JPH1096852A - ２次元撮像素子を用いた焦点検出装置 - Google Patents
２次元撮像素子を用いた焦点検出装置Info
- Publication number
- JPH1096852A JPH1096852A JP27158796A JP27158796A JPH1096852A JP H1096852 A JPH1096852 A JP H1096852A JP 27158796 A JP27158796 A JP 27158796A JP 27158796 A JP27158796 A JP 27158796A JP H1096852 A JPH1096852 A JP H1096852A
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- JP
- Japan
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- focus
- image sensor
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- Exposure Control For Cameras (AREA)
- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ２次元撮像素子を用い、縦横の両エッジの検
出を１つの撮像素子で可能にし、しかも広いエリアの測
距が可能で位相差方式のように被写体像を２分割させる
必要がなく撮影素子上でエリアのデータを有効に利用で
き同一撮影素子でＡＦだけでなくＡＥとしても撮像素子
のデータを用いることができる２次元撮像素子を用いた
焦点検出装置を提供する。 【解決手段】 ２次元ＣＣＤ撮像素子４に縦横に配列さ
れた９個の検出素子を含む径のマイクロレンズ３ａが規
則的に配列されている。光軸の部分の検出素子および４
隅の検出素子のデータは用いず、光軸を中心に対称に配
置された縦線検出素子７と横線検出素子８のデータが用
いられる。各マイクロレンズ３ａの対称関係にある検出
素子の受光量が一致する場合には合焦、他の位置関係の
検出素子の受光量が一致する場合には前または後ピンで
ある。
出を１つの撮像素子で可能にし、しかも広いエリアの測
距が可能で位相差方式のように被写体像を２分割させる
必要がなく撮影素子上でエリアのデータを有効に利用で
き同一撮影素子でＡＦだけでなくＡＥとしても撮像素子
のデータを用いることができる２次元撮像素子を用いた
焦点検出装置を提供する。 【解決手段】 ２次元ＣＣＤ撮像素子４に縦横に配列さ
れた９個の検出素子を含む径のマイクロレンズ３ａが規
則的に配列されている。光軸の部分の検出素子および４
隅の検出素子のデータは用いず、光軸を中心に対称に配
置された縦線検出素子７と横線検出素子８のデータが用
いられる。各マイクロレンズ３ａの対称関係にある検出
素子の受光量が一致する場合には合焦、他の位置関係の
検出素子の受光量が一致する場合には前または後ピンで
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮影レンズを通過
した被写体の光の結像位置を認識して被写体の焦点位置
を検出する焦点検出装置、さらに詳しくいえば、ＡＦ測
距エリアを広くとれ、ＡＦ光学系も簡易となる２次元撮
像素子を用いた焦点検出装置に関する。
した被写体の光の結像位置を認識して被写体の焦点位置
を検出する焦点検出装置、さらに詳しくいえば、ＡＦ測
距エリアを広くとれ、ＡＦ光学系も簡易となる２次元撮
像素子を用いた焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】既存の縦横両エッジ検出可能なＡＦ光学
系では、決まった１ラインについてのＡＦ検出を行って
いた。図４は、従来例の一つを示すもので、１ラインに
基づき焦点検出を行うための距離決定装置の一例を示す
図である（特公昭５７−４９８４１）。被写体からの光
はコンデンサレンズ２１で集光されてフライアイレンズ
２２を通ってラインセンサであるＣＣＤ素子の上に投影
される。ラインセンサ上ではＡ素子，Ｂ素子が交互に配
列されている。今、デフォーカス量をｘとすると、
（ｂ）に示すようにカメラの光軸上の点に対応する点を
通る光は、フライアイレンズ２２面上で光軸から±θｘ
