(57)【要約】【課題】位相差検出による焦点検出方式に於いて、機構の大型化、複雑化を招くことなく、高精度で高速な焦点検出装置を提供することである。【解決手段】焦点検出装置に於いて、撮影レンズ群１１と撮像素子１３の間の撮影光路内に、撮影レンズ群１１からの光束の一部をファインダ１５に導くハーフミラー１５が配置される。また、前記撮影レンズ群１１のうち異なる複数領域の射出瞳を分割し得る瞳分割部材１２が、前記ハーフミラー１５に連動して前記撮影光路から退避位置に移動可能である。そして、焦点検出部２２では、ハーフミラー１５及び瞳分割部材１２を介して撮像素子１３に露光された少なくとも一対の画像信号から自己相関が算出されて、該自己相関に基づいて焦点検出が行われる。【選択図】      図１
2008292848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点検出を行う焦点検出装置に於いて、
被写体からの光束を結像する撮影レンズ群と、
前記撮影レンズ群からの結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記撮影レンズ群を通過し前記光電変換素子へ至る経路から成る撮影光学系の光束の一部をファインダ系に導くハーフミラーと、
前記撮影光学系のうち異なる複数領域の射出瞳を分割し得る瞳分割手段と、
前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して前記光電変換手段に露光された少なくとも一対の画像信号から自己相関を算出し、該自己相関に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
を具備し、
前記瞳分割手段は、前記ハーフミラーに連動して前記撮影光学系から退避可能であることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記焦点検出手段は、前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して透過された、光軸上に極めて近い光束を利用して焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記瞳分割手段は、少なくとも一対の開口を有した遮光部材で構成され、該開口は光軸を基準として非対称に形成されたことを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記焦点検出手段は、前記ハーフミラー及び前記開口を介して透過された光束を利用して焦点検出を行うことを特徴とする請求項３に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
被写体からの光束を結像する撮影レンズ群と、
前記撮影レンズ群から入射される結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、
上記撮像レンズ群からの光束が結像する結像面を観察するファインダ系と、
前記撮影レンズ群と前記光電変換素子との間の撮影光路内に配されるもので、前記撮影レンズ群からの光束を前記ファィンダ系へ導く反射位置と、前記光束を前記光電変換手段へと導くために前記撮影光路外に退避する退避位置と、に移動可能なハーフミラーと、
前記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記ハーフミラーに連動して前記反射位置と前記退避位置の間で移動可能であって、前記撮影光路内のうち異なる複数領域の射出瞳を分割し得る瞳分割手段と、
前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して前記光電変換手段に露光された少なくとも一対の画像信号から自己相関を算出し、該自己相関に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
を具備することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項６】
前記焦点検出手段は、前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して透過された、光軸上に極めて近い光束を利用して焦点検出を行うことを特徴とする請求項５に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記瞳分割手段は、少なくとも一対の開口を有した遮光部材で構成され、該開口は光軸を基準として非対称に形成されたことを特徴とする請求項５若しくは請求項６に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記焦点検出手段は、前記ハーフミラー及び前記開口を介して透過された光束を利用して焦点検出を行うことを特徴とする請求項７に記載の焦点検出装置。
