(57)【要約】【課題】絞り羽根とは別の遮光部材を移動させて瞳時分割ＡＦを行う場合に、電力消費及び画面の明るさ変動を抑える。【解決手段】光学機器は、光束が通過する絞り開口を形成し、該絞り開口の大きさを変化させるように移動する絞り羽根６２，６３と、該光束が通過する固定開口３１ｂが形成された遮光部材３１ａと、該遮光部材を、絞り開口の一部を覆う遮光位置と絞り開口を覆わない非遮光位置とに移動させるアクチュエータ４６，４７，３４，３５とを有する。制御手段は、絞り開口の大きさに応じて、遮光部材の非遮光位置と遮光位置との間での移動量が異なるようにアクチュエータを制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束が通過する絞り開口を形成し、該絞り開口の大きさを変化させるように移動する絞り羽根と、
前記光束が通過する固定開口が形成された遮光部材と、
前記遮光部材を、前記絞り開口の一部を覆う遮光位置と前記絞り開口を覆わない非遮光位置とに移動させるアクチュエータと、
前記絞り開口の大きさに応じて、前記遮光部材の前記非遮光位置と前記遮光位置との間での移動量が異なるように前記アクチュエータを制御する制御手段とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記遮光部材を、前記絞り開口の一部を覆う第１の遮光位置と、前記絞り開口の他の一部を覆う第２の遮光位置とに移動させ、
前記制御手段は、前記遮光部材の前記非遮光位置と前記各遮光位置との間での移動量が前記絞り開口の大きさに応じて異なるように前記アクチュエータを制御す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】
前記絞り羽根の位置を検出する位置検出手段を有し、
前記制御手段は、前記位置検出手段の出力に応じて、前記遮光部材の移動量を変化させるように前記アクチュエータを制御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】
前記遮光部材の位置が異なる状態で得られた撮像素子からの出力を用いて焦点検出を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絞り開口を形成する絞り羽根とは別に設けられた遮光部材を移動させて、時系列的に焦点検出等に用いられる複数の像を形成する撮像装置等の光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像光学系の瞳位置又はその近くにて、絞り羽根とは別の遮光部材を移動させて時系列的に光束通過領域を移動させ、各領域からの光束により形成された複数の被写体像の位相差に基づいて、撮像光学系の焦点検出を行う技術が開示されている。このような焦点検出方法は、瞳時分割方式とも称され、該方式によるオートフォーカス（ＡＦ）は、瞳時分割方式ＡＦと称される。
【０００３】
特許文献１の光学機器では、絞り羽根の近傍において、それぞれ固定開口を有する２枚の遮光板を交互に光路に対して出し入れすることで、時系列的に光束通過領域を移動させる。
【特許文献１】特開平８−９４９２３号公報（段落００２１〜００２９、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１にて開示された光学機器では、絞りの開口径にかかわらず、遮光板を常に、絞りの開口径が小さい状態でも遮光できる位置まで移動させる。このため、遮光板を駆動するための電力消費上不利となる。
【０００５】
この問題に対して、時系列瞳分割方式ＡＦを行う場合に常に絞りを開放状態とし、遮光板の移動量を小さくすることも可能である。しかし、この場合、特に動画撮像においては画面の明るさが不連続的に変化するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は、絞り羽根とは別の遮光部材を移動させて瞳時分割ＡＦを行う場合に、電力消費及び画面の明るさ変動を抑え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】
【０００７】
本発明の一側面としての光学機器は、光束が通過する絞り開口を形成し、該絞り開口の大きさを変化させるように移動する絞り羽根と、該光束が通過する固定開口が形成された遮光部材と、該遮光部材を、絞り開口の一部を覆う遮光位置と絞り開口を覆わない非遮光位置とに移動させるアクチュエータとを有する。そして、絞り開口の大きさに応じて、遮光部材の非遮光位置と遮光位置との間での移動量が異なるようにアクチュエータを制御する制御手段を有することを特徴とする。
