(57)【要約】    【課題】  撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行う場合に、簡単な構成で高速にクロスＡＦ制御を行うことができ、且つ小型化できるようにする。【解決手段】  従来の絞り羽根機構を利用して絞り兼用瞳分割機構２を構成し、合焦度検出時には、光量調節用の絞り駆動機構とは別の駆動機構、すなわち４つのＡＦカム部５１〜５４を有するＡＦ駆動リング５の回転動作に連動して、左右の絞り羽根を高速に開閉動作した後に上下の絞り羽根を高速に開閉駆動させる。【選択図】      図１
2006126653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行う撮像装置であって、
複数の遮光部材を有する絞り兼用瞳分割機構を備え、該絞り兼用瞳分割機構は、合焦度検出を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第１の駆動機構と、光量調節を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第２の駆動機構を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１の駆動機構は、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成し、前記第２の駆動機構は、全ての遮光部材を同時に開閉駆動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】
前記第１の駆動機構は、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成した後、更に他の１対の遮光部材を同時に駆動して他の１対の開口部を同時に形成することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記１対の開口部を通過した各光束を前記撮像素子の撮像面の異なる領域に同時に入射するように偏光する偏光手段を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記各１対の開口部を形成する前に前記撮像素子の暗電流をリセットする手段を有することを特徴とする特許請求項３又は４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の駆動機構は、複数のカム部が形成されたリング状部材の回転動作に連動して、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成した後、更に他の１対の遮光部材を同時に駆動して他の１対の開口部を同時に形成することを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の駆動機構のリング状部材のカム部は、前記遮光部材を遮光する方向に付勢する付勢部材の付勢力に抗して前記遮光部材を開口する方向に移動させることを特徴とする請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第２の駆動機構は、リング状部材の回転動作に連動して全ての遮光部材を同時に開閉駆動し、該第２の駆動機構のリング状部材、前記第１の駆動機構のリング状部材は、中央部が開口された１つの板状部材の両面に個別に設けられていることを特徴とする特許請求項６又は７に記載の撮像装置。
【請求項９】
撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行うための複数の遮光部材を有する絞り兼用瞳分割機構であって、
該絞り兼用瞳分割機構は、合焦度検出を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第１の駆動機構と、光量調節を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第２の駆動機構を有することを特徴とする絞り兼用瞳分割機構。
【請求項１０】
前記第１の駆動機構は、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成し、前記第２の駆動機構は、全ての遮光部材を同時に開閉駆動することを特徴とする請求項９に記載の絞り兼用瞳分割機構。
【請求項１１】
前記第１の駆動機構は、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成した後、更に他の１対の遮光部材を同時に駆動して他の１対の開口部を同時に形成することを特徴とする請求項１０に記載の絞り兼用瞳分割機構。
