 초점 엇갈림 양을 계산할 수 있게 된다.

809은 반사광의 광속 규제 범위 중 밝은 쪽에 해당하는 영역으로 F7.0 영역을 나타낸다. 810는 반사광의 광속의 중심으로 F11 영역을 나타낸다.

제1 사출 동공 영역(807)은 밝은 쪽이 F11, 중심이 F22, 어두운 쪽이 F40이 된다.

제2 사출 동공 영역(712)은 밝은 쪽이 F7.0, 중심이 F11, 어두운 쪽이 F22가 된다.

도 9는 디지털 촬영장치(900)의 다른 실시 예에 따른 구성을 나타내는 도면이다. 도 10은 도 9에 따른 디지털 촬영장치(900)의 초점 검출장치를 나타내는 도면이다.

본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 7에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 설명하면, 출사광 및 입사광의 광로가 광학축보다 위에 위치한 영역을 통과한다. 즉, 제1 사출 동공 영역(906) 및 제2 사출 동공 영역(909)이 모두 촬상 렌즈(902)의 위쪽 반원 영역에 위치한다.

도 11은 초점 검출장치의 다른 실시 예들을 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 4에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

도 11을 참조하면, 수광부(1112)는 수광 센서로서 라인 센서를 사용한다. 그리고 라인 센서는 반사광의 이동 방향에 맞추어 비스듬하게 설치한다. 1113은 인 센서의 위치 관계를 나타내기 위한 가이드 선이다.

라인 센서는 도 11에서와 같이 일정 저도 기울여져 있다. 이때 그 기울기는 광학축(1101)과 제2 사출 동공 영역(1110)의 중심을 잇는 선의 기울기와 실질적으로 동일하다. 그리고 초점이 맞지 않은 경우, 수광부(1112)에서 반사광에 의한 상은 라인 센서가 기울어진 방향을 따라서 이동하게 된다.

도 12는 초점 검출장치의 다른 실시 예들을 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 8에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

도 12를 참조하면, 본 실시 예는 F7.0 용 투광계와, F2.8 용 및 F7.0 용 수광계가 사용된 경우이다. 즉, 투광계는 하나의 광로를 공통으로 사용하는데 반해, 수광계는 복수의 광속 규제 렌즈를 구비한다. 그러나 수광부(1217)로는 하나의 수광 센서를 복수의 수광계에 대하여 공용으로 사용한다.

촬상 렌즈(1202)가 F2.8보다 밝은 경우에는 피사계 심도가 얕으므로 AF 정밀도가 높아지도록 F2.8 광속 영역의 검출 결과를 이용하여 초점 위치를 검출한다. 반면에 촬상 렌즈(1202)가 F2.8 보다 어두운 경우에는 F7.0 광속 영역의 검출 결과를 이용하여 초점 위치를 검출한다.

1209는 반사광 광속 규제 범위 중 밝은 쪽에 해당하는 영역인 F2.8 영역을 나타낸다. 그리고 1210은 투광 및 반사광의 광속 규제 범위 중 밝은 쪽에 해당하는 F7.0 영역을 나타낸다.

제1 사출 동공 영역(1207)은 밝은 쪽이 F7.0, 중심이 F11, 어두운 쪽이 F22가 된다.

제2 사출 동공 영역(1212)은 밝은 쪽이 F2.8, 중심이 F4.0, 어두운 쪽이 F7.0이 된다.

제3 사출 동공 영역(1214)은 제1 사출 동공 영역(1207)과 마찬가지로 밝은 쪽이 F7.0, 중심이 F11, 어두운 쪽이 F22가 된다.

앞서 설명한 바와 같이, 촬상 렌즈(1202)의 F값이 F2.8인 경우에는 제2 사출 동공 영역(1212)을 통과한 반사광을 사용하여 초점 위치를 검출한다. 반면에 F2.8 보다 어두운 촬상 렌즈(1202)가 사용되는 경우 제3 사출 동공 영역(1214)을 통과한 반사광을 사용하여 초점 위치를 검출한다.

도 13은 초점 검출장치의 다른 실시 예들을 나타내는 도면이다. 이하에서는 본 실시 예에 따른 초점 검출장치 중, 도 12에 의한 초점 검출장치와 상이한 부분에 대하여 중점적으로 설명한다.

도 13을 참조하면, 수광부(1316,1308)가 제1 라인 센서(1316)과 제2 라인 센서(1308)을 포함한다. 그리고 제1 라인 센서(1316) 및 제2 라인 센서(1318)에 대응하여 제1 수광용 렌즈(1317)와 제2 수광용 렌즈(1307)를 각각 구비한다.

이때, 제2 사출 동공 영역(1315)과 제3 사출 동공 영역(1312)은 각각 촬상 렌즈(1302)의 상부와 하부에 위치한다. 따라서 제1 반사 광로(1314)에 따르는 반사광에 의한 상과 제2 반사 광로(1317)에 따르는 반사광에 의한 상은 초점 위치에 따라서 서로 반대 방향으로 이동할 것이다. 따라서 제1 라인 센서(1316) 및 제2 라인 센서(1308)는 서로 반대 방향으로 기울어지도록 설치될 것이다. 이때 제1 라인 센서(1316) 및 제2 라인 센서(1308)가 설치되는 기울기는 도 11에서 설명한 바에 따라서 결정될 수 있다.

도 14a 및 도 14b는 홀로그래픽 광학 소자의 설계 방법을 나타내는 도면이다.

도 14a는 HOE의 제작시의 설명도로서, 감광체(H)에 물체광 La가 입사하며, 동시에 참조광 Lb가 입사된다. 이때, 물체광 La 및 참조광 Lb의 파장은 모두 λ0로 한다. 이러한 두 개의 광속에 의하여 감광체(H)에는 간섭에 의하여 회절무늬가 형성된다.

이하, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 HOE의 특성에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다.

도 14b는 제작된 HOE의 사용상태를 나타내는 설명도이다. HOE의 감광체(H)에 재생 참조광 Lb'을 입사하는 경우, 재생광 La가 재생된다. 재생 참조광 Lb'의 파장이 HOE 제작시에 사용한 참조광 Lb의 파장과 동일하면, 물체광 La와 동일한 방향으로 재생광 La가 재생된다.

이때, 재생 참조광 Lb'의 파장이 λc라면 재생광은 La'와 같이 재생되며, La와는 Δθ만큼의 각도가 발생한다. 따라서 제작시의 참조광과 재생 참조광은 같은 파장으로 설계하는 것이 바람직하다.

한편, 여기서는 수면파에 대하여만 설명하였으나, 물체광을 구면파로 하여 HOE가 Power를 갖도록 하는 것도 가능하다. 이는 설계사항으로 할 수 있으며, 다른 렌즈를 생략하는 것이 가능하게 된다. 예를 들어, 도 6에서 사용하는 HOE에 Power를 갖도록 하여 콘덴서 렌즈(607)를 생략하는 것도 가능하다.

