(57)【要約】ビームスプリッターを透過した光に基づく高品位の画像を得ることのできる光学機器を提供する。  光学機器１０１は、所定波長域の光に対して感度を有する受光素子１０６と、入射光軸１０４に対して傾斜角度を持ち、該所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を受光素子へ透過する第１の面１０３ａ、および、入射光軸に対して直交するように第１の面に接して形成され、第１の面への入射光以外の該所定波長域の入射光を受光素子へ透過する第２の面１０３−１ｂを有したビームスプリッター１０３とを有する。そして、該所定波長域に対する第２の面の透過率を、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの該所定波長域の光が第１および第２の面に入射した場合の受光素子上での光量分布が実質的に均一な分布となるように設定する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、
入射光軸に対して傾斜角度を持ち、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する第１の面、および、前記入射光軸に対して直交するように前記第１の面に接して形成され、前記第１の面への入射光とは別の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の面を有したビームスプリッターとを有し、
前記所定波長域に対する前記第２の面の透過率を、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの前記所定波長域の光が前記第１および第２の面に入射した場合の前記受光素子上での光量分布が実質的に均一な分布となるように設定したことを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記第１の面は、前記所定波長域に対する反射率と透過率とが実質的に同一の面であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光学機器。
【請求項３】
前記ビームスプリッターと置き換えられる光学ローパスフィルターを有し、
前記所定波長域の光に対し、前記光学ローパスフィルターの透過光に関する光学長を、前記ビームスプリッターの透過光に関する光学長と実質的に同一としたことを特徴とする請求の範囲第項１又は２項に記載の光学機器。
【請求項４】
所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、
入射光軸に対して傾斜角度を持ち、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する第１の面、および、前記入射光軸に対して直交するように前記第１の面に接して形成され、前記第１の面への入射光とは別の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の面を有したビームスプリッターと、
実質的に均一な輝度分布を有する物体からの光が前記第１および第２の面に入射した場合の前記受光素子からの出力に対するゲインを調節して、該調節後の出力分布を実質的に均一な分布とするゲイン補正部とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項５】
前記第１の面は、前記所定波長域に対する反射率と透過率とが実質的に同一の面であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の光学機器。
【請求項６】
前記ビームスプリッターと置き換えられる光学ローパスフィルターを有し、  前記所定波長域に対し、前記光学ローパスフィルターの透過光に関する光学長を、前記ビームスプリッターの透過光に関する光学長と実質的に同一としたことを特徴とする請求の範囲第項４又は５項に記載の光学機器。
【請求項７】
光に対して感度を有する受光素子と、
入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する光分離面を含む第１の領域、および、前記第１の領域への入射光とは別の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域を有するビームスプリッターとを有し、
前記第２の領域の透過率を、前記第１の領域の透過率と実質的に同一としたことを特徴とする光学機器。
【請求項８】
前記第２の領域の入射面および射出面のうち少なくとも一方に、ＮＤフィルタを設けたことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の光学機器。
【請求項９】
前記光分離面で反射された光を用いて焦点検出を行う焦点検出ユニットを有することを特徴とする請求の範囲第７又は８項に記載の光学機器。
【請求項１０】
入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を透過する光分離面を含む第１の領域と、
前記第１の領域への入射光とは別の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域とを有し、
前記第２の領域の透過率を、前記第１の領域の透過率と実質的に同一としたことを特徴とするビームスプリッター。
【請求項１１】
前記第２の領域の入射面および射出面のうち少なくとも一方に、ＮＤフィルタを設けたことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載のビームスプリッター。
【請求項１２】
光に対して感度を有する受光素子と、
入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する光分離面を含む第１の領域、および、前記第１の領域への入射光とは別の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域を有するビームスプリッターと、
実質的に均一な輝度分布を有する物体からの光が前記第１および第２の領域に入射した場合に前記受光素子を用いて得られる画像の輝度分布を実質的に均一な分布とするための画像処理を行う処理部とを有することを特徴とする光学機器。
【請求項１３】
前記光分離面で反射された光を用いて焦点検出を行う焦点検出ユニットを有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の光学機器。
【請求項１４】
入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を受光素子へ透過する光分離面を含む第１の領域、および、当該第１の領域への入射光とは別の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域を有するビームスプリッターを有し、
前記第２の領域の透過率を下げるフィルタを設けたことを特徴とする光学機器。
【請求項１５】
前記フィルタは、ＮＤフィルタであることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の光学機器。
【請求項１６】
前記光分離面で反射された光を用いて焦点検出を行う焦点検出ユニットを有することを特徴とする請求の範囲第１４又は１５項に記載の光学機器。
【請求項１７】
入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を透過する光分離面を含む第１の領域と、
前記第１の領域への入射光とは別の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域とを有し、
前記第２の領域の透過率を下げるフィルタを設けたことを特徴とするビームスプリッター。
【請求項１８】
