(57)【要約】【課題】  焦点検出エリアの配置領域の拡大と製造難度の低下とを両立しうる焦点検出装置を提供する。【解決手段】  撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムを備えていることを特徴とする。【選択図】  図１
2006194992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、
前記サブミラーは、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムを備えていることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記体積反射型ホログラムには前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる屈折反射効果の干渉縞が記録され、前記体積反射型ホログラムの屈折力分布は回転非対称に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記体積反射型ホログラムは、異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記体積反射型ホログラムは、異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記サブミラーは、前記体積反射型ホログラムを外側から保持するミラー受け部をさらに有し、前記ミラー受け部の内面には反射防止処理が施されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項６】
撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、
前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置される光束反射部と、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させる制御部と、を備え、前記サブミラーは前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項７】
前記メインミラーの光束を透過する領域には所定の偏光方向の光束を透過させる偏光分離層が形成され、前記偏光分離層の透過光束の偏光方向は前記液晶光学素子の作用する偏光方向と一致することを特徴とする請求項６に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記液晶光学素子には前記透明電極の構造または前記制御部の電界制御により電圧印加時に回転非対称な勾配電界が形成され、前記液晶光学素子は屈折力分布が回転非対称のレンズとして前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記撮影レンズの瞳位置情報を取得する瞳位置情報取得部をさらに有し、
前記制御部は前記瞳位置情報に基づいて前記液晶光学素子の屈折力を制御し、前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする請求項６から請求項８のいずれかに記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、
前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置され、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムと、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させて前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写界光束をミラーで反射して焦点検出部に導く焦点検出装置について、特に焦点検出エリアの拡大と製造難度の低下とを両立しうる焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラ内に入射した被写体光束をファインダ光学系に導くメインミラーを備え、撮影時にはメインミラーを撮影位置に移動して撮影を行う一眼レフカメラが従来から公知である。かかる一眼レフカメラの焦点検出光学系では、メインミラーの一部に透過領域を形成し、その透過光束をサブミラーで下方に屈折させて焦点検出部に導く構成が一般的である。例えば、特許文献１にはサブミラーを楕円面ミラーで構成した焦点検出装置が開示されている。この特許文献１によればより広い範囲の光束が焦点検出光学系に導かれるので、比較的広範囲に亘る焦点検出も可能となる。
