DE102017101169A1

DE102017101169A1 - Bildsensor und bildaufnahmegerät

Info

Publication number: DE102017101169A1
Application number: DE102017101169.2A
Authority: DE
Inventors: Koichi Fukuda
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2017-01-23
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US10477099B2; US20170223258A1; US20200014842A1; US11422335B2; GB2548462B; CN112995546B; CN112995546A; CN107026992B; US11067772B2; US20180255231A1; CN107026992A; GB201700961D0; GB2548462A; US20210302693A1; US10015390B2

Abstract

Es wird ein Bildaufnahmegerät bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, wobei jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Eingangspupillenabstand Zs des Bildsensors hinsichtlich eines minimalen Ausgangspupillenabstandes Lmin des optischen Abbildungssystems und eines maximalen Ausgangspupillenabstandes Lmax des optischen Abbildungssystems folgende Bedingung erfüllt:

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bildsensor und ein Bildaufnahmegerät.
Stand der Technik
Eines der Fokuserfassungsverfahren, die von einem Bildaufnahmegerät durchgeführt werden, verwendet ein Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden, bei dem eine Fokuserfassung durch ein Phasenunterschiedsverfahren unter Verwendung von in einem Bildsensor ausgebildeten Fokuserfassungsbildelementen durchgeführt wird.
Das US-Patent Nr. 4,410,804 offenbart ein Bildaufnahmegerät, das einen zweidimensionalen Bildsensor verwendet, bei dem in jedem Bildelement eine Mikrolinse und eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten ausgebildet sind. Die Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten ist dazu eingerichtet, Lichtanteile, die unterschiedliche Gebiete der Ausgangspupille einer Abbildungslinse durchquert haben, über eine Mikrolinse zu empfangen, wodurch die Pupille aufgeteilt wird. Aus den Fokuserfassungssignalen, die von den Bildelementen (Fokuserfassungsbildelementen) ausgegeben werden, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten umfasst, wird ein Korrelationsausmaß berechnet, und aus dem Korrelationsausmaß wird ein Bildverschiebungsausmaß erlangt, wodurch die Fokuserfassung durch das Phasendifferenzverfahren durchgeführt wird. Ferner offenbart die Druckschrift JP 2001-083407 A die Erzeugung eines Bildsignales durch Addieren von Fokuserfassungssignalen, die von einer Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten für jedes Bildelement ausgegeben werden.
Die Druckschrift JP 2000-156823 A offenbart ein Bildaufnahmegerät, bei dem teilweise Paare von Fokuserfassungsbildelementen in einem zweidimensionalen Bildsensor angeordnet sind, der aus einer Vielzahl von Abbildungsbildelementen ausgebildet ist. Die Paare von Fokuserfassungsbildelementen sind dazu eingerichtet, Lichtanteile von unterschiedlichen Gebieten der Ausgangspupille einer Abbildungslinse über eine lichtabschirmende Schicht mit Öffnungen zu empfangen, wodurch die Pupille aufgeteilt wird. Ein Bildsignal wird über auf dem größten Teil des zweidimensionalen Bildsensors angeordnete Abbildungsbildelemente beschafft. Aus den Fokuserfassungssignalen der teilweise angeordneten Fokuserfassungsbildelemente wird ein Korrelationsausmaß berechnet, und aus dem berechneten Korrelationsausmaß wird ein Bildverschiebungsausmaß erlangt, wodurch die Fokuserfassung durch das Phasendifferenzverfahren gemäß der Offenbarung durchgeführt wird.
Bei der Fokuserfassung unter Verwendung des Oberflächenphasenunterschiedsverfahrens beim Abbilden kann die Defokussierungsrichtung und das Defokussierungsausmaß durch die in einem Bildsensor ausgebildeten Fokuserfassungsbildelemente gleichzeitig erfasst werden. Daher ist es möglich, eine Fokussteuerung mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen.
Bei dem Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden besteht jedoch ein Problem darin, dass, falls ein Abweichungsbereich eines Einfallswinkels von Licht von einer Abbildungslinse (einem optischen Abbildungssystem) auf einen Bildsensor an einem Randabschnitt groß ist, eine Pupillenabweichung zwischen einer Eintrittspupille eines Sensors und einer Austrittspupille der Abbildungslinse groß ist, sowie die Grundlinienlänge nicht sichergestellt ist, und es dementsprechend den Fall gibt, dass sich die Fokuserfassungsqualität durch das Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden verschlechtert.
ERFINDUNGSZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Erfindung erfolgte in Anbetracht der vorgenannten Situation, und verwirklicht eine Fokuserfassung durch das Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden in einem weiten Bereich von Bedingungen für den Fall, dass ein Abweichungsbereich eines Einfallswinkels von Licht von einem optischen Abbildungssystem auf einen Bildsensor an einem Randabschnitt groß ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bildaufnahmegerät bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Eingangspupillenabstand Z_s des Bildsensors hinsichtlich eines minimalen Ausgangspupillenabstandes L_min des optischen Abbildungssystems und eines maximalen Ausgangspupillenabstandes L_max des optischen Abbildungssystems folgende Bedingung erfüllt:
Ferner stellt die Erfindung einen Bildsensor bereit, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet sind, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Eingangspupillenabstand Z_s des Bildsensors hinsichtlich einer maximalen Bildhöhe R des Bildsensors die Bedingung 2,33R < Z_s < 6,99R erfüllt.
Darüber hinaus stellt die Erfindung einen Bildsensor bereit, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei eine maximale Bildhöhe und ein Eingangspupillenabstand des Bildsensors derart bestimmt sind, dass ein Abweichungsausmaß zwischen der Eingangspupille des Bildsensors und einer Ausgangspupille des optischen Abbildungssystems hinsichtlich jeder der Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fällt.