前記フィルタは、ＮＤフィルタであることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載のビームスプリッター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、カメラ等の光学機器、特に、結像光学系を通して取り込んだ光束の光路を複数に分割して受光素子に導く光学的な構造を有する光学機器およびこれに用いられるビームスプリッターに関する。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、結像光学系で形成された１次物体像をＣＣＤセンサーやＣＭＯＳセンサーなどの２次元受光センサー上に結像し、光学像を光電変換して物体に関する画像出力を得るデジタル一眼レフカメラが開示されている。【０００３】  このデジタル一眼レフカメラには、可視波長域の光量を減少させることなく通し、赤外域近くの波長域の光を分割するビームスプリッターが組み込まれている。ビームスプリッターで光路分割された赤外域近くの波長域の光は焦点検出に用いられ、直進した光は撮像に供される。このようなビームスプリッターの光分割作用面を焦点検出光束の通る範囲に限定することによって、ビームスプリッターを薄くすることができ、結像光学系とファインダー光学系へ光路を偏向するミラーとの間の僅かな空間に、カメラを大型化することなくビームスプリッターを配置することが可能となっている。また、ビームスプリッターの分光透過率特性を可視波長域ではほぼ１００％に設定することで、物体像の撮像に必要な可視波長域の光量を減ずることなく明るく高画質の画像を得ることができる。【０００４】  特許文献２には、ズームレンズを備えたカメラに関し、ズームレンズの光路の途中で光束を分離して、この分離した光束によって焦点検出を行う技術が開示されている。【０００５】  一般に、結像光学系を通して取り込んだ光束の光路を複数に分割して受光素子へ導く光学的な構造にあっては、複数に分割された光束の波長特性が実質的に同一であることが多くの場合、利点を生むことが多い。【０００６】  特許文献１に開示されたカメラでは、ビームスプリッターで分割した赤外域近くの波長域の光を焦点検出に用いるので、焦点検出を正しく機能させるために結像光学系の収差補正がこの波長域でも成されていることを必要とする。収差補正が不十分である場合には、赤外域近くの光を利用して可視波長域のピントを厳密に合わせることは不可能である。一方、可視波長域に加えて赤外域近くまで収差補正を行おうとすると、特殊なガラスを用いるとか、結像光学系のレンズ構成枚数を増やすといった処置が必要となってコストアップや大型化を引き起こし、好ましくない。特に、一眼レフカメラのように結像光学系が交換可能で、大規模な交換レンズシステムを備えている場合には、交換レンズシステム全体をこのような焦点検出システムに対応させる必要があり実現は極めて困難といえる。【０００７】  また、ビームスプリッターで分割した光束を用いて物体輝度の測定を行い、撮像露光量を決定する場合についても、焦点検出と類似の現象を生じる。すなわち、輝度測定のための波長域が撮像の波長域からずれていると、輝度測定のための波長域に含まれる光エネルギー量から露光のための波長域に含まれる光エネルギーを推定することが厳密にはできないことに起因し、物体輝度の測定に基づいて露光量を決定し撮像を行っても、露出アンダーや露出オーバーの撮像結果が起こり得る。【０００８】  このような不具合は、複数に分割された光束の波長特性を実質的に同一にすれば、原理的に防ぐことが可能である。つまり、ビームスプリッターの光分割機能面の分光反射率特性を所望の波長域に対してフラットにすればよい。
【特許文献１】：特開２００３−１４０２４６号公報
【特許文献２】：特開昭６３−１９５６３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  ところで、一般に焦点検出や物体輝度測定のために必要な光分割機能面の大きさは、撮像光束が通過する領域の一部である。しかしながら、実際には光分割機能面の大きさを撮像光束全体をカバーする大きさにしないと、直進光を用いて撮像した画像に輝度ムラが発生し、品位を著しく損ねることになる。また、ビームスプリッターを結像光学系の瞳面近傍に配置すれば輝度ムラは起き難いが、瞳の中央部を通過する光量が削られるために、画像のコントラストが低下することになって好ましくない。【００１０】  図３０は、輝度ムラが生じる様子を示した光学機器の模式図である。同図において、９０１は結像光学系、９０２は写真フィルムやＣＣＤセンサーなどであって、可視光に対してのみ感度を有する受光素子、９０３はビームスプリッターである。受光素子９０２で撮像された画像は、フィルムカメラであれば現像されて写真原版となり、デジタルカラーカメラであれば電子ビューファインダー（ＥＶＦ）に表示されたり、メモリに記録されたり、あるいはプリンターに出力されたりする。【００１１】  ビームスプリッター９０３の光分割機能面９０３ａには誘電体多層膜が形成され、結像光学系９０１にて射出された物体光の可視光成分のうち、５０％が反射され、残りの５０％を透過する。光分割機能面９０３ａで反射された光は、ビームスプリッター９０３の面９０３ｂで全反射し、面９０３ｃを通ってビームスプリッター９０３の外部に射出される。【００１２】  この光学機器が、例えば赤外線カメラの場合には、受光素子９０２は赤外線に対してのみ感度を有し、ビームスプリッター９０３の光分割機能面９０３ａでは赤外線を分割する様に構成する。【００１３】  図３０において、光分割機能面９０３ａを通過した可視光は前述のように１／２に減衰しているので、仮に、撮像の対象物が均一輝度面であったとすると、受光素子によって撮像された画像は、図３１に示す如く、中央の暗い領域９１１を挟んで上下に明るい領域９１２と９１３が形成された画像９１０のようになってしまう。こういった現象は、特に青空や建物の白壁などを撮影した場合に均一輝度であるはずの部分に不自然な輝度差が目立ち、たいへん品位を損なった画像となって好ましくない。【００１４】  一方、特許文献２では、ビームスプリッターで大部分の光を直進させることによって撮像した画像に輝度ムラが生じないようにしている。すなわち、直進した大部分の光を撮像に供し、残りの光で焦点検出を行う構成になっている。このようにすると、画像の輝度ムラはある程度解消できるものの焦点検出のための光量が十分ではなくなり、低輝度の物体に対する焦点調節精度が不足する。【００１５】  本発明は、機器を大型化することなく、ビームスプリッターを透過した光に基づく高品位の画像を得ることのできる光学機器およびビームスプリッター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】
【００１６】  １つの側面としての本発明の光学機器は、所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、入射光軸に対して傾斜角度を持ち、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する第１の面、および、前記入射光軸に対して直交するように前記第１の面に接して形成され、前記第１の面への入射光以外の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の面を有したビームスプリッターとを有する。そして、前記所定波長域に対する前記第２の面の透過率を、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの前記所定波長域の光が前記第１および第２の面に入射した場合の前記受光素子上での光量分布が実質的に均一な分布となるように設定したことを特徴とする。【００１７】  また、他の側面としての本発明の光学機器は、所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、入射光軸に対して傾斜角度を持ち、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する第１の面、および、前記入射光軸に対して直交するように前記第１の面に接して形成され、前記第１の面への入射光以外の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の面を有したビームスプリッターとを有する。さらに、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの光が前記第１および第２の面に入射した場合の前記受光素子からの出力に対するゲインを調節して、該調節後の出力分布を実質的に均一な分布とするゲイン補正部を有することを特徴とする。