JP4190086B2 - 電子的撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電子的撮像装置、詳しくは撮影光学系により結像される光学的な被写体像を光電変換することにより電気的な画像信号を生成する撮像素子を有してなる電子的撮像装置に適用される焦点検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、撮影光学系を透過した被写体光束によって結像される光学的な被写体像をＣＣＤ（Ｃharge Ｃoupled Ｄevice；電荷結合素子）等の撮像素子等を利用して電気的な信号に光電変換し、これによって生成された画像信号を所定の形態の画像データとして記録媒体等に記録し得るデジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の電子的撮像装置についての提案が種々なされており、また広く普及している。
【０００３】
例えば特開平８−２６２５６４号公報には、単一の撮影光学系を透過した光束を用いて撮影記録をなすべき被写体像と、観察用の被写体像とを、それぞれ異なる位置に結像させ得るように構成した一眼レフレックスタイプの電子的撮像装置が開示されている。この電子的撮像装置は、撮像用の被写体像の結像面に撮像用の固体撮像素子等の撮像手段を設けると共に、この結像面と等価となる位置に撮像用の撮像手段とは別に、焦点検出用の撮像手段を設けるように構成している。そして、この焦点検出用の撮像手段に対して撮影光学系を透過した光束の一部を導くことで、被写体像の焦点状態を検出するＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出手段（ＡＦ手段）を構成し、これに基づいて合焦動作を行うようにしたものである。
【０００４】
また、特開平９−２７４１３０号公報によって開示されている電子的撮像装置は、主に動画像を撮影記録するいわゆるビデオムービーカメラであって、撮像用の撮像素子等の撮像手段をカメラ本体内に配置する一方、この撮像用の撮像素子等の撮像手段とは異なる別の撮像手段等によって構成されるＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出ユニットを撮影レンズを保持するためのレンズ鏡筒の内部に配置するようにしたものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特開平８−２６２５６４号公報や上記特開平９−２７４１３０号公報等によって開示される従来の電子的撮像装置では、被写体像を撮影記録するための撮像素子等の撮像手段とは別に、焦点検出を行なうための専用の撮像素子等の撮像手段を備えて構成している。
【０００６】
このような構成とした場合には、電子的撮像装置全体の部品点数が多くなってしまうと共に、装置自体が大型化してしまうという問題点がある。これと同時に、撮像素子等の高価な部品を複数必要とすることから、製造コストを引き上げてしまうという問題点もある。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、撮影光学系により結像された被写体像を撮像素子を利用して画像信号に光電変換し、この画像信号を画像データとして記録媒体に記録する電子的撮像装置において、焦点検出を行なうための専用の撮像素子が不要となるような構成を採ることで、装置自体の小型化及び製造コストの低減化に寄与することのできる電子的撮像装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一態様による電子的撮像装置は、撮影レンズと、上記撮影レンズの形成する像を観察する観察光学系と、上記撮影レンズが形成した像から画像データを生成するための撮像素子と、上記撮影レンズの射出瞳を通過した光束から２つの像を上記撮像素子へ形成する焦点検出光学系と、撮影準備位置に設定されると上記観察光学系と上記焦点検出光学系へ撮影レンズの光束を導き、撮影位置に設定されると上記撮像素子へ光束を導くミラーと、上記ミラーの撮影準備位置において、上記撮像素子の出力信号より上記２つの像の間隔を検出し、上記撮影レンズの焦点調整の為のデフォーカス量を算出する焦点調整回路と、を有し、上記ミラーは更にサブミラーを有し、該サブミラーによって上記ミラーの半透過部を通過した上記撮影レンズからの光束を上記焦点検出光学系へ導くことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図示の実施の形態によって本発明を説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置を概略的に示す図であって、合わせて撮影光学系を透過した光束の本電子的撮像装置の内部における光路を示している。なお、図１では、図面の繁雑化を避けるために、本発明に直接関連しない構成部材については、その図示を省略し、本発明に直接関係する構成部材のみを示している。
【００１２】
図１に示すように、本電子的撮像装置の前面側には、被写体からの光束（以下、被写体光束という）を集光し、同被写体光束を本電子的撮像装置の内部に導くための複数のレンズ等によって構成される撮影光学系１１が配置されている。
【００１３】
この撮影光学系１１は、被写体像を所定の位置に結像させるために、光軸Ｏに沿う方向に移動することで焦点状態の調節を行なう焦点調節光学系である合焦レンズ１１ａと、撮影光学系１１を透過する被写体光束の光量を調節する絞り部材１１ｂ等を有して構成されている。この絞り部材１１ｂは、所定の絞り開口を保持する機能を有すると共に、完全な閉状態となることで入射する被写体光束を遮光する機能を有している。
【００１４】
撮影光学系１１の後方には、被写体光束に含まれる光成分のうち主に赤外光成分を除去するための赤外光カットフイルター１２と、被写体光束に含まれる光成分のうちモアレ等のノイズ成分を低減させるための光学的ローパスフイルター（ＬＰＦ）１３が配置されている。
【００１５】
さらにその後方には、一部の領域が半透過鏡部（以下、ハーフミラー部）によって形成される反射鏡からなり、撮影光学系１１を透過した被写体光束を観察用の光束と焦点検出用の光束に分割し得ると共に、同被写体光束の光路外に退避することで被写体光束を通過させ得る光学部材であり分割光学系である主鏡（メインミラー）１４が、その一端部を本電子的撮像装置の内部固定部材（図示せず）に対して図１の矢印Ｘ１方向に回動自在となるように配置されている。
【００１６】
また、このメインミラー１４の背面側の所定の位置には、上述のメインミラー１４のハーフミラー部を透過した被写体光束を焦点検出光学系３０へと導き得るように全反射鏡等の光学部材によって形成された副鏡（サブミラー）１９が、メインミラー１４に対して回動自在に設けられている。
【００１７】
そして、メインミラー１４の後方であって、撮影光学系１１を透過した被写体光束により形成される被写体像が結像される結像面となる位置には、ＣＣＤ等の固体撮像素子２１（以下、単にＣＣＤ２１という）を含む撮影手段が配置されている。このＣＣＤ２１は、光学的な被写体像を受光して光電変換することにより電気的な画像信号を生成するものであって、例えば上述のＣＣＤ等の固体撮像素子や、ＭＯＳ型センサ等、各種の固体撮像素子等を適用し得る。
【００１８】
また、メインミラー１４の上部側の所定の位置には、撮影光学系１１からの被写体光束を受けて主に被写体像の観察を行なうためファインダー光学系が配置されている一方、下部側の所定の位置には、撮影光学系１１からの被写体光束の一部を受けて、これをＣＣＤ２１の受光面上の所定の位置へと導き、再結像させる焦点検出光学系３０が配置されている。
【００１９】
メインミラー１４は、上述したように一部の領域のみがハーフミラーにより形成され、他の領域は全反射ミラー部で形成されている。この場合における一部の領域とは、サブミラー１９に対応する領域であり、このハーフミラーによって形成された領域、即ちハーフミラー部では、撮影光学系１１からの被写体光束が透過し得るようになっていると共に、ハーフミラー部以外の領域では、撮影光学系１１からの被写体光束を全反射するようになっている。
【００２０】
メインミラー１４は、図１において実線で示す位置（以下、この位置を撮影準備位置という）と、同図における点線で示す位置（以下、撮影位置という）との間を固定部材（図示せず）を支点に回動するようになっている。これと同時にサブミラー１９は、メインミラー１４の回動に従動して、メインミラー１４の位置に応じた所定の位置に配置されるようになっている。
【００２１】
この場合において、メインミラー１４が撮影準備位置（図１の実線位置）にあるときには、同メインミラー１４は、光軸Ｏに対して角度略４５度だけ傾けて配置されるようにしている。このときメインミラー１４の反射面は、撮影光学系１１の側（即ち本電子的撮像装置の前面側の被写体側）及びファインダー光学系の側に向くようになっている。
【００２２】
