JP2000330191A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】デジタルカメラの光学系の全長を短くする。 【解決手段】撮影レンズ１を通過して、跳ね上げられた
クイックリターンミラー３の下を直進した被写体光Ｌ
は、撮影レンズ１の一次結像面１６の被写体側に設けら
れたフィールドレンズ２０９で集光され、ミラー２１０
およびミラー２１１で反射される。さらに、リレーレン
ズ２１２ａおよび２１２ｂ（図２）で集光されて、偏光
ビームスプリッタ２１９に入射される。被写体光ＬのＰ
偏光成分は偏光ビームスプリッタ２１９を透過して直進
し、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２１９で反射さ
れ、それぞれ互いに共役な結像面に配置された撮像素子
２１４ａおよび２１４ｂに入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体像を撮像し
て被写体画像データとして記憶することができるデジタ
ルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】撮影レンズを通過した被写体像がクイッ
クリターンミラーによって導かれるファインダー装置
と、クイックリターンミラーの後段に配置され、被写体
像を撮像して画像信号を出力するＣＣＤのような撮像装
置と、画像信号を表示用に画像処理する画像処理装置
と、画像処理後の画像データをＪＰＥＧなどの方式で圧
縮してフラッシュメモリなどの記録媒体に記録する記録
装置を備える一眼レフレックスタイプのデジタルスチル
カメラが知られている。

【０００３】このようなデジタルスチルカメラの撮影レ
ンズは、銀塩フィルムを使用した一般の一眼レフレック
スカメラ用に広く普及している撮影レンズをそのまま使
用することができ、撮影時の画角などが銀塩フィルム用
カメラの場合と同じであると都合がよい。しかしなが
ら、一般の３５ｍｍサイズ用銀塩フィルム用カメラは２
４ｍｍ×３６ｍｍのサイズに被写体像を記録するのに対
して、デジタルスチルカメラに用いられているＣＣＤの
光学系のサイズは、たとえば、２／３インチで銀塩フィ
ルムサイズより小さいので、銀塩フィルムカメラ用の光
学系をそのままデジタルカメラに採用すると被写界の周
辺が欠けてしまう。そこで、撮影結像光学系に縮小リレ
ー光学系を設けることにより、銀塩フィルム用撮影レン
ズで結像された３５ｍｍ判の被写体像を、これより小さ
なサイズのＣＣＤ上に欠けることなく投影して、画角な
どが同じになるようにしている。

【０００４】上述したようなデジタルスチルカメラは、
クイックリターンミラーの後段に設けられたフィールド
レンズおよびリレーレンズにより縮小光学系を構成し、
撮影レンズにより結像された被写体像を上記縮小光学系
の再結像面に配置されたＣＣＤ上に縮小して再結像させ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のデジタルカメラ
において、クイックリターンミラーの後段に上述したよ
うな縮小光学系が構成されると、装置の厚みが増して大
型化するという問題がある。さらに、装置の厚みが増し
て大型化すると、銀塩フィルム用一眼レフレックスカメ
ラで使用されているファインダー装置の光学系を利用す
る場合にも、ファインダーの視野率が変化してしまうと
いう問題がある。

【０００６】本発明の目的は、装置の厚みを薄くして小
型化したデジタルスチルカメラを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
〜図３を参照して本発明を説明する。 （１）請求項１の発明によるデジタルカメラは、被写体
像を一次結像面１６に結像させる光学手段１と、一次結
像面１６より被写体側に設けられたフィールドレンズ２
０９と、フィールドレンズ２０９を通過した被写体像を
再結像面に結像させる再結像光学手段２１２と、再結像
面に配置されて被写体像を撮像する撮像手段２１４ａ、
２１４ｂと、撮像手段２１４ａ、２１４ｂにより撮像さ
れた被写体像を記録用画像に処理する画像処理手段４３
１ａ、４３１ｂ、４３３とを備えることにより、上述し
た目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載のデジタルカ
メラにおいて、フィールドレンズ２０９による結像倍率
βは、β＞−１であることを特徴とする。 （３）請求項３の発明によるデジタルカメラは、被写体
像を一次結像面１６に結像させる光学手段１と、光学手
段１を通過した被写体像を反射する反射手段３と、反射
手段３により反射された被写体像を焦点板４に結像させ
て観察する観察手段５０と、一次結像面１６と反射手段
３との間に設けられたフィールドレンズ２０９と、フィ
ールドレンズ２０９を通過した被写体像を再結像面に結
像させる再結像光学手段２１２と、再結像面に配置され
て被写体像を撮像する撮像手段２１４ａ、２１４ｂと、
撮像手段２１４ａ、２１４ｂにより撮像された被写体像
を記録用画像に処理する画像処理手段４３１ａ、４３１
ｂ、４３３とを備えることにより、上述した目的を達成
する。 （４）請求項４の発明は、請求項３に記載のデジタルカ
メラにおいて、フィールドレンズ２０９による結像倍率
βは、β＞−１であることを特徴とする。 （５）請求項５の発明によるデジタルカメラは、被写体
像を一次結像面１６に結像させる光学手段１と、光学手
段１を通過した被写体像を反射する反射手段３と、反射
手段３により反射された被写体像を焦点板４に結像させ
て観察する観察手段５０と、一次結像面１６と反射手段
３との間に設けられた第１のフィールドレンズと、一次
結像面に対して前記第１のフィールドレンズと反対側に
設けられた第２のフィールドレンズと、第１および第２
のフィールドレンズを通過した被写体像を再結像面に結
像させる再結像光学手段２１２と、再結像面に配置され
て被写体像を撮像する撮像手段２１４ａ、２１４ｂと、
撮像手段２１４ａ、２１４ｂにより撮像された被写体像
を記録用画像に処理する画像処理手段４３１ａ、４３１
ｂ、４３３とを備えることにより、上述した目的を達成
する。 （６）請求項６の発明は、請求項５に記載のデジタルカ
メラにおいて、第１および第２のフィールドレンズによ
る結像倍率βは、β＞−１であることを特徴とする。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００９】

【発明の実施の形態】−第一の実施の形態− 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、第一の実施の形態による一眼レフデ
ジタルスチルカメラ１００は、カメラ本体２００と、カ
メラ本体２００に着脱されるファインダー装置５０と、
レンズ９１と絞り９２を内蔵してカメラ本体２００に着
脱される撮影レンズ１とを備える。被写体光Ｌは撮影レ
ンズ１を通過してカメラ本体２００に入射され、ハーフ
ミラーからなるクイックリターンミラー３により焦点検
出（オートフォーカス：ＡＦ）のための通過光Ｌ１とフ
ァインダー観察用の反射光Ｌ２とに分離される。通過光
Ｌ１は、ファインダー観察状態ではクイックリターンミ
ラー３を通過してフィールドレンズ２０９で集光され、
さらにミラー２１０で反射されて後述するミラー２１１
に導かれる。一方、反射光Ｌ２は、ファインダー装置５
０に導かれて撮影レンズ１の一次結像面１６と共役なフ
ァインダーマット４上に被写体像を結像し、その像がペ
ンタプリズム２０５を介してファインダー光学系２０７
で拡大されて撮影者１８により観察される。

【００１０】デジタルスチルカメラ１００がレリーズさ
れると、ハーフミラー３が破線３’で示す位置に回動
し、被写体光Ｌは分離されることなくミラー２１０側へ
進む。

【００１１】上述したフィールドレンズ２０９は、クイ
ックリターンミラー３の後方（図１では右側）におい
て、撮影レンズ１の一次結像面１６より前方（図１では
左側）に設けられている。一次結像面１６の後方には、
水平方向に対して５５度の角度θで固定されたミラー２
１０が設けられ、被写体光Ｌの光束をミラー２１０の直
下よりも前方に設けられているミラー２１１に向けて反
射する。ミラー２１１に入射された光束は、ミラー２１
１で図面奥方向に水平に反射される。デジタルスチルカ
メラ１００を背面から透視した図２に示すように、ミラ
ー２１１で図２の右方向に反射された光束は、後述する
縮小光学系２１２に入射される。

【００１２】図３は、上述した撮影レンズ１の一次結像
面１６より後方（図３では右斜め上）に配置されている
縮小光学系２１２、ビームスプリッタ２１９および撮像
素子２１４ａおよび２１４ｂからなる結像光学系の斜視
図である。縮小光学系２１２の内部には、リレーレンズ
２１２ａと２１２ｂとに挟まれて、シャッター板２０８
と絞り板２１５とが隣接して設けられている。シャッタ
ー板２０８および絞り板２１５は円盤状に形成されてお
り、円盤の回転中心にそれぞれ設けられたステップモー
タ４０８、４１５（図２）によりシャッター板２０８お
よび絞り板２１５は回転される。

【００１３】図３に示すように、シャッター板２０８に
は全ての被写体光束を遮光する完全遮光部２０８ａ、全
ての被写体光束を通過させる開口部２０８ｂ、被写界の
水平方向に並ぶ一対の開口部を有する２０８ｃと２０８
ｄ、および被写界の垂直方向に並ぶ一対の開口部２０８
ｅと２０８ｆ、被写界の水平方向に対して斜め４５度の
方向に並ぶ一対の開口部２０８ｇと２０８ｈ、および上
記斜め４５度と直交する方向に並ぶ一対の開口部２０８
ｉと２０８ｊが設けられている。そして、開口部２０８
ｃ、開口部２０８ｅ、開口部２０８ｇ、および開口部２
０８ｉには被写体光束からＰ偏光成分を透過させる偏光
板３０８ｃ、３０８ｅ、３０８ｇ、３０８ｉが、開口部
２０８ｄ、開口部２０８ｆ、開口部２０８ｈ、および開
口部２０８ｊには被写体光束からＳ偏光成分を透過させ
る偏光板３０８ｄ、３０８ｆ、３０８ｈ、３０８ｊがそ
れぞれ設けられている。通常の撮影時には完全遮光部２
０８ａおよび開口部２０８ｂが用いられ、後述する瞳分
割方式の焦点検出動作時に開口部２０８ｃ〜２０８ｊが
用いられる。

【００１４】一方、絞り板２１５には絞り開口部２１５
ａ〜２１５ｇが設けられている。全ての被写体光束を通
過させる開口部２１５ａの面積を基準にして、絞り開口
部２１５ｂ〜２１５ｇの開口面積は、開口部２１５ｂ〜
２１５ｇに至るまで開口面積が順に半分ずつになるよう
に設定されている。図３に示すとうり、開口面積が大き
な開口部と小さな開口部とを交互に配置することによ
り、隣接する開口部間の間隔が狭くならないように構成
されている。縮小光学系２１２の射出側（図３でリレー
レンズ２１２ｂの右上）には偏光ビームスプリッタ２１
９が設けられている。偏光ビームスプリッタ２１９は、
入射された被写体光束のうちＰ偏光成分を透過し、Ｓ偏
光成分を反射する。偏光ビームスプリッタ２１９を透過
した光束のＰ偏光成分は撮像素子２１４ａに入射され、
偏光ビームスプリッタ２１９で反射された光束のＳ偏光
成分は撮像素子２１４ｂに入射される。撮像素子２１４
ａおよび２１４ｂ上に結像される像は、一次結像面１６
において空中像として結像された像がフィールドレンズ
２０９、およびリレーレンズ２１２ａ、２１２ｂの作用
により縮小されたものである。なお、図３に不図示であ
るが、図２に示すように、撮像素子２１４ａおよび２１
４ｂと偏光ビームスプリッタ２１９との間には、ＣＣＤ
保護ガラス２１３ａ、２１３ｂとオプティカル・ローパ
ス・フィルター２２３ａ、２２３ｂがそれぞれ設けられ
ている。

