(57)【要約】【課題】  撮影系の光量の低下を抑制しながら合焦検出手段に十分な光量を与え、合焦速度及び合焦精度が高い撮像光学系を得る。【解決手段】  フォーカスレンズ群と、光軸上に配置された分岐光学系と、分岐光学系からの光束を用いて合焦状態を検出する合焦検出手段と、合焦検出手段からの出力に基づいてフォーカスレンズ群を駆動する第１駆動ユニットと、分岐光学系を駆動する第２駆動ユニットとを備えるレンズ装置であって、分岐光学系が有する光分岐面は、第１方向に沿って反射率が連続的に変化しており、第２駆動ユニットは、第１方向に沿って分岐光学系を駆動する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズ群を有するレンズ装置であって、
前記レンズ装置の光軸上に配置された分岐光学系と、
前記分岐光学系からの光束を用いて合焦状態を検出する合焦検出手段と、
前記合焦検出手段からの出力に基づいて、前記フォーカスレンズ群を駆動する第１駆動ユニットと、
前記分岐光学系を駆動する第２駆動ユニットとを備えており、
前記分岐光学系が有する光分岐面は、第１方向に沿って反射率が連続的に変化しており、
前記第２駆動ユニットは、前記第１方向に沿って前記分岐光学系を駆動することを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記第２駆動ユニットは、前記合焦検出手段に入射する光量に基づいて、前記分岐光学系を駆動することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記光分岐面の反射率は、前記第１方向の一端から他端に向かって単調に低下していることを特徴とする請求項１又は２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記第１方向は、前記光軸と前記光分岐面の法線とで定義される平面に対して垂直な方向であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のレンズ装置。
【請求項５】
前記レンズ装置は、撮像素子を有する撮像装置に対して着脱可能であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のレンズ装置。
【請求項６】
前記第２駆動ユニットは、撮像素子に入射する光量に基づいて、前記分岐光学系を駆動させることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のレンズ装置。
【請求項７】
撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置とを備える撮像装置であって、
前記レンズ装置が、フォーカスレンズ群と、前記レンズ装置の光軸上に配置された分岐光学系と、前記分岐光学系からの光束を用いて合焦状態を検出する合焦検出手段と、前記合焦検出手段からの出力に基づいて、前記フォーカスレンズ群を駆動する第１駆動ユニットと、前記分岐光学系を駆動する第２駆動ユニットとを有しており、
前記分岐光学系が有する光分岐面は、第１方向に沿って反射率が連続的に変化しており、前記第２駆動ユニットは、前記第１方向に沿って前記分岐光学系を駆動することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
前記第２駆動ユニットは、前記撮像素子に入射する光量に基づいて、前記分岐光学系を駆動することを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光路中に分岐光学系を有し、分岐光束を用いて自動合焦（ＡＦ：オートフォーカス）を行うスチルカメラやビデオカメラ、放送用のテレビカメラ等に用いられるレンズ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スチルカメラやビデオカメラ等の撮影装置における自動合焦技術としては、従来から種々の提案がなされている。特に特許文献１、２には、光路中に分岐光学系を設け、分岐光路中にＡＦ検出手段を設けたレンズ・撮像装置が提案されている。
【０００３】
これらの方式では、合焦検出系を撮影光学系とは別に設けることによる撮影光学系の光量低下が問題となる。この問題を解決するために、特許文献３、４にはターレットを廻すことにより合焦検出系へ光を導く分岐光学系の反射率を変更し、撮像側に必要な光量を確保する光学系や、合焦検出系に赤外線領域を利用する光学系が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−８５６７３号公報
【特許文献２】特開２００５−１８１４６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２７０５２０号公報
【特許文献４】特開２００４−１１８１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の分岐ミラーを利用した合焦判定方式では、一定の光量を合焦検出系に導く必要があるため、撮像側の透過率が低下してＴナンバが増大する。特に、暗い被写体の場合に、絞りを開放にしても撮影に必要な光量を確保できなくなる問題点がある。
【０００５】