また、このときサブミラー１９は、被写体光束の光路上において、メインミラー１４に対して所定の角度を有するように配置されることになる。そして、サブミラー１９の反射面は、撮影光学系１１の側（被写体側）及び焦点検出光学系３０の側に向くようになっている。
【００２３】
したがって、撮影光学系１１からの被写体光束は、一部がメインミラー１４の全反射面によってファインダー光学系の側に導かれると同時に、メインミラー１４のハーフミラー部を透過した一部の被写体光束がサブミラー１９の全反射面によって焦点検出光学系３０の側に導かれるようになっている。
【００２４】
これにより、メインミラー１４が撮影準備位置にあるときには、メインミラー１４のハーフミラー部を透過し、サブミラー１９及び焦点検出光学系３０を介した被写体光束のみがＣＣＤ２１へと導かれるようになっている。
【００２５】
一方、メインミラー１４が撮影位置（図１の点線位置）にあるときには、メインミラー１４及びサブミラー１９は、上述したように撮影光学系１１を透過した被写体光束の光路を遮らない位置へと退避するようになっている。したがって、このときの被写体光束は、全てがＣＣＤ２１の側へと導かれ、同ＣＣＤ２１の受光面の全域に向けて照射されるようになっている。
【００２６】
ファインダー光学系は、観察用の被写体像が結像する結像面近傍に配置され、被写体光束を被写体像の観察位置へと導くピント板１５及びコンデンサーレンズ１６と、被写体像を観察位置に導くと共に、左右像を反転させるペンタプリズム１７と、ピント板１５上に結像されている被写体像を拡大して、観察するのに最適な位置に結像させる接眼レンズ１８等によって構成されている。
【００２７】
焦点検出光学系３０は、視野マスク３１・フィールドレンズ３２・全反射ミラー３３・瞳マスク３４・再結像レンズ３５等によって構成されており、撮影光学系１１からの被写体光束の一部であって、本電子的撮像装置が撮影準備状態に有るときに、メインミラー１４及びサブミラー１９の作用により導かれる焦点検出用の被写体光束から所定の形態の像をＣＣＤ２１の受光面上の所定の位置に再結像させる役目をしているものである。
【００２８】
ここで、本電子的撮像装置における焦点検出光学系３０について、以下に詳述する。
図２・図３は、本電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成の概念を示す側断面図及び斜視図であって、合わせて撮影光学系１１を透過した被写体光束が焦点検出光学系３０を介してＣＣＤ２１へと到達する際の様子を概念的に示している。なお、図２・図３では、図面の繁雑化を避けるために、本焦点検出光学系３０の構成及び作用を説明するのに不要と思われる構成部材、例えばメインミラー１４・サブミラー１９・全反射ミラー３３等や焦点検出光学系３０の各構成部材等を保持し、ユニット化する筐体部材等については、その図示を省略し、主要となる構成部材のみを取り出して示している。また、図２では、被写体光束の光路について、一方の射出瞳Ｈａ側のみを図示しているが、他方（Ｈｂ側）については対称であるので、その図示を省略している。
【００２９】
本電子的撮像装置における焦点検出光学系３０は、焦点検出動作に寄与する焦点検出用の光束をＣＣＤ２１へと導くための光学系であって、いわゆるＴＴＬ位相差検出方式の焦点検出手段の一部を構成するものである。
【００３０】
図２・図３に示すように、焦点検出光学系３０は、撮影光学系１１（図３では図示せず）を透過した被写体光束の照射範囲を規制する視野マスク３１と、この視野マスク３１を通過した被写体光束を集光するフィールドレンズ３２と、このフィールドレンズ３２を透過した被写体光束の光路を折り曲げてＣＣＤ２１の側へと導く全反射ミラー３３（図２・図３では図示せず）と、被写体光束の光軸Ｏに対して略対称に配置され、全反射ミラー３３により反射された被写体光束を二つの光束に分割する二つの開口部３４ａ・３４ｂを有する瞳マスク３４と、この瞳マスク３４の開口部３４ａ・３４ｂのそれぞれに対応する位置であって、同開口部３４ａ・３４ｂの後方に配置される二つのレンズ３５ａ・３５ｂからなる再結像レンズ３５等によって構成されている。
【００３１】
このように構成された本電子的撮像装置において、撮影光学系１１から本装置の内部に入射した後の被写体光束は、次のような光路をたどることになる。
撮影光学系１１に入射した被写体光束は、絞り部材１１ｂによって所定の光量となるように規制され、撮影光学系１１を透過して後方に出射した後、赤外光カットフイルター１２及び光学的ＬＰＦ１３によって不要な光成分が除去されて、後方に出射する。
【００３２】
上述したように撮影光学系１１及び二つのフイルター１２・１３の後方には、メインミラー１４が配置されているが、このメインミラー１４の状態によって被写体光束の光路は異なる。
【００３３】
まず、メインミラー１４が撮影位置（図１の点線で示す位置）にあるときには、
撮影光学系１１を透過した被写体光束の光路は、メインミラー１４及びサブミラー１９等によって遮られることなく、全ての光束がＣＣＤ２１の受光面の全域に照射されることになる。これを受けてＣＣＤ２１等の撮像手段は、所定の撮像動作を実行する。
【００３４】
一方、メインミラー１４が撮影準備位置（図１の実線で示す位置）にあるときには、メインミラー１４に向けて照射される被写体光束は、一部を除いてメインミラー１４の全反射面により、その光路が角度略９０度だけ曲げられて、上方に配置されるファインダー光学系の側に向けて反射される。
【００３５】
ファインダー光学系の側に導かれた被写体光束は、ピント板１５及びコンデンサーレンズ１６において被写体像を結像する。同時に、これを透過した後の光束は、ペンタプリズム１７へと入射し、このペンタプリズム１７によって所定の方向へと光路の変更がなされた後、接眼レンズ１８を介して本電子的撮像装置の後方に出射する。そして、接眼レンズ１８によって所望の被写体像が所定の大きさで再結像される。
【００３６】
この場合において、被写体光束により形成される被写体像は、メインミラー１４によって上下像が反転されてピント板１５上に結像される。また、ペンタプリズム１７によって左右像が反転された後、接眼レンズ１８によって拡大されることになる。これによって撮影者は、適切な被写体像を観察することができるようになる。
【００３７】
また、撮影光学系１１からの被写体光束の一部は、メインミラー１４のハーフミラー部を透過してサブミラー１９に向けて進み、このサブミラー１９によって、その光路が所定の角度だけ折り曲げられて、焦点検出光学系３０の側に導かれる。
【００３８】
焦点検出光学系３０の側に導かれた被写体光束は、次に示すような経路でＣＣＤ２１の受光面上の所定の位置に到達する。
【００３９】
即ち、図２・図３に示すように撮影光学系１１の射出瞳Ｈの二つの領域Ｈａ・Ｈｂを透過した被写体光束は、図２に示す符号Ｇに相当する面上において結像する（以下、符号Ｇで示される面を結像面という）。この結像面Ｇは、メインミラー１４が撮影準備位置（図１の実線位置）にあるときには、ピント板１５の受光面に相当する位置でもあり、またメインミラー１４が撮影位置（図１の点線位置）にあるときには、ＣＣＤ２１の受光面に相当する位置でもある。
【００４０】
このように被写体光束は、上述した経路をたどって焦点検出光学系３０に入射することになるが、焦点検出光学系３０に入射した被写体光束は、視野マスク３１・フィールドレンズ３２・瞳マスク３４（の二つの開口部３４ａ・３４ｂ）及び再結像レンズ３５（二つのレンズ３５ａ・３５ｂ）を通過した後、ＣＣＤ２１の受光面となる撮像領域１００上の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに照射され、ここに像を再結像させることになる（図５参照）。
【００４１】
この場合において（図２参照）、撮影光学系１１により結像Ｉが結像面Ｇにおいて合焦状態で形成されている場合には、この結像Ｉは、フィールドレンズ３２及び再結像レンズ３５によってＣＣＤ２１の撮像領域１００上に再結像されることによって第１結像Ｉ１及び第２結像Ｉ２となる。なお、ＣＣＤ２１の撮像領域１００は、光軸Ｏに対して垂直となる２次結像面である。
【００４２】
また、撮影光学系１１の状態が前ピン状態、即ち結像面Ｇの前方に被写体像Ｆが形成される場合には、この被写体像Ｆは、互いに光軸Ｏに近付いた位置において再結像されて、第１結像Ｆ１及び第２結像Ｆ２となる。
【００４３】
そして、撮影光学系１１の状態が後ピン状態、即ち結像面Ｇの後方に被写体像Ｒが形成される場合には、この被写体像Ｒは、互いに光軸Ｏから離間した位置において再結像されて、第１結像Ｒ１及び第２結像Ｒ２となる。
【００４４】
つまり焦点検出光学系３０は、上述のようにして被写体光束の一部を受けて二つの結像、即ち第１結像（Ｉ１・Ｒ１・Ｆ１）及び第２結像（Ｉ２・Ｒ２・Ｆ２）を、ＣＣＤ２１の受光面上に形成する。そして、それぞれの場合における第１結像及び第２像によるＣＣＤ２１の出力を検出し、得られた信号に基づいて所定の処理を施すことで両者の間隔を検出し、よって撮影光学系１１の状態、即ち合焦状態にあるか、前ピン状態又は後ピン状態にあるかを検出し得るようになっている。この場合の検出手段については、例えば第１結像と第２結像のそれぞれの光強度分布を、ＣＣＤ２１の対応する所定の領域１５２ａ・１５２ｂ（図５参照）の各画像データ出力によって求め、両結像の間隔を測定する等、従来の焦点検出装置等において一般的に利用されている手段が採られる。