だけ離れた点に入射し、その点が存在するフライアイレ
ンズに属する受光素子ＡおよびＢに結像する。
系では、決まった１ラインについてのＡＦ検出を行って
いた。図４は、従来例の一つを示すもので、１ラインに
基づき焦点検出を行うための距離決定装置の一例を示す
図である（特公昭５７−４９８４１）。被写体からの光
はコンデンサレンズ２１で集光されてフライアイレンズ
２２を通ってラインセンサであるＣＣＤ素子の上に投影
される。ラインセンサ上ではＡ素子，Ｂ素子が交互に配
列されている。今、デフォーカス量をｘとすると、
（ｂ）に示すようにカメラの光軸上の点に対応する点を
通る光は、フライアイレンズ２２面上で光軸から±θｘ
だけ離れた点に入射し、その点が存在するフライアイレ
ンズに属する受光素子ＡおよびＢに結像する。
【０００３】カメラレンズの結像面上の全ての像点も同
様で、±θｘだけシフトして結像され結果として素子群
Ａでサンプリングされる像と、素子群Ｂでサンプリング
される像の２つに分離され２θｘだけ互いに横ずれす
る。横ずれ量を演算回路で算出し、カメラレンズの繰り
出し量にフィードバックすればオートフォーカスとな
る。実際に用いるラインセンサは、（ｃ）に示すように
Ｆ４用とＦ２．８用の２組の素子列が用いられる。
様で、±θｘだけシフトして結像され結果として素子群
Ａでサンプリングされる像と、素子群Ｂでサンプリング
される像の２つに分離され２θｘだけ互いに横ずれす
る。横ずれ量を演算回路で算出し、カメラレンズの繰り
出し量にフィードバックすればオートフォーカスとな
る。実際に用いるラインセンサは、（ｃ）に示すように
Ｆ４用とＦ２．８用の２組の素子列が用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来例は、ライン
検出を主体としているため、測距エリアとしてのターゲ
ットは、ラインでの測距となり狭い範囲での測距しかで
きないという欠点があった。広いエリアをターゲットに
する場合には、カメラを振りながら被写体の位置をライ
ンセンサ位置に持っていく必要があった。また、ＡＦエ
リアがラインであり、その性質上同一撮像素子で、ＡＦ
／ＡＥを行うことは困難であった。ＡＦエリアであるラ
インセンサの上にＡＥエリアを設定することはできず、
ＡＥエリアは一般には面範囲であり、しかもその面範囲
がＡＦエリアと完全に一致するような構成をとることは
一般には少ないからである。
検出を主体としているため、測距エリアとしてのターゲ
ットは、ラインでの測距となり狭い範囲での測距しかで
きないという欠点があった。広いエリアをターゲットに
する場合には、カメラを振りながら被写体の位置をライ
ンセンサ位置に持っていく必要があった。また、ＡＦエ
リアがラインであり、その性質上同一撮像素子で、ＡＦ
／ＡＥを行うことは困難であった。ＡＦエリアであるラ
インセンサの上にＡＥエリアを設定することはできず、
ＡＥエリアは一般には面範囲であり、しかもその面範囲
がＡＦエリアと完全に一致するような構成をとることは
一般には少ないからである。
【０００５】本発明の課題は、上記問題を解決するもの
で、２次元撮像素子を用い、縦横の両エッジの検出を１
つの撮像素子で可能にし、しかも広いエリアの測距が可
能で位相差方式のように被写体像を２分割させる必要が
なく撮影素子上でエリアのデータを有効に利用でき同一
撮影素子でＡＦだけでなくＡＥとしても撮像素子のデー
タを用いることができる２次元撮像素子を用いた焦点検
出装置を提供することにある。
で、２次元撮像素子を用い、縦横の両エッジの検出を１
つの撮像素子で可能にし、しかも広いエリアの測距が可
能で位相差方式のように被写体像を２分割させる必要が
なく撮影素子上でエリアのデータを有効に利用でき同一
撮影素子でＡＦだけでなくＡＥとしても撮像素子のデー
タを用いることができる２次元撮像素子を用いた焦点検
出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明による２次元撮像素子を用いた焦点検出装置
は、撮影レンズを通過した被写体の光の結像位置を認識
して、被写体の焦点位置を検出する焦点検出装置におい
て、縦横方向に検出素子を配列した２次元撮像素子の表
面に多数のマイクロレンズを設け、前記マイクロレンズ
は、所定の個数の検出素子に対し結像するようなレンズ
