JP2952899B2 - Focus detection device - Google Patents
Focus detection deviceInfo
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- light receiving
- sensor array
- focus detection
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- Focusing (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一眼レフレックスカメラ等に搭載される焦点
検出装置に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a focus detection device mounted on a single-lens reflex camera or the like.
一眼レフレックスカメラに於ける焦点検出方式として
位相差検出方式がある。第8図を用いてこの方式の概略
を説明する。対物レンズ100の領域101を介して入射した
光束は視野マスク200、フィールドレンズ300、絞り開口
部401及び再結像レンズ501を通りイメージセンサーアレ
イA上に結像する。同様に対物レンズ100の領域102を介
して入射した光束は視野マスク200、フィールドレンズ3
00、絞り開口部402及び再結像レンズ502を通りイメージ
センサーアレイB上に結像する。これらイメージセンサ
ーアレイA、B上に結像した一対の被写体像は対物レン
ズ100が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶい
わゆる前ピン状態では互いに遠ざかる。逆に予定焦点面
より後の被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では
互いに近づく。ちょうど予定焦点面に結像する被写体像
は各イメージセンサーアレイ上で相対的に一致する。従
ってこの一対の被写体像をイメージセンサーアレイA、
Bで光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算
処理して一対の被写体像の相対位置を求めることにより
対物レンズ100の焦点調節状態、ここでは合焦状態から
離れている量とその方向(以後、デフォーカス量と略
す。)で分かる。なお、一般的には、一対のイメージセ
ンサーアレイA、Bを撮影画面に対して水平方向に配置
し、水平方向のコントラストによて焦点検出を行なって
いる。通常の写真撮影の被写体としては水平方向のコン
トラストが垂直方向のコントラストよりも高い確率が多
いという事実に基づく。As a focus detection method in a single-lens reflex camera, there is a phase difference detection method. The outline of this method will be described with reference to FIG. The light beam incident through the region 101 of the objective lens 100 passes through the field mask 200, the field lens 300, the aperture opening 401, and the re-imaging lens 501 to form an image on the image sensor array A. Similarly, the light beam incident through the area 102 of the objective lens 100 is reflected by the field mask 200 and the field lens 3.
The image passes through the aperture opening 402 and the re-imaging lens 502 to form an image on the image sensor array B. The pair of subject images formed on the image sensor arrays A and B are separated from each other in a so-called front focus state in which the objective lens 100 forms a sharp image of the subject before the predetermined focal plane. Conversely, they approach each other in a so-called back focus state in which a sharp image of the subject behind the predetermined focal plane is formed. The subject image just formed on the predetermined focal plane relatively matches on each image sensor array. Therefore, this pair of subject images is referred to as an image sensor array A,
The signals are photoelectrically converted at B, converted into electric signals, and these signals are arithmetically processed to obtain the relative positions of the pair of subject images. The direction (hereinafter abbreviated as defocus amount) can be understood. In general, a pair of image sensor arrays A and B are arranged in a horizontal direction with respect to a shooting screen, and focus detection is performed based on horizontal contrast. This is based on the fact that there is a high probability that the contrast in the horizontal direction is higher than the contrast in the vertical direction as a subject for normal photography.
第8図に示されたような水平又は垂直の一方向にのみ
配列された複数の受光画素からなるイメージセンサを使
用して焦点を検出した場合には2つの問題が生じてい
た。When the focus is detected using an image sensor composed of a plurality of light receiving pixels arranged only in one direction horizontally or vertically as shown in FIG. 8, two problems occur.
このうち第1の問題は、例えば被写体が細い糸状の物
であるときに生じる。この問題は、画面の縦方向(つま
り垂直方向)又は画面の横方向に長くのびる糸状のもの
を被写体としてピントを合わせる場合が多いという事実
に関連する。第6図(1)は、このような問題を説明す
るための図であり、第8図に示されたイメージセンサー
アレイAを構成する受光画素A1〜A9の拡大図である。受
光画素A1〜A9はイメージセンサーアレイAの並び方向に
対して垂直な方向に延びるよう配置されている(つまり
受光画素間の境界線がイメージセンサーの配列方向に対
して垂直になっている。)。画面内の焦点検出領域内で
垂直方向に伸びる細い糸状の被写体像のみがあるとした
場合、イメージセンサーアレイA1〜A9に入射する像は、
第6図(2)の輝度分布に示すように一つの画素の幅よ
りも狭いものとなることがある。第6図(2)に示す像
が第6図(4)に示す像に移動したとしても、イメージ
センサーアレイからの出力自体は第6図(3),(5)
に示すように同じものとなってしまう。従って正しい相
対位置を正確に演算することができない。The first problem occurs when, for example, the subject is a thin thread-like object. This problem is related to the fact that a thread-like object extending in the vertical direction (that is, the vertical direction) of the screen or the horizontal direction of the screen is often focused on as a subject. FIG. 6A is a diagram for explaining such a problem, and is an enlarged view of the light receiving pixels A1 to A9 constituting the image sensor array A shown in FIG. The light receiving pixels A1 to A9 are arranged so as to extend in a direction perpendicular to the arrangement direction of the image sensor array A (that is, the boundary between the light receiving pixels is perpendicular to the arrangement direction of the image sensor). . Assuming that there is only a thin thread-like subject image extending in the vertical direction within the focus detection area in the screen, the images incident on the image sensor arrays A1 to A9 are:
As shown in the luminance distribution of FIG. 6 (2), the width may be smaller than the width of one pixel. Even if the image shown in FIG. 6 (2) moves to the image shown in FIG. 6 (4), the output itself from the image sensor array will be the same as that shown in FIGS. 6 (3) and (5).