【００４５】
なお、この場合において、撮影し得る全領域、即ちＣＣＤ２１の撮像領域１００の範囲は、例えばファインダー光学系により観察し得る撮影画面枠１５０（図４参照）に対応するようになっている。そして、この撮影画面枠１５０の範囲内における所定の領域、例えば略中央部に位置する領域に対応する被写体に対して焦点検出動作を行なうために、撮影画面枠１５０内に焦点検出領域１５１が設定される。
【００４６】
上述したように焦点検出用の被写体光束は、メインミラー１４のハーフミラー部を透過してサブミラー１９によって焦点検出光学系３０へと導かれる。したがって、メインミラー１４のハーフミラー部及びサブミラー１９の配置を任意に設定することにより、焦点検出領域１５１を所望の位置に設定することができるのである。
【００４７】
そして、図５に示すように焦点検出光学系３０は、視野マスク３１によって規定される範囲内の所定の位置に視野マスク像１５３ａ・１５３ｂを結像させるのと同時に、この視野マスク像１５３ａ・１５３ｂの内部領域、即ち焦点検出用の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに所定の像が再結像されることになる。このとき、制御回路（図１〜図５では図示せず；後述する図６のマイコン６１参照。）は、ＣＣＤ２１からの出力信号、即ち所定範囲の画像データを受けて、これに基づいた焦点検出演算を実行することになる。
【００４８】
なお、視野マスク像１５３ａ・１５３ｂは、ＣＣＤ２１に対して斜め下方側から照射され、ＣＣＤ２１の受光面上に再結像されることになるので、図５に示すように上部が若干開いた台形状の像となる。この場合においては、受光領域１５２ａ・１５２ｂに再結像される像もまた同様に変形することになるが、瞳分割方向（撮影画面の長辺に沿う方向）に対しては、略垂直方向となる変形であるので、焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂの対称相似性に対する影響は非常に小さい。したがって、焦点状態の検出精度に対する影響はほとんどない。
【００４９】
次に、図６は、本電子的撮像装置において主要となる電気的な構成部材を示すブロック構成図である。
【００５０】
本電子的撮像装置は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）６１ａ等からなる制御手段であるマイコン６１によって全体が制御されるようになっている。即ち、このマイコン６１は、本電子的撮像装置システムの制御装置であって、その内部にＣＰＵ６１ａと、ＲＯＭ６１ｂと、ＲＡＭ６１ｃと、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）６１ｄと、内部メモリであるＥＥＰＲＯＭ６１ｅ等を有して構成されるコントローラである。そして、このマイコン６１は、自己の内部に設けられるＲＯＭ６１ｂに予め格納されているシーケンスプログラムに従って本電子的撮像装置の一連の動作を制御するようになっている。
【００５１】
また、ＥＥＰＲＯＭ６１ｅには、焦点調節演算や測光及び露出演算、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）演算等に関する各電子的撮像装置に固有の補正データが予め記憶されている。
【００５２】
マイコン６１には、絞り部材１１ｂ（図１参照）を駆動制御する絞り駆動部６３と、合焦レンズ１１ａ（図１参照）等を駆動制御するレンズ駆動部６２と、各種の操作部材（図示せず）に連動し各種の指令信号を発生させるスイッチ群、例えば撮影動作を開始させるに際して測光及びＡＦ動作等の予備的な動作を実行させる旨の指令信号を発生させるファーストレリーズスイッチ（１ＲＳＷ）４７、絞り部材１１ｂ等を駆動させて露出動作を実行させる旨の指令信号を発生させるセカンドレリーズスイッチ（２ＲＳＷ）４８等が電気的に接続されている。
なお、１ＲＳＷ４７と２ＲＳＷ４８とは、単一の操作部材によって操作し得るように構成されるいわゆる二段スイッチの形態となっている。
【００５３】
また、マイコン６１には、図７の要部ブロック構成図に示すようにタイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）８２及びシグナルジェネレータ（以下、ＳＧという）８３等によって構成され、ＣＣＤ２１を駆動制御する撮像素子（ＣＣＤ）制御部４３が電気的に接続されている。そして、このＣＣＤ制御部４３には、ＣＣＤ２１が電気的に接続されており、同ＣＣＤ２１の駆動を制御するようになっている。
【００５４】
ＣＣＤ２１は、撮影光学系１１を透過した被写体光束により形成される光学的な被写体像を電気信号に変換するものである。このＣＣＤ２１の詳細な構成については後述する（図８・図９参照）。
【００５５】
ＣＣＤ２１には、映像信号処理部４２が電気的に接続されている。この映像信号処理部４２は、ＣＣＤ２１からの出力信号を受けて所定の処理を施すことで、所定の形態の画像信号を生成するものである。この映像信号処理部４２には、焦点検出演算部５０、測光・露出演算部４５、ＡＷＢ部５１、表示部４６・記録部４４等が電気的に接続されている。そして、この映像信号処理部４２は、それぞれの構成ブロックに対して最適な形態の画像信号とこれに付随する情報等を生成し出力するようになっている。
【００５６】
焦点検出演算部５０は、映像信号処理部４２からの出力信号を受けて焦点位置を検出し演算する焦点検出部を構成する回路であって、その演算結果や合焦状態の判定データ及び合焦レンズ１１ａの所定の駆動量データ等は、マイコン６１へと出力されるようになっている。
【００５７】
測光・露出演算部４５は、映像信号処理部４２からの出力信号を受けて被写体の輝度等を検出し最適となる露出データ、即ち絞り部材１１ｂの絞り値及びＣＣＤ２１の電子シャッター速度値等を算出する回路であって、その演算結果は、マイコン６１へと出力されるようになっている。そして、これを受けてマイコン６１は、絞り駆動部６３を介して所定の絞り値となるように絞り部材１１ｂを駆動すると共に、ＣＣＤ制御部４３を介して所定の電子シャッター速度値でＣＣＤ２１を駆動制御することになる。
【００５８】
ＡＷＢ部５１は、映像信号処理部４２からの出力信号を受けて被写体のホワイトバランスが最適となるように自動的に調整するための回路であって、このＡＷＢ部５１によって最適に調整された画像信号は、表示部４６へと出力されるようになっている。
【００５９】
表示部４６は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等の画像表示装置によって形成され、映像信号処理部４２及びＡＷＢ部５１を介して入力される画像信号を画像として表示し得ると共に、その画像信号に付随する撮影情報等や撮影モード等の電子的撮像装置自体の内部情報等を文字や記号等の形態で視覚的に表示するものである。
【００６０】
記録部４４は、映像信号処理部４２からの出力信号を受けて画像信号及びそれに付随する撮影情報等（以下、単に画像信号等という）を所定の形態で記録するものである。
【００６１】
ここで、映像信号処理部４２及び記録部４４、ＣＣＤ制御部４３についての詳細な構成を、以下に説明する。
図７は、本電子的撮像装置における映像信号処理部４２及び記録部４４とこれらに対して電気的に接続される主要な電気回路の一部を取り出して示す要部ブロック構成図である。
【００６２】
映像信号処理部４２は、ＣＣＤ２１により取得される画像信号からリセットノイズ等を除去する相関二重サンプリング回路（以下、ＣＤＳという）７８と、この相関二重サンプリング回路７８の出力を増幅させるゲインコントロールアンプ（以下、ＡＭＰという）７９と、ＡＭＰ７９の出力（アナログ信号）を受けてこれをデジタル信号に変換するＡＤコンバータ（以下、Ａ／Ｄという）８０と、Ａ／Ｄ８０によりデジタル信号に変換された画像信号に対して所定の処理を行なうプロセス処理回路８１等によって構成されている。
【００６３】
ＣＣＤ制御部４３は、上述したようにＣＣＤ２１に対して駆動信号を出力することで所定の動作を制御するものであって、次のような構成からなる。
即ち、ＣＣＤ制御部４３は、ＴＧ８２ＳＧ８３等によって構成されており、このうちＴＧ８２は、ＣＣＤ２１を駆動するための転送パルス等の駆動信号を発生させると共に、映像信号処理部４２の相関二重サンプリング回路７８のサンプルホールドパルス及びＡ／Ｄコンバータ８０のＡＤ変換タイミングパルス等を発生させるものである。
【００６４】
またＳＧ８３は、ＴＧ８２とマイコン６１との間の同期をとるための信号を発生させるものである。
そして、ＣＣＤ制御部４３は、マイコン６１の指令により測光・露出演算部４５の演算結果に基づいて露出時におけるＣＣＤ２１の電子シャッター、即ち露光時間を制御する役目をしている。