径を持ち、縦方向の縦線検出素子と横方向の横線検出素
子の配列が該マイクロレンズの光軸を中心にそれぞれ対
称位置になるように規則的に配置し、前記マイクロレン
ズの光軸を中心に対称位置であって、隣合う検出素子の
受光量が一致する場合は合焦とし、他の位置関係の検出
素子の受光量が一致した場合には非合焦とし、前記マイ
クロレンズのそれぞれが結像する範囲の検出素子によっ
て被写体の縦横両エッジを検出可能なように構成してあ
る。前記所定の個数の検出素子は９個であり、その内、
光軸中心および各隅の合計５個の検出素子が得る受光デ
ータを除く他の４個の検出素子の受光データを用いいて
構成することができる。
に本発明による２次元撮像素子を用いた焦点検出装置
は、撮影レンズを通過した被写体の光の結像位置を認識
して、被写体の焦点位置を検出する焦点検出装置におい
て、縦横方向に検出素子を配列した２次元撮像素子の表
面に多数のマイクロレンズを設け、前記マイクロレンズ
は、所定の個数の検出素子に対し結像するようなレンズ
径を持ち、縦方向の縦線検出素子と横方向の横線検出素
子の配列が該マイクロレンズの光軸を中心にそれぞれ対
称位置になるように規則的に配置し、前記マイクロレン
ズの光軸を中心に対称位置であって、隣合う検出素子の
受光量が一致する場合は合焦とし、他の位置関係の検出
素子の受光量が一致した場合には非合焦とし、前記マイ
クロレンズのそれぞれが結像する範囲の検出素子によっ
て被写体の縦横両エッジを検出可能なように構成してあ
る。前記所定の個数の検出素子は９個であり、その内、
光軸中心および各隅の合計５個の検出素子が得る受光デ
ータを除く他の４個の検出素子の受光データを用いいて
構成することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明による２次元撮像
素子を用いた焦点検出装置の概略を示す図である。フィ
ルム等価面のコンデンサレンズ１で被写体からの光は、
集光され、リレーレンズ２に入射する。リレーレンズ２
を通った被写体光はレンズアレイ３により２次元ＣＣＤ
撮像素子４上に投影される。なお、実際の構成ではコン
デンサレンズ１とリレーレンズ２との間には反射ミラー
が挿入され、リレーレンズ２への光は方向変換される。
施の形態を説明する。図１は、本発明による２次元撮像
素子を用いた焦点検出装置の概略を示す図である。フィ
ルム等価面のコンデンサレンズ１で被写体からの光は、
集光され、リレーレンズ２に入射する。リレーレンズ２
を通った被写体光はレンズアレイ３により２次元ＣＣＤ
撮像素子４上に投影される。なお、実際の構成ではコン
デンサレンズ１とリレーレンズ２との間には反射ミラー
が挿入され、リレーレンズ２への光は方向変換される。
【０００８】図２は、２次元ＣＣＤ撮像素子の各検出素
子および各マイクロレンズの配置例を示す図である。複
数のマイクロレンズで構成されるレンズアレイ３の焦点
距離１２は、該レンズ面から２次元ＣＣＤ撮像素子４の
撮像素子面５への間隔になっている。各検出素子は縦と
横方向に配列され、９個の検出素子で素子１セット９と
しその上に１つのマイクロレンズが配置される。これに
より９個の検出素子のうちマイクロレンズの光軸と一致
する位置の検出素子を中心に２個の縦線検出素子７と２
個の横線検出素子８が配列される形となる。２個の縦線
検出素子７は光軸を中心に縦方向に対称位置であり、同
様に２個の横線検出素子８は横方向に対称位置である。
子および各マイクロレンズの配置例を示す図である。複
数のマイクロレンズで構成されるレンズアレイ３の焦点
距離１２は、該レンズ面から２次元ＣＣＤ撮像素子４の
撮像素子面５への間隔になっている。各検出素子は縦と
横方向に配列され、９個の検出素子で素子１セット９と
しその上に１つのマイクロレンズが配置される。これに
より９個の検出素子のうちマイクロレンズの光軸と一致
する位置の検出素子を中心に２個の縦線検出素子７と２
個の横線検出素子８が配列される形となる。２個の縦線
検出素子７は光軸を中心に縦方向に対称位置であり、同
様に２個の横線検出素子８は横方向に対称位置である。
【０００９】中心の検出素子１個と４隅の検出素子４個
の受光データは用いられない。素子１セット９単位で縦
と横のエッジ検出が可能で、それらが面範囲で配列され
ている構成となる。縦線検出素子７のデータと横線検出
