JP2007094073A - Focusing system and imaging apparatus - Google Patents

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Koichi Washisu
晃一 鷲巣
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent positional deviation in the acting position of a luminous flux branching means from exerting an influence upon precision of focusing, without increasing the scale of a system. <P>SOLUTION: A focusing system includes; a luminous flux branching means 103 which is disposed between a lens for imaging a subject luminous flux on an imaging surface and the imaging surface and is provided with a reflection face for separating the subject luminous flux outside an imaging optical path; a light reception means 112 which receives the subject luminous flux separated by the luminous flux branching means to obtain a signal for focus adjustment of the lens; and holding means 201 and 204 which hold the luminous flux branching means in either of the acting position where the luminous flux branching means is placed within the imaging optical path and a retreat position where it retreats from the imaging optical path. The holding means hold the luminous flux branching means so that it can be moved in a direction approximately parallel to the light reception means within a plane orthogonal to the imaging optical axis. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、レンズと撮像面間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる光束分岐手段を有する合焦装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a focusing apparatus and an imaging apparatus that are disposed between a lens and an imaging surface and have a light beam branching unit that splits a subject light beam out of an imaging optical path.

被写体光束を分離して、この被写体光束を焦点検出の為の受光素子に導く方法は従来から提案されている。特許文献1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の開示例であり、特許文献2は、結像光学系で形成された1次物体像をCCDセンサやCMOSセンサなどの2次元受光センサ上に結像し、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に関する開示例である。   Conventionally proposed is a method of separating a subject luminous flux and guiding the subject luminous flux to a light receiving element for focus detection. Patent Document 1 relates to a camera equipped with a zoom lens, and is a disclosure example of a technique for separating a light beam in the middle of the optical path of the zoom lens and performing focus detection using the separated light beam. Patent Document 2 describes imaging optics. This is a disclosed example of a digital single-lens reflex camera that forms a primary object image formed by a system on a two-dimensional light receiving sensor such as a CCD sensor or a CMOS sensor and photoelectrically converts an optical image to obtain an image output related to the object.

これらの提案においては、ビームスプリッタ等の光束分岐手段により被写体光束を撮像センサと焦点検出センサに分けて入射させ、焦点検出センサ側で焦点状態を検出し、撮像センサ側で撮影を行う構成にしている。   In these proposals, the subject light flux is divided into an imaging sensor and a focus detection sensor by a beam splitter such as a beam splitter, and the focus state is detected on the focus detection sensor side, and shooting is performed on the imaging sensor side. Yes.

また、特許文献3は、焦点検出用センサを撮像光軸内に挿入、退避可能であり、合焦動作を行う時は焦点検出用センサを撮像光軸内に挿入させ、撮影時には光軸外に退避させる構成にしている。
特開昭63−195630号公報 特開2003−140246号公報 特開平11−352393号公報
In Patent Document 3, a focus detection sensor can be inserted into and retracted from the imaging optical axis. When performing a focusing operation, the focus detection sensor is inserted into the imaging optical axis. It is configured to be evacuated.
JP-A 63-195630 JP 2003-140246 A JP 11-352393 A

上記の従来例においては、被写体光束内にビームスプリッタや主ミラー等の光束分岐手段が設けられているが、このような光束分岐手段を用いると一般的に撮像センサに入射する光量が減じられる。その対策として、特許文献2では、撮影時には光束分岐手段の一部(主ミラー)を退避させて全光量がセンサに入射する構成にしている。しかし、この場合には、毎回撮影の度に光束分岐手段の退避動作を行うので、その退避動作に伴うメカの不安定要素が合焦精度に影響するという問題がある。   In the above conventional example, a beam splitter such as a beam splitter or a main mirror is provided in the subject beam. When such a beam splitter is used, the amount of light incident on the image sensor is generally reduced. As a countermeasure, in Patent Document 2, a part of the light beam branching unit (main mirror) is retracted at the time of photographing so that the total amount of light enters the sensor. However, in this case, since the retracting operation of the light beam branching unit is performed every time photographing is performed, there is a problem that an unstable element of the mechanism accompanying the retracting operation affects the focusing accuracy.

(発明の目的)
本発明の目的は、装置の大型化を招くことなく、光束分岐手段の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことのできる合焦装置および撮像装置を提供しようとするものである。
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide a focusing apparatus and an imaging apparatus capable of preventing the positional deviation at the operating position of the light beam branching unit from affecting the focusing accuracy without causing an increase in the size of the apparatus. is there.

上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる反射面を具備する光束分岐手段と、前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、前記保持手段が、前記光束分岐手段を撮像光軸と直交する平面内で、前記受光手段に対して略平行な方向に移動可能に保持する合焦装置、または、該合焦装置を具備する撮像装置とするものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a light beam branching unit including a lens that forms an image of a subject light beam on an imaging surface and a reflecting surface that is disposed between the imaging surface and separates the subject light beam out of the imaging light path. A light receiving means for receiving a subject light beam separated by the light beam branching means to obtain a signal for adjusting the focus of the lens, an operating position for positioning the light beam branching means in the imaging optical path, and in the imaging optical path Holding means for holding at any one of the retreat positions for retreating from the light source, and the holding means is in a direction substantially parallel to the light receiving means in a plane perpendicular to the imaging optical axis. And a focusing device that is movably held, or an imaging device including the focusing device.

同じく上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、入射する被写体光束を撮像光路外に反射する反射面を具備する光束分岐手段と、前記光束分岐手段で反射された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、前記保持手段が、前記光束分岐手段を前記入反射光軸を含む平面と略直交する方向に移動可能に保持する合焦装置、または、該合焦装置を具備する撮像装置とするものである。   Similarly, in order to achieve the above object, the present invention provides a light beam including a lens that forms an image of a subject light beam on an imaging surface and a reflection surface that reflects the incident light beam outside the imaging light path. A branching unit; a light receiving unit that receives a subject light beam reflected by the light beam branching unit to obtain a signal for adjusting the focus of the lens; a working position that positions the light beam branching unit in the imaging optical path; Holding means for holding at any one of the retreat positions for retreating from the imaging optical path, and the holding means is capable of moving the light beam branching means in a direction substantially perpendicular to the plane including the incident / reflected optical axis. A focusing device to be held or an imaging device including the focusing device is provided.

同じく上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を反射させて撮像面に結像する屈曲光学系と前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる反射面を具備する光束分岐手段と、前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、前記保持手段が、前記光束分岐手段を撮像光軸と直交する平面内で、前記受光手段に対して略平行な方向に移動可能に保持する合焦装置、または、該合焦装置を具備する撮像装置とするものである。   Similarly, in order to achieve the above object, the present invention provides a bending optical system that reflects a subject light beam and forms an image on an imaging surface, and a reflecting surface that separates the subject light beam outside the imaging optical path. A light beam branching means, a light receiving means for receiving a subject light beam separated by the light beam branching means to obtain a signal for adjusting the focus of the lens, and an action for positioning the light beam branching means in the imaging optical path Holding means for holding at any one of a position and a retreat position for retreating from the imaging optical path, and the holding means is arranged on the light receiving means within a plane perpendicular to the imaging optical axis. On the other hand, the focusing device is configured to be held so as to be movable in a substantially parallel direction, or an imaging device including the focusing device.

同じく上記目的を達成するために、本発明は、被写体光束を反射させて撮像面に結像する屈曲光学系と前記撮像面の間に配置され、入射する被写体光束を撮像光路外に反射する反射面を具備する光束分岐手段と、前記光束分岐手段で反射された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段とを有し、前記保持手段が、前記光束分岐手段を前記入反射光軸を含む平面と略直交する方向に移動可能に保持する合焦装置、または、該合焦装置を具備する撮像装置とするものである。   Similarly, in order to achieve the above object, the present invention is arranged between a bending optical system that reflects a subject light beam to form an image on an imaging surface and the reflection surface that reflects the incident subject light beam outside the imaging optical path. A light beam branching means having a surface, a light receiving means for receiving a subject light beam reflected by the light beam branching means to obtain a signal for adjusting the focus of the lens, and the light beam branching means positioned in the imaging optical path. And holding means for holding at any one of the retracted position for retracting from the imaging optical path, and the holding means is substantially orthogonal to the plane including the incident / reflecting optical axis. The focusing device is held so as to be movable in the direction, or the imaging device includes the focusing device.

本発明によれば、装置の大型化を招くことなく、光束分岐手段の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことができる合焦装置または撮像装置を提供できるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a focusing device or an imaging device that can prevent the positional deviation at the operation position of the light beam branching unit from affecting the focusing accuracy without causing an increase in the size of the device.

本発明を実施するための最良の形態は、以下に記載の実施例1ないし実施例3に示す通りである。   The best mode for carrying out the present invention is as shown in Examples 1 to 3 described below.

図1(a)は本発明の実施例1に係わるデジタルカメラの側面断面図であり、図1(b)は同じく本発明の実施例1に係わるデジタルカメラの上面断面図である。これらは、焦点調節を行って撮影画像及び撮影準備時に背面のディスプレイ装置に表示用画像を取り込む状態である。   FIG. 1A is a side sectional view of a digital camera according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1B is a top sectional view of the digital camera according to Embodiment 1 of the present invention. These are states in which focus adjustment is performed, and a captured image and a display image are captured in a display device on the back side when preparing for capturing.

図1(a),(b)において、101はデジタルカメラ、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102の光軸、105は結像光学系102を収納するレンズ鏡筒である。   In FIGS. 1A and 1B, 101 is a digital camera, 102 is an imaging optical system for forming an object image, 104 is an optical axis of the imaging optical system 102, and 105 is housing the imaging optical system 102. This is a lens barrel.

上記の結像光学系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)を具備した結像光学系に交換可能であっても良い。この結像光学系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可能である。これによると、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。   The imaging optical system 102 can adjust the imaging position in the direction of the optical axis 104 by an energy source (not shown) and a driving mechanism (not shown). The focusing lens can be composed of a flexible transparent elastic member or a liquid lens, and the object can be focused by changing the refractive power by changing the interface shape. The imaging optical system 102 may be a single focus lens, a zoom lens, a shift lens, or the like. Further, it may be exchangeable for an imaging optical system having various characteristics (F number, focal length, etc.). As a material of the lens constituting the imaging optical system 102, a composite material in which niobium oxide particles having a size of about 5 nm to 30 nm are uniformly dispersed in an acrylic resin can be used. According to this, although it has a high refractive index of about 1.8, it is more resistant to impact than glass and can be manufactured at low cost by injection molding.