また、ターレットを廻して分岐ミラーの反射率を変更する場合には、映像が一時中断するため、撮影中の反射率の変更ができないという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、入射光束を結像光学系内で分岐して合焦検出を行い、撮影光量を低下させることなく、高精度かつ高速に作動し得るレンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題を解決するために、本発明のレンズ装置は、フォーカスレンズ群を有するレンズ装置であって、前記レンズ装置の光軸上に配置された分岐光学系と、前記分岐光学系からの光束を用いて合焦状態を検出する合焦検出手段と、前記合焦検出手段からの出力に基づいて、前記フォーカスレンズ群を駆動する第１駆動ユニットと、前記分岐光学系を駆動する第２駆動ユニットとを備えており、前記分岐光学系が有する光分岐面は、第１方向に沿って反射率が連続的に変化しており、前記第２駆動ユニットは、前記第１方向に沿って前記分岐光学系を駆動することを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の撮像装置は、撮像素子と、被写体からの光を前記撮像素子に導くレンズ装置とを備える撮像装置であって、前記レンズ装置が、フォーカスレンズ群と、前記レンズ装置の光軸上に配置された分岐光学系と、前記分岐光学系からの光束を用いて合焦状態を検出する合焦検出手段と、前記合焦検出手段からの出力に基づいて、前記フォーカスレンズ群を駆動する第１駆動ユニットと、前記分岐光学系を駆動する第２駆動ユニットとを有しており、前記分岐光学系が有する光分岐面は、第１方向に沿って反射率が連続的に変化しており、前記第２駆動ユニットは、前記第１方向に沿って前記分岐光学系を駆動することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、撮影光量を低下させることなく、高精度かつ高速に合焦を行うことが可能なレンズ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のレンズ装置は、入射光束を撮像光学系内で分岐して合焦検出を行う際、高精度かつ高速に合焦動作を行うことが可能なレンズ装置を提供することにある。この本発明の具体的な実施例について、以下に図面を用いて詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は実施例１のレンズ装置の概念図である。このレンズ装置は、フォーカスレンズ群１と、撮像素子（光電変換素子）３と、このレンズ装置の光軸上においてこの両者の間に配置された分岐光学系２とやその他の不図示の変倍等に寄与するレンズ群を有する。ここで、このレンズ装置は、複数種類の撮像装置本体（カメラ本体）に対して着脱可能である。
【００１２】
ここで、フォーカスレンズ群１を介して撮像素子３に導かれる光束のうちの一部を、分岐光学系２の反射面（光分岐面）２ａによって反射し、合焦検出手段４に導くことにより、レンズ装置による被写体の合焦状態を検出している。その合焦検出手段４にからの出力に基づいて、演算手段５がフォーカスレンズ群１を駆動させる駆動手段（第１駆動ユニット）６や、分岐光学系２を移動させる移動手段（第２駆動ユニット）７に移動量に関する情報（移動量や、ステップ数等）を伝達している。
【００１３】
このように、撮像に用いられる光束の一部を分岐光学系２によって分岐（反射）し、その一部の光束によって得られた情報（合焦状態に関する情報）に基づいて、フォーカスレンズ群１及び／又は分岐光学系２（の反射面２ａ）を移動させている。
【００１４】
図２は実施例１の具体的なブロック回路構成図を示している。レンズ装置１０は撮像装置３０に対して交換可能とされている。
【００１５】
レンズ装置１０は、レンズ装置の光軸（図２に記載したｘ軸）に沿って、物体側（被写体側）から順に、フォーカスレンズ群１１、変倍レンズ群１２、絞り１３、前リレーレンズ群１４、反射素子（分岐光学系）１５、後リレーレンズ群１６を備えている。反射素子１５の反射面１５ａは光軸に対して４５度傾斜している（勿論、４５度以外でも良く、光軸と反射面１５の法線とが非平行であれば良い）。また、この反射面１５ａの反射率は、光軸と垂直な方向（図２のｚ軸方向）に沿って、連続的に変化する（ｚ軸方向に沿って一端から他端に向かって単調に増加、或いは低下する）特性を持っている。そして、その反射素子１５は、その特性が変化する方向、すなわちｚ軸方向にそって移動可能に配置されている。
【００１６】
反射素子１５の反射面１５ａによって反射された光束は、レンズ装置１０に入射した被写体光を検出する合焦状態検出部１７に入射する。この合焦状態検出部１７には、反射素子１５からの反射光を受光するＡＦ用レンズ１８、そのＡＦレンズを介した光束を受ける合焦検出用撮像素子１９が配列されている。合焦検出用撮像素子１９の出力は記憶部２０によって記憶され、その記憶された情報（合焦状態に関する情報）はレンズＣＰＵ２１によって処理されている。
【００１７】
