(57)【要約】【課題】  焦点検出用の照明に消費する電力を低減する。【解決手段】  本発明の焦点検出装置は、受光部、振動駆動部、検出部、および照明部を備える。受光部は、撮影光学系を介した光束を受光して受光信号を生成する。振動駆動部は、受光部を光束の光軸方向に振動させる。検出部は、振動に伴う受光信号の変化に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する。照明部は、振動に同期して、光を被写界に照射する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を介した光束を受光して受光信号を生成する受光部と、
前記受光部を前記光束の光軸方向に振動させる振動駆動部と、
前記振動に伴う前記受光信号の変化に基づいて前記撮影光学系の焦点調節状態を検出する検出部と、
前記振動に同期して、光を被写界に照射する照明部と
を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点検出装置において、
前記検出部は、前記振動または前記光の照射に同期して、前記受光部から前記受光信号を取り込む
ことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記振動駆動部は、前記受光部を間欠的に振動させ、
照明部は、前記振動の期間に合わせて、前記光を間欠的に照射する
ことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
照明部は、前記振動が表す波形の山および谷の期間に合わせて、前記光を間欠的に照射する
ことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の焦点検出装置において、
前記振動駆動部は、前記受光部を間欠的に振動させ、
照明部は、前記振動が表す波形の山および谷の期間に合わせて、前記光を間欠的に照射する
ことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
請求項６に記載のカメラにおいて、
前記撮影光学系を介した光束を可視光と非可視光とに分岐する分岐部と、
前記可視光を撮影する撮影部とを備え、
前記受光部は、前記非可視光を受光して前記受光信号を生成し、
前記照明部は、前記非可視光の波長を含む前記光を照射する
ことを特徴としたカメラ。
【請求項８】
光束を受光して受光信号を生成する受光部を振動させるステップと、
前記振動に伴う前記受光信号の変化に基づいて焦点調節状態を検出するステップと、
前記振動に同期して、光を被写界に照射するステップと
を備えたことを特徴とする焦点検出方法。                                                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置、カメラ、および焦点検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮影光学系からの光束を受光する撮像素子を光軸方向に振動（ウォブリング・wobbling）させることによって、受光信号のコントラストが高くなる振動方向を判定して、前ピン／後ピンを判別する技術が知られている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平８−５０２２７号公報（請求項１２など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、被写体がある程度暗くなると、撮像素子から読み出される受光信号のＳ／Ｎが低下する。その結果、ウォブリング式の焦点検出が困難になるため、被写体を照明して被写体の暗さを補うことが考えられる。しかしながら、動画撮影や連写撮影の場合には、この照明光を連続照射しなければならず、バッテリー消費が看過できないという問題点があった。
そこで、本発明は、焦点検出用の照明に要する消費電力を低減する技術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】
【０００４】
《１》  本発明の焦点検出装置は、受光部、振動駆動部、検出部、および照明部を備える。
受光部は、撮影光学系を介した光束を受光して受光信号を生成する。
振動駆動部は、受光部を光束の光軸方向に振動させる。
検出部は、振動に伴う受光信号の変化に基づいて撮影光学系の焦点調節状態を検出する。
照明部は、振動に同期して、光を被写界に照射する。
《２》  なお好ましくは、検出部は、振動または光の照射に同期して、受光部から受光信号を取り込む。
《３》  また好ましくは、振動駆動部は、受光部を間欠的に振動させる。照明部は、この振動の期間に合わせて、光を間欠的に照射する。
《４》  なお好ましくは、照明部は、振動が表す波形の山および谷の期間に合わせて、光を間欠的に照射する。
《５》  また好ましくは、振動駆動部は、受光部を間欠的に振動させる。照明部は、この振動が表す波形の山および谷の期間に合わせて、光を間欠的に照射する。
《６》  本発明のカメラは、上記《１》〜《５》のいずれか１項に記載の焦点検出装置を備えたことを特徴とする。
《７》  なお好ましくは、上記《６》に記載のカメラは、分岐部、撮影部を更に備える。
分岐部は、撮影光学系を介した光束を可視光と非可視光とに分岐する。