【特許文献１】特許第３３６３６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の技術においても、画面上下方向のより広い範囲について焦点検出を行おうとするとサブミラーの面積を拡大する必要がある。しかし、サブミラーはメインミラーやシャッタの間の狭い空間に配置されるので、サブミラーを拡大するとシャッタ等に干渉してしまう。したがって、特許文献１の技術によっても焦点検出エリアの配置領域の拡大にはなお限界がある。
【０００４】
また、特許文献１の楕円面ミラーは製造難度が非常に高く、焦点検出装置の合焦精度の確保や低コスト化が困難である点で改善の余地があった。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は被写界光束をミラーで反射して焦点検出部に導く焦点検出装置について、特に焦点検出エリアの配置領域の拡大と製造難度の低下とを両立しうる焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムを備えていることを特徴とする。
【０００６】
第１の発明では、体積反射型ホログラムによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、体積反射型ホログラムは露光装置の露光条件が同等であれば同じホログラムを容易に製造できるので、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、前記体積反射型ホログラムには前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる屈折反射効果の干渉縞が記録され、前記体積反射型ホログラムの屈折力分布は回転非対称に設定されていることを特徴とする。
第２の発明では、体積反射型ホログラムによってサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記体積反射型ホログラムは、異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする。
第３の発明では、異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して体積反射型ホログラムが構成されるので、被写体の色による合焦精度の低下を抑制できる。
【０００９】
第４の発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記体積反射型ホログラムは、異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする。
第４の発明では、異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して体積反射型ホログラムが構成されるので、各ホログラム素子の角度選択性が狭くても大口径レンズに対応した合焦動作が可能となる。
【００１０】
第５の発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記サブミラーは、前記体積反射型ホログラムを外側から保持するミラー受け部をさらに有し、前記ミラー受け部の内面には反射防止処理が施されていることを特徴とする。
第５の発明では、ミラー受け部の内面において体積反射型ホログラムを透過した光束の乱反射が抑制されるので、迷光による合焦精度の低下が抑制される。
【００１１】
第６の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置される光束反射部と、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させる制御部と、を備え、前記サブミラーは前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明では、液晶光学素子を備えたサブミラーによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、液晶光学素子の透明電極はフォトリソグラフィにより製造され、複雑な屈折率分布を生じさせる電極パターンでも形状誤差はごくわずかであって、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。
【００１３】
第７の発明は、第６の発明において、前記メインミラーの光束を透過する領域には所定の偏光方向の光束を透過させる偏光分離層が形成され、前記偏光分離層の透過光束の偏光方向は前記液晶光学素子の作用する偏光方向と一致することを特徴とする。
第７の発明では、メインミラーの偏光分離層の偏光方向と液晶光学素子の作用する偏向方向とが一致するので、メインミラーの透過光束が液晶光学素子で著しく遮られることはない。
【００１４】
第８の発明は、第６または第７の発明において、前記液晶光学素子には前記透明電極の構造または前記制御部の電界制御により電圧印加時に回転非対称な勾配電界が形成され、前記液晶光学素子は屈折力分布が回転非対称のレンズとして前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする。