Ferner stellt die Erfindung ein Bildaufnahmegerät bereit, das mit einem den vorstehend beschriebenen Bildsensor aufweisenden auswechselbaren optischen Abbildungssystem verbunden werden kann.
Ferner stellt die Erfindung ein Bildaufnahmegerät bereit, mit: dem optischen Abbildungssystem; und dem vorstehend beschriebenen Bildsensor.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele (unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung) ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die beiliegende Zeichnung veranschaulicht die Ausführungsbeispiele der Erfindung, und dient zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Grundzüge der Erfindung.
1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Bildaufnahmegerätes entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine schematische Ansicht einer Bildelementanordnung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
die 3A und 3B zeigen eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht eines Bildelements gemäß dem Ausführungsbeispiel;
4 zeigt eine schematische erklärende Ansicht einer Bildelementstruktur und Pupillenaufteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
5 zeigt eine schematische erklärende Ansicht eines Bildsensors und Pupillenaufteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel;
6 zeigt eine schematische erklärende Ansicht zur Erklärung der Entsprechung zwischen einer Eintrittspupille eines Bildsensors und eines Pupillenverschiebungsausmaßes zwischen der Eingangspupille und der Austrittspupille eines optischen Abbildungssystems gemäß dem Ausführungsbeispiel;
7 zeigt eine schematische Ansicht einer Bildelementanordnung gemäß einer Abwandlung;
die 8A und 8B zeigen eine schematische Draufsicht bzw. eine schematische Schnittansicht eines Bildelements gemäß der Abwandlung;
die 9A und 9B zeigen Darstellungen, die ein Beispiel einer Lichtintensitätsverteilung innerhalb eines Bildelements gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigen; und
10 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel einer Pupillenintensitätsverteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung in Übereinstimmung mit der beiliegenden Zeichnung ausführlich beschrieben.
[Allgemeine Ausgestaltung]
1 zeigt eine Darstellung, die eine einfache Konfiguration einer Kamera als ein Beispiel eines Bildaufnahmegerätes mit einem Bildsensor gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel zeigt. Bei 1 ist eine erste Linsengruppe 101 an dem vorderen Ende eines optischen Abbildungssystems angeordnet, und derart gestützt, dass es entlang einer optischen Achse vorwärts und rückwärts beweglich ist. Ein Blendenverschluss 102 stellt den Durchmesser seiner Öffnung ein, wodurch das Ausmaß des Lichtes während der Bildaufnahme eingestellt wird, und weist ebenso eine Funktion zur Einstellung der Belichtungszeit während der Bildaufnahme auf. Der Blendenverschluss 102 und eine zweite Linsengruppe 103 bewegen sich entlang der optischen Achse gemeinsam vorwärts und rückwärts, und stellen in Verbindung mit der Vorwärts- und Rückwärts-Bewegung der ersten Linsengruppe 101 einen Vergrößerungsänderungseffekt (eine Brennweitenverstellfunktion) bereit.
Eine dritte Linsengruppe 105 (Fokuslinse) führt durch eine Vorwärts- und Rückwärts-Bewegung entlang der optischen Achse eine Fokuseinstellung aus. Ein optischer Tiefpassfilter 106 ist ein optisches Bauelement mit dem Zweck der Verringerung falscher Farben und Moiré eines erkannten Bildes. Ein Bildsensor 107 ist aus einem zweidimensionalen CMOS-Fotosensor und der umgebenden Verschaltung aufgebaut, und in einer Abbildungsebene des optischen Abbildungssystems angeordnet.
Ein Brennweitenverstellstellglied 111 führt einen Vergrößerungsänderungsvorgang durch Rotation eines nicht gezeigten Kameratubus aus, um die erste Linsengruppe 101 durch die zweite Linsengruppe 103 entlang der optischen Achse vorwärts und rückwärts zu bewegen. Ein Blendenverschlussstellglied 112 steuert den Durchmesser der Öffnung des Blendenverschlusses 102 und stellt das Ausmaß des Lichtes zur Bilderkennung ein, und steuert zudem die Belichtungszeit während der Bilderfassung. Ein Fokusstellglied 114 bewegt die dritte Linsengruppe 105 entlang der optischen Achse vorwärts und rückwärts, um den Fokus einzustellen.
Während der Bilderfassung wird ein elektronischer Blitz 115 zur Beleuchtung eines Objektes verwendet. Eine Blitzbeleuchtungsvorrichtung unter Verwendung einer Xenonröhre ist bevorzugt, jedoch kann ebenso eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Dauerblitz-LED verwendet werden. Zur Verbesserung der Fokuserfassungsfähigkeit hinsichtlich dunkler Objekte und kontrastarmer Objekte projiziert eine AF-Hilfsblitzeinheit 116 ein Bild einer Maske mit einem vorbestimmten Öffnungsmuster durch eine Projektionslinse auf ein Objektfeld.
Innerhalb des Bildaufnahmegerätes steuert die CPU 121 die Kamerahaupteinheit in verschiedenartiger Weise. Beispielsweise kann die CPU 121 eine Berechnungseinheit, ein ROM, ein RAM, einen A/D-Wandler, einen D/A-Wandler, eine Kommunikationsschnittstellenschaltung, usw. aufweisen. Auf der Grundlage von vorbestimmten Programmen, die in dem ROM gespeichert sind, steuert die CPU 121 zusätzlich die verschiedenen Schaltkreise der Kamera an, und führt eine Reihe von Vorgängen, wie AF, Bilderkennung, Bildverarbeitung und Speichern durch.