【００６５】
記録部４４は、上述したように映像信号処理部４２からの出力信号を受けて画像信号等を所定の形態の画像データファイルとして、記録媒体８６に格納し得るように構成されているものである。
【００６６】
即ち、記録部４４は、映像信号処理部４２のプロセス処理回路８１から出力される画像信号等を受けて、これを一時的に記憶する一時メモリであるＤＲＡＭ８４と、同画像信号等を画像データファイルとして所定の領域に格納し保存する記録媒体８６と、ＤＲＡＭ８４を介して入力された画像信号等を画像データファイルとして記録媒体８６に記録するのに最適となる信号処理、つまり圧縮処理等を施すと共に、記録媒体８６に記録された画像データファイルを読み出して再生表示をするのに最適となる信号処理を施す伸長回路等からなる圧縮伸長回路８５等によって構成されている。
【００６７】
次に、本電子的撮像装置の撮像素子（ＣＣＤ）２１の詳細な構成について、以下に説明する。図８は、本電子的撮像装置における撮像素子（ＣＣＤ）の一部を拡大して示す要部拡大構成図である。
【００６８】
本電子的撮像装置に適用されるＣＣＤ２１の電荷転送タイプは、インターライン転送型である。ＣＣＤ２１の受光面には、撮像部となる複数の受光素子が水平方向と垂直方向に二次元的に並べて配置されており、これら個々の受光素子がそれぞれ一つの画素を形成するように構成されている。
【００６９】
このＣＣＤ２１は、水平方向と垂直方向に二次元的に配置された受光素子群であるフォトダイオード１０１と、このフォトダイオード１０１に蓄積された電荷（第１映像信号）を垂直シフトレジスタ１０３に転送するトランスファーゲート１０２と、転送された電荷を順次垂直方向に転送する垂直シフトレジスタ１０３と、垂直シフトレジスタ１０３により垂直方向に転送された電荷を水平方向に順次転送する水平シフトレジスタ１０４と、この水平シフトレジスタ１０４により水平方向に転送された電荷を電圧信号に変換して出力する出力部１０５等によって構成されている。
【００７０】
また、フォトダイオード１０１の前面、即ち受光面となる側の面には、それぞれに所定の曲率を有し所定の焦点距離を有する球面レンズによって形成されるマイクロレンズアレイ（図示せず）が配置されている。このマイクロレンズアレイは、ＣＣＤ２１の光感度を向上させるために、各受光素子毎に対応させて配置されている。
【００７１】
このように各受光素子の前面、即ち光束の入射面側にマイクロレンズアレイを設けることで、入射光を効率よく集光するようにしている。このような構成のものは、一般的に実用化されている手段であって、いわゆるオンチップマイクロレンズと呼ばれているものである。
【００７２】
さらに、フォトダイオード１０１の前面側には、色フイルター（図８では図示せず。図９参照）が配置されている。この色フイルターの配列は、図９に示すようにいわゆるベイヤー配列となっている。なお、図９において示す符号Ｒ・Ｇ・Ｂは、それぞれ赤・緑・青を選択的に透過する色フイルター要素を示している。
【００７３】
このように構成された本実施形態の電子的撮像装置における作用を、以下に説明する。図１０は、本電子的撮像装置における制御手段であるマイコン６１のメインルーチンを示すフローチャートである。また、図１１は、本電子的撮像装置において撮像動作が実行される際のタイムチャートを示している。
【００７４】
本電子的撮像装置は、例えば主電源スイッチ（図示せず）のオン操作により、又は電池の挿入操作等によってマイコン６１を含む電気回路への給電が開始されることにより起動し、これによってマイコン６１の内部のＲＯＭ６１ｂに予め格納されているシーケンスプログラムが実行される。
この状態において、まずステップＳ１０１では、本電子的撮像装置の各電気回路ブロックの初期化が行なわれる。
【００７５】
次に、ステップＳ１０２において、マイコン６１は、１ＲＳＷ４７の状態を検出し、これがオン状態にされたか否かの確認を行なう。ここで、所定の操作部材（図示せず）が操作されることによって生じる１ＲＳＷ４７のオン信号が確認された場合には、ステップＳ１０３の処理に進む。
【００７６】
また、同１ＲＳＷ４７のオン信号が確認されなかった場合には、ステップＳ１０５の処理に進む。このステップＳ１０５においては、ＣＣＤ２１の撮像部である受光素子の蓄積動作及び読出動作等の一連の測光のための動作（以下、単に測光動作という）が行なわれて、次のステップＳ１０６の処理に進む。
【００７７】
次いでステップＳ１０６においては、映像信号処理部４２から出力されるＣＣＤ２１により取得された画像信号を受けて測光・露出演算部４５が、所定の測光及び露出演算処理を実行する。これにより、本露光動作時（画像記録を行なう際）必要となる情報、即ち被写体に応じた適正となる露出情報、例えば絞り部材１１ｂの絞り値やＣＣＤ２１の電子シャッター速度値等を算出する。
【００７８】
つまり、本電子的撮像装置が起動されると測光動作が開始され、この測光動作は繰り返し実行されることになる（図１１の符号［２］参照）。このとき図１１の符号［３］に示すように絞り部材１１ｂは、開放状態にある。
【００７９】
一方、上述のステップＳ１０２において、１ＲＳＷ４７がオン状態にされたことを確認した場合には（図１１の符号［１］参照）、次のステップＳ１０３において、ＣＣＤ２１を用いた焦点検出動作が実行される。この場合においては、上述したように撮影光学系１１を透過した被写体光束は、メインミラー１４及びサブミラー１９を介して焦点検出光学系３０に導かれている。そして、この焦点検出光学系３０を介してＣＣＤ２１の撮像領域１００における所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに所定の像が結像されている。
【００８０】
したがって、このステップＳ１０３では、ＣＣＤ２１における受光領域１５２ａ・１５２ｂ内の蓄積動作（ＡＦ用露光。図１１の符号［４］参照。詳細は図１２によって後述する。）が実行される。これにより取得された焦点検出用の画像信号は、ＣＣＤ２１から映像信号処理部４２を介して焦点検出演算部５０へと出力され（読出動作）、次のステップＳ１０４において、その出力信号に基づいて焦点検出演算部５０が所定の焦点検出演算を実行する（図１１の符号［５］参照）。なお、ここで実行される所定の焦点検出演算についての詳細は後述する（図１３参照）。
【００８１】
次いで、ステップＳ１０７においては、上述のステップＳ１０４において実行した焦点検出演算の結果が合焦状態にあるか非合焦状態にあるかの判別を行なう。ここで、合焦状態であると判別された場合には、ステップＳ１０９の処理に移行し、また非合焦状態であると判別された場合には、ステップＳ１０８の処理に移行する。
【００８２】
ステップＳ１０８において、上述のステップＳ１０４における焦点検出演算結果に基づいて合焦状態とするための合焦レンズ１１ａの移動量が算出されると共に、その算出結果に基づいてマイコン６１は、レンズ駆動部６２を駆動制御して合焦レンズ１１ａを移動させる（図１１の符号［７］参照）。その後、ステップＳ１０２の処理に戻り、以降同様のＡＦ動作の処理を繰り返す。
【００８３】
一方、ステップＳ１０９においては、２ＲＳＷ４８の状態を検出しオン状態となっているか否かの確認を行なう。ここで、２ＲＳＷ４８がオン状態であることが確認された場合（図１１の符号［６］参照）には、次のステップＳ１１０の処理に進み、同２ＲＳＷ４８がオフ状態であることが確認された場合には、ステップＳ１０２の処理に戻り、２ＲＳＷ４８がオン状態になるのを待機しながら、以降のシーケンスを継続して実行する。
【００８４】
ステップＳ１１０以降の処理において、いわゆる本露光動作（図１１の符号［８］参照）が実行される。
この本露光動作は、まずステップＳ１１０において、マイコン６１が絞り駆動部６３を介して絞り部材１１ｂを制御し、これにより上述のステップＳ１０６において算出した露出用絞り値となるように駆動する（絞り制御処理；図１１の符号［９］参照）。
【００８５】
次いでステップＳ１１１において、ＣＣＤ制御部４３は、ＣＣＤ２１を制御して、電荷掃き出し信号（ＳＵＢ。図１１参照）をオフ状態に切り換えてＣＣＤ２１による蓄積動作を開始させ、上述のステップＳ１０６における露出演算処理によって算出した電子シャッター速度値により本露光動作を実行する（図１１の符号［８］参照）。ここで、電子シャッターとは、ＣＣＤ制御部４３により算出された電子シャッター速度値に応じた所定のタイミングで電荷転送パルス（ＴＧＰ。図１１参照）を発生させて、フォトダイオード１０１の蓄積電荷を垂直シフトレジスタ１０３へと転送する動作である。
【００８６】
そして、次のステップＳ１１２においては、取得されるべき画像信号に対していわゆるスミア等のノイズ成分が混入するのを防止するために、絞り駆動部６３を介して絞り部材１１ｂが閉状態となる方向に駆動され、同絞り部材１１ｂは完全に遮閉状態となる（図１１の符号［１０］参照）。これによってＣＣＤ２１の受光面が遮光状態となる。
【００８７】