【００１８】  また、他の側面としての本発明の光学機器は、所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する光分離面を含む第１の領域、および、前記第１の領域への入射光以外の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域を有するビームスプリッターとを有する。そして、前記所定波長域に対する前記第２の領域の透過率を、前記所定波長域に対する前記第１の領域の透過率と実質的に同一としたことを特徴とする。【００１９】  また、他の側面としての本発明のビームスプリッターは、所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を透過する光分離面を含む第１の領域と、前記第１の領域への入射光以外の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域とを有する。そして、前記所定波長域に対する前記第２の領域の透過率を、前記所定波長域に対する前記第１の領域の透過率と実質的に同一としたことを特徴とする。【００２０】  さらに、他の側面としての本発明の光学機器は、所定波長域の光に対して感度を有する受光素子と、前記所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射し他の光束を前記受光素子へ透過する光分離面を含む第１の領域、および、前記第１の領域への入射光以外の前記所定波長域の入射光を前記受光素子へ透過する第２の領域を有するビームスプリッターとを有する。さらに、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの前記所定波長域の光が前記第１および第２の領域に入射した場合に前記受光素子を用いて得られる画像の輝度分布を実質的に均一な分布とするための画像処理を行う処理部を有することを特徴とする。【００２１】  本発明のさらなる目的又は特徴は、以下の図面を参照して説明される好ましい実施例により明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００２２】  本発明によれば、機器又はビームスプリッターを大型化することなく、ビームスプリッターを透過した光を受けた受光素子の出力に基づいて高品位の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】［図１］本発明の実施例１に係るデジタルカラーカメラを示す断面図である。
［図２］図１のデジタルカラーカメラの電気的構成を示すブロック図である。
［図３］図１のデジタルカラーカメラのレンズ鏡筒部分を示す断面図である。
［図４］図１のデジタルカラーカメラに具備されるビームスプリッターの断面図であ  る。
［図５］図１のデジタルカラーカメラに具備されるビームスプリッターの斜視図であ  る。
［図６］図１のデジタルカラーカメラに具備されるビームスプリッターの分解斜視図である。
［図７］図１のデジタルカラーカメラに具備される光分割機能面１０３ａの光学特性  を示す図である。
［図８］図１のデジタルカラーカメラに具備されるＮＤフィルターの光学特性の例を  示す図である。
［図９］図１のデジタルカラーカメラに具備される焦点検出用センサー１１２による  焦点検出視野を示す図である。
［図１０］図１のデジタルカラーカメラに具備される焦点検出用センサーの平面図である。
［図１１］図１のデジタルカラーカメラに具備される受光センサー１０８の画素部の  断面図である。
［図１２］図１のデジタルカラーカメラに具備される受光センサー１０８の１画素の  光電変換部及び１画素の平面図である。
［図１３］図１２に示した画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す平面図である。
［図１４］図１２に示した画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す斜視図である。
［図１５］図１のデジタルカラーカメラに具備される第１配線層１５４の開口１５４Ａ、１５４Ｂを示す平面図である。
［図１６］図１０に示した焦点検出視野１１２−１の部分断面図である。
［図１７］図１０に示した焦点検出視野１１２−１の部分断面図である。
［図１８］図１のデジタルカラーカメラに具備されるＡＦ制御部４０に入力された焦  点検出用センサーの出力信号波形を示す図である。
［図１９］図１のデジタルカラーカメラに具備されるＡＦ制御部４０に入力された焦  点検出用センサーの出力信号波形を示す図である。
［図２０］図１のデジタルカラーカメラに具備される結像光学系１０２の射出瞳上で  の焦点検出光束の通過領域を説明するための図である。
［図２１］図１のデジタルカラーカメラに係わる撮影光束の説明図である。
［図２２］図１のデジタルカラーカメラに係わる焦点検出光束を描いたビームスプリッター部の断面図である。
［図２３］図１のデジタルカラーカメラに係わる画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
［図２４］図１のデジタルカラーカメラに係わる画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
［図２５］図１のデジタルカラーカメラに係わるビームスプリッター１０３と光学ローパスフィルター１１３が入れ代わった状態を示す図である。
［図２６］本発明の実施例２に係わるデジタルカラーカメラの画像処理回路１３１に  おける信号処理を表すフローチャートである。
［図２７］本発明の実施例２に係わるデジタルカラーカメラの画面上の位置とゲインとの関係を表す図である。
［図２８］本発明の実施例２に係わるデジタルカラーカメラのゲイン適用後の信号のレベルを示す図である。
［図２９］従来のデジタルカラーカメラの画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
［図３０］従来のデジタルカラーカメラの輝度ムラが生じる様子を示した光学機器の模式図である。
［図３１］従来のデジタルカラーカメラの画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】  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。
【実施例１】
【００２５】  図１から図２５には、本発明の実施例１に係るデジタルカラーカメラ（光学機器）に関する図である。【００２６】  まず、図１はデジタルカラーカメラの断面図であって、焦点調節を行ってＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｎｄｅｒ）用画像を取り込む状態を示している。図１において、１０１はデジタルカラーカメラ本体、１０２は物体像を形成するための結像光学系、１０４は結像光学系１０１の光軸、１０５は結像光学系１０２を収納するレンズ鏡筒である。結像光学系１０２は不図示のエネルギー源と不図示の駆動機構により結像位置を光軸１０４の方向に調節可能である。フォーカシングレンズを柔軟性のある透明弾性部材や液体レンズで構成し、界面形状を変化させて屈折力を変えることで、物体にピントを合わせることもできる。結像光学系１０２は単焦点レンズ、ズームレンズ、あるいはシフトレンズ等であっても良い。また、種々の特性（Ｆナンバーや焦点距離など）をもった結像光学系に交換可能であっても良い。【００２７】  結像光学系１０２を構成するレンズの材質としてアクリル樹脂に大きさが５ｎｍから３０ｎｍ程度の酸化ニオブ粒子を均一に分散させたコンポジット材を使用すると、屈折率が１．８程度と高屈折率でありながらガラスよりも衝撃に強く、しかも、射出成形で安価に製造可能である。【００２８】  １０３はビームスプリッター、１１１はシャッターレリーズボタン、１０７はディスプレイ装置、１０８は画像データを格納するメモリーカード、１０９は光学ファインダーの接眼レンズ、１１０はプリンター等とのデータ通信を行う無線通信装置、１０６は２次元型ＣＭＯＳ受光センサー、１１２は焦点検出用センサー、１１３は光学ローパスフィルターである。【００２９】  ビームスプリッター１０３と光学ローパスフィルター１１３は、不図示の駆動機構によって、高精細画像の撮像時には図２５に示す如くビームスプリッター１０３のあった位置に、該ビームスプリッター１０３と置き換わるように光学ローパスフィルター１１３が挿入される。