(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を形成する撮影光学系と、この撮影光学系によって形成された被写体像を電気的な信号に変換する撮像素子と、この撮像素子によって得られた電気的な信号から所要の映像信号を生成する信号処理手段とを備えた撮像装置であって、前記撮影光学系の撮影光束を少なくとも２つの領域に時系列的に分割する瞳分割手段と、この瞳分割手段によって分割されたそれぞれ異なる領域を通過する撮影光束によって結像された光学像を前記撮像素子が変換することにより得られた電気的な信号から前記撮影光学系のピントずれ量を演算するピント演算手段とを備え、前記瞳分割手段は、同心円上に眼鏡状の２つの穴を開けた第１の遮光板と、該第１の遮光板の２つの穴を個別に遮光する第２の遮光板とを有し、前記第１の遮光板が前記同心円の中心を軸にして前記２つの穴が前記撮影光学系の光路内に挿脱可能に回動する構成を有していることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第１の遮光板が所定位置まで回動するように付勢する弾性部材と、前記第１の遮光板を前記弾性部材の付勢に抗して回動するアクチュエータとを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置に関し、特にそのピント合わせ（焦点調節）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、銀塩カメラにおけるオートフォーカス（自動焦点調節）技術にいわゆる位相差検知方式がある。図７はこの位相差検知方式の原理を示す図である。同図において、１０１は撮影レンズ、１０２は前記撮影レンズ１０１の絞り位置を示しており、１０３は前記撮影レンズ１０１の結像面である。また１０５は撮影光束を示し、１０５ａは絞り位置１０２の領域１０２ａを通過した光束、また１０５ｂは絞り位置１０２の領域１０２ｂを通過した光束を示している。この図からわかるように、被写体が撮影レンズ１０１によって結像面１０３に合焦しているときは、撮影レンズ１０１の絞り位置の領域１０２ａ，１０２ｂを通過する光束は結像面１０３で一致する。しかし、結像面１０３に対して１０３ａの位置では、撮影レンズ１０１の絞り位置の領域１０２ａ，１０２ｂを通過する光束は結像面１０３ａでは一致せず、撮影レンズ１０１の絞り位置の領域１０２ａ，１０２ｂ間の距離と、結像面１０３と１０３ａの距離に応じて対応点位置にずれが生じてしまう。位相差検知方式はこの原理を利用して撮影レンズのピントずれ量を検知するものである。
【０００３】
一方、ビデオカメラでは撮像素子から出力された映像信号から高周波成分を取り出して、その高周波成分が最大値となるように撮影レンズの合焦位置を変化させていく、いわゆる山登り方式が主流である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、ピント合わせのための専用のセンサを必要とせず、素早いピント合わせのできる撮像装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明では、撮像装置をつぎの（１）、（２）のとおりに構成する。
（１）被写体像を形成する撮影光学系と、この撮影光学系によって形成された被写体像を電気的な信号に変換する撮像素子と、この撮像素子によって得られた電気的な信号から所要の映像信号を生成する信号処理手段とを備えた撮像装置であって、前記撮影光学系の撮影光束を少なくとも２つの領域に時系列的に分割する瞳分割手段と、この瞳分割手段によって分割されたそれぞれ異なる領域を通過する撮影光束によって結像された光学像を前記撮像素子が変換することにより得られた電気的な信号から前記撮影光学系のピントずれ量を演算するピント演算手段とを備え、前記瞳分割手段は、同心円上に眼鏡状の２つの穴を開けた第１の遮光板と、該第１の遮光板の２つの穴を個別に遮光する第２の遮光板とを有し、前記第１の遮光板が前記同心円の中心を軸にして前記２つの穴が前記撮影光学系の光路内に挿脱可能に回動する構成を有している撮像装置。
（２）前記（１）に記載の撮像装置において、