続いてステップＳ１１３においては、ＣＣＤ２１の遮光状態を保持したまま、ＣＣＤ制御部４３が画像読み出し信号（ＤＣＬＫ。図１１参照）をＣＣＤ２１へと出力する。そして、映像信号処理部４２は、同信号（ＤＣＬＫ）に同期して出力されるＣＣＤ２１の信号（ＣＣＤ信号；画素信号。図１１参照）をＡ／Ｄ変換した後、これを読み出す（図１１の符号［１１］参照）。
【００８８】
次いで、ステップＳ１１４において、マイコン６１は、絞り駆動部６３を介して絞り部材１１ｂを開放状態にするべく、所定の絞り開放コマンドを送信し、同絞り部材１１ｂを駆動し、これを開放状態に戻す（図１１の符号［１２］参照）。
【００８９】
さらに、ステップＳ１１５において、映像信号処理部４２は、ＣＣＤ２１によって取得された画像信号を記録するのに最適な形態とする所定の処理、例えば圧縮処理等を行なった後、これを記録媒体８６の所定の領域に格納する（図１１の符号［１２］参照）。その後、一連の動作を終了して、上述のステップＳ１０２の処理に戻り、以降の処理を同様に繰り返す。
【００９０】
次に、本電子的撮像装置において、焦点検出動作を行なう際に撮像素子（ＣＣＤ）によって実行される焦点検出用の蓄積動作（ＡＦ用露光）及び焦点検出演算の手順について、図１２・図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００９１】
図１２は、本電子的撮像装置における撮像素子（ＣＣＤ）の焦点検出用の受光領域における蓄積動作及び読出動作のシーケンスを示すフローチャートである。また、図１３は、焦点検出演算のシーケンスを示すフローチャートである。
【００９２】
なお、図１２に示されるシーケンスは、図１０のステップＳ１０３の処理に相当するものであり、また図１３に示されるシーケンスは、図１０のステップＳ１０４の処理に相当するものであって、これらを詳述するものである。
【００９３】
まず、図１２を用いて焦点検出用の受光領域における蓄積動作及び読出動作のシーケンスを説明する。
まずステップＳ２００では、本電子的撮像装置におけるＣＣＤ２１の撮像領域１００のうち焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂに関する情報、即ち受光領域１５２ａ・１５２ｂの有効画素範囲に関する情報をマイコン６１のＥＥＰＲＯＭ６１ｅより読み出す。
【００９４】
この受光領域１５２ａ・１５２ｂの有効画素範囲に関する情報は、個々の電子的撮像装置に適用されるＣＣＤ２１毎に異なる固有の情報である。したがって、電子的撮像装置の製造時において、予め個々の電子的撮像装置毎に固有の情報の確認がなされており、各電子的撮像装置に応じた適切な情報が各電子的撮像装置のマイコン６１内に設けられるＥＥＰＲＯＭ６１ｅに予め記憶されている。
【００９５】
次に、ステップＳ２０１において、前回行なわれた蓄積動作によって得られている受光領域１５２ａ・１５２ｂにおける画素信号を参照し、適正な画素信号が得られるような蓄積時間を算出し決定する。
【００９６】
ステップＳ２０２においては、上述のステップＳ２０１において算出された蓄積時間に基づいて、マイコン６１は、ＣＣＤ制御部４３を介してＣＣＤ２１の蓄積動作を制御する。
【００９７】
ステップＳ２０３においては、ＣＣＤ２１の出力、即ち画素信号の読み出し動作を実行する。この焦点検出動作を行なうに際しては、撮像領域１００の受光領域１５２ａ・１５２ｂ以外の領域の画素信号は、使用しないことにしていることから、いわゆる高速掃き出し動作を行なって読み出し時間を短縮するようにしている。
【００９８】
そして、次のステップＳ２０４において、上述のステップＳ２００の処理でＥＥＰＲＯＭ６１ｅから読み出した有効画素範囲の情報に基づき受光領域１５２ａ・１５２ｂに対応する領域の画素信号のみを読み出した後、図１０のメインルーチンに復帰する。
【００９９】
なお、このような焦点検出演算の他に、本電子的撮像装置では、ＣＣＤ２１を利用して測光・露出演算やＡＷＢ演算等を行なうようにしている。この場合には、上述したような高速掃き出し処理を行なわずに撮像領域１００の全領域を利用するようにしたり、焦点検出演算処理と同様に測光・露出演算処理を行なうための所定の領域やＡＷＢ演算を行なうための所定の領域等に応じた領域の画素信号を読み出すようにすれば良い。この場合には、各所定の領域に関する情報を予めＥＥＰＲＯＭ６１ｅ等に記憶させておき、各演算を実行する前に対応する情報を読み込ませる等の処理を行なうようにすれば良い。そして、ＣＣＤ２１の撮像領域１００のうちの各所定の領域に対して、所定の手段、例えばメインミラー１４の全体をハーフミラーで形成する等の手段によって必要となる被写体光束を導くようにする必要がある。
【０１００】
次に、上述のようにして取得した焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂの画素信号に基づいて焦点検出演算を行なう際のシーケンスを、図１３によって説明する。
【０１０１】
本電子的撮像装置において実行される焦点検出演算処理は、従来より公知のＴＴＬ位相差検出方式が用いられる。したがって、その詳細な説明は省略し、本実施形態における特徴となる部分についてのみ、以下に詳述する。
【０１０２】
焦点検出演算のシーケンス（図１０のステップＳ１０４及び図１３参照）に移行すると、まずステップＳ３００では、焦点検出領域内、即ち受光領域１５２ａ・１５２ｂの同色信号を列方向に加算する。
【０１０３】
即ち、ＣＣＤ２１の焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂのうち図１４の符号Ｘで示す瞳分割方向に対して直交する方向となる列方向の同色の画素信号をそれぞれ加算処理する。この加算処理は、Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれの色要素について行なわれる。なお、図１４は、焦点検出演算が行なわれる際の加算処理を概念化して示す図である。
【０１０４】
ここで行なわれる加算処理は、次のように行われることになる。
図１４に示すようにＣＣＤ２１の焦点検出用の受光領域１５２ａにおいて、第一列目の同色信号のうちＲ信号を加算処理して得られたデータがＲ１Ｌであり、Ｇ信号を加算処理して得られたデータがＧ１Ｌである。同様に第二列目の同色信号のうちのＧ信号を加算処理して得られたデータがＧ２Ｌであり、Ｂ信号を加算処理して得られたデータがＢ１Ｌである。
【０１０５】
また、同様にしてＣＣＤ２１の焦点検出用の受光領域１５２ｂにおいても同様の加算処理を行なって所定のデータを取得する。そして、このようにして得られるデータは、Ｇ信号については、受光領域１５２ａの側でＧ１Ｌ・Ｇ２Ｌ・Ｇ３Ｌ…が、受光領域１５２ｂの側でＧ１Ｒ・Ｇ２Ｒ・Ｇ３Ｒ…がそれぞれ得られる。同様にＲ信号については、受光領域１５２ａの側でＲ１Ｌ・Ｒ２Ｌ・Ｒ３Ｌ…が、受光領域１５２ｂの側でＲ１Ｒ・Ｒ２Ｒ・Ｒ３Ｒ…が得られ、Ｂ信号については、受光領域１５２ａの側でＢ１Ｌ・Ｂ２Ｌ…が、受光領域１５２ｂの側でＢ１Ｒ・Ｂ２Ｒ…が得られる。
【０１０６】
次に、ステップＳ３０１では、上述のステップＳ３００において取得した同色加算信号の各データを用いて一般的な位相差検出演算をＲ・Ｇ・Ｂの各色要素毎に行なう。
【０１０７】
例えば、受光領域１５２ａ側の加算後データＧ１Ｌ・Ｇ２Ｌ・Ｇ３Ｌ…と、受光領域１５２ｂ側の加算後データＧ１Ｒ・Ｇ２Ｒ・Ｇ３Ｒ…とによって位相差検出演算を行なう。
【０１０８】
そして、次のステップＳ３０２では、上述のステップＳ３０１における位相差検出演算の信頼性についてそれぞれ評価して、焦点検出が可能であるか否かの判定を行なう。
【０１０９】
ステップＳ３０３では、信頼性があり焦点検出が可能であると判定された演算結果を選択して平均処理を行なう。
【０１１０】
次いで、ステップＳ３０４において、上述の演算結果からデフォーカス量を算出した後、図１０のメインルーチンに復帰する（リターン）。
【０１１１】
以上説明したように上記第１の実施形態によれば、メインミラー１４の一部にハーフミラー部を設け、このハーフミラー部を透過した被写体光束をサブミラー１９によって焦点検出光学系３０へと導くようにし、この焦点検出光学系３０を介して被写体光束をＣＣＤ２１の撮像領域１００のうちの所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに対して照射するようにし、これによって焦点検出動作を実行するようにしている。
【０１１２】
つまり、焦点検出動作を行なうための専用の撮像手段を特に配設することなく、被写体光束の一部を撮像用の撮像手段の所定の位置へと導くことにより、この撮像用の撮像手段を利用した焦点検出動作を実行するようにしている。したがって、電子的撮像装置の構成部材数を低減化することができ、よって装置の小型化に寄与し得ると共に、装置全体の製造コストの低減化に寄与することができる。
【０１１３】
なお、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算処理については、次に示すような手段としてもよい。