【００１５】図４は、この実施の形態のデジタルスチル
カメラ１００の回路を示すブロック図である。ＣＰＵ４
３９はＲＯＭ４４３に記憶されている制御プログラムが
起動されると、操作部材４０７から入力される操作信号
に基づいて、各部のブロックに対する制御を適宜行う。
デジタルスチルカメラ１００は、後述するように被写体
像を撮像して画像データ記録する記録モードと、記録さ
れた画像データを読み出して再生する再生モードの２つ
の動作モードを有し、これらの動作モードは操作部材４
０７から入力される操作信号に基づいて切換えられる。

【００１６】図３において既に図示した撮像素子２１４
ａおよび２１４ｂは同じ画素数を有するＣＣＤであり、
各画素に結像された光画像を電気的な画像信号に光電変
換する。デジタルシグナルプロセッサ（以下、ＤＳＰと
呼ぶ）４３３は、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂに対
して水平駆動信号を供給するとともに、撮像素子駆動回
路４３４を制御し、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂに
対して垂直駆動信号を供給する。

【００１７】画像処理部４３１ａ、４３１ｂは、ＣＰＵ
４３９により制御され、撮像素子２１４ａおよび２１４
ｂで光電変換された画像信号を所定のタイミングでサン
プリングして、所定の信号レベルとなるように増幅す
る。画像信号を増幅する増幅率は、撮影時と後述する焦
点検出時とで設定値が変更される。焦点検出時の露光時
間が短縮されるように、たとえば、焦点検出時は撮影時
の約４倍に設定される。アナログ／デジタル変換回路
（以下、Ａ／Ｄ変換回路と呼ぶ）４３２は２チャンネル
の入力ポートを有し、この入力ポートには画像処理部４
３１ａと４３１ｂから出力された増幅後の画像信号がそ
れぞれ入力される。そして、Ａ／Ｄ変換回路４３２でデ
ジタル信号に変換された画像データが上述したＤＳＰ４
３３に入力され、輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバラ
ンス調整などの画像処理が施される。

【００１８】ＤＳＰ４３３は、バッファメモリ４３６お
よびメモリカード４２４に接続されているデータバスを
制御し、画像処理が施された画像データをバッファメモ
リ４３６に一旦記憶させたのち、バッファメモリ４３６
から記憶した画像データを読み出して、撮像素子２１４
ａおよび２１４ｂによる２つの画像データを合成する。
その後、たとえば、ＪＰＥＧ圧縮のために所定のフォー
マット処理を行い、フォーマット処理後の画像データを
ＪＰＥＧ方式で所定の比率にデータ圧縮して、メモリカ
ード４２４に記録させる。また、ＤＳＰ４３３は上記の
画像処理後の画像データをフレームメモリ４３５に記憶
させて、カメラ本体２００の背面に設けられたＬＣＤ２
２０（図２）上に表示させたり、メモリカード４２４か
ら記録された撮影画像データを読み出して伸張し、伸張
後の撮影画像データをフレームメモリ４３５に記憶させ
てＬＣＤ２２０上に表示させる。さらに、ＤＳＰ４３３
は、上述した画像データのメモリカード４２４への記
録、および伸張後の撮影画像データのバッファメモリ４
３６への記録などにおけるデータ入出力のタイミング管
理を行う。

【００１９】バッファメモリ４３６は、メモリカード４
２４に対する画像データの入出力の速度の違いと、ＣＰ
Ｕ４３９やＤＳＰ４３３などにおける処理速度の違いを
緩和するために利用される。測色素子４１７は、被写体
およびその周囲の色温度を測定し、測定結果を測色回路
４５２に対して出力する。測色回路４５２は、測色素子
４１７から出力された測色結果であるアナログ信号に対
して、所定の処理を施してデジタル信号に変換し、変換
後のデジタル信号をＣＰＵ４３９に出力する。このデジ
タル出力信号に基づいて、上述したホワイトバランス調
整が行われる。タイマ４４５は時計回路を内蔵し、現在
の時刻に対応するタイムデータをＣＰＵ４３９に出力す
る。このタイムデータは、上述した画像データとともに
メモリカード４２４に記録される。

【００２０】絞り駆動回路４５３は、上述した絞り板２
１５の開口部２１５ａ〜２１５ｇのうち所定の開口部が
選択されるように、絞り板２１５を回転させるステップ
モータ４１５を駆動する。なお、絞り設定のための露出
の測定は、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂから出力さ
れる画像信号に基づいて行われる。シャッター駆動回路
４５４は、シャッター板２０８を回転させるステップモ
ータ４０８を駆動し、シャッター板２０８に設けられた
完全遮光部２０８ａと全光束通過の開口部２０８ｂとを
切換えることにより、シャッターの開放時間を制御す
る。また、焦点検出時は開口部２０８ｃ〜２０８ｊを切
換える。

【００２１】レンズ駆動回路４３０は、焦点調整を行う
ために撮影レンズ１を移動させる。ファインダ内表示回
路４４０は、上述した各種の動作における設定内容など
をファインダ内表示素子４２６に表示させる。また、イ
ンターフェイス４４８は、たとえば、撮影画像データな
どの所定のデータを、不図示の所定の外部装置との間で
授受するように設けられている。

【００２２】−焦点検出− 上述したデジタルスチルカメラ１００の焦点検出動作に
ついて説明する。ＣＰＵ４３９は、絞り駆動回路４５３
を制御してステップモータ４１５を駆動し、絞り板２１
５に形成された開口部のうち、全光束を通過させる開口
部２１５ｂを光軸上にセットする。また、シャッター駆
動回路４５４を制御してステップモータ４０８を駆動
し、たとえば、シャッター板２０８の光軸に対して垂直
方向に形成された開口部２０８ｅと２０８ｆとの中心が
光軸上になるようにセットする。すなわち、開口部２０
８ｅと２０８ｆは被写界内に垂直に並んで配設される。

【００２３】撮影レンズ１に入射して一次結像面１６で
結像した一次像は、被写体光束としてミラー２１０およ
び２１１で反射してシャッター板２０８に入射される。
入射された被写体光束は、Ｐ偏光成分の焦点検出光束と
Ｓ偏光成分の焦点検出光束として出射される。すなわ
ち、開口部２０８ｅに設けられたＰ偏光を透過する偏光
板３０８ｅ（図３）の作用により、開口部２０８ｅを透
過する光束はＰ偏光成分のみになる。一方、開口部２０
８ｆに設けられたＳ偏光を透過する偏光板３０８ｆの作
用により、開口部２０８ｆを透過する光束はＳ偏光成分
のみになる。このため、開口部２０８ｅを透過したＰ偏
光成分の焦点検出光束は、偏光ビームスプリッタ２０９
で反射されることなく透過して撮像素子２１４ａに入射
される。開口部２０８ｆを透過したＳ偏光成分の焦点検
出光束は、偏光ビームスプリッタ２０９を透過すること
なく反射されて撮像素子２１４ｂに入射される。このよ
うに、撮像素子２１４ａには開口部２０８ｅを透過した
光束が、撮像素子２１４ｂには開口部２０８ｆを透過し
た光束が入射されるので、両撮像素子２１４ａおよび２
１４ｂから出力される画像信号に基づいた両被写体画像
データを比較することにより、次のように焦点検出を行
うことができる。

【００２４】図５は、瞳分割による焦点検出動作の原理
を説明する図である。領域８００は撮影レンズ１（図
１）の射出瞳である。また、図５においてミラー２１
０、２１１、絞り板２１５および偏光ビームスプリッタ
２１９は省略している。領域８０１ｅ、８０１ｆは、シ
ャッター板２０８に設けられている開口部２０８ｅ、２
０８ｆをフィールドレンズ２０９によって領域８００上
に逆投影した像の存在する領域である。領域８０１ｅ、
８０１ｆを介して入射された光束は、撮影レンズ１の一
次結像面１６上で焦点を結んだ後、フィールドレンズ２
０９、リレーレンズ２１２ａ、開口部２０８ｅ、２０８
ｆおよびリレーレンズ２１２ｂを通り、撮像素子２１４
ａ、２１４ｂ上に再結像される。

【００２５】これらの撮像素子２１４ａ、２１４ｂ上に
再結像された一対の被写体像は、撮影レンズ１が一次結
像面１６よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶ
いわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に一次結像面
１６よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状
態では互いに遠ざかる。そして、撮像素子２１４ａ、２
１４ｂ上に結像された被写体像が所定の間隔となるとき
に、被写体の鮮鋭像は一次結像面１６上に位置する。し
たがってこの一対の被写体像を撮像素子２１４ａ、２１
４ｂで光電変換して電気信号に換え、これらの信号を演
算処理して一対の被写体像の相対距離を求めることによ
り、撮影レンズ１の焦点調節状態、つまりレンズ１によ
り鮮鋭な像が形成される位置が、一次結像面１６に対し
てどの方向にどれだけ離れているか、つまり、ずれ量が
求められる。

【００２６】図５において焦点検出領域は、撮影者によ
り選択された撮像素子２１４ａ、２１４ｂ上の領域がリ
レーレンズ２１２ａ、２１２ｂによって逆投影されて、
一次結像面１６の近傍で重なった部分に相当する。撮影
者は、焦点検出領域として、たとえば、撮像素子２１
４ａおよび２１４ｂによる画面内でカメラに最も近い被
写体が含まれる領域、撮像素子２１４ａおよび２１４
ｂによる画面内で最もコントラストが強い被写体が含ま
れる領域、任意に設定する領域のうち、いずれかが選
択されるように不図示の操作部材により設定を行う。Ｃ
ＰＵ４３９は選択されている焦点検出領域の焦点を検出
したのち、この焦点検出データに基づいてレンズ駆動回
路４３０を制御して撮影レンズ１を合焦位置へ駆動す
る。このように、撮像素子２１４ａ、２１４ｂの全領域
のデータを用いずに、あらかじめ定められた特定の焦点
検出領域内のデータに基づいて焦点検出を行うことによ
り、焦点検出に要する時間を短くできる。

【００２７】図３の光学系において、シャッター板２０
８の開口部２０８ｅと２０８ｆを透過した画像を観測す
ることは、ミラー２１０およびミラー２１１の作用によ
り、被写界を水平方向にずれた二つの瞳に分割して観察
する事に相当するので瞳分割と呼ばれる。瞳分割の方向
は、シャッター板２０８を回転することにより変更され
る。たとえば、上述した開口部２０８ｅと２０８ｆの並
び方向と直交するように、シャッター板２０８の光軸に
対して水平方向に形成された開口部２０８ｃと２０８ｄ
の中心が光軸上になるようにセットすると、被写界を垂
直方向に瞳分割して観察する事に相当する。被写界に水
平線などが含まれており、水平方向に瞳分割された被写
体画像からコントラストが得られない、すなわち、焦点
検出が難しいと判断されるときは、このように瞳分割の
方向を変えて焦点検出動作が行われる。瞳分割の方向
は、被写界に対して水平、垂直方向の他に開口部２０８
ｇと２０８ｈによる水平方向に対して斜め４５度の方向
と、開口部２０８ｉと２０８ｊによる水平方向に対して
斜め−４５度の方向が選択可能であり、これらの斜め方
向が被写体に応じて選択される。