103は光束分岐手段であるビームスプリッタ、110はビームスプリッタ103内における光軸、111はシャッタレリーズ釦、108は画像データを格納するメモリカード、109は光学ファインダの接眼レンズである。106は2次元型CCDやCMOS受光センサであるところの撮像素子、112はAFモジュールに含まれる焦点検出用センサ、113は光学ローパスフィルタである。表示画像の取り込み時および撮影時には、ビームスプリッタ103、光学ローパスフィルタ113を透過した光束が撮像素子106上に投影されるようになっている。114は光路長補完光学系である平板ガラスであり、ビームスプリッタ103が光束内(光軸104上)から矢印103y方向に退避するのにつれて撮像光束内に挿入されて光路長の変化を補完する役割をしている。   Reference numeral 103 denotes a beam splitter as beam splitting means, 110 denotes an optical axis in the beam splitter 103, 111 denotes a shutter release button, 108 denotes a memory card for storing image data, and 109 denotes an eyepiece of an optical viewfinder. Reference numeral 106 denotes an image sensor which is a two-dimensional CCD or CMOS light receiving sensor, 112 denotes a focus detection sensor included in the AF module, and 113 denotes an optical low-pass filter. When the display image is captured and taken, the light beam that has passed through the beam splitter 103 and the optical low-pass filter 113 is projected onto the image sensor 106. Reference numeral 114 denotes a flat glass as an optical path length complementing optical system, which is inserted into the imaging light flux as the beam splitter 103 is retracted in the direction of the arrow 103y from the light flux (on the optical axis 104) to supplement the change in the optical path length. I am doing.

107はカメラの背面に取り付けられたディスプレイ装置であり、撮像素子106で捉えられた物体像が該ディスプレイ装置107上に表示される。使用者は撮影準備時に直接これを観察して撮影構図を定めることができる。このディスプレイ装置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されると消費電力が小さくかつ薄型となり、都合が良い。   Reference numeral 107 denotes a display device attached to the back of the camera, and an object image captured by the image sensor 106 is displayed on the display device 107. The user can determine the shooting composition by directly observing this during shooting preparation. If the display device 107 is composed of an organic EL spatial modulation element, a liquid crystal spatial modulation element, a spatial modulation element using microparticle electrophoresis, etc., it is convenient because it consumes less power and is thinner.

撮像素子106は、間引き読み出しによるディスプレイ装置107用の画像出力動作と撮影時には全ての画素を読み出す高精彩画像出力動作を行う。   The image sensor 106 performs an image output operation for the display device 107 by thinning readout and a high-definition image output operation for reading out all pixels at the time of shooting.

図2はデジタルカメラ101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。   FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the digital camera 101. First, an explanation will be given from the part related to the imaging and recording of object images.

デジタルカメラ101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、撮像素子106を含む。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。記録再生系は、記録処理回路133および再生処理回路134を含む。また、制御系は、カメラシステム制御回路135、情報表示回路142、操作検出回路136および撮像素子駆動回路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。   The digital camera 101 has an imaging system, an image processing system, a recording / reproducing system, and a control system. The imaging system includes an imaging optical system 102 and an imaging element 106. The image processing system includes an A / D converter 130, an RGB image processing circuit 131, and a YC processing circuit 132. The recording / reproducing system includes a recording processing circuit 133 and a reproduction processing circuit 134. The control system includes a camera system control circuit 135, an information display circuit 142, an operation detection circuit 136, and an image sensor driving circuit 137. Reference numeral 138 denotes a standardized connection terminal for connecting to an external computer or the like to transmit / receive data. These electric circuits are driven by a small fuel cell (not shown).

撮像系は、物体からの光を結像光学系102を介して撮像素子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を調節し、適切な光量の物体光を撮像素子106に露光する。撮像素子106は、正方画素が長辺方向に3264個、短辺方向に2448個並べられ、合計約800万個の画素数を有する受光素子が適用される。そして、各画素にR(赤色)、G(緑色)、B(青色)のカラーフィルタを交互に配して4画素が一組となる所謂ベイヤー配列を形成している。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。   The imaging system is an optical processing system that forms an image of light from an object on the imaging surface of the imaging element 106 via the imaging optical system 102, and adjusts a diaphragm and a mechanical shutter (not shown) of the imaging optical system 102, An appropriate amount of object light is exposed to the image sensor 106. As the imaging device 106, a light receiving device having 3264 square pixels arranged in the long side direction and 2448 arranged in the short side direction and having a total number of about 8 million pixels is applied. Then, R (red), G (green), and B (blue) color filters are alternately arranged in each pixel to form a so-called Bayer array in which four pixels are a set. In the Bayer array, the overall image performance is improved by arranging more G pixels that are easily felt when an observer looks at the image than R and B pixels. In general, in image processing using this type of image sensor, a large portion of a luminance signal is generated from G, and a color signal is generated from R, G, and B.

撮像素子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する回路であり、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。   The image signal read from the image sensor 106 is supplied to the image processing system via the A / D converter 130. The A / D converter 130 is a circuit that converts a signal that is converted into, for example, a 12-bit digital signal according to the amplitude of the signal of each exposed pixel, and performs subsequent image signal processing by digital processing. Is done.

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。RGB画像処理回路131は、A/D変換器130を介して撮像素子106から受けた3264×2448画素の画像信号を処理する信号処理回路である。このRGB画像処理回路131は、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。   The image processing system is a signal processing circuit that obtains an image signal of a desired format from R, G, and B digital signals. The R, G, and B color signals are converted into a luminance signal Y and a color difference signal (R−Y), ( B-Y) and the like are converted into a YC signal. The RGB image processing circuit 131 is a signal processing circuit that processes an image signal of 3264 × 2448 pixels received from the image sensor 106 via the A / D converter 130. The RGB image processing circuit 131 includes a white balance circuit, a gamma correction circuit, and an interpolation calculation circuit that performs high resolution by interpolation calculation.

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。このYC処理回路132は、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。   The YC processing circuit 132 is a signal processing circuit that generates a luminance signal Y and color difference signals (R−Y) and (B−Y). The YC processing circuit 132 includes a high-frequency luminance signal generation circuit that generates a high-frequency luminance signal YH, a low-frequency luminance signal generation circuit that generates a low-frequency luminance signal YL, and color difference signals (RY) and (B- Y) is composed of a color difference signal generation circuit for generating Y). The luminance signal Y is formed by combining the high frequency luminance signal YH and the low frequency luminance signal YL.

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る。この記録再生系に含まれる記録処理回路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。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、例えば、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。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。   The recording / reproducing system is a processing system that outputs an image signal to the memory and outputs an image signal to the display device 107. The recording processing circuit 133 included in the recording / reproducing system performs processing for writing and reading image signals to / from the memory, and the reproduction processing circuit 134 reproduces the image signals read from the memory and outputs them to the display device 107. The recording processing circuit 133 includes a compression / expansion circuit that compresses YC signals representing still images and moving images in a predetermined compression format and expands the compressed data when it is read out. The compression / decompression circuit includes a frame memory or the like for signal processing, and stores the YC signal from the image processing system for each image in the frame memory, and reads and compresses each of the plurality of blocks. The compression encoding is performed, for example, by subjecting the image signal for each block to two-dimensional orthogonal transformation, normalization, and Huffman encoding. The reproduction processing circuit 134 is a circuit that performs matrix conversion of the luminance signal Y and the color difference signals (R−Y) and (B−Y), for example, into RGB signals. The signal converted by the reproduction processing circuit 134 is output to the display device 107, and a visible image is displayed and reproduced.

制御系は、シャッタレリーズ釦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を含む。さらには、カメラシステム制御回路135の制御の下に、撮像素子106を駆動する駆動信号を生成する撮像素子駆動回路137と、光学ファインダ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。また、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する。そして、例えば、シャッタレリーズ釦111の押下を検出して、撮像素子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する。さらに情報表示回路142によって光学ファインダ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。   The control system includes an operation detection circuit 136 that detects an operation of the shutter release button 111 and the like, and a camera system control circuit 135 that controls each unit in response to the detection signal and generates and outputs a timing signal at the time of imaging. including. Furthermore, under the control of the camera system control circuit 135, the image sensor driving circuit 137 that generates a drive signal for driving the image sensor 106, and the information display device in the optical viewfinder and the information display device on the outer surface of the camera are controlled. An information display circuit 142 is included. The control system controls the imaging system, the image processing system, and the recording / reproducing system in response to an external operation. Then, for example, pressing of the shutter release button 111 is detected to control the driving of the image sensor 106, the operation of the RGB image processing circuit 131, the compression processing of the recording processing circuit 133, and the like. Further, the information display circuit 142 controls the state of each segment of the information display device that displays information on an optical finder or the like.

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。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。デフォーカス量が検出されると、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ステム制御回路141に送信する。また、移動する物体に対しては、シャッタレリーズ釦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。   An AF control circuit 140 and a lens system control circuit 141 are further connected to the camera system control circuit 135. These communicate with each other data necessary for each processing, centering on the camera system control circuit 135. The AF control circuit 140 obtains a signal output of the focus detection field of the focus detection sensor 112 set corresponding to a predetermined position on the imaging screen, generates a focus detection signal, and forms an imaging state of the imaging optical system 102. Is detected. When the defocus amount is detected, it is converted into a driving amount of a focusing lens which is a part of the imaging optical system 102, relayed by the camera system control circuit 135 and transmitted to the lens system control circuit 141. For a moving object, the focusing lens drive amount is instructed by predicting an appropriate lens position in consideration of a time lag from when the shutter release button 111 is pressed until actual imaging control is started. When it is judged that the brightness of the object is low and sufficient focus detection accuracy cannot be obtained, the object is illuminated by a flash light emitting device (not shown) or a white LED or fluorescent tube (not shown) to compensate for the insufficient brightness. .

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104方向に移動させて、物体にピントを合わせる。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、シャッタレリーズ釦111が2段目まで押下され、ビームスプリッタ103を撮像光束外に位置させる方が良い場合には、後述する機構によってビームスプリッタ103と平板ガラス114が入れ代わる。これにより、高精細画像が光学ローパスフィルタ113を透過した光束で形成され、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なされる。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103があった位置に平板ガラス114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。   Upon receiving the driving amount of the focusing lens, the lens system control circuit 141 moves the focusing lens in the imaging optical system 102 in the direction of the optical axis 104 by a driving mechanism (not shown) to focus on the object. As a result of a series of focus adjustment operations, when the AF control circuit 140 detects that the object is in focus, this information is transmitted to the camera system control circuit 135. At this time, when the shutter release button 111 is pushed down to the second stage and it is better to position the beam splitter 103 outside the imaging light beam, the beam splitter 103 and the flat glass plate 114 are replaced by a mechanism described later. As a result, a high-definition image is formed by the light flux that has passed through the optical low-pass filter 113, and imaging control is performed by the imaging system, image processing system, and recording / reproducing system as described above. At this time, since the flat glass 114 is inserted at the position where the beam splitter 103 is located so that the focus fluctuation of the imaging optical system 102 does not occur, it is not necessary to correct the focus. Therefore, a short release time lag can be realized without impairing the high-speed focus detection operation.

