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公開番号2022065350
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-04-27
出願番号2020173870
出願日2020-10-15
発明の名称撮像装置
出願人株式会社ニコン
代理人個人,個人,個人
主分類H04N 5/3745 20110101AFI20220420BHJP(電気通信技術)
要約【課題】第1出力信号と第2出力信号とを、撮像時の状態に応じて、異なる光電変換部により生成された電荷に基づいて生成し、出力させる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置1は、マイクロレンズ15を透過した光を光電変換して電荷を生成する第1~第3光電変換部PD1~PD3と、第1~第3光電変換部PD1~PD3の少なくとも1つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部と、第1出力信号として第1、第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう出力部を制御する第1制御と、第1出力信号として第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として、第2光電変換部および第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう出力部を制御する第2制御とを行う制御部CUと、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部、第2光電変換部、および第3光電変換部と、
前記第1光電変換部、前記第2光電変換部、および前記第3光電変換部の少なくとも1つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部と、
第1出力信号として、前記第1光電変換部および前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として、前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第1制御と、第1出力信号として、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として、前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第2制御とを行う制御部と、
を備える撮像装置。
続きを表示(約 2,400 文字)【請求項2】
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1制御において前記出力部を制御して、前記第1出力信号として前記第1光電変換部および前記第2光電変換部で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させ、前記第2制御において前記出力部を制御して、前記第2出力信号として前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で生成された電荷を加算した電荷に基づく信号を出力させる撮像装置。
【請求項3】
請求項2に記載の撮像装置において、
前記第1光電変換部、前記第2光電変換部、および前記第3光電変換部の少なくとも1つで生成された電荷を蓄積する蓄積部を備え、
前記出力部は、前記第1光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第1転送部と、前記第2光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第2転送部と、前記第3光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送する第3転送部とを有し、
前記制御部は、前記第1制御において前記第1転送部および前記第2転送部を制御して、前記第1光電変換部および前記第2光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送させ、前記第2制御において前記第2転送部および前記第3転送部を制御して、前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で生成された電荷を前記蓄積部に転送させる撮像装置。
【請求項4】
請求項3に記載の撮像装置において、
前記出力部は、前記第1制御において、前記第1出力信号として前記第1光電変換部および前記第2光電変換部で生成され、前記蓄積部で加算された電荷に基づく信号を出力し、前記第2制御において、前記第2出力信号として前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で生成され、前記蓄積部で加算された電荷に基づく信号を出力する撮像装置。
【請求項5】
請求項1に記載の撮像装置において、
前記制御部は、前記第1制御において前記出力部を制御して、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく第1信号と前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく第2信号とを加算した信号を前記第1出力信号として出力させ、前記第2制御において前記出力部を制御して、前記第2信号と前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく第3信号とを加算した信号を前記第2出力信号として出力させる撮像装置。
【請求項6】
請求項5に記載の撮像装置において、
前記出力部は、前記第1信号を出力する第1出力部と、前記第2信号を出力する第2出力部と、前記第3信号を出力する第3出力部とを有し、
前記制御部は、前記第1制御において前記第1出力部および前記第2出力部を制御して、前記第1信号および前記第2信号を加算させ前記第1出力信号を出力させ、前記第2制御において前記第2出力部および前記第3出力部を制御して、前記第2信号および前記第3信号を加算させ前記第2出力信号を出力させる撮像装置。
【請求項7】
請求項6に記載の撮像装置において、
前記出力部は、前記第1出力部からの前記第1信号、前記第2出力部からの前記第2信号、および前記第3出力部からの第3信号の少なくとも1つが出力される信号線を有し、
前記制御部は、前記第1制御において、前記第1出力部および前記第2出力部を制御して前記第1信号および前記第2信号を前記信号線に出力させ、前記出力部を制御して前記信号線に出力された信号を加算して前記第1出力信号として出力させ、前記第2制御において前記第2出力部および前記第3出力部を制御して、前記第2信号および前記第3信号を前記信号線に出力させ、前記出力部を制御して前記信号線に出力された信号を加算して前記第2出力信号として出力させる、撮像装置。
【請求項8】
請求項5または6に記載の撮像装置において、
前記出力部は、前記第1信号が出力される第1信号線と、前記第2信号が出力される第2信号線と、前記第3信号が出力される第3信号線と、前記第1信号、前記第2信号および前記第3信号の少なくとも2つを加算する加算部とを有し、
前記制御部は、前記第1制御において前記加算部を制御して、前記第1信号線に出力された前記第1信号および前記第2信号線に出力された前記第2信号を加算させて前記第1出力信号として出力させ、前記第2制御において前記加算部を制御して、前記第2信号線に出力された前記第2信号および前記第3信号線に出力された前記第3信号を加算させて前記第2出力信号として出力させる、撮像装置。
【請求項9】
請求項8に記載の撮像装置において、