【請求項１２】
前記第１の駆動機構は、複数のカム部が形成されたリング状部材の回転動作に連動して、前記複数の遮光部材のうちの１対の遮光部材を同時に駆動して１対の開口部を同時に形成した後、更に他の１対の遮光部材を同時に駆動して他の１対の開口部を同時に形成することを特徴とする請求項１１に記載の絞り兼用瞳分割機構。
【請求項１３】
前記第１の駆動機構のリング状部材のカム部は、前記遮光部材を遮光する方向に付勢する付勢部材の付勢力に抗して前記遮光部材を開口する方向に移動させることを特徴とする請求項１２に記載の絞り兼用瞳分割機構。
【請求項１４】
前記第２の駆動機構は、リング状部材の回転動作に連動して全ての遮光部材を同時に開閉駆動し、該第２の駆動機構のリング状部材、前記第１の駆動機構のリング状部材は、中央部が開口された１つの板状部材の両面に個別に設けられていることを特徴とする特許請求項１２又は１３に記載の絞り兼用瞳分割機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構に関し、特に撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行うのに好適な撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
専用の合焦度検出素子（発光素子、受光素子、超音波発信・受信素子等）を用いずにＣＣＤ等の撮像素子から得られる画像信号を用いて、瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行うカメラとして、例えば特開平１１−１４２７２３号公報が提案されている。
【０００３】
このカメラでは、図１０に示したように、撮像レンズ１５１の合焦度を検出する際に、瞳分割絞り駆動モータ１６０により瞳分割絞り１５９を回転駆動させて撮像光学系内に挿入し、さらに瞳分割絞り１５９上に開口された２つの光通過口１５９ａ,１５９ｂの何れか一方を遮光すべく、瞳遮光板駆動モータ１５８により瞳遮光板１５７を回転駆動させて撮像光学系内に挿入させる。この際、まず、第１の光通過口１５９ａを瞳遮光板１５７により遮光して第１の画像光を撮像素子１７０に入射し、次に第２の光通過口１５９ｂを瞳遮光板１５７により遮光して第２の画像光を撮像素子１７０に入射する。
【０００４】
このように瞳遮光板１５７を回転駆動させて時系列的に異なる２つの画像光を撮像素子１７０に入射することによって、視差を持った２つの画像（画像信号）が撮像素子１７０から得られる。そして、これら２つの画像を比較することによって焦点はずれ量（デフォーカス量）を所定の演算回路により算出する。
【０００５】
しかしながら、合焦度を検出するに当たって、撮像光学系内に瞳分割を行うための専用の絞り機構や、２つの光通過口の何れか一方を遮光するための瞳遮光機構を追加することは、撮像光学系の大型化を招くだけでなく、これら機構を動作させるための複雑な機構を必要とするという問題がある。
【０００６】
そこで、本出願人は、撮像光学系の光量調節機構を利用して撮像光学系の大型化を防ぐ装置として、特開２００２−３５０７１８号公報を提案している。その代表図を図１１に示す。
【０００７】
図１１の構成においては、撮像時に光量調節を行う既存の光量調節機構２０２を利用して、瞳分割のための絞り動作を行う。このように、既に撮像光学系２０１に存在する光量調節機構を利用して瞳分割を行うため、瞳分割を行うために複雑な機構を新たに追加する必要は無く、撮像光学系を小型に構成することができる。
【０００８】
一般に、光量調節機構は複数の絞り羽根（遮光部材）と、カム部材と不図示の回転部材とこれを駆動する不図示のモータなどの駆動源からなる。各絞り羽根にはそれぞれ絞り羽根回転軸と絞り羽根駆動軸が設けられ、この絞り羽根回転軸を回転可能に支持している不図示の回転部材が回転することにより、各絞り羽根が光路を中心に公転する。
【０００９】
その際、各絞り羽根の絞り羽根駆動軸はカム部材のカム溝部に沿って移動可能に嵌め合っているので、各絞り羽根が公転するのに連動して各絞り羽根駆動軸がカム溝に沿って移動し、この移動により各絞り羽根は自転することとなる。すなわち、回転部材の回転により各絞り羽根は一斉に公転と自転を行い、その回転部材の回転量に応じて開放状態から小絞り状態まで段階的に光通過口を遮光することとなる。
【００１０】
