(57)【要約】【課題】  被写体光に赤外域の光が含まれていない場合でも、焦点検出を行うことができる焦点検出システムの提供。【解決手段】  制御部１０では、第１焦点検出部６で検出された赤外光Lirの光量と予め設定された光量基準値とを比較する。第１焦点検出部６で検出される赤外光Lirの光量がその基準値以下となって、赤外光Lirによる焦点検出ができなくなった場合には、液晶ホログラム８のホログラム機能をオン状態とし、液晶ホログラム８で回折された光L2を用いて焦点検出を行う。一方、検出される赤外光Lirの光量が基準値よりも大きく焦点検出が可能な場合には、液晶ホログラム８のホログラム機能をオフ状態とし、ハーフミラー５で反射された赤外光Lirを用いて焦点検出を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を通過する被写体光の光路中に配設され、入射した光から赤外域の光を分離して光路外へと出射するとともに赤外域以外の光を透過する赤外用光学素子と、
前記赤外用光学素子により光路外へと出射された赤外域の光の光量を検出する光量検出部と、
前記被写体光の光路中に配設され、入射した光から可視域の特定波長の光を回折して光路外へと出射するとともに前記特定波長の光以外の光を透過する第１の状態と、入射した光を透過する第２の状態とを選択的に切り換え可能な回折光学素子と、
前記赤外用光学素子または前記回折光学素子により光路外へと出射された光を受光して、前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、
前記光量検出部で検出された光量が所定基準値以下の場合には前記回折光学素子を前記第１の状態に制御し、前記光量検出部で検出された光量が所定基準値よりも大きい場合には前記回折光学素子を前記第２の状態に制御する制御部とを備えることを特徴とする焦点検出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出システムと、
前記赤外用光学素子および前記回折光学素子を透過した光を受光して被写体像を撮影画像として撮像する撮像手段と、
前記焦点検出部の検出結果に基づいて前記撮影光学系の焦点調節動作を行うオートフォーカス制御手段とを備えたことを特徴とする撮影装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮影装置において、
前記赤外用光学素子および前記回折光学素子を透過した光を受光して被写体像を撮像する光電変換型撮像素子と、
前記光電変換型撮像素子の撮像信号に基づいて焦点評価値を算出する評価値演算部とを備え、
前記オートフォーカス制御手段は、前記焦点検出部の検出結果および／または前記評価値演算部の演算結果に基づいて前記撮影光学系の焦点調節動作を行うことを特徴とする撮影装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮影装置において、
前記光電変換型撮像素子は、互いに異なる分光透過特性を有するフィルタ素子から成るフィルタを有し、
前記回折光学素子は、前記フィルタ素子の各透過率ピーク近傍の波長域を除外した波長領域の光を前記特定波長の光として回折することを特徴とする撮影装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の撮影装置において、
前記光電変換型撮像素子は、前記撮像手段を兼ねることを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出システム、およびその焦点検出システムを備えた撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズを通過した被写体光の一部を用いて焦点調節状態を検出する焦点検出装置として、被写体光に含まれる赤外域近くの波長域の光を赤外ダイクロイックミラーで反射分離して、その光を位相差焦点検出に用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２２７９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した焦点検出装置では、被写体光に赤外域近くの波長域の光が含まれていない場合には位相差焦点検出が行えないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