(57)【要約】    【課題】  ＴＴＬ位相差検出方式による焦点検出に適し、かつ実質的に収差の少ない対の像を形成することができるようにした光学機器を提供する。    【解決手段】  光学機器は、光学系の射出瞳における第１の領域ｂと第２の領域ｃをそれぞれ通過して光電変換素子６に到達する第１の光束１および第２の光束２のうち少なくとも一方の光束を、他方の光束に対して第１および第２の領域の分離方向と異なる方向に偏向させる偏向光学手段４を有する。    【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系の射出瞳における第１の領域と第２の領域をそれぞれ通過して光電変換素子に到達する第１の光束および第２の光束のうち少なくとも一方の光束を、他方の光束に対して前記第１および第２の領域の分離方向と異なる方向に偏向させる偏向光学手段を有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記偏向光学手段による前記光束の偏向方向は、前記分離方向に対して略直交する方向であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記偏向光学手段はブレーズ形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【請求項４】
前記第１の光束を偏向させる第１の偏向光学手段と、前記第２の光束を前記第１の光束の偏向方向とは異なる方向に偏向させる第２の偏向光学手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【請求項５】
前記第１および第２の偏向光学手段はそれぞれブレーズ形状を有し、かつブレーズ方向が互いに異なることを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
【請求項６】
前記第１および第２の光束により形成される像の高さを制限する像高制限手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項７】
前記第１および第２の光束はそれぞれ、前記光電変換素子上における互いに異なる領域に像を形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項８】
前記光電変換素子と、
前記第１および第２の光束により形成された像に対応する該光電変換素子からの出力に基づいて前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とをさらに有する撮像装置であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項９】
前記光電変換素子は、被写体像を撮影するための撮像素子であることを特徴とする請求項８に記載の光学機器。
【請求項１０】
前記焦点検出手段は、前記光電変換素子において前記第１の方向に略平行に配列された複数の画素からの出力に基づいて単一の像情報を生成し、該像情報に基づいて前記焦点状態を検出することを特徴とする請求項８又は９に記載の光学機器。
【請求項１１】
前記光電変換素子はカラーフィルタを有し、
前記焦点検出手段は、前記カラーフィルタの色が異なる画素ごとに前記焦点状態を検出することを特徴とする請求項８から１０のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれか１つに記載の光学機器と、
該光学機器に装着され、光学系と、該光学系への入射光束を該光学系の射出瞳における第１および第２の領域をそれぞれ通る第１および第２の光束に分割する瞳分割手段とを有するレンズ装置とを有することを特徴とする撮像システム。
【請求項１３】
前記光学系と、
該光学系への入射光束を該光学系の射出瞳における第１および第２の領域をそれぞれ通る第１および第２の光束に分割する瞳分割手段とをさらに有するレンズ装置であることを
特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
【請求項１４】
請求項１３に記載のレンズ装置が装着され、光電変換素子と、前記第１および第２の光束により形成された像に対応する該光電変換素子からの出力に基づいて前記光学系の焦点状態を検出する焦点検出手段とを有する撮像装置である光学機器であって、