第８の発明では、液晶光学素子の電圧印加時にサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。
【００１５】
第９の発明は、第６から第８のいずれかの発明において、前記撮影レンズの瞳位置情報を取得する瞳位置情報取得部をさらに有し、前記制御部は前記瞳位置情報に基づいて前記液晶光学素子の屈折力を制御し、前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする。
第９の発明では、撮影レンズの瞳位置に応じて液晶光学素子の屈折力が制御されるので、瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等を防止することができる。
【００１６】
第１０の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置され、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムと、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させて前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
第１０の発明では、体積反射型ホログラムによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、液晶光学素子によってサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。さらに、撮影レンズの瞳位置に応じて液晶光学素子の屈折力を制御して、瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等を防止することもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、体積反射型ホログラムおよび液晶光学素子の少なくとも一方を備えたサブミラーによって、サブミラーをシャッタ等に干渉させることなく焦点検出エリアの配置領域を拡大してより広視野な焦点検出装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態の説明）
図１は第１実施形態の焦点検出装置が組み込まれた電子カメラの構成を示す概要図である（請求項１から請求項５の焦点検出装置に対応する）。
第１実施形態の電子カメラは撮影光学系が収容されたレンズ部１０と、カメラ本体２０と、を有している。レンズ部１０はバヨネット機構等によりカメラ本体２０と結合し、レンズ部１０はカメラ本体２０に対して交換可能に装着されるようになっている。なお、レンズ部１０およびカメラ本体２０のマウントにはそれぞれ電気接点が設けられており、レンズ部１０のカメラ装着時には両者の電気的な接続が確立するようになっている。
【００２０】
レンズ部１０は、撮影レンズ１１と、駆動機構１２と、レンズデータ部１３と、レンズマイコン１４とを有している。撮影レンズ１１は合焦位置調節用のフォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。レンズ駆動機構１２は撮影レンズ１１を駆動調整する。また、レンズ駆動機構１２はエンコーダを有し、レンズマイコン１４にレンズ位置を出力する。レンズデータ部１３にはデフォーカス量とレンズ駆動量との対応関係のテーブルや、焦点距離や合焦状態により変化する瞳位置情報のテーブルなどが記録されている。レンズマイコン１４は、レンズデータ部１３に記録されたデータに基づいてレンズ駆動機構１２を制御し、また瞳位置情報などをカメラ本体２０へ出力する。
【００２１】
カメラ本体２０の中心部には、メインミラー２１と、シャッタ２２と、固体撮像素子２３とがレンズ光軸に沿って配置されている。また、カメラ本体２０の上部領域には、拡散スクリーン２４と、コンデンサレンズ２５と、ペンタプリズム２６および接眼レンズ２７とからなるファインダ光学系が配置されている。さらに、カメラ本体２０の内部には焦点検出部２８と、ＡＦ演算処理やカメラ各部の動作制御などを実行するＣＰＵ２９（制御部）とが配置されている。
【００２２】
メインミラー２１は、シャッタ２２および固体撮像素子２３の前方で傾斜状態となる観察位置と、上方に跳ね上げられた退避位置とを切り替えることができる。観察位置でのメインミラー２１は、レンズ部１０を通過した光束を上方に反射させてファインダ光学系に導くようになっている。ファインダ光学系に入射した光束は、拡散スクリーン２４で一旦結像した後にコンデンサレンズ２５およびペンタプリズム２６を通過し、接眼レンズ２７を介して撮影者の目に到達するようになっている。
【００２３】