前記加算部は、前記第1信号線と前記第2信号線とを接続可能な第1接続部と、前記第2信号線と前記第3信号線とを接続可能な第2接続部とを有し、
前記制御部は、前記第1制御において第1接続部を制御して、前記第1信号線と前記第2信号線とを接続させ、前記第2制御において第2接続部を制御して、前記第2信号線と前記第3信号線とを接続させる撮像装置。
【請求項10】
請求項1に記載の撮像装置において、
前記第1光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第1デジタル信号に、前記第2光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第2デジタル信号に、前記第3光電変換部で生成された電荷に基づくアナログ信号を第3デジタル信号に変換する変換部を備え、
前記制御部は、前記第1制御において前記出力部を制御して、前記第1デジタル信号と前記第2デジタル信号とを加算した信号を前記第1出力信号として出力させ、前記第2制御において前記出力部を制御して、前記第2デジタル信号と前記第3デジタル信号とを加算した信号を前記第2出力信号として出力させる撮像装置。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、撮像装置に関する。
続きを表示(約 2,600 文字)【背景技術】
【0002】
撮像光学系の合焦状態を検出するために、撮像素子上の1つのマイクロレンズを透過した光を複数の光電変換部で分割して受光し、複数の光電変換部が光電変換した信号を読み出す撮像装置が知られている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2013-7998号公報
【発明の概要】
【0004】
本発明の第1の態様によると、撮像装置は、マイクロレンズを透過した光を光電変換して電荷を生成する第1光電変換部、第2光電変換部、および第3光電変換部と、前記第1光電変換部、前記第2光電変換部、および前記第3光電変換部の少なくとも1つで生成された電荷に基づく信号を出力する出力部と、第1出力信号として、前記第1光電変換部および前記第2光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として、前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第1制御と、第1出力信号として、前記第1光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力し、第2出力信号として、前記第2光電変換部および前記第3光電変換部で生成された電荷に基づく信号を出力するよう前記出力部を制御する第2制御とを行う制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【0005】
撮像装置の構成を模式的に示す断面図。
撮像素子を撮像面側から見た平面図。
画素の拡大図。図3(a)は光電変換部を撮像面側から見た平面図。図3(b)は画素の断面図。
撮像素子を構成する回路の一例を示す回路図。
図5(a)は、撮像素子の中央近傍に配置された画素の、光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図5(b)は、図5(a)の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
図6(a)は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離と概ね等しい場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図6(b)は、図6(a)の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
図7(a)は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離より長い場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図7(b)は、図7(a)の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
図8(a)は、撮像光学系の瞳距離が撮像素子の設計上の瞳距離より短い場合の、中央近傍から離れて配置された画素の光電変換部と射出瞳との位置関係を説明する断面図。図8(b)は、図8(a)の場合における撮像光学系の絞り面での、絞りと、光電変換部の実像との位置関係を示す図。
撮像素子を構成する回路の変形例1を示す回路図。
撮像素子を構成する回路の変形例2を示す回路図。
撮像素子を構成する回路の変形例3を示す回路図。
撮像素子を構成する回路の変形例4を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【0006】
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の撮像装置1の構成を模式的に示す断面図である。撮像装置1は、撮像光学系2、撮像素子6、撮像制御部5、レンズ駆動部4、表示部7、および操作部8を備える。
撮像光学系2は、撮像素子6の撮像面に被写体像を結像させる。撮像光学系2は、前群レンズ2a、中群レンズ2b、および後群レンズ2cを含み、さらに絞り3を有している。前群レンズ2a、中群レンズ2b、および後群レンズ2cは、いずれも複数のレンズから構成されていても良い。
【0007】
一例として、中群レンズ2bは撮像光学系2の焦点調節を行うためのレンズとなっている。中群レンズ2bは、z方向に平行な光軸O方向に移動可能に構成されている。
なお、以降の各図に示したx方向、y方向およびz方向は、それぞれ図1に示したx方向、y方向およびz方向と同一である。
【0008】
レンズ駆動部4は、不図示のアクチュエータを有する。レンズ駆動部4は、このアクチュエータにより、中群レンズ2bを光軸O方向に移動させ、絞り3を開閉する。レンズ駆動部4は、中群レンズ2bの移動用と絞り3を開閉用とに別々のアクチュエータを有していても良い。
操作部8は、ユーザが操作するレリーズボタンや操作スイッチ等を含み、カメラボディ2の外装面に設けられる。ユーザは、操作部8を操作することにより、撮影指示や撮影条件の設定指示等を行う。撮影条件の設定指示には、撮像素子6上のどの部分に形成されている像に対して、合焦状態の検出を行うかについての指示も含まれる。操作部8は、ユーザの操作に応じた操作信号を撮像制御部5に伝達する。
【0009】
撮像素子6は、被写体像を撮像して信号を出力する。撮像制御部5は、撮像素子6等の各部を制御する。撮像制御部5は、撮像素子6により出力された画像信号に画像処理等を施して画像データを生成する。撮像制御部5は、不図示の記録媒体に画像データを記録したり、表示部7に画像データに基づく画像を表示したりする。表示部7は、例えば液晶パネル等の表示部材を有する表示装置である。
【0010】
撮像制御部5は、さらに、公知の位相差検出方式により撮像光学系2の自動焦点調節(AF)に必要な焦点検出処理を行う。具体的には、撮像制御部5は、撮像光学系2による像が撮像素子6の撮像面上に結像するための中群レンズ2bの合焦位置を検出する。撮像制御部5は、撮像素子6から出力される一対の焦点検出信号に基づき、第1及び第2の像の像ズレ量を検出する。撮像制御部5は、検出した像ズレ量に基づいて、中群レンズ2bの現在の位置と合焦位置とのずれ量(デフォーカス量)を算出する。そして、中群レンズ2bがデフォーカス量に応じて駆動されることにより、焦点調節が自動で行われる。
(【0011】以降は省略されています)

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