Eine Steuerschaltung für den elektronischen Blitz 122 steuert ein Auslösen des elektronischen Blitzes 115 gleichzeitig mit einem Bilderkennungsvorgang. Eine Hilfsblitzansteuerschaltung 123 steuert das Auslösen der AF-Hilfsblitzeinheit 116 gleichzeitig mit einem Fokuserfassungsvorgang. Eine Bildsensoransteuerschaltung 124 steuert den Bilderkennungsvorgang des Bildsensors 107 ebenso wie eine A/D-Wandlung der beschafften Bildsignale und die Übertragung der umgewandelten Bildsignale zu der CPU 121. Eine Bildverarbeitungsschaltung 125 führt bei den durch den Bildsensor 107 beschafften Bildern Verarbeitungen wie etwa eine γ-Wandlung, eine Farbinterpolation, eine JPEG-Komprimierung und Ähnliches durch.
Eine Fokusantriebsschaltung 126 steuert den Antrieb des Fokusstellgliedes 114 auf der Grundlage des Fokuserfassungsergebnisses, um die dritte Linsengruppe 105 reziprok in der Richtung der optischen Achse anzutreiben, wodurch eine Fokuseinstellung durchgeführt wird. Eine Blendenverschlussantriebsschaltung 128 steuert den Antrieb des Blendenverschlussstellgliedes 112, wodurch die Öffnung des Blendenverschlusses 102 angetrieben wird. Eine Brennweitenverstellantriebsschaltung 129 steuert das Brennweitenverstellstellglied 111 in Übereinstimmung mit einer Brennweitenverstellungsbetätigung des Benutzers an.
Eine Anzeigevorrichtung 131 wie etwa ein LCD zeigt auf den Bilderkennungsmodus der Kamera bezogene Informationen, Vorschaubilder vor der Bilderkennung, Bestätigungsbilder nach der Bilderkennung, Fokuszustandsanzeigebilder während der Fokuserfassung, und Ähnliches an. Eine Betätigungsschaltgruppe 132 ist aus einem Geräteschalter, einem Auslöseschalter (Bilderkennungstriggerschalter), einem Brennweitenverstellungs-Betätigungsschalter, einem Bilderkennungsmoduswahlschalter und Ähnlichem zusammengestellt. Ein herausnehmbarer Flash-Speicher 133 zeichnet die aufgenommenen Bilder auf.
[Bildsensor]
2 zeigt die Skizze einer Anordnung der Abbildungsbildelemente und der Fokuserfassungsbildelemente des Bildsensors 107 gemäß dem Ausführungsbeispiel. 2 veranschaulicht die Bildelementanordnung (Abbildungsbildelementanordnung) innerhalb des Bereiches von 4 Spalten × 4 Zeilen und die Anordnung der Fokuserfassungsbildelemente innerhalb des Bereiches von 8 Spalten × 4 Zeilen bei dem zweidimensionalen CMOS-Sensor (Bildsensor) gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Eine Bildelementgruppe 200 umfasst die Bildelemente von 2 Spalten × 2 Zeilen. Ein Bildelement 200R mit einer R (rot) spektralen Empfindlichkeit ist an der oberen linken Position angeordnet, Bildelement 200G mit einer G (grün) spektralen Empfindlichkeit sind an der oberen rechten und unteren linken Position angeordnet, und ein Bildelement 200B mit einer B (blau) spektralen Empfindlichkeit ist an der unteren rechten Position angeordnet. Jedes Bildelement ist aus einem ersten Fokuserfassungsbildelement 201 und einem zweiten Fokuserfassungsbildelement 202 ausgebildet, die in 2 Spalten × 1 Zeile angeordnet sind.
Eine Anzahl von Anordnungen von 4 (Spalten) × 4 (Zeilen) Bildelementen (8 (Spalten) × 4 (Zeilen) Fokuserfassungsbildelementen) gemäß 2 sind derart in einer Ebene angeordnet, dass die Aufnahme eines Bildes (eines Fokuserfassungssignales) ermöglicht wird. Bei dem Ausführungsbeispiel ist nachstehend der Bildsensor unter der Annahme beschrieben, dass die horizontale Größe H 36 mm ist, und die vertikale Größe V 24 mm ist, eine Periode P der Bildelemente 4,8 µm ist, die Anzahl N der Bildelemente 7.500 Spalten in horizontaler Richtung × 5.000 Zeilen in vertikaler Richtung = 37.500.000 ist, eine Periode in Spaltenrichtung PAF der Fokuserfassungsbildelemente 2,4 µm ist und die Anzahl NAF der Fokuserfassungsbildelemente 15.000 Spalten in horizontaler Richtung × 5.000 Zeilen in vertikaler Richtung = 75.000.000 ist.
3A zeigt eine Draufsicht auf ein Bildelement 200G des Bildsensors 107 gemäß 2 bei Ansicht von der Seite der lichtempfangenen Oberfläche (+z-Seite) des Bildsensors 107, und 3B zeigt eine Schnittansicht, die den a-a-Schnitt in 3A bei Ansicht von der –y-Seite zeigt. Gemäß den 3A und 3B ist bei dem Bildelement 200G gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mikrolinse 305 zur Verdichtung des einfallenden Lichtes auf der lichtempfangenden Seite jedes Bildelements ausgebildet. Das Bildelement ist zur Ausbildung von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 in der x-Richtung in NH aufgeteilt (hier, in zwei aufgeteilt) und in der y-Richtung in NV aufgeteilt (hier, in eins aufgeteilt oder nicht aufgeteilt). Die fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 entsprechen jeweils dem ersten Fokuserfassungsbildelement 201 und dem zweiten Fokuserfassungsbildelement 202.
Jede der fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 kann je nach Bedarf als Fotodiode mit einer p-i-n-Struktur, die eine intrinsische Schicht zwischen einer p-Schicht und einer n-Schicht umfasst, oder als eine Fotodiode mit einem p-n-Übergang ohne intrinsische Schicht ausgebildet sein.
Bei jedem Bildelement ist ein Farbfilter 306 zwischen der Mikrolinse 305 und den fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 ausgebildet. Die spektrale Durchlässigkeit des Farbfilters kann je nach Bedarf zwischen den Fokuserfassungsbildelementen geändert werden, oder der Farbfilter kann weggelassen werden.
