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JP2012237831A - Imaging apparatus - Google Patents

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JP2012237831A
JP2012237831A JP2011105761A JP2011105761A JP2012237831A JP 2012237831 A JP2012237831 A JP 2012237831A JP 2011105761 A JP2011105761 A JP 2011105761A JP 2011105761 A JP2011105761 A JP 2011105761A JP 2012237831 A JP2012237831 A JP 2012237831A
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JP
Japan
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image
imaging apparatus
transparent electrode
pupil
polarization
Prior art date
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Pending
Application number
JP2011105761A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Ogino
泰 荻野
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus that can be manufactured at a low cost.SOLUTION: An imaging apparatus 1 comprises: a polarization pupil division optical system 20 including a pair of pupil apertures 20 L and 20R, in which a polarization filter 21 L for a transmission polarization axis in a first direction and a polarization filter 21R for that in a second direction are provided, respectively; an azimuthal polarizer 31 including a plurality of transparent electrode rows 31EP arranged in parallel to each other, the azimuthal polarizer 31 capable of performing energization control of a voltage to be applied to each of the transparent electrode rows 31EP and capable of selecting the transmission polarization axis between the first direction and the second direction; a filter 32 having either the transmission polarization axis of the first direction or that of the second direction; and an image sensor 40 including pixel columns PL arranged along the transparent electrode rows 31EP. In addition, the imaging apparatus 1 comprises: a driving unit 51 for performing energization control for the transparent electrode rows 31EP; and a focus control unit 54 for detecting a focus state from a positional deviation between a first image by deflection in the first direction and a second image by deflection in the second direction.

Description

本発明は、撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an imaging apparatus.

静止画を撮影する撮像装置においては、CCD等の光電変換素子を用いて被写体像を電気信号に変換すると共に、その電気信号を画像処理して記録媒体に記録するいわゆるデジタルカメラが主流となっている。また、デジタルカメラにおいては、そのほとんどが、焦点調整を自動で行ういわゆるオートフォーカス機能を備える。このようなオートフォーカスを行うための焦点検出方式として、瞳分割方式によって結像光学系の焦点検出を行うものが知られている(例えば、特許文献1参照)。   In imaging devices that capture still images, so-called digital cameras that use a photoelectric conversion element such as a CCD to convert a subject image into an electrical signal and that process the electrical signal and record it on a recording medium have become mainstream. Yes. Most digital cameras have a so-called autofocus function that automatically performs focus adjustment. As a focus detection method for performing such autofocus, a method of performing focus detection of an imaging optical system by a pupil division method is known (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1に開示の構成は、結像光学系の瞳位置に透過偏光軸が互いに直交する開口を設け、偏光分離素子でそれぞれの偏光を分離し、2つの撮像素子でそれぞれの像を検出することで、焦点位置検出を行っている。   In the configuration disclosed in Patent Document 1, an aperture whose transmission polarization axes are orthogonal to each other is provided at the pupil position of the imaging optical system, each polarization is separated by a polarization separation element, and each image is detected by two imaging elements. Thus, the focal position is detected.

特開2000−330012号公報JP 2000-330012 A

しかし、従来の撮像装置は、2つの撮像素子を用いているため、コストアップや大型化および消費電力の増大という問題がある。   However, since the conventional imaging apparatus uses two imaging elements, there are problems of cost increase, size increase, and power consumption increase.

本発明の課題は、安価に製造することのできる撮像装置を提供することである。   The subject of this invention is providing the imaging device which can be manufactured cheaply.

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。   The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to embodiment of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.

請求項1に記載の発明は、透過偏光軸が第一の方向および該第一の方向と異なる第二の方向である偏光フィルタ(21L,21R)がそれぞれ設けられた一対の瞳開口(20L,20R)を有する偏光瞳分割光学系(20)と、互いに平行に配列された複数の透明電極列(31EP)を有し、該透明電極列(31EP)ごとに、加える電圧の通電制御が可能で、透過偏光軸を、前記第一の方向と前記第二の方向との間で変更または非変更可能な旋光子(31)と、透過偏光軸が前記第一の方向または前記第二の方向のうちのいずれか一方であるフィルタ(32)と、前記透明電極列(31EP)の配列方向に沿って配列された画素列(PL)を有する撮像素子(40)と、を物体側から順に備え、さらに、前記透明電極列(31EP)に加える電圧の通電制御を行う駆動部(51)と、前記撮像素子(40)において前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第一の方向であった光により形成された第一像と、前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第二の方向であった光により形成された第二像との間の位置ズレから、焦点状態を検出する合焦制御部(54)と、を備えること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮像装置(1)であって、前記透明電極列(31EP)は、前記一対の瞳開口の配列方向と平行に配列されていること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の撮像装置(1)であって、前記駆動部(51)は、前記透明電極列(31EP)を、1以上の列おきに2つのグループに分け、同一グループの前記透明電極列(31EP)に対して同一の通電制御を行うこと、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置(1)であって、前記駆動部(51)は、撮影時に、前記旋光子(31)の透過偏光軸を前記撮像素子の全画面において同一方向に揃えるように、前記透明電極列(31EP)を駆動すること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項5に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置(1)であって、前記駆動部(51)は、露光中に、前記旋光子(31)の透過偏光軸を切り替えて、前記第一像と前記第二像とを同一の画素で撮像すること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置(1)であって、前記駆動部(51)は、前記撮像素子(40)において前記第一像と前記第二像との境界の位置を変化させる前記撮像装置(1)の状態の変化に応じて、前記旋光子の前記透明電極列(31EP)に加える電圧を制御することにより変更すること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の撮像装置(1)であって、 前記駆動部(51)は、前記撮像素子(10)によって撮像したテストパターンの境界情報を保持しており、該境界情報に基づいて前記旋光子の前記透明電極列(31EP)に加える電圧を制御すること、を特徴とする撮像装置(1)である。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置(1)であって、画素列は前記透明電極列(31EP)に沿った横方向と、それと交差する縦方向にマトリックス状に配置され、前記合焦制御部(54)は、前記横方向両端において前記第一像と前記第二像との境界を含む、前記縦方向の複数の画素列(PL)を焦点検出に用いること、を特徴とする撮像装置(1)である。
The invention according to claim 1 is a pair of pupil apertures (20L, 21R) each provided with a polarizing filter (21L, 21R) having a transmission polarization axis in a first direction and a second direction different from the first direction. 20R) and a plurality of transparent electrode rows (31EP) arranged in parallel with each other, and energization control of the applied voltage is possible for each transparent electrode row (31EP). , An optical rotator (31) whose transmission polarization axis can be changed or not changed between the first direction and the second direction, and the transmission polarization axis of the first direction or the second direction. A filter (32) that is any one of them, and an image sensor (40) having a pixel row (PL) arranged along the arrangement direction of the transparent electrode row (31EP), in order from the object side, In addition to the transparent electrode array (31EP) A drive unit (51) for controlling energization of voltage, a first image formed by light whose polarization axis is in the first direction when passing through the pupil opening in the image sensor (40), and A focus control unit (54) for detecting a focus state from a positional deviation between the second image formed by the light whose polarization axis is in the second direction when passing through the pupil opening, and That is, the imaging device (1).
Invention of Claim 2 is an imaging device (1) of Claim 1, Comprising: The said transparent electrode row | line | column (31EP) is arranged in parallel with the arrangement direction of said pair of pupil opening, An imaging device (1) characterized by
Invention of Claim 3 is an imaging device (1) of Claim 1 or 2, Comprising: The said drive part (51) sets the said transparent electrode row | line | column (31EP) to every 2 or more row | line | columns. The imaging apparatus (1) is characterized in that it is divided into two groups and the same energization control is performed on the transparent electrode rows (31EP) of the same group.
Invention of Claim 4 is an imaging device (1) of any one of Claim 1 to 3, Comprising: The said drive part (51) permeate | transmits the said optical rotator (31) at the time of imaging | photography. The imaging apparatus (1) is characterized in that the transparent electrode array (31EP) is driven so that the polarization axis is aligned in the same direction on the entire screen of the imaging element.
Invention of Claim 5 is an imaging device (1) of any one of Claim 1 to 3, Comprising: The said drive part (51) of the said optical rotator (31) is during exposure. The imaging apparatus (1) is characterized in that the transmission polarization axis is switched and the first image and the second image are captured by the same pixel.
Invention of Claim 6 is an imaging device (1) of any one of Claims 1-5, Comprising: The said drive part (51) is said 1st image in the said image pick-up element (40). Changing the position applied to the transparent electrode array (31EP) of the optical rotator according to a change in the state of the imaging device (1) that changes the position of the boundary between the second image and the second image; An imaging device (1) characterized by
Invention of Claim 7 is an imaging device (1) of Claim 6, Comprising: The said drive part (51) hold | maintains the boundary information of the test pattern imaged by the said image pick-up element (10). The imaging apparatus (1) is characterized in that a voltage applied to the transparent electrode array (31EP) of the optical rotator is controlled based on the boundary information.
Invention of Claim 8 is an imaging device (1) of any one of Claims 1-7, Comprising: A pixel row | line crosses the horizontal direction along the said transparent electrode row | line | column (31EP), and it The focusing control unit (54) includes a plurality of vertical pixel rows (PL) including boundaries between the first image and the second image at both ends in the horizontal direction. ) Is used for focus detection.