It becomes the same as shown in. Therefore, a correct relative position cannot be calculated accurately.
そこで本出願人は特開昭55−29731において、第7図
(1)に示すように受光画素をイメージセンサーアレイ
の並び方向(あるいはこれに垂直な方向)に対して傾け
ることを開示している。つまり、受光画素の延びる方向
と、イメージセンサーアレイの並び方向に対して垂直な
方向と、を一致させていない。このようにすると、像が
第7図(2)及び(4)の輝度分布に示すように垂直方
向に伸びる非常に幅の狭い像が入射する場合でも、複数
の画素にわたって像が形成されるので、イメージセンサ
ーアレイAの出力は第7図(2)の像に対して第7図
(3)及び第7図(4)の像に対して第7図(5)のよ
うに変化する。従って正しい相対位置を演算することが
できる。In view of this, the present applicant has disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-29731 that the light receiving pixels are inclined with respect to the arrangement direction of the image sensor array (or the direction perpendicular thereto) as shown in FIG. . That is, the direction in which the light receiving pixels extend does not match the direction perpendicular to the direction in which the image sensor arrays are arranged. In this way, even when a very narrow image extending in the vertical direction enters as shown in the luminance distribution of FIGS. 7 (2) and (4), the image is formed over a plurality of pixels. The output of the image sensor array A changes as shown in FIG. 7 (3) for the image of FIG. 7 (2) and as shown in FIG. 7 (5) for the image of FIG. 7 (4). Therefore, a correct relative position can be calculated.
第2図の問題は、焦点検出領域中の被写体が一方向に
輝度変化即ちコントラストを有しない場合に生ずる。つ
まり、以上で説明した焦点検出方式では、イメージセン
サーアレイA,Bの配列方向がコントラストの存在しない
方向と一致すると焦点検出ができない。それゆえ、一対
のイメージセンサーアレイA,Bの配列方向はコントラス
トが生じやすい方向でなければならない。ところが実際
の被写体は、水平方向のコントラストが低い場合や垂直
方向のコントラスト変化が低い場合があり、更に、カメ
ラを縦位置に又は横位置にして使う場合もある。The problem shown in FIG. 2 occurs when the subject in the focus detection area has no luminance change, that is, no contrast in one direction. That is, in the focus detection method described above, focus detection cannot be performed when the arrangement direction of the image sensor arrays A and B matches the direction in which no contrast exists. Therefore, the arrangement direction of the pair of image sensor arrays A and B must be a direction in which contrast is easily generated. However, an actual subject may have a low contrast in the horizontal direction or a low change in contrast in the vertical direction, and may further use the camera in a vertical position or a horizontal position.
このような様々な場合に対応するため、第9図に示し
たような焦点検出方式が考えられている。第9図に示す
ように、水平方向と垂直方向とにそれぞれ一対のイメー
ジセンサーアレイA、B、及びイメージセンサーアレイ
C、Dを配置して水平・垂直どちらかの方向のコントラ
ストに対しても焦点検出を可能とするようにしている。
なお、上記イメージセンサーアレイA、B、C、Dは第
8図に示すものと同様の形態を有している。この方式の
光学系では、対物レンズ1の光軸上に視野マスク2、フ
ィールドレンズ3、絞り4、再結像レンズ5、イメージ
センサーチップ6がこの順序で配置されている。視野マ
スク2は十字形の開口部を有しており、対物レンズ1の
予定焦点面近傍に配置されて対物レンズ1によって結像
した被写体の空中像を規制するものである。絞り4は4
つの開口部41、2、43、44を有す。これらの開口部は、
フィールドレンズ3によって対物レンズ上に領域11、1
2、13、14として投影されうる。再結像レンズ5は第9
図(2)に示すように絞り4の開口部41、42、43、44に
対応する4つのレンズ51、52、53、54からなり、視野マ
スク2の像をイメージセンサーチップ6に結像する。従
ってレンズ1の領域11から入射した光束は視野マスク
2、フィールドレンズ3、絞り4の開口部41、再結像レ
ンズのレンズ51を通りイメージセンサアレイA上に結像
する。同様に対物レンズ1の12、13、14の領域より入射
した光束はそれぞれイメージセンサーアレイB、C、D
上に結像する。そして、イメージセンサーアレイA、B
に結像した被写体像は対物レンズ1が前ピンの時は互い
に遠ざかり、後ピンの時は互いに近づき、合焦時にはあ
る程度の間隔に並ぶ。よってイメージセンサーアレイ
A、Bの信号を演算処理することにより対物レンズの水
平方向の焦点調節状態を検出することができる。同様に
イメージセンサーアレイC、Dに結像した被写体像は対
物レンズ1が前ピンの時は互いに遠ざかり、後ピンの時
は互いに近づき、合焦時にはある所定の間隔に並ぶ。よ
ってイメージセンサーアレイC、Dの信号を演算処理す
ることにより対物レンズの垂直方向の焦点調節状態を検
出することができる。In order to cope with such various cases, a focus detection method as shown in FIG. 9 has been considered. As shown in FIG. 9, a pair of image sensor arrays A and B and a pair of image sensor arrays C and D are arranged in the horizontal direction and the vertical direction, respectively, to focus on the contrast in either the horizontal or vertical direction. The detection is made possible.