レンズＣＰＵ２１は、自動合焦を行うか否かを決定するＡＦ動作スイッチ２２、自動露出を行うか否かを決定する光量調整スイッチ２３からの信号（入力信号）や、前述の合焦検出用撮像素子１９（或いは記憶部２０）からの信号（入力信号）を受ける。ここで、このレンズＣＰＵ２１は、これらの受けた信号（入力信号）に基づいて、フォーカスレンズ群１１や反射素子１５の駆動量（駆動ステップ数）を決定している。具体的には、このレンズＣＰＵ２１は、フォーカスレンズ１１を駆動する駆動モータ（第１駆動ユニット）２５を制御するフォーカスレンズ群駆動回路２４に情報（フォーカスレンズ群の移動量、或いはモータの駆動ステップ数に関する情報）を伝達している。更に、このレンズＣＰＵ２１は、反射素子１５を駆動する駆動モータ（第２駆動ユニット）２８を制御する反射素子駆動回路２７にも情報（反射素子１５の移動量、或いはモータの駆動ステップ数に関する情報）を伝達している。その他、このレンズＣＰＵ２１は、変倍群１２の位置（位置に関する情報）を検出する変倍センサ２６や、絞り１３を制御する制御手段（不図示）とも情報の授受を行っている。
【００１８】
また撮像装置３０においては、レンズ装置１０の光軸の延長上に、撮像装置光学系３１、被写体像を受光する映像用撮像素子３２が配置されている。撮像装置光学系３１は色温度変換フィルタやＮＤフィルタ、色分解プリズムを有し、映像用撮像素子３２はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子を有している。また、映像用撮像素子３２の出力は演算処理を行うカメラＣＰＵ３３に接続され、カメラＣＰＵ３３はレンズＣＰＵ２１とケーブル３４を介して接続されている。このケーブル３４は、撮像装置３０（のカメラＣＰＵ３３）とレンズ装置１０（のレンズＣＰＵ２１）との間の情報交換（光量情報、撮影状態に関する情報）が可能なケーブルや接点コネクタ等の情報伝達部材である。
【００１９】
上述のようなレンズ装置、撮像装置（カメラ本体）とを有する撮影システムにおける合焦動作は大まかに以下の通りである。まず、レンズ装置１０内の反射素子１５で分岐された光束を合焦検出用撮像素子１９に導くことにより、合焦状態を検出する。そこで得られた合焦状態に関する情報と、フォーカスレンズ群の位置情報、変倍センサ２６により得られる変倍群の位置情報、絞り１３に関する情報等に基づいて、フォーカスレンズ群１１を移動させる。これらの動作はすべてレンズ装置１０内で行っても構わないし、撮像装置（カメラ本体）３０単独、或いは撮像装置３０とレンズ装置１０とが連動して（共同して）行っても構わない。
【００２０】
次に、反射素子１５について詳細に説明する。
【００２１】
図３は反射素子１５の分光反射率分布特性（反射率特性）を示している。この反射素子が持つ反射面１５ａは、図２のｚ軸方向に沿った反射面１５ａの一方の端部（一端）から他方の端部（他端）に向かって反射率が実質的に単調に低下する（或いは増加する）ように構成されている。ここで、ｚ軸方向とは、レンズ装置の光軸（フォーカスレンズ群、変倍レンズ群、前及び後リレー群等の撮像光学系の光軸）と、反射素子により反射された光束が入射するＡＦレンズ群の光軸とによって定義される平面（図２の紙面）に対して垂直な方向のことである。別の言い方をすれば、前述の撮像光学系の光軸と反射面（光分岐面）の法線とで定義される平面に対して垂直な方向がｚ軸方向であり、反射面はそのｚ軸方向に沿って反射率が変化しており、またそのｚ軸成分を持つ方向に沿って移動する。但し、この反射素子１５の移動方向（第１方向）はこの限りではない。この反射素子１５の移動方向は、反射面１５ａの反射率が変化する方向であれば、いずれの方向に移動しても構わない。
【００２２】
枠Ｐ、枠Ｑは撮像光学系の光束幅に対応しており、撮像光学系内の光束のうち枠Ｐ（Ｑ）内の反射率に基づいた割合の光束が反射面１５ａで反射（分岐）され、合焦検出用撮像素子１９に導かれる。つまり、反射面１５ａの枠Ｐ内の領域を撮像光学系内に挿入する場合と、反射面１５ａの枠Ｑ内の領域を撮像光学系内に挿入する場合とでは、合焦検出用撮像素子１９に導かれる光量が異なる。
【００２３】
図４は図２のｙｚ平面における光学系の断面図を示している。反射素子１５の反射面１５ａを矢印のようにｚ軸方向に移動（摺動）することにより、反射面１５ａが持つ反射率のうち所望の反射率を持つ領域を選択的に撮像光学系内に挿入することができる。つまり、反射素子１５をｚ軸方向に移動させることによって、合焦状態検出部１７に導く光量を調節することが可能となる。
【００２４】
つまり、反射素子１５をｚ軸方向に移動させる（図３においては、枠Ｐや枠Ｑを移動させる）ことにより、反射素子による反射率を高くし（低くし）、合焦状態検出部１７に入射する光量を増加させる（減少させる）ことができる。この際、反射素子１５の移動時に、映像が途切れることがない（撮像光学系を通る光束内を遮光部材が通ることがない）ため、撮影中の摺動操作が可能である。尚、ここで言う遮光部材とは、ターレットの外枠等のように、可視光領域内の光束を一切透過させない部材のことである。
【００２５】
自動合焦動作をしないときは、合焦状態検出部１７に光束を導く必要が無いため、反射素子１５の最も反射率Ｒが低い領域（図３中の右側の端部の領域）を撮像光学系内に挿入する。これにより、より多くの光量を撮像装置３０の映像用撮像素子３２に導くことができる。
【００２６】
図５は反射素子１５を摺動する手順のフローチャート図である。使用者からＡＦ動作スイッチ２２により自動合焦動作を行うことを指示されたとき（ステップＳ１１）、先ず合焦検出用撮像素子１９に導かれた光量が、予め記憶部２０に記憶されている後述する光量条件Ｋを満足しているかを判定する（ステップＳ１２）。
【００２７】