図3(a)はデジタルカメラ101のレンズ鏡筒105部分の撮影準備状態での側面断面図であり、図3(b)はデジタルカメラ101のレンズ鏡筒105部分の撮影準備状態での上面断面図である。図4(a)は撮影状態での側面断面図であり、図4(b)は撮影状態での上面断面図である。また、図5はビームスプリッタ103の断面図、図6はビームスプリッタ103の斜視図、図7はビームスプリッタ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103とその周辺部分について詳述する。   3A is a side cross-sectional view of the lens barrel 105 portion of the digital camera 101 in a shooting preparation state, and FIG. 3B is a top cross-sectional view of the lens barrel 105 portion of the digital camera 101 in a shooting preparation state. FIG. 4A is a side sectional view in the photographing state, and FIG. 4B is a top sectional view in the photographing state. 5 is a cross-sectional view of the beam splitter 103, FIG. 6 is a perspective view of the beam splitter 103, and FIG. 7 is an exploded perspective view of the beam splitter 103. The beam splitter 103 and its peripheral part will be described in detail with reference to these drawings.

ビームスプリッタ103は結像光学系102を構成するレンズ群の後端と撮像素子106の間に位置する。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。撮像素子106はレンズ鏡筒105の不図示の固定地板に対して位置決めされている。また、可視波長域においてビームスプリッタ103の光学長は平板ガラス114の厚みにより定まる光学長に一致させてある。よって、図3(a),(b)に示したビームスプリッタ103が図4のように退避して、その位置に平板ガラス114が挿入された時にも、結像光学系102の撮像素子106上への結像状態は変化しない。   The beam splitter 103 is positioned between the rear end of the lens group constituting the imaging optical system 102 and the image sensor 106. A focusing lens 102a moves in the direction of the optical axis 104 to adjust the focus. The image sensor 106 is positioned with respect to a fixed ground plate (not shown) of the lens barrel 105. In the visible wavelength region, the optical length of the beam splitter 103 is matched with the optical length determined by the thickness of the flat glass 114. Therefore, even when the beam splitter 103 shown in FIGS. 3A and 3B is retracted as shown in FIG. 4 and the flat glass 114 is inserted at that position, the image sensor 106 of the imaging optical system 102 is not affected. The image formation state on is not changed.

概略の撮像シーケンスは次の通りである。シャッタレリーズ釦111の第1段階押下を検出したら、撮像素子106を駆動してビームスプリッタ103を透過した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う。また、ビームスプリッタ103で分割された可視波長域の光束によって焦点検出用センサ112を用いて焦点検出を行う。所定量以上のデフォーカス量が検出されたら、フォーカシングレンズ102aの駆動量を算出し、その量だけフォーカシングレンズ102aを光軸104方向に動かして焦点調節を行う。焦点調節終了後に再び焦点検出用センサ112を用いて焦点検出を行い、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。   A schematic imaging sequence is as follows. When it is detected that the shutter release button 111 has been pressed in the first stage, the image sensor 106 is driven to repeatedly capture an object image with the light beam transmitted through the beam splitter 103 and display the object image on the display device 107 in real time. Further, focus detection is performed using the focus detection sensor 112 with the light flux in the visible wavelength range divided by the beam splitter 103. When a defocus amount equal to or larger than a predetermined amount is detected, the driving amount of the focusing lens 102a is calculated, and the focusing lens 102a is moved in the direction of the optical axis 104 by that amount to adjust the focus. After focus adjustment is completed, focus detection is performed again using the focus detection sensor 112, and when it is confirmed that the defocus amount is within a predetermined range, a focus display by sound or light is issued.

シャッタレリーズ釦111の第2段階押下を検出したら、後述する機構によりビームスプリッタ103を図3(b)の結像光学系102の光路から矢印103yの方向に退避させ、代わりに平板ガラス114を挿入する(図4(a),(b)参照)。撮像素子106を駆動して高精細モードでの撮像を行う。そして、撮影終了後に平板ガラス114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103を元の位置に戻す(図3(a),(b)参照)。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。   When the second stage pressing of the shutter release button 111 is detected, the beam splitter 103 is retracted from the optical path of the imaging optical system 102 in FIG. 3B in the direction of the arrow 103y by a mechanism described later, and a flat glass 114 is inserted instead. (See FIGS. 4A and 4B). The imaging device 106 is driven to perform imaging in the high definition mode. Then, after the photographing is finished, the flat glass 114 is retracted from the optical path of the imaging optical system 102, and the beam splitter 103 is returned to the original position (see FIGS. 3A and 3B). Image data relating to the imaged object image is written into the memory.

さて次に、光分割機能について詳述する。ビームスプリッタ103は、図5〜図7に示すように、2つのプリズム103−1と103−2を光分割機能面103aで貼り合わせたものである。ビームスプリッタ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103は直進する光に対し平行平板として機能する。   Next, the light splitting function will be described in detail. As shown in FIGS. 5 to 7, the beam splitter 103 is obtained by bonding two prisms 103-1 and 103-2 with a light splitting functional surface 103a. The light incident surface of the beam splitter 103 is composed of the surface 103-1b of the prism 103-1, and the surface 103-2b of the prism 103-2, and the exit surface of the straight light is the surface 103-1d of the prism 103-1, and the prism 103. -2 surface 103-2d. There is no step between the surface 103-1b of the prism 103-1 and the surface 103-2b of the prism 103-2, or the step between the surface 103-1d of the prism 103-1 and the surface 103-2d of the prism 103-2. Further, the surfaces 103-1b and 103-1d of the prism 103-1, and the surfaces 103-2b and 103-2d of the prism 103-2 are parallel to each other. Therefore, the beam splitter 103 functions as a parallel plate for light traveling straight.

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とは異なる傾斜角度を有する。そして、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103−2bと光分割機能面103aはそれぞれ交差する。   The surface 103-1b and the light dividing functional surface 103a of the prism 103-1, and the surface 103-2d of the prism 103-2 and the light dividing functional surface 103a have different inclination angles. The surface 103-1b of the prism 103-1 and the light splitting functional surface 103a, and the surface 103-2b of the prism 103-2 and the light splitting functional surface 103a intersect each other.

ビームスプリッタ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ている。そして、インデックスマッチングをとった光学用接着剤を用いてプリズム103−1の面103−1aと貼り合わせることによって形成される。光分割機能面103aの光学特性は図8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。よって、光分割機能面103aにおいて入射光は撮像素子106か焦点検出用センサ112かの何れかの方向に分かれることになる。   The light splitting function surface 103a of the beam splitter 103 is formed with a dielectric multilayer film on the surface 103-2a of the prism 103-2 in order to obtain desired optical characteristics. And it forms by bonding together with the surface 103-1a of the prism 103-1, using the optical adhesive which took the index matching. The optical characteristics of the light splitting functional surface 103a are as shown in FIG. 8, and the spectral transmittance characteristics from a wavelength of 400 nm to 1000 nm are valley-shaped having a minimum value near 500 nm, while the spectral reflectance characteristics are maximum near 500 nm. A mountain with a value. That is, a part of incident light in a predetermined wavelength region is reflected and the other part is transmitted. As a feature of the dielectric multilayer film, the absorption can be made small enough to be ignored. Therefore, the incident light is split in either direction of the image sensor 106 or the focus detection sensor 112 on the light splitting function surface 103a.

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%で一定している。カラーカメラでは撮像素子106の感度域を視感度域に合致させるので、撮像素子106の感度波長域では分光反射率特性がフラットであると言える。   Here, in the visible region from 450 nm to 650 nm, the spectral transmittance characteristic is constant at about 45%. In a color camera, the sensitivity range of the image sensor 106 is matched with the visibility range, so it can be said that the spectral reflectance characteristic is flat in the sensitivity wavelength range of the image sensor 106.

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で全反射する。そして、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用センサ112が設けられ、ビームスプリッタ103からの光束が入射している。これによって焦点検出機能が動作する。   Of the light beams incident on the inside of the beam splitter 103 from the light incident surface formed by the surface 103-1 b of the prism 103-1 and the surface 103-2 b of the prism 103-2, the light beam reflected by the light dividing function surface 103 a is the prism 103-. Second surface 103-2b is totally reflected. And it injects from the surface 103-2c. A focus detection sensor 112 is provided at a position facing the surface 103-2c, and a light beam from the beam splitter 103 is incident thereon. As a result, the focus detection function operates.

このように、ビームスプリッタ103で分割された光束の分光特性を直進光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。なお、焦点検出用センサ112の分光感度を厳密に撮像素子106に合わせるために、焦点検出用センサ112の入射面保護ガラスなどに赤外線カット機能を付加しておくとさらに良い。   Thus, the spectral characteristics of the light beam divided by the beam splitter 103 is substantially the same as that of the straight-ahead light, and the focus detection function is operated by this light beam. Since the spectral reflectance characteristic here is approximately 55%, high-precision focus detection is possible with a sufficient amount of light. In order to precisely match the spectral sensitivity of the focus detection sensor 112 to the image sensor 106, it is better to add an infrared cut function to the incident surface protection glass of the focus detection sensor 112.

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)フィルタが形成されている。このNDフィルタ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。   An ND (Neutral Density) filter is formed on the surface 103-1b of the prism 103-1 and the surface 103-2b of the prism 103-2. This ND filter is a kind of light absorption film, and a vapor deposition film such as chromel is used, and a flat transmission characteristic can be obtained over a very wide wavelength range. Chromel is an alloy containing nickel (Ni) as a main component and has a composition ratio of Cr: 7.0 to 10.5%, Mn: 1.5% or less, Si: 1.0 or less.

図9はクロメルの蒸着膜を用いたNDフィルタ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。   FIG. 9 is an example of optical characteristics of an ND filter using a chromel deposited film. In the visible region from 450 nm to 650 nm, the spectral transmittance is constant at about 45%, and since there is much absorption, the spectral reflectance during this period is about 15%.

次に、焦点検出用センサ112について説明する。図10は焦点検出用センサ112による焦点検出視野を示す図である。   Next, the focus detection sensor 112 will be described. FIG. 10 is a diagram showing a focus detection field of view by the focus detection sensor 112.