素子８のデータは、２次元ＣＣＤ撮像素子の走査により
焦点を算出するための演算回路部１３に送られる。演算
回路部１３では各マイクロレンズ対応の縦方向，横方向
の軸を中心にした対称位置の検出素子の受光量が一致す
るか否かの演算を行い、演算結果は図示しないＡＦ機構
系にフィードバックされる。
の受光データは用いられない。素子１セット９単位で縦
と横のエッジ検出が可能で、それらが面範囲で配列され
ている構成となる。縦線検出素子７のデータと横線検出
素子８のデータは、２次元ＣＣＤ撮像素子の走査により
焦点を算出するための演算回路部１３に送られる。演算
回路部１３では各マイクロレンズ対応の縦方向，横方向
の軸を中心にした対称位置の検出素子の受光量が一致す
るか否かの演算を行い、演算結果は図示しないＡＦ機構
系にフィードバックされる。
【００１０】図３は、前ピン，合焦および後ピンのとき
の例を示す図である。縦方向の場合に対応させると、Ａ
１，Ｂ１が図２における１つのマイクロレンズ対応の縦
方向の対称位置関係にある縦線検出素子である。Ａ２，
Ｂ２とＡ３，Ｂ３も他のマイクロレンズ対応の縦方向の
対称関係にある縦線検出素子である。同様に横方向の場
合に対応させると、Ａ１，Ｂ１とＡ２，Ｂ２とＡ３，Ｂ
３は横線検出素子である。合焦時は、（ｂ）に示すよう
に各マイクロレンズの光軸を中心に隣合うＡとＢが受け
る受光量が一致する。
の例を示す図である。縦方向の場合に対応させると、Ａ
１，Ｂ１が図２における１つのマイクロレンズ対応の縦
方向の対称位置関係にある縦線検出素子である。Ａ２，
Ｂ２とＡ３，Ｂ３も他のマイクロレンズ対応の縦方向の
対称関係にある縦線検出素子である。同様に横方向の場
合に対応させると、Ａ１，Ｂ１とＡ２，Ｂ２とＡ３，Ｂ
３は横線検出素子である。合焦時は、（ｂ）に示すよう
に各マイクロレンズの光軸を中心に隣合うＡとＢが受け
る受光量が一致する。
【００１１】前ピンの場合は、（ａ）に示すように異な
るマイクロレンズを通った光のＡとＢの検出素子の受光
量、すなわち隣合わないＡとＢの検出素子の受光量が一
致する。後ピンの場合は、（ｃ）に示すように受光量が
一致している検出素子は隣合っているが、それら隣合っ
ている検出素子に入射する光は異なるマイクロレンズを
通った光となる。ＡとＢの検出素子の受光量は、実際に
は正確に一致しないので、演算回路部１３では演算によ
り受光量差の最も少ない検出素子を選択することとな
る。ＡＦを行う場合に２次元ＣＣＤ撮像素子の各検出素
子の受光データを上記のように用いているが、この２次
元ＣＣＤ撮像素子の各検出素子の出力を用いてＡＥを行
うことができる。この場合、ＡＥ領域は、２次元ＣＣＤ
撮像素子の面すべてをＡＥ範囲としてＡＦ範囲と一致さ
せたり、２次元ＣＣＤ撮像素子の面の一部領域をＡＥ範
囲としたりすることができる。
るマイクロレンズを通った光のＡとＢの検出素子の受光
量、すなわち隣合わないＡとＢの検出素子の受光量が一
致する。後ピンの場合は、（ｃ）に示すように受光量が
一致している検出素子は隣合っているが、それら隣合っ
ている検出素子に入射する光は異なるマイクロレンズを
通った光となる。ＡとＢの検出素子の受光量は、実際に
は正確に一致しないので、演算回路部１３では演算によ
り受光量差の最も少ない検出素子を選択することとな
る。ＡＦを行う場合に２次元ＣＣＤ撮像素子の各検出素
子の受光データを上記のように用いているが、この２次
元ＣＣＤ撮像素子の各検出素子の出力を用いてＡＥを行
うことができる。この場合、ＡＥ領域は、２次元ＣＣＤ
撮像素子の面すべてをＡＥ範囲としてＡＦ範囲と一致さ
せたり、２次元ＣＣＤ撮像素子の面の一部領域をＡＥ範
囲としたりすることができる。
【００１２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、縦横方向
に検出素子を配列した２次元撮像素子の表面に多数のマ
イクロレンズを設け、マイクロレンズは、所定の個数の
検出素子に対し結像するようなレンズ径を持ち、縦方向
の縦線検出素子と横方向の横線検出素子の配列が該マイ
クロレンズの光軸を中心にそれぞれ対称位置になるよう
に規則的に配置し、マイクロレンズの光軸を中心に対称
位置であって、隣合う検出素子の受光量が一致する場合
は、合焦，他の位置関係の検出素子の受光量が一致した