光量条件Ｋを満足すれば、合焦位置検出実行動作を行う（ステップＳ１３）。すなわち、合焦位置の検出を実行し、フォーカスレンズ群の移動方向、及びその移動量を求め（またはそれらに関連する情報を求め）、それに基づいてフォーカスレンズ群を移動させる。光量条件Ｋを満足しない場合には、光量条件Ｋを満足するために必要な反射素子１５の移動量（摺動量）及び移動方向（摺動方向）を算出する（ステップＳ１４）。そして、算出された通りに反射素子１５を移動させたと仮定した場合（ステップＳ１４、１５の段階では、反射素子１５はまだ移動していない）に、光量条件Ｋを満足するかどうかを判定する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５で光量条件Ｋを満足しないと算出された場合（つまり、図３の最も左側の反射率が高い領域を用いたとしても自動合焦に充分な光量が得られない場合）には、自動合焦動作を中止する（ステップＳ１６）。ここで、ステップＳ１４は、ステップＳ１５の中に組み込んで一つのステップとしても構わない。
【００２８】
ステップＳ１５で光量条件Ｋを満足している場合には、ステップＳ１４で算出された反射素子１５の移動量及び移動方向に基づいて反射素子１５を移動（摺動）させ（ステップＳ１７）、自動合焦動作（合焦位置の検出）を実行する（ステップＳ１８）。
【００２９】
尚、自動合焦指示が無い場合、或いは自動合焦が中止になった場合には、反射素子１５は、反射面１５ａの最も反射率が低い領域が撮像光学系内に挿入されるような位置に移動する（元々その位置にいる場合は動かない）。
【００３０】
光量条件Ｋは、撮影画像の画質があまり低下しない範囲内において、合焦検出用撮像素子１９を用いて短時間に合焦位置の検出を行うことができるための条件である。合焦検出用撮像素子１９に入射する光量が少な過ぎて光量条件Ｋを満足しない場合、合焦位置を検出するために必要な信号を得られなかったり、合焦位置の検出速度が遅くなったりしてしまう。この合焦位置の検出速度が遅くなるのは、光量不足のため十分な信号が得られるまで（光量の蓄積を待つまで）長い時間がかかるためである。
【００３１】
一方、合焦検出用撮像素子１９に入射する光量が多過ぎて光量条件Ｋを満足しない場合もある。この場合、合焦位置を探索するために必要な信号を得られなかったり、或いは反射素子１５が必要以上に多くの光（撮影光）を合焦検出用撮像素子１９に導くため、映像用撮像素子３２に導かれる光量が減り撮影像が暗くなってしまったりしてしまう。尚、ここでの撮影光とは、被写体側からレンズ装置１０に入射した光のことである。
【００３２】
また、光量条件Ｋは定数でも不等号による範囲指定でもよい。光量条件Ｋが定数の場合は、合焦位置の検出に必要な光量を安定して合焦検出用撮像素子１９に導くことができるため、安定した合焦精度や合焦速度を確保することができる。一方、被写体の光量が短時間で変動する場合には、反射素子１５が頻繁に摺動するため、映像用撮像素子３２に入射する光量が頻繁に変化し、撮影像が見苦しくなる。
【００３３】
また、光量条件Ｋが不等号による範囲指定である場合に、被写体の光量が短時間で変動する場合でも、反射素子１５の摺動量及び摺動頻度が少なくなるため、撮影像への影響を低減できる。一方、反射素子１５により合焦検出用撮像素子１９に導かれる光量が変動するため、合焦精度や合焦速度が被写体の光量により変動する。この光量条件Ｋの不等号による範囲指定は、一般に元の撮影像の光量を基準として、±５％／秒の光量変化に対しては反射素子１５を摺動しないように設定することが好ましい。
【００３４】
次に、ステップＳ１４における反射素子１５の移動方向及び移動量の算出において説明する。合焦検出用撮像素子１９に入射する光量は、撮像光学系に入射する光量と、反射面１５ａの反射率に比例する。撮像光学系に入射する光量が（短時間で）変化しないものと仮定すると、合焦検出用撮像素子１９に入射する光量は、図３の枠Ｐ（枠Ｑ）と、反射率を示す曲線より下側の領域とが重複した部分の面積に比例する。言い換えると、合焦検出用撮像素子１９に入射する光量は、反射面１５ａのうち撮像光学系に挿入した部分の平均反射率に比例する。例えば、合焦のために現在合焦検出用撮像素子１９に入射している光量に対して２倍の光量が必要な場合、今と比べて反射面１５ａの撮像光学系内に挿入された部分の平均反射率が２倍になるように反射面１５ａ（反射素子１５）を移動させれば良い。従って、現状に対して光量条件Ｋを満足するために必要な光量が何倍であるかを検出し、その検出結果と予め記憶している反射面１５ａの反射率特性に基づいて、反射面１５ａ（反射素子１５）の移動方向及び移動量を算出すれば良い。勿論、撮像素子３３やその他の光量センサ（光電変換素子）等からの出力や、絞り１３の状態等に応じて、反射素子の位置を演算し（或いはテーブル等で反射素子の位置を記憶しておき）、その演算結果に基づいて反射素子１５を移動させても良い。
【００３５】
尚、前述の反射素子１６は、本実施例においては物体（被写体）からの光束を反射することによって合焦状態検出部１８に光束を導いているが、物体からの光束を透過することによって合焦状態検出部１８に光束を導くように構成しても良い。その場合は、前述の反射素子１６で反射された光束が撮像素子３１に導かれるように構成すれば良い。また、この実施例１においては、反射面１６ａによる吸収がほとんどない（可視光領域内の吸収率５％以下、好ましくは２％以下）状態を前提としている。すなわち、本発明においては、反射素子１６の反射面１６ａの反射率がｚ軸方向（反射素子１６の移動方向）に沿って変化（単調に変化）していることは、反射素子１６の反射面１６ａの透過率がｚ軸方向に沿って変化（単調に変化）していることとほぼ同意である。