図10において、120は撮像範囲を観察範囲としたファインダ視野、121−1から121−9まで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る。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。   In FIG. 10, reference numeral 120 denotes a finder field with the imaging range as the observation range, and reference numerals 121-1 to 121-9 denote focus detection fields. If the focus detection field is set near the center of the imaging range, the camera is easy to use. Since the focus detection visual field formed by the vertical pixel rows is sensitive to the luminance distribution in the vertical direction, for example, focus detection can be performed on horizontal lines. On the other hand, the focus detection visual field constituted by the pixel rows in the horizontal direction is sensitive to the luminance distribution in the horizontal direction, so that, for example, focus detection with respect to vertical lines is possible.

実際の焦点検出用センサ112は、図11のように構成される。図11は焦点検出用センサ112の平面図であって、112−1から112−9は焦点検出視野121−1〜121−9を構成する画素列である。   The actual focus detection sensor 112 is configured as shown in FIG. FIG. 11 is a plan view of the focus detection sensor 112, and reference numerals 112-1 to 112-9 denote pixel rows constituting the focus detection visual fields 121-1 to 121-9.

図12は焦点検出用センサ112の焦点検出視野(例えば121−1)の画素部の断面図である。図13(a)は焦点検出用センサ112の1画素の光電変換部を表す平面図、図13(b)は、図13(a)に示す光電変換部上に配置されるマイクロレンズを示す、焦点検出用センサ112の1画素の平面図である。   FIG. 12 is a cross-sectional view of the pixel portion of the focus detection field (for example, 121-1) of the focus detection sensor 112. FIG. 13A is a plan view showing a photoelectric conversion unit of one pixel of the focus detection sensor 112, and FIG. 13B shows a microlens arranged on the photoelectric conversion unit shown in FIG. 2 is a plan view of one pixel of a focus detection sensor 112. FIG.

光は、図12においては、図中上方から焦点検出用センサ112に入射し、図13(a),(b)においては、紙面手前方向から焦点検出用センサ112に入射する。焦点検出用センサ112はワンチップ型マイクロレンズを有するCMOS型のセンサで、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。   In FIG. 12, light enters the focus detection sensor 112 from above in the figure, and in FIGS. 13A and 13B, the light enters the focus detection sensor 112 from the front side of the drawing. The focus detection sensor 112 is a CMOS type sensor having a one-chip type microlens, and the F number of the focus detection light beam can be defined by the action of the microlens.

図12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である。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配線層である。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である。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。   In FIG. 12, reference numeral 151 denotes a silicon substrate, and 152A and 152B denote photoelectric conversion portions of embedded photodiodes. Reference numeral 154 denotes a first wiring layer having light shielding properties by aluminum or copper, and 155 denotes a second wiring layer using aluminum or copper. Reference numeral 156 denotes an interlayer insulating film and a passivation film made of a silicon oxide film, hydrophobic porous silica, silicon oxynitride film, silicon nitride film, or the like. Reference numeral 158 denotes a microlens, and 157 denotes a flattening layer for setting the distance from the second wiring layer 155 to the microlens 158 with high accuracy. The first wiring layer 154 and the second wiring layer 155 are metal films having openings provided discretely and do not transmit visible light except for the openings. The first wiring layer 154 and the second wiring layer 155 have both an electrical function for operating the focus detection sensor 112 and an optical function for controlling the angle characteristics of the received light flux. The flattening layer 157 is formed by a technique such as curing after spin coating a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin, or bonding a resin film.

光電変換部152A,152Bは、図13(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トランジスタを有する。さらには、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(152A,152B)の上には、図13(b)に示すように、1画素につき5個のマイクロレンズ158がやはりジグザグ形に連なって設けられている。   As shown in FIG. 13A, the photoelectric conversion units 152A and 152B have a zigzag shape, and circuit portions 159A and 159B are connected to the ends, respectively. The circuit portions 159A and 159B include a transfer MOS transistor that functions as a transfer switch and a reset MOS transistor that supplies a reset potential. Furthermore, a source follower amplifier MOS transistor, a selection MOS transistor for selectively outputting a signal from the source follower amplifier MOS transistor, and the like are provided. On the photoelectric conversion unit 152 (152A, 152B), as shown in FIG. 13B, five microlenses 158 are provided in a zigzag manner for each pixel.

ここで、マイクロレンズ158は、樹脂、SiO,TiO,Si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軸対称型の球面レンズ、あるいは軸対称型の非球面レンズである。対称軸160(図12参照)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焦点検出出力が得られる。また、例えば蒲鉾型など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、そ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。 Here, the microlens 158 is formed of resin, SiO 2 , TiO 2 , Si 3 N 4 or the like, and is used not only for focusing but also for imaging, so it is an axially symmetric spherical lens or axially symmetric. It is a type of aspherical lens. Since it is a shape having a symmetry axis 160 (see FIG. 12), it is circular when viewed in plan, but by providing a plurality of microlenses per pixel, the light receiving area of one pixel is reduced while reducing the pixel pitch. Can be enlarged. Therefore, a sufficient focus detection output can be obtained even for a low-luminance object. Further, for example, a shape having no symmetry axis such as a saddle shape is not suitable for the focus detection sensor 112 because there is no image forming action as a lens. Note that the microlens 158 may be formed with a thin film having a low refractive index or a fine structure (so-called Sub-WaveLength Structure) having a wavelength equal to or less than the wavelength of visible light on the surface in order to suppress surface reflection of light.

ビームスプリッタ103を射出した光束は、焦点検出用センサ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に入射する。その後は、第2配線層155に設けられた開口155Aと第1配線層に設けられた開口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154および第2配線層155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、焦点検出用センサ112の構成を簡略化することが出来ている。   The light beam emitted from the beam splitter 103 first enters the microlens 158 of the focus detection sensor 112, and then passes through the opening 155A provided in the second wiring layer 155 and the opening 154A provided in the first wiring layer 154. The components enter the photoelectric conversion unit 152A. Thereafter, components that have passed through the opening 155A provided in the second wiring layer 155 and the opening 154B provided in the first wiring layer are incident on the photoelectric conversion unit 152B and converted into electric signals, respectively. Since the light shielding layer for forming the opening is also used as the first wiring layer 154 and the second wiring layer 155, it is not necessary to provide a light shielding layer for the opening, and the configuration of the focus detection sensor 112 is simplified. It is possible.

図14と図15は、図13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。   14 and 15 are a plan view and a perspective view showing a state in which the pixels shown in FIG. 13 are connected to form a pixel row for use in focus detection.

図14では、光電変換部152(152A,152B)とマイクロレンズ158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15では、構成要素のうち、光電変換部152、第1配線層154、第2配線層155、およびマイクロレンズ158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ている。   In FIG. 14, the microlenses at both ends are not shown so that the positional relationship between the photoelectric conversion unit 152 (152A, 152B) and the microlens 158 can be understood, so that the photoelectric conversion unit can be seen. In FIG. 15, the photoelectric conversion unit 152, the first wiring layer 154, the second wiring layer 155, and the microlens 158 are extracted from among the constituent elements and are shown in an exploded vertical direction. In order to make the boundary of one pixel easy to understand, the zigzag shape of the photoelectric conversion unit is projected on the first wiring layer and the second wiring layer and indicated by a broken line.

図14において、点々を付した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11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。   In FIG. 14, five microlenses 158a with dots form one pixel, and a large number of these pixels are arranged in the horizontal direction to form the pixel columns 112-1 to 112-9 shown in FIG. Yes. Since the microlenses arranged in a zigzag form just fill the space between the adjacent microlenses, the microlenses are densely arranged on the pixel array. Therefore, the amount of light that cannot be used without entering the microlens is negligibly small.

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112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ハッチングで示したマイクロレンズ158bを形成してある。これは、できるだけ均一にマイクロレンズを敷きつめた方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。   Further, when attention is paid to the arrangement direction, the frequency response of pixels near the Nyquist frequency can be lowered by arranging in a zigzag manner. As a result, aliasing distortion hardly occurs even when an object image including a spatial frequency component higher than the Nyquist frequency is projected, and phase difference detection between output signal waveforms of the focus detection sensor 112 described later can be performed with high accuracy. Further, a microlens 158b indicated by hatching that does not contribute to photoelectric conversion is formed around the pixel column without being arranged on the photoelectric conversion unit. This is due to the manufacturing reason that the microlens can be manufactured with high accuracy by laying the microlens as uniformly as possible.

図15に示した第1配線層154は、菱形ようの多数の開口154A,154Bを有している。これらの開口154A,154Bは、平面図である図16に示すように、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158の焦点の近傍に位置している。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154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。   The first wiring layer 154 shown in FIG. 15 has a large number of openings 154A and 154B that look like diamonds. As shown in FIG. 16 which is a plan view, a pair of these openings 154A and 154B are provided corresponding to each of the microlenses 158, and the depth direction thereof is located in the vicinity of the focal point of the microlens 158. . With such a configuration, the apertures 154A and 154B are back-projected onto the exit pupil of the imaging optical system 102 by the microlens 158, so that the light receiving angle characteristic of the light beam taken in by the pixels can be determined by the shape of the apertures 154A and 154B. It becomes possible. The opening 155A provided in the second wiring layer 155 is a stop for preventing light from entering the openings of the first wiring layer 154 other than the openings 154A and 154B. As a result, only the light beams that can enter the openings 154A and 154B enter the photoelectric conversion units 152A and 152B, respectively. Here, in order not to cause nonuniformity in the output signal output from each pixel row of the focus detection sensor 112, the shapes of the openings 154A and 154B are constant for the pixel row forming one focus detection field.

図17と図18は、図10に示した焦点検出視野121−1(画素列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。よって、図17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。   17 and 18 are partial cross-sectional views of the focus detection visual field 121-1 (pixel row 112-1) shown in FIG. 10. Each microlens 158 back-projects the openings 154A and 154B of the first wiring layer 154 onto the exit pupil of the imaging optical system 102. Therefore, as shown in FIG. 17, the fact that the light beam 132A can pass through the opening 154A is equivalent to the light beam 132A being emitted from the back projection image of the opening 154A of the first wiring layer 154.