なお、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。   Note that the configuration described with reference numerals may be modified as appropriate, and at least a part of the configuration may be replaced with another component.

本発明によれば、安価に製造することのできる撮像装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can be manufactured cheaply can be provided.

本発明の一実施形態であるカメラの概念的な構成図である。It is a notional block diagram of the camera which is one embodiment of the present invention. 液晶旋光子ユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a liquid crystal optical rotator unit. 偏光瞳分割フィルタと液晶旋光子ユニットとによる偏光・旋光の状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the state of polarization and optical rotation by a polarization pupil division filter and a liquid crystal optical rotator unit. 液晶旋光子ユニットの各単位電極に対応する結像状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image formation state corresponding to each unit electrode of a liquid crystal optical rotator unit. 像ズレをキャンセルする撮影の説明図である。It is explanatory drawing of imaging | photography which cancels an image shift. 第2実施形態における液晶旋光子ユニットを示す図である。It is a figure which shows the liquid crystal optical rotator unit in 2nd Embodiment. ズーミングによって結像光学系の瞳位置に変動が生じた際に駆動する単位電極を変更して対応する場合の説明図である。It is explanatory drawing in the case of changing the unit electrode to drive when the pupil position of the imaging optical system changes due to zooming. 撮像素子における誤差の影響を抑えて合焦エリアを設定する説明図である。It is explanatory drawing which sets the focus area, suppressing the influence of the error in an image sensor.

(第1実施形態)
以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す各図には、説明と理解を容易にするために、XYZ直交座標系を設けた。この座標系では、撮影者が光軸OAを水平として横長の画像を撮影する場合のカメラの位置(以下、正位置という)において撮影者から見て左側に向かう方向をXプラス方向とする。また、正位置において上側に向かう方向をYプラス方向とする。さらに、正位置において被写体に向かう方向をZプラス方向とする。
(First embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each figure shown below is provided with an XYZ orthogonal coordinate system for ease of explanation and understanding. In this coordinate system, the direction toward the left as viewed from the photographer at the position of the camera when the photographer shoots a horizontally long image with the optical axis OA horizontal (hereinafter referred to as a normal position) is defined as the X plus direction. Further, the direction toward the upper side in the normal position is defined as the Y plus direction. Further, the direction toward the subject at the normal position is defined as the Z plus direction.

図1は、本発明の一実施形態を適用したカメラであるカメラ1の概念的な構成図である。
カメラ1は、結像光学系10と、偏光瞳分割光学系と、液晶旋光子ユニット30と、撮像素子40と、を備えている。また、カメラ1は、制御装置50と、合焦駆動機構60と、操作部70と、表示部80と、記録媒体90と、を備えている。
FIG. 1 is a conceptual configuration diagram of a camera 1 that is a camera to which an embodiment of the present invention is applied.
The camera 1 includes an imaging optical system 10, a polarization pupil splitting optical system, a liquid crystal optical rotator unit 30, and an image sensor 40. The camera 1 also includes a control device 50, a focusing drive mechanism 60, an operation unit 70, a display unit 80, and a recording medium 90.

結像光学系10は、詳細には示さないが、合焦レンズを含むレンズ群(図1では1つのレンズで代表して示してある)を備え、被写体像を後述する撮像素子40の撮像面に結像させる。
偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット30とは、撮像素子40と共に、後述する合焦制御部54による合焦制御において焦点検出作用を行う。これについては、後に詳述する。
撮像素子40は、結像光学系10によって結像された被写体像を電気信号に光電変換する。
Although not shown in detail, the imaging optical system 10 is provided with a lens group including a focusing lens (represented by one lens in FIG. 1), and an imaging surface of an imaging element 40 to be described later for an object image. To form an image.
The polarization pupil splitting optical system and the liquid crystal optical rotator unit 30 perform a focus detection function in focusing control by the focusing control unit 54 described later together with the image sensor 40. This will be described in detail later.
The image sensor 40 photoelectrically converts the subject image formed by the imaging optical system 10 into an electric signal.

制御装置50は、CPU等を備えて構成され、当該カメラ1の全体制御を行う。制御装置50は、液晶駆動部51、撮像駆動部52、画像処理部53、合焦制御部54等の各機能部を備えている。
液晶駆動部51は、合焦制御時において、後述する合焦制御部54によって制御されて液晶旋光子ユニット30を駆動する。
The control device 50 includes a CPU and the like, and performs overall control of the camera 1. The control device 50 includes functional units such as a liquid crystal driving unit 51, an imaging driving unit 52, an image processing unit 53, and a focusing control unit 54.
The liquid crystal drive unit 51 drives the liquid crystal optical rotator unit 30 by being controlled by a focus control unit 54 described later during focus control.

撮像駆動部52は、撮影時および後述する合焦制御部54による合焦制御時に、撮像素子40を駆動する。
画像処理部53は、撮像素子40で光電変換された画像信号を所定信号レベルに増幅し、輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を施す。
The imaging drive unit 52 drives the imaging element 40 at the time of shooting and at the time of focusing control by a focusing control unit 54 described later.
The image processing unit 53 amplifies the image signal photoelectrically converted by the image sensor 40 to a predetermined signal level, and performs image processing such as contour compensation, gamma correction, and white balance adjustment.