【００２８】なお、上述した撮像素子２１４ａ、２１４
ｂは同一平面上に配設されていないので、両撮像素子上
にそれぞれ再結像される一対の被写体像の間隔を次のよ
うに求める。図３に示されるように、撮像素子２１４ａ
および２１４ｂは互いに共役な結像面に配設されている
ので、Ｐ偏光成分の被写体像が検出される撮像素子２１
４ａ、およびＳ偏光成分の被写体像が検出される撮像素
子２１４ｂ上のそれぞれの画素位置に基づいて、上記一
対の被写体画像間隔を求めることができる。

【００２９】次に、瞳分割により得られた一対の被写体
画像間隔を検出する動作について説明を行う。検出動作
は、上述した焦点検出領域、すなわち、被写界のうち撮
影者により選択された特定の領域の被写体画像について
行われる。図６は、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの
焦点検出領域に対応した部分の拡大図である。図６(ａ)
に示すように、撮像素子２１４ａ上で検出された被写体
像のデータのうち、焦点検出領域に対応する画素データ
が画素群１ａ、画素群２ａ、…、画素群Ｎａとして読み
出される。これらの画素群は、たとえば、瞳分割の方向
が被写界に対して水平方向になるように選択された場合
は、垂直方向に２５画素、水平方向に４画素の合計１０
０画素で構成される。読み出された各画素群において、
１００画素分の出力の合計を算出してＮ個の画素合計出
力値を求める。隣接する画素群は、図６(ａ)のように互
いに２画素ピッチずつずれるように設定する。ただし、
精密な検出動作を行う場合には図６(ｂ)に示すように１
画素ピッチずつずれるように画素群を設定してもよい。

【００３０】撮像素子２１４ａ上で検出された被写体像
データと同様にして、撮像素子２１４ｂ上で検出された
被写体像のデータも焦点検出領域に対応する画素データ
が画素群１ｂ、画素群２ｂ、…、画素群Ｎｂとして読み
出される。図６(ｃ)に示すように、隣接する画素群間の
画素ピッチは画素群１ａ〜Ｎａと同じになるように設定
される。読み出された各画素群において、１００画素分
の出力の合計を算出してＮ個の画素合計出力値が求めら
れる。

【００３１】図７は撮像素子２１４ａおよび撮像素子２
１４ｂ上で検出された各画素群の位置と、各画素群の画
素合計出力値との関係を表すグラフの例である。撮像素
子２１４ａに基づいた画素群からの出力（黒丸）と撮像
素子２１４ｂに基づいた画素群からの出力（白丸）は、
それぞれ被写体に応じた曲線を示し、２つの曲線の間隔
が一対の被写体画像の間隔である。たとえば、２つの曲
線が２画素群相当ずれている場合は、撮像素子２１４ａ
および２１４ｂ上における水平方向の画素ピッチを２
(２画素群のずれ)×４(画素群は水平方向４画素で構成
される)＝８倍して被写体像の相対距離を求めることが
できる。求められた一対の被写体像の相対距離に基づい
て、撮影レンズ１の焦点調節状態が求められる。

【００３２】このように構成されたデジタルスチルカメ
ラ１００の記録モードの動作について説明する。図８〜
９は、半押しスイッチで起動されるプログラムを示すフ
ローチャートである。ＣＰＵ４３９には、操作部材４０
７の１つである不図示のレリーズ釦に連動した半押し操
作信号と全押し操作信号がそれぞれ入力される。半押し
操作信号が入力されたと判定される（ステップＳ１の
Ｙ）と、画像処理部４３１ａおよび４３１ｂで画像信号
を増幅する増幅率が、焦点検出時の所定値に変更され
る。続いて、絞り板２１５上の全光束を通過させる開口
部２１５ｂが光路上にセットされ（ステップＳ２）、シ
ャッター板２０８の光軸に対して垂直方向に形成された
開口部２０８ｅと２０８ｆが光路上になるようにセット
される（ステップＳ３）。一方、ステップＳ１において
半押し操作信号が入力されたと判定されないとき（ステ
ップＳ１のＮ）は、半押し操作信号が入力されるのを待
つ。

【００３３】ステップＳ４で撮像素子２１４ａと撮像素
子２１４ｂで撮像された画像信号に基づいた画像データ
が読み出され、上述したように選択されている焦点検出
領域において、画像データの中にコントラストがあるか
否かが判定される（ステップＳ５）。コントラストがあ
ると判定される（ステップＳ５のＹ）とステップＳ１５
へ移行し、コントラストがないと判定される（ステップ
Ｓ５のＮ）とシャッター板２０８が回転され、光軸に対
して水平方向に形成された開口部２０８ｃと２０８ｄが
光路上になるようにセットされる（ステップＳ６）。ス
テップＳ７で再び撮像素子２１４ａと撮像素子２１４ｂ
で撮像された画像信号に基づいた画像データが読み出さ
れ、画像データの中の焦点検出領域において、コントラ
ストがあるか否かが判定される（ステップＳ８）。コン
トラストがあると判定される（ステップＳ８のＹ）とス
テップＳ１５へ移行し、コントラストがないと判定され
る（ステップＳ８のＮ）と再びシャッター板２０８が回
転され、光軸に対して斜め方向に形成された開口部２０
８ｇと２０８ｈが光路上になるようにセットされる（ス
テップＳ９）。

【００３４】ステップＳ１０でもう一度撮像素子２１４
ａと撮像素子２１４ｂで撮像された画像信号に基づいた
画像データが読み出され、画像データの中で焦点検出領
域においてコントラストがあるか否かが判定される（ス
テップＳ１１）。コントラストがあると判定される（ス
テップＳ１１のＹ）とステップＳ１５へ移行し、コント
ラストがないと判定される（ステップＳ１１のＮ）とも
う一度シャッター板２０８が回転され、開口部２０８ｇ
と２０８ｈと直交するように形成された開口部２０８ｉ
と２０８ｊが光路上になるようにセットされる（ステッ
プＳ１２）。ステップＳ１３でさらにもう一度撮像素子
２１４ａと撮像素子２１４ｂで撮像された画像信号に基
づいた画像データが読み出され、画像データの中で焦点
検出領域においてコントラストがあるか否かが判定され
る（ステップＳ１４）。コントラストがあると判定され
る（ステップＳ１４のＹ）とステップＳ１５へ移行し、
コントラストがないと判定される（ステップＳ１４の
Ｎ）と、ファインダ内表示回路４４０を介してファイン
ダ内表示素子４２６に合焦不可能の警告表示を行い（ス
テップＳ１７）、ステップＳ１へ戻る。

【００３５】ステップＳ１５では、撮像素子２１４ａと
撮像素子２１４ｂから出力される焦点検出領域に基づい
た２つの画像データが比較演算され、上述したように瞳
分割による焦点検出が行われる。そして、得られた焦点
検出データに基づいて撮影レンズ１がレンズ駆動回路４
３０により合焦位置へ駆動される（ステップＳ１６）。
全押し操作信号が入力されたと判定される（ステップＳ
１８のＹ）と、クイックリターンミラー３が跳ね上げら
れ、ステップＳ１９に続く撮影シーケンスが実行され
る。一方、全押し操作信号が入力されないと判定された
とき（ステップＳ１８のＮ）は、ステップＳ１に戻る。

【００３６】ステップＳ１９では、シャッター板２０８
の全光束を通過させる開口部２０８ｂが光路上にセット
され、撮像素子２１４ａおよび撮像素子２１４ｂからの
出力に基づいて、適正な露出が得られるようにシャッタ
ー開放時間および絞り値が計算される（ステップＳ２
０）。そして、画像処理部４３１ａおよび４３１ｂで画
像信号を増幅する増幅率が、焦点検出時の設定値から撮
影時の所定の設定値に変更される。ステップＳ２０で計
算された値に基づいて、絞り板２１５上の開口部２１５
ａ〜２１５ｈのいずれかが光路上にセットされ（ステッ
プＳ２１）、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂが所定時
間露光される（ステップＳ２２）。露光終了後、ステッ
プＳ２３でシャッター板２０８上の完全遮光部２０８ａ
が光路上にセットされ、撮像素子２１４ａおよび２１４
ｂから画像信号が読み出される（ステップＳ２４）。読
み出された画像信号は、上述したようにＤＳＰ４３３で
所定の画像処理および合成が行われ（ステップＳ２
５）、所定のフォーマットにより圧縮されたデータがメ
モリカード４２４に記録されて（ステップＳ２６）図８
〜９による処理が終了する。

【００３７】以上の説明では、焦点検出時に撮像素子２
１４ａおよび２１４ｂ上で検出され、焦点検出領域に対
応する被写体画像データを読み出す際、被写界に対して
垂直方向２５画素、水平方向４画素からなる合計１００
画素の画素群ごとに被写体画像データを読み出すように
したが、瞳分割の方向を変える場合は、瞳分割の方向に
応じて画素群を構成する画素のならびを変更すればよ
い。すなわち、被写界に対して垂直方向に分割する場合
は、画素群の構成を垂直方向４画素、水平方向２５画素
として、隣接する画素群の間隔は、垂直方向に２ピッチ
ずつずらして設定する。

【００３８】−スミア低減− 撮像素子２１４ａおよび２１４ｂは同じベイヤー配列の
カラーフィルタがオンチップされたＣＣＤで構成され
る。偏光ビームスプリッタ２１９の作用により、撮像素
子２１４ｂ上には撮像素子２１４ａに入射される画像の
鏡像が投影される。図３においては、一次結像面１６に
「Ｐ」が結像している場合、各撮像素子２１４ａおよび
２１４ｂ上に「Ｐ」がどのように結像されるかを示して
いる。したがって、撮像素子２１４ｂで撮像された画像
データは、画像読み出し後に画素のならび順を反対にな
らべ替えて、撮像素子２１４ａで撮像された画像データ
の画素のならび順にそろえられる。撮像素子２１４ａの
画素のならびを図１０(ａ)に、撮像素子２１４ｂの画素
のならびをならべ替えたものを図１０(ｂ)に示す。図に
おいて、撮像素子２１４ａのＧ色の画素の配置（たとえ
ば、Ｇ１１２、Ｇ１２１）は、撮像素子２１４ｂのＧ色
の画素の配置（Ｇ２１１）と互いに補間し合う位置にあ
る。したがって、２つの撮像素子２１４ａと２１４ｂか
らの出力に基づいた画像データを合成することにより、
全ての画素位置においてＧ色の画素を得ることができ
る。また、同様にＲ色およびＢ色は、２つの撮像素子２
１４ａと２１４ｂからの出力に基づいた画像データを合
成することにより、互いに縦１ラインおきにそれぞれの
色の画素を得ることができる。