一方、メインミラー２１が退避位置にあるときは、レンズ部１０を通過した光束はシャッタ２２および固体撮像素子２３に導かれる。撮影時にはメインミラー２１が退避位置に移動し、固体撮像素子２３により被写体像の撮影が実行される。なお、固体撮像素子２３の出力はＡ／Ｄ変換後に所定の画像処理が施され、その結果生成された撮影画像データは記録媒体などに記録される（Ａ／Ｄ変換部、画像処理部、記録媒体などの図示は省略する）。
【００２４】
また、メインミラー２１の中央領域は一部の光を透過するハーフミラーとなっている。メインミラー２１の中央領域の背面にはサブミラー３０が配置されている。このサブミラー３０は観察位置のメインミラー２１を透過した光束を下方に屈折させて焦点検出部２８に導く役目を果たす。
焦点検出部２８は撮影画面中に設定された複数の焦点検出エリアの合焦状態を位相差検出方式により検出する。焦点検出部２８は、折り曲げミラー３１と、視野マスク３２と、各焦点検出エリアに１対ずつ配置された二次結像レンズ３３と、ラインセンサ３４とで主要部が構成されている。
【００２５】
サブミラー３０の反射光束は折り曲げミラー３１で屈折され、視野マスク３２を通過した後に二次結像レンズ３３を通過する。そして、二次結像レンズ３３の構成する２つの像はラインセンサ３４上で結像する。ラインセンサ３４の出力はＣＰＵ２９に接続されており、２つの像の光強度分布（２像間隔データ）がラインセンサ３４からＣＰＵ２９に出力される。なお、ＣＰＵ２９は上記の２像間隔データに基づいてデフォーカス量（撮影レンズ１１の合焦位置からのズレ方向およびズレ量）を演算し、レンズマイコン１４にデフォーカス量を出力して合焦動作を実行させる。
【００２６】
ここで、第１実施形態のサブミラー３０の構成を図２を参照しつつ詳細に説明する。サブミラー３０は体積反射型ホログラム４０と、光吸収層４１と、ミラー受け部４２とで構成されている。ミラー受け部４２の形状はメインミラー２１との対向面側に開口部を有する箱状に形成されている。そして、ミラー受け部４２の内部には開口側の手前に体積反射型ホログラム４０が配置され、体積反射型ホログラム４０の奥に光吸収層４１が配置されている。
【００２７】
体積反射型ホログラム４０には撮影レンズ１１の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる干渉縞が記録されている。図３（ａ）に示すように平面鏡のサブミラー３０ａではスネルの法則により入射角θ１と反射角θ２とが等しくなる。しかし、本発明では、体積反射型ホログラム４０が反射角θ２’が入射角θ１よりも大きい反射角特性の異なる反射鏡として作用する（図３（ｂ）参照）。
【００２８】
上記の体積ホログラム４０は同一傾角の干渉縞を記録したものでもよく、あるいは凹面鏡状に反射光束を収束させる屈折反射効果を有し、その屈折力分布が回転非対称に設定された干渉縞を記録したものであってもよい。なお、体積反射型ホログラム４０は露光装置の露光条件が同等であれば同じホログラムを容易に製造できるので、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。
【００２９】
ここで、本実施形態で体積反射型ホログラム４０を用いるのは、サブミラー３０の大型化により焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大するとともに、サブミラー３０がメインミラー２１およびシャッタ２２と干渉するのを防止するためである。
サブミラー３０はメインミラー２１およびシャッタ２２の間の狭い空間に配置され、かつ光軸に対して上下対称でなければならないので上下方向のスペースの制約が厳しい。例えば、図４（ａ）に示すように従来技術の楕円面ミラーのサブミラー３０ａを大型化すると、図中矢印で示すようにサブミラー３０ａがメインミラー２１等と干渉することとなる。
【００３０】
一方、図４（ｂ）は同一傾角の干渉縞を記録した体積反射型ホログラム４０をサブミラー３０に適用した例である。図４（ｂ）の場合にはサブミラー３０の光軸に対する傾角を大きく設定できるので、図４（ａ）よりもサブミラー３０を上下方向に起こした状態で配置できる。したがって、サブミラー３０を上下方向に大型化して焦点検出エリアの配置領域を拡大しても従来と同じ空間にサブミラー３０を収納することができ、サブミラー３０がメインミラー２１等と干渉することがない。
【００３１】
図４（ｃ）は凹面鏡状の屈折反射効果を有する干渉縞を記録した体積反射型ホログラム４０をサブミラー３０に適用した例である。サブミラー３０が大型化すると反射光束も太くなり、その反射光束を受けるフィールドレンズ３７や焦点検出部２８自体も大型化することとなる。しかし、図４  （ｃ）の場合には体積反射型ホログラム４０がフィールドレンズとして作用し、サブミラー３０の反射光束は焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出エリアの配置領域を拡大しつつも焦点検出部２８の小型化を図ることができる。また、この場合には焦点検出部２８における入射光の取り入れ口も小さくできるので、焦点検出部２８への迷光の入射も低減できる。