The image sensor arrays A, B, C and D have the same form as that shown in FIG. In an optical system of this type, a field mask 2, a field lens 3, an aperture 4, a re-imaging lens 5, and an image sensor chip 6 are arranged in this order on the optical axis of an objective lens 1. The field mask 2 has a cross-shaped opening, and is arranged near a predetermined focal plane of the objective lens 1 to regulate an aerial image of a subject formed by the objective lens 1. Aperture 4 is 4
It has three openings 41,2,43,44. These openings are
Areas 11 and 1 on the objective lens by the field lens 3
2, 13, and 14 can be projected. The re-imaging lens 5 is ninth
As shown in FIG. 2B, the image sensor 4 includes four lenses 51, 52, 53, and 54 corresponding to the openings 41, 42, 43, and 44 of the stop 4, and forms an image of the field mask 2 on the image sensor chip 6. . Therefore, the light beam incident from the area 11 of the lens 1 passes through the field mask 2, the field lens 3, the aperture 41 of the stop 4, and the lens 51 of the re-imaging lens to form an image on the image sensor array A. Similarly, light beams incident from the regions 12, 13, and 14 of the objective lens 1 are image sensor arrays B, C, and D, respectively.
Image on top. Then, the image sensor arrays A and B
When the objective lens 1 is in front focus, it moves away from each other, when the objective lens 1 is in rear focus, approaches each other, and are aligned at a certain interval when focused. Therefore, by performing arithmetic processing on the signals of the image sensor arrays A and B, the focus adjustment state of the objective lens in the horizontal direction can be detected. Similarly, the subject images formed on the image sensor arrays C and D move away from each other when the objective lens 1 is in the front focus, approach each other when the objective lens 1 is in the back focus, and are arranged at a predetermined interval when the objective lens 1 is in focus. Therefore, by performing arithmetic processing on the signals of the image sensor arrays C and D, the focus adjustment state of the objective lens in the vertical direction can be detected.
そしてどちらの方向のコントラストによる焦点調節状
態に基づいてレンズ駆動を行うかは例えば、 (1)両方向のうちコントラストの高い方向を選択する (2)一方向を優先して使用し、演算が不能であるとき
に他方向で焦点検出を行なう (3)両方向の演算結果を平均する といった方法がある。The direction in which the lens is driven based on the focus adjustment state based on the contrast in which direction can be determined, for example, by (1) selecting a direction with high contrast from both directions, and (2) preferentially using one direction. One way is to perform focus detection in the other direction. (3) Average the calculation results in both directions.
しかしながら以上で説明した垂直方向と水平方向の両
方について焦点検出を行なう焦点検出装置において、各
々の方向に配置したイメージセンサーアレイの画素自体
の構成については何も考えられてはいなかった。この結
果、第1の問題点で述べたような垂直又は水平に延びる
系状の被写体に対してはやはり焦点検出が困難であると
いう問題点が残ったままであった。However, in the above-described focus detection device that performs focus detection in both the vertical direction and the horizontal direction, nothing has been considered about the configuration of the pixels themselves of the image sensor array arranged in each direction. As a result, there still remains a problem that it is difficult to detect a focus on a system-like subject extending vertically or horizontally as described in the first problem.
本発明は、上記の問題を解決することをその目的と
し、被写体のコントラスト等の状態分布に影響を受けに
くいイメージセンサーアレイからなる焦点検出装置を提
供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a focus detection device including an image sensor array that is hardly affected by a state distribution such as contrast of a subject, and the like.
