(57)【要約】【課題】光束分岐手段の退避時間に伴う撮影時のシャッタタイムラグをなくして良好な撮影を可能にする。【解決手段】被写体光束を撮像面に結像するレンズ１０２と前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる光束分岐手段１０３と、光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段１１２と、光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路外に退避した退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、撮像条件に応じて、自動的に光束分岐手段を前記作用位置もしくは前記退避位置に保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路外に退避した退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、
撮像条件に応じて、自動的に前記光束分岐手段を前記作用位置もしくは前記退避位置に保持することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記保持手段は、ユーザーの選択操作に応じて、撮像時に、前記光束分岐手段を前記作用位置もしくは前記退避位置に保持することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
被写体の明るさを検出する測光手段を更に有し、
前記保持手段は、前記測光手段の検出結果による明るさに応じて、自動的に前記光束分岐手段を前記作用位置もしくは前記退避位置に保持することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記保持手段は、動画撮影が選択されていることに応じて、撮像時に、前記光束分岐手段を作用位置に保持することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記保持手段は、前記被写体の明るさが予め設定された閾値よりも明るい場合に、撮像時に、前記光束分岐手段を前記作用位置に保持することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記保持手段は、前記被写体の明るさが予め設定された閾値よりも明るく、且つ、動画撮影が選択されている場合に、撮像時に、前記光束分岐手段を前記作用位置に保持することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記保持手段が撮像時に前記光束分岐手段を前記退避位置に保持する場合は、前記光束分岐手段の前記作用位置における被写体光束の光路長さと同等の光路長を有する光路長補完光学系を前記撮像光路内に進入させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記保持手段が撮像時に前記光束分岐手段を前記退避位置に保持する場合は、前記光束分岐手段の前記作用位置における被写体光束の光路長と同等の光路長を得るために、前記レンズを光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記保持手段が前記光束分岐手段を前記退避位置に移動させるタイミングは、撮像が指示された後であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮影光路外に分離させる光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路外に退避した退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、
静止画撮影が選択されている場合に、前記光束分岐手段を、前記作用位置に保持させて撮像するか、前記退避位置に保持させて撮像するかを、選択可能にしたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影レンズと撮像面間に配置され、撮影光束を撮影光路外に分離させる光束分岐手段を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影光束を分離して焦点検出の為の受光素子に導く方法は従来から提案されている。特開昭６３−１９５６３０号公報（特許文献１）は、ズームレンズを備えたカメラに関し、ズームレンズの光路の途中で光束を分離して、この分離した光束によって焦点検出を行う技術の開示例である。また、特開２００３−１４０２４６号公報（特許文献２）は、結像光学系で形成された１次物体像をＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの２次元受光センサ上に結像する。そして、光学像を光電変換して物体に関する画像出力を得るデジタル一眼レフカメラに関する開示例である。これらの提案においては、スプリッタ等の光束分岐手段により撮影光束を撮像センサと焦点検出センサに分けて入射させ、焦点検出センサ側で焦点状態を検出し、撮像センサ側で撮影を行う構成にしている。
【特許文献１】特開昭６３−１９５６３０号公報
【特許文献２】特開２００３−１４０２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来例においては、撮影光束内にスプリッタ等の光束分岐手段が設けられているが、このような光束分岐手段を用いると一般的に撮像センサに入射する光量が減じられる。その対策として、撮影時には光束分岐手段を退避させて全光量が撮像センサに入射する構成にすれば良いのであるが、毎回撮影のたびに光束分岐手段の退避動作を行うことはシャッタタイムラグを招くものであった。
【０００４】
（発明の目的）
本発明の目的は、光束分岐手段の退避時間に伴う撮影時のシャッタタイムラグをなくして良好な撮影を行うことのできる撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる光束分岐手段と、前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路外に退避した退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、撮像条件に応じて、自動的に前記光束分岐手段を前記作用位置もしくは前記退避位置に保持する撮像装置とする。
【０００６】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮影光路外に分離させる光束分岐手段と、前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路外に退避した退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、静止画撮影が選択されている場合に、前記光束分岐手段を、前記作用位置に保持させて撮像するか、前記退避位置に保持させて撮像するかを、選択可能にした撮像装置とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光束分岐手段の退避時間に伴う撮影時のシャッタタイムラグをなくして良好な撮影を行うことのできる撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明を実施するための最良の形態は、以下に記載の実施例１ないし実施例３に示す通りである。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の実施例１に係わるデジタルカメラを示す断面図である。
【００１０】
図１において、１０１はデジタルカメラ、１０２は物体像を形成するための結像光学系、１０４は結像光学系１０２の光軸、１０５は結像光学系１０２を収納するレンズ鏡筒である。
【００１１】
上記の結像光学系１０２は不図示のエネルギー源と不図示の駆動機構により結像位置を光軸１０４の方向に調節可能である。フォーカシングレンズを柔軟性のある透明弾性部材や液体レンズで構成し、界面形状を変化させて屈折力を変えることで、物体にピントを合わせることもできる。結像光学系１０２は単焦点レンズ、ズームレンズ、あるいはシフトレンズ等であっても良い。また、種々の特性（Ｆナンバーや焦点距離など）を具備した結像光学系に交換可能であっても良い。この結像光学系１０２を構成するレンズの材質として、アクリル樹脂に大きさが５ｎｍから３０ｎｍ程度の酸化ニオブ粒子を均一に分散させたコンポジット材を使用することができる。この場合、屈折率が１．８程度と高屈折率でありながらガラスよりも衝撃に強く、しかも射出成形で安価に製造可能である。
【００１２】
１０３は光束を分岐するスプリッタ、１１０はスプリッタ１０３内における光軸、１１１はシャッタレリーズ釦、１０８は画像データを格納するメモリカードである。１０９は光学ファインダの接眼レンズである。１０６は２次元型ＣＣＤやＣＭＯＳ受光センサであるところの撮像素子である。１１２はＡＦモジュールに含まれる焦点検出用センサ（ＡＦセンサ）、１１３は光学ローパスフィルタである。後述するディスプレイ装置１０７に表示されている画像の取り込み時および撮影時には、スプリッタ１０３、光学ローパスフィルタ１１３を透過した光束が撮像素子１０６上に投影されるようになっている。１１４は光路長補完光学系である平板ガラスであり、スプリッタ１０３が光束内（光軸１０４上）から退避することによる光路長の変化を補完する役割をしている。
【００１３】
１０７はカメラの背面に取り付けられたディスプレイ装置であり、撮像素子１０６で捉えられた物体像が該ディスプレイ装置１０７上に表示される。使用者は撮影準備時に直接これを観察して撮影構図を定めることができる。このディスプレイ装置１０７は、有機ＥＬ空間変調素子や液晶空間変調素子、微粒子の電気泳動を利用した空間変調素子などで構成すると消費電力が小さくかつ薄型で都合が良い。
【００１４】
撮像素子１０６は、間引き読み出しによるディスプレイ装置１０７用の画像出力動作と、撮影時には全ての画素を読み出す高精彩画像出力動作を行う。
【００１５】
図２はデジタルカメラ１０１の電気的構成を示すブロック図である。まず、物体像の撮像、記録に関する部分から説明する。
【００１６】