前記焦点検出手段は、前記光電変換素子において前記第１の方向に略平行に配列された複数の画素からの出力に基づいて単一の像情報を生成し、該像情報に基づいて前記焦点状態を検出することを特徴とする光学機器。
【請求項１５】
前記光電変換素子は、被写体像を撮影するための撮像素子であることを特徴とする請求項１４に記載の光学機器。
【請求項１６】
前記光電変換素子はカラーフィルタを有し、
前記焦点検出手段は、前記カラーフィルタの色が異なる画素ごとに前記焦点状態を検出することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の光学機器。
【請求項１７】
請求項１３に記載のレンズ装置である光学機器と、
請求項１４から１６のいずれか１つに記載の撮像装置である光学機器とを有することを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系の焦点検出を行う光学機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフレックスカメラにおいては、ＴＴＬ（Through the Taking Lens)位相差検出方式によるAFが一般的に採用されている。該位相差検出方式では、撮影レンズを介して取り込まれた被写体からの光束が、可動ミラーより反射されてフィルム又は撮像素子の受光面と等価な面（一次結像面）上に導かれる。そして、上記等価面に導かれた光束は、セパレータレンズを含む二次結像光学系によって２つに分割（瞳分割）されてＡＦ用の一対のラインセンサ上に導かれる。そして、該一対のラインセンサ上の２像のずれ（位相差）を検出することによって、撮影レンズ中のフォーカスレンズの合焦位置からのずれ量を求める。
【０００３】
ところで、デジタルカメラは、被写体像を光電変換する撮像素子を有しており、この撮像素子の一部をＡＦ用センサ領域として用いれば、ＡＦ専用のラインセンサや撮影レンズとは別の二次結像光学系を設ける必要がない。
【０００４】
このため、撮像素子の一部をＡＦ用センサ領域とし、該領域に撮影光学系内に設けられたスプリットイメージプリズムによって分割された２つの光束を導くようにした焦点検出システムが提案されている（特許文献１および非特許文献１参照）。
【０００５】
また、ホログラフィック光学素子を１次結像面より物体側に配置することにより、ＴＴＬ位相差方式のＡＦを実現する構成も提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−４６１３２（段落００１５〜００４１、図４〜７等）
【特許文献２】特開平４−１４７２０７（第３頁左下欄５行〜４頁右上欄７行、第３図等）
【非特許文献１】（株）写真工業出版社「カメラ技術ハンドブック」（１９７９年７月１５日発行、鈴木愛三著）（第１０８〜１１１頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１にて提案されたスプリットイメージプリズムを用いる方法では、ＴＴＬ位相差検出方式とは異なり、スピリットイメージプリズムよりも大きな像が必要である。また、スプリットイメージプリズムの境界線上の像の形状が直線でなければ、合焦状態であっても非合焦であると判断してしまうなど、焦点検出を行う上で制約があり、ＴＴＬ位相差検出方式と同等の焦点検出性能が得られない。
【０００７】
また、特許文献２にて提案されたホログラフィック光学素子を用いる方法は、原理的にはＴＴＬ位相差検出方式と同様であるが、焦点状態を判断する上で重要となる瞳分割方向の２つの像（ＡＦ像）を形成する際に、色分散が大きなホログラフィック光学素子を使用しているために、収差の少ない像が得られず、焦点検出を行う上で現実的ではない。
【０００８】