場合にはデフォーカスとし、前記マイクロレンズのそれ
ぞれが結像する範囲の検出素子によって被写体の縦横両
エッジを検出可能なように構成したものである。したが
って、従来１つのセンサでは行えなかった縦横両エッジ
の検出が行え、、位相差方式のように２分割することな
く広いエリアで行うことが可能となる。被写体の像を２
分割させていないので、ＡＦのための光学系が簡易とな
るとともに撮像素子上でフィルム相当面での測距エリア
の２倍分のエリアを使うことがないので、２次元撮像素
子を焦点検出のための最大限に利用することができる。
これに加えて、この２次元撮像素子でＡＥも行うことが
可能となるので、さらに２次元ＣＣＤ撮像素子を有効に
利用できるという効果がある。
に検出素子を配列した２次元撮像素子の表面に多数のマ
イクロレンズを設け、マイクロレンズは、所定の個数の
検出素子に対し結像するようなレンズ径を持ち、縦方向
の縦線検出素子と横方向の横線検出素子の配列が該マイ
クロレンズの光軸を中心にそれぞれ対称位置になるよう
に規則的に配置し、マイクロレンズの光軸を中心に対称
位置であって、隣合う検出素子の受光量が一致する場合
は、合焦，他の位置関係の検出素子の受光量が一致した
場合にはデフォーカスとし、前記マイクロレンズのそれ
ぞれが結像する範囲の検出素子によって被写体の縦横両
エッジを検出可能なように構成したものである。したが
って、従来１つのセンサでは行えなかった縦横両エッジ
の検出が行え、、位相差方式のように２分割することな
く広いエリアで行うことが可能となる。被写体の像を２
分割させていないので、ＡＦのための光学系が簡易とな
るとともに撮像素子上でフィルム相当面での測距エリア
の２倍分のエリアを使うことがないので、２次元撮像素
子を焦点検出のための最大限に利用することができる。
これに加えて、この２次元撮像素子でＡＥも行うことが
可能となるので、さらに２次元ＣＣＤ撮像素子を有効に
利用できるという効果がある。
【図１】本発明による２次元撮像素子を用いた焦点検出
装置の概略を示す図である。
装置の概略を示す図である。
【図２】２次元ＣＣＤ撮像素子の各検出素子および各マ
イクロレンズの配置例を示す図である。
イクロレンズの配置例を示す図である。
【図３】前ピン，合焦および後ピンのときの例を示す図
である。
である。
【図４】従来例の一つを示すもので、１ラインに基づき
焦点検出を行うための距離決定装置の一例を示す図であ
る。
焦点検出を行うための距離決定装置の一例を示す図であ
る。
１…コンデンサレンズ ２…リレーレンズ ３…レンズアレイ ４…２次元ＣＣＤ撮像素子 ７…縦線検出素子 ８…横線検出素子 ９…素子１セット １０…一対の素子間隔 １１…１セットピッチ １２…レンズアレイの焦点距離
Claims (2)
- 【請求項１】 撮影レンズを通過した被写体の光の結像
位置を認識して被写体の焦点位置を検出する焦点検出装
置において、 縦横方向に検出素子を配列した２次元撮像素子の表面に
多数のマイクロレンズを設け、 前記マイクロレンズは、所定の個数の検出素子に対し結
像するようなレンズ径を持ち、縦方向の縦線検出素子と
横方向の横線検出素子の配列が該マイクロレンズの光軸
を中心にそれぞれ対称位置になるように規則的に配置
し、 前記マイクロレンズの光軸を中心に対称位置であって、
隣合う検出素子の受光量が一致する場合は、合焦とし，
他の位置関係の検出素子の受光量が一致した場合には非
合焦とし、前記マイクロレンズのそれぞれが結像する範
囲の検出素子によって被写体の縦横両エッジを検出可能
なように構成したことを特徴とする２次元撮像素子を用
いた焦点検出装置。 - 【請求項２】 前記所定の個数の検出素子は９個であ
り、その内、光軸中心および各隅の合計５個の検出素子
が得る受光データを除く他の４個の検出素子の受光デー
タを用いることを特徴とする請求項１記載の２次元撮像
素子を用いた焦点検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158796A JPH1096852A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ２次元撮像素子を用いた焦点検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27158796A JPH1096852A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ２次元撮像素子を用いた焦点検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1096852A true JPH1096852A (ja) | 1998-04-14 |