【請求項９】
前記瞳分割手段は、前記ハーフミラーの裏面透過面側に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の焦点検出装置。
【請求項１０】
前記瞳分割手段は、前記反射位置では、前記ハーフミラーから離間して配置されることを特徴とする請求項９に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮影光束の瞳分割による焦点検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、焦点検出装置に関する種々の技術が開示されている。例えば、下記特許文献１では、オートフォーカス方式として撮像素子からの電子的な出力を利用した「山登り方式」を採用した撮像装置に関する技術が開示されている。山登り方式は、撮像素子で露光した被写体像のコントラストピークを算出することにより合焦位置を探索し、レンズ群を駆動させる方式である。
【０００３】
また、下記特許文献２では、「ＴＴＬ位相差検出方式」を採用した撮像装置に関する技術が開示されている。この特許文献２に開示されているＴＴＬ位相差検出方式では、絞り部材を駆動して瞳分割を時分割で行い、その瞳を通過した光束を撮像素子で受光して位相差検出を行っている。
【０００４】
更に、下記特許文献３に特公昭５７−４９８４１号公報でも、ＴＴＬ位相差検出装置に関する技術が開示されている。この特許文献３に開示されているＴＴＬ位相差検出方式は、フライアイレンズ方式と称される方式である。このフライアイレンズ方式では、レンズアレイを通過した光束を、ラインセンサを成す一対の受光素子で、ラインセンサの信号を処理して像ズレ量、即ち位相差量を計算し、フォーカシングレンズの繰り出し量にフィードバックして焦点調節を行うものである。
【０００５】
また、下記特許文献４では、再結像方式を採用したＴＴＬ位相差検出装置に関する技術が開示されている。
【０００６】
更に、下記特許文献５には、ファインダ光学系へ導くために用いる反射鏡にて瞳分割を行う技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２１３７３７号公報
【特許文献２】特開１０−１９７７８３号公報
【特許文献３】特公昭５７−４９８４１号公報
【特許文献４】特公平１０−２７４５６２号公報
【特許文献５】特開平５−２８１４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、前記特許文献２に開示された山登り方式では、撮影レンズを移動させて撮像素子の被写体像のコントラストピークを探すため、焦点検出を行う速度が遅いという問題を有している。
【０００８】
また、上記特許文献１により開示された技術では、機械的機構による絞り部材を駆動して瞳分割を行うので、駆動機構が必要になり、実装スペースを要するため小型化が困難、且つ複雑である。更に、分割する複数個の分割された瞳の形成に時間差が発生するため、移動する被写体に対して検出精度が大幅に劣化するという問題もある。加えて、機械的な絞り部材を移動させるために時間を要し、焦点検出速度が遅くなるという問題も発生する。
【０００９】
一方、上記特許文献３により開示された焦点検出装置では、微小な光学系を用いるため、高精度な位置精度を必要とするものであった。
【００１０】
また、上記特許文献４により開示された焦点検出装置は、上記光路分割の問題の他に、再結像光学系が必要であり、更にスペース的な制約が大きくなるといった問題を有している。
【００１１】
また、上記特許文献５により開示された焦点検出装置は、光路分割の手段としてファインダ光学系へ導光するための反射鏡を利用しているため、光束の範囲が反射鏡の大きさに完全に制限を受けてしまい、焦点検出精度が悪くなることが考えられる。
【００１２】
したがって本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ファインダ光学系に撮影光束を導光するハーフミラーに連動する瞳分割手段を有し、撮像素子の出力から焦点検出を行うことで、レリーズタイムラグが少ない高速高精度、且つ小型な焦点検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、焦点検出を行う焦点検出装置に於いて、被写体からの光束を結像する撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群からの結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記撮影レンズ群を通過し前記光電変換素子へ至る経路から成る撮影光学系の光束の一部をファインダ系に導くハーフミラーと、前記撮影光学系のうち異なる複数領域の射出瞳を分割し得る瞳分割手段と、前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して前記光電変換手段に露光された少なくとも一対の画像信号から自己相関を算出し、該自己相関に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、を具備し、前記瞳分割手段は、前記ハーフミラーに連動して前記撮影光学系から退避可能であることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、被写体からの光束を結像する撮影レンズ群と、前記撮影レンズ群から入射される結像光を電気信号に変換する光電変換手段と、上記撮像レンズ群からの光束が結像する結像面を観察するファインダ系と、前記撮影レンズ群と前記光電変換素子との間の撮影光路内に配されるもので、前記撮影レンズ群からの光束を前記ファィンダ系へ導く反射位置と、前記光束を前記光電変換手段へと導くために前記撮影光路外に退避する退避位置と、に移動可能なハーフミラーと、前記光電変換手段で変換された電気信号から画像信号を生成する画像信号生成手段と、前記ハーフミラーに連動して前記反射位置と前記退避位置の間で移動可能であって、前記撮影光路内のうち異なる複数領域の射出瞳を分割し得る瞳分割手段と、前記ハーフミラー及び前記瞳分割手段を介して前記光電変換手段に露光された少なくとも一対の画像信号から自己相関を算出し、該自己相関に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レリーズタイムラグが少ない高速高精度、且つ小型な焦点検出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】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置の光学系を示した構成図である。
【００１８】
図１に於いて、この焦点検出装置１０は、撮影レンズ群１１と、瞳分割手段である瞳分割部材１２と、撮像素子１３と、ハーフミラー１５と、マイクロレンズを含む焦点板１６と、ペンタプリズム１７と、接眼レンズ１８と、映像信号処理部２１と、焦点検出部２２と、画像処理部２３と、を備えて構成されている。
【００１９】
前記撮影レンズ群１１は、図示されない被写体からの光束を予定結像面に対して結像させる。瞳分割部材１２は射出瞳を分割する部材であり、開口２５及び開口２６を備えている。光電変換手段である撮像素子１３は、撮影レンズ群１１から撮像素子１３へ至る経路である撮影光学系からの入射光を光電変換するものである。
【００２０】
ハーフミラー１５は、図示されない被写体からの光束を、ファインダ光学系と撮影光学系とに導くためのものである。尚、撮影光学系とは、被写体像を撮像素子１３に結像するものであり、本実施形態に於いては、撮影レンズ群１１から撮像素子１３に至る経路である。また、ファインダ光学系とは、撮像素子１３が記録しようとしている被写体像を、撮影前に目視可能にするものであり、本実施形態に於いては、撮影レンズ群１１と、ハーフミラー１５と、焦点板１６と、ペンタプリズム１７と、接眼レンズ１８で構成される光学系である。
【００２１】
前記映像信号処理部２１は、撮像素子１３で光電変換された出力に対して前処理を行う。そして、焦点検出部２２は、映像信号処理部２１からの出力を使用して自己相関演算を行い、デフォーカス量を算出するものである。画像処理部２３は、前記映像信号処理部２１からの信号をデモザイキングして画像生成を行う。
【００２２】
本実施形態では、瞳分割部材１２は、ハーフミラー１５の裏面透過面側に配置されて、ハーフミラー１５の動作に一体的に移動する。すなわち、ハーフミラー１５及びそれに連動した瞳分割部材１２は、詳細を後述するように、焦点検出動作時には撮影光路内の反射位置にあり、撮影時には撮影光路から退避した退避位置にある。
【００２３】
ハーフミラー１５で反射された光束は、前述したファインダ光学系に入射され、同時に、ハーフミラー１５で透過された光束は、瞳分割部材１２を通過する。瞳分割部材１２を通過した光束は、ハーフミラー１５の裏面側に配置された撮像素子１３へ入射する。ハーフミラー１５で反射された光束は、ファインダ光学系のみに限らず測光センサや、他用途に用いてもよい。
【００２４】
瞳分割部材１２は遮光部材で構成され、その一部に開口２５及び開口２６が形成されており、撮影光学系の射出瞳を２つの瞳領域３０、４０に分割している。開口２５と開口２６の開口面積は異なっている。本実施形態では、瞳分割部材１２は、光軸に対して非対称な開口を有している。これにより、デフォーカス量の方向判別を行うことを可能にしている。