【００３２】
また、体積反射型ホログラム４０は反射波長幅が狭く、また光束の角度選択性も高いので目的に応じて特性の異なる複数のホログラム素子４３を積層して構成することが好ましい。図５（ａ）は異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子４３を積層して体積反射型ホログラム４０を構成した例を示す図である。図５（ａ）の例では、メインミラー２１側から順に、青色光対応ホログラム素子、緑色光対応ホログラム素子、赤色光対応ホログラム素子を積層して体積反射型ホログラム４０を構成した。
【００３３】
一般的にホログラムの反射波長幅は数十ｎｍ程度であり、１枚のホログラムでは光の利用効率が低い。例えば、被写体の色の波長がホログラムの反射波長幅から外れている場合には合焦精度が低下する可能性も生じる。一方、各ホログラムは反射波長幅が狭いため、他の波長に作用するホログラムを積層しても各ホログラムの効果にはほとんど影響はない。そのため、異なる波長に対応する複数のホログラム素子４３を積層すれば光の利用効率が高まり、被写体の色による合焦精度の低下を抑制することができる。なお、短波長の光ほどホログラム素子４３の透過時に散乱等を生じやすいので、メインミラー２１に近い表面側に最も短波長側のホログラム素子４３を配置し、奥に向けて波長が順次長くなるようにホログラム素子４３を積層するのが好ましい。
【００３４】
一方、図５（ｂ）は異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子４３を積層して体積反射型ホログラムを構成した例を示す図である。一般的に位相差検出方式の焦点検出ではＦ５．６近傍の光束を使用するが、大口径レンズ使用時には合焦精度の向上のためにＦ２．８近傍の光束を用いる場合もある。しかし、ホログラム素子４３は光束の角度選択性も高いので、入射光束の角度がＦ２．８程度まで広がると必要な光束を反射しきれない可能性が生じる。この場合には反射角度の範囲が異なる複数のホログラム素子４３を積層すれば、より太い光束を焦点検出部に導くことが可能となる。
【００３５】
図５（ｂ）の例では、Ｆ５．６程度の広がりをもつ光束に対応するホログラム素子４３を、それぞれ対応する角度を変えて２枚積層することでＦ２．８の光束に対応させた状態を示している。この場合に焦点検出部２８の二次結像レンズ３３がＦ２．８の光束に対応しうる状態で配置されていれば、Ｆ２．８近傍の光束を用いてより高精度の合焦動作が可能となる。
【００３６】
また、ミラー受け部４２に配置された光吸収層４１には、体積反射型ホログラム４０との対向面側に黒色の微細な毛が静電植毛されている。この光吸収層４１は体積反射型ホログラム４０を透過した光束を吸収し、かかる透過光束の乱反射による迷光の発生を抑制する機能を有する。したがって、ホログラムの反射光束と背景とのコントラストも光吸収層４１によって向上するので合焦動作の安定化を図ることができる。なお、例えばミラー受け部４２の内面を黒色で塗装するなど、上記の光吸収層４１に代えて公知の反射防止処理をミラー受け部４２の内面に施しても上記と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
図６、図７は第１実施形態の電子カメラにおける焦点検出エリアの配置領域の拡大効果を示す図である。
図６に示すように、写真等の構図では画面上下方向または画面左右方向の１／３分割線上またはかかる分割線の交点に被写体を配置するとバランスのよい構図になることが経験則上公知である。
【００３８】
ここで、従来のサブミラー３０ａにおける焦点検出エリアの画面上下方向の配置領域は画面中心を基準として画面上下方向の１／３程度の範囲にすぎなかった。例えば、１３５フォーマット（２４×３６ｍｍ）の撮影画面３５では約８×１８ｍｍ（画面上下方向の約１／３、画面左右方向の約１／２）が焦点検出エリアの配置領域となる。そして、この配置領域に長方形の焦点検出エリア３６を４５個配列した焦点検出装置が実用化されている（図７（ａ）参照）。この従来の焦点検出装置では、画面上下方向の１／３分割線上に被写体を配置すると被写体と焦点検出エリア３６との重なりが少ないので実用上使いにくい点が指摘されていた。
【００３９】
一方、第１実施形態の体積反射型ホログラム４０を用いたサブミラー３０では、焦点検出エリアの配置領域を画面上下方向に拡大することができる。例えば、上記の１３５フォーマットの場合の撮影画面３５では約１２×２０ｍｍ（画面上下方向の約１／２、画面左右方向の約１／２以上）が焦点検出エリアの配置領域となる（図６参照）。そして、この配置領域には図７（ａ）と同形状の焦点検出エリア３６を９１個配列することができ、焦点検出エリア３６の配置領域が面積比で約２倍となる（図７（ｂ）参照）。図６に示すように、第１実施形態では画面上下方向または画面左右方向の１／３分割線で囲まれた範囲を焦点検出エリアが余裕をもってカバーしているので、ＡＦ撮影時の作画自由度が大幅に高まる。なお、さらに撮影画面３５を縮小したり、撮影画面３５をクロッピングして部分的に切り出す場合には相対的に焦点検出エリアの配置領域がより広がることとなる。