本発明は、ＴＴＬ位相差検出方式による焦点検出に適し、かつ実質的に収差の少ない対の像を形成することができるようにした光学機器を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、１つの観点としての本発明の光学機器は、光学系の射出瞳における第１の領域と第２の領域をそれぞれ通過して光電変換素子に到達する第１の光束および第２の光束のうち少なくとも一方の光束を、他方の光束に対して第１および第２の領域の分離方向と異なる方向に偏向させる偏向光学手段を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、瞳分割により得られた第１および第２の光束のうち少なくとも一方を、瞳分割方向とは異なる方向に偏向させることにより、実質的に収差の少ないＡＦ像を光電変換素子上の異なる領域に形成することができる。したがって、該ＡＦ像の光電変換素子による検出結果に基づいて、精度の良好な焦点検出性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１には、本発明の実施例１である撮像システムの構成を示している。図１（ａ）は、撮像システムの側面図、図１（ｂ）および（ｃ）は、撮像システムの上面図である。
【００１３】
これらの図において、２０は撮影光学系を有する交換レンズであり、１０は該撮影光学系を構成するレンズである。なお、図にはレンズ１０を２つしか示していないが、実際はさらに多くのレンズによって撮影光学系が構成される。３は撮影光学系内であって、該撮影光学系の射出瞳の位置又はその近傍に配置された瞳分割絞りである。      
【００１４】
５は交換レンズ２の装着が可能なカメラ本体（撮像装置）であり、６は撮影光学系により形成された被写体像を光電変換する光電変換素子としての撮像素子である。４は撮像素子６の前方に配置された光偏向ユニットである。また、３０は撮像素子６からの出力信号を用いて撮影光学系の焦点状態を検出（演算）する焦点検出手段として機能し、さらに該検出結果に基づいてレンズ１０の焦点調節制御を行うコントローラである。
【００１５】
図１（ｂ）には、撮影光学系に入射した光束のうち瞳分割絞り３の開口部（第１の領域）ｂを通過する第１の光束１（図には丸囲みの１と示す）を示し、図１（ｃ）には、撮影光学系に入射した光束のうち瞳分割絞り３の開口部（第２の領域）ｂを通過する第２の光束２（図には丸囲みの２と示す）を示す。このように、撮影光学系に入射した光束は、瞳分割絞り３によって２つの光束に分割され、光偏向ユニット４に向かう。すなわち、射出瞳が開口部ｂ，ｃに対応する２つの領域に分割される。以下、これを瞳分割という。
【００１６】
図３に示すように、瞳分割絞り３には、開口部ｂ，ｃが撮影光学系の光軸ＡＸＬを挟んだ左右（図１（ｂ），（ｃ）中の上下）に設けられている。また、光偏向ユニット４における光軸ＡＸＬを挟んだ左右に第１および第２の偏向光学素子４１，４２が設けられている。
【００１７】
瞳分割絞り３の開口部ｂを通過した第１の光束１は、第１の偏向光学素子４１によって上向きに偏向され、開口部ｃを通過した第２の光束２は、第２の偏向光学素子４２により下向きに偏向される。すなわち、第１および第２の光束１，２は、開口部ｂ，ｃが分離された方向（瞳分割方向）とは異なる方向であって、かつ互いに異なる方向に偏向される。本実施例では、第１および第２の光束１，２は、瞳分割方向に対して略直交する方向であって、かつ互いに反対方向に偏向される。なお、ここでは、一体的な絞り部材に開口を形成した瞳分割絞りを示したが、複数の絞り部材を組み合わせて所望の瞳分割用開口を形成するようにしてもよい。
【００１８】
図４（ａ），（ｂ）には、偏向光学素子の概略構成を示している。本実施例では、偏向光学素子として、鋸歯又は三角プリズム形状が、図中の矢印で示す特定方向に連続的に並んだいわゆるブレーズ形状のプリズムシート（リニア型ブレーズドプリズムシート）を想定しており、屈折の条件に応じて入射光束の偏向角度が決まる。このような偏向光学素子では、上述した特定方向、すなわちブレーズ方向に入射光束が偏向される。したがって、第１の偏向光学素子４１と第２の偏向光学素子４１とでブレーズ方向を逆向きにすることによって、第１の光束１と第２の光束２とを互いに反対方向に偏向させることができる。
【００１９】
なお、鋸歯又は三角プリズム形状のピッチは、第１および第２の光束１，２に対する回折の影響が少ないように、例えば、０．5mmとするのが好ましい。
【００２０】
また、偏向光学素子としては、光の回折現象を利用して入射光束を偏向させることができるリニア型ブレーズド回折格子を用いてもよい。この場合、偏向角度は回折条件の式によって決まり、分散方向が屈折の条件とは逆になる。
【００２１】
また、図３に示す光偏向ユニット４は、偏向光学素子４１，４２を保持し、かつこれら偏向光学素子４１，４２の周囲を遮光する像高制限マスク４３を有する。