同様に、図18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。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。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。前ピン、後ピン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。   Similarly, as shown in FIG. 18, the fact that the light beam 132B can pass through the opening 154B is equivalent to the light beam 132B being emitted from the back projection image of the opening 154B of the first wiring layer 154. Therefore, light rays that have entered the focus detection sensor 112 from other than the backprojected images of the openings 154A and 154B are always blocked by the first wiring layer 154 or the second wiring layer 155 and cannot reach the photoelectric conversion units 152A and 152B. There is no conversion. An output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152A and an output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152B for a pixel row constituting one focus detection field of view. In the meantime, a relatively laterally shifted state is observed according to the imaging state of the object image formed by the imaging optical system 102 on the focus detection field. This is because the region where the light beam passes on the exit pupil of the imaging optical system is obtained by arranging the output signal waveform obtained by arranging the output signals from the photoelectric conversion unit 152A and the output signal from the photoelectric conversion unit 152B. This is because it differs from the obtained output signal waveform. The shift direction of the output signal waveform is reversed between the front pin and the rear pin, and the principle of focus detection is to detect this phase difference (shift amount) including the direction using a technique such as correlation calculation.

図19と図20は、AF制御回路140に入力された焦点検出用センサ112の出力信号波形を示す図である。横軸は画素の並びを、縦軸は出力値を、それぞれ表している。   19 and 20 are diagrams showing output signal waveforms of the focus detection sensor 112 input to the AF control circuit 140. FIG. The horizontal axis represents the pixel arrangement, and the vertical axis represents the output value.

図19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20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。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知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102a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。フォーカシングレンズ102a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。   FIG. 19 shows the output signal waveform when the object image is not in focus, and FIG. 20 shows the output signal waveform when the object image is in focus. Thus, first, it is possible to detect focus by determining the identity of a set of signals. Furthermore, the defocus amount can be obtained by detecting the phase difference using a known method using correlation calculation, for example, a method disclosed in Japanese Patent Publication No. 05-088445. If the obtained defocus amount is converted into an amount to drive the focusing lens 102a of the imaging optical system 102, automatic focus adjustment is possible. Since the amount by which the focusing lens 102a is to be driven is known in advance, the lens drive to the in-focus position is usually performed only once, and extremely high speed focus adjustment can be performed.

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121−1で大きく、周辺の焦点検出視野、例えば、121−4では小さい。   Here, the focus detection light beam will be described. The focus detection sensor 112 controls the light receiving angle characteristic for each focus detection field, thereby varying the F number of the focus detection light beam for each focus detection field. The size of the region through which the light beam passes on the exit pupil of the imaging optical system is large in the central focus detection visual field 121-1, and small in the peripheral focus detection visual field, for example, 121-4.

図21は結像光学系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。瞳領域141は焦点検出視野121−1の端部から見たときの結像光学系102の口径蝕を表す。また、瞳領域145は焦点検出視野121−4,121−5,121−6,121−7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121−1の焦点検出光束の通過領域143A,143Bは瞳領域141の内側に位置している。また、焦点検出視野121−4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。   FIG. 21 is a diagram for explaining a passing area of the focus detection light beam on the exit pupil of the imaging optical system 102. The pupil region 141 represents vignetting of the imaging optical system 102 when viewed from the end of the focus detection visual field 121-1. Further, the pupil region 145 is vignetting of the imaging optical system 102 when viewed from the ends of the focus detection visual fields 121-4, 121-5, 121-6, and 121-7. On the other hand, the passage areas 143A and 143B of the focus detection light beam in the focus detection visual field 121-1 are located inside the pupil area 141. In addition, the passage areas 144A and 144B of the focus detection light beam in the focus detection visual field 121-4 are located inside the pupil area 145.

焦点検出光束の通過領域は広いほど受光センサ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なる。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121−4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。   The wider the detection area of the focus detection light beam, the more light is projected onto the light receiving sensor, and the focus detection of a low-luminance object can be performed with high accuracy. When this configuration is viewed from the viewpoint of the utilization efficiency of the object light, the focus detection visual field 112-1 at the center of the screen having a large pupil area as a characteristic of the imaging optical system also increases the actual focus detection light flux passing area. On the other hand, as a characteristic of the imaging optical system, in the focus detection field of view 121-4 around the screen where the pupil region is narrow and easily distorted, the actual focus detection beam passage region is also narrow. Therefore, it can be seen that the two requirements of the light quantity at the center of the screen and the arrangement of the focus detection visual field at the periphery of the screen are satisfied well, and the object light is used very efficiently.

次に、ビームスプリッタ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103及びその近傍を示す断面図である。   Next, the passage region of the focus detection light beam on the beam splitter 103 will be described. FIG. 22 is a cross-sectional view showing the beam splitter 103 depicting the focus detection light beam and the vicinity thereof.

図22において、170は焦点検出用センサ112の焦点検出視野121−3へ向かう焦点検出光束、171は焦点検出視野121−1へ向かう焦点検出光束、172は焦点検出視野121−2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で反射した後、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から射出する。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。   In FIG. 22, 170 is a focus detection light beam toward the focus detection field 121-3 of the focus detection sensor 112, 171 is a focus detection light beam toward the focus detection field 121-1, and 172 is a focus detection toward the focus detection field 121-2. Luminous flux. The focus detection light beams 170, 171, and 172 are reflected by the light separation function surface 103a, then totally reflected by the refractive index difference between air and the prism 103-2 on the surface 103-2b, and emitted from the surface 103-2c. In this cross section, since the focus detection light beams 170 and 172 pass through the outermost part of the all focus detection light beams, the focus detection light beams 170 and 172 may be focused on in determining the size of the effective range of each surface.

ビームスプリッタ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方が、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、この結像光学系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。ビームスプリッタ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。   Since the beam splitter 103 is a part of the imaging optical system 102, it is advantageous to make the imaging optical system 102 compact by making the thickness as thin as possible. In particular, when the imaging optical system 102 is retracted and accommodated inside the camera body, the larger the air length of the optical surface interval of the imaging optical system 102, the shorter the dimension at the time of accommodation. In order to reduce the thickness T of the beam splitter 103 as much as possible, the setting of the dimension L of the light separation function surface 103a and the dimension D of the surface 103-2c is considered in manufacturing at least to the minimum value that allows the focus detection light beam to pass. A value obtained by adding the power error amount may be used.

このような考えに基づいてビームスプリッタ103の厚さTを設定すると、図10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、撮像光束の一部は光分離機能面103aの外側を通ることになる。   When the thickness T of the beam splitter 103 is set based on such an idea, since the focus detection visual field is located near the center of the imaging range as described with reference to FIG. 10, a part of the imaging light beam is the light separation function surface 103a. You will pass outside.

図23は実際の撮像光束の説明図であって、同図において、173は撮像素子106の上端部に入射する撮像光束、174は撮像素子106の中央に入射する撮像光束、175は撮像素子106の下端部に入射する撮像光束である。撮像光束174は光分割機能面103aを通過するので、ビームスプリッタ103の射出側では、先に図8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。   FIG. 23 is an explanatory diagram of an actual imaging light beam. In FIG. 23, reference numeral 173 denotes an imaging light beam incident on the upper end of the image sensor 106, 174 denotes an imaging light beam incident on the center of the image sensor 106, and 175 denotes the image sensor 106. Imaging light flux that is incident on the lower end of the image. Since the imaging light beam 174 passes through the light splitting functional surface 103a, the light beam is obtained by multiplying the spectral transmission characteristic of the light splitting functional surface 103a and the spectral intensity characteristic of the object described above with reference to FIG. It becomes light of intensity distribution.

また、撮像光束173と175は、NDフィルタ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103−2bをそれぞれ通過する。よって、ビームスプリッタ103の射出側では、先に図9を用いて説明したNDフィルタ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。光分割機能面103a、面103−1bおよび面103−2bの分光透過率は可視波長域においてほとんど差がない。そのため、均一輝度面の光学像を受光手段によって撮像すると、図24に示すように均一な明るさの画像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。仮に、プリズム103−1の面103−1bとプリズム103−2の面103−2bにNDフィルタが形成されておらず、100%に近い透過率を有する。すると、受光手段によって撮像された物体の画像は、図25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わけで、NDフィルタ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。   The imaging light fluxes 173 and 175 pass through the surface 103-1b of the prism 103-1 and the surface 103-2b of the prism 103-2 on which the ND filter is formed, respectively. Therefore, on the emission side of the beam splitter 103, the light has an intensity distribution obtained by the product of the spectral transmission characteristic of the ND filter and the spectral intensity characteristic of the object described above with reference to FIG. The spectral transmittances of the light splitting functional surfaces 103a, 103-1b, and 103-2b have almost no difference in the visible wavelength region. Therefore, when an optical image of a uniform luminance surface is picked up by the light receiving means, an image 180 having a uniform brightness is obtained as shown in FIG. 24, and there is no particular luminance unevenness, and the photographing result is the same as a normal image. It becomes. Temporarily, the surface 103-1b of the prism 103-1 and the surface 103-2b of the prism 103-2 are not formed with ND filters, and have a transmittance close to 100%. Then, the image of the object picked up by the light receiving means becomes an image 184 in which bright regions 182 and 183 are formed above and below the dark region 181 at the center as shown in FIG. It can be said that the effect of adjusting the transmittance using a filter is extremely large.

図26(a),(b)は、光束分岐手段であるビームスプリッタ103及び焦点検出用センサ112を内包するAFモジュールがレンズ鏡筒105に配置された正面及び上面を示す図である。   FIGS. 26A and 26B are views showing a front surface and an upper surface in which an AF module including a beam splitter 103 and a focus detection sensor 112 as a light beam splitting unit is arranged in the lens barrel 105. FIG.

図26(a),(b)において、ビームスプリッタ103および平板ガラス114を保持する腕部201の長孔201aはレンズ鏡筒105の地板204に設けられた4箇所の固定ピン204aに貫通されている。そのため、腕部201は図26(b)の紙面左右方向にスライド可能であるが、紙面上下方向には高精度に位置規制されている。また、図26(a)でわかるように、各々の固定ピン204aには付勢バネ204bが設けられており、腕部201を光軸方向に付勢している。そのため、腕部201は光軸方向にもガタなく支持されている。   26A and 26B, the long holes 201a of the arm portion 201 holding the beam splitter 103 and the flat glass plate 114 are penetrated by four fixing pins 204a provided on the base plate 204 of the lens barrel 105. Yes. Therefore, the arm portion 201 can slide in the left-right direction in FIG. 26B, but the position is regulated with high accuracy in the up-down direction on the paper surface. Further, as can be seen from FIG. 26A, each fixing pin 204a is provided with a biasing spring 204b to bias the arm 201 in the optical axis direction. Therefore, the arm part 201 is supported without backlash in the optical axis direction.