【００３９】上述したように構成される撮像素子２１４
ａおよび２１４ｂの画素の読み出し方向を図１０におい
て矢印で示す。撮像素子２１４ａおよび２１４ｂは同じ
ＣＣＤであるが、図１０(ｂ)の画素のならび順をならべ
替えて表したので、図１０(ａ)と(ｂ)の読み出し方向を
示す矢印の向きは逆になっている。図において、○印を
つけた画素（図１０(ａ)のＧ１５２、Ｒ１５３、Ｂ１６
２、Ｇ１６３および、図１０(ｂ)のＲ２５２，Ｇ２５
３、Ｇ２６２、Ｂ２６３）に対して強い光が入射される
ことにより、蓄積された電荷が飽和してあふれると、各
画素に蓄積された電荷が画像信号の読み出し時に読み出
し方向に向かって送られるとき、○印部分を通過する電
荷量に対してあふれた電荷が足されてスミアが発生す
る。

【００４０】撮像素子２１４ａの画像信号が読み出され
るとき、図１０(ａ)の△印がつけられた画素位置（Ｇ１
５４、Ｒ１５５、Ｇ１５６、Ｂ１６４、Ｇ１６５、Ｂ１
６６）に対応する電荷量が、○印がつけられた画素位置
を通過する際にスミアが生じる。同様に、撮像素子２１
４ｂの画像信号が読み出されるとき、図１０(ｂ)の△印
がつけられた画素位置（Ｇ２５１、Ｂ２６１）に対応す
る電荷量が、○印がつけられた画素位置を通過する際に
スミアが生じる。

【００４１】図１０(ａ)および(ｂ)において、画素出力
が飽和している○印および△印の画素位置を比較するこ
とにより、スミアが発生した画素位置を特定することが
できる。すなわち、一方の撮像素子の画素出力が飽和し
ている場合、強い光が入射された○印に対応する他方の
撮像素子の画素出力は飽和し、スミアが発生している△
印に対応する他方の撮像素子の画素出力は飽和しない。
この現象を利用して、スミアが発生した画素位置をつか
み、スミアにより飽和した一方の撮像素子の画素出力を
飽和していない他方の画素出力で補間して、画像データ
におけるスミアの影響を低減する。

【００４２】上述したスミア低減処理を図１１および図
１２のフローチャートを参照して説明する。図１１は、
撮像素子２１４ａのスミア低減処理を説明するフローチ
ャートであり、図１２は、撮像素子２１４ｂのスミア低
減処理を説明するフローチャートである。これらの処理
は、撮影処理が行われた後に行われる。ステップＳ２０
１およびＳ２０２において、水平方向の画素位置を示す
Ｘおよび垂直方向の画素位置を示すＹのカウンタが１に
リセットされる。撮像素子２１４ａの画素位置(１，
Ｘ，Ｙ)における画素出力のＡ／Ｄ変換値が、８ビット
換算で略飽和レベルの２５０以上か否かが判定される
（ステップＳ２０３）。なお、撮像素子２１４ａの画素
位置が(１，Ｘ，Ｙ)で表され、撮像素子２１４ｂ上の対
応する画素位置が(２，Ｘ，Ｙ)で表される。

【００４３】撮像素子２１４ａの画素位置(１，Ｘ，Ｙ)
における画素出力のＡ／Ｄ変換値が２５０未満と判定さ
れると（ステップＳ２０３のＮ）、水平方向の画素位置
を示すＸが１つ進められ（ステップＳ２０４）、Ｘが撮
像素子の水平方向の画素数以下であるか否かが判定され
る（ステップＳ２０５）。Ｘが水平方向の画素数以下と
判定されると（ステップＳ２０５のＹ）、ステップＳ２
０３へ戻る。一方、Ｘが水平方向の画素数を超えると判
定されると（ステップＳ２０５のＮ）、垂直方向の画素
位置を示すＹが１つ進められ（ステップＳ２０６）、Ｙ
が撮像素子の垂直方向の画素数以下であるか否かが判定
される（ステップＳ２０７）。Ｙが垂直方向の画素数以
下と判定されると（ステップＳ２０７のＹ）、ステップ
Ｓ２０２へ戻る。一方、Ｙが垂直方向の画素数を超える
と判定されると（ステップＳ２０７のＮ）、この処理を
終了する。

【００４４】ステップＳ２０３において、撮像素子２１
４ａの画素位置(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力のＡ／Ｄ変換値
が２５０以上と判定されると（ステップＳ２０３の
Ｙ）、ステップＳ２０８で撮像素子２１４ｂ上の対応す
る画素位置（２，Ｘ，Ｙ）の画素出力のＡ／Ｄ変換値
が、たとえば、８ビット換算で２００以下か否かが判定
される。画素出力データが２００を超えると判定される
（ステップ２０８のＮ）と、スミア現象でないと判断し
てステップＳ２０４へ戻る。一方、画素出力データが２
００以下と判定される（ステップＳ２０８のＹ）と、撮
像素子２１４ａの(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力データと撮像
素子２１４ｂの(２，Ｘ，Ｙ)の画素出力データとの差は
スミア現象によるものと判断される。そして、ステップ
Ｓ２０９で撮像素子２１４ａの(１，Ｘ，Ｙ)の画素がＧ
色か否かが判定される。Ｇ色でないと判定される（ステ
ップＳ２０９のＮ）とステップＳ２１１へ進み、Ｇ色と
判定される（ステップＳ２０９のＹ）とステップＳ２１
０へ進む。

【００４５】ステップＳ２１０では、撮像素子２１４ｂ
上の対応する画素の上下左右に配置された４つのＧ色の
画素出力データの平均が算出され、算出された平均値と
補正係数ｆ１との積により、飽和している撮像素子２１
４ａの(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力データが置換される。た
とえば、図１０(ａ)、(ｂ)において、飽和した撮像素子
２１４ａの画素がＧ色の１６５であれば、撮像素子２１
４ｂ上のＧ２６４、Ｇ２６６、Ｇ２５５およびＧ２７５
の４つの画素出力データの平均値と補正係数ｆ１との積
が算出される。補正係数ｆ１は、撮像素子２１４ａと撮
像素子２１４ｂの感度差、偏光ビームスプリッタ２１９
の透過率と反射率との差などを補正するために設けられ
る。偏光ビームスプリッタは、入射される光束の角度が
異なると分光透過率が変化することがあるので、補正係
数ｆ１は撮像素子上の各画素に対応するようにテーブル
データとして用意される。

【００４６】ステップＳ２１１では、撮像素子２１４ａ
の(１，Ｘ，Ｙ)の画素がＢ色か否かが判定される。Ｂ色
でないと判定される（ステップＳ２１１のＮ）とステッ
プＳ２１３へ進み、Ｂ色と判定される（ステップＳ２１
１のＹ）とステップＳ２１２へ進む。ステップＳ２１２
では、撮像素子２１４ｂ上の対応する画素の上下に配置
された２つのＢ色の画素出力データの平均が算出され、
算出された平均値と補正係数ｆ２との積により、飽和し
ている撮像素子２１４ａの(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力デー
タが置換される。たとえば、図１０(ａ)、(ｂ)におい
て、飽和した撮像素子２１４ａの画素がＢ色の１２４で
あれば、撮像素子２１４ｂ上のＢ２２３およびＢ２２５
の２つの画素出力データの平均値と補正係数ｆ２との積
が算出される。補正係数ｆ２はｆ１と同様に撮像素子２
１４ａと撮像素子２１４ｂ間の補正のために設けられ、
撮像素子上の各画素に対応するようにテーブルデータと
して用意される。

【００４７】ステップＳ２１３では、撮像素子２１４ａ
の(１，Ｘ，Ｙ)の画素がＲ色か否かが判定される。Ｒ色
でないと判定される（ステップＳ２１３のＮ）とステッ
プＳ２０４へ戻り、Ｒ色と判定される（ステップＳ２１
３のＹ）とステップＳ２１４へ進む。ステップＳ２１４
では、撮像素子２１４ｂ上の対応する画素の上下に配置
された２つのＲ色の画素出力データの平均が算出され、
算出された平均値と補正係数ｆ３との積により、飽和し
ている撮像素子２１４ａの(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力デー
タが置換される。たとえば、図１０(ａ)、(ｂ)におい
て、飽和した撮像素子２１４ａの画素がＲ色の１７５で
あれば、撮像素子２１４ｂ上のＢ２７４およびＢ２７６
の２つの画素出力データの平均値と補正係数ｆ３との積
が算出される。補正係数ｆ３は、ｆ１およびｆ２と同様
に撮像素子２１４ａと撮像素子２１４ｂ間の補正のため
に設けられ、撮像素子上の各画素に対応するようにテー
ブルデータとして用意される。

【００４８】図１１の処理が終了すると、続いて図１２
の処理が行われる。図１２の処理は図１１の処理と類似
しているので、相違するポイントのみ説明する。ステッ
プＳ３０３において、撮像素子２１４ｂの画素位置
(２，Ｘ，Ｙ)の画素出力のＡ／Ｄ変換値が２５０以上と
判定される（ステップＳ３０３のＹ）と、ステップＳ３
０８で撮像素子２１４ａ上の対応する画素位置（１，
Ｘ，Ｙ）の画素出力のＡ／Ｄ変換値が、たとえば、８ビ
ット換算で２００以下か否かが判定される。画素出力デ
ータが２００を超えると判定される（ステップ３０８の
Ｎ）と、スミア現象でないと判断されてステップＳ３０
４へ戻る。一方、画素出力データが２００以下と判定さ
れる（ステップＳ３０８のＹ）と、撮像素子２１４ｂの
(２，Ｘ，Ｙ)の画素出力データと撮像素子２１４ａの
(１，Ｘ，Ｙ)の画素出力データとの差はスミア現象によ
るものと判断される。そして、ステップＳ３０９で撮像
素子２１４ｂの(２，Ｘ，Ｙ)の画素がＧ色か否かが判定
される。Ｇ色でないと判定される（ステップＳ３０９の
Ｎ）とステップ３２１１へ進み、Ｇ色と判定される（ス
テップＳ３０９のＹ）とステップＳ３１０へ進む。

【００４９】ステップＳ３１０では、撮像素子２１４ａ
上の対応する画素の上下左右に配置された４つのＧ色の
画素出力データの平均が算出され、算出された平均値と
補正係数１／ｆ１との積により、飽和している撮像素子
２１４ｂの(２，Ｘ，Ｙ)の画素出力データが置換され
る。たとえば、図１０(ａ)、(ｂ)において、飽和した撮
像素子２１４ｂの画素がＧ色の２４４であれば、撮像素
子２１４ａ上のＧ１４３、Ｇ１４５、Ｇ１３４およびＧ
１５４の４つの画素出力データの平均値と補正係数１／
ｆ１との積が算出される。補正係数１／ｆ１は、撮像素
子２１４ｂと撮像素子２１４ａの感度差、偏光ビームス
プリッタ２１９の反射率と透過率の差などを補正するた
めに設けられ、前述した補正係数ｆ１の逆数である。こ
の他、ステップＳ３１２およびＳ３１４におけるＢ色、
Ｒ色における置換処理も同様にして行われる。補正係数
は、それぞれ１／ｆ２、１／ｆ３が用いられる。