【００２２】
以上のように構成された光偏向ユニット４により、像の高さを制限しつつ、第１および第２の光束１，２を、上向きと下向きとに偏向させることができる。図４中の矢印は、光の偏向方向および各偏向光学素子のブレーズ方向を示している。
【００２３】
そして、偏向光学素子４１，４２により偏向された第１および第２の光束１，２はそれぞれ、撮像素子６の受光面上の互いに異なる２つ領域に、高さが制限された光学像（以下、ＡＦ像という）を形成する。２つのＡＦ像の分離方向は、瞳分割方向（左右方向）と略直交する方向（上下方向）である。
【００２４】
図５には、本実施例による撮影光学系の焦点状態を検出する原理を示す。より具体的には、撮影光学系の焦点状態によって、光偏向ユニット４により偏向された光束によるＡＦ像の位置が撮像素子６の中心画素に対してどのように変化するかを示している。
【００２５】
図５（ａ）には、光偏向ユニット４を設けていない場合における撮像素子６の中心画素に向かう光束を示す。また、図５（ｅ）はそのときの撮像素子６により検出される光強度を示し、中心画素に光強度が集中していることがわかる。この光強度は、撮像素子６の受光面の裏側から見たものである。なお、他の図の光強度分布も同様に撮像素子６の受光面の裏側から見たものである。
【００２６】
図５（ｂ）は、撮影光学系が合焦状態にある場合において、光偏向ユニット４によって光束１，２が上側と下側に偏向されて撮像素子６の受光面上にＡＦ像を形成する様子を示している。このときの撮像素子６上での各光束の光強度を図５（ｆ）に示す。この状態では、第１の光束１は上側に、第２の光束２は下側に収束しており、しかも第１および第２の光束１，２とも左右方向に対しては中心位置に光強度重心が存在する。
【００２７】
図５（ｃ），（ｇ）は、図１（ｂ），（ｃ）にも示した前ピン状態での第１および第２の光束１，２とその光強度の様子を示す。図に示すように、前ピン状態では、第１および第２の光束１，２の光強度重心は、図５（ｂ），（ｆ）に示す合焦状態に対して上下方向に関してはあまり変化はないが、左右方向に対して大きく変化し、第１の光束１の光強度重心は左側に、第２の光束２の光強度重心は右側にシフトしている。
【００２８】
一方、図５（ｄ），（ｆ）は、後ピン状態での第１および第２の光束１，２とその光強度の様子を示す。この状態では、前ピン状態とは逆に、第１の光束１の光強度重心は右側に、第２の光束２の光強度重心は左側にシフトしている。
【００２９】
以上説明した両光束１，２の光強度重心の位置関係およびそのずれ量をコントローラ３０で算出することにより、撮影光学系の焦点状態を検出することができる。
【００３０】
ここで、偏向光学素子４１，４２は、ＡＦ像を形成する第１および第２の光束１，２を互いに異なる方向に偏向するが、分割された２つの瞳（つまりは第１および第２の開口部ｂ，ｃ）の中心を結ぶ線と光軸ＡＸＬとを含む面に投影された光束は該偏向光学素子４１，４２による偏向は加えられない。もともと焦点状態を検出する上で重要なのは、この投影面に対する分離された瞳からの光線の入射角度であり、本実施例ではその方向を変更しないために、焦点状態を検出するためのＡＦ像が劣化することがない。
【００３１】
上記投影面に直交する方向に関しては、光学偏向素子４１，４２によって光束が偏向されることで、色分散が生じ得るが、撮像素子６によりＡＦ像を光電変換した情報を取得する際に、該投影面に直交する方向の複数の画素に対応する情報をひとまとまりのＡＦ像情報として処理することにより、色分散による収差を平均化することができ、焦点検出に対する色分散の影響は少ない。
【００３２】
図６（ａ）には、撮像素子６の受光面上において、ＡＦ像を光電変換するＡＦ像検出エリア６１，６２を示す。また、図６（ｂ）には、ＡＦ像検出エリア６１，６２を拡大して示している。各ＡＦ像検出エリアでは、上下方向（撮像素子６の短辺方向）に２列で配列された画素からなる画素ブロック６１ａが左右方向に複数並んでいる。図６（ｃ）には、１つの画素ブロック中のカラーフィルタ配置を示している。
【００３３】
本実施例では、図６（ｃ）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタがベイヤー配列で画素単位で配置されている。なお、撮像素子６は、ＣＣＤ方式のものでもＣ−ＭＯＳ方式のものでもよい。