Family
ID=17502165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27158796A Pending JPH1096852A (ja) | 1996-09-20 | 1996-09-20 | ２次元撮像素子を用いた焦点検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1096852A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006129677A1 (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Nikon Corporation | 結像状態検出装置 |
| JP2008015353A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Nikon Corp | 撮像装置 |
| JP2008116616A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nikon Corp | 焦点検出装置および撮像装置 |
| JP2008241872A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Nikon Corp | 光検出装置、焦点検出装置および撮像装置 |
| US7805067B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-28 | Nikon Corporation | Focus detection device for image forming optical system, imaging apparatus, and focus detection method for image forming optical system |
-
1996
- 1996-09-20 JP JP27158796A patent/JPH1096852A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006129677A1 (ja) * | 2005-05-30 | 2006-12-07 | Nikon Corporation | 結像状態検出装置 |
| US7745772B2 (en) | 2005-05-30 | 2010-06-29 | Nikon Corporation | Image forming state detection device |
| JP2008015353A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | Nikon Corp | 撮像装置 |
| JP2008116616A (ja) * | 2006-11-02 | 2008-05-22 | Nikon Corp | 焦点検出装置および撮像装置 |
| US7805067B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-28 | Nikon Corporation | Focus detection device for image forming optical system, imaging apparatus, and focus detection method for image forming optical system |
| JP2008241872A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Nikon Corp | 光検出装置、焦点検出装置および撮像装置 |
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