도 14c는 반사타입의 HOE 제작시 설명도로서, 감광체(H)에 물체광 La가 입사하며 동시에 참조광 Lb도 입사한다. 여기서 모든 빛의 파장은 λ₀이다. 이러한 두 개의 광속에 의하여 감광체(H)에는 간섭에 의하여 반사광 타입의 회절줄무늬가 형성된다.

도 14d는 제작된 반사 타입의 HOE를 사용하는 경우에 대한 설명도로서, HOE(H)에 재생 참조광 Lb'입사했을 때 반사 재생광 La'가 재생된다. 재생 참조광이 HOE 제작시 파장과 동일하면 물체광과 같은 방향으로 재생광이 재생된다.

또한,

도 14e는 반사타입 HOE 제작시 설명도에서, 감광체 H에 Θ_r 각도로 물체광 La가 입사하며 동시에 참조광 Lb가 Θ_o 각도로 입사한다. 여기서는 모든 빛의 파장은 λ₀이다. 이러한 두 개의 광속에 의하여 감광체(H)에는 간섭에 의하여 반사광 타입의 회절줄무늬가 형성된다.

도 14f는 제작된 반사 타입의 HOE를 사용하는 경우에 대한 설명도로서, HOE(H)에 재생 참조광 Lb'가 Θ_o각도로 입사했을 때, 일반 거울이라면 Θ_o각도로 반사광 Lc가 재생 되겠지만 여기서는 Θ_r각도로 반사 재생광 La'가 재생된다. 재생 참조광이 HOE 제작시와 동일한 파장이면 물체광과 같은 방향으로 재생광이 재생된다.

이 특성을 이용한 광학 구성이 그림 2를 비롯한 비정규 반사 광학구성이 된다.

도 15는 도 3b으로 설명한, 홀로그래픽 광학 소자의 파장 선택성을 나타내는 도면이다. 도 15의 가로축은 파장을 나타내며, 세로축은 회절 효율을 나타낸다.

HOE는 파장 선택성을 갖는다. 즉, 특정 파장에만 반응하는 광학 특성을 갖는다. 도 3b과는 다른 파장, 예를 들면, 650nm만의 회절무늬를 형성한 경우, 650nm의 파장을 갖는 빛만 반사하도록 설계하는 것이 가능하다. 그리고 다른 파장의 빛은 투과시킬 수 있다. 또한 다른 파장을 이용해도 괜찮다.

이러한 경우 회절 효율은 97% 정도가 되도록 HOE를 설계할 수 있다. 그리고 파장 반값폭은 10nm로 설정할 수 있다.

상기와 같은 특성을 이용하여 AF로 사용하는 투광 및 수광 광속의 파장만을 반사시키고 다른 파장은 투과시키는 것이 가능하다. 예를 들어, 도 3a의 광학막(303)이 상기 설명에 대응하는 구성이 될 수 있다.

이하, 수광부의 다양한 실시 예들에 대하여 살펴본다.

도 16은 수광부의 일 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 수광부는 수광 센서로서 PSD 센서(1601)를 사용한다. 반사광은 대각선 방향(1605)으로 이동한다.

PSD 센서(1601)의 양쪽 단부에는 전극들(1602, 1603)이 형성된다. 그리고 반사광에 의한 상(1604)은 대각선 방향(1605)으로 이동하므로 반사광의 중심 위치의 수평 방향 위치를 검출한다. 검출한 위치 정보를 사용하여 초점의 엇갈림 양을 산출할 수 있게 된다.

도 17은 수광부의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 17을 참조하면, 수광부는 수광 센서로서 CCD 라인 센서(1701)를 사용한다. CCD 라인 센서(1701)는 지그재그 방식으로 배치된 2 줄의 제1 라인 센서(1703) 및 제2 라인 센서(1702)로 구성될 수 있다.

그리고 수광부는 휘도 모니터(1705)를 포함한다. 휘도 모니터(1705)에서 CCD 라인 센서(1701)의 적분 시간을 결정한다.

한편, 반사광에 의한 상(1704)은 라인 센서 방향(1706)으로 이동하도록 CCD 라인 센서(1701)의 기울기를 결정하여 설치한다.

도 18은 수광부의 다른 실시 예를 나타내는 도면이다.

도 18을 참조하면, 수광부는 수광 센서로서 에리어 센서(1801)를 사용한다. 반사광은 대각선 방향(1803)으로 이동한다.

복수의 투광용 소자를 사용하는 경우, 반사광에 의한 상도 복수 개 형성된다. 에리어 센서(1801)는 복수의 반사광을 시간차를 두고 검출하여 각 반사광의 중심 위치를 특정할 수 있다. 한편, 하나의 투광용 소자를 사용하는 경우에는 에리어 센서(1801)를 반사광에 의한 상의 이동 방향과 평행하도록 라인 센서와 같이 비스듬하게 설치할 수도 있을 것이다.

도 19는 수광부에서 반사광에 의한 상의 이동을 나타내는 도면이다.

도 19를 참조하면, 반사광에 의한 상은 대각선 방향으로 이동하며, 초점 위치에서 멀어질수록, 즉 초점이 맞지 않을수록 상의 크기가 커진다.

본 실시 예에 따른 다양한 초점 검출장치에서는 위상차 AF에 사용하는 광속이 촬상 렌즈의 광축을 포함하는 수평선으로부터 어긋나게 하여 촬상 렌즈의 상부 또는 하부의 사출 동공 영역을 사용한다.

따라서 초점이 맞지 않는 경우에는 반사광에 의한 상이 대각선 방향으로 이동한다. 합초시에는 초점이 맞는 반사광(1904)이 수광 센서(1901)에 수광된다. 그리고 전핀 또는 후핀의 경우, 합초시에 비하여 수광되는 상의 크기는 도 19에서와 같이 점점 커진다. 1902 및 1903은 전핀의 경우, 1905 및 1906은 후핀의 경우이다.

도 20은 종래의 액티브 AF에 사용되어 왔던, 일반적인 초점 검출장치의 수광부에서 반사광에 의한 상의 이동을 나타내는 도면이다.

PSD 센서(2001)는 전극들(2002,2003)을 구비한다. 그리고 센서 면에는 반사광(2004)이 수광된다. 이때, 투광부 및 수광부를 연결하는 선 방향(2005)으로 반사광에 의한 상이 이동한다. 상의 크기는 피사체와의 거리가 변함에 따라서 변한다.

이하 TTL 액티브 AF 방식의 원리에 대하여 간략하게 설명한다.

도 21a 및 도 21b의 상단은 합초 상태를 나타내는 도면이다.