【００２５】
瞳分割部材１２に於ける開口２５と開口２６は、一対の組み合わせにのみ限定するわけではなく、複数の対が形成された構成とすることもできる。尚、瞳分割部材１２は、板状または膜状に構成されたものであり、遮蔽部分はコーティングや蒸着によるものでもよい。
【００２６】
図２乃至図４は、瞳分割部材１２（２７）の形状の例を示した図である。
【００２７】
図２は、縦方向の一対の開口２５及び開口２６が光軸を基準として非対称に配置されており、各々の面積が異なる構成となっている。撮影レンズ群１１の開口が大きい場合に焦点検出可能であり、焦点検出精度も向上する。
【００２８】
また、図３は、光軸を基準として非対称に配置されており、各々の面積が異なり、且つ、図２の例と比較して開口間の距離が近接して配置されている。これらは光軸に極めて近い対となる開口を有し、撮影レンズ群１１の開口が小さい場合に焦点検出可能である。
【００２９】
図４は、縦方向の開口対、横方向の開口対が設けられたものであり、被写体の縦と横に於ける位相差が検出可能となり、焦点検出精度が向上する。
【００３０】
尚、瞳分割部材１２（２７）の開口形状と配置は、これらに限られるものではなく、光軸を基準として対となる非対称な位置の開口を有する構成であればよい。
【００３１】
また、図１に破線で示される撮像素子１３ａは、合焦位置に対して前ピン状態である時の撮像素子１３の位置を表し、同様に破線で示される撮像素子１３ｂは、合焦位置に対して後ピン状態である時の撮像素子１３の位置を表している。
【００３２】
図５は、結像位置が合焦状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。図５に於いて、横軸は撮像素子１３のアドレスであり、縦軸は該アドレスに対する画素値である。
【００３３】
結像位置が合焦状態となる場合、物体側のある１点は、撮影光学系を通ることにより、撮像素子１３の１点に極めて小さい径を有する入射光となる。図１に参照されるように、合焦状態に於いて、瞳分割部材１２の開口２５により分割された瞳領域を通過した光束は、撮像素子１３のＡ部に入射する。同様に、瞳分割部材１２の開口２６により分割された瞳領域を通過した光束は、撮像素子１３のＡ部に入射する。
【００３４】
これら２つの開口２５、２６から入射された光束は、何れも極めて小さい径であり、ＴA が小さくＡ部の画素値Ｏｕｔ（Ａ）の出力値が高いことになる。また、この時、撮像素子１３のＢ部の出力値Ｏｕｔ（Ｂ）、Ｃ部の出力値Ｏｕｔ（Ｃ）は、それぞれほぼゼロとなる。これらの関係は下記（１）式で表される。  
ＴA ＞０  
ＴB ＝ＴC ≒０  
Ｏｕｔ（Ａ）＞０  
Ｏｕｔ（Ｂ）＝Ｏｕｔ（Ｃ）≒０                                …（１）  
尚、ＴA 、ＴB 、ＴC は、波形状の幅を示すもので、それぞれＡ部、Ｂ部、Ｃ部に於いて最大値より所定の値だけ下がった値の幅（鮮鋭度）を表している。
【００３５】
図６は、結像位置が前ピン状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。尚、図６に於ける横軸及び縦軸は、図５と同様である。
【００３６】
結像位置が前ピン状態となる場合、物体側のある１点は、撮影光学系を通ることにより撮像素子１３の１点には集光されず、像面ズレ量に応じた径の大きさを有する入射光となる。図１に参照されるように、前ピン状態に於いて、瞳分割部材１２の開口２５により分割された瞳領域を通過した光束は、撮像素子１３のＢ部に入射する。同様に、瞳分割部材１２の開口２６により分割された瞳分割領域を通過した光束は、撮像素子１３のＣ部に入射する。
【００３７】
これら２つの開口２５、２６から入射された光束は、何れもある面積を有する径である。また、この時、撮像素子５のＡ部の画素値Ｏｕｔ（Ａ）はほぼゼロとなる。これらの関係は下記（２）式で表される。  
ＴA ≒０  
ＴB ＜ＴC  
Ｏｕｔ（Ａ）≒０  
Ｏｕｔ（Ｂ）＜Ｏｕｔ（Ｃ）                                    …（２）
図７は、結像位置が後ピン状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。尚、図７に於ける横軸及び縦軸は、図５と同様である。
【００３８】
結像位置が後ピン状態となる場合、物体側のある１点は撮影光学系を通ることにより、撮像素子１３の１点には集光されず、像面ズレ量に応じた径の大きさを有する入射光となる。図１に参照されるように、後ピン状態に於いて、瞳分割部材１２の開口２５により分割された瞳領域を通過した光束は、撮像素子１３のＥ部に入射する。同様に、瞳分割部材１２の開口２６により分割された瞳分割領域を通過した光束は、撮像素子１３のＤ部に入射する。