特開２００２−３５０７１８号公報の構成においては、光量調節機構が小絞り状態になった後に、さらに回転部材が回転できるように構成され、この回転に従動して絞り羽根が駆動されて合焦度検出のための瞳分割に係る絞り動作を行っている。
【００１１】
すなわち、回転部材の回転角の前半においては光量調節動作を行い、それに続く回転角の後半において合焦度検出動作を行う。合焦度検出動作においては、回転部材の回転に応じて複数の絞り羽根のうち、例えば光軸に対し垂直方向にある２枚の絞り羽根が同時に光路に侵入するように回転し、その他の絞り羽根は光路を全開する方向に回転するように、各絞り羽根駆動軸に係るカム溝の形状が規定されている。従って、図１１に示すように、光路は左右２箇の略楕円形状に分割されて、左右の各開口部から撮像素子２０３に位相差のある２つの画像光が投影されることになり、これら２つの画像光に対応する画像信号に基づいて焦点状態検出動作が行われる。
【特許文献１】特開平１１−１４２７２３号公報
【特許文献２】特開２００２−３５０７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のような位相差のある２つの画像を用いて合焦度を検出する装置においては、水平方向にずれた２つの画像だけではその検出原理から縦線の成分の多い被写体像の場合に誤検出や検出精度が低下するので、これを防止するために、いわゆるクロス測距と言われる上下垂直方向にずれた２つの画像も取得するのが一般的である。
【００１３】
しかしながら、特開２００２−３５０７１８号公報のような１つのカム板による駆動機構の構成では、絞り羽根により光路を左右に分割して露光した後に、これら絞り羽根を閉じ、さらに別の絞り羽根により光路を上下に分割して露光する構成とすることは、回転部材の回転角が不足したり、カム溝が長くなってカム板が大型化したり、構成が複雑になることが考えられる。すなわち、複数の遮光部材を選択的に順次開閉することは難しいと言える。
【００１４】
一方、合焦度検出機構に対する要求として装置の小型化と並んで重視されている事項として、合焦度検出時間の高速化、短縮化がある。すなわち、光量調節機構を利用して瞳分割のための絞り動作を行う場合には、その絞り動作は非常に高速、短時間であることが必要とされる。その理由は、合焦度検出時間が長すぎると、続く撮像光学系の移動時間を含めたシャッタタイムラグが長くなり、ユーザがカメラのレリーズボタンを押したタイミングと実際の被写体像を撮像する時間にずれが生じ、いわゆるシャッタチャンスを外すことになるからである。
【００１５】
また、前述のクロス測距の際にも、水平方向にずれた２つの画像を撮像した後に垂直方向にずれた２つの画像を撮像するまでの時間が長くなると、被写体が速く動いている場合に比較対象の画像がぶれたり、ずれたりして合焦度検出精度の低下を招くので、水平、垂直の２つの画像の取得時間差を極力短くすべく、瞳分割のための絞り動作を高速に行う必要がある。
【００１６】
しかしながら、一般に、光量調節動作では光通過口の面積を高精度に制御することが要求され、複数の絞り羽根や、これを駆動する回転リング、カム部材の回転角度の精度を高くするために、モータの回転力を回転リングに伝達する系をギアなどにより構成し、回転リングの駆動の際には減速することにより回転角度の分解能を上げている。
【００１７】
このように、高速駆動よりも回転角度の精度の方が優先される従来の光量調節機構に対し、特開２００２−３５０７１８号公報のような１つの駆動源により光量調節動作と瞳分割のための絞り動作を連続して行う構成では、高速に合焦度を検出するためには、高価で大型の高トルクのモータや、ギアなどによる減速系が必要となるなど、事実上、高速化と小型化を両立することが難しかった。
【００１８】
そこで、本発明は、撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行う撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構であって、簡単な構成で高速にクロスＡＦ制御を行うことができ、且つ小型化が可能な撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明は、撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行う撮像装置であって、複数の遮光部材を有する絞り兼用瞳分割機構を備え、該絞り兼用瞳分割機構は、合焦度検出を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第１の駆動機構と、光量調節を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第２の駆動機構を有している。