【０００８】
なお、上記遮光部材を移動させて時系列的に形成された複数の像を光電変換することで、焦点検出を行う光学機器も本発明の他の側面を構成する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、絞り開口の大きさが大きい場合には、小さい場合に比べて遮光部材の移動量を小さくする。このため、常に遮光部材を小さい絞り開口に対応するよう大きく移動させる場合に比べて、電力消費量を少なくすることができる。しかも、焦点検出（ＡＦ）を行う際に、絞り開口の大きさを被写体輝度に応じて変化させることができるので、遮光部材の移動に伴う画面の明るさ変動を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、本発明の実施例であるビデオカメラ（光学機器）のレンズ鏡筒部における瞳分割ユニット及び光量調節ユニットの構造を示す断面図である。図１において、後述する撮像光学系の光軸Ｏよりも上側が垂直断面図を、光軸Ｏよりも下側が水平断面図を示している。図２は、上記レンズ鏡筒部の全体構造を示す断面図である。図３は、上記レンズ鏡筒の分解斜視図である。さらに、図４〜図６は、前側（被写体側又は物体側）から見た上記時系列瞳分割ユニットの正面図であり、図４は非遮光状態を、図５は下部遮光状態を、図６は上部遮光状態をそれぞれ示す。
【００１２】
これらの図において、１は最も物体側に配置された第１レンズユニットである。２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニットである。３は固定された第３レンズユニットである。４は光軸方向に移動して変倍時の像面変動の補正とフォーカシングを行う第４レンズユニットである。
【００１３】
５は不図示のビデオカメラ本体に固定される後部枠である。６は第１レンズユニット１を保持する第１レンズ鏡筒である。７は第１レンズ鏡筒６をネジ８，９，１０で固定する前部枠である。１１は前部枠７と後部枠５との間に挟まれて保持されるシフトベースである。
【００１４】
１２は第１の結合板金である。該第１の結合板金１２は、その斜面部１２ａが前部枠７の突起７ａに係合し、端面部１２ｂが後部枠５の突起５ａに係合することで、前部枠７をシフトベース１１及び後部枠５に対して光軸方向に引き込むようにして結合させる。１３は結合板金１２を後部枠５に取り付けるためのネジである。
【００１５】
１４は第２の結合板金である。該第２の結合板金１４は、第１の結合板金１２と同様にして前部枠７の不図示の突起と後部枠５の不図示の突起とに係合し、前部枠７をシフトベース１１及び後部枠５に対して光軸方向に引き込むようにして結合させる。１５は第２の結合板金１４を後部枠５に取り付けるためのネジである。
【００１６】
１６，１７はガイドバーであり、その両端が後部枠５と第１レンズ鏡筒６とにより保持されて、光軸に平行に延びるよう固定される。
【００１７】
１８は第２レンズユニット２を保持する第２レンズ鏡筒である。第２レンズ鏡筒１８のスリーブ部１８ａは、ガイドバー１６に光軸方向に移動可能に係合する。また、第２レンズ鏡筒１８のＵ溝部１８ｂは、ガイドバー１７に係合する。これにより、第２レンズ鏡筒１８は、ガイドバー１６回りでの回転が阻止された状態で光軸方向に移動可能に保持される。
【００１８】
１９はズームモータであり、ステッピングモータからなる駆動部１９ａと、該駆動部１９ａの出力軸である送りネジ部１９ｂと、該駆動部１９ａ及び送りネジ部１９ｂを保持する保持板金１９ｃとにより構成されている。２０，２１はズームモータ１９の保持板金１９ｃを前部枠７に固定するためのネジである。２２は第２レンズ鏡筒１８に取り付けられたラックであり、ラックバネ２３によって第２レンズ鏡筒１８に対して光軸方向に片寄せされている。ラック２２は、光軸に平行な軸回りで回動可能である。
【００１９】
ラック２２のラック歯部２２ａは、ズームモータ１９の送りネジ部１９ｂに噛み合う。ラック２２は、ズームモータ１９（送りネジ部１９ｂ）の回転を光軸方向の駆動力に変換して第２レンズ鏡筒１８に伝達する。
【００２０】