デジタルカメラ１０１は、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、結像光学系１０２、撮像素子１０６を含み、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器１３０、ＲＧＢ画像処理回路１３１およびＹＣ処理回路１３２を含む。記録再生系は、記録処理回路１３３および再生処理回路１３４を含む。制御系は、カメラシステム制御回路１３５、情報表示回路１４２、操作検出回路１３６および撮像素子駆動回路１３７を含む。１３８は外部のコンピュータ等に接続して、データの送受信をするための規格化された接続端子である。これらの電気回路は、例えば不図示の小型燃料電池によって駆動される。なお、電源の種類は小型燃料電池に限られるものではなく、汎用の電源を用いることが可能であることは言うまでもない。
【００１７】
撮像系は、物体からの光を結像光学系１０２を介して撮像素子１０６の撮像面に結像する光学処理系である。結像光学系１０２の不図示の絞りとメカニカルシャッタを調節し、適切な光量の物体光を撮像素子１０６に露光する。撮像素子１０６は、例えば、正方画素が長辺方向に３２６４個、短辺方向に２４４８個並べられ、合計約８００万個の画素数を有する受光素子が適用される。この受光素子の各画素に、例えば、Ｒ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）のカラーフィルタを交互に配して４画素が一組となる所謂ベイヤー配列を形成している。ベイヤー配列では、観察者が画像を見たときに強く感じやすいＧの画素をＲやＢの画素よりも多く配置する事で、総合的な画像性能を上げている。一般に、この方式の撮像素子を用いる画像処理では、輝度信号の多くの部分をＧから生成し、色信号はＲ，Ｇ，Ｂから生成する。
【００１８】
撮像素子１０６から読み出された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して画像処理系に供給される。Ａ／Ｄ変換器１３０は露光した各画素の信号の振幅に応じた、たとえば１２ビットのデジタル信号に変換して出力する信号変換する回路である。これ以降の画像信号処理はデジタル処理にて実行される。
【００１９】
画像処理系は、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル信号から所望の形式の画像信号を得る信号処理回路であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号を輝度信号Ｙおよび色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）にて表わされるＹＣ信号などに変換する。ＲＧＢ画像処理回路１３１は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して撮像素子１０６から受けた各画素の画像信号を処理する信号処理回路である。そして、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路を有する。
【００２０】
ＹＣ処理回路１３２は、輝度信号Ｙおよび色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を生成する信号処理回路である。ＹＣ処理回路１３２は、高域輝度信号ＹＨを生成する高域輝度信号発生回路、低域輝度信号ＹＬを生成する低域輝度信号発生回路、および、色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を生成する色差信号発生回路で構成されている。輝度信号Ｙは高域輝度信号ＹＨと低域輝度信号ＹＬを合成することによって形成される。
【００２１】
記録再生系は、メモリへの画像信号の出力とディスプレイ装置１０７への画像信号の出力とを行う処理系である。記録処理回路１３３はメモリへの画像信号の書き込み処理および読み出し処理を行い、再生処理回路１３４はメモリから読み出した画像信号を再生して、ディスプレイ装置１０７に出力する。また、記録処理回路１３３は、静止画像および動画像を表わすＹＣ信号を所定の圧縮形式にて圧縮し、また、圧縮データを読み出した際に伸張する圧縮伸張回路を内部に有する。圧縮伸張回路は、信号処理のためのフレームメモリなどを含み、このフレームメモリに画像処理系からのＹＣ信号を１画像毎に蓄積して、それぞれ複数のブロック毎に読み出して圧縮符号化する。圧縮符号化は、例えば、ブロック毎の画像信号を２次元直交変換、正規化およびハフマン符号化することにより行われる。再生処理回路１３４は、輝度信号Ｙおよび色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）をマトリックス変換して、例えばＲＧＢ信号に変換する回路である。再生処理回路１３４によって変換された信号はディスプレイ装置１０７に出力され、可視画像が表示再生される。
【００２２】
制御系は、シャッタレリーズ釦１１１等の操作を検出する操作検出回路１３６と、その検出信号に応動して各部を制御し、撮像の際のタイミング信号などを生成して出力するカメラシステム制御回路１３５とを含む。更に、このカメラシステム制御回路１３５の制御の下に、撮像素子１０６を駆動する駆動信号を生成する撮像素子駆動回路１３７と、光学ファインダ内の情報表示装置やカメラの外面にある情報表示装置を制御する情報表示回路１４２を含む。また、制御系は、外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御し、例えば、シャッタレリーズ釦１１１の押下を検出して、撮像素子１０６の駆動、ＲＧＢ画像処理回路１３１の動作、記録処理回路１３３の圧縮処理などを制御する。さらに、情報表示回路１４２によって光学ファインダ等に情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。
【００２３】
カメラシステム制御回路１３５にはさらにＡＦ制御回路１４０とレンズシステム制御回路１４１が接続されている。これらはカメラシステム制御回路１３５を中心にして各々の処理に必要とするデータを相互に通信している。ＡＦ制御回路１４０は、撮影画面上の所定位置に対応して設定された焦点検出用センサ１１２の焦点検出視野の信号出力を得て焦点検出信号を生成し、結像光学系１０２の結像状態を検出する。デフォーカスが検出されると、これを結像光学系１０２の一部の要素であるフォーカシングレンズの駆動量に変換し、カメラシステム制御回路１３５を中継してレンズシステム制御回路１４１に送信する。また、ＡＦ制御回路１４０は、移動する物体に対しては、シャッタレリーズ釦１１１が押下されてから実際の撮像制御が開始されるまでのタイムラグを勘案し、適切なレンズ位置を予測してフォーカシングレンズ駆動量を指示する。ＡＦ制御回路１４０は、物体の輝度が低く、十分な焦点検出精度が得られないと判定されるときには、不図示の閃光発光装置、あるいは不図示の白色ＬＥＤや蛍光管によって物体を照明し、不足していた輝度を補う。
【００２４】
レンズシステム制御回路１４１は、フォーカシングレンズの駆動量を受信すると、不図示の駆動機構によって結像光学系１０２内のフォーカシングレンズを光軸１０４方向に移動させて、物体にピントを合わせる。一連のピント調節動作の結果、ＡＦ制御回路１４０によって、物体にピントが合ったことが検出されると、この情報はカメラシステム制御回路１３５に伝えられる。このとき、シャッタレリーズ釦１１１が２段目まで押下され、スプリッタ１０３を光路から外す方が良い場合には、後述する機構によってスプリッタ１０３と平板ガラス１１４が入れ代わる。そして、高精細画像が光学ローパスフィルタ１１３を透過した光束で形成されて、前述のごとく撮像系、画像処理系、記録再生系による撮像制御が成される。この際、結像光学系１０２のピント変動が生じないように、スプリッタ１０３があった位置に平板ガラス１１４が挿入されるので、ピントの補正をする必要は無い。したがって、高速な焦点検出動作を損ねることなく短いレリーズタイムラグを実現できる。
【００２５】
図３はデジタルカメラ１０１のレンズ鏡筒１０５部分の撮影準備状態時の断面図である。また、図４は撮影状態の断面図、図５はスプリッタ１０３の断面図、図６はスプリッタ１０３の斜視図、図７はスプリッタ１０３の分解斜視図である。これらの図を用いてスプリッタ１０３とその周辺部分について詳述する。
【００２６】
スプリッタ１０３は結像光学系１０２を構成するレンズ群の後端と撮像素子１０６の間に位置する。１０２ａはフォーカシングレンズであって、光軸１０４方向に移動することで、ピント調節を行う。撮像素子１０６はレンズ鏡筒１０５の不図示の固定地板に対して位置決めされている。また、可視波長域においてスプリッタ１０３の光学長は平板ガラス１１４の厚みにより定まる光学長に一致させてある。図３に示したスプリッタ１０３が図４のように退避して、その位置に平板ガラス１１４が挿入された時にも、結像光学系１０２の撮像素子１０６上への合焦状態は変化しない。
【００２７】
概略の撮像シーケンスは次の通りである。シャッタレリーズ釦１１１の第１段階押下を検出したら、撮像素子１０６を駆動してスプリッタ１０３を透過した光束によって物体像を繰り返し撮像し、ディスプレイ装置１０７に物体像のリアルタイム表示を行う。また、スプリッタ１０３で分割した可視波長域の光束によって焦点検出用センサ１１２を用いて焦点検出を行う。所定量以上のデフォーカスが検出されたら、フォーカシングレンズ１０２ａの駆動量を算出し、その量だけフォーカシングレンズ１０２ａを光軸１０４方向に動かして焦点調節を行う。焦点調節終了後に再び焦点検出用センサ１１２を用いて焦点検出を行い、デフォーカス量が所定の範囲内にあることを確認したら、音や光による合焦表示を出す。
【００２８】
シャッタレリーズ釦１１１の第２段階押下を検出し、例えば露光時にスプリッタ１０３を光路から外す方が良い場合は、後述する機構によりスプリッタ１０３を結像光学系１０２の光路から退避させ、代わりに平板ガラス１１４を挿入する（図４参照）。撮像素子１０６を駆動して高精細モードでの撮像を行う。撮影終了後に平板ガラス１１４を結像光学系１０２の光路から退避させて、スプリッタ１０３を元の位置に戻す（図３参照）。撮像された物体像に関する画像データをメモリに書き込む。
【００２９】