合焦制御部54は、合焦制御時において、液晶駆動部51と撮像駆動部52とを駆動制御し、撮像素子40から読み出した焦点検出用画像情報にもとづいて焦点検出(デフォーカス量の算出)を行う。合焦制御部54は、さらに、合焦駆動機構60を介して結像光学系10における合焦レンズを駆動して焦点合わせ動作を行う。この合焦制御部54による合焦制御については、後に詳述する。   The focus control unit 54 drives and controls the liquid crystal drive unit 51 and the imaging drive unit 52 during focus control, and performs focus detection (defocus amount calculation) based on the focus detection image information read from the image sensor 40. )I do. The focusing control unit 54 further performs a focusing operation by driving the focusing lens in the imaging optical system 10 via the focusing driving mechanism 60. The focus control by the focus control unit 54 will be described in detail later.

合焦駆動機構60は、結像光学系10の合焦レンズ(図示せず)を移動駆動する超音波モータ等の駆動手段と、合焦レンズの位置を検知する位置センサ等を備えている。合焦駆動機構60は、合焦制御部54によって制御され、合焦レンズを合焦駆動する。また、位置センサによる合焦レンズの位置情報は、合焦した被写体に対する距離情報となる。
操作部70は、シャッターボタンや各種設定スイッチ等の、当該カメラ1に対して指令する操作部材を備えている。操作部70は、その備える操作部材の操作情報を制御装置50に入力する。
The focusing drive mechanism 60 includes driving means such as an ultrasonic motor that moves and drives a focusing lens (not shown) of the imaging optical system 10, a position sensor that detects the position of the focusing lens, and the like. The focusing drive mechanism 60 is controlled by the focusing control unit 54 and drives the focusing lens to focus. Further, the position information of the focusing lens by the position sensor is distance information with respect to the focused subject.
The operation unit 70 includes operation members that command the camera 1 such as a shutter button and various setting switches. The operation unit 70 inputs operation information of the operation member provided therein to the control device 50.

表示部80は、LCDパネル等によって構成され、撮像素子40が撮像しているリアルタイムの画像(すなわちスルー画像)や撮影画像および各種設定画面等を表示する。
記録媒体90は、当該カメラ1に対して着脱可能なCFやSDのメモリカード等であって、撮影した画像データを記録する。
The display unit 80 is configured by an LCD panel or the like, and displays a real-time image (that is, a through image) captured by the image sensor 40, a captured image, various setting screens, and the like.
The recording medium 90 is a CF or SD memory card that can be attached to and detached from the camera 1 and records captured image data.

そして、カメラ1は、操作部70におけるシャッターボタンが押圧操作(レリーズ操作)されると制御装置50に制御され、結像光学系10によって結像された被写体像光を撮像素子40が電気信号に変換し、その画像データを記録媒体90に記録(すなわち撮影)する。   The camera 1 is controlled by the control device 50 when the shutter button in the operation unit 70 is pressed (release operation), and the imaging element 40 converts the subject image light imaged by the imaging optical system 10 into an electrical signal. The image data is converted and recorded (that is, photographed) on the recording medium 90.

ここで、カメラ1は、撮影に先だって操作部70におけるシャッターボタンが半押し(または合焦指令のスイッチが操作)されると、合焦制御を行う。
合焦制御においては、制御装置50における合焦制御部54が、液晶駆動部51と撮像駆動部52とを介して、偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット30および撮像素子40を制御して焦点検出(デフォーカス量の算出)を行う。さらに、合焦駆動機構60を介して結像光学系10における合焦レンズを駆動して焦点合わせ動作を行う。
Here, the camera 1 performs focus control when the shutter button in the operation unit 70 is half-pressed (or the focus command switch is operated) prior to shooting.
In the focus control, the focus control unit 54 in the control device 50 controls the polarization pupil splitting optical system, the liquid crystal rotator unit 30 and the image sensor 40 via the liquid crystal drive unit 51 and the image capture drive unit 52. Focus detection (defocus amount calculation) is performed. Further, the focusing lens in the imaging optical system 10 is driven via the focusing driving mechanism 60 to perform the focusing operation.

つぎに、これら偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット30および撮像素子40の構成と作用について、前述した図1に加えて図2〜図5を参照して詳細に説明する。
図2は、液晶旋光子ユニット30を示し、(a)はその縦断面図,(b)は(a)のA−A断面図に相当する単位電極31EPによる電極パターン31A,31Bを示す図である。
Next, the configuration and operation of the polarization pupil splitting optical system, the liquid crystal optical rotator unit 30 and the image sensor 40 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 5 in addition to FIG. 1 described above.
2A and 2B show a liquid crystal optical rotator unit 30, wherein FIG. 2A is a longitudinal sectional view thereof, and FIG. 2B is a diagram showing electrode patterns 31A and 31B by unit electrodes 31EP corresponding to the AA sectional view of FIG. is there.

偏光瞳分割光学系は、図1に示すように、開口形成された一対の瞳開口L,20Rに、偏光フィルタ21L,21Rが透過偏光軸を直交するように(90°異なるように)配設されている。
そして、偏光瞳分割光学系は、結像光学系10の射出瞳に、瞳開口L,20Rが光軸OAを挟んでX軸上の対称位置となるように配設されている。
本実施形態では、一方の瞳開口Lにおける偏光フィルタ21Lの透過偏光軸は、瞳開口L,20Rの配置軸方向と直交する方向を向くように(すなわちY軸方向と平行、第一の方向)に設定され、他方の瞳開口Rにおける偏光フィルタ21Rの透過偏光軸は、瞳開口L,20Rの配置軸方向と平行な方向を向くように(すなわちX軸方向と平行、第二の方向)設定されている。
In the polarization pupil splitting optical system, as shown in FIG. 1, the polarizing filters 21L and 21R are arranged in a pair of pupil openings L and 20R in which the apertures are formed so that the transmission polarization axes are orthogonal (90 ° different). Has been.
The polarization pupil splitting optical system is disposed in the exit pupil of the imaging optical system 10 so that the pupil openings L and 20R are symmetrical on the X axis with the optical axis OA interposed therebetween.
In the present embodiment, the transmission polarization axis of the polarizing filter 21L in one pupil opening L is oriented in a direction orthogonal to the arrangement axis direction of the pupil openings L and 20R (that is, parallel to the Y-axis direction and the first direction). And the transmission polarization axis of the polarizing filter 21R at the other pupil opening R is set to be in a direction parallel to the arrangement axis direction of the pupil openings L and 20R (that is, parallel to the X-axis direction, the second direction). Has been.

このように構成された偏光瞳分割光学系は、瞳開口L,20Rを透過する被写体像光を、偏光軸が90°異なる一対の光に偏光する。この偏光瞳分割光学系を透過した光には、縦方向(図2紙面と平行なY軸方向)と、横方向(図2紙面に直交するX軸方向)と、の両方が同じように含まれる。このため、これらを分離しなければ、像ズレは検出できない。この偏光軸の異なる被写体像光の分離は、後述する液晶旋光子ユニット30が行う。   The thus configured polarization pupil splitting optical system polarizes the subject image light transmitted through the pupil apertures L and 20R into a pair of lights having polarization axes different by 90 °. The light transmitted through this polarization pupil splitting optical system includes both the vertical direction (Y-axis direction parallel to the paper surface of FIG. 2) and the horizontal direction (X-axis direction orthogonal to the paper surface of FIG. 2) in the same way. It is. For this reason, an image shift cannot be detected unless these are separated. Separation of subject image light having different polarization axes is performed by a liquid crystal optical rotator unit 30 described later.