도 21a를 참조하면, 도면의 각 구성은 촬상 렌즈(2102)의 광축(2100), 피사체(2101), 촬상 렌즈(2102), 미러(2103), 촬상소자(2104), 미러(2103) 상에서 투광 위치(2105), 투광 광속이 통과하는 사출 동공 영역(2106), 투광 광원이 투영되는 피사체에서의 위치(2107), 반사 광속이 통과하는 사출 동공 영역(2108), 미러(2103) 상에서 수광 위치(2109)를 나타낸다.

도 21b의 상단은 도 21a의 상태일 때 촬상소자(2104)의 촬상면과 공역인 면, 즉 켤레면 관계의 면에서의 상의 상태를 나타낸다. 2110은 투광 광원, 2111은 수광 센서를 나타낸다.

이해하기 쉽도록 투광 광원(2110)을 화살표로 표현하면, 2112은 투광 광원에 의한 상, 2113는 수광 센서에 결상되는 상이다. 두 상 사이의 거리는 a1이 된다.

도 22a 및 도 21b의 중단은 전핀 상태를 나타내는 도면이다.

도 22a를 참조하면, 전핀 상태의 경우, 투광 위치(2201)는 합초 상태의 경우와 같다. 그러나 투광 광원이 투영되는 피사체에서의 위치가 2202가 되며, 이는 합초 상태의 경우와는 다른 위치이다.

또한 반사 광속이 통과하는 사출 동공 영역은 합초 상태의 경우와 같으나 수광 위치(2203)는 합초 상태의 경우와 다른 위치가 된다.

도 21b의 중단을 참조하면, 투광 광원(2210)의 위치는 도 21b의 상단과 같으나 수광 센서(2211)에서 결상되는 상(2213)의 위치가 변하였다. 투광 광원에 의한 상 2212와 수광 센서에 결상되는 상 2213 사이의 거리는 a1보다 좁은 a2가 된다.

도 23a 및 도 21b하단은 후핀 상태를 나타내는 도면이다.

도 23a를 참조하면, 후핀 상태의 경우, 투광 위치(2301)는 합초 상태의 경우와 같다. 그러나 투광 광원이 투영되는 피사체에서의 위치가 2302가 되며, 이는 합초 상태의 경우와는 다른 위치이다.

또한 반사 광속이 통과하는 사출 동공 영역은 합초 상태의 경우와 같으나 수광 위치(2303)는 합초 상태의 경우와 다른 위치가 된다.

도 21b하단을 참조하면, 투광 광원(2310)의 위치는 도 21b 상단과 같으나 수광 센서(2311)에서 결상되는 상(2313)의 위치가 변하였다. 투광 광원에 의한 상 2312와 수광 센서에 결상되는 상 2313 사이의 거리는 a1보다 넓은 a3가 된다.

즉, 상기와 같이, TTL 액티브 AF 방식에서는 광축 방향의 초점 엇갈림을 사출 동공 영역을 분할함으로써 광축에 직교하는 방향의 상 이동으로 변환시켜 초점 위치를 검출한다.

도 24는 초점 편차량을 구하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 24를 참조하면, 도면의 각 구성은 촬상 렌즈의 광축(2401), AF용 투광 광속의 주광선(主光線)(2402), AF용 수광 광속의 주광선(2403), 전핀시의 상면(2404), 합초시의 촬상면과 공역인 면(2405), 투광용 렌즈(2406), 수광용 렌즈(2407), 투광 광원(2408), 전핀시의 가상 투광 광원 위치(2409), 수광 센서(2410)를 나타낸다. 그리고 lo는 합초시의 상 간격, Δℓ'은 전핀시의 상의 이동량을 나타낸다. 즉, A가 합초시의 상의 위치, B가 전핀시의 상의 위치를 나타낸다.

투광 광원(2408)이 있는 위치 A(윗쪽)에서 투광되며, 합초시에는 수광 센서(2410)의 위치 A(아래쪽)에서 상이 형성된다.

그러나 전핀시에는 투광 광원(2408)이 실제로는 위치 A(윗쪽)에 있으나 촬상면의 켤레면(供役面)에서는 위치 B에 투광 광원(2408)이 위치한 것과 같이 관측된다. 따라서 합초시의 촬상면과 공역인 면(2405)과 전핀시의 상면(2404) 사이의 차이인 d가 초점의 어긋난 양인 디포커스량이 된다.

광축(2401)에 직교하는 방향에서 관찰하면, 합초시 상들 사이의 간격은 lo이며, 전핀시에는 Δℓ'+Δℓ'만큼 상의 위치가 이동한다. 즉, 상들 사이의 간격의 변화량이 디포커스량의 함수라는 것을 의미한다. 따라서 디포커스량 d는 상들 사이의 간격의 변화로 표현할 수 있다.

β: 축소배율, ΔI' = Δℓ'+Δℓ'

상기 수학식 1에서, Δℓ'+Δℓ'를 구하는 것으로 디포커스량을 산출할 수 있다.

이하, 디지털 촬영장치에서의 AF 동작을 타이밍도를 사용하여 설명한다.

도 25는 일반적인 초점 검출장치에서 콘트라스트 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다. 위에서부터 각각 라이브 뷰, AF 검출용 적분, 포커스 렌즈 구동, 셔터, 조리개, 노광, 데이터 입력을 나타내는 타이밍도이다. 도 25에서는 연속으로 정지영상을 촬영하는 연사동작에 대하여 설명하고 있으나, 한 장의 영상만을 촬영하는 경우에는 연사동작의 첫 번째 촬영 동작과 동일하다.

먼저 릴리즈 버튼이 반누름 되어 AF 동작을 개시한다. 릴리즈 버튼의 반누름에 의하여 먼저 포커스 렌즈가 구동을 개시한다(t11). 이어서 촬상소자에서는 초점 검출을 위하여 AF용 적분을 개시한다(t12). 이때 적분 동작은 촬상소자의 수직 동기신호(VD)와 동기시킨다.

1회의 AF용 적분 동작이 종료되며(t13), 이러한 동작을 반복하여 전체 AF용 적분 동작이 종료된다(t14). 예를 들어, 디지털 촬영장치가 120fps로 동작하는 경우, 1회의 적분 시간은 8.3ms가 된다.

t13 내지 t14 사이의 시간 동안, 콘트라스트 값의 피크 값을 구하고, 구한 피크 위치로 포커스 렌즈를 구동시킨다. 자세한 설명은 생략하였으나, 통상적으로 피크 검출 및 백 러쉬의 보정을 위한 왕복 동작을 반복할 수 있다.

한편, t14에서 피크 위치가 검출되면 AF용 적분은 종료되나 촬상소자는 라이브 뷰 영상의 표시를 위하여 동일한 타이밍으로 계속해서 촬상동작을 수행한다.