さて次に、光分割機能について詳述する。スプリッタ１０３は、図５〜図７に示すように、２つのプリズム１０３−１と１０３−２を光分割機能面１０３ａで貼り合せたものである。スプリッタ１０３の光入射面は、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂで構成される。そして、直進光の射出面はプリズム１０３−１の面１０３−１ｄとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄで構成されている。プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂの段差や、プリズム１０３−１の面１０３−１ｄとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄの段差はない。また、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂと面１０３−１ｄ、および、プリズム１０３−２の面１０３−２ｂと面１０３−２ｄは平行である。したがって、スプリッタ１０３は直進する光束もあるので、平行平板としてみなすこともできる。
【００３０】
プリズム１０３−１の面１０３−１ｂと光分割機能面１０３ａ、および、プリズム１０３−２の面１０３−２ｄと光分割機能面１０３ａとは異なる傾斜角度を有する。そして、面１０３−１ｂと光分割機能面１０３ａ、および、面１０３−２ｄと光分割機能面１０３ａはそれぞれ交差する。
【００３１】
スプリッタ１０３の光分割機能面１０３ａは、プリズム１０３−２の面１０３−２ａ上に誘電体多層膜を形成する。そして、インデックスマッチングをとった光学用接着剤を用いてプリズム１０３−１の面１０３−１ａと貼り合せることによって形成する。これにより、所望の光学特性を得る。光分割機能面１０３ａの光学特性は図８に示す通りである。すなわち、波長４００ｎｍから１０００ｎｍまでの分光透過率特性は５００ｎｍ付近に極小値を持つ谷型、一方、分光反射率特性は５００ｎｍ付近に極大値を持つ山型である。つまり、所定波長域の入射光のうちの一部を反射し、他の一部を透過する。誘電体多層膜の特徴として、吸収をほとんど無視できる程に小さく出来る。よって、光分割機能面１０３ａにおいて入射光は撮像素子１０６と焦点検出用センサ１１２の方向に分かれることになる。
【００３２】
ここで、４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの可視域についてみると、分光透過率特性はおよそ４５％で一定している。カラーカメラでは撮像素子１０６の感度域を視感度域に合致させるので、撮像素子１０６の感度波長域では分光反射率特性がフラットであると言える。
【００３３】
プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂによる光入射面からスプリッタ１０３の内部に入射した光束のうち、光分割機能面１０３ａで反射した光束は、面１０３−２ｂで全反射して、面１０３−２ｃから射出する。面１０３−２ｃに対向する位置には焦点検出用センサ１１２が設けられ、スプリッタ１０３からの光束が入射している。これによって焦点検出機能が動作する。
【００３４】
このように、スプリッタ１０３で分割された光束の分光特性を直進光と実質的に同一としてあり、この光束によって焦点検出機能を動作させる。ここでの分光反射率特性はおよそ５５％であるので、十分な光量により高精度な焦点検出が可能である。なお、焦点検出用センサ１１２の分光感度を厳密に撮像素子１０６に合わせるために、焦点検出用センサ１１２の入射面保護ガラスなどに赤外線カット機能を付加しておくとさらに良い。
【００３５】
プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄには、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタが形成されている。このＮＤフィルタは一種の光吸収膜で、クロメルなどの蒸着膜が用いられ、非常に広い波長域に対してフラットな透過特性を得ることが出来る。クロメルはニッケル（Ｎｉ）を主成分とした合金で、Ｃｒ：７．０〜１０．５％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０以下、といった組成比を有する。
【００３６】
図９はクロメルの蒸着膜を用いたＮＤフィルタの光学特性の例である。４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの可視域についてみると分光透過率はおよそ４５％で一定であり、吸収が多いのでこの間の分光反射率はおよそ１５％となる。
【００３７】
次に、焦点検出用センサ１１２について説明する。図１０は焦点検出用センサ１１２による焦点検出視野を示す図である。
【００３８】
図１０において、１２０は撮像範囲を観察範囲としたファインダ視野、１２１−１から１２１−９までは焦点検出視野である。焦点検出視野は撮像範囲の中央付近に設定すると使い勝手が良いカメラとなる。縦方向の画素列によって構成された焦点検出視野は、縦方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば、横線に対する焦点検出が可能である。他方、横方向の画素列によって構成された焦点検出視野は、横方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば、縦線に対する焦点検出が可能である。
【００３９】
実際の焦点検出用センサ１１２は、図１１のように構成される。図１１は焦点検出用センサの平面図であって、１１２−１から１１２−９は焦点検出視野１２１−１〜１２１−９を構成する画素列である。
【００４０】
図１２は焦点検出用センサ１１２の焦点検出視野（例えば１２１−１）の画素部の断面図、図１３（ａ）は焦点検出用センサ１１２の１画素の光電変換部を表す平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す光電変換部上に配置されるマイクロレンズを示す、焦点検出用センサ１１２の１画素の平面図である。
【００４１】
光は、図１２においては、図中上方から焦点検出用センサ１１２に入射し、図１３（ａ），図１３（ｂ）においては、紙面手前方向から焦点検出用センサ１１２に入射する。焦点検出用センサ１１２はワンチップ型マイクロレンズを有するＣＭＯＳ型のセンサで、このマイクロレンズの働きで焦点検出光束のＦナンバーを規定できる。
【００４２】
図１２において、１５１はシリコン基板、１５２Ａと１５２Ｂは埋め込みフォトダイオードの光電変換部である。１５４はアルミニウムあるいは銅による遮光性を有する第１配線層、１５５はアルミニウムあるいは銅を用いた第２配線層である。また、１５６はシリコン酸化膜、疎水性多孔質シリカ、シリコン酸化窒化膜、あるいはシリコン窒化膜などによる層間絶縁膜とパッシベーション膜である。１５８はマイクロレンズである。更に、１５７は第２配線層１５５からマイクロレンズ１５８までの距離を高精度に設定するための平坦化層である。第１配線層１５４と第２配線層１５５は離散的に設けられた開口を備えた金属膜であって、開口以外は可視光を通さない。第１配線層１５４と第２配線層１５５は焦点検出用センサ１１２を動作させる電気的な機能と受光光束の角度特性を制御する光学的な機能を併せ持っている。平坦化層１５７は熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をスピンコートした後にキュアするとか、樹脂フィルムを接着するといった手法で形成する。
【００４３】
光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂは、図１３（ａ）に示すように、ジグザグ形をしており、端部にはそれぞれ回路部１５９Ａ，１５９Ｂが接続されている。回路部１５９Ａ，１５９Ｂ内には転送スイッチとして働く転送用ＭＯＳトランジスタを有する。更に、リセット電位を供給するリセット用ＭＯＳトランジスタを有する。さらには、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ、選択的にソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタから信号を出力させるための選択用ＭＯＳトランジスタ等を有する。光電変換部１５２（１５２Ａ，１５２Ｂ）の上には、図１３（ｂ）に示すように、１画素につき５個のマイクロレンズ１５８がやはりジグザグ形に連なって設けられている。
【００４４】
ここで、マイクロレンズ１５８は、樹脂、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などで形成され、単に集光のためではなく結像のために使用するので軸対称型の球面レンズ、あるいは軸対称型の非球面レンズである。対称軸１６０（図１２参照）を持つ形状であるために平面的に見ると円形である。しかし、一画素に複数のマイクロレンズを設けたことによって、画素ピッチを小さくしながらも１画素の受光面積を大きくすることが出来ている。したがって、低輝度の物体に対しても十分な焦点検出出力が得られる。また、例えば蒲鉾型など対称軸を持たない形状はレンズとしての結像作用が無いので、この焦点検出用センサ１１２には適当でない。なお、マイクロレンズ１５８には、光の表面反射を抑制するために、マイクロレンズの表面に低屈折率の薄膜や可視光の波長以下の微細構造（所謂Ｓｕｂ−ＷａｖｅＬｅｎｇｔｈ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成しても良い。
【００４５】
スプリッタ１０３を射出した光束は焦点検出用センサ１１２のマイクロレンズ１５８に先ず入射する。そして、第２配線層１５５に設けられた開口１５５Ａと第１配線層１５４に設けられた開口１５４Ａを通り抜けた成分が光電変換部１５２Ａに入射する。そして、第２配線層１５５に設けられた開口１５５Ａと第１配線層に設けられた開口１５４Ｂを通り抜けた成分が光電変換部１５２Ｂに入射して、それぞれ電気信号に変換される。開口を形成するための遮光層と第１配線層１５４および第２配線層１５５を兼用したので、開口のための遮光層を特別に設ける必要が無く、焦点検出用センサ１１２の構成を簡略化することが出来ている。
【００４６】
図１４と図１５は、図１３に示した画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す平面図と斜視図である。
【００４７】
図１４では、光電変換部１５２（１５２Ａ，１５２Ｂ）とマイクロレンズ１５８との位置関係がわかるように両端のマイクロレンズの図示を省略し、光電変換部が見えるようにしてある。また、図１５では、構成要素のうち、光電変換部１５２、第１配線層１５４、第２配線層１５５、およびマイクロレンズ１５８を抜き出し、上下方向に分解して示している。１画素の境界を分かりやすくするため、第１配線層上と第２配線層上に光電変換部のジグザグの形状を射影して破線で示している。
【００４８】