撮影部は、分岐された可視光を撮影する。
受光部は、分岐された非可視光を受光して受光信号を生成する。
照明部は、非可視光の波長を含む光を照射する。
《８》  本発明の焦点検出方法は、次のステップを備える。
(1)光束を受光して受光信号を生成する受光部を振動させるステップ
(2)振動に伴う受光信号の変化に基づいて焦点調節状態を検出するステップ
(3)振動に同期して、光を被写界に照射するステップ
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、受光部の振動に同期して光を被写体に照射する。したがって、光を連続照射する場合に比べて消費電力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
《第１実施形態》
図１は、本実施形態のカメラ１１（焦点検出装置を含む）を示すブロック図である。
図１において、カメラ１１には撮影レンズ１２が装着される。この撮影レンズ１２の像空間には、光束を可視光と非可視光（ここでは近赤外光）に分岐する分岐部１３が設けられる。
この可視光が形成する光像は、撮影部１４によって撮影される。デジタルカメラの場合には、この撮影部１４として、撮像素子、タイミングジェネレータ、信号処理回路、画像メモリ、画像処理回路などが設けられる。なお、銀塩カメラの場合には、この撮像部１４として、シャッタ機構、フィルム給送部などが設けられる。
【０００７】
一方、非可視光が形成する光像は、受光部１７へ導かされる。この受光部１７は、非可視光の光像の明暗に応じて受光信号を生成する。この受光部１７は、圧電素子などのウォブリング素子１６によって、非可視光の光軸方向（Ｙ方向）に振動する。コントラスト検出部１８は、この受光部１７から出力される受光信号のコントラスト（明暗差）を検出し、ＣＰＵ１９に伝達する。
【０００８】
ＣＰＵ１９は、受光部１７の振動と、受光信号の変化との関係に基づいて、撮影レンズ１２の焦点調節状態を検出する。焦点制御部２０は、この焦点調節状態に従って撮影レンズ１２の焦点制御を行う。
一方、ＣＰＵ１９は、受光信号の信号レベルや測光結果などに基づいて、焦点検出エリアに位置する被写体の明るさを判定する。このとき、被写体が暗くて焦点検出に不適であると判定されると、近赤外光源２１の発光制御を行う。この近赤外光源２１から発光された近赤外光は、照明レンズ２１ａを介して被写界（焦点検出エリアに対応する物空間）へ照射される。
その他、ＣＰＵ１９は、ウォブリング素子１６、受光部１７、および撮影部１４などの制御も行う。
【０００９】
図２は、上述した、近赤外光源２１の発光制御のタイミングを説明する図である。
この図２に示すように、ＣＰＵ１９は、予め定められた焦点検出タイミングに従ってウォブリング素子１６を駆動し、受光部１７を間欠的に振動させる。ＣＰＵ１９は、この振動の期間に合わせて近赤外光源２１を発光制御することにより、焦点検出エリアに位置する被写体を近赤外光で間欠的に照明する。
【００１０】
コントラスト検出部１８は、受光部１７の振動期間、または近赤外光の照明期間に同期して、受光部１７から受光信号を順次に取り込む。コントラスト検出部１８は、取り込んだ受光信号を、受光部１７の振動位相ごとに分類して、下記のコントラストを検出する。
【００１１】
(1)撮影レンズ１２に接近した状態で得たコントラスト（以下、Ｃｎという)。
(2)撮影レンズ１２から遠ざかった状態で得たコントラスト（以下、Ｃｆという)。
(3)中間位置で得たコントラスト（以下、Ｃｃという）。
【００１２】
このとき、接近状態のコントラストＣｎが最も高い場合、ＣＰＵ１９は前ピン状態と判定できる。焦点制御部２０は、この前ピン状態の判定に対処して、撮影レンズ１２の焦点調節光学系を撮影部１４側へ接近移動させる。
一方、遠ざかった状態のコントラストＣｆが最も高い場合、ＣＰＵ１９は後ピン状態と判定できる。焦点制御部２０は、この後ピン状態の判定に対処して、撮影レンズ１２の焦点調節光学系を撮影部１４側から遠ざける。
【００１３】
なお、中間位置のコントラストＣｃが最も高い場合、ＣＰＵ１９は合焦状態と判断できる。焦点制御部２０は、この合焦状態の判定に従って、撮影レンズ１２の焦点調節光学系の位置を保持する。
また、コントラストＣｎ，Ｃｆがいずれも合焦状態と判断できる程に高く、かつ両者の差が無視できる程に小さい場合も、合焦状態と判断できる。この場合も、焦点制御部２０は、撮影レンズ１２の焦点調節光学系の位置を保持する。
【００１４】
［第１実施形態の効果など］
第１実施形態では、受光部１７の振動停止の期間は、近赤外光源２１を消灯する。したがって、近赤外光源２１を連続点灯する場合に比べ、近赤外光源２１の消費電力を抑えることが可能になる。
【００１５】
さらに、受光部１７の振動停止の期間に近赤外光源２１を定期的に休止させることにより、近赤外光によるカメラ１１（例えば照明レンズ２１ａなど）の温度上昇を低く抑えることができる。その結果、近赤外光源２１を連続点灯する場合に比べて温度上昇の弊害が少なく、より長時間にわたって焦点検出動作を継続することが容易になる。
【００１６】
また、カメラ１１は、非可視光である近赤外光を照射するため、被写体側がまぶしがるといった弊害も少ない。
【００１７】
さらに、分岐部１３によって可視光のみが撮影部１４に導かれるため、非可視光で被写体を照明しても撮影画像に影響は現れない。