【００５０】以上の説明では、スミア現象と判断された
一方の撮像素子における画素出力データを、上記画素に
対応する他の撮像素子における画素出力データの平均値
と補正係数の積で置換するようにしたが、スミア現象と
判断された画素の周囲の２画素分の画素出力データにつ
いても同様に置換処理を行うようにしてもよい。

【００５１】また、以上の説明ではスミア現象と判断さ
れた一方の撮像素子における画素出力データを、上記画
素に対応する他の撮像素子における画素出力データの平
均値と補正係数の積で置換するようにしたが、上記画素
出力データを２５０より小である所定の値に置換処理を
行うようにしてもよい。

【００５２】なお、実際の撮像素子２１４ａおよび２１
４ｂは、後述する画素ずらし補間のため互いに共役な結
像面に１／２画素ピッチずらして配設されているが、上
記のスミア低減の説明では、わかりやすくするために画
素ずらしなく同じ位置に配設されたものとして説明し
た。

【００５３】−フィールドレンズの構成− 上述したフィールドレンズ２０９をクイックリターンミ
ラー３と一次結像面１６との間に配置する構成（図１）
について、本実施の形態におけるフィールドレンズ２０
９に対する以下の条件式（１）〜（４）を参照して説明
する。

【数１】 Ｎ(D） ＞ １．６０ （１） Ｄ／ｆ ＞ ０．０１ （２） Ｒ1／ｆ ＞ ０．２ （３） βfL ＜ １．０ （４） ただし、Ｎ(D)：フィールドレンズ２０９のＤ線(波長５
８７．６nm)における屈折率、Ｄ：撮影レンズ１の一次
結像面１６とフィールドレンズ２０９との距離、ｆ：フ
ィールドレンズ２０９の焦点距離、Ｒ1：フィールドレ
ンズ２０９の物体側の曲率半径、βfL：フィールドレン
ズ２０９の結像倍率である。

【００５４】条件式（１）は、フィールドレンズ２０９
の屈折率を与えるものである。フィールドレンズ２０９
が一次結像面１６より物体側（図１の左側）に配置され
るとき、このレンズが１枚で構成される場合は物体側に
曲率半径の小さい面を向けた両凸レンズで構成し、歪曲
収差をはじめとする諸収差の発生を抑えるために屈折率
を高くする。本実施の形態では、Ｎ(D）＝１．８０５で
ある。条件式（２）は、物体側に配置されるフィールド
レンズ２０９と一次結像面１６との間隔Ｄを与えるもの
である。フィールドレンズ２０９が一次結像面に近づき
すぎると、ごみや傷が発生したとき画像に写し込まれて
しまう。この現象を避けるために、フィールドレンズ２
０９と一次結像面１６とは所定の間隔以上離すことが必
要である。本実施の形態では、Ｄ／ｆ＝０．７／４８．
８７＝０．０１４３である。

【００５５】条件式（３）は、フィールドレンズ２０９
の物体側の曲率半径Ｒ1を与えるものである。フィール
ドレンズ２０９の諸収差を抑えるためには、曲率半径Ｒ
1を所定値以上とする。なお、本発明の効果を十分に発
揮するためには、下限値を０．５とすることが望まし
い。本実施の形態では、Ｒ1／ｆ＝４２／４８．８７＝
０．８５９である。条件式（４）は、フィールドレンズ
２０９の倍率を与えるものである。本実施の形態ではβ
fL＝０．８９４である。

【００５６】上述したようなフィールドレンズ２０９を
使用した結像光学系を図１３に示す。(ａ)は一次結像面
１６に対して物体側にフィールドレンズ２０９を配置し
た本実施の形態による結像光学系であり、(ｂ)は一次結
像面１６に対して像側にフィールドレンズ９’を配置し
た従来の結像光学系である。なお、図中の２１３は撮像
素子２１４ａを保護する保護ガラスであり、２２３は色
モアレを防止するための空間周波数フィルター（オプテ
ィカル・ローパス・フィルター）である。本実施の形態
による図１３(ａ)の結像光学系全体の倍率βは−０．２
９１で、同図(ｂ)による光学系の倍率β’の−０．２８
５とほぼ等しくしているが、一次結像面１６と最終像面
位置である撮像素子２１４ａとの距離を短縮している。
これは、図１３(ａ)の光学系ではフィールドレンズの倍
率を縮小倍率（βfL＝０．８９４）で使用するのに対し
て、同図(ｂ)の光学系では拡大倍率（βfL’＝１．０５
４）とするためである。この結果、縮小光学系の結像レ
ンズ２１２の倍率は、本実施の形態である図１３(ａ)の
光学系ではβk＝−０．３２６であり、同図(ｂ)による
光学系の倍率βk’＝−０．２７０に比べてその大きさ
を大きくできる。

【００５７】一般に、レンズの主点から物点までの距離
をａ、レンズの主点から像点までの距離をｂとおいたと
き、次式（５）〜（６）の結像公式が知られている。

【数２】 １／ｆg＝（１／ａ）−（１／ｂ） （５） βg ＝ ｂ／ａ （６） ただし、ｆg：レンズの焦点距離、βg：レンズの結像倍
率である。上式(５)〜(6)において、物点像点間距離で
ある共役長Ｌ＝(ａ＋ｂ)は、βg＝−１のときに最小に
なる。すなわち、結像倍率βgが−１に近い方が共役長
Ｌが短くなる。以上の理由により、本実施の形態による
図１３(ａ)の光学系では、フィールドレンズ２０９を一
次結像面１６の左側に配置し、フィールドレンズ２０９
の倍率を縮小倍率にして結像レンズ２１２の倍率を−１
に近づけることにより、結像光学系の全長を短縮させて
いる。

【００５８】図１４に本実施の形態による図１３(ａ)の
結像光学系の諸元表を、そして図１５には結像光学系の
諸収差図を示す。また、比較のために、図１３(ｂ)の結
像光学系の諸元表を図１６に、そして結像光学系の諸収
差図を図１７に示す。図１７に示す各収差図において、
球面収差図の実線は球面収差を、波線は正弦条件を示
し、非点収差図の実線はサジタル像面を、波線はメリデ
ィオナル像面を示す。コマ収差図は像高Ｙ＝４.１５、
３.３、２.０、１.０、０.０ｍｍでのコマ収差を表す。
各収差図からわかるように、本実施の形態による結像光
学系の諸収差は、結像光学系の全長に関係なく良好に補
正される。

【００５９】以上の図１３(ａ)、(ｂ)の説明ではフィー
ルドレンズ２０９を１枚で構成するようにしたが、２枚
で構成するようにしてもよい。２枚のフィールドレンズ
を一次結像面１６を挟んで物体側と像側とに配置するこ
ともできる。この場合、１枚のフィールドレンズを一次
結像面１６の像側に配置する場合より結像光学系の全長
が短縮される上に、１枚でフィールドレンズが構成され
る場合より歪曲収差が少なくなる。

【００６０】第一の実施の形態の特徴についてまとめ
る。 （１)撮影時、偏光ビームスプリッタ２１９により被写
体光の光束を透過光と反射光に分離し、共役な結像面に
配設された２つの撮像素子２１４ａおよび２１４ｂに入
射されるようにした。したがって、分離された被写体光
束を同時に撮像素子２１４ａおよび２１４ｂで撮像する
ことができる。 （２）焦点検出時の瞳分割において、分割される瞳に対
してＰ偏光成分とＳ偏光成分の偏光フィルタをそれぞれ
設け、偏光フィルタを透過したあとの偏光された焦点検
出用被写体光束が瞳に応じて２つの撮影用撮像素子２１
４ａおよび２１４ｂ上にそれぞれ入射されるようにし
た。そして、撮像素子２１４ａ、２１４ｂのＡＦ領域の
画像データの比較によって焦点検出を行うようにした。
したがって、焦点検出のために専用の受光素子を設ける
必要がないのでコストを軽減できる。さらに、撮影用の
撮像素子より小さな受光素子を用いる場合に比べて焦点
検出用の被写体光束を受光する範囲が広くなるので、焦
点検出領域を広くすることができる。

【００６１】（３）焦点検出時の瞳分割用の一対の開口
部２０８ｃ〜２０８ｊは、被写界に対して水平方向、垂
直方向、および水平方向に対して斜め＋４５度と−４５
度の方向に設け、焦点検出動作時にいずれか一対の開口
部を選択できるようにした。この結果、選択された開口
部に基づいた被写体画像からコントラストを検出するこ
とがむずかしい場合には、他の方向に設けられた開口部
を選択して被写体画像のコントラストを再び検出させる
ことが可能になり、焦点検出動作が正しく行われる効果
が得られる。 （４）瞳分割により得られた一対の被写体像の相対距離
を求めるとき、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂ上で検
出された画像データを垂直方向２５画素、水平方向４画
素の合計１００画素からなる画素群に分け、各画素群ご
とに合計出力を算出した。この結果、データに含まれる
ノイズを低減するとともに、ＲＧＢ各色の画素出力をデ
ータとして使用することができる。

【００６２】（５）撮像素子２１４ａおよび２１４ｂか
ら出力される画像信号を処理する画像信号処理部４３１
ａ、４３１ｂにおいて、焦点検出時と撮影時で画像信号
増幅率を変更するようにした。これにより、焦点検出時
に撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの露光時間を短くす
るとともに、撮影時に信号増幅時のノイズを低減する効
果が得られる。なお、焦点検出時に信号増幅時のノイズ
が発生しても、上述したように画素群ごとに合計出力を
求めてノイズを低減する上、焦点検出時の被写体画像は
撮影画像としてメモリカード４２４に記録されることが
ないので問題にならない。 （６）撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの露光時に所定
の露光時間が経過したとき、シャッター板２０８で被写
体光を遮光するようにしたので、画像信号読み出し時に
撮像素子２１４ａ、２１４ｂが露光されて生じるスミア
を最小限に抑えることができる。

【００６３】（７）同じベイヤ配列のカラーフィルタが
オンチップされたＣＣＤで構成された撮像素子２１４ａ
および２１４ｂは、撮像素子上に投影される被写体像が
鏡面対称となるように配置されたことにより、画像信号
を読み出すときの電荷排出方向が撮像された画像に対し
て反対方向になる。この結果、両撮像素子から出力され
る画像信号に基づいて、スミアが発生している撮像素子
とその撮像素子上のスミア発生画素を特定でき、スミア
が発生していない他の撮像素子上の対応する画素出力に
基づいてスミアが発生した画素出力を補正することがで
きる。 （８）フィールドレンズ２０９を一次結像面１６の物体
側に配置することによりフィールドレンズ２０９の結像
倍率を縮小倍率とし、結像レンズ２１２の倍率を等倍率
（−１）に近づけるようにした。この結果、従来の結像
光学系に比べて物体側の焦点距離が短くできるので結像
光学系の全長を短縮でき、デジタルカメラを小型化する
ことが可能になる。さらに、像側の焦点距離を長くとれ
るので軸外収差の補正にも効果がある。