つまり、ＥＶＦ用画像の取り込み時にはビームスプリッター１０３を透過した光束が、高精細画像の撮像時には光学ローパスフィルター１１３を透過した光束が、それぞれＣＭＯＳ受光センサー１０６上に投影されるようになっている。【００３０】  ディスプレイ装置１０７はカメラの背面に取り付けられており、ＣＭＯＳ受光センサー１０６で捉えられた物体像がディスプレイ装置１０７上に表示される。使用者はＥＶＦとして直接これを観察することができる。ディスプレイ装置１０７は有機ＥＬ空間変調素子や液晶空間変調素子、微粒子の電気泳動を利用した空間変調素子などで構成すると消費電力が小さくかつ薄型で都合が良い。【００３１】  ＣＭＯＳ受光センサー１０６は、増幅型固体撮像素子の１つであるＣＭＯＳプロセスコンパチブルのセンサー（以下、ＣＭＯＳセンサーと略す）である。ＣＭＯＳセンサーの利点の１つに、エリアセンサ部のＭＯＳトランジスタと撮像素子駆動回路、ＡＤ変換回路、画像処理回路といった周辺回路を同一工程で形成できるため、マスク枚数、プロセス工程がＣＣＤと比較して大幅に削減できるということが挙げられる。また、任意の画素へのランダムアクセスが可能という特長も有し、画素を間引いた読み出しを行うと高い表示レートで画像のリアルタイム表示が行える。【００３２】  ＣＭＯＳ受光センサー１０６は、この特長を利用し、間引き読み出しによるＥＶＦ用画像出力動作と全ての画素を読み出す高精彩画像出力動作を行う。【００３３】  図２はデジタルカラーカメラの電気的構成を示すブロック図である。まず、物体像の撮像、記録に関する部分から説明する。カメラは、撮像系、画像処理系、記録再生系、制御系を有する。撮像系は、結像光学系１０２、ＣＭＯＳ受光センサー１０６を含み、画像処理系は、Ａ／Ｄ変換器１３０、ＲＧＢ画像処理回路１３１およびＹＣ処理回路１３２を含む。また、記録再生系は、記録処理回路１３３および再生処理回路１３４を含み、制御系は、カメラシステム制御回路１３５、操作検出回路１３６およびＣＭＯＳ受光センサー駆動回路１３７を含む。１３８は外部のコンピュータ等に接続して、データの送受信をするための規格化された接続端子である。これらの電気回路は不図示の小型燃料電池によって駆動される。【００３４】  撮像系は、物体からの光を結像光学系１０２を介してＣＭＯＳ受光センサー１０６の撮像面に結像する光学処理系であり、結像光学系１０２の不図示の絞りとメカニカルシャッターを調節し、適切な光量の物体光をＣＭＯＳ受光センサー１０６に露光する。ＣＭＯＳ受光センサー１０６は、正方画素が長辺方向に３７００個、短辺方向に２８００個並べられ、合計約１０００万個の画素数を有する受光素子が適用され、各画素にＲ（赤色）Ｇ（緑色）Ｂ（青色）のカラーフィルターを交互に配して４画素が一組となる所謂ベイヤー配列を形成している。【００３５】  ベイヤー配列では、観察者が画像を見たときに強く感じやすいＧの画素をＲやＢの画素よりも多く配置する事で、総合的な画像性能を上げている。一般に、この方式の撮像素子を用いる画像処理では、輝度信号の多くの部分をＧから生成し、色信号はＲ，Ｇ，Ｂから生成する。【００３６】  ＣＭＯＳ受光センサー１０６から読み出された画像信号は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介して画像処理系に供給される。Ａ／Ｄ変換器１３０は、露光した各画素の信号の振幅に応じた、たとえば１２ビットのデジタル信号に変換して出力する信号変換回路であり、これ以降の画像信号処理はデジタル処理にて実行される。【００３７】  画像処理系は、Ｒ，Ｇ，Ｂのデジタル信号から所望の形式の画像信号を得る信号処理回路であり、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号を輝度信号Ｙおよび色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）にて表わされるＹＣ信号などに変換する。【００３８】  ＲＧＢ画像処理回路１３１は、Ａ／Ｄ変換器１３０を介してＣＭＯＳ受光センサー１０６から受けた３７００×２８００画素の画像信号を処理する信号処理回路であり、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路を有する。【００３９】  ＹＣ処理回路１３２は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成する信号処理回路である。高域輝度信号ＹＨを生成する高域輝度信号発生回路、低域輝度信号ＹＬを生成する低域輝度信号発生回路、および、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成する色差信号発生回路で構成されている。輝度信号Ｙは高域輝度信号ＹＨと低域輝度信号ＹＬを合成することによって形成される。【００４０】  記録再生系は、メモリへの画像信号の出力と、ディスプレイ装置１０７への画像信号の出力とを行う処理系であり、記録処理回路１３３はメモリへの画像信号の書き込み処理および読み出し処理を行い、再生処理回路１３４はメモリから読み出した画像信号を再生して、ディスプレイ装置１０７に出力する。【００４１】  また、記録処理回路１３３は、静止画像および動画像を表わすＹＣ信号を所定の圧縮形式にて圧縮し、また、圧縮データを読み出した際に伸張する圧縮伸張回路を内部に有する。圧縮伸張回路は、信号処理のためのフレームメモリなどを含み、このフレームメモリに画像処理系からのＹＣ信号を１画像毎に蓄積して、それぞれ複数のブロック毎に読み出して圧縮符号化する。圧縮符号化は、たとえば、ブロック毎の画像信号を２次元直交変換、正規化およびハフマン符号化することにより行われる。【００４２】  再生処理回路１３４は、輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙをマトリックス変換して、例えばＲＧＢ信号に変換する回路である。再生処理回路１３４によって変換された信号はディスプレイ装置１０７に出力され、可視画像が表示再生される。再生処理回路１３４とディスプレイ装置１０７の間、あるいはプリンターとの間はＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの無線通信手段を介して接続されてもよく、このように構成すれば、このデジタルカラーカメラで撮像する画像を離れたところからモニターしたり、撮影した画像をパーソナルコンピューターを介さずに印刷したりすることができる。【００４３】  制御系は、シャッターレリーズボタン１１１等の操作を検出する操作検出回路１３６と、その検出信号に応動して各部を制御し、撮像の際のタイミング信号などを生成して出力するカメラシステム制御回路１３５と、このカメラシステム制御回路１３５の制御の下にＣＭＯＳ受光センサー１０６を駆動する駆動信号を生成するＣＭＯＳ受光センサー駆動回路１３７と、光学ファインダー内の情報表示装置やカメラの外面にある情報表示装置を制御する情報表示回路１４２を含む。【００４４】  制御系は、外部操作に応動して撮像系、画像処理系、記録再生系をそれぞれ制御し、例えば、シャッターレリーズボタン１１１の押下を検出して、ＣＭＯＳ受光センサー１０６の駆動、ＲＧＢ画像処理回路１３１の動作、記録処理回路１３３の圧縮処理などを制御し、さらに情報表示回路１４２によって光学ファインダー等に情報表示を行う情報表示装置の各セグメントの状態を制御する。【００４５】  カメラシステム制御回路１３５にはさらにＡＦ制御回路１４０とレンズシステム制御回路１４１が接続されている。これらはカメラシステム制御回路１３５を中心にして各々の処理に必要とするデータを相互に通信している。【００４６】  ＡＦ制御回路１４０は、撮影画面上の所定位置に対応して設定された焦点検出用センサー１１２の焦点検出視野の信号出力を得て焦点検出信号を生成し、結像光学系１０２の結像状態を検出する。デフォーカスが検出されると、これを結像光学系１０２の一部の要素であるフォーカシングレンズの駆動量に変換し、カメラシステム制御回路１３５を中継してレンズシ���テム制御回路１４１に送信する。また、移動する物体に対しては、シャッターレリーズボタン１１１が押下されてから実際の撮像制御が開始されるまでのタイムラグを勘案し、適切なレンズ位置を予測してフォーカシングレンズ駆動量を指示する。