２４はフォトインタラプタであり、第２レンズ鏡筒１８に形成された不図示の遮光部が投光素子と受光素子との間のスリット部２４ａに入っている状態と入っていない状態との切り換わりを検出する。フォトインタラプタ２４から検出信号により、第２レンズ鏡筒１８が基準位置に位置していることを検出できる。第２レンズ鏡筒１８の位置検出は、フォトインタラプタ２４からの出力をモニタして第２レンズ鏡筒１８を基準位置にリセット動作させた後、ステッピングモータにより構成されるズームモータ１９に入力される駆動パルス数をカウントすることで行える。
【００２１】
２５はフォトインタラプタ２４が取り付けられた基板である。２６は基板２５を前部枠７に固定するためのネジである。
【００２２】
次に、焦点検出（ＡＦ）を行うための瞳時分割ユニット３０の構成について説明する。瞳時分割ユニット３０は、撮像光学系の瞳位置又はその近くに配置されている。瞳時分割ユニット３０は、シフトベース１１と、シフト枠３１と、被写体からの光の一部を遮る遮光部材３１ａとを有する。遮光部材３１ａの中央には、後述する光量調節ユニットの開放開口径以上の内径を有する固定開口３１ｂが形成されている。
【００２３】
３２はシフトベース１１に対して光軸回りでの回転が阻止され、光軸に対して直交する面（以下、光軸直交面という）内で水平方向に移動可能に取り付けられたロール防止バーである。ロール防止バー３２は、シフト枠３１に対しては、光軸回りで回転が阻止され、光軸直交面内で垂直方向に移動可能に取り付けられている。これにより、シフト枠３１は、シフトベース１１に対して、光軸直交面内で回転することなく水平及び垂直方向にシフトできる。そして、該シフト枠３１のシフトにより、いわゆる瞳時分割を行う。
【００２４】
３３はマグネットベースである。マグネットベース３３には、シフト枠３１の水平及び垂直方向への駆動と位置検出とを行うためのマグネット３４，３５が圧入により固定されている。マグネット３４，３５をマグネットベース３３に固定することにより、マグネットベース３３とマグネット３４，３５との相対的な位置関係が一定に維持される。マグネットベース３３は、シフト枠３１に対してビス３６で固定される。このため、マグネット３４，３５の位置はシフト枠３１に対して固定され、マグネット３４，３５を後述するようにシフト枠３１の位置検出にも用いることができる。
【００２５】
シフト枠３１とマグネットベース３３は、これらの間に金属プレート３７が挟み込まれた状態にてビス３６で結合される。金属プレート３７の材質としては、例えば、ステンレス鋼が適する。
【００２６】
３８，３９，４０はシフトベース１１とマグネットベース３３との間に配置されたボールであり、光軸回りの３箇所に配置されている。ボール３８，３９，４０とマグネットベース３３との間に金属プレート３７が配置されることで、カメラが衝撃を受けた際にボールがモールド部品であるマグネットベース３３に押し付けられて該マグネットベース３３に凹みが形成されることを防止できる。つまり、マグネットベース３３の駆動特性が劣化するのを防止できる。
【００２７】
一方、ボール３８，３９，４０とシフトベース１１との間には、ステンレス鋼等によりＵ字形状に形成されたボールホルダ４１，４２，４３が配置されている。このボールホルダ４１，４２，４３は、シフトベース１１に形成された不図示の穴部に圧入され、その内側にてボール３８，３９，４０を回転可能に保持する。
【００２８】
なお、ボール３８，３９，４０の材質としては、その近くに配置されたマグネット３４，３５に吸引されないように、ステンレス鋼等が好適である。
【００２９】
次に、マグネットベース３３及びシフト枠３１を駆動するアクチュエータについて説明する。マグネット３４，３５は、図１に示すように、内径側と外径側とで反対方向に着磁されたマグネットである。４４，４５はマグネット３４，３５の光軸方向前側の磁束を閉じるための前ヨークである。前ヨーク４４，４５は、マグネット３４，３５に吸着固定されている。
【００３０】
４６，４７はシフトベース１１に接着により固定されたコイルである。４８，４９はマグネット３４，３５の光軸方向後側の磁束を閉じるための後ヨークである。後ヨーク４８，４９は、コイル４６，４７を挟んでマグネット３４，３５とは反対側に配置され、シフトベース１１により保持されている。これらマグネット３４，３５、前ヨーク４４，４５，後ヨーク４８，４９及びコイル４６，４７により、磁気回路が形成されている。
【００３１】