図１４において、網掛けした５個のマイクロレンズ１５８ａが１画素を構成し、こういった画素が横方向に多数連なって図１１に示した画素列１１２−１から１１２−９を形成している。ジグザグに並んだマイクロレンズが隣接する画素のマイクロレンズとの間をちょうど埋めるため、画素列上にはマイクロレンズが密に敷きつめられることとなる。したがって、マイクロレンズに入射せず利用できない光束は、ほとんど無視できる程度に少ない。
【００４９】
また、配列方向について注目したとき、ジグザグに並んでいることによって、ナイキスト周波数付近の画素の周波数レスポンスを下げることが出来る。この結果、ナイキスト周波数以上の高い空間周波数成分を含む物体像が投影させても折り返し歪みを生じ難く、後述する焦点検出用センサ１１２の出力信号波形間の位相差検出が高精度で行える。更に、画素列の周囲には光電変換部上に配置せず、光電変換に寄与しないハッチングで示したマイクロレンズ１５８ｂを形成してある。これは、できるだけ均一にマイクロレンズを敷きつめた方がマイクロレンズを精度良く製作できるという製造上の理由からである。
【００５０】
図１５に示した第１配線層１５４は、菱形様の多数の開口１５４Ａ，１５４Ｂを有している。これらの開口１５４Ａ，１５４Ｂは、平面図である図１６に示すように、マイクロレンズ１５８の各々に対応して一対ずつ設けられ、その深さ方向はマイクロレンズ１５８の焦点の近傍に位置している。こういった構成により、開口１５４Ａ，１５４Ｂがマイクロレンズ１５８によって結像光学系１０２の射出瞳上に逆投影される。よって、画素が取り込む光束の受光角度特性を開口１５４Ａ，１５４Ｂの形状によって決めることが可能となる。第２配線層１５５に設けられた開口１５５Ａは第１配線層１５４の開口１５４Ａ，１５４Ｂ以外の開口部に光が入射するのを防ぐための絞りである。この結果、開口１５４Ａ，１５４Ｂに入射できた光束だけが、それぞれ光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂに入射する。ここで、焦点検出用センサ１１２の各画素列から出力される出力信号に不均一を生じさせないために、１つの焦点検出視野を形成する画素列については開口１５４Ａ，１５４Ｂの形状は一定である。
【００５１】
図１７と図１８は、図１０に示した焦点検出視野１２１−１（画素列１１２−１）の部分断面図である。各マイクロレンズ１５８は第１配線層１５４の開口１５４Ａ，１５４Ｂを結像光学系１０２の射出瞳に逆投影しているので、図１７に示すように、光束１３２Ａが開口１５４Ａを通過できる。これは、光束１３２Ａが第１配線層１５４の開口１５４Ａの逆投影像から射出して来るということと等価である。
【００５２】
同様に、図１８に示すように、光束１３２Ｂが開口１５４Ｂを通過できる。これは、光束１３２Ｂが第１配線層１５４の開口１５４Ｂの逆投影像から射出して来るということと等価である。したがって、開口１５４Ａ，１５４Ｂの逆投影像以外から焦点検出用センサ１１２に入射した光線は必ず第１配線層１５４か第２配線層１５５に阻止されて光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂまで到達できず、光電変換されることはない。１つの焦点検出視野を構成する画素列について、光電変換部１５２Ａからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部１５２Ｂからの出力信号を配列して得た出力信号波形との間には、以下の状態が観察される。即ち、焦点検出視野上に結像光学系１０２によって形成された物体像の結像状態に応じて、相対的に横シフトした状態が観測される。これは、結像光学系の射出瞳上で光束の通過する領域が、光電変換部１５２Ａからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部１５２Ｂからの出力信号を配列して得た出力信号波形とでは異なるためである。前ピン、後ピンでは出力信号波形のシフト方向が逆になり、相関演算などの手法を用いてこの位相差（シフト量）を方向を含めて検出するのが焦点検出の原理である。
【００５３】
図１９と図２０は、ＡＦ制御部１４０に入力された焦点検出用センサ１１２の出力信号波形を示す図である。横軸は画素の並びを、縦軸は出力値を、それぞれ表している。
【００５４】
図１９は物体像にピントが合っていない状態での出力信号波形、図１９は物体像にピントが合った状態での出力信号波形である。このように、先ず、一組の信号の同一性を判定することで合焦検知を行うことができる。さらに、相関演算を用いた公知の手法、例えば特公平０５−０８８４４５号公報に開示されている手法を用いて位相差を検出することにより、デフォーカス量を求めることができる。得られたデフォーカス量を結像光学系１０２のフォーカシングレンズ１０２ａを駆動すべき量に換算すれば、自動焦点調節が可能である。フォーカシングレンズ１０２ａを駆動すべき量があらかじめ分かる。よって、通常、合焦位置までのレンズ駆動はほぼ一回で済み、極めて高速な焦点調節ができる。
【００５５】
ここで、焦点検出光束について説明する。焦点検出用センサ１１２は、焦点検出視野毎に受光角度特性を制御することによって、焦点検出視野毎に焦点検出光束のＦナンバーを異ならせてある。結像光学系の射出瞳上で光束の通過する領域の大きさは，中央の焦点検出視野１２１−１で大きく、周辺の焦点検出視野、例えば、１２１−４では小さい。
【００５６】
図２１は結像光学系１０２の射出瞳上での焦点検出光束の通過領域を説明するための図である。瞳領域１４１は焦点検出視野１２１−１の端部から見たときの結像光学系１０２の口径蝕を表す。瞳領域１４５は焦点検出視野１２１−４，１２１−５，１２１−６，１２１−７の端部から見たときの結像光学系１０２の口径蝕である。これに対して、焦点検出視野１２１−１の焦点検出光束の通過領域１４３Ａ，１４３Ｂは瞳領域１４１の内側に位置する。また、焦点検出視野１２１−４の焦点検出光束の通過領域１４４Ａ，１４４Ｂは瞳領域１４５の内側に位置する。
【００５７】
焦点検出光束の通過領域は広いほど受光センサに投射する光量が多くなって、低輝度の物体の焦点検出も高精度に行うことができるようになる。この構成を物体光の利用効率の観点から見てみると、結像光学系１０２の特性として瞳領域が大きい画面中央の焦点検出視野１１２−１では、実際の焦点検出光束の通過領域も大きい。一方、結像光学系１０２の特性として瞳領域が狭く、けられが生じ易くなっている画面周辺の焦点検出視野１２１−４では、実際の焦点検出光束の通過領域も狭い。したがって、画面中央での光量と画面周辺での焦点検出視野の配置という２つの要求をうまく満たし、極めて効率的に物体光の利用が図られていることが分かる。
【００５８】
次に、スプリッタ１０３上での焦点検出光束の通過領域について説明する。図２２は焦点検出光束を描いたスプリッタ１０３及びその近傍を示す断面図である。
【００５９】
図２２において、１７０は焦点検出用センサ１１２の焦点検出視野１２１−３へ向かう焦点検出光束である。１７１は焦点検出視野１２１−１へ向かう焦点検出光束、１７２は焦点検出視野１２１−２へ向かう焦点検出光束である。焦点検出光束１７０，１７１，１７２は光分離機能面１０３ａで反射した後、面１０３−２ｂでは空気とプリズム１０３−２の屈折率差で全反射し、面１０３−２ｃから射出する。この断面においては、全焦点検出光束内で焦点検出光束１７０と１７２が最も外側を通過するので、各面の有効範囲の大きさを決める上では焦点検出光束１７０と１７２に注目すればよい。
【００６０】
スプリッタ１０３は撮影光学系１０２の一部であるので、その厚みを出来るだけ薄く構成するほうが、撮像光学系１０２のコンパクト化に有利である。特に、結像光学系１０２を沈胴させてカメラ本体の内部に収納する場合には、光学系１０２の光学面間隔のうち空気の長さが大きいほど、収納時の寸法を短く出来る。スプリッタ１０３の厚さＴを出来るだけ小さくするためには、光分離機能面１０３ａの寸法Ｌと面１０３−２ｃの寸法Ｄの設定を、少なくとも焦点検出光束を通す最小の値に製作上考慮すべき誤差量を加算した値とすればよい。
【００６１】
このように焦点検出視野の光束だけが光分離機能面１０３ａに入射するように光分離機能面１０３ａを小さく設定すると、焦点検出視野以外の光束は光分離機能面１０３ａよりはみ出ることになる。
【００６２】
図２３は実際の撮影光束の説明図である。同２３において、１７３は撮像素子１０６の上端部に入射する撮影光束、１７４は撮像素子１０６の中央に入射する撮影光束である。１７５は撮像素子１０６の下端部に入射する撮影光束である。撮影光束１７４は光分割機能面１０３ａを通過するので、スプリッタ１０３の射出側では、先に図８を用いて説明した光分割機能面１０３ａの分光透過特性と物体の分光強度特性の積で得られる強度分布の光となる。
【００６３】
また、図２２に示す撮影光束１７０と１７２はＮＤフィルタが形成されたプリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂをそれぞれ通過する。そのため、スプリッタを出射した光束は、先に図９を用いて説明したＮＤフィルタの分光透過特性と物体の分光強度特性の積で得られる強度分布の光となる。光分割機能面１０３ａ、面１０３−１ｂおよび面１０３−２ｄの分光透過率が可視波長域においてほとんど差がない。よって、均一輝度面の光学像を撮像素子１０６によって撮像すると、図２４に示すように均一な明るさの画像１８０が得られ、特段輝度ムラが発生するわけではなく何ら通常の画像と変わらない撮影結果となる。仮に、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄにＮＤフィルタが形成されておらず、１００％に近い透過率を有するとする。その場合、撮像素子１０６によって撮像された物体の画像は、図２５に示すように中央の暗い領域１８１を挟んで上下に明るい領域１８２と１８３が形成された画像１８４のようになってしまう。このように、ＮＤフィルタを用いて透過率を調整する効果は極めて大きいと言える。
【００６４】
図２６（ａ），図２６（ｂ）は、光束分岐手段であるスプリッタ１０３及び焦点検出用センサ１１２を内包するＡＦモジュールがレンズ鏡筒１０５に配置された断面及び正面を示す図である。
【００６５】