콘트라스트 값의 피크 위치를 검출하면 포커스 렌즈를 피크 위치로 구동하고, 피크 위치에 도달하면 포커스 렌즈의 구동을 종료한다(t15). 그리고 이어서 라이브 뷰의 표시를 종료한다(t16).

라이브 뷰의 표시 종료 이후, 셔터 및 조리개의 구동을 개시하여 셔터를 폐쇄 상태로 하며 조리개를 적정 조리개 값으로 조절한다(t17~t18). 영상 캡쳐를 위한 준비가 종료되면 셔터가 열리며 필요한 노광 시간만큼 촬상소자를 노광한다(t19~t20). 그리고 노광 종료 후, 피사체의 영상 데이터를 독출한다(t20~t21).

영상 데이터의 독출을 종료하면 다시 셔터 및 조리개를 개방상태로 한다(t21~t22). 그리고 라이브 뷰 영상의 표시를 다시 개시하며(t23), t24부터는 다시 새로운 AF 동작을 개시한다.

이러한 콘트라스트 AF 방식에서는 피크 위치를 검출하기 위하여 AF 구동을 수행하면서 콘트라스트의 검출 동작을 반복할 필요가 있다. 따라서 피크 위치를 검출하는데 어느 정도 시간이 걸리게 된다. 그리고 연사 타이밍에서는 AF를 수행하는데 시간이 걸리기 때문에 AF를 수행하면서 연속 촬영 매수를 증가시키는 것이 불가능하였다. 또한 움직이는 물체에 대한 예측 AF도 어려웠다.

한편, TTL 액티브 AF에서는 악조건이 아니라면 AF 구동에서 최초의 검출 동작으로 초점 위치를 검출할 수 있다. 즉, 1회의 검출 동작으로 합초시킬 수 있다. 따라서 고속으로 AF를 수행할 수 있으며 연속 촬영 매수를 증가시키는 것도 가능하며 동체 예측 AF 또한 용이하였다.

도 26은 일 실시 예에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다. 위에서부터 각각 라이브 뷰, AF 투광, AF 수광, 포커스 렌즈 구동, 셔터, 조리개, 노광, 데이터 입력을 나타내는 타이밍도이다. 본 실시 예에서도 연사동작에 대하여 설명하고 있으나, 한 장의 영상만을 촬영하는 경우에는 연사동작의 첫 번째 촬영 동작과 동일하다.

먼저 릴리즈 버튼이 반누름 되어 AF 동작을 개시한다(t31). 이때 포커스 렌즈는 구동할 필요가 없다. t31에서 투광부에 의한 AF 투광이 on 되며, 동시에 수광부에 의한 AF 수광이 on 된다. 즉, 수광 센서 상에 초점 엇갈림에 의한 위치에서 반사광을 수광한다.

이어서 AF 투광 및 AF 수광이 off 되며(t32), off와 동시에 영상 데이터를 독출하여 다음 수광을 위하여 수광 센서의 AF 수광을 다시 on 시킨다. 그리고 다시 AF 수광을 off 시킨다(t33).

t31 내지 t32에서는 외광 및 AF 투광에 의한 반사광을 모두 수광하며, t32 내지 t33에서는 외광에 의한 반사광만을 수광한다. 따라서 도 1의 영상 유지부(111) 및 계산부(112)를 사용하여 처음 수광한 데이터와 두 번째 수광한 데이터의 차이를 계산하여 차분 데이터를 산출한다. 결국, 처음 수광한 데이터로부터 외광 성분을 제거하여 투광에 의한 반사광 신호만을 추출한다. 그리고 이러한 동작을 4회 반복하여 차분 데이터를 적분한다. 즉, 상기 투광부는 일종의 변조를 거치고, 상기 수광부는 상기 투광부의 변조에 동기화 함으로써 투광 대 수광 데이터 차이를 얻는다.

여기서 t31 내지 t32의 시간과 t32 내지 t33 사이의 시간은 동일하다. 그리고 상기 시간은 수광 신호의 크기, 즉 밝기에 따라서 결정한다. 예를 들어 수μs~수ms일 수 있다.

상기와 같은 동작을 수행하여 t34에서 4회의 차분 데이터의 적분이 종료된다. 본 실시 예에서는 차분 데이터를 적분하는 회수를 4회로 설정하였으나 이는 예시적인 것으로 외부 조건들에 따라서 다양하게 변경 가능할 것이다.

이후 적분 데이터로부터 초점 위치를 검출하여 포커스 렌즈의 구동을 개시한다(t35).

1회의 연산으로도 초점 위치를 검출하여 합초시킬 수 있으나 피사체가 움직이는 경우나 디지털 촬영장치를 사용하여 패닝 동작을 수행하는 경우, 또는 포커스 렌즈 구동을 위한 구동량을 계산하는데 사용되는 함수가 AF 도중에 변하는 경우 등을 고려하여 포커스 렌즈의 구동 중에 TTL 액티브 AF를 다시 개시한다(t36).

t37에서 3회째의 TTL 액티브 AF동작을 개시한다. 이러한 동작은 포커스 렌즈의 구동이 종료될때 까지 계속해서 반복하여 수행한다. 이러한 반복 회수는 포커스 렌즈, 디포커스 양 등에 따라서 변할 수 있다.

이후 라이브 뷰 영상의 표시를 종료하고 릴리즈 동작의 준비에 들어간다(t38). 이때에도 포커스 렌즈의 구동은 계속해서 수행된다.

릴리즈 동작의 개시에 의하여 셔터와 조리개의 구동이 개시되어(t39), 셔터를 폐쇄 상태로 하며 조리개를 적정 조리개 값으로 조절하여 구동을 종료한다(t40). 동시에 t40에서 포커스 렌즈의 구동을 종료한다. 역으로 말하면, 상기 타이밍에서 포커스 렌즈의 구동이 종료되도록 t38 및 t39의 타이밍을 설정한다.

다음으로 영상 캡쳐를 위한 준비가 종료되면 셔터가 열리며 필요한 노광 시간만큼 촬상소자를 노광한다(t41~t42). 그리고 노광 종료 후, 피사체의 영상 데이터를 독출한다(t42~t46).

한편, t43 내지 t44에서 조리개를 개방 상태로 되돌린다. 셔터는 영상 데이터의 독출을 수행하는 도중이므로 계속 폐쇄 상태를 유지한다. 그리고 다시 연사 중의 TTL 액티브 AF를 개시한다(t45). 이는 t31에서의 동작과 동일하다. 그리고 t46 내지 t46에서 셔터를 다시 개방 상태로 구동한다. 즉, 셔터의 개방과 무관하게 AF 동작을 개시한다. 또한 셔터가 개방 상태가 되면 라이브 뷰 영상을 다시 표시한다(t47).

t48에서는 초점 위치가 검출되며, 포커스 렌즈의 구동을 개시한다. 그리고 t51에서 합초 상태가 된다. t49에서는 라이브 뷰 영상의 표시가 종료된다. 또한 t50 내지 t51 사이에서는 셔터와 조리개가 구동된다. 상기와 같이 AF 동작 및 노출 동작이 반복된다.