【００４０】
（第２実施形態の説明）
図８は第２実施形態の焦点検出装置におけるサブミラー３０の構成を示す概要図である（請求項６から請求項９の焦点検出装置に対応する）。第２実施形態は第１実施形態の変形例であって、サブミラー３０に液晶光学素子５０を用いて撮影レンズ１１の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる。なお、以下の実施形態において上記された実施形態と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４１】
サブミラー３０は液晶光学素子５０と、反射鏡５１と、ミラー受け部４２とで構成されている。ミラー受け部４２の内部には開口側の手前に液晶光学素子５０が配置され、液晶光学素子５０の奥に反射鏡５１が配置されている。液晶光学素子５０は電界制御により内部の液晶の屈折率を変化させることが可能であって、メインミラー２１の透過光束を液晶光学素子５０で屈折させることができる。かかる液晶光学素子５０の電界制御はＣＰＵ２９によって行われる。
【００４２】
そして、液晶光学素子５０を透過した光束は反射鏡５１で反射された後に再度液晶光学素子５０を透過して焦点検出部２８に導かれることとなる。図８の例では液晶光学素子５０と反射鏡５１とを別部品で構成しているが、液晶光学素子５０の背面側に蒸着等で金属膜を形成して液晶光学素子５０に反射鏡を一体成形してもよい（図示を省略する）。なお、液晶光学素子５０と反射鏡５１とを別部品で構成する場合には、液晶光学素子５０の透過後の光路長が長くなるため偏角をより大きくすることができる。
【００４３】
また、ファインダ光学系と焦点検出光学系への光路分割のためにメインミラー２１に偏光反射鏡を用いると、メインミラー２１の中央部分（ハーフミラーの部分）は偏光分離層として機能する。この場合に偏光分離層の透過光束の偏光方向と液晶光学素子５０の作用する偏光方向とが相違すると、メインミラー２１の透過光束が液晶光学素子５０で著しく遮られて焦点検出が困難となる可能性がある。したがって、偏光分離層の透過光束の偏光方向は液晶光学素子５０の作用する偏光方向に一致させるのが好ましい。
【００４４】
ここで、第２実施形態の液晶光学素子５０の構成を詳細に説明する。図９は液晶光学素子５０の構成を示す概要図である。液晶光学素子５０は一対の透光性板状体５２と、ＩＴＯ等の透明導電膜５３（透明電極）と、配向膜５４と、液晶分子５５を含む液晶層５６と、スペーサー５７とで構成されている。
一対の透光性板状体５２は所定の間隙を空けて対向状態で配置されている。各透光性板状体５２の互いに対向する面には透明導電膜５３による電極パターンと、液晶分子５５を所定方向に配向させる配向膜５４とが形成されている。そして、配向膜５４の間には液晶分子５５が挟持された液晶層５６が形成される。なお、配向膜５４間の間隔はスペーサー５７でほぼ一定に保たれている。
【００４５】
ＣＰＵ２９が透明導電膜５３に電圧印加していない状態では液晶分子５５は所定の配向方向に揃っており、液晶光学素子５０が屈折効果を生じることはない（図９（ａ）参照）。一方、ＣＰＵ２９が透明導電膜５３に電圧印加をすると、透光性板状体５２に対する液晶分子５５の配向方向が電界の強度に応じて変化する。液晶分子５５は分子の方向により異なる屈折率を有するので、液晶分子５５の配向方向に対応した偏光が液晶光学素子５０に入射すると屈折力分布が生じ、液晶光学素子５０がプリズムまたはレンズとして機能する。
【００４６】
例えば、透明導電膜５３に与える勾配電界を液晶光学素子５０の一端から他端に単調増加するように設定すれば、液晶光学素子５０の屈折率変化も勾配電界に準じて単調増加する（図示を省略する）。この場合には液晶光学素子５０はプリズムとして作用し、サブミラー３０は撮影レンズ１１の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることができる。
【００４７】
また、図９（ｂ）は透明導電膜５３に与える勾配電界を液晶光学素子５０の中心を基準として左右対称に設定した状態を示す図である。この場合には液晶光学素子５０はレンズとして作用し、サブミラー３０から出射する光束を焦点検出部２８に向けて収束させることができる。
図１０に液晶光学素子５０をレンズとして作用させる場合の透明導電膜５３の電極パターン例を示す。図１０では電極パターンを間隔の異なる同心円状に形成し、各電極に同一の電圧を与えて単位面積当たりの電極密度によって勾配電界を形成する。
【００４８】