図２６（ａ）及び図２６（ｂ）において、スプリッタ１０３を保持する腕２０１は、レンズ鏡筒１０５の固定部に対して軸２０５で該軸２０５回りに回転可能に軸支されている。腕２０１のスプリッタ１０３の背面はくりぬかれており、撮影光束は被写体、撮影レンズからスプリッタ１０３を通して撮像素子１０６に結像する。腕２０１には駆動コイル２０２が固定されており、駆動コイル２０２に電流を印加すると、レンズ鏡筒１０５側に固定された主磁石２０３、副磁石２０４との関連により腕２０１が軸２０５回りに回転駆動される。ここで、腕２０１、コイル２０２、主磁石２０３、副磁石２０４、軸２０５により、スプリッタ１０３を含む光束分岐手段の保持手段を構成する。
【００６６】
ストッパ２０６ａ，２０６ｂは腕２０１が図２６（ｂ）に示す位置に来た時の位置決めピンであり、駆動コイル２０２の付勢力により腕２０１がストッパ２０６ａ，２０６ｂに押し付けられることで位置決め精度を高めている。この位置（作用位置）では、スプリッタ１０３により撮影光束が焦点検出用センサ１１２と撮像素子１０６の両者に導かれている。腕２０１が図２６（ｂ）の位置にある時には、図２３の側面図からも明らかなように腕２０１の端面に対向して焦点検出用センサ１１２が配置されている。
【００６７】
ここで、主磁石２０３と副磁石２０４について説明する。図２７は腕２０１が光路から退避した状態（退避位置）を示しており、主磁石２０３は紙面上方向が例えばＮ極になるように厚み方向に着磁され、副磁石２０４は反対に下方向がＮ極になるように厚み方向に着磁されている。
【００６８】
今、駆動コイル２０２に電流を印加するとき、駆動コイル２０２には矢印２０２ｅ，２０２ｆ，２０２ｇ、２０２ｈの方向に電流が流れているとする。この時コイル部２０２ｃにおける電流の向き（矢印２０２ｅ）と主磁石２０３の磁束の向きによりコイル部２０２ｃは主磁石２０３に対して矢印２０２ｊ方向に力を受ける。又、コイル部２０２ｄの電流の向き（矢印２０２ｇ）は電流の向き（矢印２０２ｅ）と逆になる。しかし、副磁石２０４の磁束の向きは主磁石２０３の磁束の向きと逆なのでコイル部２０２ｄは副磁石２０４に対してやはり矢印２０２ｊの方向に力を受ける。そのため、腕２０１は軸２０５を中心として時計と反対回りに回転する。この時、腕２０１と軸２０５の間にも僅かなガタが存在し、これが駆動精度の劣化を招く。しかし図２７において、コイル部２０２ｂの電流の向き（矢印２０２ｆ）と主磁石２０３の磁束の向きとの関係により腕２０１は矢印２０２ｉの方向にも付勢力が働いている。これが腕２０１と軸２０５の嵌合ガタを抑える役割を果たしている。このようにガタの少ない状態でスプリッタ１０３が図２７の退避位置から図２６の作用位置に移動する。
【００６９】
図２６の作用位置になった後も継続して駆動コイル２０２に電流を印加していると、腕２０１は矢印２０２ｊの方向に力を受けている。しかし、ストッパ２０６ａ，２０６ｂで位置規制されているので、その位置に精度良く停止している。又、コイル部２０２ｂも主磁石２０３内に配置されているので、腕２０１は矢印２０２ｉ方向にも力を受け、軸２０５と腕２０１の嵌合ガタを押えている（片寄せしている）。更に、図２６の作用位置の場合には、コイル部２０２ｄの一部は主磁石２０３内に配置される。そのために駆動コイル２０２全体は主磁石２０３に対して紙面垂直方向の力も受けることになり、この方向のガタも片寄せされて高精度な位置決めが出来る。
【００７０】
スプリッタ１０３を退避位置に戻したい時には、駆動コイル２０２に逆方向に電流を流す。すると、コイル部２０２ｃと主磁石２０３の関係、及びコイル部２０２ｄの一部と副磁石２０４の関係により腕２０１は矢印２０２ｊと反対方向の力を受ける（矢印２０２ｉと反対方向の力も受ける）。そのため、腕２０１は軸２０５を中心にして時計回りに回転をはじめて退避位置に戻る。
【００７１】
図２８は、図２６及び図２７の機構の動作をカメラの撮影シーケンスに沿って説明するためのフローチャートである。このフローはカメラの電源オンでスタートし、電源オフで終了する。尚、煩雑を避ける為にこのフローでは、本発明に直接関係のない要素の動作や、各ステップにおける詳細な動作（例えば動作後の確認やタイマーによる待機動作など）は省いている。
【００７２】
ステップ＃１００１では、撮像素子１０６を駆動して被写体情報を蓄積し、ＲＧＢ処理回路１３１やＹＣ処理回路１３２により各種処理を行う。これと同時に、ディスプレイ装置１０７に出力して、被写体をディスプレイ装置１０７で確認できるようにする。また、これら一連の処理の中で被写体の明るさを不図示の測光手段により求め、その明るさに応じてレンズ鏡筒１０５内の絞りを調節したり、撮像素子１０６の信号のゲインアップを行ったりする。そして、ディスプレイ装置１０７に適切な明るさの被写体を表示出来るようにしている。さらに、この明るさ情報はステップ＃１００７にてスプリッタ１０３の退避必要性の判定に使われる。
【００７３】
次のステップ＃１００２では、シャッタレリーズ釦１１１の半押し（以下、Ｓ１と記す）が行われるまでステップ＃１００１を循環して待機し、半押しが行われる（Ｓ１＝ＯＮ）とステップ＃１００３へ進む。そして、ステップ＃１００３では、スプリッタ１０３を通して焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量の検出（焦点状態の検出）を行う。このように、スプリッタ１０３は通常は撮影レンズ内（図２６に示す作用位置）に配置されている。
【００７４】
次のステップ＃１００４では、焦点検出結果に合わせて結像光学系１０２の一部或いは全部を駆動して撮像素子１０６面にピント合わせを行う。そして、次のステップ＃１００５にて、再度焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量を検出してピントが合っている事を確認する。フローでは割愛しているが、もしもここでピントが十分にあっていないと判定した場合には、その結果を基に再度結像光学系１０２を駆動してピント残り分を補正し、再度合焦確認を行う動作を繰り返す。複数回上記動作を行ってもピントが合わない場合には合焦不能を表示し、合焦動作を止めてステップ＃１００６に進む。
【００７５】
次のステップ＃１００６では、シャッタレリーズ釦１１１の押し切り（以下、Ｓ２と記す）が行われた（Ｓ２＝ＯＮ）か否かを判定し、Ｓ２＝ＯＮでなければステップ＃１００２に戻る。一方、Ｓ２＝ＯＮであることを判定するとステップ＃１００７に進む。尚、図２８のフローではステップ＃１００３から＃１００５の動作が終了しないとステップ＃１００６に進まないフローになっているが、これに限られず、合焦動作が完了しない状態でステップ＃１００６に進む構成にしても良い。即ち、ピントが合わない状態でもレリーズ釦の押し切りが行われることで露光に進んでも良い。
【００７６】
ステップ＃１００７では、撮影者の好みで露光時にスプリッタ１０３を光路内（図２６の作用位置）に位置させるか退避させるかを選べる選択モードか否かを判定する。撮影者により選択可能とする選択モードの場合にはステップ＃１０１０に進み、自動選択モードの場合にはステップ＃１００８に進む。
【００７７】
自動選択モードの場合でステップ＃１００７からステップ＃１００８へ進むと、上記ステップ＃１００１にて不図示の測光手段により求めた被写体の明るさに基づいて、露光時にスプリッタ１０３を光路から退避させるか否かを判定する。スプリッタ１０３自体は前述した様に撮像素子１０６に入射する光量を減ずる。その為、通常の撮影のように明るい被写体の場合にはスプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置（保持）していても良い。しかし、暗い被写体の場合にはスプリッタ１０３を退避位置に駆動させて撮像素子１０６に十分被写体光量が入射するようにしている。
【００７８】
最近の撮像素子は感度が高くなってきているために少々被写体が暗くてもスプリッタ１０３の退避は不要である。逆に撮像素子の感度が高い為に、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況が増えてくる。そのような場合においても、スプリッタ１０３による光量減衰が出来るので撮影絞りを絞る必要がなく、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。デジタルカメラの中には被写体が明るい場合の対策として、ＮＤフィルタを撮影光束内に出し入れして光量調節している機種もある。しかし、本発明のデジタルカメラの場合にはＮＤフィルタは不要になる。更に、露光時にスプリッタ１０３が退避する動作が不要なために撮影レリーズタイムラグを短くすることが出来る。もしスプリッタ１０３を作用位置に保持することにより光量減少が大きい場合、その光量減少分だけ撮影絞りを開放側に広げる、或いは、露光時間を長くすることで対処することも可能である。こうすることにより、通常の撮影においてスプリッタ１０３を退避させること無しに撮影を行えるようになり、撮影準備状態からスムーズに撮影状態に移行可能となる。
【００７９】
一方、極端に暗い被写体の場合、撮影時の絞りが最大の場合、或いは、露光時間を長くすることで手ぶれを誘発しそうな撮影条件となる場合には、スプリッタ１０３を退避させて十分な光を撮像素子１０６に導いてノイズの発生を抑えるようにしている。
【００８０】
上記ステップ＃１００８では、スプリッタ１０３を退避位置にさせた方が好ましい暗さの場合にはステップ＃１０１１に進み、スプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置しても良い場合はステップ＃１００９に進む。なお、ステップ＃１００８では具体的には、ステップ＃１００１で所得した被写体の明るさを予め設定しておいた閾値と比較し、閾値より高い場合にはステップ＃１００９に、低い場合にはステップ＃１０１１に、それぞれ進む。また、閾値は、撮像素子１０６の感度や、スプリッタ１０３の透過率などを鑑みて、工場の出荷時に設定しておく。勿論、ユーザーが好みに応じて変更可能な構成にしても良い。
【００８１】
ステップ＃１００９では、スプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置した状態で露光動作を行う。この露光動作は、撮像素子１０６に蓄積されている電荷をリセットし、その後被写体の明るさに応じた蓄積時間経過後に該撮像素子１０６前面をシャッタなどで遮光して蓄積された電荷を読み出す動作である。又、この時同時に読み出した撮影データを記録媒体に記録する。そして露光が終了すると、このフローでは図示していないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１００９で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１００２に戻る。
【００８２】