腕部201のビームスプリッタ103背面側はくりぬかれており、撮像光束は被写体、撮像レンズからビームスプリッタ103を通して撮像素子106に結像する。同様に、腕部201の平板ガラス114背面側もくりぬかれており、平板ガラス114が撮像素子106の面に位置したときは撮像光束は被写体、撮像レンズから平板ガラス114を通して撮像素子106に結像する。   The back side of the beam splitter 103 of the arm portion 201 is hollowed out, and the imaging light beam forms an image on the imaging element 106 from the subject and the imaging lens through the beam splitter 103. Similarly, the back side of the flat glass 114 of the arm portion 201 is also hollowed out, and when the flat glass 114 is positioned on the surface of the image sensor 106, the imaging light flux forms an image on the image sensor 106 from the subject and the imaging lens through the flat glass 114. To do.

地板204には駆動モータ202が設けられており、この駆動モータ202のピニオン202aが腕部201に設けられたラック201bと噛み合っている。そのため、駆動モータ202の回転により腕部201及びビームスプリッタ103、平板ガラス114は紙面左右方向に移動可能に支持される。   The base plate 204 is provided with a drive motor 202, and a pinion 202 a of the drive motor 202 is engaged with a rack 201 b provided on the arm portion 201. Therefore, the arm 201, the beam splitter 103, and the flat glass 114 are supported by the rotation of the drive motor 202 so as to be movable in the left-right direction on the paper surface.

図26に示す位置(作用位置)では、撮像光束はビームスプリッタ103を介して焦点検出用センサ112と撮像素子106の両者に光束を導いている。図27はビームスプリッタ103が撮像光束から退避した状態(退避位置)を示しており、代わりに、平板ガラス114が撮像光束内に挿入され、ビームスプリッタ103がなくなった事によるピント補正を行っている。   In the position (action position) shown in FIG. 26, the imaging light flux guides the light flux to both the focus detection sensor 112 and the imaging element 106 via the beam splitter 103. FIG. 27 shows a state where the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam (retracted position). Instead, the flat glass 114 is inserted into the imaging light beam, and focus correction is performed due to the absence of the beam splitter 103. .

上記のように腕部201は図26(b)、図27(b)の紙面上下方向および紙面垂直方向(光軸方向)には高精度に位置決めされている。しかし、紙面左右方向には駆動モータ202の回転量だけで位置が定められているので、この方向の位置決め精度は高くない。   As described above, the arm portion 201 is positioned with high accuracy in the vertical direction and the vertical direction (optical axis direction) in FIG. 26 (b) and FIG. 27 (b). However, since the position is determined only by the rotation amount of the drive motor 202 in the left-right direction on the paper surface, the positioning accuracy in this direction is not high.

図23等で示したように、ビームスプリッタ103の反射面は紙面垂直方向に伸びている。そして、ビームスプリッタ103の移動方向もこの方向に揃えてある。そのために、ビームスプリッタ103の位置がその方向に多少ずれたとしても光束は高精度に反射され、焦点検出用センサ112に入射される。例えば、ビームスプリッタ103を図23の紙面上下方向に移動させて作用位置と退避位置に移動可能にする構成では、作用位置におけるビームスプリッタ103の光分離機能面103a(反射面)の位置は駆動ムラにより図26(b)の紙面上下方向にずれることがある。その場合には焦点検出用センサ112に入射する光束位置が変化してしまうので、精度よい焦点検出は行えない。   As shown in FIG. 23 and the like, the reflection surface of the beam splitter 103 extends in the direction perpendicular to the paper surface. The moving direction of the beam splitter 103 is also aligned in this direction. Therefore, even if the position of the beam splitter 103 is slightly shifted in that direction, the light beam is reflected with high accuracy and is incident on the focus detection sensor 112. For example, in the configuration in which the beam splitter 103 is moved up and down in FIG. 23 so that the beam splitter 103 can be moved to the working position and the retracted position, the position of the light separation function surface 103a (reflective surface) of the beam splitter 103 at the working position is uneven driving. As a result, the sheet may be displaced in the vertical direction in FIG. In this case, since the position of the light beam incident on the focus detection sensor 112 changes, accurate focus detection cannot be performed.

これに対し本実施例1のように、反射面の伸びる方向(焦点検出用センサ112に対して平行な方向)にビームスプリッタ103を移動させると、図26のように、多少ビームスプリッタ103の位置が点線103’のようにずれても反射面103aの反射角度や反射位置は変わらないので、撮像光束は反射面103aにより高精度に焦点検出用センサ112に入射する。これは、ビームスプリッタ103を光軸104と直交する平面内で焦点検出用センサ112に対して平行な方向(図26では紙面左右方向)に移動する構成にしているからであり、言い換えると反射面103aに入反射する光束を含む平面と垂直にビームスプリッタ103を移動するためにAF精度を劣化させない駆動が可能になっている。   On the other hand, when the beam splitter 103 is moved in the direction in which the reflecting surface extends (the direction parallel to the focus detection sensor 112) as in the first embodiment, the position of the beam splitter 103 is somewhat as shown in FIG. Since the reflection angle and the reflection position of the reflection surface 103a do not change even if they deviate as indicated by the dotted line 103 ′, the imaging light flux enters the focus detection sensor 112 with high accuracy by the reflection surface 103a. This is because the beam splitter 103 is configured to move in a direction parallel to the focus detection sensor 112 in the plane orthogonal to the optical axis 104 (in FIG. 26, the left-right direction in the drawing). Since the beam splitter 103 is moved perpendicularly to the plane including the light beam incident on and reflected at 103a, driving without deteriorating AF accuracy is possible.

更に追記するならば、図3(a)に示すように、レンズ鏡筒105に対して結像光学系102及び焦点検出用センサ112は固定されているので、結像光学系102と焦点検出用センサ112の位置関係は高精度に保たれている。そして、図26の機構で説明したように、ビームスプリッタ103は図3(a)において紙面左右(撮像光軸方向)および紙面上下には高精度に保持されている。但し、紙面垂直方向には駆動ムラなどで位置の誤差を生じているが、この方向にビームスプリッタ103の位置誤差があっても結像光学系102からの撮像光束は影響を受けずに焦点検出用センサ112に入射するので、AF精度が劣化することはない。   Further, as shown in FIG. 3A, since the imaging optical system 102 and the focus detection sensor 112 are fixed to the lens barrel 105, the imaging optical system 102 and the focus detection sensor are fixed. The positional relationship of the sensor 112 is maintained with high accuracy. As described with reference to the mechanism of FIG. 26, the beam splitter 103 is held with high accuracy on the left and right sides (in the direction of the imaging optical axis) and on the top and bottom of the page in FIG. However, although a position error occurs due to driving unevenness in the direction perpendicular to the paper surface, even if there is a position error of the beam splitter 103 in this direction, the imaging light flux from the imaging optical system 102 is not affected and focus detection is performed. Therefore, the AF accuracy does not deteriorate.

図28は、図26,図27の機構の動作を、カメラの撮影シーケンスに沿って説明するフローチャートであり、このフローはカメラの電源オンでスタートし、電源オフで終了する。尚、煩雑を避ける為にこのフローでは、本発明に直接関係のない要素の動作や、各ステップにおける詳細な動作(例えば動作後の確認やタイマによる待機動作など)は省いている。   FIG. 28 is a flowchart for explaining the operation of the mechanism shown in FIGS. 26 and 27 along the shooting sequence of the camera. This flow starts when the camera is turned on and ends when the power is turned off. In order to avoid complications, this flow omits the operations of elements not directly related to the present invention and the detailed operations at each step (for example, confirmation after operation, standby operation by a timer, etc.).

ステップ#1001では、撮像素子106を駆動して被写体情報を蓄積し、RGB処理回路131やYC処理回路132により各種処理を行うと共にディスプレイ装置107に出力して、被写体をディスプレイ装置107で確認できるようにする。また、これら一連の処理の中で被写体の明るさを求めている。そして、その明るさに応じてレンズ鏡筒105内の絞りを調節したり、撮像素子106の信号のゲインアップを行ったりして、ディスプレイ装置107に適切な明るさの被写体を表示できるようにしている。この明るさ情報は後述のステップ#1008にて光束分岐手段であるビームスプリッタ103の退避必要性の判定に使われる。   In step # 1001, the image sensor 106 is driven to accumulate subject information, and various processes are performed by the RGB processing circuit 131 and the YC processing circuit 132 and are output to the display device 107 so that the subject can be confirmed on the display device 107. To. Further, the brightness of the subject is obtained in the series of processes. Then, by adjusting the aperture in the lens barrel 105 according to the brightness or increasing the gain of the signal of the image sensor 106, a subject with appropriate brightness can be displayed on the display device 107. Yes. This brightness information is used in step # 1008, which will be described later, to determine whether or not the beam splitter 103, which is a beam splitter, needs to be retracted.

次のステップ#1002では、シャッタレリーズ釦111の第1段階押下によりオンするオンするスイッチS1がオンしているかを判定し、オンしていなければステップ#1001に戻り、同様の動作を繰り返す。その後、スイッチS1がオンするとステップ#1003へ進む。ステップ#1003では、ビームスプリッタ103(通常、レンズ鏡筒105内に(作用位置)に配置されている)を通して焦点検出用センサ112に入射される光束を蓄積して、焦点検出を前述した方法により行う。   In the next step # 1002, it is determined whether or not the switch S1 to be turned on by pressing the shutter release button 111 in the first stage is turned on. If not, the process returns to step # 1001 and the same operation is repeated. Thereafter, when the switch S1 is turned on, the process proceeds to step # 1003. In step # 1003, the light beam incident on the focus detection sensor 112 through the beam splitter 103 (usually disposed at the (acting position) in the lens barrel 105) is accumulated, and focus detection is performed by the method described above. Do.

次のステップ#1004では、焦点検出結果に合わせて結像光学系102の一部或いは全部駆動して撮像素子106面にピント合わせを行う。続くステップ#1005では、再度焦点検出用センサ112に入射される光束を蓄積して、被写体までの距離を前述した方法により測定して、ピントが合っている事を確認する。フローでは割愛しているが、もしもここでピントが十分にあっていないと判定した場合には、その結果を基に再度結像光学系を駆動してピント残り分を補正し、再度合焦確認を行う動作を繰り返す。(複数回、上記動作を行ってもピントが合わない場合には合焦不能を表示し、合焦動作をやめてステップ#1006に進む。   In the next step # 1004, a part or all of the imaging optical system 102 is driven in accordance with the focus detection result to focus on the surface of the image sensor 106. In the subsequent step # 1005, the light flux incident on the focus detection sensor 112 is accumulated again, and the distance to the subject is measured by the method described above to confirm that the focus is achieved. Although it is omitted in the flow, if it is determined that the focus is not sufficient here, the imaging optical system is driven again based on the result to correct the remaining focus and confirm the focus again. Repeat the operation. (If focus cannot be achieved even after performing the above operation a plurality of times, the inability to focus is displayed, the focus operation is stopped, and the process proceeds to step # 1006.