【０１１４】
図１５は、上記第１の実施形態の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算の加算処理の変形例を示す概念図である。
【０１１５】
この変形例においては、焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂにより取得され得る画素信号のうち所定の信号のみを取り出すようにしたいわゆる間引き読み出しを行なう場合の例を示すものである。
【０１１６】
即ち、図１５に示すように例えば焦点検出領域内、即ち受光領域１５２ａ・１５２ｂの同色信号を列方向に加算する。この場合において、列方向の同色信号のうち三つ毎に一つの画素信号を取得する間引き読み出しを行なって、読み出した画素信号については、垂直シフトレジスタ１０３の内部において加算処理を行なう。
【０１１７】
この間引き読み出しについては、例えば本出願人が先に特開平１０−１３６２４４号公報等によって開示しているように、撮像素子としてＣＣＤを適用している場合には、読み出しクロックの操作を行なうことによって垂直シフトレジスタ１０３の動作を制御することで容易に実現することができるものである。
【０１１８】
なお、図１５では、一方の受光領域１５２ａのみについて図示しているが、他方の受光領域１５２ｂについても全く同様に処理されることになる。
【０１１９】
このように、列方向に所定の数置きに画素信号を読み出すようにすることで、全体的な画素信号の読み出し時間を短縮化することができると共に、演算処理のために扱う画素信号量が減ることになるので、演算速度を高速化することが容易となる。したがって、焦点検出動作のより一層の高速化を実現することができる。
【０１２０】
また、図１６は、上記第１の実施形態の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算の加算処理の別の変形例を示す概念図である。
【０１２１】
この図１６に示される別の変形例では、図１５の場合と同様に焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂにより取得され得る画素信号のうち所定の信号のみを取り出すようにした間引き読み出しを行なう場合の異なる例を示している。
【０１２２】
この場合には、上述の変形例と同様に列方向の同色信号のうち所定の画素信号、即ち三つ毎に二つの画素信号を取得する間引き読み出しを行なっている。このようにして読み出した画素信号については、垂直シフトレジスタ１０３の内部において、上述の第１の実施形態やその変形例と同様の加算処理を行なう。
【０１２３】
このような処理を行なうことで、上述の変形例と同様に読み出し時間の高速化及び読み出す画素信号量の削減化による演算速度の高速化を図ることができる。
【０１２４】
次に、本発明の第２の実施形態について、以下に説明する。
図１７は、本発明の第２の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置を概略的に示す図であって、合わせて撮影光学系を透過した光束の本電子的撮像装置の内部における光路を示している。この図１７は、上述の第１の実施形態における図１に相当する図であって、図１と同様に、図面の繁雑化を避けるために、本発明に関連しない構成部材については、その図示を省略し、本発明の関連する構成部材のみを示すようにしている。
【０１２５】
本実施形態の電子的撮像装置の構成は、基本的に上述の第１の実施形態と略同様であり、焦点検出光学系の構成が異なるのみである。
即ち、本実施形態の焦点検出光学系１３０は、図１７に示すように視野マスク１３１・フィールドレンズ１３２・全反射ミラー１３３・全反射ミラー１３６・瞳マスク１３４・再結像レンズ１３５等によって構成されている。この焦点検出光学系１３０の基本的な構成の概念は、上述の第１の実施形態と全く同様である（図２・図３参照）。
【０１２６】
なお、本実施形態においては、焦点検出光学系１３０から出射した焦点検出用の光束をＣＣＤ２１の撮像領域の所定の位置に導くために、サブミラー１９の後方に、さらに全反射ミラー１３７を配置している。この全反射ミラー１３７は、焦点検出光学系１３０からの焦点検出用の光束を反射させることによって、その光路を折り曲げて、下方に位置する焦点検出光学系１３０からの光束を、本電子的撮像装置の後方に配置されるＣＣＤ２１の側へと導き、その受光面上に再結像させるために設けられているものである。
【０１２７】
そして、本電子的撮像装置においても撮影動作時には、メインミラー１４及びサブミラー１９が撮影位置（図１７の点線位置）に退避することになるが、このとき同時に全反射ミラー１３７も被写体光束を遮らない位置、即ち図１７の点線で示す位置へと所定の移動機構（図示せず）によって移動し、これによって被写体光束の光路上から退避するようになっている。
【０１２８】
このような構成の焦点検出光学系１３０とした場合には、ＣＣＤ２１に対して略垂直に焦点検出用の光束を入射させて、撮像領域１００の所定の位置に焦点検出用の像を再結像させるようにしている。この場合のＣＣＤ２１における撮像領域１００に結像される視野マスク像１５３ａ・１５３ｂ及び焦点検出用の受光領域１５２ａ・１５２ｂは、図１７のように上述の第１の実施形態において生じる変形は生じない。
【０１２９】
その他の構成については、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置と略同様に構成されており、その作用についても同様である。
なお、本実施形態においては、上述したように撮影動作時には、メインミラー１４及びサブミラー１９が被写体光束の光路外に退避するのと同時に、全反射ミラー１３７も図示しない移動機構によって被写体光束の光路外に退避する。これによって、撮影光学系１１を透過した被写体光束の全てがＣＣＤ２１の受光面の撮像領域１００に照射することになる。
【０１３０】
以上説明したように上記第２の実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができると共に、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置における焦点検出光学系３０によって発生する像の変形（図５参照）等の問題を解消することができ、よって焦点検出精度をより向上させることができる。
【０１３１】
次に、本発明の第３の実施形態について、以下に説明する。
図１９は、本発明の第３の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置を概略的に示す図であって、合わせて撮影光学系を透過した光束の本電子的撮像装置の内部における光路を示している。また、図２０は、本電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成の概念を示す斜視図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系２３０を介してＣＣＤ２１へと到達する際の様子を概念的に示す図である。
【０１３２】
なお、図１９は、上述の第１の実施形態における図１に相当する図であり、図２０は、同様に第１の実施形態における図３に相当する図である。これら図１９・図２０は、図面の繁雑化を避けるために、本発明に関連しない構成部材については、その図示を省略し、本発明の関連する構成部材のみを示すものである。
【０１３３】
本実施形態の電子的撮像装置の構成は、基本的に上述の第１の実施形態と略同様であるが、焦点検出光学系の構成が異なると共に、ＣＣＤ２１の全面にフォーカルプレーンシャッターを配置している点が異なる。
【０１３４】
即ち、本実施形態の焦点検出光学系２３０は、図１９に示すようにフィールドミラー２３２・瞳マスク２３４・再結像レンズ２３５等によって構成されている。フィールドミラー２３２は、凹面の内側に反射面を有する反射鏡により形成されている。そして、このフィールドミラー２３２は、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置における焦点検出光学系３０を構成する視野マスク３１・フィールドレンズ３２・全反射ミラー３３の機能を一部材によって実現しているものである。
【０１３５】
つまり、フィールドミラー２３２は、撮影光学系１１（図２０では図示せず）を透過した被写体光束であって、サブミラー１９（図２０では図示せず）からの光束のうち一部の光束のみが反射し得るように、その反射面Ａの側の略中央部近傍に所定の範囲の反射部２３２ａが設けられている。
【０１３６】
また、フィールドミラー２３２は、上述したように凹面の内側に反射面Ａを有する反射鏡によって形成されていることから、上記反射部２３２ａによって集光された所定の光束のみが反射するようになっている。したがって、光束の光路は、これによって変換されてＣＣＤ２１の側に導かれるようになっている。こうしてフィールドミラー２３２は、第１の実施形態における焦点検出光学系３０の視野マスク３１・フィールドレンズ３２・全反射ミラー３３の機能を一部材で実現している。