【００３９】
これら２つの開口２５、２６から入射された光束は、何れもある面積を有する径である。また、この時、撮像素子１３のＡ部の画素値Ｏｕｔ（Ａ）は、ほぼゼロとなる。これらの関係は、下記（３）式で表される。  
ＴA ≒０  
ＴE ＜ＴD  
Ｏｕｔ（Ａ）≒０  
Ｏｕｔ（Ｅ）＜Ｏｕｔ（Ｄ）                                    …（３）
次に、ＴBCまたはＴDEについての算出方法について説明する。
【００４０】
ＴBCまたはＴDEは、物点からのある１点からの光束が瞳分割部材１２により分割され、撮像素子１３に入射される分離像の間隔に相当する（図６及び図７参照）。焦点検出部２２では、自己相関関数が用いられて分離された像が検出され、その分離像の間隔が算出される（図８参照）。自己相関関数については、下記（４）式で示される画素値に対する自己相関関数で、下記（５）式のようなものがある。
【数１】
2008292848.tif 000003
【００４１】
【数２】
2008292848.tif 000004
【００４２】
これを離散的な画素値として考えると次の式になる。  
【数３】
2008292848.tif 000005
【００４３】
自己相関はτ=０で最大値となり、最大値で正規化するのが望ましい。τ=０の次に大きな値を示すφ(τ)の時のτが分離像の間隔となり、ＴBCまたはＴDEが算出されることになる。
【００４４】
合焦状態と前ピン状態とのデフォーカス量、または合焦状態と後ピン状態とのデフォーカス量が同じ場合、ＴBCとＴDEの間隔が同じ値となりデフォーカス量の絶対値が等しい事を示す。合焦位置に対して相対的なデフォーカス量
（符号）は、ＴB 、ＴC 、ＴD 、ＴE 、Ｏｕｔ（Ｂ）、Ｏｕｔ（Ｃ）、Ｏｕｔ（Ｄ）、Ｏｕｔ（Ｅ）の関係から導きだすことが可能となる。
【００４５】
像面デフォーカス量は、ＴBCまたはＴDEの間隔、焦点距離から導き出すことが可能となる。焦点距離は、カメラ本体と交換レンズとの通信を行うこと等で取得可能となり、これより像面デフォーカスに換算することができる。
【００４６】
焦点検出動作時には、ハーフミラー１５と、それに連動した瞳分割部材１２は、図１に示されるように、撮影光路内の反射位置に位置するダウン（ＤＯＷＮ）状態になる。ハーフミラー１５のダウン状態の保持は、図示されない回転部、保持部、モータチャージによる駆動方式等が用いられて、撮影光学系とファインダ光学系に安定して導光可能な位置に保持される。これに限られずに、公知技術である各種機械的な構成を用いてもよい。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、ハーフミラー１５及び瞳分割部材１２を通過した光束を利用して焦点検出を行うため、瞳分割を行うために必要な光束の遮蔽範囲を極力狭くすることができ、撮影光学系に入射する比較的広領域の光束を利用して焦点検出を行うことができる。このため、焦点検出精度が向上するという効果がある。
【００４８】
更に、瞳分割部材１２の開口位置を光軸に近い位置にすることが可能となり、光軸付近の光束を利用して焦点検出を行うことができるため、これにより撮影光学系の開口によるケラレ等の影響を受けず、焦点検出精度は劣化しない。
【００４９】
そして、焦点検出が行われた後、撮影時には、撮像素子１３による本露光を行うため、ハーフミラー１５を、図９に示されるように、撮影光路から退避した退避位置となるアップ（ＵＰ）状態に変移させる。これにより、撮影光学系を通過する光束のうち全光束が撮像素子１３に入射されることになり、光量不足等による画像の劣化は生じない。
【００５０】
また、瞳分割部材１２はハーフミラー１５に連動して退避する構造としているので、焦点検出から撮影時の本露光までのタイムラグは、極めて短いものとなる。ハーフミラー１５の退避は、図示されない回転部、保持部、駆動部等を要し、モータチャージによる駆動方式等を用いて撮影光学系に影響を及ぼさない位置に移動し保持される。更に、これに限られずに公知技術である各種機械的な構成を用いてもよい。
【００５１】
撮影が完了すると、ハーフミラー１５とそれに連動して動作する瞳分割部材１２は、図１に示されるように、再びダウン状態に移行する。
【００５２】
更に、軸外からの光線に対して焦点検出精度を改善するためには、開口２５、開口２６の表面にマイクロレンズ等の光学系を設けてもよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５４】
図１０及び図１１は、本発明の第２の実施形態である焦点検出装置についての概略構成を示したもので、図１０は焦点検出時の状態を示した図、図１１は撮影時の状態を示した図である。
【００５５】