【００２０】
また、本発明は、撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行うための複数の遮光部材を有する絞り兼用瞳分割機構であって、該絞り兼用瞳分割機構は、合焦度検出を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第１の駆動機構と、光量調節を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第２の駆動機構を有している。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、複数の遮光部材を有する絞り兼用瞳分割機構は、合焦度検出を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第１の駆動機構と、光量調節を行うべく複数の遮光部材を開閉駆動する第２の駆動機構を有しているので、撮像素子から得られる画像信号を用いて瞳分割位相差方式でＡＦ制御を行う撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構であって、簡単な構成で高速にクロスＡＦ制御を行うことができ、且つ小型化が可能な撮像装置、及び絞り兼用瞳分割機構を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の光学系の分解斜視図である。
【００２３】
図１において、１は被写体からの光束を予定結像面に対して焦点を結ばせるための撮像レンズである。２は撮像光量調節機能と合焦度検出のための瞳分割機能を兼ね備えた絞り兼用瞳分割機構である。１０は偏光素子であり、左、右、上、下のそれぞれ偏光方向が異なる４つの偏光部１０１，１０２，１０３，１０４を有している。この偏光素子１０は、不図示の進退機構により、合焦度検出時に撮像光路に進入し、被写体撮像時に撮像光路から退避するように駆動される。また、偏光素子１０としては、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、光束の偏光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。３はＣＣＤ等の撮像素子である。
【００２４】
絞り兼用瞳分割機構２は、従来の絞り羽根機構を利用して瞳分割機能を実現したものであり、合焦度検出時には、光量調節用の絞り駆動機構とは別の駆動機構、すなわち後述する４つのＡＦカム部５１〜５４を有するＡＦ駆動リング５の回転動作に連動して、左右の絞り羽根を高速に開閉動作した後、直ちに上下の絞り羽根を高速に開閉駆動するように構成されている。
【００２５】
絞り兼用瞳分割機構２は、具体的には、図２、図３、図５のように構成されている。なお、図２は絞り兼用瞳分割機構２の断面図、図３は絞り兼用瞳分割機構２の背面図（撮像素子３側から見た図）、図５は絞り兼用瞳分割機構２の正面図（被写体側から見た図）である。
【００２６】
図２、図３、図５に示したように、絞り兼用瞳分割機構２は、円板形状のカム板４を支持体としており、このカム板４の中心部には光通過口としての孔（開口部）が形成されており、この孔は正面側では筒部となっている。
【００２７】
カム板４の背面には、図３に示したように、遮光部材として機能する４枚の絞り羽根２１，２２，２３，２４が設けられている。これら絞り羽根２１，２２，２３，２４は、絞り駆動リング７（第２の駆動機構）上の被写体側に突設された絞り羽根回転軸２１１，２２１，２３１，２４１により、それぞれ回転可能に軸支されている。
【００２８】
また、カム板４の背面には、絞り駆動リング７を回転駆動するための絞り駆動モータ８と、後述するＡＦ駆動リング５を回転駆動するためのＡＦ駆動モータ６が配備されている。なお、絞り駆動リング７には絞り駆動モータ８のピニオンギア（図示省略）と噛み合うセクターギア部（図示省略）が形成され、絞り駆動リング７は絞り駆動モータ８の正逆回転により時計方向、反時計方向に回転する。この際、絞り駆動リング７はカム板４の開口部の中心を中心軸として回転し、この絞り駆動リング７の回転により、絞り羽根２１，２２，２３，２４は、絞り羽根回転軸２１１，２２１，２３１，２４１により軸支された状態で開口部の周囲を公転する。なお、時計方向、反時計方向とは、被写体側から見た場合の回転方向を意味している（以下、同様）。
【００２９】