【０１３７】
そして、フィールドミラー２３２により反射された光束は、二つの開口部２３４ａ・２３４ｂを有する瞳マスク２３４及び二つのレンズ２３５ａ・２３５ｂからなる再結像レンズ２３５を介して焦点検出光学系２３０から出射することになる。
【０１３８】
このようにして焦点検出光学系２３０から出射した焦点検出用の光束は、図２０に示すようにＣＣＤ２１の受光面の撮像領域１００の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂへと入射するようになっている。
【０１３９】
一方、ＣＣＤ２１の前面側には、機械式のシャッター機構であるフォーカルプレーンシャッター２２が配置されている。このフォーカルプレーンシャッター２２は、一般的な一眼レフレックスカメラ等に適用されているものと同様の構成、即ち先幕２３及び後幕２４等からなり、先幕２３と後幕２４との間に形成されるスリットによって、露光動作を行なうようにしたものである。
【０１４０】
そして、フォーカルプレーンシャッター２２は、焦点検出動作が行なわれる場合、即ち電子的撮像装置が撮影準備状態にあるときには、メインミラー１４が図１９の実線で示す位置にあると共に、先幕２３が開放状態となる位置に配置されるようになっている。これにより、焦点検出用の光束のみがＣＣＤ２１の撮像領域１００（図２０参照）の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに入射するように構成されている。
【０１４１】
即ち、この状態においては、ＣＣＤ２１の撮像領域１００の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂ以外の部分への入射光は、上述の第１の実施形態と同様にメインミラー１４の全反射ミラー部、即ちサブミラー１９に対応するハーフミラー部以外の領域により遮光されるようになっている。したがって、焦点検出動作が行なわれるときには、焦点検出用の光束のみがＣＣＤ２１の撮像領域１００（図２０参照）の所定の受光領域１５２ａ・１５２ｂに入射することになる。
【０１４２】
一方、撮影動作が行われるときには、メインミラー１４及びサブミラー１９が図１９の点線で示す位置（撮影位置）に退避すると共に、フォーカルプレーンシャッター２２は、機械的チャージ機構（図示せず）の作用によってチャージされ、先幕２３がセット状態になる。
【０１４３】
そして、測光・露出演算部４５による演算処理の結果、算出されたシャッタ秒時の情報に基づいて先幕２３及び後幕２４の駆動制御が行なわれ、これによって本露光動作が実行されることになる。
【０１４４】
また、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置においては、本露光動作後に行なわれるＣＣＤ２１の画素データ読み出し時に、絞り部材１１ｂを完全な遮閉状態とすることでＣＣＤ２１への光束を遮光するようにしているが、本実施形態においては、ＣＣＤ２１の全面に配置したフォーカルプレーンシャッター２２によってＣＣＤ２１の遮光状態を保持し得るので、絞り部材１１ｂは、絞り開口を保持し撮影光学系１１への入射光束を規制する絞り機能の役目をするのみである。
【０１４５】
その他の構成については、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置と略同様の構成となっており、その作用は、上述のフォーカルプレーンシャッター２２の作用が加わる一方、絞り部材１１ｂによる遮光動作が不要となる点以外は、上述の第１の実施形態と同様である。
【０１４６】
以上説明したように上記第３の実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、本実施形態の電子的撮像装置における焦点検出光学系２３０では、第１の実施形態の電子的撮像装置の焦点検出光学系３０における視野マスク３１・フィールドレンズ３２・全反射ミラー３３によって実現される機能を、フィールドミラー２３２の一部材によって機能するようにしているので、焦点検出光学系２３０を構成する部材数を削減すると同時に、その構成の簡易化を実現している。したがって、電子的撮像装置全体の製造コストのさらなる低減化に寄与することができる。
【０１４７】
また、本露光動作後に行なわれるＣＣＤ２１の画素データ読み出し時には、ＣＣＤ２１の全面に配置したフォーカルプレーンシャッター２２によってＣＣＤ２１の遮光状態を保持するようにしているので、絞り部材１１ｂは、絞り開口を保持し撮影光学系１１への入射光束を規制するのみの動作を行なえば良い。したがって絞り部材１１ｂを駆動制御する絞り駆動部６３の制御シーケンスをより単純化することができる。
【０１４８】
次に、本発明の第４の実施形態について、以下に説明する。
図２１は、本発明の第４の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置を概略的に示す図であって、合わせて撮影光学系を透過した光束の本電子的撮像装置の内部における光路を示している。また、図２２は、本電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成の概念を示す斜視図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系３３０を介してＣＣＤ２１へと到達する際の様子を概念的に示す図である。
【０１４９】
なお、図２１は、上述の第１の実施形態における図１に相当する図であり、図２２は、第１の実施形態における図３に相当する図である。これら図２１・図２２においては、図面の繁雑化を避けるために、本発明に関連しない構成部材については、その図示を省略し、本発明の関連する構成部材のみを示すものである。
【０１５０】
本実施形態の電子的撮像装置の構成は、基本的に上述の第１の実施形態と略同様であるが、焦点検出光学系の構成が異なるものである。
【０１５１】
即ち、本実施形態の焦点検出光学系３３０は、図２１に示すように視野マスク３３１・フィールドレンズ３３２・第１全反射ミラー３３３及び第２全反射ミラー３３６・再結像ミラー３３５等によって構成されている。
【０１５２】
再結像ミラー３３５は、凹面形状からなり内側に全反射面を有する二つの反射鏡であるミラー３３５ａ・３３５ｂによって構成されている。この再結像ミラー３３５は、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置における焦点検出光学系３０の一部を構成する瞳マスク３４及び再結像レンズ３５の機能を合わせて備えたものである。
【０１５３】
つまり、再結像ミラー３３５の二つのミラー３３５ａ・３３５ｂの各反射面には、上述の第３の実施形態における焦点検出光学系２３０のフィールドミラー２３２と同様に、入射する光束のうち一部の光束のみが反射するように、反射面の略中央部近傍に所定の範囲の反射部が設けられている。したがって、これにより上述の第１の実施形態における焦点検出光学系３０の瞳マスク３４の機能を有している。また、これと同時に再結像ミラー３３５は、その凹面反射鏡による集光及び反射作用によって光束を集光し所定の像を再結像させる再結像レンズ３５の機能をも有しているのである。
【０１５４】
その他の構成については、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置と略同様の構成となっている。また、その作用についても略同様である。
【０１５５】
なお、本実施形態においては、焦点検出動作が行なわれる場合には、サブミラー１９から焦点検出光学系３３０へと導かれた焦点検出用の光束の光路は、次のような経路をたどることになる。
【０１５６】
即ち、撮影光学系１１を透過した被写体光束であって、サブミラー１９からの焦点検出光学系３３０へと導かれた焦点検出用の光束は、まず視野マスク３３１によって所定量の光束に規制されて、これを通過した後、フィールドレンズ３３２によって集光され、第１全反射ミラー３３３の反射面によって反射する。これにより、その光路が変更されて、同光束は第２全反射ミラー３３６へと導かれる。そして、同光束は、第２全反射ミラー３３６によって再度反射することによって、その光路を変更して、再結像ミラー３３５へと導かれる。
【０１５７】
この再結像ミラー３３５の二つのミラー３３５ａ・３３５ｂに入射した各光束は、それぞれの反射面で反射して二つの像をＣＣＤ２１の撮像領域１００の所定の二つの受光領域１５２ａ・１５２ｂに照射され、ここに所定の像を再結像させる。そして、この二つの像に基づいて焦点検出動作が実行されることになる。
【０１５８】
その他の構成及び作用については、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置と略同様である。
【０１５９】