シフトベース１１（ボールホルダ４１，４２，４３の光軸方向端面）とマグネットベース３３（金属プレート３７）にボール３８，３９，４０を確実に当接させておくための力は、マグネット３４，３５と後ヨーク４８，４９との間に作用する吸引力である。この吸引力によってマグネットベース３３がシフトベース１１に近づく方向に付勢されることにより、３つのボール３８，３９，４０は、３つのボールホルダ４１，４２，４３の光軸方向端面と金属プレート３７の３箇所に対して押圧状態で当接する。
【００３２】
３つのボール３８，３９，４０が当接する各面は、光軸に対して直交する方向に広がっている。また、３つのボール３８，３９，４０の呼び径は同じである。このため、シフト枠３１を光軸に対する倒れを生じさせることなく光軸直交面内で移動させることができる。
【００３３】
以上のように、瞳時分割ユニット３０では、マグネット３４，３５と後ヨーク４８，４９との間の吸引力を利用してマグネットベース３３をシフトベース１１に対して付勢している。このため、付勢のためのバネ部材等の部品が不要となり、瞳時分割ユニット３０の小型化を図ることができる。
【００３４】
コイル４６，４７に電流を流すと、マグネット３４，３５の着磁境界に対して直交する方向に、マグネット３４，３５とコイル４６，４７に発生する磁力線の相互作用によるローレンツ力が発生する。これにより、マグネットベース３３は光軸に直交する方向（光軸直交方向）に移動する。
【００３５】
コイル４６，４７に中心位置決め用の電流を流した状態では、図４に示すように、マグネットベース３３は、シフト枠３１（遮光部材３１ａ）の固定開口３１ｂの中心Ｏ１が、撮像光学系の光軸Ｏ上に位置するようにシフトベース１１に対して位置決めされる。この状態では、遮光部材３１ａは、光量調節ユニット６１により形成された絞り開口を覆わない。
【００３６】
コイル４６に特定方向に電流を流すと、図５に示すようにマグネットベース３３は上方に移動する。また、コイル４６に特定方向とは反対方向に電流を流すと、図６に示すようにマグネットベース３３は下方向に移動する。また、コイル４７に特定方向及びこれとは反対方向に電流を流すと、マグネットベース３３はそれぞれ左方向及び右方向に移動する。これらのシフト状態では、遮光部材３１ａは、光量調節ユニット６１により形成された絞り開口の一部（上側又は下側の領域）を覆う。
【００３７】
このように、本実施例の瞳時分割ユニット３０は、いわゆるムービングマグネット型のアクチュエータを有する。
【００３８】
このようにして、マグネットベース３３及びシフト枠３１を互いに直交する２つの光軸直交方向に駆動することができる。そして、これらの垂直方向と水平方向の駆動の合成により、マグネットベース３３及びシフト枠３１を光軸直交面内の特定範囲内で自由に移動させることができる。
【００３９】
なお、マグネットベース３３が光軸直交方向に移動するときの摩擦は、ボール３８，３９，４０と金属プレート３７との間及びボール３８，３９，４０とボールホルダ４１，４２，４３との間のそれぞれに発生する転がり摩擦のみである。このため、上記吸引力が作用するにもかかわらず、マグネットベース３３（つまりはシフト枠３１）はきわめてスムーズに光軸直交面内で移動することができ、かつ微小な移動量制御も可能となる。なお、ボール３８，３９，４０に潤滑油を塗布することで、更に摩擦力を低減させることができる。
【００４０】
次に、マグネットベース３３及びシフト枠３１の位置検出のための構成について説明する。図１〜図３において、５１，５２は磁束密度を電気信号に変換するホール素子（hall element）であり、フレキシブルプリントケーブル（以下、ＦＰＣという）５３に半田付けされている。ＦＰＣ５３は、シフトベース１１に位置決め固定されている。また、ＦＰＣ押え金具５４をビスでシフトベース１１に固定することによって、ＦＰＣ５３の浮きが防止され、かつホール素子５１，５２の位置がずれるのが防止される。以上の構成により、マグネットベース３３及びシフト枠３１の位置を検出する位置センサが形成されている。
【００４１】
マグネットベース３３及びシフト枠３１が垂直方向及び水平方向に駆動されたとき、それぞれホール素子５１，５２によって磁束密度の変化が検出され、この磁束密度の変化を示す電気信号がホール素子５１，５２から出力される。このホール素子５１，５２からの電気信号に基づいて、マグネットベース３３及びシフト枠３１の位置を検出することができる。なお、マグネット３４，３５は、駆動用マグネットであるとともに、位置検出用マグネットとしても用いられている。