一方、カム板４の正面には、図５に示したように、カム板４に形成された筒部にＡＦ駆動リング５（第１の駆動機構）が嵌合されている。このＡＦ駆動リング５には４つのＡＦカム部５１，５２，５３，５４が形成されると共に、セクターギア部５ａが形成されている。このセクターギア部５ａは、アイドルギア１１を介してＡＦ駆動モータ６のピニオンギア６ａと噛み合っており、ＡＦ駆動モータ６の回転によりＡＦ駆動リング５が回転される。
【００３０】
また、カム板４には、背面まで貫通した４つのカム溝４１，４２，４３，４４が形成されている。これらカム溝４１，４２，４３，４４には、それぞれ絞り羽根２１，２２，２３，２４に突設された絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２が貫通されている。
【００３１】
従って、絞り駆動リング７の回転により絞り羽根２１，２２，２３，２４が公転すると、その公転に連動して絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２がカム溝４１，４２，４３，４４内を移動し、この移動に伴って絞り羽根２１，２２，２３，２４が回転（自転）することとなる。
【００３２】
なお、カム溝４１，４２，４３，４４は、開口部に対して斜めに形成されると共に２つの屈曲部を有しており、光軸から遠い方（外側）の第１の屈曲部からは光軸方向に向かう短いカム溝が延び（第１の延長部）、光軸から近い方（内側）の第２の屈曲部からは光軸と逆方向に向かう長いカム溝が延びている（第２の延長部）。絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２が外側の第１の屈曲部の方向へ移動すると、絞り羽根２１〜２４は開く方向に自転し、絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２が内側の第２の屈曲部の方向へ移動すると、絞り羽根２１〜２４は閉じる方向に自転する。
【００３３】
また、カム板７には、４つの戻し板バネ９１，９２，９３，９４が設けられている。これら戻し板バネ９１，９２，９３，９４は、それぞれ絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２がカム溝４１，４２，４３，４４の折返し位置に到達した時点で、絞り羽根２１，２２，２３，２４が閉じる方向に絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２を付勢するように設定されている。
【００３４】
なお、ＡＦ駆動リング５に形成されたＡＦカム部５１，５２，５３，５４は、それぞれ絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２に対する戻し板バネ９１，９２，９３，９４の付勢力に抗して、絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２を強制的に蹴り上げて、絞り羽根２１と２３、又は２２と２４を瞬間的に開くように作用する（瞳分割機能：図８、図９参照）。この動作の詳細は後述する。
【００３５】
［動作説明］
次に、上記の撮像光学系での撮像動作を説明する。なお、本撮像光学系は、合焦度の検出［焦点はずれ量（デフォーカス量）の検出］と撮像との両方を撮像素子３からの出力信号を用いて行うものであり、その一連の動作は制御回路（図示省略：画像処理部を含む）により制御されるものである。
【００３６】
上記の撮像光学系では、例えば撮像素子３よりも被写体側に光学像が形成されているとき、射出瞳の右側を通る光束（画像光）は撮像素子３上で左側にシフトし、射出瞳の左側を通る光束は右側にシフトして、撮像素子３に入射される。すなわち、絞り兼用瞳分割機構２により形成された左右、又は上下の瞳（開口部）を通過した１対の光束は、左右、又は上下方向に位相がシフトした状態で撮像素子３に同時に入射され、撮像素子３は瞳分割された位相差のある画像信号として制御回路に出力する。この制御回路は、撮像素子３からの２つの画像信号の位相ずれ量を検出し、この位相ずれ量に基づいてデフォーカス量とその方向を算出してＡＦ制御を行う。
【００３７】
図４は、絞り兼用瞳分割機構２の動作を示すタイミングチャートである。なお、図４は、下側から順に偏光素子１０の進退のタイミング、撮像素子３のリセット信号の出力タイミング、ＡＦ駆動リング５の回転角、絞り駆動リング７の回転角を示し、左端が初期位置となっている。
【００３８】