In das Bildelement 200G gemäß den 3A und 3B eindringendes Licht wird durch die Mikrolinse 305 verdichtet, durch den Farbfilter 306 spektral aufgetrennt, und durch die fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 empfangen. In den fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 werden in Übereinstimmung mit der empfangenen Lichtmenge Elektron-Lochpaare erzeugt und in der Verarmungsschicht getrennt. Elektronen mit negativen Ladungen werden in den (nicht gezeigten) n-Schichten akkumuliert. Andererseits werden Löcher von dem Bildsensor 107 durch die mit einer (nicht gezeigten) Konstantspannungsquelle verbundenen p-Schichten nach außen hin abgegeben. Die in den (nicht gezeigten) n-Schichten der fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 akkumulierten Elektronen werden zu elektrostatischen Kapazitäten (FDs) durch Übermittlungsgatter übermittelt, in Spannungssignale umgewandelt und ausgegeben. Insbesondere ändert sich die Fokusposition der Mikrolinse 305 in Übereinstimmung mit ihrer Form (beispielsweise einer Krümmung), Material (beispielsweise einem Brechungsindex) und ihrer Positionsbeziehung hinsichtlich der entsprechenden fotoelektrischen Umwandlungseinheiten, usw. Durch Festlegung dieser Parameter ist es möglich, die Fokusposition der Mikrolinse 305 festzulegen.
Ebenso weisen die Bildelemente 200R und 200B gemäß 2 die zu dem Bildelement 200G gleiche Struktur auf, und geben Spannungssignale entsprechend dem durch den Farbfilter 306 spektral aufgespaltenen Licht in gleicher Weise wie das Bildelement 200G aus.
Nachstehend ist die Entsprechung zwischen der Pupillenaufteilung und der Bildelementstruktur entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß den 3A und 3B unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 veranschaulicht eine Querschnittsansicht, die den a-a-Schnitt der Bildelementstruktur entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß 3A bei Ansicht von der +y-Seite und die Austrittspupillenebene des optischen Abbildungssystems zeigt. Um eine Entsprechung zwischen den Koordinatenachsen der Austrittspupillenebene zu erlangen, sind insbesondere die x- und y-Achsen der Querschnittsansicht hinsichtlich derer der 3A und 3B umgekehrt.
Ein erstes Teilpupillengebiet 501 des ersten Fokuserfassungsbildelements 201 repräsentiert ein Pupillengebiet, das zu der lichtempfangenden Oberfläche der photoelektrischen Umwandlungseinheit 301 mit einem in der –x-Richtung dezentrierten Schwerpunkt über die Mikrolinse 305 nahezu konjugiert ist, und Lichtstrahlen, die das erste Teilpupillengebiet 501 durchquert haben, werden von dem ersten Fokuserfassungsbildelement 201 empfangen. Das erste Teilpupillengebiet 501 des ersten Fokuserfassungsbildelements 201 weist einen zu der +x-Seite dezentrierten Schwerpunkt in der Pupillenebene auf.
Ein zweites Teilpupillengebiet 502 des zweiten Fokuserfassungsbildelements 202 repräsentiert ein Pupillengebiet, das zu der lichtempfangenden Oberfläche der photoelektrischen Umwandlungseinheit 302 mit einem in der +x-Richtung dezentrierten Schwerpunkt über die Mikrolinse 305 nahezu konjugiert ist, und Lichtstrahlen, die das zweite Teilpupillengebiet 502 durchquert haben, werden von dem zweiten Fokuserfassungsbildelement 202 empfangen. Das zweite Teilpupillengebiet 502 des zweiten Fokuserfassungsbildelements 202 weist einen zu der –x-Seite auf der Pupillenebene dezentrierten Schwerpunkt auf.
Lichtstrahlen, die ein Pupillengebiet 500 durchquert haben, werden von dem gesamten Bildelement 200G, das die photoelektrischen Umwandlungseinheiten 301 und 302 (erstes Fokuserfassungsbildelement 201 und zweites Fokuserfassungsbildelement 202) umfasst, empfangen. Das Bezugszeichen 400 bezeichnet eine Öffnung des Blendenverschlusses 102.
5 zeigt eine schematische Darstellung, die die Entsprechung zwischen dem Bildsensor und der Pupillenaufteilung gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt. Diese ist derart eingerichtet, dass das einem lichtempfangenden Gebiet des ersten Fokuserfassungsbildelements 201 entsprechende erste Teilpupillengebiet 501 jedes an jeder Position angeordneten Bildelements auf der Oberfläche des Bildsensors 107 an einem Sensoreingangspupillenabstand Z_s im Wesentlichen übereinstimmt. In gleicher Weise ist diese derart eingerichtet, dass das einem lichtempfangenden Gebiet des zweiten Fokuserfassungsbildelements 202 entsprechende zweite Teilpupillengebiet 502 jedes Bildelements im Wesentlichen übereinstimmt. Mit anderen Worten, diese ist derart eingerichtet, dass eine Pupillenaufteilungsposition zwischen dem ersten Teilpupillengebiet 501 und dem zweiten Teilpupillengebiet 502 für jedes Bildelement des Bildsensors 107 im Wesentlichen an dem Sensoreingangspupillenabstand Z_s übereinstimmt. Das erste Teilpupillengebiet 501 und das zweite Teilpupillengebiet 502 werden nachstehend als "Sensoreingangspupille" bezeichnet. Ein Paar von Lichtstrahlen, das verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert hat, im Detail, das erste Teilpupillengebiet 501 und das zweite Teilpupillengebiet 502, fallen unter verschiedenen Einfallswinkeln auf jedes Bildelement des Bildsensors 107, und werden durch das erste Fokuserfassungsbildelement 201 und das zweite Fokuserfassungsbildelement 202 empfangen, die in 2 × 1 aufgeteilt sind. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt einen Fall, bei dem das Pupillengebiet in der horizontalen Richtung in zwei aufgeteilt ist. Jedoch kann je nach Bedarf das Pupillengebiet in der vertikalen Richtung aufgeteilt sein.