明による焦点検出システムは、撮影光学系を通過する被写体光の光路中に配設され、入射した光から赤外域の光を分離して光路外へと出射するとともに赤外域以外の光を透過する赤外用光学素子と、赤外用光学素子により光路外へと出射された赤外域の光の光量を検出する光量検出部と、被写体光の光路中に配設され、入射した光から可視域の特定波長の光を回折して光路外へと出射するとともに特定波長の光以外の光を透過する第１の状態と、入射した光を透過する第２の状態とを選択的に切り換え可能な回折光学素子と、赤外用光学素子または前記回折光学素子により光路外へと出射された光を受光して、撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、光量検出部で検出された光量が所定基準値以下の場合には回折光学素子を第１の状態に制御し、光量検出部で検出された光量が所定基準値よりも大きい場合には回折光学素子を第２の状態に制御する制御部とを備えることを特徴とする。
請求項２の発明による撮影装置は、請求項１に記載の焦点検出システムと、赤外用光学素子および回折光学素子透過した光を受光して被写体像を撮影画像として撮像する撮像手段と、焦点検出部の検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調節動作を行うオートフォーカス制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項２に記載の撮影装置において、赤外用光学素子および回折光学素子を透過した光を受光して被写体像を撮像する光電変換型撮像素子と、光電変換型撮像素子の撮像信号に基づいて焦点評価値を算出する評価値演算部とを備え、オートフォーカス制御手段は、焦点検出部の検出結果および／または評価値演算部の演算結果に基づいて撮影光学系の焦点調節動作を行うものである。
請求項４の発明は、請求項３に記載の撮影装置において、光電変換型撮像素子は、互いに異なる分光透過特性を有するフィルタ素子から成るフィルタを有し、回折光学素子は、フィルタ素子の各透過率ピーク近傍の波長域を除外した波長領域の光を特定波長の光として回折するものである。
請求項５の発明では、請求項３または４に記載の撮影装置において、光電変換型撮像素子は、撮像手段を兼ねる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、光量検出部で検出される赤外域の光の光量が所定基準値以下の場合には、回折光学素子で回折された可視域の特定波長の光により焦点検出を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図を参照して本発明の実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明による焦点検出システムの一実施の形態を説明する図であり、焦点検出システムをデジタルカメラ１に適用した場合の概略構成を示す。２は撮影レンズであり、撮影レンズ２により結像された被写体像は、光電変換素子である撮像素子３によって撮像される。撮像素子３には、ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等の撮像素子が用いられる。
【０００８】
図示していないが、撮影レンズ２には焦点調節レンズが設けられており、その焦点調節レンズをレンズ駆動用アクチェータを含む焦点調節部４によって光軸方向に移動することにより、撮影レンズ２の焦点調節を行う。撮影レンズ２と撮像素子３との間の光軸上には、赤外域の光（以下では赤外光と記す）を反射し、赤外域以外の波長を有する光を透過するハーフミラー５が配設されている。
【０００９】
ハーフミラー５の撮影レンズ側の面には、回折機能のオンオフが可能な回折光学素子である液晶ホログラム８が設けられている。液晶ホログラム８は、印加電圧を制御することによりホログラム機能（回折機能）をオンオフすることができる。液晶ホログラム８のホログラム機能のオンオフは駆動部９により行われる。オンオフ制御動作の詳細は後述するが、液晶ホログラム８のホログラム機能は通常はオフ状態となっており、液晶ホログラム８は被写体光を透過する状態になっている。
【００１０】
液晶ホログラム８を透過した被写体光に含まれる赤外光はハーフミラー５で反射され、撮影レンズ２の焦点調節状態を検出する第１焦点検出部６に導かれる。本実施の形態では、第１焦点検出部６は周知の位相差検出方式により焦点調節状態を検出するものであるが、他の方式で焦点調節状態を検出するものでも良い。一方、ハーフミラー５を透過した光は撮像素子３に入射する。