まず、初期状態では、図５に示すように、光通過口（開口部）は開放状態となっており、不図示のシャッタ装置も開放状態となっており、撮像素子３にはフレーミングのために被写体をモニターする画像光が投影されている。
【００３９】
この初期状態では、絞り駆動リング７は光軸を中心に時計方向に最大に回転した状態（ゼロ位置）となって、絞り羽根２１〜２４も光軸に対して時計方向に最大に回転（公転）すると共に、絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２はカム溝４１〜４４の外側の第１の屈曲部に導かれているため（時計方向の最大回動位置）、絞り羽根２１〜２４は絞り羽根回転軸２１１,２２１,２３１,２４１を中心に時計方向に最大回転（自転）して、絞り羽根２１〜２４全体が光通過口から退避している。すなわち、初期状態では、図５に示すように、絞り開放状態となり、カム板４の光通過口（開口部）は円形に形成されている。
【００４０】
この初期状態から、ユーザの撮像開始動作によって絞り駆動リング７が反時計方向に回転すると、絞り羽根２１〜２４は、カム板４の筒部の周囲を反時計方向に回転（公転）すると同時に、絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２がカム溝４１〜４４の内側の第２の屈曲部の方へ移動するのに伴って、絞り羽根回転軸２１１〜２４１を中心に反時計方向に回転（自転）し、図６に示すように絞り羽根２１〜２４の端部が徐々に開口部に侵入し、次第に開口面積が小さくなっていく。
【００４１】
開口面積が小さくなっていくに従って、撮像素子３に到達する光量が次第に減少していき、所定の露光量になる位置を不図示のセンサ等により検知し、制御回路は、その位置を絞り位置として記憶する。絞り駆動リング７が反時計方向に最大に回転すると（６０°回転：図４参照）、図７、図４に示すように開口部(光通過口)が全閉状態となる。
【００４２】
すなわち、絞り駆動リング７の回転角に応じて絞り羽根２１〜２４が自転と公転の回転を行い、開口面積を変化させることにより、撮像素子３に到達する光量を調節している（絞り制御：ただし、実際の絞り制御は、次に説明する合焦度検出・調節の後に行われる）。なお、開口部が全閉状態となる前、具体的には、絞り駆動リング７が反時計方向に３０°程度回転した時点で、偏光素子１０が光路に進入される（図４参照）。
【００４３】
上記のように開口部が全閉された状態で、合焦度検出・調節が開始される。この合焦度検出の開始時（開口部が全閉された状態）には、上記のように、絞り駆動リング７は反時計回りに最大に回転（６０°回転）した位置で停止している。従って、絞り羽根２１〜２４の回転中心である絞り羽根回転軸２１１，２２１，２３１，２４１もその最大回転位置で停止し、絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２は、カム溝４１，４２，４３，４４のそれぞれの折り返し位置（第２の屈曲部の近傍）に在る。
【００４４】
この折り返し位置以降のカム溝４１〜４４の形状は、絞り羽根駆動軸２１２,２２２,２３２,２４２を中心とする円弧（第２の屈曲部）であり、そのままでは絞り駆動リング７が反時計方向に回転しなくても単独で絞り羽根駆動軸２１２,２２２,２３２,２４２が第２の屈曲部から外側（第２の延長部）に進み、絞り羽根２１，２２，２３，２４が開いてしまう可能性があるが、戻し板バネ９１，９２，９３，９４の付勢力により絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２が第２の屈曲部から外側に進むのが阻止され、絞り羽根２１，２２，２３，２４は全閉状態を維持している。
【００４５】
制御回路は、この全閉状態で画像ノイズを防止すべく撮像素子３に対してリセット信号を出力して暗電流を掃き出させた後に、ＡＦ駆動モータ６によりＡＦ駆動リング５を時計方向に回転させる（図４参照）。ＡＦ駆動モータ６が所定の角度を回転して十分に高速となった後に、ＡＦ駆動リング５のＡＦカム部５１，５３がカム溝４１，４３の第２の屈曲部に到達し、絞り羽根駆動軸２１２，２３２を戻し板バネ９１，９３の付勢力に抗して同時に蹴り上げる。
【００４６】
すると、絞り羽根駆動軸２１２，２３２が第２の屈曲部を経由して外側に延びている第２の延長部に瞬間的に移動し、絞り羽根２１，２３が絞り羽根回転軸２１１，２３１を中心に反時計方向に高速に回転して開き、図８に示すように、２つの同一形状の開口部が左右に形成される（上下遮光、左右開口状態）。
【００４７】