また、電極パターンを等間隔の同心円状に形成し、各電極に異なる電圧を与えて勾配電界を形成することも可能である。さらに、電極パターンをより複雑にすれば自由曲面レンズのように回転非対称で複雑な屈折力分布を生じさせることも可能である（いずれも図示を省略する）。なお、透明導電膜５３の電極パターンはフォトリソグラフィにより製造され、複雑な屈折率分布を生じさせる電極パターンでも形状誤差はごくわずかである。したがって、第２実施形態の構成でも楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。
【００４９】
以上の第２実施形態でも第１実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、サブミラー３０の大型化により焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大するとともに、サブミラー３０がメインミラー２１等と干渉するのを防止できる。また、液晶光学素子５０がレンズとして作用する場合には焦点検出部２８の小型化も同時に実現できる。
さらに、第２実施形態では、ＣＰＵ２９がレンズ部１０からの瞳位置情報に基づいて勾配電界を制御し、サブミラー３０の反射光束が常に焦点検出部２８に収束するように液晶光学素子５０の屈折力を調整することもできる。図１１は瞳位置に基づいて液晶光学素子５０の屈折力を調整した状態を示す図である。図１１（ａ）は撮影レンズ１１の瞳位置が近い場合を、図１１（ｂ）は撮影レンズ１１の瞳位置が遠い場合をそれぞれ示す。このように撮影レンズ１１の瞳位置に応じて液晶光学素子５０の屈折力をＣＰＵ２９が制御すれば瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等が防止される。その結果、焦点検出部２８は焦点検出動作の安定性を確保できる。
【００５０】
（第３実施形態の説明）
図１２は第３実施形態の焦点検出装置におけるサブミラー３０の構成を示す概要図である（請求項１０の焦点検出装置に対応する）。第３実施形態のサブミラー３０は、液晶光学素子５０と、体積反射型ホログラム４０および光吸収層４１と、ミラー受け部４２とで構成されている。ミラー受け部４２の内部には開口側の手前に液晶光学素子５０が配置され、液晶光学素子５０の奥に体積反射型ホログラム４０および光吸収層４１が配置されている。この第３実施形態では液晶光学素子５０が屈折力の調整機能を負担し、体積反射型ホログラム４０が透過光束の反射機能を負担する。
【００５１】
体積反射型ホログラム４０は反射角を高い自由度で設定できる反面、光束の角度選択性が高い。したがって、撮影レンズ１１の瞳位置が大きく変動すると体積反射型ホログラム４０が透過光束を反射しきれない可能性が生じうる。一方、液晶光学素子５０は上記のように瞳位置の変動に対応可能であるが、液晶分子の屈折率変化の制約などから大きな偏角を得ることが比較的困難である。そのため、体積反射型ホログラム４０と液晶光学素子５０とを組み合わせることで、瞳位置の変動に対応可能で大きな偏角を得ることのできるサブミラー３０が実現できる。
【００５２】
（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では焦点検出装置を一眼レフ型の電子カメラに適用する例を示したが、本発明の焦点検出装置を一眼レフ型の銀塩カメラに適用することは勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１実施形態の焦点検出装置が組み込まれた電子カメラの構成を示す概要図
【図２】第１実施形態のサブミラーの構成を示す図
【図３】従来のサブミラーと第１実施形態のサブミラーとの反射角特性の相違を示す図
【図４】サブミラーの配置および焦点検出光学系の光路を示す図
【図５】ホログラム素子を積層して体積反射型ホログラムを構成した例を示す図
【図６】第１実施形態における焦点検出エリアの配置領域の拡大効果を示す図
【図７】焦点検出エリアの配置状態を示す図
【図８】第２実施形態のサブミラーの構成を示す図
【図９】液晶光学素子の構成を示す概要図
【図１０】液晶光学素子をレンズとして作用させる場合の透明導電膜の電極パターン例を示す図
【図１１】瞳位置に基づいて液晶光学素子の屈折力を調整した状態を示す図
【図１２】第３実施形態のサブミラーの構成を示す図
【符号の説明】
【００５４】
１０  レンズ部
１１  撮影レンズ
２０  カメラ本体
２１  メインミラー
２２  シャッタ
２８  焦点検出部
２９  ＣＰＵ
３０  サブミラー
４０  体積反射型ホログラム
４１  光吸収層
４２  ミラー受け部
５０  液晶光学素子
５１  反射鏡
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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