【００１１】
第２焦点検出部７は、撮像素子３の撮像データに基づいて、撮像された被写体像のコントラスト状態を検出するものである。すなわち、撮像素子３の撮像領域における焦点検出エリアに対応する領域の撮像データを用いて、周知のコントラスト検出方式により焦点評価値を算出する。この焦点評価値がピークとなったときに、ピントの合った被写体像が得られる。制御部１０は、第１および第２焦点検出部６，７の検出結果に基づいて、焦点調節部４による撮影レンズ２の焦点調節制御を行わせるとともに、駆動部９を介して液晶ホログラム８のホログラム機能のオンオフ制御を行う。
【００１２】
液晶ホログラム８は、等方性の高分子ポリマーに液晶粒子を分散した高分子分散液晶を一対の透明基板の間に挟持したものである。この高分子分散液晶は、液晶粒子の密度の高い層と液晶粒子の密度の低い層とが交互に現れる周期的な層状構造を成している。この周期的な層状構造は、高分子分散液晶にホログラムとして記憶すべき干渉縞パターンと同一周期構造を有している。各透明基板には透明導電膜による電極がそれぞれ形成されており、駆動部９により印加電圧を制御することで、液晶ホログラム８のホログラム機能のオンオフを行う。
【００１３】
なお、図１の液晶ホログラム８では、焦点検出エリアに対応する領域のみについて上述したような層状構造を有しており、この領域だけがホログラム機能を発現することができる。焦点検出エリアに対応しないその他の領域は、液晶粒子がほぼ均一に分散した状態となっている。液晶ホログラム８の透明基板に形成されている電極は、焦点検出エリアに対応する領域とその他の領域とで分割されており、それぞれ独立に電圧を印加することができる。また、液晶ホログラム８をハーフミラー５の撮影レンズ側に配設したが、撮像素子側の面に配設しても良い。
【００１４】
［液晶ホログラム８のオンオフ状態の説明］
図２は液晶ホログラム８のオンオフ制御動作を説明する図であり、（ａ）はホログラム機能をオフ状態とした場合を示し、（ｂ）はホログラム機能をオン状態とした場合を示す。
【００１５】
図２（ａ）の状態は、焦点検出エリアに対応する領域の電極およびその他の領域の電極の、両方の電極の印加電圧をオン状態とすることにより形成することができる。電極に所定の電圧を印加すると液晶粒子内の液晶分子が電界により配向するが、液晶ホログラム８では、そのときの液晶粒子の実効屈折率が高分子ポリマーの屈折率とほぼ等しくなるように設定されている。
【００１６】
その結果、焦点検出エリアに対応する領域もその他の領域も透過状態になり、焦点検出エリアに対応する領域はホログラム機能がオフ状態となる。すなわち、被写体光Ｌは液晶ホログラム８を透過し、被写体光Ｌに含まれる赤外光Lirがハーフミラー５により反射されて第１焦点検出部６に入射する。一方、ハーフミラー５を透過したL1は撮像素子３に入射する。すなわち、L＝L1＋Lirの関係になっている。
【００１７】
ホログラム機能がオンとなる図２（ｂ）の状態は、焦点検出エリアに対応する領域の電極への印加電圧をオフとし、その他の領域の電極の印加電圧をオン状態とすることにより形成することができる。その結果、液晶ホログラム８の焦点検出エリアに対応する領域はホログラム機能がオン状態となり、その他の領域は透過状態となる。
【００１８】
ホログラム機能がオン状態となった焦点検出エリアに対応する領域に被写体光Lが入射すると、被写体光Lに含まれる可視域の特定波長を有する光L2が液晶ホログラム８により回折され、第１焦点検出部６へと入射する。一方、液晶ホログラム８を透過した光の内の赤外光成分Lirはハーフミラー５により反射されて第１焦点検出部６へと導かれまた、ハーフミラー５を透過した残りの光L3は撮像素子３に入射する。すなわち、L＝L2＋Lir＋L3の関係になっている。
【００１９】
一方、液晶ホログラム８のその他の領域は印加電圧がオンで透過状態となっているので、被写体光Lに含まれる赤外光Lirはハーフミラー５により反射され、ハーフミラー５を透過した光L1が撮像素子３に入射する。液晶ホログラム８で回折される特定波長の光としては、例えば、図３の符号２２〜２４で示すような波長領域の光を用いるのが好ましい。
【００２０】