この左右の開口部を通過した左右１対の２つの画像光は、図１に示した偏光素子１０の左右の偏光部１０１，１０３によりそれぞれ下方向、上方向に偏光されて、撮像素子３の撮像面の下部と上部の重複しない領域に露光・投影される。制御回路は、これら２つの画像光に係る画像信号を撮像素子３から取り込んで記憶する。
【００４８】
この場合の露光時間は、ＡＦカム部５１，５３の形状により決定される。すなわち、ＡＦ駆動リング５の回転によりＡＦカム部５１，５３が第２の屈曲部を通りすぎると、絞り羽根駆動軸２１２，２３２は、戻し板バネ９１，９３の付勢力によりＡＦカム部５１，５３に摺動しながら内側に瞬時に戻り、絞り羽根２１，２３は高速に閉じて全閉状態となる。この場合、位相差を比較する左右１対の画像光は、時間差無く同時に取得されている。
制御回路は、左右１対の画像光に係る画像信号を取得した後、画像ノイズを除去すべく撮像素子３に対してリセット信号を出力して暗電流を掃き出させる（図４参照）。
【００４９】
ＡＦ駆動リング５が更に時計方向に回転すると、ＡＦ駆動リング５のＡＦカム部５２，５４がカム溝４２，４４の第２の屈曲部に到達し、絞り羽根駆動軸２２２，２４２を戻し板バネ９２，９４の付勢力に抗して同時に蹴り上げる。
【００５０】
すると、絞り羽根駆動軸２２２，２４２が第２の屈曲部を経由して外側に延びている第２の延長部に瞬間的に移動し、絞り羽根２２，２４が絞り羽根回転軸２２１，２４１を中心に反時計方向に高速に回転して開き、図９に示すように、２つの同一形状の開口部が上下に形成される（上下開口、左右遮光状態）。
【００５１】
この上下の開口部を通過した上下１対の２つの画像光は、図１に示した偏光素子１０の上下の偏光部１０４，１０２によりそれぞれ右方向、左方向に偏光されて、撮像素子３の撮像面の右部と左部の重複しない領域に露光・投影される。制御回路は、これら２つの画像光に係る画像信号を撮像素子３から取り込んで記憶する。
【００５２】
この場合の露光時間は、ＡＦカム部５２，５４の形状により決定される。制御回路は、その後もＡＦ駆動リング５を回転させ、ＡＦ駆動リング５の回転によりＡＦカム部５２，５４が第２の屈曲部を通りすぎると、絞り羽根駆動軸２２２，２４２は、戻し板バネ９２，９４の付勢力によりＡＦカム部５２，５４に摺動しながら内側に瞬時に戻り、絞り羽根２２，２４は高速に閉じて全閉状態となる。この場合、位相差を比較する上下１対の画像光は、時間差無く同時に取得されている。
【００５３】
制御回路は、ＡＦ駆動リング５のＡＦカム部５２，５４が第２の屈曲部を完全に通り過ぎて絞り羽根２２，２４が高速に閉じて全閉状態になった時点でＡＦ駆動モータ６を停止する。このとき、絞り羽根駆動軸２２１，２２２，２３２,２４２は反時計方向の最大回動位置にある。そして、制御回路は、画像ノイズを除去すべく撮像素子３に対してリセット信号を出力して暗電流を掃き出させる（図４参照）。
【００５４】
制御回路は、以上の絞り兼瞳分割機構２に対する制御動作により、左右及び上下のそれぞれ位相の異なる２対の画像信号を撮像素子３から取得して、左右方向のデフォーカス量とその方向及び上下方向のデフォーカス量とその方向を検出し（クロス測距）、撮像レンズ１の合焦度を判別して、ＡＦ制御を行う。
【００５５】
制御回路は、ＡＦ制御が終了すると、被写体撮像動作を開始する。この被写体撮像動作において、制御回路は、絞り駆動モータ８により絞り駆動リング７を時計方向に回動させることにより、絞り羽根２１〜２４を一斉に開かせ、前述の予め記憶した絞り位置になった段階で絞り駆動リング７の回動を一旦停止させる。そして、制御回路は、撮像素子３に対して所定の光量で露光が行われると、不図示のシャッタを閉成して被写体撮像動作を終了する。
【００５６】
その後、制御回路は、再び絞り駆動リング７を時計方向に回動させて初期位置まで復帰せ、全ての絞り羽根２１〜２４を開口部から退避させて全開状態とする。その後、制御回路は、ＡＦ駆動モータ６を逆転させてＡＦ駆動リング５を時計方向に回転させ、ＡＦ駆動リング５が初期位置まで復帰した時点でＡＦ駆動モータ６を停止して、１回の撮像を完了する。以上の動作により、撮像装置は図５のように再びモニター状態となる。
【００５７】
このような絞り兼用瞳分割機構２を用いることにより、撮像素子から得られる画像信号を用いて撮像光学系の焦点調節状態を瞳分割位相差方式で検出する撮像装置において、位相差のある２対の画像を高速に得ることができ、かつ小型化が可能となる。
【００５８】