液晶旋光子ユニット30は、その縦断面図である図2(a)に示すように、液晶旋光子31と、一定方向の偏光軸の光のみを透過する偏光フィルタ32とが、一体に構成されている。
液晶旋光子31は、それぞれ一方側の面に透明電極31Eを備えた2枚のガラス基板31F,31Rが、透明電極31Eを対向させて所定間隔で配置され、その間に透過光の偏光軸を回転可能な液晶31Lが封入されて構成されている。
As shown in FIG. 2A, which is a longitudinal sectional view of the liquid crystal optical rotator unit 30, a liquid crystal optical rotator 31 and a polarizing filter 32 that transmits only light having a polarization axis in a certain direction are integrally configured. ing.
In the liquid crystal optical rotator 31, two glass substrates 31F and 31R each having a transparent electrode 31E on one surface are arranged at a predetermined interval with the transparent electrode 31E facing each other, and the polarization axis of transmitted light is rotated between them. A possible liquid crystal 31L is enclosed.

対向する透明電極31Eは、一方(ガラス基板31F側)は全面を覆う単一電極であるが、他方(ガラス基板31R側)は、図2(b)に示すように、Y軸方向に所定幅でX軸方向に長い矩形(短冊状)の単位電極31EPが、Y軸方向に並列配置されて構成されている。これら単位電極31EPは、Y軸方向1つ置きにグループ(電極パターン31Aおよび電極パターン31B)を形成している。この電極パターン31A,31Bを構成する各単位電極31EPには一括して通電(ON/OFF)されるようになっている。そして、電極パターン31A,31Bのいずれか一方、又は両方に通電(ON/OFF)制御することができるようになっている。   One of the opposing transparent electrodes 31E (the glass substrate 31F side) is a single electrode that covers the entire surface, while the other (the glass substrate 31R side) has a predetermined width in the Y-axis direction as shown in FIG. The rectangular unit electrodes 31EP that are long in the X-axis direction are arranged in parallel in the Y-axis direction. These unit electrodes 31EP form groups (electrode pattern 31A and electrode pattern 31B) every other Y-axis direction. The unit electrodes 31EP constituting the electrode patterns 31A and 31B are energized (ON / OFF) all at once. In addition, one (or both) of the electrode patterns 31A and 31B can be energized (ON / OFF).

なお、図中、各単位電極31EPの間には隙間があるが、これは図示の関係上であって実際には極力狭められているものとする。透明電極31E(単位電極31EP)は光リソグラフィ等によって敏細なパターンを形成することができ、それに応じて透過偏光軸のパターンも細かい領域ごとに制御できる。これにより、モザイク状に偏光軸を変えた偏光膜を撮像素子前面に貼り付ける等の、非常に手間のかかる作業を行わなくてよい。リソグラフィによるパターン形成は精度も良好で、技術的にも多くの蓄積があって製造しやすい。   In the figure, there is a gap between the unit electrodes 31EP. However, this is based on the relationship shown in the drawing and is actually narrowed as much as possible. The transparent electrode 31E (unit electrode 31EP) can form a sensitive pattern by photolithography or the like, and the transmission polarization axis pattern can be controlled for each fine region accordingly. Thereby, it is not necessary to perform a very time-consuming operation such as attaching a polarizing film whose polarization axis is changed in a mosaic pattern to the front surface of the image sensor. Lithographic pattern formation has good accuracy and is technically easy to manufacture with much accumulation.

偏光フィルタ32は、液晶旋光子31における撮像素子40側に位置するガラス基板31Rの外面(撮像素子40側の面)に、一体的に設けられている。この偏光フィルタ32の透過偏光軸の方向は、偏光瞳分割光学系のどちらか一方の瞳開口Lまたは20Rにおける偏光フィルタ21Lまたは21Rの偏光軸と揃えてある。   The polarizing filter 32 is integrally provided on the outer surface (the surface on the image sensor 40 side) of the glass substrate 31R located on the image sensor 40 side in the liquid crystal optical rotator 31. The direction of the transmission polarization axis of the polarization filter 32 is aligned with the polarization axis of the polarization filter 21L or 21R in either pupil opening L or 20R of the polarization pupil splitting optical system.

なお、液晶旋光子31の被写体側の外面(ガラス基板31Fの外面)に、図2(a)に示すように、撮像素子40への赤外線の入射を防ぐIRカットフィルタ30Cを備えても良いし、更に、全体を振動させて付着したゴミを落とすゴミ除去機構を備えて構成しても良い。   As shown in FIG. 2A, an IR cut filter 30C that prevents the incidence of infrared rays on the image sensor 40 may be provided on the outer surface of the liquid crystal rotator 31 on the subject side (the outer surface of the glass substrate 31F). Furthermore, a dust removing mechanism that vibrates the whole and drops the attached dust may be provided.

上記のように構成された液晶旋光子ユニット30は、電極パターン31A,31Bへの通電状態の選択(いずれか一方、又は両方への通電)によって液晶31Lの旋光状態を変えることで、透過する偏光軸を選択できる。これにより、偏光瞳分割光学系の瞳開口L,20Rを透過した被写体像光を、偏光軸の方向毎に分離する。   The liquid crystal rotator unit 30 configured as described above transmits polarized light by changing the optical rotation state of the liquid crystal 31L by selecting the energization state of the electrode patterns 31A and 31B (energization of either one or both). Axis can be selected. Thereby, the subject image light transmitted through the pupil openings L and 20R of the polarization pupil splitting optical system is separated for each direction of the polarization axis.

つぎに、図3を参照して、この液晶旋光子ユニット30による、被写体像光の偏光軸の方向毎の分離について説明する。
図3は、偏光瞳分割光学系と液晶旋光子ユニット30とによる偏光・旋光の状態を示す説明図であって、(a),(b)は、入射光の偏光状態と旋光、像の関係を示し、(c)は、偏光軸毎に分離した被写体像光を比較可能に結像する説明図である。なお、図3は、X軸方向上側(プラス側)から見た図であって、図中上側に偏光フィルタ21Lが、下側に偏光フィルタ21Rが、それぞれ位置した図となっている。
Next, with reference to FIG. 3, the separation of the object image light in each direction of the polarization axis by the liquid crystal optical rotator unit 30 will be described.
FIGS. 3A and 3B are explanatory views showing the state of polarization and optical rotation by the polarization pupil division optical system and the liquid crystal optical rotator unit 30. FIGS. 3A and 3B show the relationship between the polarization state of the incident light, the optical rotation, and the image. (C) is explanatory drawing which forms the object image light isolate | separated for every polarization axis so that comparison is possible. 3 is a view as seen from the upper side (plus side) in the X-axis direction, in which the polarizing filter 21L is located on the upper side and the polarizing filter 21R is located on the lower side.