Die 9A und 9B zeigen Lichtintensitätsverteilungen für den Fall, dass Licht auf eine in jedem Bildelement ausgebildete Mikrolinse einfällt. 9A zeigt eine Lichtintensitätsverteilung eines Querschnittes der Mikrolinse, der parallel zu der optischen Achse der Mikrolinse ist. 9B zeigt eine Lichtintensitätsverteilung eines Querschnittes der Mikrolinse, der an einer Fokusposition der Mikrolinse senkrecht zu der optischen Achse der Mikrolinse ist. Einfallendes Licht wird durch die Mikrolinse zu der Fokusposition hin konvergiert. Aufgrund einer durch die Fluktuation von Licht verursachten Beugung jedoch ist es nicht möglich, den Durchmesser eines Lichtkonzentrationsflecks kleiner als das Beugungslimit Δ zu machen, und er muss eine endliche Größe aufweisen. Die Größe der lichtempfangenden Oberfläche einer photoelektrischen Umwandlungseinheit ist ungefähr 1 bis 2 µm, wohingegen die Größe des Konzentrationsflecks der Mikrolinse ungefähr 1 µm ist. Daher sind das erste Teilpupillengebiet 501 und das zweite Teilpupillengebiet 502, die zu der lichtempfangenden Oberfläche der photoelektrischen Umwandlungseinheit konjugiert sind, gemäß 4 hinsichtlich der Mikrolinse aufgrund einer Beugungsunschärfe nicht präzise pupillenaufgeteilt, und empfangen in Übereinstimmung mit einer von einem Einfallswinkel des Lichtes abhängenden Lichtempfangsverhältnisverteilung (Pupillenintensitätsverteilung) Licht.
10 zeigt ein Beispiel der Lichtempfangsverhältnisverteilung (Pupillenintensitätsverteilung), die von einem Einfallswinkel des Lichtes abhängt. Die Abszisse zeigt einen Einfallswinkel des Lichtes θ (der in Pupillenkoordinaten umgewandelt werden kann), und die Ordinate zeigt ein Lichtempfangsverhältnis an. Eine in 10 durch eine unterbrochene Linie gezeigte Kurve PI1(θ) veranschaulicht eine Pupillenintensitätsverteilung des ersten Teilpupillengebietes 501 gemäß 4 entlang der x-Achse, und eine durch eine Strichpunktlinie gezeigte Kurve PI2(θ) stellt eine Pupillenintensitätsverteilung des zweiten Teilpupillengebietes entlang der x-Achse dar. Ferner veranschaulicht eine durch eine durchgezogene Linie gezeigte Kurve PI(θ) (= PI1(θ) + PI2(θ)) eine Pupillenintensitätsverteilung des gesamten Pupillengebietes 500 des ersten Teilpupillengebietes 501 und des zweiten Teilpupillengebietes 502 gemäß 4 entlang der x-Achse. Gemäß 10 ist ersichtlich, dass die Pupille stufenweise unterteilt ist.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Beispiel, bei dem das Pupillengebiet in der horizontalen Richtung in zwei aufgeteilt ist. Jedoch kann das Pupillengebiet je nach Bedarf in der vertikalen Richtung aufgeteilt sein.
Insbesondere ist bei dem vorgenannten Beispiel eine Vielzahl von Bilderkennungsbildelementen angeordnet, von denen jedes mit dem ersten Fokuserfassungsbildelement und dem zweiten Fokuserfassungsbildelement ausgebildet sind, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt. Die Bilderkennungsbildelemente, die ersten Fokuserfassungsbildelemente und die zweiten Fokuserfassungsbildelemente können unabhängig voneinander ausgebildet sein, und die ersten Fokuserfassungsbildelemente und die zweiten Fokuserfassungsbildelemente können teilweise in der Anordnung der Bilderkennungsbildelemente bereitgestellt sein.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird das erste Fokuserfassungssignal durch die Sammlung von Signalen ausgebildet, die dem empfangenen Licht des ersten Fokuserfassungsbildelements 201 der jeweiligen Bildelemente des Bildsensors entsprechen, das zweite Fokuserfassungssignal wird durch die Sammlung von Signalen ausgebildet, die dem empfangenen Licht der zweiten Fokuserfassungsbildelemente 202 der jeweiligen Bildelemente des Bildsensors entsprechen, und die Fokuserfassung wird unter Verwendung der ersten und zweiten Fokuserfassungssignale durchgeführt. Ferner wird durch Addieren der Signale von den ersten Fokuserfassungsbildelementen 201 und den zweiten Fokuserfassungsbildelementen 202 für jedes Bildelement des Bildsensors 107 ein Bildsignal (ein aufgenommenes Bild) mit der der Anzahl der effektiven Bildelemente N entsprechenden Auflösung erzeugt.