すなわち、合焦度検出時には、第１の駆動機構（ＡＦ駆動リング５のＡＦカム部５１〜５４、戻し板バネ９１〜９４）で左右１対の絞り羽根２１，２３を瞬時に開閉し、その直後に上下１対の絞り羽根２２，２４を瞬時に開閉するので、位相差のある２対の高画質の画像信号を高速に得ることが可能となる。換言すれば、クロス測距を高速に行うことが可能となり、高速且つ高精度にクロスＡＦ制御を行うことが可能となる。
【００５９】
この際、ＡＦカム部５１〜５４が絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２に当接する時間は瞬間的であり、しかも同時に当接するのは２つの駆動軸に対してだけなので、ＡＦ駆動リング５を回転させるＡＦ駆動モータ６の駆動負荷が非常に小さく、小型のモータでも高速回転することができ、撮像装置、絞り兼用瞳分割機構２を小型化することが可能となる。
【００６０】
なお、ＡＦカム部５１〜５４の１対が絞り羽根駆動軸２１２，２２２，２３２，２４２の１対に当接する迄には多少の助走距離があり、この間にＡＦ駆動モータ６は十分に回転速度が上がっているので、ＡＦ駆動モータ６のトルクが小さくて済み、この点でもクロスＡＦ制御の高速化、及び撮像装置、絞り兼用瞳分割機構２の小型化を図ることが可能となる。
【００６１】
また、光量調節時は、絞り駆動リング７により、絞り羽根２１１，２２１，２３１，２４１を一斉に駆動するので、従来の光量調節専用の駆動機構と同等のカム板の回転角及び駆動トルクのままでよく、絞り駆動モータ６を大型化、高性能化する必要はなく、撮像装置、絞り兼用瞳分割機構２の小型化を図ることが可能となる。
【００６２】
さらに、カム板４には多数のカム溝を形成することなく４つのカム溝４１〜４４だけを形成すればよく、しかも、それらカム溝４１〜４４は、絞り動作をするためのカム溝部分に加えて、合焦度検出時に絞り羽根２１〜３４が開閉するための少しのカム溝部分を追加するだけで済むので、カム板４を大型化する必要はなく、この点でも撮像装置、絞り兼用瞳分割機構２を小型化することが可能となる。
【００６３】
また、絞り兼用瞳分割機構２は１枚のカム板４上に形成されて絞り機能と瞳分割機能を果たすので、撮像光学系に瞳分割を行うための専用の瞳分割絞りや遮光機構を追加するといった従来の方式に比べて、小型で簡単な構成の撮像装置、絞り兼用瞳分割機構２を実現することができる。
【００６４】
なお、左右、上下の瞳分割領域の切換を、暗電流リセットを行うためのリセット信号を出力した後に行っている点もクロスＡＦ制御の高速化に寄与している。また、撮像光路に進退可能で、位相差のある２との画像光を撮像素子上の異なる領域に同時に投影する偏光素子１０を設けた点もクロスＡＦ制御の高速化に寄与している。
【００６５】
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく、例えば、絞り兼用瞳分割機構は、４枚より多くの絞り羽根を有するものであってもよい。また、３対以上の瞳分割開口領域を形成する場合にも適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の光学系の分解斜視図である。
【図２】絞り兼用瞳分割機構の断面図である。
【図３】絞り兼用瞳分割機構の背面図である。
【図４】絞り兼用瞳分割機構の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】絞り兼用瞳分割機構の正面図である（全開状態）。
【図６】絞り兼用瞳分割機構の正面図である（中間絞り状態）。
【図７】絞り兼用瞳分割機構の正面図である（全閉状態）。
【図８】絞り兼用瞳分割機構の正面図である（測距時の左右開口状態）。
【図９】絞り兼用瞳分割機構の正面図である（測距時の上下開口状態）。
【図１０】従来の第１の撮像装置の光学系の分解斜視図である。
【図１１】従来の第２の撮像装置の光学系の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…撮像レンズ
２…絞り兼用瞳分割機構
３…撮像素子
４…カム板
５…ＡＦ駆動リング
６…ＡＦ駆動モータ
７…絞り駆動リング
８…絞り駆動モータ
１０…偏光素子
２１，２２，２３，２４…絞り羽根
４１，４２，４３，４４…カム溝
５１，５２，５３，５４…ＡＦカム部
９１，９２，９３，９４９…戻し板バネ
１０１，１０２，１０３，１０４…偏光部
２１１，２２１，２３１，２４１…絞り羽根回転軸
２１２，２２２，２３２，２４２…絞り羽根駆動軸
【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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