【００３４】
そして、図６（ｃ）に示した画素ブロック６１ａをＡＦ像検出における単位画素として加算処理すると、上下方向のＡＦ像情報は色情報も含めて平均化処理される。しかし、左右方向の単位画素はもともとの撮像素子６の分解能に対応する２画素分のエリアであるため、色分散の影響を抑えつつも、ＡＦ像のずれ量を検出する上で十分な解像度を確保することができる。
【００３５】
以上のようにして得られた対のＡＦ像の光強度分布のずれ量に対して自己相関処理を行うことにより、撮影光学系のピントずれ量（デフォーカス量）を検出することが可能となる。
【００３６】
また、図６（ｃ）に示した画素ブロック６１ａにおいて、カラーフィルタ毎にそれぞれＡＦ像のずれ量を検出する方法を採れば、撮影像の色ごとの光強度ピークを的確に抽出することができ、さまざまな撮影像に対して正確な焦点検出を行うことが可能となる。
【００３７】
図７には、本実施例の焦点検出方法を、デジタル一眼レフカメラに適用した場合のより具体的な実施形態を示している。２０は交換レンズであり、２１は該交換レンズ２０内の撮影光学系である。３は撮影光学系２１内に設けられた絞りである。５は交換レンズ２０が装着されるカメラ本体であり、６はカメラ本体５に設けられた撮像素子である。７はカメラ本体５に設けられたペンタプリズムであり、８は接眼レンズ、９はハーフミラー部を有するクイックリターンミラーである。４はクイックリターンミラー９の背面側（撮像素
子側）に設けられた光偏向ユニットである。クイックリターンミラー９と光偏向ユニット４とは、撮影光学系から撮像素子６に向かう光路に対して進退する。
【００３８】
図７（ａ）には、撮影光学系２１の焦点検出を行う状態を示している。この状態では、クイックリターンミラー９および光偏向ユニット４は、撮影光学系２１から撮像素子６に向かう光路内に配置される。また、この状態では、絞り３は、図３に示すような瞳分割開口を形成した状態となる。これにより、クイックリターンミラー９を透過して絞り３を通過した光束、すなわち図１で説明した第１および第２の光束１，２によるＡＦ像が得られる。また、ハーフミラー９によって反射された光束はペンタプリズム７を介して接眼レンズ８に導かれる。これにより、撮影者による被写体観察ができる。
【００３９】
一方、ハーフミラー９よりも撮像素子６側に配置された光偏向ユニット４は、図１を用いて前述したように、第１の光束１を上向きに、第２の光束２を下向きに偏向する。これにより、図５を用いて説明したように、撮影光学系の焦点状態を検出することができる。
【００４０】
コントローラ３０（図１参照）は、検出した焦点状態に基づいて撮影光学系２１に含まれるフォーカスレンズ（図１におけるレンズ１０のうちいずれか）の合焦位置を算出し、不図示のアクチュエータを介して該フォーカスレンズを駆動する。こうして自動焦点調節（ＡＦ）が可能となる。この際、撮像素子６により対のＡＦ像情報が得られるため、フォーカスレンズの駆動方向および駆動量などを定量的に算出することができる。
【００４１】
また、本実施例によれば、従来のような二次結像型のＡＦ専用センサやこれに付随するセパレートレンズ等の二次結像光学系などが不要となるため、カメラ本体の構成の簡略化が図れる。さらに言えば、二次結像光学系がある場合、撮影光学系と該二次結像光学系との相対位置（光軸位置）がずれると、ＡＦ性能の劣化に結びつくが、本実施例ではそのような構成による不安要素が少なく、安定したＡＦ性能が得られる。
【００４２】
図７（ｂ）には、撮像システムの撮影時の様子を示している。このとき、クイックリターンミラー９および光偏向ユニット４は、上記光路外に退避する。また、絞り３は撮影者が設定した又はカメラ本体が自動的に選択した絞り開口になる。これにより、該絞り開口を通過した光束は、クイックリターンミラー９および光偏向ユニット４により遮られることなく、撮像素子６上に結像する。
【００４３】
以上の構成により、従来の撮像システムに比べて撮影品質を損なうことなく、安定的なＡＦ像を形成することができる。
【００４４】
図８には、図７（ａ）に示した焦点検出状態において第１および第２の光束１，２によってそれぞれ形成されたＡＦ像１’，２’（図には丸囲み数字に’を付して示す）のイメージ図を示す。ここでは、撮像素子６を受光面に対向する側（前側）から見たときの像で、かつ本来は倒立像であるものを上下反転させた（光軸を中心に１８０度回転させた）像を示している。