[Pupillenabweichung]
6 zeigt eine schematische erklärende Darstellung der entsprechenden Beziehung einer Pupillenabweichung zwischen der Eingangspupille des Bildsensors 107 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel (nachstehend als "Sensoreintrittspupille" bezeichnet) und der Austrittspupille des optischen Abbildungssystems (nachstehend als "Abbildungslinsenaustrittspupille" bezeichnet). Gemäß 6 sei der Eingangspupillenabstand des Bildsensors 107 (nachstehend als "Sensoreingangspupillenabstand" bezeichnet) Z_s, die maximale Bildhöhe des Bildsensors 107 sei R, der minimale Ausgangspupillenabstand des optischen Abbildungssystems sei L_min und der maximale Ausgangspupillenabstand des optischen Abbildungssystems sei L_max. Die maximale Bildhöhe R des Bildsensors 107 ist R² = (0,5 × H)² + (0,5 × V)², wobei H die horizontale Größe des Bildsensors 107 sei und V die vertikale Größe des Bildsensors 107 sei. Der Ausgangspupillenabstand des optischen Abbildungssystems ändert sich zwischen dem minimalen Ausgangspupillenabstand L_min und dem maximalen Ausgangspupillenabstand L_max in Übereinstimmung mit dem Austausch der Abbildungslinse in einem Fall einer Kamera mit austauschbaren Linsen, ändert sich mit einem Brennweitenverstellungs-Verhältnis, einem Fokussierungszustand und einer Blende der Abbildungslinse. Ferner ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Bildhöhe ein von der Bildhöhe der Abbildungslinse unabhängiges Ausmaß, und wird als eine Position von der Mitte des Bildsensors 107 oder eine Position von der Mitte eines erkannten Bildes verwendet. Obwohl die Berechnung der maximalen Bildhöhe R unter Verwendung der horizontalen Größe H und der vertikalen Größe V erklärt ist, stimmen daher diese Größen nicht notwendigerweise mit der Größe des Bildsensors 107 überein. Beispielsweise kann die maximale Bildhöhe R die maximale Bildhöhe eines auf der Anzeigevorrichtung 131 abzubildenden Bildes sein, wobei in diesem Fall die maximale Bildhöhe R um das Ausmaß eines zur Bildverarbeitung und zur Bildstabilisierung verwendeten Seitenrandes kleiner als die Größe des Bildsensors 107 sein kann. Ferner kann die maximale Bildhöhe R die maximale Bildhöhe eines als Bilddaten zu speichernden Bildabschnittes sein. In diesem Fall stimmt der Bildabschnitt im Wesentlichen mit einer Fläche überein, bei der die Berechnung der Fokuserfassung durchgeführt wird.
Bei dem Sensoreingangspupillenabstand Z_s schneiden sich das erste Teilpupillengebiet 501, das ein lichtempfangendes Gebiet (Eingangspupille) des ersten Fokuserfassungsbildelements 201 jedes Bildelements des Bildsensors 107 ist, und das zweite Teilpupillengebiet 502, das ein lichtempfangendes Gebiet des zweiten Fokuserfassungsbildelements 202 ist, im Wesentlichen auf der optischen Achse. Unter Berücksichtigung der Überlappung des ersten Teilpupillengebietes 501 mit dem zweiten Teilpupillengebiet 502, die die Sensoreingangspupille sind, und der Abbildungslinsenaustrittspupille bei dem Sensoreingangspupillenabstand Z_s ist P1 ein Pupillenabweichungsausmaß zwischen der Sensoreingangspupille und der Abbildungslinsenaustrittspupille bei dem minimalen Austrittspupillenabstand L_min. In gleicher Weise ist P2 eine Pupillenabweichungsmenge zwischen der Sensoreingangspupille und der Abbildungslinsenaustrittspupille bei dem maximalen Ausgangspupillenabstand L_max. Falls entweder die Pupillenabweichungsmenge P1 oder die Pupillenabweichungsmenge P2 zwischen der Sensoreingangspupille und der Abbildungslinsenaustrittspupille groß ist, ist die Grundlinienlänge nicht sichergestellt, und es kann den Fall geben, dass die Fokuserfassungsleistung durch das Phasendifferenz-AF sich verschlechtert.
Dementsprechend ist das vorliegende Ausführungsbeispiel derart eingerichtet, dass der Sensoreingangspupillenabstand Z_s die folgende Bedingung erfüllt, sodass die Pupillenabweichungsmengen P1 und P2 begrenzt werden.
Zunächst sei θ_s ein Einfallswinkel von Licht ausgehend von dem Sensoreingangspupillenabstand Z_s auf der optischen Achse auf ein sich an der maximalen Bildhöhe R des Bildsensors 107 befindendes Bildelement, θ_max sei ein Einfallswinkel von Licht ausgehend von dem minimalen Ausgangspupillenabstand L_min auf der optischen Achse auf dasselbe Bildelement, und θ_min sei ein Einfallswinkel von Licht ausgehend von dem maximalen Ausgangspupillenabstand L_max auf der optischen Achse auf dasselbe Bildelement. Um die Pupillenabweichungsmengen P1 und P2 zur Sicherstellung der Grundlinienlänge zu beschränken, wird bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Winkel θ_s innerhalb eines den Ausdruck (1) erfüllenden Bereiches festgelegt, der einen angrenzenden Bereich des mittleren Einfallswinkels definiert.
Ferner können θ_s, θ_max und θ_min durch die folgenden Ausdrücke (2) angenähert werden.
Durch Einsetzen des Ausdrucks (2) in den Ausdruck (1) wird der folgende Ausdruck (3) erlangt, der die Bedingung zeigt, die der Sensoreingangspupillenabstand Z_s erfüllen soll.
Um die Pupillenabweichungsmengen P1 und P2 zu begrenzen und die Grundlinienlänge sicherzustellen, ist daher das vorliegende Ausführungsbeispiel derart eingerichtet, dass der Eingangspupillenabstand Z_s des Bildsensors 107 den Ausdruck (3) bei dem minimalen Ausgangspupillenabstand L_min und dem maximalen Ausgangspupillenabstand L_max des optischen Abbildungssystems erfüllt.