【００４２】
次に、シフト枠３１の中心位置出し（光軸合わせ）方法について説明する。該光軸合わせは、図１の光軸Ｏよりも上側に示すように、シフトベース１１内に形成された開口の内周上下に設けられた壁部１１ｂが基準となる。設計値としては、撮像光学系の光軸Ｏから壁部１１ｂまでの距離は同じに設定されている。また、図１の光軸Ｏよりも下側に示すように、シフトベース１１内の開口の内周左右にも２つの壁部１１ｂが設けられている。すなわち、シフトベース１１内に形成された開口の上下左右の４箇所に壁部１１ｂが設けられている。
【００４３】
まず、シフト枠３１とマグネットベース３３を含む可動ユニットを光軸直交方向である垂直方向及び水平方向に移動させて壁部１１ｂに突き当て、それぞれの突き当て位置でのホール素子５１，５２の出力を読み取る。
【００４４】
そして、読み取ったホール素子５１，５２の出力の中心値に相当するシフト枠３１の位置（以下、中心位置という）が、シフト枠３１の中心（固定開口３１ｂの中心）が撮像光学系の光軸Ｏに一致する位置となる。この中心値の情報は、カメラ本体に搭載された不図示のメモリに記憶される。前述したようにシフト枠３１を中心位置に位置決め制御する場合は、ホール素子５１，５２の出力がメモリに記憶された中心値に一致するようにコイル４６，４７への通電を制御する。
【００４５】
このように、シフトベース１１は、可動ユニットの中心位置出しのための壁部１１ｂを有する部材であり、かつコイル４６，４７や後ヨーク４８，４９を保持する部材としても用いられている。これにより、部品点数の削減に寄与している。
【００４６】
６１は撮像光学系に入射した光量を変化させる光量調節ユニットであり、２枚の絞り羽根６２，６３を絞りモータ６１ａによって光軸直交方向に移動させて絞り開口径を変化させる。また、この光量調節ユニット６１は、シフトベース１１にビス６４で固定されている。
【００４７】
６５は第３レンズユニット３を保持する第３レンズ鏡筒である。６６は第３レンズ鏡筒６５を保持し、シフトベース１１にビス６７，６８で固定されている第３レンズ枠である。
【００４８】
７１，７２は後部枠５とシフトベース１１に両端を保持されて光軸方向に平行に延びるガイドバーである。７３は第４レンズユニット４を保持する第４レンズ鏡筒である。第４レンズ鏡筒７３のスリーブ部７３ａは、ガイドバー７１に光軸方向に移動可能に係合している。また、第４レンズ鏡筒７３の不図示のＵ溝部がガイドバー７２に係合することで、第４レンズ鏡筒７３の光軸回りでの回転が阻止されている。これにより、第４レンズ鏡筒７３は、光軸方向に移動可能に保持されている。
【００４９】
７４はコイルであり、第４レンズ鏡筒７３に固定されて、該第４レンズ鏡筒７３を光軸方向に駆動するフォーカスモータ（ボイスコイルモータ）を構成する。７５は該フォーカスモータを構成するドライブマグネットである。７６，７７はフォーカスモータにおける磁束を閉じるためのヨーク部材である。コイル７４に電流を流すと、マグネット７５とコイル７４との間に発生する磁力線の相互作用によるローレンツ力が発生し、第４レンズ鏡筒７３とともに第４レンズユニット４が光軸方向に駆動される。
【００５０】
また、第４レンズ鏡筒７３は、光軸方向に多極着磁された不図示のセンサマグネットを保持している。後部枠５におけるセンサマグネットに対向した位置には、該センサマグネットの移動に伴う磁力の変化を読み取るＭＲセンサ（フォーカスエンコーダ）７８がビスにより固定されている。ＭＲセンサ７８からの信号を用いることで、第４レンズ鏡筒７３、つまりは第４レンズユニット４の基準位置からの移動量を検出することができる。
【００５１】
８１は赤外カットフィルタとローパスフィルタが接着された光学フィルタである。８２は高速読み出しが可能な撮像素子（ＣＭＯＳセンサ）である。
【００５２】
図７には、本実施例のビデオカメラにおける電気的構成を示している。この図において、図１〜図６にて説明したレンズ鏡筒の構成要素については、図１〜図６と同符号を付して説明に代える。
【００５３】
１０７は位置検出手段としての絞りエンコーダであり、光量調節ユニット６１を駆動する絞りモータ６１ａ内に配置されたホール素子を有し、該ホール素子を用いてロータとステータの回転位置関係、つまりは絞り羽根６２，６３の位置を検出する。