上記目的を達成するため、本発明に係る焦点検出装置
は、対物レンズの予定焦点面上で所定方向に配列された
複数の受光画素(pc1)からなる第1のイメージセンサ
ーアレイ(1A,B1)と、該予定焦点面上で該所定方向に
直行する方向に配列された第2のイメージセンサーアレ
イ(C1,D1)と、からなり、前記第1及び第2イメージ
センサーアレイの検出した光電変換信号に基づいて焦点
検出状態を算出する。更に本発明に係る焦点検出装置
は、その第1イメージセンサーアレイ(A1,B1)の各々
に含まれる隣接する受光画素間の境界線(b1)がその受
光画素の配列方向(即ち、第1イメージセンサーアレイ
の伸びている所定方向)に対する垂直線から傾けて形成
されてなり、その第2イメージセンサーアレイ(C1,D
1)の各々に含まれる隣接する受光画素間の境界線(b
1)がその受光画素の配列方向(即ち、上記所定方向に
直行する方向)に対する垂直線から傾けて形成されてい
る。ここにおいて、単に直行する2つのイメージセンサ
ーアレイの各受光画素を傾けたのでは、問題(後の説明
で明らかにする。)が生じるので、第1イメージセンサ
ーアレイの受光画素の境界線の傾き方向が第2イメージ
センサーアレイの受光画素の境界線の傾き方向と同一方
向である様に構成する。In order to achieve the above object, a focus detection device according to the present invention includes a first image sensor array (1A, B1) including a plurality of light receiving pixels (pc1) arranged in a predetermined direction on a predetermined focal plane of an objective lens. And a second image sensor array (C1, D1) arranged in a direction orthogonal to the predetermined direction on the predetermined focal plane, and the photoelectric conversion signals detected by the first and second image sensor arrays. The focus detection state is calculated based on. Further, in the focus detection device according to the present invention, the boundary line (b1) between adjacent light receiving pixels included in each of the first image sensor arrays (A1, B1) is aligned with the arrangement direction of the light receiving pixels (that is, the first image). The second image sensor array (C1, D2) is formed to be inclined from a vertical line with respect to a predetermined direction in which the sensor array extends.
1) the boundary line (b
1) is formed to be inclined from a vertical line with respect to the arrangement direction of the light receiving pixels (that is, a direction perpendicular to the predetermined direction). Here, if the light receiving pixels of the two image sensor arrays that are orthogonal to each other are simply tilted, a problem (which will be clarified later) occurs, and therefore, the inclination direction of the boundary between the light receiving pixels of the first image sensor array. Are in the same direction as the inclination direction of the boundary line of the light receiving pixels of the second image sensor array.
上記のような構成にしたことにより、イメージセンサ
ーアレイ(A1,B1,C1,D1)の受光領域に対応する焦点検
出領域で検出される被写体像のコントラスト状態にかか
わらず所定の精度で焦点検出を行なえる。つまり、複数
の受光画素(pc1)に投影される構造が、イメージセン
サーアレイを用いた従来焦点検出方式の不得意とするタ
イプのもの(水平若しく垂直に伸びる線状のもの、又は
各種傾きを有するエッジ状のもの)であっても、線状の
像に対してはそのコントラストの高い部分を複数の受光
画素で捉えることができ、かつエッジ状のものに対して
はそのエッジ方向と受光画素の境界線との成す角を所定
値以下に確保することができるので、焦点検出の精度が
高くなる。With the above configuration, focus detection can be performed with predetermined accuracy regardless of the contrast state of the subject image detected in the focus detection area corresponding to the light receiving area of the image sensor array (A1, B1, C1, D1). I can do it. In other words, the structure projected onto the plurality of light receiving pixels (pc1) is of a type in which the conventional focus detection method using the image sensor array is inadequate (horizontal or vertical linear, or various inclinations). Edge-shaped image), a high-contrast portion can be captured by a plurality of light-receiving pixels for a linear image, and the edge direction and light-receiving pixel for an edge-shaped image. Can be ensured to be equal to or smaller than a predetermined value, so that focus detection accuracy is improved.
第1図は本発明による焦点検出装置に用いるイメージ
センサーアレイを示したものである。FIG. 1 shows an image sensor array used in a focus detection device according to the present invention.
第1図のイメージセンサーアレイの構造を説明する
と、横方向にイメージセンサーアレイA1、B1が、縦方向
にイメージセンサーアレイC1、D1が、図のごとく直行し
て配置されている。各イメージセンサーアレイA1、B1、
C1、D1共、その受光画素pc1が受光画素pc1自身の配列方
向に対する垂直線から右回転方向に傾けられて配置され
ている。(即ち、受光画素pc1の境界線b1が上記垂直線
に対してすべて右回転方向に傾けられている。) なお、このイメージセンサーアレイA1、B1、C1、D1に
被写体像を導く光学系は第9図に示したものと同様のも
のであるので、詳細な説明は省略する。また、このイメ
ージセンサーアレイA1、B1、C1、D1の光電変換出力は、
第9の従来技術(二組のイメージセンサーアレイからの
光電変換信号を処理して焦点検出を行なうタイプのTTL
位相差検出方式)と同様の演算によって処理されるが、
上記のごとく公知の技術であるから詳細は省略する。Explaining the structure of the image sensor array in FIG. 1, image sensor arrays A1 and B1 are arranged in the horizontal direction, and image sensor arrays C1 and D1 are arranged in the vertical direction as shown in FIG. Each image sensor array A1, B1,
Both C1 and D1 are arranged such that the light receiving pixel pc1 is inclined clockwise from a line perpendicular to the arrangement direction of the light receiving pixel pc1 itself. (That is, the boundary line b1 of the light receiving pixel pc1 is all tilted clockwise with respect to the vertical line.) The optical system that guides the subject image to the image sensor arrays A1, B1, C1, and D1 is the Since it is the same as that shown in FIG. 9, detailed description will be omitted. The photoelectric conversion outputs of the image sensor arrays A1, B1, C1, and D1 are
Ninth conventional technology (a TTL of the type that performs focus detection by processing photoelectric conversion signals from two sets of image sensor arrays)
Phase difference detection method),
Since the technique is a known technique as described above, the details are omitted.