In einem Fall einer Kamera mit austauschbaren Linsen, können Linsen mit verschiedenen optischen Bedingungen von Weitwinkellinsen zu Teleobjektivlinsen angebracht werden. In diesem Fall ist es als Bedingung für den maximalen Ausgangspupillenabstand L_max des optischen Abbildungssystems bevorzugt, L_max = ∞ zu setzen, um die telezentrische optische Linse zu bewältigen. Ferner ist es als Bedingung für den minimalen Ausgangspupillenabstand L_min des optischen Abbildungssystems bevorzugt, eine durch das Kosinus-hoch-4-Gesetz ausgedrückte Randbeleuchtungsverringerung hinsichtlich der zentralen Bildhöhe auf kleiner oder gleich 1/2 (einhalb) zu begrenzen. Unter der Bedingung, dass cos⁴(θ_max) = 1/2 ist, ist es daher bevorzugt, dass der maximale Einfallswinkel θ_max von Licht, das ausgehend von dem minimalen Ausgangspupillenabstand L_min auf der optischen Achse auf das an der maximalen Bildhöhe R des Bildsensors 107 gelegene Bildelement einfällt, θ_max = 32,8° = 0,572 [rad] ist. Ausgehend von dem Ausdruck (2) ist es mit der maximalen Bildhöhe R des Bildsensors 107 dementsprechend bevorzugt, dass der minimale Ausgangspupillenabstand L_min = R/0,572 ist.
Durch Einsetzen von L_min = R/0,572 und L_max = ∞ in den Ausdruck (3), wird der folgende Ausdruck (4) der Bedingung für den Sensoreingangspupillenabstand Z_s erhalten. 2,33R < Z_s < 6,99R (4)
Da bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die horizontale Größe H des Bildsensors 107 36mm ist, die vertikale Größe V desselben 24mm ist, und die maximale Bildhöhe R desselben 21,63mm ist, ist der Ausdruck (4) der Bedingung für den Sensoreingangspupillenabstand Z_s 50,4mm < Z_s < 151,2mm.
Ferner kann die Bedingung für den minimalen Ausgangspupillenabstand L_min des optischen Abbildungssystems auf der Grundlage der Pupillenintensitätsverteilung des Pupillengebietes 500 bestimmt werden, das eine kombinierte Fläche des ersten Teilpupillengebietes 501 und des zweiten Teilpupillengebietes 502 des Bildsensors 107 ist. Hierbei wird die Pupillenintensitätsverteilung des Pupillengebietes 500 bei der zentralen Bildhöhe durch PI0(θ) bezeichnet, und die Pupillenintensitätsverteilung des Pupillengebietes 500 bei der maximalen Bildhöhe R wird als PIR(θ) bezeichnet. Als Bedingung für den minimalen Ausgangspupillenabstand L_min des optischen Abbildungssystems ist es bevorzugt, eine Verringerung der Pupillenintensitätsverteilung PIR(θ = θ_{max PIR}) bei dem Einfallswinkel θ_{max PIR} [rad] bei der maximalen Bildhöhe R auf 1/2 (einhalb) oder weniger der Pupillenintensitätsverteilung PI0(θ = 0) bei dem Einfallswinkel 0 [rad] bei der zentralen Bildhöhe zu begrenzen. Daher ist es bevorzugt, den Einfallswinkel θ_{max PIR} des Lichtes ausgehend von dem minimalen Ausgangspupillenabstand L_min auf die optische Achse auf der Grundlage der Bedingung PIR(θ = θ_{max PIR}) = 0,5 × PI0(θ = 0) zu bestimmen, und den minimalen Ausgangspupillenabstand L_min = R/θ_{max PIR} ausgehend von dem Ausdruck (2) zu bestimmen.
Durch Einsetzen von L_min = R/θ_{max PIR} und L_max = ∞ in den Ausdruck (3), wird der Ausdruck (5) der Bedingung für den Sensoreingangspupillenabstand Z_s erlangt.
Gemäß vorstehender Beschreibung weist der Bildsensor des Ausführungsbeispiels eine Konfiguration auf, bei der eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, wobei jedes Bildelement eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete des optischen Abbildungssystems durchquert haben, und bei dem ein Sensoreingangspupillenabstand Z_s hinsichtlich des minimalen Ausgangspupillenabstandes L_min des optischen Abbildungssystems und des maximalen Ausgangspupillenabstandes L_max des optischen Abbildungssystems den Ausdruck (3) erfüllt.
Ferner weist der Bildsensor des Ausführungsbeispiels eine Konfiguration auf, bei der eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, wobei jedes Bildelement eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete des optischen Abbildungssystems durchquert haben, und bei der der Sensoreingangspupillenabstand Z_s hinsichtlich der maximalen Bildhöhe R des Bildsensors den Ausdruck (4) erfüllt.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist die Fokuserfassung durch das Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden über einen weiten Bereich von Bedingungen für den Fall, dass ein Änderungsbereich des Einfallswinkels von Licht des optischen Abbildungssystems auf ein Bildelement an einer peripheren Bildhöhe des Bildsensors groß ist, möglich.
<Abwandlung>
Gemäß dem vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist jedes Bildelement des Bildsensors 107 in der x-Richtung in 2 und in der y-Richtung in 1 aufgeteilt (oder nicht aufgeteilt). Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf begrenzt, und ein Bildsensor 107 weist Bildelemente auf, die in eine von den Bildelementen gemäß 2 unterschiedliche Anzahl und auf unterschiedliche Weise aufgeteilt sind.
7 zeigt eine Skizze der Abbildungsbildelemente und der Anordnung der Fokuserfassungsbildelemente des Bildsensors 107 gemäß der Abwandlung. 7 veranschaulicht die Bildelementanordnung (Abbildungsbildelement) innerhalb des Bereiches von 4 Zeilen × 4 Spalten und der Fokuserfassungsbildelementanordnung innerhalb des Bereiches von 8 Spalten × 8 Zeilen bei dem zweidimensionalen CMOS-Sensor (Bildsensor) gemäß der Abwandlung.