【００３６】
本実施例においては、自動合焦動作を行わない場合は、反射面１５ａの最も反射率が低い領域を撮像光学系内に挿入するように反射素子１５の位置を制御しているがその限りではない。例えば、絞り１３を絞った状態においても、被写体の輝度が高過ぎる場合等は、被写体から撮像素子３３に至る光量を減少させる目的で反射素子１５を移動させても良い。つまり、反射素子の反射面１５ａを光量調整フィルタ（場所によって透過率が変化するフィルタ）として用いても構わない。この場合は、絞り１３の状態を検出した結果と、撮像素子３２で撮影された画像情報（或いはそれを処理するカメラＣＰＵ３３）等に基づいて、レンズＣＰＵ２１が反射素子１５を駆動する。
【実施例２】
【００３７】
実施例２で用いる反射素子１５の反射面１５ａの分光反射率分布特性（反射率特性）を図６に示し、実施例２の自動合焦動作を行う際のフローチャットを図７に示している。この実施例２は、反射素子１５が有する反射面１５ａの反射率特性が実施例１と異なり、またその違いにより発生する自動合焦動作のフローチャットが実施例１と異なる。それ以外は実施例１と同じである。
【００３８】
図６に示したように、反射面１５ａは、枠Ｐ、枠Ｑ内において反射率がほぼ一定になる（一定にすることができる、又は反射面１５ａの撮像光学系内に挿入された部分の反射率の差が３％以内に収めることができる）ように構成している。反射面１５ａのｚ軸方向（移動方向）の位置に対して連続的に反射率が変化する実施例１と比較すると微妙な光量調整はできないが、撮影画面内のある一方向に向かって光量が低下するシェーディングを緩和することができる。
【００３９】
図７は反射素子１５を移動する手順のフローチャート図である。使用者からＡＦ動作スイッチ２２により自動合焦動作をすることを指示されたとき（ステップＳ２１）、先ず合焦検出用撮像素子１９に導かれた光量が、予め記憶部２０に記憶されている光量条件Ｋを満足しているかを判定する（ステップＳ２２）。光量条件Ｋを満足すれば合焦位置の検出を実行する（ステップＳ２３）。
【００４０】
光量条件Ｋを満足しない場合には、満足するようにレンズＣＰＵ２１で反射素子１５内の使用する枠位置を算出し（ステップＳ２４）、反射素子１５を摺動すると光量条件Ｋを満足するか判定する（ステップ２５）。光量条件Ｋを満足しないと判定された場合には、自動合焦動作を中止する（ステップＳ２６）。ステップＳ２５で光量条件Ｋを満足する場合には、反射素子１５をステップＳ２４の算出結果に従って摺動（移動）し（ステップＳ２７）、合焦位置の検出を実行する（ステップＳ２８）。なお、光量条件Ｋや使用枠の算出方法の考え方は実施例１と同様である。
【実施例３】
【００４１】
実施例３では、レンズＣＰＵ２１が撮像装置３０のカメラＣＰＵ３３からケーブル３４を介して映像用撮像素子３２に入射する光量情報を得て、自動合焦動作を行うかどうかを判断する。
【００４２】
図８は実施例３の反射素子１５を摺動する手順のフローチャート図である。使用者からＡＦ動作スイッチ２２で自動合焦動作を行うことを指示されたとき（ステップＳ３１）、先ず撮像装置３０で映像用撮像素子３２に入射する光量情報を得る。そして、映像用撮像素子３２に入射する光量に対して、予め記憶部２０に記憶されている光量条件Ｋｃを満足しているか判定する（ステップＳ３２）。光量条件Ｋｃを満足しない場合には、自動合焦動作を中止する（ステップＳ３３）。光量条件Ｋｃを満足した場合には、予め記憶部２０に記憶されている光量条件Ｋを満足しているか判断する（ステップＳ３４）。
【００４３】
光量条件Ｋを満足すれば、合焦位置の検出を実行する（ステップＳ３５）。満足しない場合には、光量条件Ｋを満足するようにレンズＣＰＵ２１により反射素子１５の摺動方向及び摺動量を算出するか、或いは枠位置を算出する（ステップＳ３６）。摺動方向及び摺動量を算出するか、枠位置を算出するかは、実施例１、２のように反射率特性による。次に、反射素子１５をステップＳ３６の算出結果に従って摺動し（ステップＳ３７）、合焦位置の検出を実行する（ステップＳ３５）。光量条件Ｋや使用枠の算出方法の考え方は、実施例１と同様である。
【００４４】
光量条件Ｋｃは合焦検出用撮像素子１９により合焦位置を探索可能であり、かつ撮像装置３０による撮影像への影響が少ない条件である。映像用撮像素子３２に入射する光量が少なく光量条件Ｋｃを満足しない場合、反射素子１５で合焦検出用撮像素子１９に導かれる光量が少なく自動合焦操作が不可能或いは遅くなるため好ましくない。或いは、反射素子１５で自動合焦動作に必要な光量を合焦検出用撮像素子１９に導くことができたとしても、撮像装置３０内の映像用撮像素子３２に導かれる光量が少なくなってしまうため、好ましくない。
【００４５】
本実施例３のように、映像用撮像素子３２に入射する光量に対して光量条件Ｋｃにより判定することにより、自動合焦時の撮影像への影響を低減することができる。
【００４６】
また、実施例１〜３について、好ましくは合焦検出用撮像素子１９に導かれる光量条件Ｋを使用者が任意に設定できるか、或いは次に示すような様々な撮影条件を想定した光量条件Ｋを予め記憶部２０に記憶させておき、使用者が任意に選択することが望ましい。