前記第１の遮光板が所定位置まで回動するように付勢する弾性部材と、前記第１の遮光板を前記弾性部材の付勢に抗して回動するアクチュエータとを備えた撮像装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を電子スチルカメラの実施例により詳しく説明する。なお本発明は、電子スチルカメラに限定されるものではなく、ビデオカメラ等、被写体像を電気信号に変換する撮像素子を有する適宜の形式の撮像装置で実施することができる。
【００１１】
また、実施例は自動合焦を行うものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、手動で合焦を行う際に合焦点を指示する形いわゆるフォーカスエイドの形で実施することもできる。
【００１２】
【実施例】
（第１の実施例）
図１は本発明を実施した“電子スチルカメラ”の第１の実施例を示すブロック図である。同図において、１は撮影レンズで、１ａは撮影レンズ１の合焦位置を変更するためのピントレンズ（フォーカスレンズともいう）である。２は撮影レンズ１の絞り位置に設けられた絞り羽根（請求項の遮光板に相当）で、開口径の異なる数種類の絞り穴と絞り開口径を水平方向に二等分するための眼鏡状の穴２ａ，２ｂが設けられ、これらの絞り穴は同心円上に設けてあり、モータ３により該絞り羽根２が前記同心円の中心に回動することによってそれぞれの絞り穴が撮影レンズ１の光束中に挿脱可能となっている。
【００１３】
４は前記眼鏡状の穴２ａ，２ｂの一方を交互に遮光する遮光羽根で、モータ５によって回動可能になっている。６は撮影レンズ１によって結像された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子である。７は操作されることによりレリーズ信号を発するレリーズボタンである。８は前記撮像素子６の出力信号から被写体の明るさを測光する測光手段である。９は前記撮像素子６の出力信号からピントずれ量を演算する測距手段である。１０は前記測距手段９で得られたピントずれ量に応じて前記ピントレンズ１ａを移動させるレンズ移動手段である。１１は撮像素子６で得られた信号を所定の映像信号に変換する信号処理部である。１３は前記信号処理部１１で得られた映像信号を記憶するメモリである。１４は電子スチルカメラ全体を制御するシステムコントローラである。
【００１４】
次に動作を説明する。図２は図１の電子スチルカメラの動作を示すフローチャートである。なお、特に断らない限り動作は全てシステムコントローラ１４が行うものとする。同図において、まず電子スチルカメラの図示しない電源が投入されると（Ｓ１０１）、撮影待機状態となる（Ｓ１０２）。
【００１５】
ここで図３は絞り羽根２と遮光羽根４の動作状態を示す図で、同図において、点線で示した円Ａは図１の撮影レンズ１の撮影光束である。そして電源投入時には絞り羽根２と遮光羽根４の位置関係は図３（ａ）の状態、即ち絞り羽根２の前記眼鏡状の穴２ａ，２ｂは撮影レンズ１の光束位置にあり、前記遮光羽根４は前記眼鏡状の穴２ａを遮光している。図２に戻って、Ｓ１０２でレリーズボタン７が操作されレリーズ信号が発せられると、測光手段８により被写体の明るさが測定され、撮影時の絞り値および露光時間が設定される（Ｓ１０３）。次に被写体の明るさに応じて撮像素子６に所定時間の露光を行い、撮像素子６の撮像面の所定エリアの信号を読み出し、第一測距信号として前記測距手段９に出力する（Ｓ１０４）。
【００１６】
次に遮光羽根４はモータ５によって駆動され、図３（ｂ）のように絞り羽根２の前記眼鏡状の穴２ｂを遮光する（Ｓ１０５）。この後、再び撮像素子６に所定時間の露光が行われ、所定エリアの信号を読み出し、第二測距信号として前記測距手段９に出力する（Ｓ１０６）。測距手段９では第一及び第二測距信号が得られるとそれぞれの信号の相関を求め、それぞれの信号の位相差を求め、その位相差から撮影レンズ１のピントのずれ方向およびずれ量を演算する（Ｓ１０７）。
【００１７】
そして測距手段９で演算されたピントずれ量が所定範囲内であるか否かの判定を行い（Ｓ１０８）、前記ピントずれ量が所定範囲外であった場合はレンズ移動手段１０は測距手段９によって求められたピントずれ方向およびずれ量に応じてピントレンズ１ａを移動させる（Ｓ１０９）。なおＳ１０８で撮影レンズ１のピントのずれ量が許容量以内であった場合は直ちにＳ１１０に移行する。
【００１８】