第2は、本発明に係るイメージセンサーアレイとは異
なった配置構成を有するイメージセンサーアレイ(A2、
B2、C2、D2)を示したものである。ここに示すイメージ
センサーアレイは、単に従来技術を組み合わせたにすぎ
ないイメージセンサーアレイと本願に係るイメージセン
サアレイの差を説明するために取りあげた想像上のもの
である。第2図に示したように、横方向にはイメージセ
ンサーアレイA2、B2が、縦方向にはイメージセンサーア
レイC2、D2が、図のごとく直行して配置されている。そ
して、イメージセンサーアレイA2、B2の受光画素pc2は
その画素の配列方向に対する垂直線から右回転方向に傾
いて配置されているが(即ち、水平方向に延びる受光pc
2の境界線b2が上記垂直線に対して右回転方向に傾けら
れている。)、イメージセンサーアレイC2、D2の受光画
素pc2はその画素の配列方向に対する垂直線から左回転
方向に傾いて配置されている(即ち、垂直方向に延びる
受光画素pc2の境界線b2が上記垂直線に対して左回転方
向に傾けられている。)。Second, the image sensor array (A2, A2,
B2, C2, D2). The image sensor array shown here is an imaginary one taken up to explain the difference between the image sensor array merely combining the prior art and the image sensor array according to the present application. As shown in FIG. 2, image sensor arrays A2 and B2 are arranged in the horizontal direction, and image sensor arrays C2 and D2 are arranged in the vertical direction as shown in FIG. The light receiving pixels pc2 of the image sensor arrays A2 and B2 are arranged to be inclined in the clockwise direction from a vertical line with respect to the pixel arrangement direction (that is, the light receiving pcc extending in the horizontal direction).
The second boundary line b2 is inclined clockwise with respect to the vertical line. ), The light receiving pixels pc2 of the image sensor arrays C2 and D2 are arranged to be inclined in the left rotation direction from the vertical line to the pixel arrangement direction (that is, the boundary line b2 of the light receiving pixels pc2 extending in the vertical direction is the vertical line). To the left.
以下に、イメージセンサーアレイ上に白と黒の2色の
パターン45゜傾いた像が形成された場合の焦点検出につ
いて考察してみる。Hereinafter, focus detection in the case where a two-color pattern of white and black is inclined by 45 ° on the image sensor array will be considered.
もし受光画素を縦方向、横方向共に傾けなかった場合
にはどちろらのセンサー列においても相対角度は45゜と
なり焦点検出演算精度は同じとなる。パターンのエッジ
とセンサーの複数の受光画素の境界線方向とのなす角度
(以後相対角度と略す)が小さい方がコントラストの高
い出力が得られる為、焦点検出演算の精度は良くなるの
である。しかしながら既に述べた垂直方向又は水平方向
の線状のコントラストを有する被写体に対しては、焦点
検出を行なえない場合がある。If the light receiving pixel is not tilted in both the vertical and horizontal directions, the relative angle is 45 ° in both sensor rows, and the focus detection calculation accuracy is the same. The smaller the angle between the edge of the pattern and the direction of the boundary between the plurality of light-receiving pixels of the sensor (hereinafter, abbreviated as relative angle), the higher the output with high contrast can be obtained, and the accuracy of the focus detection calculation is improved. However, focus detection may not be performed on a subject having a linear contrast in the vertical direction or the horizontal direction, which has already been described.
そこで受光画素をある角度αだけ傾けた場合(つま
り、第1及び第2図に示したような受光画素の配置)に
つい第3図を用いて説明する。第1図、第2図の横方向
のイメージセンサーアレイA1、A2、B1、B2の各々に第3
図(1)、(3)のイメージセンサーアレイが対応す
る。第1図に示す縦方向にイメージセンサーアレイC1、
D1各々に第3図(2)、(4)のイメージセンサーアレ
イが対応する。第2図のイメージセンサーアレイC2、D2
の各々に第3図(5)、(6)のイメージセンサーアレ
イが対応する。まず白黒のパターンが図に向かって右に
45゜(この方向を+とする)傾いた時について第3図
(1)、(2)、(5)を用いて考える。横方向につい
ては第3図(1)に示すように、相対角度がR1=45゜−
αとして与えられる。縦方向については、本発明による
イメージセンサーアレイC1、D1では第3図(2)に示す
ように相対角度がR2=45゜+αとして与えられ、本発明
によらないイメージセンサーアレイC2、D2では第3図
(5)に示すように相対角度がR5=45゜−αとして与え
られる。従って本発明によるイメージセンサーアレイC
1、D1を用いると横方向に関しては受光画素を傾けた事
によって相対角度が小さくなり焦点検出精度が上がり、
縦方向については相対角度をより大きくすることになる
ので精度は下がる。他方、本発明によらないセンサーA
2,B2,C2,D2では縦横共に相対角度が小さくなって精度は
上がる。The case where the light receiving pixels are inclined by a certain angle α (that is, the arrangement of the light receiving pixels as shown in FIGS. 1 and 2) will be described with reference to FIG. Each of the horizontal image sensor arrays A1, A2, B1, and B2 shown in FIGS.