【００６４】（９）一次結像面１６より物体側の方が被
写体光束の広がりが小さいので、配置するフィールドレ
ンズ２０９のレンズ径を小さくできる。この結果、小型
化およびコスト削減の効果が得られる。 （１０）ミラー２１０の取り付け角度θを水平面に対し
て５５度にしたので、ミラー２１０の水平投影長Ｈ４を
短くできるとともに、被写体光Ｌ（クイックリターンミ
ラー３が３’の位置に回動されているとき）の光束がミ
ラー２１０よりも前方（図１の左方）に反射される。こ
の結果、ミラー２１１および縮小光学系２１２をクイッ
クリターンミラー３の下部空間に配置することができ、
ミラー２１０の取り付け角度θを４５度にした場合より
カメラ本体２００の奥行き方向の長さＨ３が短縮され、
カメラを小型化する効果がある。

【００６５】−第二の実施の形態− 続いて、上述したデジタルスチルカメラ１００の表示Ｌ
ＣＤ２２０への表示動作について説明する。デジタルス
チルカメラ１００で最終的にメモリカード４２４に記録
される画像データは、２つの撮像素子２１４ａおよび２
１４ｂでそれぞれ撮像された画像データを合成したもの
である。しかし、デジタルスチルカメラ１００にファイ
ンダー表示やモニタ表示を行うために表示ＬＣＤ２２０
が備えられている場合には、撮影前の画像および撮影後
の画像を上記ＬＣＤ２２０上に表示させることができ
る。本実施の形態では、デジタルスチルカメラ１００が
記録モードに設定されているとき、撮像素子２１４ａお
よび２１４ｂのいずれか一方の撮像素子から出力される
画像信号に基づいて表示を行い、再生モードに設定され
ているときは両方の撮像素子２１４ａおよび２１４ｂか
ら出力される画像信号に基づいて表示を行う。

【００６６】−画像データの表示− 図１８は、本実施の形態におけるデジタルスチルカメラ
１００で、表示ＬＣＤ２２０上に画像データ表示を行う
処理を説明するフローチャートである。ステップＳ４０
１において、デジタルスチルカメラ１００が記録モード
／再生モードのいずれに設定されているかが判定され
る。デジタルスチルカメラ１００が操作部材４０７の１
つである不図示のモード切替スイッチにより記録モード
に設定されていると判定される（ステップＳ４０１の記
録モード側）と、ステップＳ４０２で半押し操作信号が
入力されたか否かが判定される。一方、デジタルスチル
カメラ１００が再生モードに設定されていると判定され
る（ステップＳ４０１の再生モード側）とステップＳ４
１１に進む。ステップＳ４０２で半押し操作信号が入力
されたと判定される（ステップＳ４０２のＹ）とステッ
プＳ４０３へ進み、入力されていないと判定されるとき
（ステップＳ４０２のＮ）は半押し操作信号が入力され
るのを待つ。

【００６７】ステップＳ４０３では撮像素子２１４ａの
出力に基づいた画像データがＤＳＰ４３３に取り込まれ
る。ＤＳＰ４３３に取り込まれた画像データは、撮像素
子２１４ａ上の各画素位置におけるＲ色、Ｇ色、Ｂ色の
データを算出する画素補間処理を含む所定の画像処理が
施されると一旦バッファメモリ４３６に記憶されたの
ち、フレームメモリ４３５に記憶されて表示ＬＣＤ２２
０に表示される（ステップＳ４０４）。このとき表示さ
れる画像は、スルー画像と呼ばれる撮影前のモニター用
の被写体画像である。ステップＳ４０５では、撮像素子
２１４ａからの出力に基づいて、適正な露出が得られる
ようにシャッター開放時間および絞り値が計算される。
撮像素子２１４ａおよび２１４ｂが所定時間露光され、
撮像素子２１４ａおよび２１４ｂからの出力に基づいた
２つの画像データが比較演算され、前述したような瞳分
割による焦点検出が行われる（ステップＳ４０６）。そ
して、得られた焦点検出データに基づいて撮影レンズ１
がレンズ駆動回路４３０により合焦位置へ駆動される。

【００６８】全押し操作信号が入力されたと判定される
（ステップＳ４０７のＹ）と、クイックリターンミラー
３が跳ね上がり、ステップＳ４０８の撮影処理が実行さ
れる。一方、全押し操作信号が入力されないと判定され
たとき（ステップＳ４０７のＮ）は、ステップＳ４０２
に戻る。ステップＳ４０８では、シャッター板２０８の
全光束を通過させる開口部２０８ｂが光路上にセットさ
れ、ステップＳ４０５で計算された値に基づいて絞り板
２１５上の開口部２１５ａ〜２１５ｈのいずれかが光路
上にセットされると、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂ
が所定時間露光される。

【００６９】ステップＳ４０９において、撮像素子２１
４ａおよび２１４ｂから読み出された画像信号に対して
ＤＳＰ４３３で所定の画像処理、および２つの撮像素子
から読み出された画像信号を１つの画像データにする合
成処理が行われる。なお、上記の画像処理は、互いに共
役な結像面に１／２画素ピッチずらして配設され２つの
撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの画素出力に基づいた
画素ずらし補間処理が含まれる。画像処理および合成処
理後の被写体画像が表示ＬＣＤ２２０に表示される。こ
の表示画像は、フリーズ画像と呼ばれる撮影された被写
体画像である。そして、画像処理後の画像データは、た
とえば、ＪＰＥＧなどの所定のフォーマットにより圧縮
されたデータがメモリカード４２４に記録される。

【００７０】ステップＳ４１０では記録／再生モードが
変更されたか否かが判定され、再生モードに変更された
と判定されたとき（ステップＳ４１０のＹ）は、ステッ
プＳ４１１に進む。記録モードのままであると判定され
たとき（ステップＳ４１０のＮ）はステップＳ４０２に
戻る。ステップＳ４１１で最後にメモリカード４２４に
記録された合成画像データが表示ＬＣＤ２２０上に表示
されると、他のコマの表示を行うためにキー操作が行わ
れたか否かが判定される（ステップＳ４１２）。キー操
作が行われていないと判定される（ステップＳ４１２の
Ｎ）とステップＳ４１１で行われた表示が続けられ、キ
ー操作が行われたと判定される（ステップＳ４１２の
Ｙ）とキー操作に従ったコマの画像、たとえば、最初に
記録されたコマの画像が表示ＬＣＤ２２０上に表示され
る（ステップＳ４１３）。ステップＳ４１４で再び記録
／再生モードが変更されたか否かが判定され、記録モー
ドに変更されたと判定されたとき（ステップＳ４１４の
Ｙ）はステップＳ４０２に戻り、再生モードのままであ
ると判定されたとき（ステップＳ４１４のＮ）はステッ
プＳ４１２に戻る。

【００７１】第二の実施の形態の特徴についてまとめ
る。 （１）撮影前のスルー画像を表示するときは、２つの撮
像素子のうちいずれか一方の撮像素子から出力される画
像信号に基づいて表示ＬＣＤ２２０上に表示し、撮影後
のフリーズ画像を表示するときは、２つの撮像素子から
の画像信号を合成して表示するようにしたので、スルー
画表示時は２つの撮像素子からの画像信号を合成する合
成処理が不要になり、迅速な表示を行うことができる。
なお、表示用ＬＣＤ２２０の表示可能な画素数は、たと
えば、横５２０ドット×縦２２０ドットであり、一般に
デジタルスチルカメラ１００に備えられる撮像素子の画
素数（たとえば、横１４００ドット×縦１２４０ドッ
ト）より遙かに少ないので、いずれか一方の撮像素子か
らの出力に基づいた画像データを表示させても実用上の
問題とならない。 （２）撮像素子２１４ａおよび２１４ｂは同じ画素数の
ＣＣＤを用い、共役な結像面に１／２画素ピッチずらし
て配設されたので、両撮像素子から出力される画像信号
を画素ずらし補間する（ステップＳ４０９）ことによ
り、１つの撮像素子の場合の画素数と比べて画面の水平
方向、垂直方向に対して各々２倍の画素数を持つ画像デ
ータに変換できる。この結果、使用している撮像素子の
画素数を見かけ上増やすことができる。

【００７２】以上の説明では、ステップＳ４０３におい
て撮像素子２１４ａの出力に基づいた画像データをＤＳ
Ｐ４３３に取り込むことにより、撮影前の画像を表示Ｌ
ＣＤ２２０に表示したり（ステップＳ４０４）、露出計
算を行う（ステップＳ４０５）ようにしたが、撮像素子
２１４ａの代わりに撮像素子２１４ｂの出力に基づいて
行うようにしてもよい。

【００７３】また、上記の説明では、レリーズ釦が半押
し操作入力の状態で保持された場合は、ステップＳ４０
６で繰り返し焦点検出動作が行われるようにした。しか
し、ワンショットＡＦと呼ばれるように、一度被写体に
合焦させるとその状態を維持するように動作させるとき
は、合焦後はステップＳ４０６を省略してもよい。この
場合には、合焦後はいずれか一方の撮像素子のみを駆動
すればよいから消費電力を低減することができる

【００７４】−第三の実施の形態− 第二の実施の形態では、デジタルスチルカメラ１００が
記録モードに設定されているとき、いずれか一方の撮像
素子の出力に基づいてスルー画像表示を行い、再生モー
ドに設定されているとき、両方の撮像素子２１４ａおよ
び２１４ｂの出力に基づいてフリーズ画像表示を行うよ
うにしたが、第三の実施の形態では記録モードおよび再
生モードのどちらのモードに設定されている場合でも、
いずれか一方の撮像素子の出力に基づいて表示を行う。

【００７５】図１９は、表示ＬＣＤ２２０上に画像デー
タ表示を行う処理を説明するフローチャートである。図
１８のフローチャートと相違するのはステップＳ４０８
ａ、Ｓ４０９ａ、Ｓ４１１ａおよびステップＳ４１３ａ
であるので、これらのステップを中心に説明する。ステ
ップＳ４０８ａでは、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂ
の出力に基づいた画像データがＤＳＰ４３３に取り込ま
れる。ＤＳＰ４３３に取り込まれた各画像データは、撮
像素子２１４ａおよび２１４ｂ上の各画素位置における
Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のデータを算出する画素補間処理を含
む所定の画像処理が施されると、一旦バッファメモリ４
３６にそれぞれ記憶される。

【００７６】ステップＳ４０９ａにおいて、画像処理後
の画像データが、たとえば、ＪＰＥＧなどの所定のフォ
ーマットにより圧縮され、２つの撮像素子に基づいた画
像データごとにそれぞれメモリカード４２４に記録され
る。また、表示ＬＣＤ２２０上へ表示されるフリーズ画
像は、ステップＳ４０３でスルー画像表示に用いられた
撮像素子２１４ａの出力に基づいた画像データが用いら
れる。

【００７７】ステップＳ４１１ａでは、最後にメモリカ
ード４２４に記録された画像データのうち、撮像素子２
１４ａに基づいた画像データが表示ＬＣＤ２２０上に表
示される。ステップＳ４１３ａでは、ステップＳ４１２
で検出されたキー操作に従ったコマの画像、たとえば、
最初に記録されたコマの画像データのうち撮像素子２１
４ａに基づいた画像データが表示ＬＣＤ２２０上に表示
される。