상기와 같은 방법에 의하면, 연사 중에 초점 검출이 필요한 시간은 100μs~수십 ms정도이며, 릴리즈 타임 랙 중에 포커스 렌즈의 구동을 수행한다. 이로써 연사 매수를 증가시키는 것이 용이하게 된다. 또한 1회의 측정으로 초점 위치가 산출되므로 동작 예측 연산도 용이하게 된다. 콘트라스트 AF 에서는 연사 중에 AF가 수십ms~수백ms의 시간이 필요한 것에 비하면 고속 AF 및 고속 연사가 용이하게 실현될 수 있다.

도 27은 다른 실시 예에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다. 본 실시 예의 경우, 광학막으로는 펠리클 미러가 사용되며, AF 투광 광원으로는 가시광을 사용하는 것을 전제로 한다. 또한 고속 연사를 수행하기 위해 조리개를 개방 제어하는 모드 또는 조리개를 특정 F값, 예를 들어 F7.0로 고정하여 사용하는 모드로 가정한다.

t70까지의 동작은 조리개를 고정하여 제어하는 것 이외에는 도 26의 동작과 동일하다. 그리고 t70부터 노출에 의한 피사체의 영상 데이터가 독출되며, 동시에 연사 중의 TTL 액티브 AF를 개시한다. 이는 t61에서의 동작과 동일하다.

AF용 광의 광속이 조리개에 의한 제약이 없기 때문에 노출 종료시부터 AF 동작을 개시할 수 있다(t70). 그후, 셔터를 개방하고(t71~t72), 포커스 렌즈의 구동을 개시한다(t72). 이와 동시에 라이브 뷰 영상의 표시를 개시할 수 있다.

이후, 2회째의 TTL 액티브 AF의 수행을 개시할 수 있으나, 생략할 수도 있다(t73). 이후의 동작은 동일한 동작의 반복이므로 설명을 생략한다.

상기와 같은 방법에 의하여 도 26에 의한 초점 검출 방법보다 연사 중의 AF 개시 시간을 앞당길 수 있게 되며, 따라서 연사 속도를 더욱 고속화할 수 있게 된다.

도 28은 다른 실시 예에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다. 본 실시 예의 경우, 광학막으로는 HOE 또는 펠리클 미러가 사용되며, AF 투광 광원으로는 적외선 광을 사용하는 것을 전제로 한다. 또한 조리개를 개방 제어하는 모드 또는 조리개를 특정 F값, 예를 들어 F7.0로 고정하여 사용하는 모드로 동작하는 것으로 가정한다.

본 실시 예는 도 27과 대체적으로 유사하나 노광 중에도 TTL 액티브 AF를 수행한다. 즉, t86 내지 t89 사이에서도 TTL 액티브 AF에 의항 초점 위치를 검출할 수 있으며, 이로 인하여 더욱 많은 AF 검출 동작을 수행하면서 AF 반응 속도를 높일 수 있다. 또한 t90 내지 t92의 노광 도중에도 TTL 액티브 AF에 의한 초점 위치의 검출을 수행할 수가 있다. 촬상소자에 입사하는 입사광 중 적외선 광을 커트하는 것에 의하여 상기와 같이 노광 도중에 AF 동작을 수행하는 것이 가능하게 된다.

한편, t83 내지 t88 사이에서는 포커스 렌즈를 구동한다. 포커스 렌즈의 구동시에는 가장 최근에 검출한 초점 위치에 대한 최신 정보에 기초하여 AF 동작을 반복한다. 따라서 포커스 렌즈의 구동과 TTL 액티브 AF에 의한 초점 검출은 반드시 동기되어야 할 필요는 없다. 단, 포커스 렌즈 구동 속도가 일정하게 되는데 까지 걸리는 시간이 긴 DC 모터를 사용하는 경우에는 포커스 렌즈의 속도가 일정 속도가 될때까지 대기할 필요가 있다.

도 29는 다른 실시 예에 따른 TTL 액티브 AF를 수행하는 경우의 타이밍도이다. 본 실시 예는 동영상을 촬영하는 경우이다. 광학막으로는 HOE나 펠리클 미러 등이 사용되고, AF 투광용 광원은 적외선 광을 사용하는 것을 전제로 한다. 또한 조리개를 개방 제어하는 모드 또는 조리개를 특정 F값, 예를 들어 F7.0로 고정하여 사용하는 모드로 동작하는 것으로 가정한다.

본 실시 예에서는 TTL 액티브 AF에 의한 초점 검출이 항상 일정한 간격으로 수행된다. 또한 포커스 렌즈도 끊임없이 구동된다. 물론, 피사체가 정지해 있고, 합초 상태이라면 포커스 렌즈의 구동도 정지될 것이다.

본 실시 예는 동영상을 촬영하므로 셔터는 개방된 상태로 유지되며, 조리개는 개방 제어 또는 개방 상태 내지 특정 F값, 예를 들어 F7.0 사이의 어느 하나의 F값으로 고정시킨다. 또한 동영상 촬영 개시 후, 항상 노광 상태에 있으므로 영상 데이터의 독출 또한 계속해서 이루어진다.

도 30 내지 도 34는 디지털 촬영장치의 제어방법의 일 실시 예를 나타내는 흐름도이다.

도 30을 참조하면, 메인 스위치가 on 되면 동작 A1을 개시하며, 디지털 촬영장치는 사용자에 의한 키나 버튼의 조작을 검출한다(S101). 그리고 조작이 검출되면 검출된 조작의 내용에 따라서 디지털 촬영장치의 모드를 설정한다(S102).

그리고 렌즈로부터 렌즈 정보를 수신하여 입력하며(S103), 촬상소자에서는 주기적인 촬상 동작을 개시한다(S104). 촬상 동작의 개시에 의하여 영상신호가 입력되면 AE 및 AWB 동작을 수행하며(S105), AE 및 AWB 처리가 수행된 라이브 뷰 영상의 표시를 수행한다(S106).

이후 디지털 촬영장치의 메인 스위치가 계속해서 on 상태이면 S101 단계로 돌아가며, off 상태이면 디지털 촬영장치의 동작을 종료시킨다.

이하 릴리즈 버튼의 반누름 이후의 TTL 액티브 AF, TTL 액티브 Lowcon 스캔, 콘트라스트 AF를 수행하는 동작을 설명한다.