The image sensor arrays in FIGS. (1) and (3) correspond. The image sensor array C1 in the vertical direction shown in FIG.
The image sensor arrays of FIGS. 3 (2) and (4) correspond to each of D1. Image sensor arrays C2 and D2 in FIG.
Correspond to the image sensor arrays of FIGS. 3 (5) and (6). First, the black and white pattern is on the right
The case of tilting by 45 ° (this direction is assumed to be +) will be considered with reference to FIGS. 3 (1), (2) and (5). In the horizontal direction, as shown in FIG. 3 (1), the relative angle is R1 = 45 ° −
given as α. In the vertical direction, as shown in FIG. 3 (2), the relative angle is given as R2 = 45 ° + α in the image sensor arrays C1 and D1 according to the present invention, and the relative angle is given as R2 = 45 ° + α in the image sensor arrays C2 and D2 not according to the present invention. 3. As shown in FIG. 3 (5), the relative angle is given as R5 = 45 ° −α. Therefore, the image sensor array C according to the present invention
1.When D1 is used, the relative angle is reduced by tilting the light receiving pixels in the horizontal direction, and the focus detection accuracy is increased.
In the vertical direction, the relative angle becomes larger, so that the accuracy is reduced. On the other hand, a sensor A not according to the present invention
In 2,2, C2, D2, the relative angle is reduced in both the vertical and horizontal directions, and the accuracy is improved.
つぎに白黒のパターンが図に向かって左に45゜傾いて
いる時について第3図(3)、(4)、(6)を用いて
考える。横方向に関しては、第3図(3)に示すように
相対角度がR3=45゜+αとして与えられる。縦方向に関
しては、本発明によるイメージセンサーアレイC1、D1で
は第3図(4)に示すように相対角度がR4=45゜−αと
して与えられ、本発明によらないイメージセンサーアレ
イC2、D2では第3図(6)に示すように相対角度がR=
45゜+αとして与えられる。従って本発明によるイメー
ジセンサーアレイを用いると横方向に関しては画素を傾
けた事によって相対角度が大きくなり白黒パターンのエ
ッジを検出する画素部分が広がってしまいエッジに対応
する画素出力がなまって、焦点検出精度が下がり、縦方
向については相対角度をより小さくすることになるので
エッジに対応する画素出力が鋭角的になって精度は上が
る。一方本発明によらないイメージセンサーアレイでは
縦横共に相対角度が大きくなって精度は下がってしま
う。Next, the case where the black and white pattern is inclined 45 ° to the left as viewed in the figure will be considered with reference to FIGS. 3 (3), (4) and (6). In the horizontal direction, the relative angle is given as R3 = 45 ° + α, as shown in FIG. With respect to the vertical direction, in the image sensor arrays C1 and D1 according to the present invention, as shown in FIG. 3 (4), the relative angle is given as R4 = 45 ° −α, and in the image sensor arrays C2 and D2 not according to the present invention. As shown in FIG. 3 (6), the relative angle R =
Given as 45 ° + α. Therefore, when the image sensor array according to the present invention is used, the relative angle increases in the horizontal direction due to the tilting of the pixels, and the pixel portion for detecting the edge of the black-and-white pattern is widened. Accuracy is reduced and the relative angle in the vertical direction is made smaller, so that the pixel output corresponding to the edge becomes acute and the accuracy is increased. On the other hand, in the image sensor array not according to the present invention, the relative angle becomes large in both the vertical and horizontal directions, and the accuracy is lowered.
45゜傾いた二通りのエッジパターンの焦点検出の比較
から明らかなように、本発明によるイメージセンサーア
レイを使用した場合には縦と横でどちらかは精度よく焦
点検出演算が行なえるので全体としては不得意なパター
ンが減ることになる。他方、本発明によらないイメージ
センサーアレイを使用した場合には縦横共に焦点検出演
算の精度が下がってしまう不得意なパターンが存在する
ことになってしまう。As is evident from the comparison of the focus detection of the two types of edge patterns inclined at 45 °, when the image sensor array according to the present invention is used, either the vertical or the horizontal can perform the focus detection calculation with high accuracy, so that as a whole, Will reduce the number of poor patterns. On the other hand, when an image sensor array not according to the present invention is used, there is an unfavorable pattern in which the accuracy of the focus detection calculation is reduced both vertically and horizontally.