【００７８】第三の実施の形態の特徴についてまとめ
る。 （１）撮影後のフリーズ画像表示も、２つの撮像素子２
１４ａおよび２１４ｂのいずれか一方の撮像素子から出
力される画像信号に基づいて、表示ＬＣＤ２２０上に表
示が行われるようにした。この結果、２つの画像信号に
基づいた画像データを各々メモリカードなどに記録する
場合において、フリーズ画像表示のために２つの撮像素
子２１４ａおよび２１４ｂから出力された画像データを
合成する合成処理が不要になり、迅速なフリーズ画像表
示を行うことができる。 （２）第二の実施の形態（ステップＳ４０９）では、２
つの撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの出力に基づいた
画像データを画素ずらし補間する（ステップＳ４０９）
ことによりメモリ容量が４倍必要となるが、２つの撮像
素子に基づいた画像データごとにそれぞれメモリカード
４２４に記録する（ステップＳ４０９ａ）ようにしたの
で、メモリの使用量を減らすことができる。

【００７９】以上の説明では、ステップＳ４０９ａにお
いて、撮像素子２１４ａおよび２１４ｂの出力に基づい
た画像データをそれぞれＪＰＥＧ圧縮して、両ＪＰＥＧ
データをメモリカード４２４に記録するようにした。上
記の代わりに、撮像素子２１４ａの出力に基づいた画像
データをＪＰＥＧ圧縮し、撮像素子２１４ｂの出力に基
づいた画像データは撮像素子２１４ａの出力に基づいた
画像データとの差分をとり、その差分をＪＰＥＧ圧縮す
ることにより、両ＪＰＥＧデータをメモリカード４２４
に記録するようにしてもよく、また、両記録方法を選択
可能としてもよい。

【００８０】−第四の実施の形態− 図２０は第四の実施の形態を示す図であり、撮影レンズ
１の一次結像面１６より後方（図２０では右斜め上）に
配置されている縮小光学系５１２、ビームスプリッタ５
１９および撮像素子２１４ａおよび２１４ｂからなる結
像光学系の斜視図である。縮小光学系５１２の内部に
は、シャッター板５０８と絞り板５１５とが隣接して設
けられ、シャッター板５０８と絞り板５１５はリレーレ
ンズ５１２ａと５１２ｂとに挟まれている。シャッター
板５０８および絞り板５１５は円盤状に形成されてお
り、第一の実施の形態と同様に、円盤の回転中心にそれ
ぞれ設けられた不図示のステップモータにより駆動され
る。

【００８１】図２０に示されるように、シャッター板５
０８には全ての光束を遮光する完全遮光部５０８ａ、全
ての光束を通過させる開口部５０８ｂ、光軸に対して上
下左右、そして斜め方向にずれた位置に開口部５０８ｃ
〜５０８ｈが設けられている。通常の撮影時には開口部
５０８ａおよび５０８ｂが用いられ、瞳分割方式の焦点
検出動作時において開口部５０８ｃ〜５０８ｈが用いら
れる。

【００８２】一方、絞り板５１５には絞り開口部５１５
ａ〜５１５ｇが設けられている。全ての被写体光束を通
過させる開口部５１５ａの面積を基準にして、絞り開口
部５１５ｂ〜５１５ｇの開口面積は、開口部５１５ｂ〜
５１５ｇに至るまで開口面積が順に半分ずつになるよう
に設定されている。縮小光学系５１２の射出側（図２０
でリレーレンズ５１２ｂの右上）には偏光作用を持たな
いビームスプリッタ５１９が設けられ、入射された光束
を透過光１：反射光４に分離する。ビームスプリッタ５
１９を透過した光束が撮像素子２１４ａに入射され、ビ
ームスプリッタ５１９で反射された光束が撮像素子２１
４ｂに入射される。

【００８３】第四の実施の形態における焦点検出動作
は、シャッター板５０８上において、光軸からずれた位
置に設けられた開口部５０８ｃ〜５０８ｈを用いること
により時分割で行われる。たとえば、図２０の光学系に
おいて、光軸に対して上下にずれた位置に設けられたシ
ャッター板５０８の開口部５０８ｅおよび５０８ｆを透
過した画像を観測することは、ミラー２１０およびミラ
ー２１１の作用により、被写界を水平方向にずれた二つ
の瞳に分割して観察する事に相当する。そこで、先ず開
口部５０８ｅから入射された光束による被写体像を撮像
素子２１４ｂから読み出して、ＤＳＰ４３３で所定の画
像処理を行いバッファメモリ４３６に一旦記録する。

【００８４】次に、シャッター板５０８を回転させて開
口部５０８ｆから入射された光束による被写体像を撮像
素子２１４ｂから読み出して、ＤＳＰ４３３で所定の画
像処理を行いバッファメモリ４３６に一旦記録する。そ
して、バッファメモリ４３６に記録された２つの被写体
画像、すなわち、あらかじめ定められた特定のＡＦ領域
内において、開口部５０８ｅから入射された光束に基づ
いて撮像素子２１４ｂで撮像された被写体像と開口部５
０８ｆから入射された光束に基づいて撮像素子２１４ｂ
で撮像された被写体像からなる一対の被写体画像の間隔
を求めることにより、第四の実施の形態による焦点検出
動作が行われる。なお、上記の一対の被写体画像間隔の
検出処理は、第一の実施の形態における処理と同様に行
われる。

【００８５】上記のように時分割で焦点検出動作が行わ
れる場合、デジタルスチルカメラ１００や被写体が時間
経過とともに移動することによりブレが生じることがあ
る。ブレが生じると撮影レンズ１の焦点調節状態、すな
わち、ずれ量を正確に求めることができなくなる。この
ようなブレによる焦点検出不良を防止するために、先ず
上述したように、シャッター板５０８の開口部５０８ｅ
から入射された光束に基づいて撮像素子２１４ｂ上で検
出された被写体像と、開口部５０８ｆから入射された光
束に基づいて撮像素子２１４ｂ上で検出された被写体像
との間隔に基づいて撮影レンズ１の焦点のずれを算出す
る。次に、再び開口部５０８ｅから入射された光束に基
づいて撮像素子２１４ｂ上で検出される被写体像をバッ
ファメモリ４３６に記録し、先にバッファメモリ４３６
に記録された撮像素子２１４ｂ上で検出された被写体像
との間隔に基づいて撮影レンズ１の焦点のずれを再び算
出する。そして、得られた２つのずれ量の平均をこの実
施の形態におけるずれ量とすることにより、焦点検出動
作を行う。

【００８６】次に、第四の実施の形態における画像デー
タの表示について説明する。撮像素子２１４ａおよび２
１４ｂは、ビームスプリッタ５１９の透過率と反射率の
違いにより、入射される光量に差がある。すなわち、第
一の実施の形態による偏光ビームスプリッタ２１９の透
過率と反射率の比より大きく、透過率１：反射率４であ
る。したがって、撮像素子２１４ｂに撮像素子２１４ａ
より多くの光量が入射され、撮像素子２１４ａは撮像素
子２１４ｂより少ない光量が入射される。そこで、輝度
差が大きな被写体を撮影する場合は、暗い部分の画像は
光量の多い撮像素子２１４ｂによる画像データを用い、
撮像素子２１４ｂにおいて光量が多くて白トビが生じて
いる部分の画像は、光量が少なくて白トビが生じにくい
撮像素子２１４ａによる画像データを用いて１つの画像
データを合成する。合成された画像データを撮影前のス
ルー画像として表示ＬＣＤ２２０上に表示させる。

【００８７】図２１は、第四の実施の形態におけるデジ
タルスチルカメラ１００で、表示ＬＣＤ２２０上への画
像表示処理を説明するフローチャートである。ステップ
Ｓ５０１において、デジタルスチルカメラ１００が記録
モード／再生モードのいずれに設定されているかが判定
される。デジタルスチルカメラ１００が操作部材４０７
の１つである不図示のモード切替スイッチにより記録モ
ードに設定されていると判定される（ステップＳ５０１
の記録モード側）と、半押し操作信号の入力と無関係に
ステップＳ５０２で輝度測定が行われ、撮像素子２１４
ａからの出力信号に基づいて測定される輝度が所定値以
上か否かが判定される（ステップＳ５０３）。一方、デ
ジタルスチルカメラ１００が再生モードに設定されてい
ると判定される（ステップＳ５０１の再生モード側）と
ステップＳ５０７に進む。撮像素子２１４ａからの出力
信号に基づいて測定される輝度が所定値以上と判定され
る（ステップＳ５０３のＹ）と、ビームスプリッタ５１
９の透過側に配置されて入射光量が少ない撮像素子２１
４ａの出力に基づいた画像データが、撮影前のスルー画
像として表示ＬＣＤ２２０上に表示され（ステップＳ５
０４）、ステップＳ５０６へ進む。

【００８８】ステップＳ５０３において、撮像素子２１
４ａからの出力信号に基づいて測定される輝度が所定値
未満と判定されるとき（ステップＳ５０３のＮ）は、ビ
ームスプリッタ５１９の反射側に配置されて入射光量が
多い撮像素子２１４ｂの出力に基づいた画像データが、
撮影前のスルー画像として表示ＬＣＤ２２０上に表示さ
れる（ステップＳ５０５）。ステップＳ５０６では、前
述した半押し操作信号が入力されると撮像素子２１４ａ
または２１４ｂから出力された画像データに基づいて焦
点検出動作が行われ、全押し操作信号が入力されると撮
影してメモリカード４２４への記録処理が行われる。撮
影後のフリーズ画像表示は、第二の実施の形態のよう
に、撮像素子２１４ａから出力される画像信号と撮像素
子２１４ｂから出力される画像信号とが合成処理された
画像データが表示される。記録処理が終了すると、本フ
ローチャートによる処理が終了する。

【００８９】ステップＳ５０７では、デジタルスチルカ
メラ１００が再生モードにあると判定されたとき（ステ
ップＳ５０１の再生モード側）、撮像素子２１４ａおよ
び２１４ｂからの出力信号に基づいて画像処理されて、
メモリカード４２４に記録されている画像データが表示
ＬＣＤ２２０上に表示される。ステップＳ５０８では、
他のコマの表示を行うための再生キー入力処理が行われ
る。すなわち、他のコマを表示するためのキー操作が行
われた場合は、キー操作に従ったコマの画像データが読
み出されて表示ＬＣＤ２２０上に表示される。再生操作
が行われない場合は、本フローチャートによる処理が終
わる。

【００９０】第四の実施の形態の特徴についてまとめ
る。 （１）２つの撮像素子に入射される被写体光の光量を変
え、被写体の輝度に応じて選択された一方の撮像素子か
らの出力に基づいて、撮影前の画像表示ＬＣＤ２２０上
にを表示し、時分割で焦点検出動作を行うようにした。
この結果、撮影前のスルー画像表示に被写体の輝度が高
くて白トビやスミアが発生したり、被写体の輝度が低く
て黒スブレが生じることが防止されるとともに、焦点検
出時のずれ量検出が容易になる。 （２）記録モード時、２つの撮像素子のうちいずれか一
方の撮像素子から出力される画像信号に基づいて、撮影
前のスルー画像を表示ＬＣＤ２２０上に表示するように
したので、２つの撮像素子からの画像信号を合成して表
示するときのような合成処理が不要となり、もって迅速
な画像表示ができる。また、記録モード時の撮影前は、
表示している側の撮像素子のみを駆動すればよいから消
費電力を低減することができる。