도 31을 참조하면, 디지털 촬영장치는 최신의 렌즈 정보를 수신한다(S201). 예를 들어, 조리개의 개방 정보, AF가 가능한지 여부, F2.8나 F7.0일 때 AF가 가능한지 여부 등이다. 이후 TTL 액티브 AF가 가능하지 여부를 판단한다(S202).

TTL 액티브 AF가 가능한 경우 TTL 액티브 AF에 의하여 피사체의 거리를 측정하고 불가능한 경우에는 S216 단계로 진행하여 콘트라스트 AF를 수행한다. S203 단계는 도 32에서 별도의 서브 루틴으로 설명하도록 한다.

다음으로 S203 단계에서 피사체의 거리를 측정하고, 그 결과가 신뢰성이 있는지 여부를 판단한다(S204). 신뢰성이 있다고 판단한 경우에는 S205 단계로 진행하며, 신뢰성이 없다고 판단한 경우에는 S214 단계로 진행한다.

S204 단계에서 신뢰성이 있다고 판단한 경우, 디포커스 양(DF)을 산출하고(S205), 산출한 디포커스 양을 포커스 렌즈의 구동량으로 변환한다(S206). 그리고 변화된 구동량에 따라서 초점 위치를 향하여 포커스 렌즈를 구동한다(S207).

한편 포커스 렌즈의 구동 중에 TTL 액티브 AF를 반복 수행한다(S208). 그 이후 앞선 동작과 마찬가지로 디포커스 양을 산출하여 이동분을 보정한다(S209). 그리고 산출한 디포커스 양을 포커스 렌즈의 구동량으로 변환하여(S210), 포커스 렌즈를 구동한다(S211).

그리고 포커스 렌즈가 초점 위치에 도달하였는지, 즉 합초 상태인지를 판단하고, 그렇지 않으면 S208 단계로 돌아가며, 합초 상태이면 AF 동작을 성공하였음을 표시하여 동작을 종료한다(S213).

한편, S204 단계에서 검출 결과의 신뢰성이 없다고 판단한 경우, S214 단계로 진행하여 Lowcon 스캔 동작을 수행한다. 상기 동작은 검출 가능한 영역이 될때까지 포커스 렌즈를 스캔하면서 TTL 액티브 AF를 수행하는 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 도 33에서 별도의 서브 루틴으로 설명하도록 한다.

S214 단계에서 피사체의 거리가 측정되면 S205 단계로 돌아오며, 그렇지 않은 경우에는 S216 단계로 진행하여 콘트라스트 AF 동작을 수행한다. 콘트라스트 AF에 대한 상세한 설명은 도 34에서 별도의 서브 루틴으로 설명하도록 한다.

콘트라스트 AF 결과 거리 측정이 가능하여 초점 위치가 검출되면 S213 단계로 진행하며, 그렇지 않은 경우에는 포커스 렌즈를 특정 위치로 설정한 후(S218) 초점 검출이 불가능함을 표시하고 동작을 종료한다(S219).

상기 일련의 동작은 싱글 AF 모드인 경우이며, 연속(continuous) AF 모드일 때에는 동작을 종료하지 않고 다시 S201 단계로 돌아가 동작을 반복한다.

도 32는 TTL 액티브 AF에 대한 서브 루틴을 나타내는 흐름도이다.

TTL 액티브 AF 동작이 개시되면 먼저 초기값을 설정한다. 투광 시간 및 수광 적분 시간인 T를 t1으로 하고, 반사광신호의 적분갑 P를 0으로 하며, TTL 액티브 AF에 의한 투광 회수 n을 0으로 한다. 그리고 수광부의 수광 센서에서는 수광 개시 전에 전하를 리셋한다(S302).

상기 준비 동작이 종료되면 TTL 액티브 AF를 위한 투광 및 수광을 개시한다(S303). 그리고 설정된 소정 시간 T가 경과하면 투광을 off 시키고 수광 센서의 전하 U를 전송한다(S304). 여기서 U는 투광에 의한 반사광 및 외부광에 의한 반사광의 정보를 모두 포함한다.

다음으로 투광부의 AF 투광을 off로 한 상태, 즉 비발광 상태로 외부광에 의한 반사광을 수광한다(S305). 그리고 동일한 시간 T만큼 경과한 후 수광 센서에 축적된 전하 B를 전송한다(S306). 여기서 B는 외부광에 의한 반사광의 정보만을 포함한다.

다음으로 U-B가 양의 값을 갖는지, 즉 U가 B보다 큰지를 판단한다(S307). U값이 더 큰 경우에는 S308 단계로 진행하여 P 값에 P + (U-B) 값을 입력한다(S308). 그리고 n값으로 n+1을 입력한다(S309). 즉, 투광 회수 및 적분 회수의 카운트 값을 하나 증가시킨다.

그리고 적분값 P가 문턱값인 Th1을 넘었는지를 판정하고(S310), 문턱값을 넘은 경우에는 신뢰성이 있다고 판단하여 S316 단계로 진행하여 초점 위치의 검출을 위한 연산을 수행한다(S316). 그리고는 서브 루틴에서 벗어난다.

반면에 S310 단계에서 문턱값을 넘지 않았다고 판단한 경우 신뢰성이 없다고 판단하여 S311 단계로 진행하며, n 값이 4회를 넘었는지 여부를 판단한다(S311). n 값이 4를 넘지 않은 경우에는 S302 단계로 돌아가 투광, 수광 및 적분 동작을 반복한다. n 값이 4를 넘은 경우에는 적분 동작을 4회 반복하여도 데이터의 신뢰도가 없다고 판단하여 투광부의 투광 파워를 2배로 증가시킨다(S312). 그리고 n 값이 8을 넘는지 여부를 판단하여(S313) 8을 넘지 않는 경우에는 투광, 수광 및 적분 동작을 반복한다. 반대로 n 값이 8을 넘는 경우에는 신뢰성이 낮다고 판단하여, AF 검출의 신뢰성이 없다고 하는 의미에서 NG flag를 리턴한다. 즉, TTL 액티브 AF에서는 Af 검출 데이터의 신뢰성이 낮다고 판단하는 경우에는 투광 파워를 증가시키거나 투광 횟수를 증가시켜 적분을 반복함으로써 신뢰성을 상승시킨다. 신뢰성을 얻을 수 없는 경우는, NG 판정을 내린다.

한편, S307 단계에서 U 값이 B보다 크지 않은 경우에는 설정 시간인 T를 t2로 교체하여 다시 S302 단계로 돌아가서, 투광 파워 및 검출 능력이 강력해 지도록 변환한다.

상기와 같은 동작에 의하여 TTL 액티브 AF 동작을 수행한다.

도 33은 TTL 액티브 AF의 Lowcon 스캔 동작에 대한 서브 루틴을 나타내는 흐름도이다.

