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公開番号2025178327
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2025153520,2021093767
出願日2025-09-16,2021-06-03
発明の名称焦点検出装置、焦点検出方法、および撮像装置
出願人キヤノン株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類H04N 23/67 20230101AFI20251128BHJP(電気通信技術)
要約【課題】撮像素子から得られる焦点検出用信号に基づいて高精度な焦点検出を実現する焦点検出装置および焦点検出方法を提供すること。
【解決手段】撮像素子から得られる信号に基づいて第1の焦点検出用信号と第2の焦点検出用信号とを生成する生成手段と、第1の焦点検出用信号と第2の焦点検出用信号の像ずれ量を算出する像ずれ量算出手段と、像ずれ量を結像光学系のデフォーカス量に変換する変換係数を算出する係数算出手段と、像ずれ量に変換係数を適用してデフォーカス量を検出する検出手段と、を有し、係数算出手段は、焦点検出位置の像高に応じた瞳偏心量および入射瞳距離の少なくとも一方に基づいて変換係数を算出することを特徴とする焦点検出装置。
【選択図】図13
特許請求の範囲【請求項１】
撮像素子から得られる信号に基づいて第１の焦点検出用信号と第２の焦点検出用信号とを生成する生成手段と、
前記第１の焦点検出用信号と前記第２の焦点検出用信号の像ずれ量を算出する像ずれ量算出手段と、
前記像ずれ量を結像光学系のデフォーカス量に変換する変換係数を算出する係数算出手段と、
前記像ずれ量に前記変換係数を適用してデフォーカス量を検出する検出手段と、を有し、
前記係数算出手段は、焦点検出位置の像高に応じた瞳偏心量および入射瞳距離の少なくとも一方に基づいて変換係数を算出することを特徴とする焦点検出装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記係数算出手段は、複数の像高について予め記憶された瞳偏心量から前記焦点検出位置における瞳偏心量を求め、前記変換係数の算出に用いることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記係数算出手段は、複数の像高について予め記憶された入射瞳距離から前記焦点検出位置における入射瞳距離を求め、前記変換係数の算出に用いることを特徴とする請求項１または２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記係数算出手段は、焦点検出位置の像高に応じた瞳偏心量および入射瞳距離の少なくとも一方に加え、結像光学系が有する複数の枠の開口情報に基づいて前記変換係数を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記係数算出手段は、仮想デフォーカス量を、前記仮想デフォーカス量に対して前記像ずれ量算出手段で算出された前記第１の焦点検出用信号と前記第２の焦点検出用信号の像ずれ量で除算することにより前記変換係数を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記係数算出手段は、結像光学系が有するレンズ枠の情報から得られる開口パラメータを変数とし、前記変換係数の逆数を近似する多項式関数の係数を用いて前記変換係数を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記係数算出手段は、撮像時の絞り値が閾値以上の場合、焦点検出位置の像高に応じた瞳偏心量および入射瞳距離に基づかない変換係数を算出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記係数算出手段は、基準となる２次元瞳強度分布と、前記焦点検出装置に固有の１次元瞳強度分布との形状の差異に基づいて前記変換係数を補正し、
前記検出手段は、前記像ずれ量に、補正された前記変換係数を適用してデフォーカス量を検出する、
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記係数算出手段は、前記結像光学系の射出瞳の、異なる部分領域に対応する１対の前記２次元瞳強度分布から得られる１対の線像の基線長と、前記１対の前記２次元瞳強度分布を対応する前記１次元瞳強度分布に基づいて補正した２次元瞳強度分布から得られる１対の線像の基線長との比を用いて前記変換係数を補正することを特徴とする請求項８に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
前記撮像素子の画素が複数の副画素を有し、前記生成手段は、前記第１の焦点検出用信号と前記第２の焦点検出用信号を、それぞれ異なる副画素から得られる信号に基づいて生成することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