【００９１】上記の説明では、開口部５０８ｅから入射
された光束に基づいて撮像素子２１４ｂ上で検出された
被写体像と開口部５０８ｆから入射された光束に基づい
て撮像素子２１４ｂ上で検出された被写体像からなる一
対の被写体画像の間隔を検出するようにした。これに対
して、開口部５０８ｅから入射された光束に基づいて撮
像素子２１４ａ上で検出された被写体像と開口部５０８
ｆから入射された光束に基づいて撮像素子２１４ａ上で
検出された被写体像からなる一対の被写体画像の間隔を
検出するようにしてもよい。

【００９２】また、以上の説明では、ビームスプリッタ
５１９の透過率と反射率を１：４に設定したが、もっと
大きな比に設定してもよい。たとえば透過率１：反射率
１０とすれば、撮像素子２１４ａでスミアが発生する可
能性は非常に小さく抑えられる。このような場合には、
第一の実施の形態で説明したスミア低減処理は、図１２
に示される撮像素子２１４ｂ側のみを行えばよい。

【００９３】さらに、上記の説明では、ビームスプリッ
タ５１９の透過率と反射率の比を相違させることによ
り、２つの撮像素子２１４ａおよび２１４ｂへの入射光
量に差をつけたが、ビームスプリッタ５１９の透過率と
反射率の差が少ない場合には、一方の撮像素子の前に減
光のためにＮＤフィルタなどを挿入してもよい。

【００９４】以上の第一〜第四の発明の実施の形態では
デジタルスチルカメラについて説明したが、図１１およ
び図１２に示したスミア低減処理をソフトウエアの形態
でＣＤ−ＲＯＭやフロッピデイスクなどの記憶媒体に画
像処理プログラムとして格納し、パソコンで画像処理す
る際に使用することもできる。この場合、撮像素子２１
４ａおよび２１４ｂから出力された画像信号に基づい
て、デジタル化された両画像データを大容量の画像デー
タ用記録媒体にそれぞれ記録し、この記録媒体をパソコ
ンにセットして両画像データを取込んだ上で、上記画像
処理プログラムにより上述のようなスミア低減処理を行
うようにする。

【００９５】上述したようにパソコン上で画像処理する
際、上記画像データ用記録媒体に記録された画像データ
が既にスミア低減処理を施されている場合には、スミア
低減処理が再度行われないようにプログラムを作成す
る。この場合、上記画像データ用記録媒体には、スミア
低減処理フラグも合わせて記憶しておき、上記パソコン
上で画像処理を行う際にスミア低減処理が行われた画像
データか否かの判定処理を行うための情報として使用す
る。一方、上記画像データ用記録媒体に記録された画像
データがスミア低減処理を施されていない場合には、ス
ミア低減処理が行われるようにプログラムを作成する。
この場合、上記画像データ用記録媒体にスミア低減処理
フラグがセットされていないことで、スミア低減未処理
画像データであることが識別される。

【００９６】以上の説明では、一眼レフデジタルスチル
カメラについて説明したが、レンズ交換ができないデジ
タルスチルカメラ、動画像も取込めるデジタルビデオカ
メラにも本発明を適用できる。

【００９７】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、撮影レンズ１が光学手段に、縮小光学系２１
２が再結像光学手段に、撮像素子２１４ａ、２１４ｂが
撮像手段に、画像処理部４３１ａ、４３１ｂおよびＤＳ
Ｐ４３３が画像処理手段に、クイックリターンミラー３
が反射手段に、ファインダーマット４が焦点板に、ファ
インダー装置５０が観察手段にそれぞれ対応する。

【００９８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明では、
次のような効果を奏する。 （１）請求項１、３の発明では、撮影レンズの一次結像
面より被写体側にフィールドレンズを設け、このフィー
ルドレンズを通過した被写体像を再結像光学手段により
再結像面に再結像させるようにした。この結果、フィー
ルドレンズの結像倍率が同じ場合は光学系の全長を短く
することができるので、カメラの厚みを薄くすることが
可能になる。また、被写体光束の広がりは、撮影レンズ
の一次結像面の像側より被写体側の方が小さいので、フ
ィールドレンズのレンズ径を小さくすることができる。
したがって、カメラのサイズを小型化することが可能に
なる。 （２）請求項２、４、６の発明では、フィールドレンズ
の結像倍率βをβ＞−１としたので、β＜−１の場合に
比べて再結像光学手段における被写体側の焦点距離を短
くすることができる。したがって、再結像光学手段によ
る光学系の全長を短くできるので、カメラのサイズを小
型化することが可能になる。 （３）請求項５の発明では、撮影レンズの一次結像面の
被写体側および像側に第１および第２のフィールドレン
ズをそれぞれ設け、これらのフィールドレンズを通過し
た被写体像を再結像光学手段により再結像面に再結像さ
せるようにした。この結果、１枚のフィールドレンズを
撮影レンズの一次結像面の像側に配置する構成に比べ
て、フィールドレンズのレンズ径を小さくできるからカ
メラを小型化することができる。さらに、１枚のフィー
ルドレンズによる構成に比べて歪曲収差が生じにくいと
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第一の実施の形態による一眼レフデジタルスチ
ルカメラの構成を示す図である。

【図２】図１の一眼レフデジタルスチルカメラを背面か
ら見た図である。

【図３】図１の一眼レフデジタルスチルカメラの結像光
学系を示す図である。

【図４】図１の一眼レフデジタルスチルカメラの回路を
示すブロック図である。

【図５】瞳分割による焦点検出動作の原理を説明する図
である。

【図６】焦点検出用の被写体画像を読み出す画素群を説
明する図である。

【図７】画素群位置と各画素群の合計出力の関係を表す
図である。

【図８】半押しスイッチで起動されるプログラムの前半
のフローチャートである。

【図９】半押しスイッチで起動されるプログラムの後半
のフローチャートである。

【図１０】撮像素子上の画素のならびを示す図であり、
(ａ)は撮像素子２１４ａのならびで(ｂ)は撮像素子２１
４ｂのならびである。

【図１１】撮像素子２１４ａのスミア低減処理のフロー
チャートである。

【図１２】撮像素子２１４ｂのスミア低減処理のフロー
チャートである。

【図１３】フィールドレンズを含む結像光学系を示す図
であり、(ａ)はフィールドレンズを撮影レンズの一次結
像面より物体側に配置したもので、(ｂ)はフィールドレ
ンズを一次結像面より像側に配置したものである。

【図１４】図１３(ａ)の第一の実施の形態による結像光
学系の諸元表を示す図である。

【図１５】図１３(ａ)の第一の実施の形態による結像光
学系の諸収差図である。

【図１６】図１３(ｂ)の結像光学系の諸元表を示す図で
ある。

【図１７】図１３(ｂ)の結像光学系の諸収差図である。

【図１８】第二の実施の形態によるデジタルスチルカメ
ラの画像データ表示処理のフローチャートである。

【図１９】第三の実施の形態によるデジタルスチルカメ
ラの画像データ表示処理のフローチャートである。

【図２０】第四の実施の形態による結像光学系を示す図
である。

【図２１】第四の実施の形態によるデジタルスチルカメ
ラの画像データ表示処理のフローチャートである。

【符号の説明】

１…撮影レンズ、３…クイックリターンミラー、４…焦
点板、１６…一次結像面、５０…ファインダー装置、２
００…カメラ本体、２０８…シャッター板、２０８ａ…
完全遮光部、２０８ｂ〜２０８ｊ…開口部、２０９…フ
ィールドレンズ、２１０、２１１…ミラー、２１２…縮
小光学系、２１２ａ、２１２ｂ…リレーレンズ、２１３
ａ、２１３ｂ…保護ガラス、２１４ａ、２１４ｂ…撮像
素子、２１５…絞り板、２１５ａ〜２１５ｇ…開口部、
２１９…偏光ビームスプリッタ、２２０…表示ＬＣＤ、
２２３ａ、２２３ｂ…オプティカル・ローパス・フィル
ター、３０８ｃ〜３０８ｊ…偏光板、４０７…操作部
材、４２４…メモリカード、４３３…ＤＳＰ、４３５…
フレームメモリ、４３６…バッファメモリ、４３９…Ｃ
ＰＵ、５０８…シャッター板、５０８ａ…完全遮光部、
５０８ｂ〜５０８ｈ…開口部、５１２ａ、５１２ｂ…リ
レーレンズ、５１５…絞り板、５１５ａ〜５１５ｇ…開
口部、５１９…ビームスプリッタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H054 AA01 BB07 CD00 5C022 AA13 AB12 AB27 AC03 AC14 AC42 AC52 AC54 AC55 AC56 AC74

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を一次結像面に結像させる光学手
   段と、 前記一次結像面より被写体側に設けられたフィールドレ
   ンズと、 前記フィールドレンズを通過した前記被写体像を再結像
   面に結像させる再結像光学手段と、 前記再結像面に配置されて前記被写体像を撮像する撮像
   手段と、 前記撮像手段により撮像された前記被写体像を記録用画
   像に処理する画像処理手段とを備えることを特徴とする
   デジタルカメラ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のデジタルカメラにおい
   て、 前記フィールドレンズによる結像倍率βは、β＞−１で
   あることを特徴とするデジタルカメラ。
3. 【請求項３】被写体像を一次結像面に結像させる光学手
   段と、 前記光学手段を通過した前記被写体像を反射する反射手
   段と、 前記反射手段により反射された前記被写体像を焦点板に
   結像させて観察する観察手段と、 前記一次結像面と前記反射手段との間に設けられたフィ
   ールドレンズと、 前記フィールドレンズを通過した前記被写体像を再結像
   面に結像させる再結像光学手段と、 前記再結像面に配置されて前記被写体像を撮像する撮像
   手段と、 前記撮像手段により撮像された前記被写体像を記録用画
   像に処理する画像処理手段とを備えることを特徴とする
   デジタルカメラ。
4. 【請求項４】請求項３に記載のデジタルカメラにおい
   て、 前記フィールドレンズによる結像倍率βは、β＞−１で
   あることを特徴とするデジタルカメラ。
5. 【請求項５】被写体像を一次結像面に結像させる光学手
   段と、 前記光学手段を通過した前記被写体像を反射する反射手
   段と、 前記反射手段により反射された前記被写体像を焦点板に
   結像させて観察する観察手段と、 前記一次結像面と前記反射手段との間に設けられた第１
   のフィールドレンズと、 前記一次結像面に対して前記第１のフィールドレンズと
   反対側に設けられた第２のフィールドレンズと、 前記第１および第２のフィールドレンズを通過した前記
   被写体像を再結像面に結像させる再結像光学手段と、 前記再結像面に配置されて前記被写体像を撮像する撮像
   手段と、 前記撮像手段により撮像された前記被写体像を記録用画
   像に処理する画像処理手段とを備えることを特徴とする
   デジタルカメラ。
6. 【請求項６】請求項５に記載のデジタルカメラにおい
   て、 前記第１および第２のフィールドレンズによる結像倍率
   βは、β＞−１であることを特徴とするデジタルカメ
   ラ。