物体の輝度が低く、十分な焦点検出精度が得られないと判定されるときには、不図示の閃光発光装置、あるいは不図示の白色ＬＥＤや蛍光管によって物体を照明し、不足していた輝度を補う。【００４７】  レンズシステム制御回路１４１は、フォーカシングレンズの駆動量を受信すると、不図示の駆動機構によって結像光学系１０２内のフォーカシングレンズを光軸方向に移動させて、物体にピントを合わせる。【００４８】  一連のピント調節動作の結果、ＡＦ制御回路１４０によって、物体にピントが合ったことが検出されると、この情報はカメラシステム制御回路１３５に伝えられる。このとき、シャッターレリーズボタン１１１が２段目まで押下されれば、不図示の機構によってビームスプリッター１０３と光学ローパスフィルター１１３が入れ代わり、高精細画像が光学ローパスフィルター１１３を透過した光束で形成されて、前述のごとく撮像系、画像処理系、記録再生系による撮像制御が成される。この際、結像光学系１０２のピント変動が生じないように、ビームスプリッター１０３があった位置に光学ローパスフィルター１１３が挿入されるので、ピントの補正をする必要は無い。したがって、高速な焦点検出動作を損ねることなく短いレリーズタイムラグを実現できる。【００４９】  図３はデジタルカラーカメラ１０１のレンズ鏡筒１０５部分の断面図、図４はビームスプリッター１０３の断面図、図５はビームスプリッター１０３の斜視図、図６はビームスプリッター１０３の分解斜視図である。これらの図を用いてビームスプリッター１０３とその周辺部分について詳述する。【００５０】  ビームスプリッター１０３は結像光学系１０２を構成するレンズ１０２ａと１０２ｂの間に位置する。レンズ１０２ａはフォーカシングレンズであって、光軸１０４方向に移動することで、ピント調節を行う。【００５１】  ＣＭＯＳ受光センサー１０６はレンズ１０２ｂに対して位置決めされ、ＣＭＯＳ受光センサー１０６のカバーガラス１０６ａが封止部材１１５を介して固定されている。こういった構成を採ることで、ＣＭＯＳ受光センサー１０６のカバーガラス１０６ａに塵が付着する可能性はなく、塵の付着する可能性があるとすれば、レンズ１０２ｂの入射面となる。ＣＭＯＳ受光センサー１０６の受光面から塵の位置までは十分長いので、レンズ１０２ｂの入射面に付着した塵が画面に写り込むことはほとんどない。【００５２】  また、可視波長域においてビームスプリッター１０３の光学長は光学ローパスフィルター１１３の光学長に一致させてあり、図３に示したビームスプリッター１０３が退避して、その位置に光学ローパスフィルター１１３が挿入された時にも、結像光学系１０２のＣＭＯＳ受光センサー１０６上への結像状態は変化しない。【００５３】  概略の撮像シーケンスは次の通りである。シャッターレリーズボタン１１１の第１段階押下を検出したら、ＣＭＯＳ受光センサー１０６を駆動してビームスプリッター１０３を透過し��光束によって物体像を繰り返し撮像し、ディスプレイ装置１０７に物体像のリアルタイム表示を行い、ＥＶＦとして動作させる（図１の状態）。ビームスプリッター１０３で分割した可視波長域の光束によって、焦点検出を行う。所定量以上のデフォーカスが検出されたら、フォーカシングのレンズ１０２ａの駆動量を算出し、その量だけレンズ１０２ａを動かして焦点調節を行う。デフォーカス量が所定の範囲内にあることを確認したら、音や光による合焦表示を出す。シャッターレリーズボタン１１１の第２段階押下を検出したら、不図示の機構によりビームスプリッター１０３を結像光学系１０２の光路から退避させ、代わりに光学ローパスフィルター１１３を挿入する（図２５の状態）。ＣＭＯＳ受光センサー１０６を駆動して高精細モードでの撮像を行う。その後、光学ローパスフィルター１１３を結像光学系１０２の光路から退避させて、ビームスプリッター１０３を元の位置に戻す（図１の状態）。撮像された物体像に関する画像データをメモリに書き込む。【００５４】  さて次に、図３〜図６を用いて光分割機能について詳述する。ビームスプリッター１０３は２つのプリズム１０３−１と１０３−２を光分割機能面１０３ａで貼り合せたものである。ビームスプリッター１０３の光入射面は、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂで構成され、直進光の射出面はプリズム１０３−１の面１０３−１ｄとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄで構成されている。プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂの段差や、プリズム１０３−１の面１０３−１ｄとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄの段差はない。また、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂと面１０３−１ｄ、および、プリズム１０３−２の面１０３−２ｂと面１０３−２ｄは平行である。したがって、ビームスプリッター１０３は直進する光に対し平行平板として機能する。【００５５】  プリズム１０３−１の面１０３−１ｂと光分割機能面１０３ａ（１０３−１ａ）、および、プリズム１０３−２の面１０３−２ｄと光分割機能面１０３ａ（１０３−２ａ）とは異なる傾斜角度を有し、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂと光分割機能面１０３ａ、および、プリズム１０３−２の面１０３−２ｄと光分割機能面１０３ａはそれぞれ鈍角をなして接する。【００５６】  ビームスプリッター１０３の光分割機能面１０３ａは、所望の光学特性を得るためにプリズム１０３−２の面１０３−２ａ上に誘電体多層膜を形成し、インデックスマッチング（屈折率整合）をとった光学用接着剤を用いてプリズム１０３−１と貼り合せることによって形成する。光分割機能面１０３ａの光学特性は図７に示す通りであって、波長４００ｎｍから１０００ｎｍまでの分光透過率特性は５００ｎｍ付近に極小値を持つ谷型、一方、分光反射率特性は５００ｎｍ付近に極大値を持つ山型である。すなわち、所定波長域の入射光のうちの一部を反射し他の一部を透過する。誘電体多層膜の特徴として、吸収をほとんど無視できる程に小さく出来るので、光分割機能面１０３ａにおいて入射光はＣＭＯＳ受光センサーか焦点検出用センサーかの何れかの方向に分かれることになる。【００５７��  ここで、４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの可視域についてみると分光透過率特性はおよそ４５％となっている。カラーカメラではＣＭＯＳ受光センサー１０６の感度域を視感度域に合致させるので、ＣＭＯＳ受光センサー１０６の感度波長域では分光透過率特性がフラットであると言える。【００５８】  プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂによる光入射面からビームスプリッター１０３の内部に入射した光束のうち、光分割機能面１０３ａで反射した光束は、プリズム１０３−２の面１０３−２ｂで全反射して、面１０３−２ｃから射出する。面１０３−２ｃに対向する位置には、焦点検出に使用する光束を集める働きをするコンデンサーレンズ１１４が配置され、コンデンサーレンズ１１４を透過した光が焦点検出用センサー１１２に入射し、これによって焦点検出機能が動作する。【００５９】  このように、特許文献１に記載された技術との対比において、ビームスプリッター１０３で分割された光束の分光特性（分光反射率特性）を直進光の分光特性（分光透過率特性）と実質的に同一としてあり、この光束によって焦点検出機能を動作させる。ここでの分光反射率特性はおよそ５５％であるので、十分な光量により高精度な焦点検出が可能である。【００６０】  なお、焦点検出用センサー１１２の分光感度を厳密にＣＭＯＳ受光センサー１０６に合わせるために、コンデンサーレンズ１１４に赤外線カット機能を付加しておくとさらに良い。【００６１】  プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｂには、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルターが形成されている。ＮＤフィルターは一種の光吸収膜で、クロメルなどの蒸着膜が用いられ、非常に広い波長域に対してフラットな透過特性を得ることが出来る。