【００４７】
例えば、高速の被写体に対して自動合焦動作をするときは、被写体の移動に対して合焦位置検出を素早く行わなければならない。この場合に、合焦位置の検出速度を上げるために、光量条件Ｋの閾値を大きくすることにより、合焦検出用撮像素子１９に導く光量を大きくすればよい。一方、自動合焦の速度は比較的遅くてもよいが、反射素子１５による撮像装置３０内の映像用撮像素子３２に入射する光量低下の影響を少なくしたい場合に、光量条件Ｋの閾値を小さくし、映像用撮像素子３２に導かれる光量を大きくすればよい。
【００４８】
また、実施例１〜３について、好ましくは実施例１のステップＳ１６、実施例２のステップＳ２６、実施例３のステップＳ３３において、自動合焦動作を中止するとき、図示しない表示手段によりその旨を表示することが好ましい。
【実施例４】
【００４９】
図９はレンズ装置１０と、一体型に連結した撮像装置４０から成る実施例４のブロック回路構成図を示している。
【００５０】
撮像装置４０には、被写体光をＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）チャネルに分光するための色分解光学系４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂと、所定形式の映像信号を出力する映像用撮像素子４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂが内蔵されている。また、色分解光学系４１Ｇの前面には、赤色反射ダイクロイック膜４３が設けられている。更に、映像用撮像素子４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂから得られた電気信号を記録する図示しない記憶装置、演算処理を行うＣＰＵ等が設けられている。
【００５１】
図２と同様に、レンズ装置１０に入射した被写体光は、反射素子１５により合焦状態検出部１７に分岐されるようになっている。反射素子１５の反射面１５ａは、赤外光を遮光する機能（赤外カットフィルタの機能）と、赤色光の長波長側を決定する機能（赤チャネルトリミングダイクロイック膜の機能）とを有している。勿論、この赤外カットフィルタの機能と赤チャネルトリミングダイクロイック膜の機能のうち、一方をこの反射面１５ａに持たせ、他方をこの反射素子とは別体の光学素子として、撮影光の光路中に配置しても構わない。
【００５２】
図１０は色分解光学系を構成するプリズム４１Ｇの前面（プリズム４１Ｇとプリズム４１Ｒとの間の面）に設けられた赤色反射ダイクロイック膜４３の分光反射率特性を表している。この赤色反射ダイクロイック膜４３の反射率分光特性により、Ｒチャネルの短波長側の分光特性（Ｒチャネルの短波長側の波長、Ｒチャネル用の撮像素子に導かれる波長領域の短波長側の波長）が決定される。また、Ｒチャネルの長波長側の分光特性は、反射素子１５の反射面１５ａの分光特性によって決定される。
【００５３】
図１１には、反射面１５ａの分光特性を示す。図１２には、Ｒチャネルの総合透過率（反射面１５ａの分光特性と赤色反射ダイクロイック膜４３の分光特性とを掛け合わせた分光特性、或いはＲチャネル用撮像素子４２Ｒに至る光路上に配置された光学素子全てを合成した分光特性）を示す。本実施例においては、この図１２に示す波長領域（図１２において透過率の高い波長領域）の光を、Ｒチャネル用撮像素子４２Ｒに導くことができるため、撮像装置として好ましい分光特性となっていることが分かる。
【００５４】
このようにして、従来の撮像装置の色分解光学系内で損失していた光量を合焦状態検出部１７に導くことが可能となり、合焦状態検出部１７の光量を増加して合焦精度を向上することができる。
【実施例５】
【００５５】
図１３は、実施例５の独立のレンズ装置１０を、レンズ交換式の撮像装置５０に装着した場合のブロック回路構成図である。図９と同一の符号は同じ機能を有する部材を示している。撮像装置５０は、撮影光の入り口（入口側）に赤外カットフィルタ５１を有し、色分解光学系を構成するプリズム４１Ｒの出射側（プリズム４１Ｒとプリズム４１Ｇとの間）に赤チャネルトリミングダイクロイック膜５２を有する。図１８に赤外カットフィルタ５１の分光特性を示す。また、図１９に赤チャネルトリミングダイクロイック膜５２の分光特性を示す。
【００５６】
例えば、レンズ装置１０の反射素子１５が、図１１に示す分光特性を有しているとする。この場合、Ｒチャネルの総合透過率の短波長側の分光特性（撮像素子４２Ｒに至る赤色光に対する、光学系全体の分光特性）は、実施例４と同様に撮像装置５０側の赤色反射ダイクロイック膜４３の特性によって決定される。一方、長波長側の分光特性は、反射素子１５と赤外カットフィルタ５１、赤チャネルトリミングダイクロイック膜５２を掛け合わせた特性によって決定される。この特性を図１４中の一点鎖線で示す。この図１４には、撮像装置として好ましいＲチャネルの光に対する分光特性（Ｒチャネル用の撮像素子４２Ｒに至るＲチャネルの光に対する総合透過率）を実線で示している。
【００５７】