前述したように、偏光瞳分割光学系を透過した光は、縦方向(図3紙面と平行なY軸方向)と、横方向(図3紙面に直交するX軸方向)との、両方が同じように含まれている。液晶旋光子ユニット30は、下記のような作用によってこれを分離する。
すなわち、図3(a)に示すように、液晶旋光子31で旋光しない(OFF状態=非駆動)の場合、光はそのまま透過し、偏光フィルタ32と偏光軸が合致する入射光だけが透過する。逆に、液晶旋光子31で旋光する(ON状態=駆動)場合、図3(b)に示すように、偏光フィルタ32と偏光軸が直交する入射光だけが透過する。つまり、液晶旋光子31における旋光状態の選択によって、入射光のうち何れの偏光成分を透過させるかを選択できる。
As described above, the light transmitted through the polarization pupil splitting optical system is the same in both the vertical direction (Y-axis direction parallel to the paper surface of FIG. 3) and the horizontal direction (X-axis direction orthogonal to the paper surface of FIG. 3). Included. The liquid crystal optical rotator unit 30 separates it by the following operation.
That is, as shown in FIG. 3A, when the optical rotator 31 does not rotate the light (OFF state = non-driven), the light is transmitted as it is, and only the incident light whose polarization axis matches the polarizing filter 32 is transmitted. . In contrast, when the liquid crystal rotator 31 rotates (ON state = drive), only incident light whose polarization axis is orthogonal to the polarizing filter 32 is transmitted as shown in FIG. That is, by selecting the optical rotation state in the liquid crystal optical rotator 31, it is possible to select which polarization component of the incident light is transmitted.

図3(c)は、液晶旋光子31の半分(図2に示す電極パターン31A,31Bのいずれか一方)を非駆動(OFF)、半分(電極パターン31A,31Bの他方)を駆動(ON)した状態を示す。入射光のうち、偏光フィルタ32の偏光軸と平行,直交のそれぞれの成分が選択的に透過し、結像されることとなる。これにより、偏光で分割された瞳(偏光瞳分割光学系における偏光フィルタ21L,21R)のそれぞれの成分を分離して結像させ、像を比較することで像ズレ=デフォーカス量を検出可能となる。   FIG. 3C shows that half of the liquid crystal optical rotator 31 (one of the electrode patterns 31A and 31B shown in FIG. 2) is not driven (OFF) and half (the other of the electrode patterns 31A and 31B) is driven (ON). Shows the state. Of the incident light, each component parallel and orthogonal to the polarization axis of the polarizing filter 32 is selectively transmitted to form an image. As a result, it is possible to detect the image deviation = defocus amount by separating the respective components of the pupils divided by the polarization (the polarization filters 21L and 21R in the polarization pupil division optical system) and comparing the images. Become.

つぎに、図4を参照して、結像状態と合焦状態について説明する。
図4は、液晶旋光子ユニット30(液晶旋光子31)の各単位電極31EPに対応する結像状態を示す説明図である。
被写体は、図4(a)に示すように、画面中央に1本線がある平面物体とする。
この被写体に焦点が合っている場合、図4(b)に示すように、液晶旋光子31における電極パターン31A,31Bで透過する偏光軸が異なっても、焦点位置は変わらない。従って、電極パターン31A,31Bとそれぞれ対応する領域における像(図中黒ベタで示す)のズレは生じない。
Next, with reference to FIG. 4, the imaging state and the in-focus state will be described.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an imaging state corresponding to each unit electrode 31EP of the liquid crystal optical rotator unit 30 (liquid crystal optical rotator 31).
As shown in FIG. 4A, the subject is a planar object having a single line at the center of the screen.
When the subject is in focus, the focal position does not change even if the polarization axes transmitted through the electrode patterns 31A and 31B in the liquid crystal rotator 31 are different, as shown in FIG. 4B. Accordingly, there is no deviation of the image (indicated by black solids in the figure) in the regions corresponding to the electrode patterns 31A and 31B.

図4(c)は、少しデフォーカスした状態を示す。この状態では、電極パターン31Aを透過した光による第一像と,電極パターン31Bを透過した光による第二像とは、小さな像ズレ:D1を生じる。
一方、大きくデフォーカスした状態では、図4(d)に示すように、第一像と第二像との間に、より大きな像ズレ:D2を生ずる。
つまり、この像ズレ量を検出することで、デフォーカス量を検出できる。この原理自体は、公知の一般の位相差AFと同様である。
FIG. 4C shows a slightly defocused state. In this state, a small image deviation: D1 is generated between the first image by the light transmitted through the electrode pattern 31A and the second image by the light transmitted through the electrode pattern 31B.
On the other hand, in a state where the focus is greatly defocused, as shown in FIG. 4D, a larger image shift: D2 is generated between the first image and the second image.
That is, the defocus amount can be detected by detecting the image shift amount. This principle itself is the same as that of a known general phase difference AF.

つぎに、図5を参照して、像ズレをキャンセルした撮影(画像データの取得)について説明する。図5は、像ズレをキャンセルする撮影の説明図である。
通常の合焦制御時には、図5(a)に示すように、像ズレを生じさせた状態で焦点位置を検出する。この状態で撮影を行うと像ズレしたままになってしまうため、画素を半分に間引いて画像を生成するか、像ズレを補正しで合成する画像処理が必要となり、効率的ではない。
Next, with reference to FIG. 5, photographing (acquisition of image data) in which image displacement is canceled will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram of photographing for canceling the image shift.
At the time of normal focusing control, as shown in FIG. 5A, the focal position is detected in a state where image deviation has occurred. If the image is taken in this state, the image will remain misaligned, so that an image is generated by thinning out the pixels in half, or image processing for correcting and synthesizing the image misalignment is required, which is not efficient.

そこで、図5(b)に示すように、2つの電極パターン31A,31Bの両方をON又はOFFにする。これにより、どちらか一方の偏光成分しか透過しなくなり、像ズレは生じない。この状態で撮影を行えば、像ズレを補正する必要もなく、全ての画素を用いた画像を生成することができる。   Therefore, as shown in FIG. 5B, both the two electrode patterns 31A and 31B are turned ON or OFF. As a result, only one of the polarization components is transmitted, and no image shift occurs. If shooting is performed in this state, it is not necessary to correct image displacement, and an image using all pixels can be generated.

しかし、図5(b)に示す状態では、どちらか一方の偏光で撮影することとなり、実質的に瞳の開口面積が減って過剰に被写界深度が深くなり、また、偏光効果により物体の明暗が肉眼と異なってしまうことも考えられる。このため、1回の露光中に、電極パターン31A,31Bに対してON−OFFを切り替える。これにより、同一の画素に対して両方の偏光による像が結像し、被写界深度が光学系本来のものに近づき、偏光効果をなくして撮影画像と肉眼の印象が異なる可能性を抑制できる。   However, in the state shown in FIG. 5 (b), shooting is performed with either one of the polarized lights, the pupil opening area is substantially reduced and the depth of field is excessively deep, and the polarization effect causes the object to be captured. It is also possible that the light and darkness will be different from the naked eye. For this reason, during one exposure, ON-OFF is switched with respect to electrode pattern 31A, 31B. As a result, images with both polarizations are formed on the same pixel, the depth of field approaches that of the original optical system, and it is possible to suppress the possibility that the captured image differs from the naked eye impression by eliminating the polarization effect. .