上記ステップ＃１００８で、被写体が暗く、露光時にはスプリッタ１０３を退避させた方が好ましいと判定した場合には上記のようにステップ＃１０１１に進み、ここでは、静止画撮影か動画撮影かを判定する。この結果、静止画撮影の場合には、スプリッタ１０３を退避させるステップ＃１０１２以降の処理に進むが、動画撮影の場合には、スプリッタ１０３を退避させないで動画記録を行うためにステップ＃１００９に進む。これは、動画撮影の場合には動画記録中に焦点検出、合焦動作を必要とする場合があるからである。
【００８３】
静止画撮影の場合、ステップ＃１０１１からステップ＃１０１２に進むと、ここでスプリッタ１０３を図２７に示す退避位置に配置させる。そして、次のステップ＃１０１３にて、スプリッタ１０３が退避されたことによる光路長の変化を補正する為に平面ガラス１１４を撮影光束内に入れる。続くステップ＃１０１４では、上記ステップ＃１００９と同様に露光動作を行う。そして露光の終了後、このフローでは図示されていないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１０１４で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１０１５に進む。
【００８４】
次のステップ＃１０１５では、スプリッタ１０３を図２６に示す作用位置に配置させる。そして、次のステップ＃１０１６にて、スプリッタ１０３が挿入されたことによる結像光学系１０２のピント変動を補正する為に平面ガラス１１４を元の位置に駆動し、ステップ＃１００２に戻る。
【００８５】
また、上記ステップ＃１００７で撮影者がスプリッタ１０３の位置を選択する選択モードでステップ＃１０１０に進んだ場合は、スプリッタ１０３を作用位置に配置するか、退避位置に配置するかの操作状況を判定する。そして、作用位置が選択されていた場合には上記のステップ＃１００９に進んで露光動作に移り、一方、退避位置を選択している場合にはステップ＃１０１２に進んで退避動作を行わせる。ここで退避位置が選択されていた場合には、静止画、動画に関わらず露光時にはスプリッタ１０３を退避位置に配置させてユーザーの選択に従う構成にしている。
【００８６】
以上のように、撮影時に測光手段の信号に応じてスプリッタ１０３を撮影光路に位置させるか、退避させるかを選択可能にしている。このため、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況の場合においても、スプリッタ１０３による光量減衰によって撮影絞りを絞る必要がないので、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。又、被写体が暗い場合には、スプリッタ１０３を退避させることで、十分な光量を撮像素子１０６に導くことが出来る。
【００８７】
以上の構成により、簡単な構成で、被写体の明るさの影響による被写界深度の変化や回折の影響を回避でき、ＮＤフィルタなどの機構も不要に出来る。又、撮影時のレリーズタイムラグも短く出来るようになった。
【実施例２】
【００８８】
図２９は本発明の実施例２に係わるデジタルカメラに具備されるスプリッタ１０３を含む光路分岐手段およびその保持手段の構成を示す正面図であり、図２６の実施例１と同じ機能をもつ部品は同じ符号で示している。また、図３０は図２９をわかりやすく説明する為に特徴部分だけを図示した断面図である。その他のデジタルカメラの構成は、上記実施例１と同様である。
【００８９】
本発明の実施例２において、上記第１の実施例との機構上の違いは、以下の２点である。即ち、焦点検出用センサ１１２がスプリッタ１０３と一体に回転する構成になっている点である。又、ピント補正用の透明板２０７も一体に回転し、スプリッタ１０３が退避した後の撮影光束内に配置されるようになっている点である。
【００９０】
図２９において、スプリッタ１０３を保持する腕２０１はレンズ鏡筒１０５の固定部に対して軸２０５を中心として回転可能に軸支されている。腕２０１のスプリッタ１０３の背面はくりぬかれており、撮影光束は、被写体、撮影レンズから該スプリッタ１０３を通して撮像素子１０６に結像する。腕２０１には駆動モータとなる駆動コイル２０２がギア結合しており、駆動コイル２０２に電流を流す。すると、電流の向きにより駆動モータが矢印２０２ｋもしくはその反対方向に回転する。それにつれて腕２０１も矢印２０２ｌもしくはその反対方向に軸２０５回りに回転駆動する。
【００９１】
ストッパ２０６ａ，２０６ｂは腕２０１が図２９の位置に来た時の位置決めピンであり、駆動コイル２０２の付勢力により腕２０１がストッパ２０６ａ，２０６ｂに押し付けられることで位置決め精度を高めている。この位置（作用位置）では撮影光束は焦点検出用センサ１１２と撮像素子１０６の両者に導かれている。焦点検出用センサ１１２も腕２０１上に配置されており、スプリッタ１０３と一体になって軸２０５回りに回転する。
【００９２】
このように、焦点検出用センサ１１２とスプリッタ１０３が一体の為に、スプリッタ１０３の作用、退避動作におけるそれらの相対的な位置誤差による焦点検出誤差を無くすことができる。
【００９３】
図３０において、スプリッタ１０３は腕２０１に固定されており、同様に焦点検出用センサ１１２も腕２０１に固定されている。そして、撮影光軸１０４に沿う光束は撮像素子１０６ばかりではなく、スプリッタ１０３内の２つの分割面およびその間の全反射面で反射されて焦点検出用センサ１１２にも導かれている。腕２０１は軸２０５を中心として回転して、光路内にスプリッタ１０３と透明板２０７とを切り換え可能になっている。スプリッタ１０２を退避位置に配置したい時には、駆動コイル２０２に電流を流すと、腕２０１は矢印２０２ｌ方向の力を受ける。そのため、腕２０１が軸２０５を中心にして時計回りに回転を始めて退避位置に配置される。
【００９４】
図３１は本発明の実施例２における図２９及び図３０の機構の動作をカメラの撮影シーケンスに沿って説明するフローチャートである。このフローはカメラの電源オンでスタートし、電源オフで終了する。尚、煩雑を避ける為にこのフローでは、本発明に直接関係のない要素の動作や、各ステップにおける詳細な動作（例えば動作後の確認やタイマーによる待機動作など）は省いている。
【００９５】
ステップ＃１００１では、撮像素子１０６を駆動して被写体情報を蓄積し、ＲＧＢ処理回路１３１やＹＣ処理回路１３２により各種処理を行うと共にディスプレイ装置１０７に出力して、被写体をディスプレイ装置１０７で確認できるようにする。また、これら一連の処理の中で被写体の明るさを不図示の測光手段により求め、その明るさに応じてレンズ鏡筒１０５内の絞りを調節したり、撮像素子１０６の信号のゲインアップを行ったりする。そして、ディスプレイ装置１０７に適切な明るさの被写体を表示出来るようにしている。さらに、この明るさ情報はステップ＃１００７にてスプリッタ１０３の退避必要性の判定に使われる。
【００９６】
次のステップ＃１００２では、シャッタレリーズ釦１１１の操作によりＳ１＝ＯＮとなるまでステップ＃１００１を循環して待機しており、その後Ｓ１＝ＯＮになるとステップ＃１００３へ進む。そして、ステップ＃１００３では、スプリッタ１０３を通して焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量の検出（焦点状態の検出）を行う。このように、スプリッタ１０３は通常は撮影レンズ内（図２６に示す作用位置）に配置されている。
【００９７】
次のステップ＃１００４では、焦点検出結果に合わせて結像光学系１０２の一部或いは全部を駆動して撮像素子１０６面にピント合わせを行う。そして、次のステップ＃１００５にて、再度焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量を検出してピントが合っている事を確認する。フローでは割愛しているが、もしもここでピントが十分にあっていないと判定した場合には、その結果を基に再度結像光学系１０２を駆動してピント残り分を補正し、再度合焦確認を行う動作を繰り返す。複数回上記動作を行ってもピントが合わない場合には合焦不能を表示し、合焦動作を止めてステップ＃１００６に進む。
【００９８】
次のステップ＃１００６では、シャッタレリーズ釦１１１の操作によりＳ２＝ＯＮとなったかを判定し、Ｓ２＝ＯＮでなければステップ＃１００２に戻る。一方、Ｓ２＝ＯＮであることを判定するとステップ＃１００７に進む。尚、図３１のフローではステップ＃１００３から＃１００５の動作が終了しないとステップ＃１００６に進まないフローになっている。しかしこれに限らず、合焦動作が完了しない状態でステップ＃１００６に進む構成にしても良い。即ち、ピントが合わない状態でもレリーズ釦の押し切りが行われることで露光に進んでも良い。
【００９９】
ステップ＃１００７では、撮影者の好みで露光時にスプリッタ１０３を光路内（図２６の作用位置）に位置させるか退避させるかを選べる選択モードか否かを判定する。撮影者により選択可能とする選択モードの場合にはステップ＃１０１０に進み、自動選択モードの場合にはステップ＃１００８に進む。
【０１００】
自動選択モードの場合でステップ＃１００７からステップ＃１００８へ進むと、上記ステップ＃１００１にて測光手段により求めた被写体の明るさに基づいて、露光時にスプリッタ１０３を光路から退避させるか否かを判定する。スプリッタ１０３自体は前述した様に撮像素子１０６に入射する光量を減ずる。その為、通常の撮影のように明るい被写体の場合にはスプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置していても良いが、暗い被写体の場合にはスプリッタ１０３を退避位置に駆動させて撮像素子１０６に十分被写体光量が入射するようにしている。
【０１０１】
上記ステップ＃１００８にてスプリッタ１０３を退避位置にさせた方が好ましい暗さの場合にはステップ＃１０１２に進み、スプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置しても良い場合はステップ＃１００９に進む。
【０１０２】
ステップ＃１００９では、スプリッタ１０３を光路内の作用位置に配置した状態で露光動作を行う。この露光動作は、撮像素子１０６に蓄積されている電荷をリセットし、その後被写体の明るさに応じた蓄積時間経過後に該撮像素子１０６前面をシャッタなどで遮光して蓄積された電荷を読み出す動作である。又、この時同時に読み出した撮影データを記録媒体に記録する。そして露光が終了すると、このフローでは図示していないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１００９で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１００２に戻る。