図１４にて実線と一点鎖線を比較すると、長波長側の透過率が異なっている、特に半値となる波長（透過率が５０％となる波長）が異なっていることが分かる。つまり、所望のＲチャネルの分光透過率特性（図１４中の実線で示す分光特性）とは異なる分光特性（分光透過率特性）となってしまっていることが分かる。これは、レンズ装置１０と撮像装置５０の両者が、図１１で示す分光特性の７００ｎｍ近傍の分光特性を持つ光学素子を持っているため、７００ｎｍ近傍の波長領域の光が二重にトリミングされているためである。その結果、分光特性の中で、透過から反射（吸収）に至る遷移領域（に相当する波長領域）における透過率が所望の透過率よりも低くなってしまう。
【００５８】
そこで、本実施例５においては、反射素子１５が持つ反射面１５ａの分光特性を、実施例４における分光特性とは異ならせている。図１５に、実施例５における反射面１５ａの分光特性を示す。この図１５と実施例４の図１１の分光特性とを比較すれば、透過率の下落する波長領域（透過率が半値となる波長）が長波長側にシフトしていることが分かる。反射面１５ａにこのような分光特性を持たせることにより、Ｒチャネル（Ｒチャネル用撮像素子に入射する波長領域）の長波長側の波長を、反射素子１５ではなく、撮像装置５０に設けた赤チャネルトリミングダイクロイック膜５２で決定している。このように、Ｒチャネルの長波長側の波長を赤チャネルトリミングダイクロイック膜が単独で決めることにより、Ｒチャネルの長波長側の波長領域における光量低下（遷移領域内のＲチャネル用撮像素子に入射する光量の低下）を防ぐことができる。このため、一部の光は損失するが、従来の撮像装置を用いて不要光を合焦検出系に取り込むことが高く汎用性の高いレンズ装置、レンズ交換式撮像装置を提供することが可能となる。
【実施例６】
【００５９】
図１６に実施例６の自動合焦動作のフローチャートを示す。
【００６０】
まず、ステップＳ４１において、使用者（撮影者）の入力により自動合焦（ＡＦ）を行う旨の指示（自動合焦指示）が入力される。
【００６１】
次に、ステップＳ４２において、前述の実施例にも記載されている光量条件Ｋの判定、すなわち合焦検出用撮像素子に至る光束の光量を検出し、自動合焦の可否を判断する。この光量条件Ｋを満足する場合は、合焦位置検出実行、すなわち合焦位置を検出し、フォーカスレンズ群等の移動を行う（ステップＳ４３：合焦位置検出実行）。
【００６２】
ステップＳ４４では、絞りの情報（位置、開口径、絞り値等の情報）や、撮影（映像）用の撮像素子が受光する光量や、反射素子の位置に関する情報（反射素子の撮像光学系の光路中に挿入された部分の平均反射率）の２つ以上（好ましくは全部）を用いる。これらの情報を用いて、合焦位置検出用撮像素子に入射する光量が足りない場合は、絞りをより開放したり、反射素子による平均反射率を上げたりすれば良い。また、合焦位置検出用撮像素子に入射する光量が多すぎる場合には、絞りを絞ったり、反射素子による平均反射率を下げたりすれば良い。このような動作を行ったとした場合に、合焦系値検出に必要な光量を確保できるのであれば「満足」と判定し、ステップＳ４５の反射素子移動及び／又は絞りの開閉動作（絞り値の変更）を行った上でステップＳ４３の合焦位置検出実行ステップを実行する。また、ステップＳ４４において光量を確保できない、すなわち光量条件Ｋｚを「不満足」であると判定された場合は、自動合焦を中止（ステップＳ４６）する。
【実施例７】
【００６３】
図１７に実施例７の自動合焦動作のフローチャートを示す。
【００６４】
まず、ステップＳ５１において、使用者（撮影者）の入力により自動合焦（ＡＦ）を行う旨の指示（自動合焦指示）が入力される。
【００６５】
次に、ステップＳ５２では、絞りの情報（位置、開口径、絞り値の情報等）や、撮影（映像）用の撮像素子が受光する光量や、反射素子の位置に関する情報、合焦検出用撮像素子に入射する光量のうち２つ以上（好ましくは全部）を用いる。ここで、反射素子の位置に関する情報とは、反射素子の反射面のうち撮像光学系（撮影光学系）の光路中に挿入された部分の平均反射率であることが望ましい。
【００６６】
これらの情報を用いて、合焦位置検出用撮像素子に入射する光量が足りない場合は、絞りをより開放したり、反射素子による平均反射率を上げたりすれば良い。また、合焦位置検出用撮像素子に入射する光量が多すぎる場合には、絞りを絞ったり、反射素子による平均反射率を下げたりすれば良い。このような動作を行ったとした場合に、合焦系値検出に必要な光量を確保できるのであれば「満足」と判定し、ステップＳ５３の反射素子移動及び／又は絞りの開閉動作（絞り値の変更）を行った上でステップＳ５４の合焦位置検出実行ステップを実行する。また、ステップＳ５２において、光量を確保できない、すなわち光量条件Ｋｚを満足しないと判定された場合（「不満足」であると判定された場合）、自動合焦を中止（ステップＳ５５）する。
【００６７】
上述の実施例の図３、図６等に記載した分岐光学系（反射素子）の光分岐面（反射面）の反射率の値は、図示した値に限らない。例えば、図３の右端の周辺部分の反射率Ｒを０％とし、左端の周辺部分の反射率Ｒを１％としても構わないし、その組み合せを、０％と５％、０％と１０％、１％と５％、１％と１０％、２％と５％等のように様々な組み合せが考えられる。勿論、図６においても同様である。
【００６８】