クロメルはニッケル（Ｎｉ）を主成分とした合金で、Ｃｒ：７．０〜１０．５％、Ｍｎ：１．５％以下、Ｓｉ：１．０以下、といった組成比を有する。【００６２】  図８はクロメルの蒸着膜を用いたＮＤフィルターの光学特性の例である。４５０ｎｍから６５０ｎｍまでの可視域についてみると分光透過率はおよそ４５％で一定であり、吸収が多いのでこの間の分光反射率はおよそ１５％となる。【００６３】  次に、焦点検出用センサー１１２について説明する。図９は焦点検出用センサー１１２による焦点検出視野を示す図である。図９において、１２０は撮像範囲を観察範囲としたファインダー視野、１２１−１から１２１−９は焦点検出視野である。焦点検出視野は撮像範囲の中央付近に設定すると使い勝手が良いカメラとなる。縦方向の画素列によって構成された焦点検出視野は、縦方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば、横線に対する焦点検出が可能であり、他方、横方向の画素列によって構成された焦点検出視野は、横方向の輝度分布に対して感度があるので、例えば、縦線に対する焦点検出が可能である。【００６４】  実際の焦点検出用センサー１１２は、図１０のように構成される。図１０は焦点検出用センサー１１２の平面図であって、１１２−１から１１２−９は焦点検出視野１２１−１から１２１−９を構成する画素列である。【００６５】  では、焦点検出用センサー１１２の構造について説明する。図１１はセンサー１１２の画素部の断面図、図１２（ａ）はセンサー１１２の１画素の光電変換部を表す平面図、図１２（ｂ）はセンサー１１２の１画素のマイクロレンズを表わす平面図である。光は図１１においては上方から焦点検出用センサー１１２に入射し、図１２（ａ），（ｂ）においては紙面手前方向から焦点検出用センサー１１２に入射する。焦点検出用センサー１１２はオンチップ型マイクロレンズを有するＣＭＯＳ型のセンサーで、このマイクロレンズの働きで焦点検出光束のＦナンバーを規定できる。【００６６】  図１１において、１５１はシリコン基板、１５２Ａと１５２Ｂは埋め込みフォトダイオードの光電変換部、１５４はアルミニウムあるいは銅による遮光性を有する第１配線層、１５５はアルミニウムあるいは銅を用いた第２配線層、１５６はシリコン酸化膜、疎水性多孔質シリカ、シリコン酸化窒化膜、あるいはシリコン窒化膜などによる層間絶縁膜とパッシベーション膜、１５８はマイクロレンズ、１５７は第２配線層１５５からマイクロレンズ１５８までの距離を高精度に設定するための平坦化層である。第１配線層１５４と第２配線層１５５は離散的に設けられた開口を備えた金属膜であって、開口以外は可視光を通さない。第１配線層１５４と第２配線層１５５は焦点検出用センサー１１２を動作させる電気的な機能と受光光束の角度特性を制御する光学的な機能を併せ持っている。平坦化層１５７は熱硬化型の樹脂や紫外線硬化型の樹脂をスピンコートした後にキュアするとか、樹脂フィルムを接着するといった手法で形成する。【００６７】  光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂは、図１２（ａ）に示すように、ジグザグ形をしており、端部にはそれぞれ回路部１５９Ａ，１５９Ｂが接続されている。回路部１５９Ａ，１５９Ｂ内には転送スイッチとして働く転送用ＭＯＳトランジスタ、リセット電位を供給するリセット用ＭＯＳトランジスタ、ソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタ、選択的にソースフォロワアンプＭＯＳトランジスタから信号を出力させるための選択用ＭＯＳトランジスタ等を有する。光電変換部１５２の上には、図１２（ｂ）に示すように、１画素につき５個のマイクロレンズ１５８がやはリジグザグ形に連なって設けられている。【００６８】  ここで、マイクロレンズ１５８は、樹脂、ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４などで形成され、単に集光のためではなく結像のために使用するので回転対称型の球面レンズ、あるいは回転対称型の非球面レンズである。対称軸１６０を持つ形状であるために平面的に見ると円形であるが、一画素に複数のマイクロレンズを設けたことによって、画素ピッチを小さくしながらも１画素の受光面積を大きくすることが出来ている。したがって、低輝度の物体に対しても十分な受光センサー出力が得られる。また、例えば半円筒形など回転対称軸を持たない形状はレンズとしての結像作用が無いので、この焦点検出用センサー１１２には適当でない。なお、マイクロレンズ１５８には、光の表面反射を抑制するために、マイクロレンズの表面に低屈折率の薄膜や可視光の波長以下の微細構造（所謂Ｓｕｂ−Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成しても良い。【００６９】  コンデンサーレンズ��１４より射出された光束は焦点検出用センサー１１２のマイクロレンズ１５８に先ず入射し、次に第２配線層１５５に設けられた開口１５５ａと第１配線層１５４に設けられた開口１５４Ａを通り抜けた成分が光電変換部１５２Ａに入射し、第２配線層１５５に設けられた開口１５５ａと第１配線層１５４に設けられた開口１５４Ｂを通り抜けた成分が光電変換部１５２Ｂに入射して、それぞれ電気信号に変換される。開口を形成するための遮光層と第１配線層および第２配線層を兼用したので、開口のための遮光層を特別に設ける必要が無く受光センサーの構成を簡略化することが出来ている。【００７０】  図１３と図１４は、図１２に示した画素を連結して焦点検出に使用するための画素列とした状態を表す平面図と斜視図である。図１３では、光電変換部とマイクロレンズとの位置関係がわかるように両端のマイクロレンズの図示を省略し、光電変換部が見えるようにしてある。また、図１４では、構成要素のうち、光電変換部、第１配線層、第２配線層、およびマイクロレンズを抜き出し、上下方向に分解して示している。１画素の境界を分かりやすくするため、第１配線層上と第２配線層上に光電変換部のジグザグの形状を射影して破線で示した。【００７１】  図１３において、ドットを付して示した５個のマイクロレンズ１５８ａが１画素を構成し、こういった画素が横方向に多数連なって図１０に示した画素列１１２−１から１１２−９を形成している。ジグザグに並んだマイクロレンズが隣接する画素のマイクロレンズとの間をちょうど埋めるため、画素列上にはマイクロレンズが密に敷きつめられることとなる。したがって、マイクロレンズに入射せず利用できない光束は、ほとんど無視できる程度に少ない。また、配列方向について注目したとき、ジグザグに並んでいることによって、ナイキスト周波数付近の画素の周波数レスポンスを下げることが出来ている。この結果、ナイキスト周波数以上の高い空間周波数成分を含む物体像が投影させても折り返し歪みを生じ難く、後述する焦点検出用センサーの出力信号波形間の位相差検出が高精度で行える。更に、画素列の周囲には光電変換部上に配置せず、光電変換に寄与しないマイクロレンズ１５８ｂが形成してある。これは、できるだけ均一にマイクロレンズを敷きつめたほうがマイクロレンズを精度良く製作できるという製造上の理由からである。【００７２】  図１４に示した第１配線層１５４は、菱形様の多数の開口１５４Ａ，１５４Ｂを有している。これらの開口１５４Ａ，１５４Ｂは、平面図である図１５に示す如くマイクロレンズ１５８の各々に対応して一対ずつ設けられ、その深さ方向はマイクロレンズの焦点の近傍に位置している。【００７３】  こういった構成により、開口１５４Ａ，１５４Ｂがマイクロレンズ１５８によって結像光学系１０２の射出瞳上に逆投影されるので、画素が取り込む光束の受光角度特性を開口１５４Ａ，１５４Ｂの形状によって決めることが可能となる。第２配線層１５５に設けられた開口１５５ａは第１配線層の開口１５４Ａ，１５４Ｂ以外の開口部に光が入射するのを防ぐための絞りである。この結果、開口１５４Ａ，１５４Ｂに入射できた光束だけが、それぞれ光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂに入射する。ここで、焦点検出用センサー１１２の各画素列から出力される出力信号に不均一を生じさせないために、１つの焦点検出視野を形成する画素列については開口１５４Ａ，１５４Ｂの形状は一定である。