(第2実施形態)
つぎに、図6〜図8に示す、液晶旋光子ユニット30の第2実施形態を説明する。
図6に示す液晶旋光子ユニット30は、液晶旋光子31における各単位電極31EPにそれぞれ電源をON/OFF可能なスイッチSWを備え、それぞれ駆動回路33で独立してスイッチング可能に構成したものである。なお、その他の構成は前述した第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the liquid crystal optical rotator unit 30 shown in FIGS. 6 to 8 will be described.
The liquid crystal optical rotator unit 30 shown in FIG. 6 includes a switch SW that can be turned on / off for each unit electrode 31EP in the liquid crystal optical rotator 31, and can be independently switched by a drive circuit 33. . Other configurations are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

前述した図2に示す第1実施形態における単位電極31EPは、固定された電極パターン31A,31Bとして一括制御されるため、制御は簡単だが、多様な制御はできない。
本第2実施形態は、各単位電極31EP毎に駆動回路33でスイッチングを行うように構成することで、通電する単位電極31EPを動的に変更可能としたものである。このような制御はマトリックス表示型の液晶表示装置では一般的である。
このような構成により、図6(a)に示すように各単位電極31EPを1個置きに通電したり、図6(b)に示すように各単位電極31EPを2個置きに通電したりすることが可能となる。
Since the unit electrode 31EP in the first embodiment shown in FIG. 2 is controlled collectively as the fixed electrode patterns 31A and 31B, the control is simple, but various controls cannot be performed.
In the second embodiment, the unit electrode 31EP to be energized can be dynamically changed by configuring the drive circuit 33 to perform switching for each unit electrode 31EP. Such control is common in matrix display type liquid crystal display devices.
With such a configuration, the unit electrodes 31EP are energized every other unit electrode 31EP as shown in FIG. 6A, or the unit electrodes 31EP are energized every other unit electrode 31EP as shown in FIG. 6B. It becomes possible.

これにより、細かいパターンで偏光状態を選択でき、被写体の小領域にピンポイントで合焦制御したり、画面全体の距離分布を細かく取得したい場合などに適する。たとえば、図6(b)に示すように各単位電極31EPを2個置きに通電することで、透過偏光軸の領域分割を大雑把にできるため、たとえば、画素加算により1画素に相当する領域が拡大しても、それに合わせて偏光領域の調整を行うことができる。   This makes it possible to select a polarization state with a fine pattern, and is suitable for a case where focus control is focused on a small area of a subject or a distance distribution of the entire screen is to be acquired in detail. For example, as shown in FIG. 6B, by energizing every second unit electrode 31EP, the region of the transmission polarization axis can be roughly divided. For example, the region corresponding to one pixel is expanded by pixel addition. Even so, the polarization region can be adjusted accordingly.

さらに、この駆動する単位電極31EPを上下にずらすことで、透過偏光軸の境界(偏光分離領域の境界)になる位置を調整することが出来る。このように、単位電極31EPを選択的にスイッチングすることで、多様な合焦制御を行うことが可能になる。たとえば、カメラ設定の変化によって、撮像素子40の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置が変化してしまうような場合に、その結像位置を合焦エリアに対応するように変化させることができる。ここで、撮像素子40の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置の変化を招くカメラ設定の変化とは、ズーミングによる結像光学系10の瞳位置変動、撮像素子40の画素読み出し設定切換(画素切り換え)、合焦エリア選択等である。   Further, by shifting the unit electrode 31EP to be driven up and down, the position that becomes the boundary of the transmission polarization axis (the boundary of the polarization separation region) can be adjusted. As described above, by selectively switching the unit electrode 31EP, various focusing controls can be performed. For example, when the position at which the boundary of the polarization separation region on the light receiving surface of the image sensor 40 changes due to a change in camera settings, the imaging position is changed to correspond to the in-focus area. be able to. Here, the change in the camera setting that causes the change in the position where the boundary of the polarization separation region on the light receiving surface of the image sensor 40 is imaged is the change in the pupil position of the imaging optical system 10 due to zooming, the pixel readout setting of the image sensor 40 Switching (pixel switching), focusing area selection, and the like.

図7は、ズーミングによって結像光学系10の瞳位置に変動が生じた場合に、駆動する単位電極31EPを変更して対応する場合の説明図である。
実際のカメラでは、液晶旋光子31における電極パターン(単位電極31EP)形状が、そのままのサイズで撮像素子40に投影されるわけではない。結像光学系10の瞳位置と、偏光瞳分割光学系の位置と、液晶旋光子ユニット30(液晶旋光子31)と、撮像素子40の光軸方向における位置関係によって、撮像素子40に到達する偏光領域は光軸OAを中心に拡大または縮小される。また、結像光学系10は、ズーミングやレンズ交換等によって瞳位置が変わる場合がある。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a case where the unit electrode 31EP to be driven is changed when a change occurs in the pupil position of the imaging optical system 10 due to zooming.
In an actual camera, the shape of the electrode pattern (unit electrode 31EP) in the liquid crystal optical rotator 31 is not projected onto the image sensor 40 as it is. The imaging element 40 is reached by the positional relationship in the optical axis direction of the imaging optical system 10, the position of the polarization pupil splitting optical system, the liquid crystal rotator unit 30 (liquid crystal rotator 31), and the imaging element 40. The polarization region is enlarged or reduced about the optical axis OA. Further, the imaging optical system 10 may change its pupil position due to zooming, lens exchange, or the like.

すなわち、図7(a)では瞳分割領域の境界が合焦エリア41と重なっているが、結像光学系10が変化して瞳位置が移動した図7(b)では、は瞳分割領域の境界(図中矢印で示す)が合焦エリア41に重ならなくなっている。このままでは、合焦ができなくなったり、合焦エリア41の位置を移動したりしなければならなくなる。   That is, in FIG. 7A, the boundary of the pupil division area overlaps with the focusing area 41, but in FIG. 7B in which the imaging optical system 10 is changed and the pupil position is moved, The boundary (indicated by the arrow in the figure) does not overlap the in-focus area 41. In this state, it becomes impossible to focus or the position of the focusing area 41 must be moved.

そこで、既に図6で示したように液晶旋光子31における駆動領域(単位電極31EP)を変更することによって、図7(c)に示すように、境界を移動して合焦エリア41が境界に対して一定位置に留まれるようにする。撮像素子40に投影される偏光領域の境界は、光軸OAを中心に拡大縮小されるため、駆動領域(駆動する単位電極31EP)も光軸OAを中心に対称に変更する。瞳位置は、レンズ固定の場合は、ズームエンコーダでズーム位置を検出して予め記憶されていた瞳位置を読み出せばよい。また、レンズ交換式の場合、同様にズームエンコーダ出力とレンズ内回路に記憶されていたレンズ特性値を制御装置50(合焦制御部54)へ送信するように構成すればよい。この瞳位置変動への対応については、従来の位相差AFで同様の処理が行われており、システム的にはそれらと同様である。   Therefore, by changing the drive area (unit electrode 31EP) in the liquid crystal optical rotator 31 as already shown in FIG. 6, the boundary is moved as shown in FIG. On the other hand, try to stay in a certain position. Since the boundary of the polarization region projected onto the image sensor 40 is enlarged or reduced about the optical axis OA, the drive region (unit electrode 31EP to be driven) is also changed symmetrically about the optical axis OA. When the lens position is fixed, the pupil position may be read out by detecting the zoom position with a zoom encoder. In the case of the interchangeable lens system, the zoom encoder output and the lens characteristic value stored in the in-lens circuit may be similarly transmitted to the control device 50 (focus control unit 54). Regarding the correspondence to the pupil position fluctuation, the same processing is performed by the conventional phase difference AF, and the system is the same as them.