上記の実施例において、光分岐面（反射面）の反射率（透過率）、すなわち撮像光学系に入射した光量のうち合焦検出用撮像素子側に導かれる光量の割合、は、１％以上３％以下（好ましくは０％以上５％以下）の範囲を含むことが望ましい。特に、可視光波長領域（約４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下）の光束に対する透過率が０．５％以下である領域を含み、且つ３％以上である領域を含むことが望ましい。また、このレンズ装置は、分岐光学系（反射素子）の光分岐面（反射面）のうち、撮像光学系に挿入されている部分の反射率の平均値が０．５％以下とすることが可能な構成であることが望ましい。
【００６９】
上記実施例２〜７の説明において、特に記載しない事項については実施例１と同様である。また、実施例１〜７は、お互いに矛盾のない範囲内で任意に組み合わせて用いても構わない。
【００７０】
また、本実施例の分岐光学系（反射素子）が有する光分岐面（反射面）の反射率（透過率）は、図３、図６に記載したように、ｚ軸方向（第１方向）に沿って連続的に変化している。ここで「連続的に変化する」とは、反射率が階段状に変化していたとしても、その反射率の階段状の変化における一つの段差が５％以内（より好ましくは２％以内、更に好ましくは１％以内）であれば、それは「連続的に変化する」と見なす。
【００７１】
また、この光分岐面（反射面）の反射率は、ｚ軸方向に沿って連続的に変化しているが、ｚ軸と垂直な方向（ｘ軸とｙ軸の両者に対して４５度をなす方向）に沿っては一定（反射率の差は２％以内、より好ましくは１％以内）であることが望ましい。
【００７２】
また、本実施例の分岐光学系が移動方向（第１の方向）は、光軸と垂直な直線的な方向であることが望ましい。
【００７３】
また、本実施例の分岐光学系が有する光分岐面の反射率（合焦検出用撮像素子の方向に光を導く率）は、一方の端部において１％未満であることが望ましく、他方の端部においては５％以上（好ましくは１０％以上）であることが望ましい。
【００７４】
また、本実施例において、分岐光学系（反射素子）は、前リレーレンズ群１４と後リレーレンズ群１６の間に配置されているが、その限りでは無く、フォーカスレンズ群よりも映像用撮像素子側であればどこに配置しても構わない。但し、分岐光学系と映像用撮像素子との間には、少なくとも一つのレンズ（屈折力を持つレンズ）を配置することが望ましい。
【００７５】
上述の説明では、本発明の好ましい実施例について述べたが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７６】
本実施例に係るレンズ装置によれば、分岐光学系（反射素子）の光分岐面（反射面）の透過率及び反射率が連続的に変化するように、分岐光学系を構成することにより、撮影状況に応じ適切な自動合焦が可能となる。特に、合焦検出用撮像素子に導く光量を変化させる際、つまり分岐光学系（反射素子）の透過率及び反射率を変更させる際、映像が途切れることがないので撮影中であっても合焦検出用撮像素子に導く光量を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】実施例１のレンズ装置の概念図である。
【図２】実施例１のレンズ装置と撮像装置のブロック回路構成図である。
【図３】実施例１の反射素子の分光反射率分布特性図である。
【図４】実施例１の光学系の横断面図である。
【図５】実施例１の動作フローチャート図である。
【図６】実施例２の反射素子の分光反射率分布特性図である。
【図７】実施例２の動作フローチャート図である。
【図８】実施例３の動作フローチャート図である。
【図９】実施例４のレンズ一体型のレンズ装置と撮像装置のブロック回路構成図である。
【図１０】実施例４の赤色反射ダイクロイック膜の分光反射率特性図である。
【図１１】実施例４の赤外カットフィルタ、赤チャネルトリミングダイクロイック膜の分光透過率特性図である。
【図１２】実施例４のＲチャネルの総合透過率特性図である。
【図１３】実施例５のレンズ交換式のレンズ装置と撮像装置のブロック回路構成図である。
【図１４】実施例５のＲチャネルの総合透過率特性図である。
【図１５】実施例５の赤外カットフィルタ、赤チャネルトリミングダイクロイック膜の分光透過率特性である。
【図１６】実施例６の合焦動作のフローチャート図である。
【図１７】実施例７の合焦動作のフローチャート図である。
【図１８】実施例５の赤外カットフィルタの分光特性を示す図である。
【図１９】赤チャネルトリミングダイクロイック膜の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１  フォーカスレンズ群
２  分岐光学系
３  映像用撮像素子
４  合焦検出手段
５  演算手段
６  駆動手段
７  移動手段
１１  フォーカスレンズ群
１２  変倍レンズ群
１３  絞り
１４  前リレーレンズ群
１５  反射素子
１６  後リレーレンズ群
１７  合焦状態検出部
１８  ＡＦ用レンズ
１９  合焦検出用撮像素子
２０  記憶部
２１  レンズＣＰＵ
３０  撮像装置
３１  撮像装置光学系
３２  映像用撮像素子
３３  カメラＣＰＵ
【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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【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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