【００５４】
１０８はビデオカメラの全体の制御を司るＣＰＵ等からなるコントロール回路である。コントロール回路１０８は、瞳時分割ユニット３０のシフト枠３１を垂直方向又は水平方向にシフトさせるため、コイル４６，４７に対する通電制御を行う。
【００５５】
１１０はカメラ信号処理回路であり、撮像素子８２からの出力に対して増幅処理やガンマ補正処理などの信号処理を施す。これらの処理を経て生成された映像信号は、不図示のディスプレイに表示されたり、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、ハードディスク、磁気テープ等）に記録されたりする。
【００５６】
また、映像信号のうち輝度信号は、ＡＥ（自動露出）ゲート１１１及びＡＦ（オートフォーカス）ゲート１１２に入力される。ＡＥゲート１１１及びＡＦゲート１１２は、全画面のうち露出決定及びピント合わせのために最適な信号取り出し範囲を設定する。これらのゲート１１１，１１２による信号取り出し範囲の大きさは可変であってもよいし、ゲートが複数設けられていてもよい。
【００５７】
１１３はＡＦ信号処理回路であり、ＡＦゲート１１２の数に応じてＡＦに用いられる信号を生成する。具体的には、ＡＦ信号処理回路１１３は、瞳時分割ユニット３０におけるシフト枠３１（遮光部材３１ａ）の固定開口３１ｂの中心位置がシフトしたそれぞれの状態で取得した画像（輝度信号）のずれ量、すなわち位相差を算出する。算出した位相差の情報は、コントロール回路１０８に出力される。
【００５８】
なお、一般的な動画撮影時のＡＦ方式としてＴＶ−ＡＦ（コントラストＡＦ）方式もある。本実施例では、動画撮像において瞳時分割ＡＦを行う場合について説明するが、ＴＶ−ＡＦと瞳時分割ＡＦとを併用してもよい。例えば、瞳時分割ＡＦを用いて素早く合焦範囲にフォーカシングを行い、その後、より精度の高い合焦位置にフォーカシングするためにＴＶ−ＡＦを用いてもよい。また、ビデオカメラが静止画撮像も可能である場合に、瞳時分割ＡＦを用いてもよい。
【００５９】
１１４はズームスイッチである。１１５はズームトラッキングメモリである。ズームトラッキングメモリ１１５は、変倍に際して被写体距離と第２レンズユニット２の位置に応じた第４レンズユニット４の位置情報を記憶している。なお、ズームトラッキングメモリ１１５として、コントロール回路１０８内のメモリを使用してもよい。
【００６０】
例えば、ズームスイッチ１１４が操作されると、コントロール回路１０８は、ズームトラッキングメモリ１１５の情報を基に算出した第２及び第４レンズユニット２，４間の特定の位置関係が保たれるように、ズームモータ１９とフォーカスモータを制御する。これにより、変倍に伴う像面変動が補正され、ピントが合った状態でのズーミングを行うことができる。
【００６１】
また、コントロール回路１０８は、適正露出を得るために、ＡＥゲート１１１を通過した輝度信号の出力の平均値を基準値として算出する。そして、絞りエンコーダ１０７の出力がこの基準値に一致するように、絞りモータ６１ａを制御して絞り開口径、つまりは光量をコントロールする。
【００６２】
次に、本実施例における瞳時分割ＡＦについてより詳しく説明する。
【００６３】
通常のビデオ撮像での１フレーム画像は、６０分の１秒ごとに出力される。本実施例において撮像素子８２として用いられるＣＭＯＳセンサは、高速読み出しが可能であり、６０分の１秒間に複数回、例えば６つの画像が取り込める。
【００６４】
本実施例では、瞳時分割ＡＦに際して、上記６つの画像のうち１つの画像（６０分の１秒の６分の１の間に取り込まれる画像：以下、ＡＦ画像という）を、シフト枠３１を中心位置から第１の方向にシフトさせた状態で取り込む。ここにいう第１の方向は、上下左右のうちいずれでもよい。また、他の１つのＡＦ画像を、第１の方向とは逆の第２の方向にシフト枠３１をシフトさせた状態で取り込む。残りの４つの画像は、シフト枠３１を中心位置に配置して取り込み、これらのうち２つ以上を合成して１フレーム画像出力とする。
【００６５】
なお、シフト枠３１を中心位置からシフトさせた状態で取り込むＡＦ画像の取り込み範囲は、画像全体でもよいし、そのうちの一部でもよい。
【００６６】
このように、高速で画像を取り込むことができるＣＭＯＳセンサに対応するために、シフト枠３１も６０分の１秒の６分の１という短時間で中心位置からシフトできる必要がある。
【００６７】