つぎに、図8を参照して、カメラ1の調整を含めた合焦エリア41の設定について説明する。図8は、撮像素子40における誤差の影響を抑えて合焦エリア41を設定する説明図である。
偏光瞳分割光学系の瞳配列方向(瞳開口L,20Rの配列方向)と、液晶旋光子31における単位電極31EPと対応するパターンの配列方向と、撮像素子40の画素列の配列方向は、製造誤差によってわずかな傾きを持つ可能性が考えられる。特に最近の撮像素子は微細化が進行し、画素ピッチが1〜2μm程度になる場合もあるため、製造誤差が影響し易くなっている。
Next, the setting of the focusing area 41 including adjustment of the camera 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram for setting the focusing area 41 while suppressing the influence of errors in the image sensor 40.
The pupil arrangement direction of the polarization pupil splitting optical system (the arrangement direction of the pupil openings L and 20R), the arrangement direction of the pattern corresponding to the unit electrode 31EP in the liquid crystal optical rotator 31, and the arrangement direction of the pixel column of the image sensor 40 are manufactured. There is a possibility of a slight inclination depending on the error. In particular, recent image sensors have been miniaturized, and the pixel pitch may be about 1 to 2 μm, so that manufacturing errors are easily affected.

このため、光学系全体を組み立てた状態で、テストパターンTPをデフォーカス撮影する。テストパターンTPが直線を並べたものである場合、図8(a)に示すように読み出し画像100には偏光領域毎に像ズレを生じ、図中矢印で示す境界において段差が明確になる。この段差の図中上下で像の位置を比較すれば、像ズレ量が検出できる。しかし、偏光で分割された瞳領域の配列方向と、液晶旋光子31の単位電極31EPと対応するパターンと、撮像素子40の画素Pの配列方向(画素列PL)は、製造誤差によりそれぞれわずかに傾いている可能性がある。その場合、画面の右と左で、像ズレを生じる画素列PLの位置が異なる可能性がある。図8(b)中において、A列(PLA)とB列(PLB)を比較した場合、画面左端では像ズレは検出できないが、画面右では検出されてしまう。   For this reason, the test pattern TP is defocused with the entire optical system assembled. When the test pattern TP is a straight line, as shown in FIG. 8A, the read image 100 has an image shift for each polarization region, and a step becomes clear at the boundary indicated by an arrow in the figure. By comparing the position of the image at the top and bottom of the step, the image shift amount can be detected. However, the arrangement direction of the pupil region divided by polarization, the pattern corresponding to the unit electrode 31EP of the liquid crystal optical rotator 31, and the arrangement direction (pixel row PL) of the pixels P of the image sensor 40 are slightly different due to manufacturing errors. It may be tilted. In that case, there is a possibility that the position of the pixel row PL that causes the image shift is different between the right side and the left side of the screen. In FIG. 8B, when the A column (PLA) and the B column (PLB) are compared, an image shift cannot be detected at the left end of the screen, but is detected at the right side of the screen.

このような状態を避けるためには、図8(b)中における傾きズレDxより間隔をあけた画素列を読み出して焦点検出に用いる必要がある。
図8(b)中では、A列(PLA)とC列(PLC)とを比較すれば、画面左右で同じように像ズレが検出できることになる。この上下の画素列の間隔が大きくなると被写体の同一領域を見ていることにならず、合焦しにくくなるので、一定以上の傾きが検出された場合は調整が必要になる。あるいは、画像を読み出しながら調整を行って、傾きが一定以下になった位置で固定してもよい。光学系が組み上がった状態で、テストパターンTPを撮像して傾きを検出し、カメラ1の合焦制御部54に記憶することで、製造誤差にかかわらず適切に焦点検出を行うこと可能となる。
In order to avoid such a state, it is necessary to read out pixel columns spaced apart from the inclination deviation Dx in FIG. 8B and use them for focus detection.
In FIG. 8B, if the A column (PLA) and the C column (PLC) are compared, the image shift can be detected in the same way on the left and right sides of the screen. When the space between the upper and lower pixel rows is increased, the same area of the subject is not seen and focusing becomes difficult. Therefore, adjustment is necessary when a certain inclination is detected. Alternatively, the adjustment may be performed while reading the image, and the image may be fixed at a position where the inclination is below a certain level. With the optical system assembled, the test pattern TP is imaged to detect the tilt and stored in the focusing control unit 54 of the camera 1, so that focus detection can be performed appropriately regardless of manufacturing errors. .

以上、本実施形態によると、以下の効果を有する。
(1)カメラ1は、偏光瞳分割光学系によって被写体像光を偏光軸が90°異なる一対の光に偏光し、液晶旋光子ユニット30がそれぞれの成分を分離して撮像素子40に結像させる。そして、撮像素子40が撮像した画像データからその各成分の像を比較することで像ズレ=デフォーカス量を検出する。これにより、全画面を焦点検出対象とする(全画面に合焦エリアを設定する)ことが可能となる。また、撮像素子40によって合焦情報を得るため、焦点検出のための専用の撮像素子や光路分割素子等が不要となり、小型で安価に構成できる。
As described above, this embodiment has the following effects.
(1) The camera 1 polarizes subject image light into a pair of light beams whose polarization axes are different by 90 ° by the polarization pupil division optical system, and the liquid crystal rotator unit 30 separates each component and forms an image on the image sensor 40. . Then, the image shift = defocus amount is detected by comparing the image of each component from the image data captured by the image sensor 40. As a result, the entire screen can be set as a focus detection target (a focusing area is set on the entire screen). Further, since the focus information is obtained by the image sensor 40, a dedicated image sensor for detecting the focus, an optical path splitting element, and the like are not required, and a small and inexpensive configuration can be achieved.

(2)カメラ1は、撮影時における露光時間中に液晶旋光子ユニット30における液晶旋光子31の透過光の偏光軸を切り替えて両方の偏光状態で露光する。これにより、同一の画素に対して両方の偏光による像が結像し、撮影画像と肉眼の印象が異なる可能性を抑制できる。 (2) The camera 1 performs exposure in both polarization states by switching the polarization axis of the transmitted light of the liquid crystal rotator 31 in the liquid crystal rotator unit 30 during the exposure time at the time of photographing. Thereby, the image by both polarization forms on the same pixel, and it can suppress possibility that a photographed image and the impression of the naked eye differ.

(3)カメラ1は、液晶旋光子ユニット30の駆動する単位電極31EPを変化させて偏光領域を変化させることで、偏光分離領域の境界になる位置を調整することが出来る。これにより、カメラ設定の変化によって、撮像素子40の受光面における偏光分離領域の境界が結像する位置が変化してしまうような場合に、その結像位置を合焦エリアに対応するように変化させて焦点検出を行うことが可能となる。 (3) The camera 1 can adjust the position that becomes the boundary of the polarization separation region by changing the polarization region by changing the unit electrode 31EP that the liquid crystal optical rotator unit 30 drives. As a result, when the position at which the boundary of the polarization separation region on the light receiving surface of the image sensor 40 changes due to a change in camera settings, the imaging position changes to correspond to the in-focus area. Thus, focus detection can be performed.