画素の傾き10゜とした時のイメージセンサーアレイ上
に投影されるパターンの傾きと相対角度の関係を第4図
に示す。第4図(1)は本発明によるイメージセンサー
アレイの場合を示し、第4図(2)は本発明によらない
第2図のイメージセンサーアレイの場合を示す。実線が
横方向のイメージセンサーアレイに対応し、点線が縦方
向のイメージセンサーアレイに対応する。図からも明ら
かなように、本発明によるイメージセンサーアレイでは
パターンの角度が−35゜と55゜で相対角度が縦横共に45
゜となるのがいわば最悪の条件であるのに対し、本発明
によらないイメージセンサーアレイではパターンの角度
−45゜に於て相対角度が縦横共に55゜となる場合が生じ
てしまい、本発明における最悪の条件よりもさらに悪い
自体が発生する。FIG. 4 shows the relationship between the inclination of the pattern projected on the image sensor array and the relative angle when the inclination of the pixel is 10 °. FIG. 4 (1) shows the case of the image sensor array according to the present invention, and FIG. 4 (2) shows the case of the image sensor array of FIG. 2 not according to the present invention. The solid line corresponds to the horizontal image sensor array, and the dotted line corresponds to the vertical image sensor array. As is clear from the figure, in the image sensor array according to the present invention, the pattern angle is −35 ° and 55 °, and the relative angle is 45 ° both vertically and horizontally.
゜ is the worst condition in a sense. On the other hand, in the image sensor array not according to the present invention, the relative angle becomes 55 ° in both the vertical and horizontal directions at the pattern angle of −45 °. Even worse than the worst conditions in.
画素の傾け方について第5図を用いて詳細に説明す
る。The method of tilting the pixel will be described in detail with reference to FIG.
画素の傾けたのは、前述のように細いパターンが一つ
の画素にすっぽり入ってしまうことを避けるのがその理
由である。従って最低限の画素の傾きは、傾けた事によ
って生じる画素の上底と下底の横方向の位置の下(以降
傾き幅と略す)が問題となる(第5図(1)におけるP1
の長さ)。例えば第5図(2)に示すように画素の幅P0
に対して傾き幅P2がP2≦P0である場合には細いパターン
が一つの画素にすっぽりと入ってしまう可能性があるの
で都合が良くない。かと言って傾き幅を画素の幅に対し
て非常に大きくしてしまうと、通常のパターン(画素の
並び方向に対してエッジが垂直である)に対する相対角
度が大きくなりセンサーの出力のコントラストが低くな
ってしまい焦点検出演算精度が落ちてしまう。従って画
素の傾きには限度が有り、経験的には傾き幅は第5図
(3)に示すように画素幅の2倍程度が限界と思われ
る。従って傾き幅は画素幅1.5倍程度が妥当である。The reason why the pixels are tilted is to prevent the thin pattern from completely entering one pixel as described above. Therefore, the minimum pixel inclination is a problem below the horizontal positions of the upper and lower bases of the pixels (hereinafter abbreviated as the inclination width) caused by the inclination (P1 in FIG. 5 (1)).
Length). For example, as shown in FIG.
In contrast, when the inclination width P2 is P2 ≦ P0, it is not convenient because a thin pattern may completely enter one pixel. However, if the inclination width is very large with respect to the width of the pixel, the relative angle to the normal pattern (the edge is perpendicular to the arrangement direction of the pixels) becomes large, and the contrast of the sensor output becomes low. As a result, the focus detection calculation accuracy is reduced. Therefore, there is a limit to the tilt of the pixel, and empirically, the limit of the tilt width seems to be about twice the pixel width as shown in FIG. 5 (3). Therefore, it is appropriate that the inclination width is about 1.5 times the pixel width.
また横方向のイメージセンサーアレイと、縦方向のイ
メージセンサーアレイとで画素の高さ(受光画素の配列
方向に垂直な方向に関しての受光画素の幅)が異なる場
合には、両方向のイメージセンサーアレイの受光画素の
傾き幅を同一にすることが望ましい。なぜなら、縦及び
横方向のイメージセンサーアレイで焦点検出特性が同一
であることが望ましいからである。従って一方のイメー
ジセンサーアレイの受光画素が第5図(1)に示すよう
に高さW1を有し、他方のイメージセンサーアレイの受光
画素が第5図(4)に示すように高さW4でありこの値W4
が値W1よりも大きい場合には、両者の傾き幅P1、P4を同
一とすれば良い。この結果、受光画素の傾き角度G1、G4
(第5図(1)、(4)参照。)は同一でなくなる。If the pixel height (width of the light receiving pixel in the direction perpendicular to the light receiving pixel arrangement direction) is different between the horizontal image sensor array and the vertical image sensor array, It is desirable to make the inclination width of the light receiving pixels the same. This is because it is desirable that the vertical and horizontal image sensor arrays have the same focus detection characteristics. Therefore, the light receiving pixels of one image sensor array have a height W1 as shown in FIG. 5 (1), and the light receiving pixels of the other image sensor array have a height W4 as shown in FIG. 5 (4). This value W4
Is larger than the value W1, the inclination widths P1 and P4 of both may be the same. As a result, the inclination angles G1 and G4 of the light receiving pixels
(See FIGS. 5 (1) and (4).)
以上のように、本発明によるイメージセンサーアレイ
を用いることによって、細いパターンや、傾いたパター
ンに対しても精度よく焦点検出が行なうことができ、不
得意なパターンを減らすことができる。As described above, by using the image sensor array according to the present invention, it is possible to accurately perform focus detection even on a thin pattern or a slanted pattern, and reduce unsatisfactory patterns.