シフト枠３１が中心位置からシフトした状態では、撮像光学系の瞳位置（又はその近く）での被写体からの光束の中心が撮像光学系の光軸に対してずれている。このため、撮像光学系の被写体に対するピントがずれていると、上記第１及び第２の方向にシフトした状態で取り込んだ２つの画像間にずれ（位相差）が生じる。この位相差の量及び方向は、ＡＦ信号処理回路１１３により算出される。そして、コントロール回路１０８は、算出された位相差に基づいて第４レンズユニット４の合焦位置を求め、その位置に第４レンズユニット４が移動するようにフォーカスモータを制御する。これにより、瞳時分割ＡＦが完了する。
【００６８】
図８には、本実施例における主としてコントロール回路１０８の動作を示すフローチャートである。この動作は、コントロール回路１０８内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【００６９】
また、ここでは、瞳時分割ユニット３０のシフト枠３１を水平方向にシフトさせて瞳時分割ＡＦを行う場合について説明する。なお、シフト枠３１を垂直方向にシフトさせて瞳時分割ＡＦを行ってもよく、この場合の動作は、シフト方向が異なるだけで他は同じである。
【００７０】
ステップＳ３０１では、コントロール回路１０８は、取得画像が適正露光となる光量に調節されている光量調節ユニット６１の絞り開口径、つまりは絞り羽根６２，６３の位置を、絞りエンコーダ１０７の出力から読み取る（検出する）。
【００７１】
ステップＳ３０２では、コントロール回路１０８は、光量調節ユニット６１の絞り開口径に応じたシフト枠３１の中心位置からのシフト量を演算する。
【００７２】
ここで、図９Ａ〜図９Ｃには、絞り開口径とシフト枠３１のシフト量との関係を光軸方向から見て示す。図９Ａは、光量調節ユニット６１の絞り開口径が開放径であり、シフト枠３１が中心位置にある状態を示す。このとき、遮光部材３１ａの固定開口３１ｂの中心Ｏ１は、光量調節ユニット６１を含む撮像光学系の光軸（絞り開口の中心）Ｏに一致しており、シフト枠３１は遮光部材３１ａにより絞り開口を遮らない。つまり、遮光部材３１ａは、非遮光位置にある。
【００７３】
また、図９Ｂは、光量調節ユニット６１の絞り開口径が小絞り径であり、シフト枠３１が、中心位置からシフト量ＳＡ１だけ左方向にシフトした状態を示している。このとき、遮光部材３１ａは、その一部によって絞り開口の右端領域を遮る第１の遮光位置にある。
【００７４】
なお、図９Ｂ中のＯ２は、シフト枠３１が中心位置からシフト量ＳＡ１だけ右方向にシフトした状態での固定開口３１ｂの中心を示している。このとき、遮光部材３１ａは、その周辺部のうち他の一部によって絞り開口の左端領域を遮る第２の遮光位置にある。
【００７５】
さらに、図９Ｃは、光量調節ユニット６１の絞り開口径が開放径であり、シフト枠３１が、中心位置からシフト量ＳＡ２だけ左方向にシフトした状態を示している。このとき、遮光部材３１ａは、その一部によって、絞り開口の右端側のやや大きな領域を遮る第１の遮光位置にある。シフト量ＳＡ２は、シフト量ＳＡ１より小さい。
【００７６】
なお、図９Ｃ中のＯ２は、シフト枠３１が中心位置からシフト量ＳＡ２だけ右方向にシフトした状態での固定開口３１ｂの中心を示している。このとき、遮光部材３１ａは、その固定開口３１ｂの周辺部のうち、他の一部によって絞り開口の左端側のやや大きな領域を遮る第２の遮光位置にある。
【００７７】
このように、コントロール回路１０８は、絞り開口の大きさに応じて、遮光部材３１ａの非遮光位置と遮光位置（第１の遮光位置及び第２の遮光位置）との間での移動量ＳＡ１，ＳＡ２が異なるように瞳時分割ユニット３０のアクチュエータを制御する。より詳しくは、絞り開口の大きさが小さいほど遮光部材３１ａのシフト量が大きく、逆に絞り開口の大きさが大きいほど遮光部材３１ａのシフト量が小さくなるようにアクチュエータを制御する。
【００７８】
ステップＳ３０３では、コントロール回路１０８は、ホール素子５２からの信号を用いて、瞳時分割ユニット３０のアクチュエータ（コイル４７への通電）を制御し、シフト枠３１をステップＳ３０２で演算されたシフト量だけ左方向にシフトさせる。そして、このシフトした状態で、ステップＳ３０４にて、撮像素子８２によりＡＦ画像を取り込む。
【００７９】