Lowcon 스캔 동작이 개시되면 포커스 렌즈를 근방향으로 구동시킨다(S401). 그리고 Lowcon 스캔 중에는 투광 파워를 2배로 설정한다(S402). 그 이유는 검출 능력을 향상시키기 위함이다.

다음으로 Lowcon 스캔 동작을 위한 초기값을 설정한다(S403). 투광 시간 및 수광 적분 시간인 T를 t1으로 하고, 반사광신호의 적분갑 P를 0으로 하며, TTL 액티브 AF에 의한 투광 회수 n을 0으로 한다. 그리고 수광부의 수광 센서에서는 수광 개시 전에 전하를 리셋한다(S404).

상기 준비 동작이 종료되면 TTL 액티브 AF를 위한 투광 및 수광을 개시한다(S405). 그리고 설정된 소정 시간 T가 경과하면 투광을 off 시키고 수광 센서의 전하 U를 전송한다(S406). 여기서 U는 투광에 의한 반사광 및 외부광에 의한 반사광의 정보를 모두 포함한다.

다음으로 투광부의 AF 투광을 off로 한 상태, 즉 비발광 상태로 외부광에 의한 반사광을 수광한다(S407). 그리고 동일한 시간 T만큼 경과한 후 수광 센서에 축적된 전하 B를 전송한다(S408). 여기서 B는 외부광에 의한 반사광의 정보만을 포함한다.

다음으로 P 값에 P + (U-B) 값을 입력한다(S409). 그리고 n값으로 n+1을 입력한다(S410). 즉, 투광 회수 및 적분 회수의 카운트 값을 하나 증가시킨다.

그리고 적분값 P가 문턱값인 Th1을 넘었는지를 판정하고(S411), 문턱값을 넘은 경우에는 피사체의 초점위치를 측정할 수 있다고 판단하여 S413 단계로 진행한다. 그렇지 않은 경우에는 n 값이 4회를 넘었는지 여부를 판단한다(S412). n 값이 4를 넘지 않은 경우에는 S404 단계로 돌아가 투광, 수광 및 적분 동작을 반복한다.

한편, n 값이 4를 넘은 경우 또는 S411 단계에서 P가 문턱값을 넘었다고 판단하는 경우, 초점 검출의 연산이 가능한지를 다시 판단한다(S413). 이는 S412 단계로부터 진행된 경우, 초점 검출의 연산이 불가능한 경우가 있기 때문이다.

초점 검출의 연산이 가능한 경우, P의 정보를 이용하여 반사광의 상의 위치를 검출한다. 그리고 그 결과를 이용하여 초점 위치 검출 연산을 수행하고(S414), 서브 루틴에서 벗어난다.

반면에 초점 검출의 연산이 불가능한 경우에는 포커스 렌즈가 근단(近湍)을 경과하였는지 여부를 판단한다(S415). 일단 근단을 경과한 경우에는 포커스 렌즈를 무한 방향으로 구동시킨다(S416). 즉, 역방향의 TTL 액티브 AF 동작을 수행한다. 그리고는 포커스 렌즈가 무한 단에 위치하였는지를 판단한다(S417).

S415 단계에서 근단을 경과하지 않은 경우나 S417 단계에서 무한 단에 도달하지 않은 경우에는 스캔 동작을 계속하기 위하여 S403 단계로 돌아간다. 그리고 S417 단계에서 무한 단에 도달하였다고 판단한 경우에는 초점 검출에 실패한 것으로 NG 플래그(flag)을 설정하고 서브 루틴을 벗어난다(S418).

상기와 같은 동작에 의하여 Lowcon 스캔 동작을 수행한다.

도 34는 콘트라스트 AF 동작에 대한 서브 루틴을 나타내는 흐름도이다.

디지털 촬영장치는 콘트라스트 AF 동작이 개시되면 포커스 렌즈를 근방향으로 고속으로 구동하도록 명령한다(S501). 포커스 렌즈의 구동 동안 AF 검출, 즉 콘트라스트 평가값의 산출을 수행한다(S502).

콘트라스트 평가값이 피크 값을 경과하였는지를 판단하고(S503), 경과하지 않은 경우에는, S511 단계가 진행된다. S511 단계에서는, 포커스 렌즈의 구동 전역을 스캔했는지를 판단한다. 전역 스캔을 종료하고 있지 않으면, S502 단계에서 다시 AF검출을 계속 실행한다. 전역 스캔을 종료하고 있으면, s512 단계에서 합초위치가 구해지지 않았다고 하는 의미의 NG　Flag를 리턴 한다. 반면에 피크 값을 경과한 경우, 포커스 렌즈를 무한 방향으로 저속으로 구동하도록 명령한다(S504). 포커스 렌즈의 구동 속도를 낮추는 이유는 정밀한 피크 위치를 검출하기 위함이다.

S504 단계에 의하여 역방향으로 포커스 렌즈를 구동하면서 콘트라스트 평가값을 다시 산출하며(S505), 콘트라스트 평가값이 피크 값을 경과하였는지를 다시 판단한다(S506). 피크 값을 경과하지 않은 경우에는 S505 단계로 돌아가며, 피크 값을 경과한 경우에는 검출한 피크 값 B0를 기억한다.

포커스 렌즈의 구동 방향에 따른 백 러쉬를 보정하기 위하여 포커스 렌즈를 일단 근방향으로 소정의 양만큼 고속으로 구동하여 피크 위치를 지나도록 한다(S508). 그리고 피크 위치를 경과한 후에 포커스 렌즈의 구동 방향을 바꾸어 다시 피크 위치 B0를 향하여 고속으로 구동하도록 명령한다(S509). 포커스 렌즈가 초점 위치에 도달하면 AF 동작을 성공하였음을 표시하고, 또는 성공 표시의 준비 flag를 세우고(S510) 서브 루틴에서 벗어난다. 상기와 같은 동작에 의하여 콘트라스트 AF 동작을 수행한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다양한 실시 예들에 의한 초점 검출 장치는 연속 촬영시 및 저휘도 환경에서도 계속적으로 AF를 수행할 수 있게 된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

100 디지털 촬영장치 101 촬상 렌즈
102 렌즈 위치 검출부 103 렌즈 구동부
104 렌즈 제어부 105 투광부
106 투광 전원부 107 발광 변조부
108 수광부 109 수광 제어부
110 제1 영상입력 제어부 111 영상 유지부
112 계산부 113 CPU
114 촬상소자 115 촬상소자 제어부
116 제2 영상입력 제어부 117 RAM
118 디지털 신호처리부 119 압축 신장부
120 디스플레이 제어부 121 디스플레이부
122 VRAM 123 AF 검출부
124 AE 검출부 125 AWB 검출부
126 EEPROM 127 메모리 제어부
128 메모리 카드 129 조작부
130 버스 라인