尚、この第２の実施形態に於いて、焦点検出装置の基本的な構成については、前述した図１乃至図９に示される第１の実施形態と同じであり、基本的な動作についても同様である。したがって、これらの構成及び動作については、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明は省略する。
【００５６】
この第２の実施形態に於ける焦点検出装置５０は、撮影レンズ群１１と、瞳分割部材２７と、撮像素子１３と、ハーフミラー１５と、マイクロレンズを含む焦点板１６と、ペンタプリズム１７と、接眼レンズ１８と、映像信号処理部２１と、焦点検出部２２と、画像処理部２３と、を備えて構成される。
【００５７】
前記瞳分割部材２７は、射出瞳を分割する部材であり、開口２８及び開口２９を備えている。また、瞳分割部材２７は、開口２８、開口２９を有した遮光部材で構成され、撮影光学系の射出瞳を２つの瞳領域３１、４１に分割している。開口２８と開口２９の開口面積は異なっている。
【００５８】
本第２の実施形態では、瞳分割部材２７は、光軸に対して非対称な開口を有している。これにより、デフォーカス量の方向判別を行うことを可能にしている。瞳分割部材２７に於ける開口２８と開口２９は、一対の組み合わせにのみ限定するわけではなく、複数の対が形成された構成とすることもできる。
【００５９】
尚、瞳分割部材２７は板状または膜状に形成されたものであり、遮蔽部はコーティングや蒸着によるものでもよい。瞳分割部材２７の形状は、前述した第１の実施形態の構成と同じである。また、開口形状と配置は、これらに限られずに、光軸を基準として非対称で対となる位置の開口を有する構成であればよい。
【００６０】
尚、図１０に破線で示される撮像素子１３ａ、１３ｂの位置は、合焦位置に対して前ピン状態である時の撮像素子１３の位置と、合焦位置に対して後ピン状態である時の撮像素子１３の位置である。
【００６１】
本実施形態では、瞳分割部材２７がハーフミラー１５の裏面透過面側に配置され、瞳分割部材２７の板面方向に対して光軸が垂直となる状態にしている。これにより、軸外光線が撮像素子１３に入射しやすくなり、開口２８、開口２９を微小にする必要も無く、開口の面積精度、位置精度要求が低くなり、焦点検出精度の向上を図ることができる。また、製造コストダウンにも繋がる。
【００６２】
ハーフミラー１５で反射された光束はファインダ光学系に入射され、同時に、ハーフミラー１５で透過された光束は、瞳分割部材２７を通過する。瞳分割部材２７を通過した光束は、撮像素子１３へ入射する。ハーフミラー１５で反射された光束は、ファインダ光学系のみに限らず測光センサや、他用途に用いてもよい。
【００６３】
焦点検出動作時には、ハーフミラー１５と、それに連動した瞳分割部材２７は、図１０に示されるように、撮影光路内の反射位置に位置するダウン状態になる。本第２の実施形態に於いては、ダウン状態での瞳分割部材２７は、その一端部を軸にして他端部がハーフミラー１５から離間して、例えば撮像素子１３の撮像面に略平行な位置に配置されている。この状態にて、前述した第１の実施形態と同様に、自己相関演算により焦点検出が行われる。そして、撮影時には、瞳分割部材２７はハーフミラーと一体的に退避位置に変移する。
【００６４】
前記ハーフミラー１５のダウン状態の保持は、図示されない回転部、保持部、モータチャージによる駆動方式等が用いられて、撮影光学系とファインダ光学系に安定して導光可能な位置に保持される。尚、これらに限らず公知技術である各種機械的な構成が用いられてもよい。
【００６５】
以上のように、本発明の第２の実施形態では、ハーフミラー１５及び瞳分割部材２７を通過した光束を利用して焦点検出を行うため、瞳分割をするために必要な光束の遮蔽範囲を極力狭くすることができ、撮影光学系に入射する比較的広領域の光束を利用して焦点検出を行うことができる。このため、焦点検出精度が向上するという効果がある。更に、瞳分割部材２７の開口位置を光軸に近い位置にすることが可能となり、光軸付近の光束を利用して焦点検出を行うことができるので、これにより撮影光学系の開口によるケラレ等の影響を受けず焦点検出精度は劣化しない。
【００６６】
また、瞳分割部材２７の板面方向と光軸を垂直にしたことにより、撮像素子１３への軸外からの入射光が入射しやすくなる。これにより、開口の面積精度、位置精度の要求も低くなり、焦点検出精度向上と共に製造コストダウンにも繋がる。
【００６７】
焦点検出が行われた後、撮影時には、撮像素子１３による本露光が行われるため、ハーフミラー１５は、図１１に示されるように、アップ状態に変移される。これにより、撮影光学系を通過する光束のうち全光束が撮像素子１３に入射されることになり、光量不足等による画像の劣化が生じない。また、瞳分割部材２７はハーフミラー１５に連動して退避する構造としているので、焦点検出から撮影時の本露光までのタイムラグは極めて短いものとなる。