次に、ステップＳ３０５では、コントロール回路１０８は、ホール素子５２からの信号を用いて、コイル４７への通電を制御し、シフト枠３１をステップＳ３０２で演算されたシフト量だけ右方向にシフトさせる。そして、このシフトした状態で、ステップＳ３０６にて、撮像素子８２によりもう１つのＡＦ画像を取り込む。
【００８０】
次に、ステップＳ３０７では、コントロール回路１０８は、ホール素子５２からの信号と前述したメモリに記憶されたシフト枠３１の中心位置に対応する中心値とを用いて、コイル４７への通電を制御し、シフト枠３１を中心位置に戻す。
【００８１】
次に、ステップＳ３０８では、コントロール回路１０８は、ＡＦ信号処理回路１１３に、ステップＳ３０４とステップＳ３０６にて取り込んだＡＦ画像の位相差情報を演算させる。さらに、コントロール回路１０８は、算出された位相差に基づいて、第４レンズユニット４の合焦位置を求める。
【００８２】
次に、ステップＳ３０９では、コントロール回路１０８は、算出された第４レンズユニット４の合焦位置と現在の第４レンズユニット４の位置との差が合焦範囲内にあるか否かを判別する。合焦範囲外であれば、ステップＳ３１０にて、フォーカスモータを制御し、第４レンズユニット４を算出された合焦位置に移動させる。そして、再びステップＳ３０９に進む。
【００８３】
一方、合焦範囲内にあれば、本フローを終了する。
【００８４】
以上説明したように、本実施例によれば、瞳時分割ＡＦを行う際に、遮光部材３１ａのシフト量を絞り開口径に応じて変化させる。これにより、絞り開口が大きい場合の遮光部材３１ａのシフト量を抑えることができるため、絞り開口の大きさにかかわらず遮光部材を大きくシフトさせる場合に比べて、消費電力を低減させることができる。
【００８５】
また、被写体の明るさに応じて設定された絞り開口の大きさを変えることなく瞳時分割ＡＦを行うことができるため、ＡＦ中の画像の明るさ変動を小さくすることができる。
【００８６】
なお、上記実施例では、光量調節ユニットの絞り羽根６２，６３の位置（絞り開口の大きさ）を検出した結果を用いて遮光部材３１ａのシフト量を変化させる場合について説明した。しかし、撮像素子８２からの輝度情報に応じて遮光部材のシフト量を変化させてもよい。この場合、光量調節ユニットの絞り開口の大きさを直接検出するのではないが、光量調節ユニットを駆動する前の輝度情報から次の絞り開口の大きさが設定されるので、結果的に絞り開口の大きさに応じて遮光部材３１ａのシフト量を変化させることに相当する。
【００８７】
また、上記実施例では、ビデオカメラについて説明したが、本発明は、デジタルスチルカメラや交換レンズ等の他の光学機器にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の実施例であるビデオカメラに搭載された瞳時分割ユニットと光量調節ユニットの断面図。
【図２】実施例のビデオカメラのレンズ鏡筒部の断面図。
【図３】実施例のレンズ鏡筒部の分解斜視図。
【図４】実施例の瞳時分割ユニット（非遮光状態）の正面図。
【図５】実施例の瞳時分割ユニット（第１の遮光状態）の正面図。
【図６】実施例の瞳時分割ユニット（第２の遮光状態）の正面図。
【図７】実施例のビデオカメラの電気的構成を示すブロック図。
【図８】実施例のビデオカメラの動作を示すフローチャート。
【図９Ａ】実施例１において、瞳時分割ユニットの遮光部材が非遮光位置にあるときの絞り開口との関係を示す模式図。
【図９Ｂ】実施例１において、絞り開口径（小）と遮光部材のシフト量との関係を示す模式図。
【図９Ｃ】実施例１において、絞り開口径（大）と遮光部材のシフト量との関係を示す模式図。
【符号の説明】
【００８９】
１  第１レンズユニット
２  第２レンズユニット
３  第３レンズユニット
４  第４レンズユニット
５  後部枠
６  第１レンズ鏡筒
７  前部枠
１１  シフトベース
１８  第２レンズ鏡筒
１９  ズームモータ
３１  シフト枠
３１ａ  遮光部材
３３  マグネットベース
３４，３５  マグネット
３７  金属プレート
３８，３９，４０：ボール
４６，４７  コイル
５１，５２  ホール素子
６１  光量調節ユニット
６２，６３  絞り羽根
８２  撮像素子
１０８  コントロール回路
１１３  ＡＦ信号処理回路
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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