Bei der Abwandlung umfasst eine Bildelementgruppe 700 gemäß 7 die Bildelemente von 2 Spalten × 2 Zeilen. Ein Bildelement 700R mit einer R (rot) spektralen Empfindlichkeit ist an der oberen linken Position angeordnet, Bildelement 700G mit einer G (grün) spektralen Empfindlichkeit sind an der oberen rechten und unteren linken Position angeordnet, und ein Bildelement 700B mit einer B (blau) spektralen Empfindlichkeit ist an der unteren rechten Position angeordnet. Jedes Bildelement ist aus einem ersten Fokuserfassungsbildelement 701 bis vierten Fokuserfassungsbildelement 704, die in 2 Spalten × 2 Reihen angeordnet sind, ausgebildet.
Eine Anzahl von Anordnungen von 4 (Spalten) × 4 (Zeilen) Bildelementen (8 (Spalten) × 8 (Zeilen) Fokuserfassungsbildelementen) gemäß 7 ist in einer Ebene angeordnet, um die Aufnahme eines Bildes (Fokuserfassungssignal) zu ermöglichen. Bei der Abwandlung ist nachstehend der Bildsensor unter der Annahme beschrieben, dass die horizontale Größe H 36 mm ist, die vertikale Größe V 24 mm ist, eine Periode P von Bildelementen 4,8 µm ist, die Anzahl N der Bildelemente 7.500 Spalten in horizontaler Richtung × 5.000 Zeilen in vertikaler Richtung = 37.500.000 ist, eine Periode in Spaltenrichtung PSUB von Fokuserfassungsbildelementen 2,4 µm ist und die Anzahl NSUB von Fokuserfassungsbildelementen 15.000 Spalten in horizontaler Richtung × 10.000 Zeilen in vertikaler Richtung = 150.000.000 ist.
8A zeigt eine Draufsicht auf ein Bildelement 700G des Bildsensors 107 gemäß 7 bei Ansicht von der Seite der lichtempfangenden Oberfläche (+z-Seite) des Bildsensors 107, und 8 ist eine Querschnittsansicht, die den a-a-Schnitt in 8A bei Ansicht von der –y-Seite zeigt. Gemäß den 8A und 8B ist bei dem Bildelement 700G gemäß der Abwandlung eine Mikrolinse 305 zur Verdichtung des einfallenden Lichtes auf der lichtempfangenden Seite jedes Bildelements ausgebildet. Das Bildelement ist in der x-Richtung in NH aufgeteilt (hier in zwei aufgeteilt) und in der y-Richtung in NV aufgeteilt (hier in zwei aufgeteilt), um erste bis vierte fotoelektrische Umwandlungseinheiten 801 bis 804 auszubilden. Die ersten bis vierten fotoelektrischen Umwandlungseinheiten 801 bis 804 entsprechen jeweils dem ersten Fokuserfassungsbildelement 701 bis vierten Fokuserfassungsbildelement 704.
Bei der Abwandlung wird durch Addieren von Signalen des ersten Fokuserfassungsbildelements 701 bis vierten Fokuserfassungsbildelements 704 für jedes Bildelement des Bildsensors 107 ein Bildsignal (ein aufgenommenes Bild) mit der Auflösung entsprechend der Anzahl der effektiven Bildelemente N erzeugt. Abgesehen davon ist die Abwandlung zu dem vorgenannten Ausführungsbeispiel gleich.
Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration ist die Fokuserfassung durch das Oberflächenphasenunterschiedsverfahren beim Abbilden über einen weiten Bereich von Bedingungen und in einem Fall möglich, dass ein Änderungsbereich des Einfallswinkels von Licht von dem optischen Abbildungssystem auf ein Bildelement an einer peripheren Bildhöhe des Bildsensors groß ist.
Obgleich die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele beschrieben ist, darf die Erfindung nicht als auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt erachtet werden. Dem Umfang der nachstehenden Patentansprüche muss die weiteste Auslegung gewährt werden, um alle derartigen Abwandlungen und äquivalente Strukturen und Wirkungen zu umfassen.
Es wird ein Bildaufnahmegerät bereitgestellt, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Eingangspupillenabstand Z_s des Bildsensors hinsichtlich eines minimalen Ausgangspupillenabstandes L_min des optischen Abbildungssystems und eines maximalen Ausgangspupillenabstandes L_max des optischen Abbildungssystems folgende Bedingung erfüllt:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 4410804 [0003]
JP 2001-083407 A [0003]
JP 2000-156823 A [0004]

Claims

Bildaufnahmegerät, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Eingangspupillenabstand Z_s des Bildsensors hinsichtlich eines minimalen Ausgangspupillenabstandes L_min des optischen Abbildungssystems und eines maximalen Ausgangspupillenabstandes L_max des optischen Abbildungssystems folgende Bedingung erfüllt:
Bildsensor, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei ein Einfangspupillenabstand Z_s des Bildsensors hinsichtlich einer maximalen Bildhöhe R des Bildsensors folgende Bedingung erfüllt: 2,33R < Z_s < 6,99R.
Bildsensor, bei dem eine Vielzahl von Bildelementen angeordnet ist, von denen jedes eine Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten zum Empfangen von Lichtströmen aufweist, die verschiedene Teilpupillengebiete eines optischen Abbildungssystems durchquert haben, wobei eine maximale Bildhöhe und ein Eingangspupillenabstand des Bildsensors derart bestimmt sind, dass ein Abweichungsausmaß zwischen der Eingangspupille des Bildsensors und einer Austrittspupille des optischen Abbildungssystems hinsichtlich jeder der Vielzahl von fotoelektrischen Umwandlungseinheiten innerhalb eines vorbestimmten Bereiches fällt.
Bildaufnahmegerät, das dazu eingerichtet ist, mit einem austauschbaren optischen Abbildungssystem verbunden zu werden, das den Bildsensor nach Anspruch 2 oder 3 umfasst.
Bildaufnahmegerät, mit: dem optischen Abbildungssystem; und dem Bildsensor nach Anspruch 2 oder 3.