以上説明したように上記第４の実施形態によれば、上述の第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置の焦点検出光学系３０においては、瞳マスク３４の二つの開口部３４ａ・３４ｂを通過した光束を再結像レンズ３５の二つのレンズ３５ａ・３５ｂによって再結像するようにしていたので、同レンズ３５ａ・３５ｂにより生ずる収差等の影響を受けて像の位置ずれ等の問題があった。
【０１６０】
しかし、本実施形態においては、上述の第１の実施形態の電子的撮像装置の焦点検出光学系３０における瞳マスク３４と再結像レンズ３５との機能を再結像ミラー３３５によって実現するようにしたので、上述のような問題を解消することができる。したがって、これにより、さらに高精度な焦点検出動作を実現することが容易となる。
【０１６１】
［付記］
上記発明の実施形態により、以下のような構成の発明を得ることができる。
【０１６２】
（１） 撮影光学系を透過して結像される光学的な被写体像を光電変換することにより電気的な画像信号を生成する撮像素子を有してなる電子的撮像装置において、
上記撮影光学系を透過した被写体光束のうちの少なくとも一部を上記撮像素子の受光面に再結像させる焦点検出光学系と、
上記撮影光学系を透過した被写体光束のうちの少なくとも一部を上記焦点検出光学系へと導く光学部材と、
上記撮像素子の出力信号に基づいて焦点検出動作を実行する焦点検出部と、
を具備して構成されている電子的撮像装置。
【０１６３】
（２） 付記１に記載の電子的撮像装置において、
上記撮影光学系を透過した被写体光束を二つの光束に分割し、一方の光束を被写体観察用の光束としてファインダー光学系へと導くと共に、他方の光束を焦点検出用の光束として上記光学部材へと導く分割光学系を、さらに有して構成されている。
【０１６４】
（３） 付記２に記載の電子的撮像装置において、
上記分割光学系は、焦点検出動作の実行中には上記撮影光学系を透過した被写体光束の光路上に配置され、撮影動作の実行中には上記撮影光学系を透過した被写体光束の光路上から退避する位置に移動する。
【０１６５】
（４） 付記２に記載の電子的撮像装置において、
上記分割光学系は、クイックリターンミラーによって構成されている。
【０１６６】
（５） 付記２に記載の電子的撮像装置において、
上記分割光学系は、一部が半透過鏡により、他の一部は全反射鏡によって構成されている。
【０１６７】
（６） 付記２に記載の電子的撮像装置において、
上記光学部材は、全反射鏡により構成されている。
【０１６８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、撮影光学系により結像された被写体像を撮像素子を利用して画像信号に光電変換し、この画像信号を画像データとして記録媒体に記録する電子的撮像装置において、焦点検出を行なうための専用の撮像素子が不要となるような構成を採ることで、装置自体の小型化及び製造コストの低減化に寄与し得る電子的撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置と、撮影光学系を透過した光束の電子的撮像装置の内部における光路とを合わせて示す図。
【図２】図１の電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成を示す側断面図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系を介して撮像素子へと到達する際の様子を概念的に示す図。
【図３】図１の電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成を示す斜視図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系を介して撮像素子へと到達する際の様子を概念的に示す図。
【図４】図１の電子的撮像装置における撮影画面内の焦点検出領域の配置を示す図。
【図５】図１の電子的撮像装置における撮影画面の焦点検出領域に対応する撮像素子（ＣＣＤ）の受光部（撮像領域）の受光領域を示す概念図。
【図６】図１の電子的撮像装置において主要となる電気的な構成部材を示すブロック構成図。
【図７】図１の電子的撮像装置における映像信号処理部及び記録部とこれらに対して電気的に接続される主要な電気回路の一部を取り出して示す要部ブロック構成図。
【図８】図１の電子的撮像装置における撮像素子（ＣＣＤ）の一部を拡大して示す要部拡大構成図。
【図９】図１の電子的撮像装置における撮像素子（ＣＣＤ）の色フイルターの色要素を示す配列図。
【図１０】図１の電子的撮像装置における制御手段（マイコン）のメインルーチンを示すフローチャート。
【図１１】図１の電子的撮像装置において撮像動作が実行される際のタイムチャート。
【図１２】図１の電子的撮像装置における撮像素子（ＣＣＤ）の焦点検出用の受光領域における蓄積動作及び読出動作のシーケンスを示すフローチャート。
【図１３】図１の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算のシーケンスを示すフローチャート。
【図１４】図１の電子的撮像装置において焦点検出演算が行なわれる際の加算処理を概念化して示す図。
【図１５】本発明の第１の実施形態の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算の加算処理の変形例を示す概念図。
【図１６】本発明の第１の実施形態の電子的撮像装置において行なわれる焦点検出演算の加算処理の別の変形例を示す概念図。
【図１７】本発明の第２の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置と、撮影光学系を透過した光束の電子的撮像装置の内部における光路とを合わせて示す図。
【図１８】図１７の電子的撮像装置における撮影画面の焦点検出領域に対応する撮像素子（ＣＣＤ）の受光部（撮像領域）の受光領域を示す概念図。
【図１９】本発明の第３の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置と、撮影光学系を透過した光束の電子的撮像装置の内部における光路とを合わせて示す図。
【図２０】図１９の電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成を示す斜視図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系を介して撮像素子へと到達する際の様子を概念的に示す図。
【図２１】本発明の第４の実施形態の電子的撮像装置における主要構成部材の配置と、撮影光学系を透過した光束の電子的撮像装置の内部における光路とを合わせて示す図。
【図２２】図２１の電子的撮像装置における焦点検出光学系の構成を示す斜視図であって、合わせて撮影光学系を透過した被写体光束が焦点検出光学系を介して撮像素子へと到達する際の様子を概念的に示す図。
【符号の説明】
１１……撮影光学系
１１ａ……合焦レンズ（焦点調節光学系）
１１ｂ……絞り部材
１２ フイルター
１２……赤外光カットフイルター
１３……光学的ローパスフイルター（ＬＰＦ）
１４……メインミラー
１９……サブミラー
２１……固体撮像素子（ＣＣＤ）
２２……フォーカルプレーンシャッター
３０・１３０・２３０・３３０……焦点検出光学系
３１・１３１・３３１……視野マスク（焦点検出光学系）
３２・１３２・３３２……フィールドレンズ（焦点検出光学系）
３３・１３３……全反射ミラー（焦点検出光学系）
３４・１３４……瞳マスク（焦点検出光学系）
３５・１３５……再結像レンズ（焦点検出光学系）
４２……映像信号処理部
４３……ＣＣＤ制御部
４４……記録部
４５……測光・露出演算部
４６……表示部
５０……焦点検出演算部
５１……ＡＷＢ部
６１……マイコン
６２……レンズ駆動部
６３……絞り駆動部
１３６ 全反射ミラー（焦点検出光学系）
１３７ 全反射ミラー（焦点検出光学系）
２３２ フィールドミラー（焦点検出光学系）
２３４ 瞳マスク（焦点検出光学系）
２３５ 再結像レンズ（焦点検出光学系）
３３３ 第１全反射ミラー（焦点検出光学系）
３３５ 再結像ミラー（焦点検出光学系）
３３６ 第２全反射ミラー（焦点検出光学系）

Claims (1)

1. 撮影レンズと、
   上記撮影レンズの形成する像を観察する観察光学系と、
   上記撮影レンズが形成した像から画像データを生成するための撮像素子と、
   上記撮影レンズの射出瞳を通過した光束から２つの像を上記撮像素子へ形成する焦点検出光学系と、
   撮影準備位置に設定されると上記観察光学系と上記焦点検出光学系へ撮影レンズの光束を導き、撮影位置に設定されると上記撮像素子へ光束を導くミラーと、
   上記ミラーの撮影準備位置において、上記撮像素子の出力信号より上記２つの像の間隔を検出し、上記撮影レンズの焦点調整の為のデフォーカス量を算出する焦点調整回路と、
   を有し、
   上記ミラーは更にサブミラーを有し、該サブミラーによって上記ミラーの半透過部を通過した上記撮影レンズからの光束を上記焦点検出光学系へ導くことを特徴とする電子的撮像装置。

Images