またピントレンズ１ａの移動後はＳ１０４からＳ１０９の動作を測距手段９によって求められたピントのずれ量が許容量以内になるまで繰り返す。ピントずれ量が許容範囲以内になった場合は絞り羽根２はモータ３によって回動され、Ｓ１０３で定められた絞り値に設定される（Ｓ１１０）。また同時に遮光羽根４はモータ５によって駆動され、図３（ｃ）のように撮影光束Ａから脱出する（Ｓ１１１）。但しＳ１０３で定められた絞り値の径が前記眼鏡状の絞り穴２ａ，２ｂと同一の径であった場合は、図３（ｄ）のように前記眼鏡状の穴２ａ，２ｂの一方を遮光羽根で覆った状態で他方の絞り穴を撮影光学系の光束中心に移動させる。これにより視差のない映像が得られる。
【００１９】
そして撮像素子６はＳ１０３で定められた露光時間が撮影を行い（Ｓ１１２）、撮像素子６に蓄積された電荷信号は読み出され、信号処理部１１で所要形式の映像信号に変換された後、メモリ１３に記憶される（Ｓ１１３）。以上で１回の撮影動作を終了する。
【００２０】
以上説明したように、本実施例によれば、被写体へのピント合わせのための専用のセンサを必要とせず、素早いピント合わせができる。また撮影時に視差のない映像が得られる。また瞳分割が２つの穴により正確にできるので、測距をより正確に行うことができる。
【００２１】
（第２の実施例）
図４は本発明を実施した“電子スチルカメラ”の第２の実施例を示す図である。なお第１の実施例と同じ機能を有するものは同一の番号を振ってあり説明も省略する。同図において、２０は撮影レンズ１の絞り位置に設けられた絞り羽根で、開口径の異なる数種類の絞り穴が同心円上に設けており、モータ３により該絞り羽根２０が前記同心円の中心に回動することによってそれぞれの絞り穴が撮影レンズ１の光束中に挿入可能となっている。
【００２２】
次に動作を説明する。図５は図４の電子スチルカメラの動作を示すフローチャートである。なお、特に断らない限り動作は全てシステムコントローラ１４が行うものとする。同図において、まず電子スチルカメラの図示しない電源が投入されると（Ｓ２０１）、撮影待機状態となる（Ｓ２０２）。Ｓ２０２でレリーズボタン７が操作されレリーズ信号が発せられると、測光手段８により被写体の明るさが測定され、撮影時の絞り値および露光時間が設定される（Ｓ２０３）。そしてその絞り値に応じた絞り穴が撮影光学系１の光束内に挿入されるよう、絞り羽根２０がモータ３によって駆動される（Ｓ２０４）。
【００２３】
ここで図６はこのときの絞り羽根２０と撮影レンズ１の光束との関係を示す図で、同図において点線で示した円Ａは図１の撮影レンズ１の撮影光束である。図６（ａ）はこのときの状態を示した図で、絞り羽根２０はＳ２０３で決定された絞り値に応じた絞り穴２０ａが、撮影レンズ１の光束Ａの中心に対して所定量偏心した位置にある。図５に戻って、次に被写体の明るさに応じて撮像素子６に所定時間の露光を行い、所定エリアの信号を読み出し、第一測距信号として前記測距手段９に出力する（Ｓ２０４）。
【００２４】
次に絞り羽根２０はモータ３によって駆動され、図６（ｂ）のように絞り羽根２０の絞り穴２０ａを図６（ａ）の位置から撮影レンズ１の光束中心に対して対称な位置に移動させる（Ｓ２０５）。この後、再び撮像素子６に所定時間の露光が行われ、所定エリアの信号を読み出し、第二測距信号として前記測距手段９に出力する（Ｓ２０６）。
【００２５】
測距手段９では第一及び第二測距信号が得られるとそれぞれの信号の相関を求め、それぞれの信号の位相差を求め、その位相差から撮影レンズ１のピントのずれ方向およびずれ量を演算する（Ｓ２０７）。そして測距手段９で演算されたピントずれ量が所定範囲内であるか否かの判定を行い（Ｓ２０８）、前記ピントずれ量が所定範囲外であった場合はレンズ移動手段１０は測距手段９によって求められたピントずれ方向およびずれ量に応じてピントレンズ１ａを移動させる（Ｓ２０９）。なおＳ２０８で撮影レンズ１のピントのずれ量が許容量以内であった場合は直ちにＳ２１０に移行する。またピントレンズ１ａの移動後はＳ２０４からＳ２０９の動作を測距手段９によって求められたピントのずれ量が許容量以内になるまで繰り返す。
【００２６】
Ｓ２０８でピントずれ量が許容範囲以内になった場合は、絞り羽根２はモータ３によって回動され、図６（ｃ）に示すように撮影レンズ１の光束中心と絞り穴２０ａの中心が一致する位置に移動される（Ｓ２１０）。そして撮像素子６はＳ２０３で定められた露光時間で撮影を行い（Ｓ２１１）、撮像素子６に蓄積された電荷信号は読み出され、信号処理部１１で所要形式の映像信号に変換された後、メモリ１３に記憶される（Ｓ２１２）。以上で１回の撮影動作を終了する。
【００２７】