Claims

피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 소정의 파장을 가지는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈로부터 투과된 빛 중 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 반사하고, 소정의 파장을 가지지 않는 빛을 투과하는 홀로그래픽 광학 소자(holographic optical element), 회절성 광학 소자(diffractive optical element),및 펠리클 미러(pellicle mirror) 중 어느 하나로 형성된 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공(exit pupil) 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 수광부에서 수광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 특정 F값 영역은 상기 촬상 렌즈의 최소 개방 F값보다 작은 영역인 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
홀로그래픽 광학 소자, 회절성 광학 소자,및 펠리클 미러 중 어느 하나로 형성된 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 광학막은 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛 을 하나의 막으로 반사시키는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
홀로그래픽 광학 소자, 회절성 광학 소자,및 펠리클 미러 중 어느 하나로 형성된 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 초점 위치는 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛 의 위상차에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
홀로그래픽 광학 소자, 회절성 광학 소자,및 펠리클 미러 중 어느 하나로 형성된 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
촬상면과 켤레면(共役面) 관계를 갖는 면에서의 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛의 상대적 위치 변화를 연산하여 상기 촬상 렌즈의 초점 위치로부터의 엇갈림 양을 구하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 광을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 소정의 파장을 가지는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈로부터 투과된 빛 중 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 반사하고, 소정의 파장을 가지지 않는 빛을 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터의 투광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 수광부에서 수광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하며,
상기 제1 및 제2 사출 동공이 위치한 영역은 상기 촬상 렌즈의 특정 F값 영역인 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
제7항에 있어서,
상기 특정 F값 영역은 상기 촬상 렌즈의 최소 개방 F값보다 작은 영역인 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 반사하거나, 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 광학막은 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛을 하나의 막으로 반사시키는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
제 7항에 있어서,
상기 광학막은, 상기 투광 광속과 상기 수광 광속을 비정반사(non-specular reflection) 시키는 광학소자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치
제 7항에 있어서,
상기 광학막은, 특정 파장의 빛만을 반사시키는 광학소자로 구성되어 상기 촬상 렌즈와 촬상면 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치
제 10항 또는 11항에 있어서,
상기 광학소자는, 홀로그래픽 광학 소자 또는 회절성 광학 소자로 구성되는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 반사하거나, 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 초점 위치는 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛 의 위상차에 기초하여 획득되는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 반사하거나, 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
촬상면과 켤레면(共役面) 관계를 갖는 면에서의 상기 투광부로부터 투광된 빛과 상기 수광부가 수광하는 빛의 상대적 위치 변화를 연산하여 상기 촬상 렌즈의 초점 위치로부터의 엇갈림 양을 구하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
제 7항에 있어서,
상기 수광부는 PSD(Position Sensitive Device), 에리어 센서(Area Sensor), 또는 라인 센서(Line Sensor)인 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
제 7항에 있어서,
상기 수광부는 촬상면과 켤레(共役)인 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
제 7항에 있어서,
상기 수광부는 라인센서로 구성되며, 상기 라인 센서는 촬상 렌즈 광축과 수직인 방향으로 라인 배열 방향을 배치한 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
제 7항에 있어서,
상기 수광부는 에리어 센서로 구성되며, 위상차 방향으로 변화하는 반사광의 중심 위치를 감지하여 초점을 검색하는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 반사하거나, 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출 동공 영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출 동공 영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 제1 사출 동공 영역 및 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값의 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하고,
상기 투광부는 변조를 거치고, 상기 수광부는 상기 투광부의 변조에 동기화 하여, 투광 대 수광 출력의 차이로부터 수광 중심 위치를 찾아 초점을 검출하는 것을 특징으로 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 소정의 파장을 가지는 빛을 투광하는 투광부;
초점 정보를 가지는 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈로부터 투과된 빛 중 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 반사하고, 소정의 파장을 가지지 않는 빛을 투과하는 광학막;을 포함하고,
상기 투광부로부터 투광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 일측의 제1 사출동공영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출동공영역 또는 제3 사출동공영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 수광부에서 수광된 상기 제 2 사출동공영역 또는 제3 사출동공영역으로부터의 상기 소정의 파장을 가지는 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하며,
상기 제1 사출 동공 영역, 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값 범위에 따라 결정되고,
상기 제3 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 제2 사출 동공 영역의 결정에 적용된 소정의 F값 범위와 겹치지 않는 F 값 범위에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 초점 검출 장치.
삭제
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 소정의 파장을 가지는 빛을 투광하는 복수의 투광 소자로 구성된 투광부;
초점 정보를 가지는 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈로부터 투과된 빛 중 상기 소정의 파장을 가지는 빛을 반사하고, 소정의 파장을 가지지 않는 빛을 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 광학막에서 반사되며,
상기 촬상 렌즈의 광축에 대해서 일측의 제1 사출동공영역을 통과하여 피사체에 투사되며,
상기 피사체로부터 반사된 상기 소정의 파장을 가지는 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출동공영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역, 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값 범위에 따라 결정되고,
상기 수광부에서 수광된 상기 소정의 파장을 가지는 빛의 위치 정보를 이용해 초점 위치를 획득하며,
상기 복수의 투광 소자로부터 투광된 빛은, 소정의 복수 피사체 영역에 투광되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
피사체로부터의 빛을 투과시키는 촬상 렌즈;
초점 검출에 사용되는 빛을 투광하는 복수의 투광 소자로 구성된 투광부;
초점 정보를 가지는 빛을 수광하는 수광부; 및
상기 촬상 렌즈를 통과한 빛을 파장에 따라 반사하거나, 투과하는 광학막;을 포함하며,
상기 투광부로부터 투광된 빛은 상기 광학막에서 반사되며, 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해서 일측의 제1 사출동공영역을 통과하여 피사체에 투광 되며,
상기 피사체로부터 반사된 빛은 상기 촬상 렌즈의 광축에 대해 타측의 제2 사출동공영역을 통과하여, 상기 광학막에서 반사되어 상기 수광부에서 수광되며,
상기 제1 사출 동공 영역, 상기 제2 사출 동공 영역의 위치 및 크기는 상기 촬상 렌즈의 소정의 F값 범위에 따라 결정되고,
상기 수광부에서 수광된 빛의 위치 정보를 이용하여 초점 위치를 획득하고,
상기 복수의 투광 소자로부터 투광된 빛은, 소정의 복수 피사체 영역에 투광이 되도록 배치되어 있는,
상기 복수의 투광 소자로부터 투광된 빛은 순차적으로 발광되며, 상기 수광부는 투광된 빛에 동기화된 수광 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.
제 22항에 있어서,
상기 수광부는, 에리어 센서로 구성되며 위상차의 방향으로 변화하는 반사광의 중심 위치를 검출하여 초점 검출을 실시하는것을 특징으로 하는, 초점 검출 장치.