【００４５】
図５で説明したように前ピン状態であれば、下側のＡＦ像１’が右方向に、上側のＡＦ像２’が左方向にずれる。また、後ピン状態であれば、これらＡＦ像１’，２’のずれ方向が逆となる。
【００４６】
この場合、得られた２つのＡＦ像は実際の撮影像に対して、縦方向に色収差はあるものの、ほぼ同等の像が得られる。このため、例えば図８に矩形枠で示した複数の焦点検出エリアの中から撮影者によって画面中心から外れたエリア（周辺エリア）が選択された場合、すなわち図中のselect−１、select−２（図中には丸囲み数字で示す）が選択された場
合、該選択された周辺エリアに合わせて、図６で説明した撮像素子６上におけるＡＦ像検出エリアを設定することにより、画面中心部だけでなく画面周辺部に対してもＴＴＬ位相差検出方式のＡＦを行うことができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施例によれば、実質的に収差の少ないＡＦ像を撮像素子上の異なる領域に同時に形成し、安定的で精度の良いＡＦ制御を行うことができる。
【００４８】
また、光学偏向素子として、リニア型ブレーズドプリズムシートやリニア型ブレーズド回折格子を用いることにより、光束の偏向効率を大きくすることができ、迷光によるＡＦ像の劣化を防ぐことができる。
【００４９】
また、
瞳分割された対の光束により得られるＡＦ像を撮像素子の異なる領域で検出し、該ＡＦ像の状態に基づいて焦点状態を求めることにより、撮影映像を取得するための撮像素子をそのままＡＦセンサとして使用することができ、ＡＦ専用のセンサを不要とすることができる。
【００５０】
また、像高制限マスクを設けることにより、有限の撮像素子の受光領域に形成されるＡＦの像高を適切に設定することができる。
【００５１】
また、瞳分割方向に対して略直交する方向において撮像素子の画素列方向（画素ブロック）にて検出されるＡＦ像情報を単一の像情報として抽出し、上記画素列方向に関する平均化処理等を行うことにより、瞳分割方向と略直交する方向での光学偏向素子による色分散による影響を概ね解消することができる。
【００５２】
さらに、撮像素子に設けられたカラーフィルタの色毎にＡＦ像情報を求めることにより、瞳分割方向と略直交する方向での光学偏向素子による色分散をカラーフィルタによって色分解することが可能となる。このため、色毎のＡＦ像検出に対する上記色分散の影響を少なくすることができる。
【実施例２】
【００５３】
図９には、本発明の実施例２である撮像システムの構成を示す。図９（ａ）は、該撮像システムの側面図であり、図９（ｂ），（ｃ）は該撮像システムの上面図である。
【００５４】
これらの図において、２０は撮影光学系を有する交換レンズ、1０は該撮影光学系を構成するレンズある。なお、図にはレンズ１０を２つしか示していないが、実際はさらに多くのレンズによって撮影光学系が構成される。
【００５５】
４０は撮影光学系内であって、該撮影光学系の射出瞳の位置又はその近傍に配置された瞳分割絞りを兼ねる光偏向ユニットである。この光偏向ユニット４０には、図２に示したような開口ｂ，ｃが形成されているとともに、該開口ｂ，ｃには図４で示したような偏向光学素子４１，４２がはめ込まれている。また、５は交換レンズ２０が装着されるカメラ本体であり、６は撮像素子、５０は像高制限マスクである。
【００５６】
図９（ｂ），（ｃ）に示すように、瞳分割絞りを兼ねた光偏向ユニット４０の開口ｂ（偏向光学素子４１）を通過する光束を第１の光束１（図には丸囲み数字で示す）とし、開口ｃ（偏向光学素子４２）を通過する光束を第２の光束２（図には丸囲み数字で示す）とすると、図９（ａ）に示すように、偏向光学素子４１によって第１の光束１は上向きに偏向され、偏向光学素子４２により第２の光束２は下向きに偏向される。
【００５７】
図１０には、瞳分割絞りを兼ねた光偏向ユニット４０を模式化して示している。開口ｂ，ｃは左右方向に分割配置されており、開口ｂには第１の光束１を上向きに偏向させる偏向光学素子４１がそのブレーズ方向を上方向として、また開口ｃには第２の光束２を下向きに偏向させる偏向光学素子４２がそのブレーズ方向を下方向として絞り部材４０ａに一体的に設けられている。
【００５８】