【００１８】
《第２実施形態》
第２実施形態は、第１実施形態よりも更に近赤外光源２１の点灯時間を制限するものである。なお、第２実施形態の装置構成は、第１実施形態（図１）と同じため、ここでの説明を省略する。
図３は、第２実施形態における近赤外光源２１の発光タイミングを説明する図である。
【００１９】
この図３に示すように、ＣＰＵ１９は、受光部１７の振動に現れる波形の山および谷の期間に合わせて近赤外光源２１を間欠的に発光制御する。
コントラスト検出部１８は、受光部１７の振動期間、または近赤外光の照明期間に同期して、受光部１７から受光信号を順次に取り込む。コントラスト検出部１８は、取り込んだ受光信号を、受光部１７の振動位相ごとに分類して、下記のコントラストを検出する。
【００２０】
(1)山の位置（ここでは撮影レンズ１２に接近した状態）で得たコントラストＣｎ。
(2)谷の位置（ここでは撮影レンズ１２から遠ざかった状態）で得たコントラストＣｆ。
【００２１】
このとき、接近状態のコントラストＣｎが最も高い場合、前ピン状態と判定できる。この場合、焦点制御部２０は、前ピン状態の判定に対処して、撮影レンズ１２の焦点調節光学系を撮影部１４側へ接近移動させる。
一方、遠ざかった状態のコントラストＣｆが最も高い場合、後ピン状態と判定できる。この場合、焦点制御部２０は、後ピン状態の判定に対処して、撮影レンズ１２の焦点調節光学系を撮影部１４から遠ざける。
なお、コントラストＣｎ，Ｃｆがいずれも合焦状態と判断できる程に高く、かつ両者の差が無視できる程に小さい場合、合焦状態と判断できる。この場合、焦点制御部２０は、撮影レンズ１２の焦点調節光学系の位置を保持する。
【００２２】
［第２実施形態の効果など］
第２実施形態では、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２３】
さらに、第２実施形態では、ウォブリングの山および谷の期間に限定して、近赤外光源２１を点灯する。したがって、第１実施形態よりも更に近赤外光源２１の総点灯時間を短くすることができる。その結果、第１実施形態よりも近赤外光源２１の消費電力を抑えることができる。
【００２４】
さらに、近赤外光源２１の点灯時間が一段と短くできるため、赤外線照射に伴うカメラ１１（照明レンズ２１ａなど）の温度上昇を更に低く抑えることが可能になる。その結果、更に長時間にわたって焦点検出動作を継続しても、温度上昇の度合いを小さくすることが可能になる。
【００２５】
《実施形態の補足事項》
なお、上述した実施形態では、ウォブリングを行いながら、コントラスト山登り方式の焦点検出を行うケースについて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ウォブリングを行いながら、位相差検出方式その他の焦点検出を行う焦点検出装置（カメラ）に本発明を適用することも可能である。
【００２６】
また、上述した実施形態では、被写体の補助照明として近赤外光を使用するケースについて説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、被写体が明暗変化してもよい場合には、可視光を含む照明を行ってもよい。また、紫外線その他の非可視光を含む照明を行ってもよい。
【００２７】
なお、上述した実施形態では、カメラ１１に焦点検出装置を搭載するケースについて説明した。しかしながら、これに限定されるものではない。例えば、顕微鏡、双眼鏡、また画像読み取り装置などに、本発明の焦点検出装置を搭載してもよい。
【００２８】
また、第１実施形態では、受光部１７の振動期間中は、近赤外光源２１を点灯している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、振動波形の山谷の期間に合わせて被写体を照明すればよいため、受光部１７の振動の少なくとも１周期だけ近赤外光源２１を点灯してもよい。
【００２９】
なお、第２実施形態では、受光部１７の振動波形の山や谷の期間全てについて、近赤外光源２１を点灯している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、振動波形の山および谷にそれぞれ合わせて少なくとも１回ずつ近赤外光源２１を点灯してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
以上説明したように、本発明は、焦点検出装置やカメラなどに利用可能な技術である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】カメラ１１（焦点検出装置を含む）を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態の発光タイミングを説明する図である。
【図３】第２実施形態の発光タイミングを説明する図である。
【符号の説明】
【００３２】
１１…カメラ，１２…撮影レンズ，１３…分岐部，１４…撮影部，１６…ウォブリング素子，１７…受光部，１８…コントラスト検出部，１９…ＣＰＵ，２０…焦点制御部，２１…近赤外光源，２１ａ…照明レンズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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