【００７４】  図１６と図１７は、図１０に示した焦点検出視野１１２−１の部分断面図である。各マイクロレンズ１５８は第１配線層１５４の開口１５４Ａ，１５４Ｂを結像光学系１０２の射出瞳に逆投影しているので、図１６に示すように光束１３２Ａが開口１５４Ａを通過できるということは、光束１３２Ａが第１配線層１５４の開口１５４Ａの逆投影像から射出して来るということと等価である。同様に、図１７に示すように光束１３２Ｂが開口１５４Ｂを通過できるということは、光束１３２Ｂが第１配線層１５４の開口１５４Ｂの逆投影像から射出して来るということと等価である。【００７５】  したがって、開口１５４Ａ，１５４Ｂの逆投影像以外から焦点検出用センサー１１２に入射した光線は必ず第１配線層１５４か第２配線層１５５に阻止されて光電変換部１５２Ａ，１５２Ｂまで到達できず、光電変換されることはない。【００７６】  １つの焦点検出視野を構成する画素列について、光電変換部１５２Ａからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部１５２Ｂからの出力信号を配列して得た出力信号波形との間には、焦点検出視野上に結像光学系１０２によって形成された物体像の結像状態に応じて、相対的に横シフトした状態が観測される。これは、結像光学系の射出瞳上で光束の通過する領域が、光電変換部１５２Ａからの出力信号を配列して得た出力信号波形と、光電変換部１５２Ｂからの出力信号を配列して得た出力信号波形とでは異なるためである。前側ピント、後側ピントでは出力信号波形のシフト方向が逆になり、相関演算などの手法を用いてこの位相差（シフト量）を方向を含めて検出するのが焦点検出の原理である。【００７７】  図１８と図１９は、ＡＦ制御部４０に入力された焦点検出用センサーの出力信号波形を表す図である。横軸は画素の並びを、縦軸は出力値を表している。図１８は物体像にピントが合っていない状態での出力信号波形、図１９は物体像にピントが合った状態での出力信号波形である。【００７８】  このように、先ず、一組の信号の同一性を判定することで合焦検出を行うことができる。さらに、相関演算を用いた公知の手法、例えば特公平０５−０８８４４５号公報に開示されている手法を用いて位相差を検出することにより、デフォーカス量を求めることができる。得られたデフォーカス量を結像光学系１０２のフォーカシングレンズを駆動すべき量に換算すれば、自動焦点調節が可能である。レンズを駆動すべき量があらかじめ分かるので、通常、合焦位置までのレンズ駆動はほぼ一回で済み、極めて高速な焦点調節ができる。【００７９】  ここで、焦点検出光束について説明する。焦点検出用センサー１１２は、焦点検出視野毎に受光角度特性を制御することによって、焦点検出視野毎に焦点検出光束のＦナンバーを異ならせてある。結像光学系の射出瞳上で光束の通過する領域の大きさは中央の焦点検出視野１１２−１で大きく、周辺の焦点検出視野、例えば、１１２−４では小さい（図１０参照）。【００８０】  図２０は、���像光学系１０２の射出瞳上での焦点検出光束の通過領域を説明するための図である。瞳領域１４１は焦点検出視野１１２−１の端部から見たときの結像光学系１０２の口径蝕を表し、瞳領域１４５は焦点検出視野１１２−４，１１２−５，１１２−６，１１２−７の端部から見たときの結像光学系１０２の口径蝕である。これに対して、焦点検出視野１１２−１の焦点検出光束の通過領域１４３Ａ，１４３Ｂは瞳領域１４１の内側に位置し、焦点検出視野１１２−４の焦点検出光束の通過領域１４４Ａ，１４４Ｂは瞳領域１４５の内側に位置している。【００８１】  焦点検出光束の通過領域は広いほどセンサーに投射する光量が多くなって、低輝度の物体の焦点検出も高精度に行うことができるようになる。この構成を物体光の利用効率の観点から見てみると、結像光学系の特性として瞳領域が大きい画面中央の焦点検出視野１１２−１では実際の焦点検出光束の通過領域も大きく、一方、結像光学系の特性として瞳領域が狭く、けられが生じ易くなっている画面周辺の焦点検出視野１１２−４では実際の焦点検出光束の通過領域も狭い。したがって、画面中央での光量と画面周辺での焦点検出視野の配置という２つの要求をうまく満たし、極めて効率的に物体光の利用が図られていることが分かる。【００８２】  次に、ビームスプリッター１０３上での焦点検出光束の通過領域について説明する。図２２は、焦点検出光束を描いたビームスプリッター部の断面図である。図２２において、１７０は焦点検出用センサー１１２の焦点検出視野１１２−３へ向かう焦点検出光束、１７１は焦点検出視野１１２−１へ向かう焦点検出光束、１７２は焦点検出視野１１２−２へ向かう焦点検出光束である。焦点検出光束１７０，１７１，１７２は光分離機能面１０３ａで反射された後、面１０３−２ｂでは空気とプリズム１０３−２の屈折率差で全反射し、面１０３−２ｃから射出される。この断面においては、全焦点検出光束内で焦点検出光束１７０と１７２が最も外側を通過するので、各面の有効範囲の大きさを決める上では焦点検出光束１７０と１７２に注目すればよい。【００８３】  ビームスプリッター１０３は結像光学系１０２の一部であるので、その厚みを出来るだけ薄く構成するほうが、結像光学系１０２のコンパクト化に有利である。特に、結像光学系１０２を沈胴させてカメラ本体の内部に収納する場合には、該結像光学系１０２の光学面間隔のうち空気の長さが大きいほど、収納時の寸法を短く出来る。【００８４】  ビームスプリッター１０３の厚さＴを出来るだけ小さくするためには、光分離機能面１０３ａの寸法Ｌと面１０３−２ｃの寸法Ｄの設定を、少なくとも焦点検出光束を通す最小の値に製作上考慮すべき誤差量を加算した値とすればよい。【００８５】  このような考えに基づいてビームスプリッター１０３の厚さＴを設定すると、図９で説明したように焦点検出視野が撮像範囲の中央付近に位置するため、撮影光束の一部は光分離機能面１０３ａの外側を通ることになる。図２１は実際の撮影光束の説明図であって、同図において１７３はＣＭＯＳ受光センサー１０６の上端部に入射する撮影光束、１７４はＣＭＯＳ受光センサー１０６の中央に入射する撮影光束、１７５はＣＭＯＳ受光センサー１０６の下端部に入射する撮影光束である。【００８６】  撮影光束１７４は光分割機能面１０３ａを透過するので、ビームスプリッター１０３の射出側では、先に図７を用いて説明した光分割機能面１０３ａの分光透過特性と物体の分光強度特性の積で得られる強度分布の光となる。【００８７】  また、撮影光束１７３と１７５はＮＤフィルターが形成されたプリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄをそれぞれ通過するので、ビームスプリッター１０３の射出側では、先に図８を用いて説明したＮＤフィルターの分光透過特性と物体の分光強度特性の積で得られる強度分布の光となる。【００８８】  光分割機能面１０３ａ、面１０３−１ｂ、および面１０３−２ｄの分光透過率が可視波長域においてほとんど差がないので、実質的な均一輝度面の光学像を受光素子によって撮像すると、図２３に示すように実質的に均一な明るさ分布（光量分布）の画像１８０が得られ、特段輝度ムラが発生するわけではなく何ら通常の画像と変わらない撮影結果となる。ここで、「実質的に均一」とは、完全に均一の場合のみならず、実際上均一とみなせる程度の変化しかない場合も含む意味であり、以下の説明においても同様である。【００８９】  仮に、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄにＮＤフィルターが形成されておらず、１００％に近い透過率を有するとすると、受光素子によって撮像された物体の画像は、図２４に示すように中央の暗い領域１８１を挟んで上下に明るい領域１８２と１８３が形成された画像１８４のようになってしまう。したがって、ＮＤフィルターを用いて透過率を調整する効果は極めて大きいと言える。【００９０】  以上の実施例１では、光軸１０４に対して傾斜角度をもち、所定波長域の入射光のうち一部の光束を焦点検出用センサー１１２側へ反射し、他の光束を受光素子であるＣＭＯＳ受光センサー１０６へ透過する第１の面である光分離機能面１０３ａ、および、光軸１０４に対して直交するように光分離機能面１０３ａに接して形成され、該光分離機能面１０３ａに入射する光束以外の該所定波長域の入射光をＣＭＯＳ受光センサー１０６へ透過する第２の面であるプリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ｄを有するビームスプリッター１０３を備えている。