図３の曲線Ｒ，Ｇ，Ｂは撮像素子３に設けられたＲＧＢカラーフィルタの透過特性の一例を示したものであり、撮像素子３が撮像に用いる使用波長帯域は４００ｎｍ〜７００ｎｍ付近であることがわかる。すなわち、各フィルターの各透過率ピーク近傍の波長域を除外した波長領域２２〜２４の光を液晶ホログラム８で回折することにより、撮像に使用する光束への影響を小さく抑えることができる。
【００２１】
上述したように、図１に示すデジタルカメラ１は、第１焦点検出部６で検出された位相差検出方式による焦点検出情報と、第２焦点検出部７で検出されたコントラスト検出方式による焦点評価値情報とに基づいて焦点調節を行う、ハイブリッド方式のデジタルカメラである。ハイブリッド方式のデジタルカメラにおけるＡＦ動作例としては、例えば、位相差検出方式による焦点検出情報を用いて合焦動作を行った後に、コントラスト検出方式による焦点評価値情報を用いてより高精度な合焦動作を行う方式がある。
【００２２】
ところで、焦点検出エリアに対応する被写体光Lに含まれる赤外光Lirの光量が小さすぎる場合、第１焦点検出部６の位相差検出方式による焦点検出ができなくなる。そこで、本実施の形態では、焦点検出ができなくなる赤外光Lirの光量基準値を予め設定しておき、制御部１０に記憶しておく。制御部１０では、第１焦点検出部６で検出された赤外光Lirの光量と設定された光量基準値とを比較する。そして、第１焦点検出部６で検出される赤外光Lirの光量がその基準値以下となった場合には、液晶ホログラム８を図２（ｂ）に示す状態に設定し、液晶ホログラム８で回折された光L2を用いて位相差検出方式による焦点検出を行う。
【００２３】
一方、第１焦点検出部６で検出される赤外光Lirの光量が基準値よりも大きい場合には、液晶ホログラム８をオフ状態とし、図２（ａ）で示すようにハーフミラー５で反射された赤外光Lirを用いて焦点検出を行う。なお、図２（ｂ）に示す状態では、回折光L2だけでなく赤外光Lirも第１焦点検出部６により検出されるが、赤外光Lirの光量は基準値以下であるため回折光L2に比べて非常に小さく、焦点検出への影響は無視することができる。また、位相差検出方式により算出されるデフォーカス量は赤外光と可視光とでは異なるので、赤外光を用いて焦点調節を行う場合には、制御部１０は赤外光によるデフォーカス量を可視光に対応するものに補正し、その補正したものを用いて焦点調節を行う。
【００２４】
上述したように、本実施の形態では、第１焦点検出部６で検出される赤外光の光量が所定基準値以下となって位相差検出方式による焦点検出が行えない場合には、液晶ホログラム８のホログラム機能をオン状態にして、被写体光Lに含まれる可視域の光L2を第１焦点検出部６に導いて焦点検出を行うようにした。そのため、従来のように被写体光に含まれる赤外光が小さくて焦点検出ができないという事態が発生するのを防止することができる。
【００２５】
上述した実施の形態では、デジタルカメラを例に説明したが、赤外光を用いて焦点検出を行う撮影装置であれば本発明を適用することができる。さらに、ハイブリッド方式に限らず、赤外光を用いて焦点検出を行う第１焦点検出部６のみを備えた撮影装置にも適用できる。また、液晶ホログラムに限らず、回折機能をオンオフすることができる回折光学素子であれば、特定波長の光を第１焦点検出部６に導く光学素子として用いることができる。なお、以上の説明はあくまでも一例であり、発明は上記実施の形態の記載事項に何ら限定も拘束もされない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による焦点検出システムの一実施の形態を説明する図である。
【図２】液晶ホログラム８のオンオフ制御動作を説明する図であり、（ａ）はホログラム機能をオフ状態とした場合を示し、（ｂ）はホログラム機能をオン状態とした場合を示す。
【図３】撮像素子３に設けられたＲＧＢカラーフィルタの透過特性の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：カメラ              ２：撮影レンズ
３：撮像素子            ４：焦点調節部
５：ハーフミラー        ６：第１焦点検出部
７：第２焦点検出部      ８：液晶ホログラム
１０：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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