【０１０３】
上記ステップ＃１００８で、被写体が暗く、露光時にはスプリッタ１０３を退避させた方が好ましいと判定した場合には上記のようにステップ＃１０１２に進み、スプリッタ１０３を退避位置に配置させる。
【０１０４】
ここで、上記実施例１では、図２８のステップ＃１０１１で露光モードが静止画撮影か動画撮影かを判定し、動画撮影の場合には被写体が暗くてもスプリッタ１０３を作用位置に固定していた。これに対し、本発明の実施例２では、そのステップ＃１０１１を省いている為に被写体が暗い場合には動画撮影でもスプリッタ１０３は退避し、撮像素子１０６に十分な光量が得られるようにしている。その場合、動画撮影中には焦点検出用センサ１１２を用いた焦点検出動作は出来なくなる。勿論ステップ＃１００３から＃１００５で合焦動作しているので、動画撮影初期のピント合わせは出来ているが、動画撮影中に被写体が動いた場合や、パンニングを行った場合に、再度焦点検出を行うことが出来ない。
【０１０５】
しかし、動画撮影中には撮影光束が撮像素子１０６に入射されているので、その情報を基に被写体のコントラストよりピント位置を合わせつづけること（いわゆるＴＶ−ＡＦ）が可能である。即ち、被写体が暗い場合には動画記録の場合でもスプリッタ１０３は退避させて撮像素子１０６に入射する光量を増やしてノイズの発生を防ぎ、ピント変動は撮像素子１０６で検出して結像光学系１０２を駆動し続けるようにしても良い。
【０１０６】
また、上記実施例１では、図２８のステップ＃１０１２の次のステップ＃１０１３にて、スプリッタ１０３が退避されたことによる光路長の変化を補正する為に光路長補完光学系（平面ガラス１１４）を撮影光束内に進入（もしくは結像光学系１０２を光軸方向に駆動）させていた。しかし、本発明の実施例２では、そのステップも省いている。これは、スプリッタ１０３の代わりに同じ厚みの透明板２０７が光路内に挿入されることでピント変動の補正が行える為である。
【０１０７】
次のステップ＃１０１４では、上記ステップ＃１００９と同様に露光動作を行う。そして露光の終了後、このフローでは図示されていないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１０１４で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１０１５に進む。
【０１０８】
次のステップ＃１０１５では、スプリッタ１０３を図２９に示す作用位置に配置させ、ステップ＃１００２に戻る。
【０１０９】
また、上記ステップ＃１００７で撮影者がスプリッタ１０３の位置を選択する選択モードでステップ＃１０１０に進んだ場合は、スプリッタ１０３を作用位置に配置するか、退避位置に配置するかの操作状況を判定する。そして、作用位置が選択されていた場合には上記のステップ＃１００９に進んで露光動作に移り、一方、退避位置を選択している場合にはステップ＃１０１２に進んで退避動作を行わせる。ここで退避位置が選択されていた場合には、静止画、動画に関わらず露光時にはスプリッタ１０３を退避位置に配置させてユーザーの選択に従う構成にしている。
【０１１０】
以上のように、撮影時に測光手段の信号に応じてスプリッタ１０３を撮影光路に位置させるか、退避させるかを選択可能にしている。このため、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況の場合においても、スプリッタ１０３による光量減衰によって撮影絞りを絞る必要がない。よって、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。又、被写体が暗い場合には、スプリッタ１０３を退避させることで、十分な光量を撮像素子１０６に導くことが出来る。
【０１１１】
以上の構成により、簡単な構成で、被写体の明るさの影響による被写界深度の変化や回折の影響を回避でき、ＮＤフィルタなどの機構も不要に出来る。又、撮影時のレリーズタイムラグも短く出来るようになった。更に、焦点検出用センサ１１２とスプリッタ１０３が一体の為に、スプリッタ１０３の作用位置、退避位置への駆動に伴うそれらの相対的な位置誤差による焦点検出誤差を無くすことができた。
【実施例３】
【０１１２】
図３２は本発明の実施例３に係わるデジタルカメラの主要部分の動作を示すフローチャートである。このフローはカメラの電源オンでスタートし、電源オフで終了する。尚、煩雑を避ける為にフローでは本発明に直接関係のない要素の動作や、各ステップにおける詳細な動作（例えば動作後の確認やタイマーによる待機動作など）は省いている。また、本実施例３におけるデジタルカメラの各構成は上記実施例１もしくは上記実施例２と同様であるものとする。
【０１１３】
ステップ＃１００１では、撮像素子１０６を駆動して被写体情報を蓄積し、ＲＧＢ処理回路１３１やＹＣ処理回路１３２により各種処理を行うと共にディスプレイ装置１０７に出力して、被写体をディスプレイ装置１０７で確認できるようにする。また、これら一連の処理の中で被写体の明るさを不図示の測光手段により求め、その明るさに応じてレンズ鏡筒１０５内の絞りを調節したり、撮像素子１０６の信号のゲインアップを行ったりする。そして、ディスプレイ装置１０７に適切な明るさの被写体を表示出来るようにしている。さらに、この明るさ情報はステップ＃１００７にてスプリッタ１０３の退避必要性の判定に使われる。
【０１１４】
次のステップ＃１００２では、シャッタレリーズ釦１１１の操作によりＳ１＝ＯＮとなるまでステップ＃１００１を循環して待機しており、Ｓ１＝ＯＮとなるとステップ＃１００３へ進む。そして、ステップ＃１００３では、スプリッタ１０３を通して焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量の検出（焦点状態の検出）を行う。このように、スプリッタ１０３は通常は撮影レンズ内（図２６に示す作用位置）に配置されている。
【０１１５】
次のステップ＃１００４では、焦点検出結果に合わせて結像光学系１０２の一部或いは全部を駆動して撮像素子１０６面にピント合わせを行う。そして、次のステップ＃１００５にて、再度焦点検出用センサ１１２に入射される光束を蓄積してデフォーカス量を検出してピントが合っている事を確認する。フローでは割愛しているが、もしもここでピントが十分にあっていないと判定した場合には、その結果を基に再度結像光学系１０２を駆動してピント残り分を補正し、再度合焦確認を行う動作を繰り返す。複数回上記動作を行ってもピントが合わない場合には合焦不能を表示し、合焦動作を止めてステップ＃１００６に進む。
【０１１６】
次のステップ＃１００６では、シャッタレリーズ釦１１１の操作によりＳ２＝ＯＮであるかを判定し、Ｓ２＝ＯＮでなければステップ＃１００２に戻る。一方、Ｓ２＝ＯＮであることを判定するとステップ＃１００７に進む。尚、図３２のフローではステップ＃１００３から＃１００５の動作が終了しないとステップ＃１００６に進まないフローになっている。しかしこれに限らず、合焦動作が完了しない状態でステップ＃１００６に進む構成にしても良い。即ち、ピントが合わない状態でもレリーズ釦の押し切りが行われることで露光に進んでも良い。
【０１１７】
次のステップ＃１００７では、露光モードが動画撮影か静止画撮影かを判定し、動画撮影の時はステップ＃１００８に進み、静止画撮影の時はステップ＃１０１２に進む。
【０１１８】
ステップ＃１００８へ進むと、ステップ＃１００１で求めた測光結果を判定する。この結果、被写体が明るい場合はステップ＃１００９へ進み、スプリッタ１０３を撮影光束内の作用位置に配置した状態で露光動作を行う。この露光動作は、撮像素子１０６に蓄積されている電荷をリセットし、その後被写体の明るさに応じた蓄積時間経過後に該撮像素子１０６前面をシャッタなどで遮光して蓄積された電荷を読み出す動作である。又、この時同時に読み出した撮影データを記録媒体に記録する。そして露光が終了すると、このフローでは図示していないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１００９で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１００２に戻る。
【０１１９】
上記ステップ＃１００８で、被写体が暗く、露光時にはスプリッタ１０３を退避させた方が好ましいと判定した場合には上記のようにステップ＃１０１２に進み、スプリッタ１０３を退避位置に配置させる。そして、次のステップ＃１０１４にて、上記ステップ＃１００９と同様に露光動作を行う。そして露光の終了後、このフローでは図示されていないが、シャッタレリーズ釦１１１の操作（Ｓ１，Ｓ２＝ＯＮ）が継続されている場合はステップ＃１００９で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置１０７に再生しつづける。シャッタレリーズ釦１１１の操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ＃１０１５に進む。
【０１２０】
次のステップ＃１０１５では、スプリッタ１０３を作用位置に配置させ、ステップ＃１００２に戻る。
【０１２１】
また、上記ステップ＃１００７で撮影者がスプリッタ１０３の位置を選択する選択モードであるとしてステップ＃１０１０に進んだ場合は、ここでスプリッタ１０３を作用位置に配置するか、退避位置に配置するかの操作状況を判定する。そして、作用位置が選択されていた場合には上記のステップ＃１００９に進んで露光動作に移り、一方、退避位置を選択している場合にはステップ＃１０１２に進んで退避動作を行わせる。ここで退避位置が選択されていた場合には、静止画、動画に関わらず露光時にはスプリッタ１０３を退避位置に配置させてユーザーの選択に従う構成にしている。
【０１２２】
以上のように、動画撮影の場合には、撮影条件に合わせてスプリッタ１０３を作用位置、退避位置の両方に保持可能にし、静止画撮影の場合には、撮影時にスプリッタ１０３を退避位置に配置させるようにしている。このため、動画撮影では、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況の場合においても、光束分岐手段による光量減衰によって撮影絞りを絞る必要がなく、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。また、被写体が暗い場合には光束分岐手段を退避させることで十分な光量を撮像素子１０６に導くことが出来る。又、静止画撮影時には、常に十分な光量を撮像素子１０６に導くことが出来る。