そして、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの該所定波長域の光が該光分離機能面１０３ａおよび面１０３−１ｂ，１０３−２ｄに入射した場合の受光ＣＭＯＳ受光センサー１０６上で光量分布が、実質的に均一な分布となるように、面１０３−１ｂ及び面１０３−２ｄに、該所定波長域に対する透過率を低く設定するＮＤフィルターを設けている。【００９１】  言い換えれば、本実施例では、図４に示すように、該所定波長域の入射光のうち一部の光束を反射して他の光束をＣＭＯＳ受光センサー１０６へ透過する光分離面を含む第１の領域（光分離機能面１０３ａとその光軸方向前後の部分）Ｉ、および、該第１の領域への入射光以外の該所定波長域の入射光をＣＭＯＳ受光センサー１０６へ透過する第２の領域（光分離機能面１０３ａの上方および下方の部分）ＩＩを有するビームスプリッターを有する。そして、該所定波長域に対する第２の領域ＩＩの透過率を、該所定波長域に対する第１の領域Ｉの透過率と実質的に同一としている。ここで、「実質的に同一（又は一致）」とは、完全に同一の場合のみならず、実際上同一とみなせる程度の差しかない場合も含む意味であり、以下の説明においても同様である。【００９２】  よって、プリズム１０３−１の面１０３−１ｂとプリズム１０３−２の面１０３−２ａそれぞれを透過した光がＣＭＯＳ受光センサー１０６に入射した際の、該ＣＭＯＳ受光センサー１０６の受光面上での光量分布を実質的に均一にすることができ、ビームスプリッター１０３を透過した光に基づいて、輝度ムラがほとんどない高品位の画像を得ることができる。また、輝度ムラが発生しないように、光分割機能面の大きさを撮像光束全体をカバーする大きさにする必要もないので、カメラを大型化することも無い。【００９３】  また、ビームスプリッター１０３（光分離機能面１０３ａ）では、所定波長域の入射光に対する分光反射率特性と分光反射率特性とが実質的に同一であるので、ビームスプリッター１０３で分割された反射光束を用いての焦点調節動作や輝度測定動作を精度良く行わせることができる。【００９４】  また、光学ローパスフィルター１１３の透過光に関する光学長をビームスプリッター１０３の光学長に実質的に一致させているので、ビームスプリッターを退避させて撮像を行うモードを備える際に、ビームスプリッター１０３を退避させても結像光学系１０２のピントが変動せず、ピントを補正する必要が無い。よって、レリーズタイムラグを生じることなく迅速に撮像処理を行うことができる。
【実施例２】
【００９５】  本発明の実施例２に係るデジタルカラーカメラでは、ビームスプリッターに起因する画像の輝度ムラを解消するために、デジタル信号の補正処理を採用する。したがって、ビームスプリッター１０３のプリズム１０３−１の面１０３−１ｂやプリズム１０３−２の面１０３−２ｄにはＮＤフィルターは形成されていない。【００９６】  デジタルカラーカメラの電気的構成は実施例１において図２に示したブロック図と同ーであるが、ＲＧＢ画像処理回路１３１が、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算による高解像度化を行う補間演算回路に加えて、輝度ムラを補正する輝度ムラ補正回路（処理部）を備えていることが特徴である。【００９７】  ＲＧＢ画像処理回路１３１内の処理としては、Ａ／Ｄ変換器１３０でデジタル信号に変換されたＣＭＯＳ受光センサー１０６からの画像信号に対して輝度ムラの補正を行い、その後、ホワイトバランス回路、ガンマ補正回路、補間演算回路へと信号を伝達していく。【００９８】  図２６は、ＲＧＢ画像処理回路１３１における信号処理を表すフローチャートであり、以下このフローチャートにしたがって、ＲＧＢ画像処理回路１３１内の信号処理を説明する。【００９９】  ＲＧＢ画像処理では、先ず、ステップＳ３１０において、撮像した画像がＥＶＦ用であるのか、それとも高精細画像であるのかを判定する。ここで、ＥＶＦとは前述したようにＥｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｉｅｗ  Ｆｉｎｄｅｒを、高精細画像とはＣＭＯＳ受光センサー１０６の全ての画素の出力を用いて得た画像を、それぞれ意味する。ＥＶＦ用画像であれば、ビームスプリッター１０３を介して撮像された画像であるのでステップＳ３１１に移行し、高精細画像であればビームスプリッター１０３を介さずに撮像された画像であるのでステップＳ３１１をスキップしてステップＳ３１２に移行する。【０１００】  ステップＳ３１１では輝度ムラ補正を行う。輝度ムラ補正とは、画像を構成する横方向の画素列の位置をパラメータとしたゲイン補正である。【０１０１】  図２７（ａ），（ｂ）は画面上の位置とゲインとの関係を表す図である。図２７（ａ）において、３０１はＥＶＦ用に撮像された画像出力をＡ／Ｄ変換して得られたデジタル信号の大きさを明るさで表現したものである。この段階では信号の配列は画素の配列そのものであるので、ＲＧＢの光量差に起因したモザイク様のレベル差があるが、これはＹＣ処理を経ることによって無くなって、最終的な可視画像が形成される。【０１０２】  図２７（ａ）に示した画像３０１に対して、その位置に応じて図２７（ｂ）に特性３０５で示したゲインが掛けられる。ゲイン特性３０５はビームスプリッター１０３の光分離機能面１０３ａとＣＭＯＳ受光センサー１０６との位置関係で決まる固定の特性であって、光分離機能面１０３ａが画面を横方向に横切っているために、横方向の画素列に対して一定の値となっている。【０１０３】  例えば、画素列３０２に対してはゲインｇ２が適用され、画素列３０３に対してはゲインｇ３が適用され、画素列３０４に対してはゲインｇ１が適用される。この結果、光分離機能面１０３ａの作用によって暗くなった領域の信号が、図２８の画像３０６の如く、元のレベルまで引き上げ��れる。【０１０４】  これにより、実質的に均一な輝度分布を有する物体からの所定波長域の光がビームスプリッター１０３の第１および第２の領域Ｉ，ＩＩ（図４参照）に入射した場合にＣＭＯＳ受光センサー１０６受光素子を用いて得られた画像の輝度分布が実質的に均一な分布とするための画像処理が行われる。【０１０５】  なお、ゲイン特性を結像光学系１０２に設けられた絞りの開度の関数とすると、明るさに係わらずより精密に輝度ムラを補正することができる。【０１０６】  図２６に戻って、ステップＳ３１２では、太陽光や蛍光灯といった光源の種類に応じてホワイトバランスをとる。続くステップＳ３１３では画像を忠実に再現するために、画像データの入出力機器に適切なガンマ補正を行う。ステップＳ３１４では、ＹＣ処理の前処理として補間演算による高解像度化を行い、ＲＧＢ画像処理のルーチンをリターンする。【０１０７】  以上の処理の結果、均一輝度面を撮影して得られる最終的な画像は、図２９に示すように均一な明るさの画像３１０となり、特段輝度ムラが発生するわけではなく何ら通常の画像と変わらない撮影結果となる。したがって、輝度ムラ補正を行う効果は極めて大きいと言える。【０１０８】  以上の実施例２によれば、ビームスプリッター１０３に起因する画像の輝度ムラを解消するために、ＲＧＢ画像処理回路１３１内に、輝度ムラを補正するゲイン補正回路を備え、ＣＭＯＳ受光センサー１０６の撮像画面内での出力分布を一定にするようにしている。【０１０９】  よって、ビームスプリッター１０３を透過した光に基づく高品位の画像を得ることができる。また、輝度ムラが発生しないように、光分割機能面の大きさを撮像光束全体をカバーする大きさにする必要もないので、カメラを大型化することも無い。【０１１０】  また、ビームスプリッターと光学ローパスフィルターの直進光に関する光学長を所定波長域に関して実質的に同一としたことを特徴とする。よって、ビームスプリッターを退避させて行う高精細画像の撮像に際して、ビームスプリッターの退避による結像光学系のピント変動がないので、ピントの補正をする必要が無く、レリーズタイムラグを短縮することができた。
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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