なおＳ２０３で定められた絞り値の径が撮影レンズ１の開放径の半分より大きい場合はＳ２０４およびＳ２０６の測距動作で用いられる絞り径は撮影レンズ１の開放径の半分より小さいものの中でもっとも大きい径のものが選択される。このときの撮像素子６への露光量の不足分は露光時間を伸ばすことで補正されるものとする。このときＳ２１１ではＳ２０３で定められた絞り値に応じた絞り径が選択されることはいうまでもない。
【００２８】
以上説明したように、本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られ、更に、測距時においても被写体光の明るさに応じて絞り径を選択することができるのでより広範囲の明るさの被写体に対して測距ができる。
【００２９】
（第３の実施例）
図８は本発明の第３の実施例での“電子スチルカメラ”の瞳分割手段の要部の構成を示す図である。同図において、３０は撮影光路であるところの撮影用の絞りの開口である。なお、不図示であるが絞りはターレット式であってもよいし、複数の遮光可能な羽根を重ねて開口を形成する方式であってもよい。３１は瞳を分割するところの瞳分割板である。３１ａは瞳分割板３１に設けられた分割された瞳の１つである。３１ｂも同じく瞳の１つである。３２は瞳分割板３１の回転中心であるところの軸である。瞳分割板３１はこの軸３２を回動中心として回動自在に支持されている。３３は付勢バネであり、本実施例の場合、瞳分割板３１を撮影光路中に挿入する方向に付勢している。３４は付勢されている瞳分割板３１を突き当てて保持するためのストッパである。
【００３０】
３５は瞳３１ａまたは３１ｂを交互に遮光するための遮光羽根である。３６は遮光羽根３５を駆動するためのステッピングモータである。３７は撮影時に瞳分割板３１を退避させるための爪である。
【００３１】
まず、ステッピングモータ３６は遮光羽根３５を軸３２を中心として回動し、図８（ａ）と（ｂ）のように分割された瞳３１ａ，３１ｂを交互に遮光する。このようにして得られた位相差情報によりオートフォーカスを行う。そして、撮影時にはステッピングモータ３６によって遮光羽根を図中で反時計回りに所定ステップだけ回転させる。このとき爪３７が瞳分割板３１に係合し、これによって瞳分割板３１も同時に反時計回りに回動し、開口３０が撮影光路中に現れ、撮影可能となる。また瞳分割板３１，遮光羽根３５は図８（ｃ）のように撮影中ステッピングモータ３６の力で保持される。
【００３２】
撮影後は直ちにステッピングモータ３６による保持を中止し、図８（ａ）の状態に戻るので、撮影が行われるごく短い時間を除いては瞳分割板３１はバネの力で保持されることになる。これにより瞳分割板３１を所定の位置に保持するためのエネルギ消費を少なくすることができ、カメラの省電力が可能となる。
【００３３】
なお、不図示であるが、付勢バネ３３の代わりにトグルバネを用い、図８（ａ）の瞳分割板３１の位置と図８（ｃ）の瞳分割板３１の位置の両方に付勢できるようにしてもよい。
【００３４】
以上説明したように、本実施例によれば、第１の実施例と同様の効果が得られ、更に、省電力が可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被写体へのピント合わせに専用のセンサを用いる必要なく、素早いピント合わせができる。また、撮影時には視差のない映像を得ることができる。
【００３６】
更に、請求項２記載の発明では省電力が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施例の構成を示すブロック図
【図２】  第１の実施例の動作を示すフローチャート
【図３】  第１の実施例における絞り羽根と遮光羽根の動作を示す図
【図４】  第２の実施例の構成を示すブロック図
【図５】  第２の実施例の動作を示すフローチャート
【図６】  第２の実施例における絞り羽根の動作を示す図
【図７】  位相差検知方式の原理を示す図
【図８】  第３の実施例の瞳分割手段の要部構成を示す図
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２  絞り羽根
４  遮光羽根
６  撮像素子
９  測距手段
１１  信号処理部
１４  システムコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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