【０１２３】
つまり、動画撮影において測光手段により被写体が明るいと検出された場合は、焦点検出用センサ１１２を用いて軽快なピント合わせが可能になる。また、被写体が暗いことが検出された場合には、撮像素子１０６に十分な光量を取り込むことができる。
【実施例４】
【０１２４】
図３３は本発明の実施例４に係わるデジタルカメラの断面図である。本実施例４のカメラは、交換レンズ３３０２がカメラ本体３３０１に脱着可能な一眼レフタイプのデジタルカメラである。交換レンズ３３０２を通る被写体光束はハーフミラーであるメインミラー３３０３ａで反射され、プリズム３３０６ａで折り曲げられて接眼レンズ３３０６ｂに到達する。撮影者はこの像を確認しながら撮影構図を定める。他方、メインミラー３３０３ａを透過した光束はサブミラー３３０４ａで反射される。その後はフィールドレンズ３３０５ａを通り、ＡＦミラー３３０５ｂで反射され、めがねレンズ３３０５ｃで瞳分割されてＡＦセンサ３３０５ｄに到達する。ＡＦセンサ３３０５ｄの瞳分割された２像に基づいて不図示の演算手段が２像のずれ状態の相関を演算してデフォーカス量を求める。
【０１２５】
フォーカルプレンシャッタ３３０７は、図３３では閉じているが、撮像素子３３０８に被写体光束を蓄積する時には開口する。液晶モニター３３０９は、撮像素子３３０８で得られた被写体信号を表示する。
【０１２６】
ここで、メインミラー３３０３ａは、レバー３３０３ｂ，３３０３ｃ，３３０３ｄで軸３３０３ｅ，３３０３ｆ回りに軸支されており、矢印３３０３ｇ，３３０３ｈ方向に回転可能である。また、サブミラー３３０４ａもレバー３３０４ｂにより軸３３０４ｃ回りに軸支されており、矢印３３０４ｄ方向に回転可能である。
【０１２７】
上記したように図３３の状態は、被写体光束を接眼レンズ３３０６ｂ及びＡＦセンサ３３０５ｄに導いており、撮影者が被写体を捉え、構図を合わせ、ピント調節する段階である。
【０１２８】
実際に被写体を撮影する時には、メインミラー３３０３ａを矢印３３０３ｈ方向に退避させ、同時にサブミラー３３０４ａも矢印３３０４ｄ方向に退避させる。そして、シャッタ３３０７を開口する（図３４の状態）。そして、所望時間、被写体光束を撮像素子３３０８に蓄積させ、適正な露出条件になったところでシャッタ３３０７を閉じ、再び図３３の状態に戻す。
【０１２９】
この実施例４におけるデジタルカメラはもう一つのモードを有しており、図３３において動画撮影を行う場合、或いは、液晶モニター３３０９で被写体の構図を定めて静止画撮影を行う場合には、メインミラー３３０３ａを矢印３３０３ｇ方向に移動させ、同時にサブミラー３３０４ａを矢印３３０４ｄ方向に退避させる。
【０１３０】
図３５はその状態を表しており、シャッタ３３０７は開口して、撮像素子３３０８は所定の周期で被写体光束の蓄積、読み出し、電荷リセットを繰り返し、得られた映像信号を液晶モニター３３０９に表示する。メインミラー３３０３ａで反射した光束は、図３３と同様に、フィールドレンズ３３０５ａを通り、ＡＦミラー３３０５ｂで反射され、めがねレンズ３３０５ｃで瞳分割されてＡＦセンサ３３０５ｄに到達する。ＡＦセンサ３３０５ｄの瞳分割された２像に基づいて、不図示の演算手段が２像のずれ状態の相関を演算してデフォーカス量を求める。このような構造のために、動画撮影時或いは液晶モニター３３０９を用いて被写体の撮影構図を定めて静止画撮影を行う場合においても、ＡＦが可能になっている。
【０１３１】
しかし、上記のようにメインミラー３３０３ａを透過した光束で、動画撮影或いは構図決定を行う場合、被写体が暗い場合にはハーフミラーである該メインミラー３３０３ａを透過することで光量が減ってしまう問題がある。
【０１３２】
そこで、本実施例４の一眼レフタイプのデジタルカメラにおいては、動画撮影或いは構図確認後の静止画撮影時であっても、不図示の輝度検出手段により被写体が暗いことが検出される場合には、図３４の状態になり、光量を稼ぐようにしている。図３４の状態では、ＡＦはできない構成になっているが、その分明るい被写体光束を撮像素子３３０８に取り込むことが出来る。その他の構成や効果は、上記実施例１ないし２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
以上の各実施例では、デジタルカメラを例にして説明を続けてきたが、本発明はデジタルカメラに限られず、ビデオカメラや、監視カメラ、Ｗｅｂカメラ、撮像機能を有する携帯電話などにも展開できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の実施例１に係わるデジタルカメラの要部構成を示す断面図である。
【図２】図１のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図３】図１のデジタルカメラにおいてスプリッタが作用位置にある場合のレンズ鏡筒部分の構成図である。
【図４】図１のデジタルカメラにおいてスプリッタが退避位置にある場合のレンズ鏡筒部分の構成図である。
【図５】図２に示すスプリッタの断面図である。
【図６】図２に示すスプリッタの斜視図である。
【図７】図２に示すスプリッタの分解斜視図である。
【図８】図２に示すスプリッタの光分割機能面の光学特性を示す図である。
【図９】デジタルカメラに用いられる一般的なＮＤフィルタの光学特性の例を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１に係わるＡＦモジュールによる焦点検出視野図である。
【図１１】本発明の実施例１に係わるＡＦモジュールの焦点検出面を示す平面図である。
【図１２】本発明の実施例１に係わる撮像素子の画素部の断面図である。
【図１３】本発明の実施例１に係わる撮像素子の１画素の光電変換部を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施例１に係わる撮像素子の各画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す平面図である。
【図１５】本発明の実施例１に係わる撮像素子の各画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す分解斜視図である。
【図１６】図１５の第１配線層１５４の開口１５４Ａ，１５４Ｂを示す平面図である。
【図１７】本発明の実施例１に係わる焦点検出視野１１２−１の部分断面図である。
【図１８】本発明の実施例１に係わる焦点検出視野１１２−１の部分断面図である。
【図１９】図２のＡＦ制御回路１４０に入力された焦点検出用センサの出力信号波形を示す図である。
【図２０】図２のＡＦ制御回路１４０に入力された焦点検出用センサの出力信号波形を示す図である。
【図２１】図１の結像光学系１０２の射出瞳上での焦点検出光束の通過領域を説明するための図である。
【図２２】本発明の実施例１に係わる撮影光束の説明図である。
【図２３】本発明の実施例１に係わる焦点検出光束を描いたスプリッタ部の断面図である。
【図２４】本発明の実施例１において画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
【図２５】本発明の実施例１において画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
【図２６】本発明の実施例１に係わるスプリッタ及びその保持部材が作用位置にある場合の側面および正面を示す構成図である。
【図２７】本発明の実施例１に係わるスプリッタ及びその保持部材が退避位置にある場合の正面を示す構成図である。
【図２８】本発明の実施例１におけるスプリッタに係わる撮像装置の処理を示すフローチャートである。
【図２９】本発明の実施例２に係わるスプリッタ及びその保持部材が作用位置にある場合の正面を示す構成図である。
【図３０】図２９のスプリッタ及びその保持部材の側面を示す構成図である。
【図３１】本発明の実施例２におけるスプリッタに係わる撮像装置の処理を示すフローチャートである。
【図３２】本発明の実施例３においてスプリッタに係わる撮像装置の処理を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の実施例４に係わる一眼レフカメラの撮影構図確認状態の断面図である。
【図３４】図３３の一眼レフカメラにおいて静止画撮影状態或いは動画撮影状態、或いは構図確認状態を示す断面図である。
【図３５】図３３の一眼レフカメラにおいて撮影構図確認状態、或いは動画撮影状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１０２    結像光学系（撮影レンズ）
１０３    スプリッタ（光束分岐手段）
１０６    撮像素子（撮像面）
１１２    焦点検出用センサ（受光手段）
１１３    ローパスフィルタ
１１４    平板ガラス（保持手段の一部）
２０１    腕（保持手段の一部）
２０２    駆動コイル（保持手段の一部）
２０３    主磁石（保持手段の一部）
２０４    副磁石（保持手段の一部）
２０５    軸（保持手段の一部）
２０７    透明板（光路長補完光学系）
３３０１      カメラ本体
３３０２      交換レンズ（撮影レンズ）
３３０３ａ    メインミラー（光束分岐手段）
３３０３ｂ，３３０３ｃ，３３０３ｄ  レバー（保持手段の一部）
３３０３ｅ，３３０３ｆ              軸（保持手段の一部）
３３０４ａ                          サブミラー（光束分岐手段）
３３０４ｂ                          レバー（保持手段の一部）
３３０４ｃ                          軸（保持手段の一部）
【図１】
2006317918.tif 000003
【図２】
2006317918.tif 000004
【図３】
2006317918.tif 000005
【図４】
2006317918.tif 000006
【図５】
2006317918.tif 000007
【図６】
2006317918.tif 000008
【図７】
2006317918.tif 000009
【図８】
2006317918.tif 000010
【図９】
2006317918.tif 000011
【図１０】
2006317918.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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