ステップ#1006では、シャッタレリーズ釦111の第2段階押下によりスイッチS2がオンしたかを判定し、オンしていなければステップ#1002に戻り、同様の動作を繰り返す。その後、スイッチS2がオンするとステップ#1007に進む。尚、図28のフローでは、ステップ#1003からステップ#1005までの動作が終了しないとステップ#1006に進まないフローになっているが、これに限られず、合焦動作が完了しない状態でステップ#1006に進む構成にしても良い(ピントが合わない状態でもスイッチS2のオンで露光に進んでも良い)。   In step # 1006, it is determined whether the switch S2 is turned on by pressing the shutter release button 111 in the second stage. If not, the process returns to step # 1002, and the same operation is repeated. Thereafter, when the switch S2 is turned on, the process proceeds to step # 1007. In the flow of FIG. 28, the flow does not advance to step # 1006 unless the operation from step # 1003 to step # 1005 is completed. However, the flow is not limited to this, and step ## in a state where the focusing operation is not completed. It may be configured to proceed to 1006 (even in a state where focus is not achieved, the exposure may be advanced by turning on the switch S2).

次のステップ#1007では、撮影者の好みで露光時にビームスプリッタ103を撮像光束内(作用位置)に位置させるか退避させるかを選べるモード(撮影者選択モード)であるかを判定し、撮影者選択モードの場合にはステップ#1010に進み、自動選択モードの場合にはステップ#1008に進む。   In the next step # 1007, it is determined whether or not it is a mode (photographer selection mode) in which it is possible to select whether the beam splitter 103 is positioned in the imaging light beam (operation position) or retracted during exposure according to the photographer's preference. In the case of the selection mode, the process proceeds to step # 1010, and in the case of the automatic selection mode, the process proceeds to step # 1008.

自動選択モードであるとしてステップ#1008へ進むと、ここでは上記ステップ#1001で求めた被写体の明るさに基づいて露光時にビームスプリッタ103が撮像光束から退避するか否かを判定する。   When the process proceeds to step # 1008 assuming that the mode is the automatic selection mode, it is determined here whether or not the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam during exposure based on the brightness of the subject obtained in step # 1001.

ビームスプリッタ103自体は前述したように撮像素子106に入射する光量を減ずる。その為、通常の撮影のように明るい被写体の場合にはビームスプリッタ103は撮像光束内の作用位置に配置されていても良いが、暗い被写体の場合にはビームスプリッタ103を退避位置に駆動させて撮像素子106に十分被写体光量が入射するようにしている。最近の撮像素子は感度が高くなってきているために少々被写体が暗くてもビームスプリッタ103の退避は不要である。逆に撮像素子の感度が高い為に、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況が増えてくる。そのような場合においても、光束分岐手段であるビームスプリッタ103による光量減衰が出来るので撮影絞りを絞る必要がなく、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。デジタルカメラの中には被写体が明るい場合の対策としてNDフィルタを撮像光束内に出し入れして光量調節している機種もあるが、本実施例1のカメラの場合にはNDフィルタは不要になる。更に、露光時にビームスプリッタ103が退避する動作が不要なために撮影レリーズタイムラグを短くすることが出来る。又、極端に暗い被写体の場合には上記のようにビームスプリッタ103を退避させて十分な光を撮像素子106に導いてノイズの発生を抑えるようにしている。   The beam splitter 103 itself reduces the amount of light incident on the image sensor 106 as described above. For this reason, the beam splitter 103 may be arranged at the operating position in the imaging light beam in the case of a bright subject as in normal shooting, but in the case of a dark subject, the beam splitter 103 is driven to the retracted position. A sufficient amount of subject light is incident on the image sensor 106. Since recent image sensors have increased sensitivity, it is not necessary to retract the beam splitter 103 even if the subject is slightly dark. Conversely, because the sensitivity of the image sensor is high, there are more situations where the subject is bright and the photographing aperture must be narrowed down. Even in such a case, the amount of light can be attenuated by the beam splitter 103, which is a light beam splitting means, so that it is not necessary to stop the photographing aperture, and it is possible to avoid the influence of diffraction and the depth of field due to the aperture being reduced. it can. Some digital cameras adjust the amount of light by putting an ND filter in and out of the imaging light beam as a countermeasure when the subject is bright. However, in the case of the camera of the first embodiment, the ND filter is unnecessary. Furthermore, since the operation of retracting the beam splitter 103 during exposure is unnecessary, the photographing release time lag can be shortened. Further, in the case of an extremely dark subject, the beam splitter 103 is retracted as described above, and sufficient light is guided to the image sensor 106 to suppress the generation of noise.

上記ステップ1008にて、ビームスプリッタ103を退避位置にさせた方が好ましい暗さと判定した場合には後述のステップ#1011に進むが、そうでない時はステップ#1009に進み、露光を行う。これは撮像素子106に蓄積されている電荷をリセットし、その後被写体の明るさに応じた蓄積時間経過後に撮像素子106前面をシャッタなどで遮光して蓄積された電荷を読み出す動作である。又、この時同時に読み出した撮影データを記録媒体に記録する。そして露光が終了後、このフローでは図示されていないが、スイッチS1,S2のオンが継続されている場合はステップ#1009で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置107に再生し続ける。シャッタレリーズ釦111の押圧操作が解除(スイッチS1,S2が共にオフ)された場合には再びシャッタを開けてステップ#1002に戻る。   If it is determined in step 1008 that it is preferable that the beam splitter 103 be in the retracted position, the process proceeds to step # 1011 described later. If not, the process proceeds to step # 1009 to perform exposure. In this operation, the charge accumulated in the image sensor 106 is reset, and then the accumulated charge is read out by shielding the front surface of the image sensor 106 with a shutter or the like after an accumulation time corresponding to the brightness of the subject. At this time, the image data read simultaneously is recorded on a recording medium. After the exposure is completed, although not shown in this flow, if the switches S1 and S2 are kept on, the process stands by in Step # 1009 and continues to reproduce the captured image on the display device 107 during that time. When the pressing operation of the shutter release button 111 is released (both switches S1 and S2 are off), the shutter is opened again and the process returns to step # 1002.

上記ステップ#1008にて、被写体が暗く、露光時にはビームスプリッタ103を退避させた方が好ましい場合にはステップ#1011に進み、露光が静止画か動画かを判定する。その結果、静止画の場合にはステップ#1012に進み、ビームスプリッタ103を退避させるフローに進むが、動画の場合には上記のステップ#1009に進み、ビームスプリッタ103は退避させないで動画記録を行う。これは、動画の場合には動画記録中に焦点検出、合焦動作を必要とする場合がある為である。   If it is determined in step # 1008 that the subject is dark and it is preferable to retract the beam splitter 103 during exposure, the process proceeds to step # 1011 to determine whether the exposure is a still image or a moving image. As a result, in the case of a still image, the process proceeds to step # 1012 and proceeds to a flow for retracting the beam splitter 103. However, in the case of a moving image, the process proceeds to step # 1009, and recording is performed without retracting the beam splitter 103. . This is because in the case of moving images, focus detection and focusing operations may be required during moving image recording.

ステップ#1012では、上記のようにビームスプリッタ103を退避位置に配置させる。そして、次のステップ#1013にて、上記ステップ#1009と同様に露光動作を行う。そして露光が終了後、このフローでは図示されていないが、スイッチS1,S2のオンが継続されている場合はステップ#1013で待機し、その間撮影した画像をディスプレイ装置107に再生しつづける。一方、シャッタレリーズ釦111の押圧操作が解除された場合には再びシャッタを開けて、ステップ#1014に進み、ビームスプリッタ103を作用位置に配置させ、ステップ#1002に戻る。   In step # 1012, the beam splitter 103 is placed at the retracted position as described above. In the next step # 1013, an exposure operation is performed in the same manner as in step # 1009. After the exposure is completed, although not shown in this flow, when the switches S1 and S2 are kept on, the process waits at step # 1013, and the image taken during that time is continuously reproduced on the display device 107. On the other hand, when the pressing operation of the shutter release button 111 is released, the shutter is opened again, the process proceeds to step # 1014, the beam splitter 103 is disposed at the operating position, and the process returns to step # 1002.

上記ステップ#1007にて撮影者がビームスプリッタ103の位置を選択する撮影者選択モードの場合にはステップ#1010に進み、ビームスプリッタ103を作用位置に配置するか、退避位置に配置するかの操作状況を判定する。そして、作用位置が選択されている場合にはステップ#1009に進んで露光動作に移り、退避位置が選択されている場合にはステップ#1012に進んで退避動作を行わせる。   If the photographer is in the photographer selection mode in which the photographer selects the position of the beam splitter 103 in step # 1007, the operation proceeds to step # 1010, and the operation of placing the beam splitter 103 in the working position or the retracted position. Determine the situation. If the operating position has been selected, the process proceeds to step # 1009 to proceed to the exposure operation, and if the retracted position has been selected, the process proceeds to step # 1012 to perform the retracting operation.

ここで、退避位置が選択された場合には、静止画、動画に関わらず、露光時にはビームスプリッタ103を退避位置に配置させてユーザーの選択に従う構成にしている。このように撮影時にビームスプリッタ103を撮影光路に位置させるか、退避させるかを選択できるようにしている。その為、被写体が明るくて撮影絞りを絞り込まなくてはならない状況の場合においても、ビームスプリッタ103による光量減衰によって撮影絞りを絞る必要がなく、絞りを絞ることによる回折の影響や被写界深度が深くなってしまう事を回避できる。又、被写体が暗い場合にはビームスプリッタ103を退避させることで十分な光量を撮像素子106に導くことが出来る。   Here, when the retracted position is selected, the beam splitter 103 is arranged at the retracted position at the time of exposure regardless of whether the image is a still image or a moving image. In this way, it is possible to select whether the beam splitter 103 is positioned on the photographing optical path or retracted during photographing. Therefore, even in a situation where the subject is bright and the photographing aperture needs to be narrowed down, it is not necessary to reduce the photographing aperture due to the light amount attenuation by the beam splitter 103, and the influence of diffraction and the depth of field due to the diaphragm being reduced are reduced. You can avoid getting deep. Further, when the subject is dark, a sufficient amount of light can be guided to the image sensor 106 by retracting the beam splitter 103.