第1図は本発明によるイメージセンサーアレイを表す
図、 第2図は本発明によらないイメージセンサーアレイを表
す図、 第3図(1)〜(6)は傾いた被写体パターンがイメー
ジセンサーアレイ上に結像する時の様子を表す図、 第4図(1),(2)はパターンの傾き角度と、イメー
ジセンサーアレイの高さ方向とのなす角度の関係を表す
図、 第5図(1)〜(4)はイメージセンサーアレイを構成
する画素の傾け方を説明する図、 第6図(1)〜(5)は画素を傾けないイメージセンサ
ーアレイに細いパターンが結像した場合を説明する図、 第7図(1)〜(5)は画素を傾けたイメージセンサー
アレイに細いパターンが結像した場合を説明する図、 第8図は従来の焦点検出光学系、 第9図は別の従来技術であり、縦、横方向に対して焦点
検出を行なう焦点検出光学系を表す図である。 〔主要部分の符号の説明〕 A1,B1,C1,D1……イメージセンサーアレイ pc1……受光画素 b1……複数の受光画素間の境界線FIG. 1 is a diagram showing an image sensor array according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an image sensor array not according to the present invention, and FIGS. FIGS. 4 (1) and 4 (2) show the relationship between the pattern inclination angle and the angle between the height direction of the image sensor array and FIGS. 5 (1) and 5 (1). 6) to (4) are diagrams for explaining how to tilt the pixels constituting the image sensor array, and FIGS. 6 (1) to (5) are for explaining the case where a thin pattern is formed on the image sensor array in which the pixels are not tilted. FIGS. 7 (1) to 7 (5) are diagrams for explaining a case where a fine pattern is formed on an image sensor array in which pixels are inclined, FIG. 8 is a conventional focus detection optical system, and FIG. It is a conventional technology, It is a diagram illustrating a focus detection optical system for focus detection. [Explanation of Signs of Main Parts] A1, B1, C1, D1 ... Image sensor array pc1 ... Light receiving pixel b1 ... Boundary line between plural light receiving pixels
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−29731(JP,A) 特開 昭64−78207(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 7/28 - 7/40 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-55-29731 (JP, A) JP-A-64-78207 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) G02B 7/28-7/40
Claims (2)
列された複数の受光画素からなる第1のイメージセンサ
ーアレイと、該予定焦点面上で該所定方向にほぼ直行す
る方向に配列された第2のイメージセンサーアレイと、
からなり、前記第1及び第2イメージセンサーアレイの
検出した光電変換信号に基づいて焦点検出状態を算出す
る焦点検出装置であって、 前記第1及び第2イメージセンサーアレイの各々に含ま
れる隣接する前記受光画素間の境界線が該受光画素の配
列方向に対する垂直線から傾けて形成されており、前記
第1イメージセンサーアレイの前記受光画素の境界線の
傾き方向が第2イメージセンサーアレイの前記受光画素
の境界線の傾き方向と同一方向であることを特徴とする
焦点検出装置。1. A first image sensor array comprising a plurality of light receiving pixels arranged in a predetermined direction on a predetermined focal plane of an objective lens, and arranged in a direction substantially orthogonal to the predetermined direction on the predetermined focal plane. A second image sensor array,
A focus detection device for calculating a focus detection state based on the photoelectric conversion signals detected by the first and second image sensor arrays, wherein each of the first and second image sensor arrays includes an adjacent focus detection device. A boundary line between the light receiving pixels is formed to be inclined from a vertical line with respect to a direction in which the light receiving pixels are arranged, and the inclination direction of the boundary line of the light receiving pixels of the first image sensor array is the same as the light receiving direction of the second image sensor array. A focus detection device, wherein the direction is the same as the direction of inclination of a boundary line between pixels.
の前記受光画素の各々は、該配列方向の延在し所定の長
さを有する上底及び下底と隣接する該境界線とに囲まれ
た並行四辺形状の区画内に形成されており、各受光画素
の該上底は、前記所定の長さの1〜2倍の長さ分だけそ
の受光画素の該下底に対して該配列方向にずれているこ
とを特徴とする請求項1に記載の焦点検出装置。2. Each of the light receiving pixels of the first and second image sensor arrays is surrounded by upper and lower bases extending in the arrangement direction and having a predetermined length and adjacent to the boundary line. And the upper bottom of each light receiving pixel is arranged in the arrangement direction with respect to the lower bottom of the light receiving pixel by a length of 1 to 2 times the predetermined length. The focus detection device according to claim 1, wherein
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22162689A JP2952899B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Focus detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22162689A JP2952899B2 (en) | 1989-08-30 | 1989-08-30 | Focus detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0385505A JPH0385505A (en) | 1991-04-10 |
| JP2952899B2 true JP2952899B2 (en) | 1999-09-27 |
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ID=16769713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5448731B2 (en) * | 2009-11-09 | 2014-03-19 | キヤノン株式会社 | Focus detection device |
-
1989
- 1989-08-30 JP JP22162689A patent/JP2952899B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0385505A (en) | 1991-04-10 |
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