（【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、焦点検出装置、焦点検出方法、および撮像装置に関し、特には撮像素子を用いて焦点検出を行う焦点検出装置、焦点検出方法、および撮像装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
撮像面位相差ＡＦを可能とする撮像素子が知られている（特許文献１）。特許文献１では、行列状に配置された複数の画素の一部を、位相差ＡＦ用の信号を出力するように構成された専用の画素（焦点検出用画素）とし、焦点検出用画素から得られる信号対の位相差に基づいて撮像レンズの焦点検出を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０００－１５６８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
撮像面位相差ＡＦの精度は、焦点検出用信号の品質に影響を受ける。また、焦点検出用信号の品質は、撮像素子の製造誤差の影響を受ける。
【０００５】
本発明はその一態様において、撮像素子の製造誤差を考慮して、撮像素子から得られる焦点検出用信号に基づいて高精度な焦点検出を実現する焦点検出装置および焦点検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的は、撮像素子から得られる信号に基づいて第１の焦点検出用信号と第２の焦点検出用信号とを生成する生成手段と、第１の焦点検出用信号と第２の焦点検出用信号の像ずれ量を算出する像ずれ量算出手段と、像ずれ量を結像光学系のデフォーカス量に変換する変換係数を算出する係数算出手段と、像ずれ量に変換係数を適用してデフォーカス量を検出する検出手段と、を有し、係数算出手段は、焦点検出位置の像高に応じた瞳偏心量および入射瞳距離の少なくとも一方に基づいて変換係数を算出することを特徴とする焦点検出装置によって達成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像素子の製造誤差を考慮して、撮像素子から得られる焦点検出用信号に基づいて高精度な焦点検出を実現する焦点検出装置および焦点検出方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係る焦点検出装置としての撮像装置の機能構成例を示すブロック図
第１実施形態における画素配列を概略的に示す図
第１実施形態における画素の概略平面図と概略断面図
第１実施形態の撮像素子の画素と瞳強度分布との対応を説明するための図
第１実施形態の撮像素子と瞳強度分布との対応を説明するための図
第１実施形態の結像光学系と撮像素子１０７における瞳分割を説明するための図
第１実施形態における画素内部の光強度分布例を示す図
第１実施形態の瞳部分領域を示す図
第１実施形態のデフォーカス量と像ずれ量との関係図
第１実施形態の瞳偏心量や入射瞳距離の変化が生じている場合の撮像素子と瞳強度分布との対応を説明するための図
第１実施形態の像高依存のある瞳偏心量・入射瞳距離変化の補正を行う際の、光軸ずれを測定する像高位置を説明するための図
第１実施形態の撮像素子のセンサ入射瞳、瞳偏心量、入射瞳距離と、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域との関係図
第１実施形態の撮像素子のセンサ入射瞳、瞳偏心量、入射瞳距離と、結像光学系のレンズ枠ケラレと、瞳部分領域との関係図
第１実施形態に係る焦点検出方法を示すフローチャート
第１実施形態の結像光学系のレンズ枠ケラレの関係図
第１実施形態に係る変換係数算出方法を示すフローチャート
第１実施形態の仮想焦点検出用信号の生成方法を示す図
第１実施形態の仮想瞳強度分布の変化例を示す図
第２実施形態の基準瞳強度分布と個体強度分布の例を示す図
第２実施形態に係る変換係数の補正値算出方法を説明するための図
第３実施形態の画素配列を示す図
第３実施形態の画素構造を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明をその例示的な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定しない。また、実施形態には複数の特徴が記載されているが、その全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
【００１０】
なお、以下の実施形態では、本発明をデジタルカメラのような撮像装置で実施する場合に関して説明する。しかし、本発明は撮像素子の信号を処理可能な任意の電子機器でも実施可能である。このような電子機器には、コンピュータ機器（パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、メディアプレーヤ、ＰＤＡなど）、携帯電話機、スマートフォン、ゲーム機、ロボット、ドローン、ドライブレコーダが含まれる。これらは例示であり、本発明は他の電子機器でも実施可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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