なお、ここでは、一体的な絞り部材に開口を形成した瞳分割絞りを示したが、複数の絞り部材を組み合わせて瞳分割用開口および偏向光学素子を配置するようにしてもよい。
【００５９】
また、図１１には、像高制限マスク５０を模式化して示している。該像高制限マスク５０に形成された開口ｄは、光偏向ユニット４０により偏向された第１の光束１のうち、撮像素子６の上部に向かう光束だけを通過させる。また、開口ｄに対して分離された開口ｅは、光偏向ユニット４０により偏向された第２の光束２のうち、撮像素子６の下部に向かう光束だけを通過させる。このような、像高を制限するマスク５０を配置することにより、撮像素子６の上側に偏向された第１の光束１によるＡＦ像と下側に偏向された第２の光束２によるＡＦ像とが撮像素子６上で重なることを回避することができ、相互に分離された対のＡＦ像を確実に得ることができる。
【００６０】
なお、上記各実施例では、レンズ交換式の一眼レフカメラシステムについて説明したが、本発明は、それ以外のカメラシステム（例えば、レンズ一体型のカメラシステム）にも適用することは可能である。
【００６１】
また、上記各実施例では、分割された第１および第２の光束をそれぞれ偏向光学素子によって互いに反対方向に偏向させる場合について説明したが、一方の光束のみを偏向光学素子で偏向させ、他方の光束を偏向させずに撮像素子に導くようにしてもよい。この場合、対のＡＦ像は、例えば撮像素子の上部と中央に形成される。
【００６２】
また、上記各実施例では、瞳分割絞りによる第１および第２の光束の分割方向（瞳分割方向）に対して略直交する方向に光偏向ユニットによって該第１および第２の光束を偏向する場合について説明したが、各光束の偏向方向はこれに限らず、瞳分割方向と異なる方向であればよい。
【００６３】
また、上記各実施例では、瞳分割絞りにより２つに分割した光束を用いて２つのＡＦ像を形成する場合について説明したが、４つ等、より多くの分割光束を用いてそれに対応する数のＡＦ像を形成し、これらＡＦ像の任意の組み合わせによって焦点検出を行うようにしてもよい。
【００６４】
さらに、上記実施例では、ブレーズ形状を有する偏向光学素子を用いた場合について説明したが、このようなブレーズ形状を有する偏向光学素子以外でも、光束を偏向させる作用を有し、かつ収差の発生が少ない光学素子を使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】（ａ）および（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例１である撮像システムの構成を示す側面図および上面図。
【図２】実施例１に用いられる瞳分割絞りの模式図。
【図３】実施例１に用いられる光偏向ユニットの模式図。
【図４】（ａ），（ｂ）は実施例１に用いられる光学偏向素子のイメージ図。
【図５】（ａ）〜（ｈ）は実施例１による焦点検出法の原理説明図（ａ）〜（ｈ）。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は実施例１における撮像素子上のＡＦ像検出エリアを説明する図。
【図７】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、実施例１のデジタル１眼レフカメラの焦点検出時および撮影時の様子を示す側面図。
【図８】実施例１におけるＡＦ像のイメージ図。
【図９】（ａ）および（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、本発明の実施例２である撮像システムの構成を示す側面図および上面図。
【図１０】実施例２における瞳分割絞りを兼ねた光偏向ユニットの模式図。
【図１１】実施例２における像高制限マスクの模式図。
【符号の説明】
【００６６】
１，２  光束
３  瞳分割絞り
４  光偏向ユニット
４１，４２  偏向光学素子
５  カメラ本体
６  撮像素子
７  ペンタプリズム
８  接眼レンズ
９  クイックリターンミラー
１０  レンズ
２０  交換レンズ
４３，５０  像高制限マスク
【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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