(4)カメラ1は、偏光瞳分割光学系における瞳開口L,20R配列方向に沿った画素列の両端において、当該配列方向と交差する方向の像の傾きズレDxより間隔をあけた画素列を読み出して焦点検出に用いる。これにより、撮像素子40の画素列の製造誤差等による傾きの影響を抑えて、高い合焦精度を得ることができる。 (4) The camera 1 includes pixel rows that are spaced from an image inclination deviation Dx in a direction intersecting the arrangement direction at both ends of the pixel rows along the arrangement direction of the pupil openings L and 20R in the polarization pupil division optical system. Read out and used for focus detection. Accordingly, it is possible to obtain a high focusing accuracy while suppressing the influence of the tilt due to the manufacturing error of the pixel row of the image sensor 40.

(変形形態)
以上、説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
(1)本実施形態では、デジタルスチルカメラについて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、動画像も取込めるデジタルビデオカメラにも適用可能である。
なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。
(Deformation)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes as described below are possible, and these are also within the scope of the present invention.
(1) In this embodiment, a digital still camera has been described. However, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a digital video camera that can capture moving images.
In addition, although embodiment and a deformation | transformation form can also be used in combination as appropriate, detailed description is abbreviate | omitted. Further, the present invention is not limited to the embodiment described above.

1:カメラ、10:結像光学系、20:偏光瞳分割光学系L、20R:開口部、21L,21R:偏光フィルタ、30:液晶旋光子ユニット、31:液晶旋光子、31E:透明電極、31EP:単位電極、32:偏光フィルタ、40:撮像素子、50:制御装置、54:合焦制御部、TP:テストパターン、PL(PLA,PLB,PLC):画素列   1: camera, 10: imaging optical system, 20: polarization pupil splitting optical system L, 20R: aperture, 21L, 21R: polarizing filter, 30: liquid crystal optical rotator unit, 31: liquid crystal optical rotator, 31E: transparent electrode, 31EP: Unit electrode, 32: Polarizing filter, 40: Image sensor, 50: Control device, 54: Focus control unit, TP: Test pattern, PL (PLA, PLB, PLC): Pixel array

Claims (8)

透過偏光軸が第一の方向および該第一の方向と異なる第二の方向である偏光フィルタがそれぞれ設けられた一対の瞳開口を有する偏光瞳分割光学系と、
互いに平行に配列された複数の透明電極列を有し、該透明電極列ごとに、加える電圧の通電制御が可能で、透過偏光軸を、前記第一の方向と前記第二の方向との間で変更または非変更可能な旋光子と、
透過偏光軸が前記第一の方向または前記第二の方向のうちのいずれか一方であるフィルタと、
前記透明電極列の配列方向に沿って配列された画素列を有する撮像素子と、を物体側から順に備え、
さらに、前記透明電極列に加える電圧の通電制御を行う駆動部と、
前記撮像素子において前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第一の方向であった光により形成された第一像と、前記瞳開口を通過する際に偏光軸が前記第二の方向であった光により形成された第二像との間の位置ズレから、焦点状態を検出する合焦制御部と、
を備えること、を特徴とする撮像装置。
A polarization pupil splitting optical system having a pair of pupil apertures each provided with a polarizing filter having a transmission polarization axis in a first direction and a second direction different from the first direction;
It has a plurality of transparent electrode rows arranged in parallel to each other, and it is possible to control the application of voltage to be applied to each transparent electrode row, and the transmission polarization axis is between the first direction and the second direction. With an optical rotator that can be changed or not changed with
A filter whose transmission polarization axis is either the first direction or the second direction;
An image sensor having a pixel array arranged along the array direction of the transparent electrode array, and in order from the object side,
Furthermore, a drive unit that performs energization control of the voltage applied to the transparent electrode array;
A first image formed by light having a polarization axis in the first direction when passing through the pupil opening in the imaging device, and a polarization axis in the second direction when passing through the pupil opening. A focus control unit that detects a focus state from a positional deviation between the second image formed by the light, and
An imaging apparatus comprising:
請求項1に記載の撮像装置であって、
前記透明電極列は、前記一対の瞳開口の配列方向と平行に配列されていること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1,
The transparent electrode rows are arranged in parallel with the arrangement direction of the pair of pupil openings;
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1または2に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記透明電極列を、1以上の列おきに2つのグループに分け、同一グループの前記透明電極列に対して同一の通電制御を行うこと、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
The drive unit divides the transparent electrode rows into two groups every other row, and performs the same energization control on the transparent electrode rows of the same group;
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、撮影時に、前記旋光子の透過偏光軸を前記撮像素子の全画面において同一方向に揃えるように、前記透明電極列を駆動すること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The driving unit drives the transparent electrode array so that the transmission polarization axis of the optical rotator is aligned in the same direction in the entire screen of the image sensor at the time of photographing;
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、露光中に、前記旋光子の透過偏光軸を切り替えて、前記第一像と前記第二像とを同一の画素で撮像すること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The driving unit switches the transmission polarization axis of the optical rotator during exposure to capture the first image and the second image with the same pixel,
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記撮像素子において前記第一像と前記第二像との境界の位置を変化させる前記撮像装置の状態の変化に応じて、前記旋光子の前記透明電極列に加える電圧を制御することにより変更すること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 5,
The driving unit controls a voltage applied to the transparent electrode array of the optical rotator according to a change in the state of the imaging device that changes a position of a boundary between the first image and the second image in the imaging element. To change by doing
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項6に記載の撮像装置であって、
前記駆動部は、前記撮像素子によって撮像したテストパターンの境界情報を保持しており、該境界情報に基づいて前記旋光子の前記透明電極列に加える電圧を制御すること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 6,
The driving unit holds boundary information of a test pattern imaged by the imaging device, and controls a voltage applied to the transparent electrode array of the optical rotator based on the boundary information;
An imaging apparatus characterized by the above.
請求項1〜7のいずれか1項に記載の撮像装置であって、
画素列は前記透明電極列に沿った横方向と、それと交差する縦方向にマトリックス状に配置され、
前記合焦制御部は、前記横方向両端において前記第一像と前記第二像との境界を含む、前記縦方向の複数の画素列を焦点検出に用いること、
を特徴とする撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7,
The pixel columns are arranged in a matrix in the horizontal direction along the transparent electrode columns and in the vertical direction intersecting the transparent electrode columns,
The focus control unit uses the plurality of vertical pixel columns including the boundary between the first image and the second image at both ends in the horizontal direction for focus detection;
An imaging apparatus characterized by the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015011058A (en) * 2013-06-26 2015-01-19 オリンパス株式会社 Imaging device and imaging method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294940A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Citizen Watch Co Ltd Optical modulation device
JP2009162847A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Nikon Corp Imaging apparatus
JP2010266730A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Nikon Corp Range-finding device and imaging apparatus
JP2010286828A (en) * 2009-05-15 2010-12-24 Nikon Corp Distance measuring device and image capturing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004294940A (en) * 2003-03-28 2004-10-21 Citizen Watch Co Ltd Optical modulation device
JP2009162847A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Nikon Corp Imaging apparatus
JP2010266730A (en) * 2009-05-15 2010-11-25 Nikon Corp Range-finding device and imaging apparatus
JP2010286828A (en) * 2009-05-15 2010-12-24 Nikon Corp Distance measuring device and image capturing apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015011058A (en) * 2013-06-26 2015-01-19 オリンパス株式会社 Imaging device and imaging method

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