【００６８】
ハーフミラー１５の退避は、図示されない回転部、保持部、駆動部等を要し、モータチャージによる駆動方式等が用いられて、撮影光学系に影響を及ぼさない位置に移動し保持される。また、これに限られずに、公知技術である各種機械的な構成が用いられてもよい。
【００６９】
撮影が完了すると、ハーフミラー１５と、それに連動して動作する瞳分割部材２７は、図１０に示されるように、再びダウン状態となる。
【００７０】
更に、軸外からの光線に対して焦点検出精度を改善するためには、開口２８、開口２９の表面にマイクロレンズ等の光学系を設けてもよい。
【００７１】
尚、前述した第１及び第２の実施形態では、瞳分割部材をハーフミラーの裏面側に配置する構成として説明したが、これに限られることなく、瞳分割部材をハーフミラーの表面側に配置する構成とすることも可能である。
【００７２】
以上詳述したように、第１及び第２の実施形態によれば、簡便な瞳分割部材を光路中に配置することで、焦点検出のために新たな複雑な機構や光学系を追加することなく、低コスト、且つ省スペースであると共に、撮影画像の画質劣化を防止する焦点検出機能を提供することができる。
【００７３】
また、ハーフミラー及び瞳分割部材を通過した光束を利用して焦点検出を行うため、瞳分割をするために必要な光束の遮蔽範囲を極力狭くすることができ、撮影光学系に入射する比較的広領域の光束を利用して焦点検出を行うことができる。このため、焦点検出精度が向上するという効果がある。
【００７４】
更に、瞳分割部材の開口位置を光軸に近い位置にすることが可能となり、光軸付近の光束を利用して焦点検出を行うことができるため、これにより撮影光学系の開口によるケラレ等の影響を受けず、焦点検出精度が劣化することがない。また、瞳分割部材の面方向と光軸を垂直にすることにより、開口の面積精度、位置精度の要求が低くなり、焦点検出精度が向上すると共に製造コストダウンを図ることができる。
【００７５】
更に、焦点検出後の撮影時には、前記瞳分割部材を、ファインダ光学系に光束を分離するハーフミラーと連動して退避する構成としているため、焦点検出から撮影までのタイムラグによる遅延を極めて短くすることが可能となる。
【００７６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能であるのは勿論である。
【００７７】
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る焦点検出装置の光学系を示した構成図である。
【図２】本発明の第１、２の実施形態に係る焦点検出装置の瞳分割部材の形状の例を示した図である。
【図３】本発明の第１、２の実施形態に係る焦点検出装置の瞳分割部材の形状の他の例を示した図である。
【図４】本発明の第１、２の実施形態に係る焦点検出装置の瞳分割部材の形状の更に他の例を示した図である。
【図５】結像位置が合焦状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。
【図６】結像位置が前ピン状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。
【図７】結像位置が後ピン状態に於ける撮像素子１３の出力状態を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１、２の実施形態の形態に係る自己相関関数の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の形態に係る焦点検出装置の光学系の構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態である焦点検出装置についての概略構成を示したもので、焦点検出時の状態を示した図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態である焦点検出装置についての概略構成を示したもので、撮影時の状態を示した図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０、５０…焦点検出装置、１１…撮影レンズ群、１２、２７…瞳分割部材、１３…撮像素子、１５…ファインダ、１６…焦点板、１７…ペンタプリズム、１８…接眼レンズ、２１…映像信号処理部、２２…焦点検出部、２３…画像処理部、２５、２６、２８、２９…開口、３０、３１、４０、４１…瞳領域。
【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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