以上のように、頻繁にビームスプリッタ103が撮像光束に出入りする機構の場合には、その機構のガタによる焦点検出及び焦点調節誤差、つまり合焦精度の悪化が懸念される。しかし本実施例1のように、ビームスプリッタ103を撮像光軸(光軸104)と略直交にし、且つその反射面(光分離機能面103a)に沿う方向、別言すると、入反射光軸(光軸110)を含む平面と略直交する方向に移動させて、ビームスプリッタ103を撮像光束に対して挿入あるいは退避させる構成にすることにより、上記ガタによる焦点検出及び焦点調節誤差をゼロにできる。   As described above, in the case of a mechanism in which the beam splitter 103 frequently enters and leaves the imaging light beam, there is a concern that focus detection and focus adjustment errors due to backlash of the mechanism, that is, focusing accuracy may deteriorate. However, as in the first embodiment, the beam splitter 103 is substantially orthogonal to the imaging optical axis (optical axis 104) and is along the reflection surface (light separation function surface 103a), in other words, an incident / reflection optical axis ( By moving in a direction substantially perpendicular to the plane including the optical axis 110) and inserting or retracting the beam splitter 103 with respect to the imaging light beam, focus detection and focus adjustment errors due to the play can be reduced to zero.

実施例1によれば、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   According to the first embodiment, an error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

図29は本発明の実施例2に係わる光束分岐手段およびその保持手段等の構成を示す正面図である。図26の実施例1と同じ機能の部品は同じ符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 29 is a front view showing the configuration of the light beam branching unit and the holding unit thereof according to the second embodiment of the present invention. Components having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG.

図29において、ビームスプリッタ103および平板ガラス114を保持する腕部201は地板204に設けられたピン201c周りに回転可能に軸支されている。このピン201cと腕部201との軸嵌合は高精度に管理されており、腕部201が光軸方向(紙面垂直方向)および紙面上下方向にがたつくことは無い。腕部201のビームスプリッタ103背面側はくりぬかれており、撮像光束は被写体、撮像レンズからビームスプリッタ103を通して不図示の撮像素子106に結像する。同様に、腕部201の平板ガラス114背面側もくりぬかれており、平板ガラス114が撮像素子106の面に位置したとき、撮像光束は被写体、撮像レンズから平板ガラス114を通して撮像素子106に結像する。   In FIG. 29, the arm portion 201 that holds the beam splitter 103 and the flat glass plate 114 is pivotally supported around a pin 201 c provided on the base plate 204. The shaft fitting between the pin 201c and the arm portion 201 is managed with high accuracy, and the arm portion 201 does not rattle in the optical axis direction (perpendicular to the paper surface) and the vertical direction on the paper surface. The back side of the beam splitter 103 of the arm part 201 is hollowed out, and the imaging light flux forms an image on the imaging element 106 (not shown) from the subject and imaging lens through the beam splitter 103. Similarly, the back side of the flat glass 114 of the arm portion 201 is also hollowed out, and when the flat glass 114 is positioned on the surface of the image sensor 106, the imaging light flux forms an image on the image sensor 106 through the flat glass 114 from the subject and the imaging lens. To do.

地板204にはフラットタイプの駆動モータ202が設けられており、駆動モータ202に設けられたフラットコイル202bとそれに対向する磁石(不図示)との関連で回転駆動する。駆動モータ202の外周には歯車が切られており、腕部201に設けられたラック201bと噛み合っている。そのため、駆動モータ202の回転により、腕部201及びビームスプリッタ103、平板ガラス114が紙面略左右方向に移動可能である。ここで略左右と表現したのは、実際には腕部201は回転運動をしているからである。しかしながら、回転中心であるピン201cに対してビームスプリッタ103の位置は遠く離れており、撮像素子106前面に位置したときの回転方向はビームスプリッタ103の中心から見ると、その運動は殆ど紙面左右方向である。   The ground plane 204 is provided with a flat type drive motor 202, and is driven to rotate in relation to a flat coil 202b provided on the drive motor 202 and a magnet (not shown) opposed thereto. A gear is cut on the outer periphery of the drive motor 202 and meshes with a rack 201 b provided on the arm portion 201. Therefore, the arm part 201, the beam splitter 103, and the flat glass plate 114 can be moved substantially in the left-right direction on the paper surface by the rotation of the drive motor 202. Here, the reason why it is expressed as substantially right and left is that the arm part 201 is actually rotating. However, the position of the beam splitter 103 is far away from the pin 201c, which is the rotation center, and the rotation direction when the beam splitter 103 is positioned in front of the image sensor 106 is almost in the horizontal direction of the paper when viewed from the center of the beam splitter 103. It is.

図29に示す位置(作用位置)では、撮像光束は焦点検出用センサ112と撮像素子106の両者に光束を導いている。そして、腕部201が回転駆動され、紙面右周りに回転するとビームスプリッタ103が撮像光束から退避し、代わりに平板ガラス114が撮像光束内に挿入され、ビームスプリッタ103が無くなった事によるピント補正を行っている。   In the position (operation position) shown in FIG. 29, the imaging light flux guides the light flux to both the focus detection sensor 112 and the imaging element 106. Then, when the arm portion 201 is driven to rotate and rotates clockwise around the paper surface, the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam, and instead, the flat glass 114 is inserted into the imaging light beam, and the focus correction due to the absence of the beam splitter 103 is performed. Is going.

このように腕部201は図29の紙面上下方向および紙面垂直方向(光軸方向)にはピン201cにより高精度に位置決めされている。しかし、紙面左右方向には駆動モータ202の回転量だけで位置が定められているので、この方向の位置決め精度は高くない。しかし、ビームスプリッタ103の反射面(光分離機能面103a)は紙面左右に延びている。そして、ビームスプリッタ103の移動方向もこの方向に揃えてある。そのためにビームスプリッタ103の位置がその方向に多少ずれたとしても(点線103’参照)、光束はそのズレに影響されずに高精度に反射され、焦点検出用センサ112に入射される。   In this way, the arm portion 201 is positioned with high accuracy by the pins 201c in the vertical direction and the vertical direction (optical axis direction) in FIG. However, since the position is determined only by the rotation amount of the drive motor 202 in the left-right direction on the paper surface, the positioning accuracy in this direction is not high. However, the reflection surface (light separation function surface 103a) of the beam splitter 103 extends right and left on the paper surface. The moving direction of the beam splitter 103 is also aligned in this direction. Therefore, even if the position of the beam splitter 103 is slightly shifted in that direction (see the dotted line 103 ′), the light beam is reflected with high accuracy without being affected by the deviation and is incident on the focus detection sensor 112.

つまり、本実施例2のように、反射面の伸びる方向(焦点検出用センサ112に対して平行な方向)にビームスプリッタ103を移動させると、図29のように多少ビームスプリッタ103の位置が点線103’のようにずれても光分離機能面103aの反射角度や反射位置は変わらない。よって、撮像光束は反射面である光分離機能面103aにより高精度に焦点検出用センサ112に入射する。これは、ビームスプリッタ103を光軸104と直交する平面内で焦点検出用センサ112に対して平行な方向(図29では紙面左右方向)に移動する構成にしているからである。言い換えると、反射面に入反射する光束を含む平面と垂直にビームスプリッタ103を移動するために、合焦精度を劣化させない駆動が可能になっている。   That is, when the beam splitter 103 is moved in the direction in which the reflecting surface extends (the direction parallel to the focus detection sensor 112) as in the second embodiment, the position of the beam splitter 103 is somewhat dotted as shown in FIG. Even if it deviates like 103 ', the reflection angle and reflection position of the light separation function surface 103a do not change. Therefore, the imaging light beam enters the focus detection sensor 112 with high accuracy by the light separation function surface 103a which is a reflection surface. This is because the beam splitter 103 is configured to move in a direction parallel to the focus detection sensor 112 in the plane orthogonal to the optical axis 104 (the left-right direction in FIG. 29). In other words, since the beam splitter 103 is moved perpendicularly to the plane including the light flux that enters and reflects on the reflecting surface, it is possible to drive without degrading the focusing accuracy.

実施例2によれば、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   According to the second embodiment, the error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

図30(a)本発明の実施例3に係わるデジタルカメラ101のレンズ鏡筒105部分の撮影準備状態での側面断面図、図3(b)はデジタルカメラ101のレンズ鏡筒105部分の撮影準備状態での上面断面図である。図1の実施例1と同じ機能の部品は同じ符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 30A is a side cross-sectional view of the lens barrel 105 portion of the digital camera 101 according to the third embodiment of the present invention in a preparation state for shooting, and FIG. It is an upper surface sectional view in a state. Components having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG.

本発明の実施例3におけるビームスプリッタ103は単純な45度反射ミラーであり、結像光学系102の構成要素を成すフォーカシングレンズ102aと撮像素子106の間に配置される。フォーカシングレンズ102aは光軸104方向に移動することで、ピント調節を行う。   The beam splitter 103 according to the third embodiment of the present invention is a simple 45-degree reflection mirror, and is disposed between the focusing lens 102a and the image sensor 106, which are components of the imaging optical system 102. The focusing lens 102a moves in the direction of the optical axis 104 to adjust the focus.

撮像素子106はレンズ鏡筒105の不図示の固定地板に対して位置決めされている。撮像光束の中央部焦点検出領域の光束は、45度反射ミラーであるビームスプリッタ103によって直角に折り曲げられてほぼ100パーセントが焦点検出用センサ112に入射される。   The image sensor 106 is positioned with respect to a fixed ground plate (not shown) of the lens barrel 105. The light flux in the central focus detection area of the imaging light flux is bent at a right angle by the beam splitter 103 which is a 45-degree reflection mirror, and almost 100% is incident on the focus detection sensor 112.

概略の撮像シーケンスは次の通りである。シャッタレリーズ釦111の第1段階押下を検出したら、ビームスプリッタ103を撮像光束内に挿入させる(図30(a),(b)の状態)。次に、ビームスプリッタ103で反射された光束によって焦点検出用センサ112を用いて焦点検出を行う。そして、焦点の検出が終了すると、ビームスプリッタ103を撮像光束外に退避(図30(b)の矢印103y方向)させる。   A schematic imaging sequence is as follows. When it is detected that the shutter release button 111 has been pressed in the first stage, the beam splitter 103 is inserted into the imaging light beam (the states of FIGS. 30A and 30B). Next, focus detection is performed using the focus detection sensor 112 by the light beam reflected by the beam splitter 103. When the focus detection is completed, the beam splitter 103 is retracted out of the imaging light beam (in the direction of arrow 103y in FIG. 30B).

次に、撮像素子106を駆動して、結像光学系102を透過した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う。焦点検出用センサ112により所定量以上のデフォーカス量が検出されたら、フォーカシングレンズ102aの駆動量を算出し、その量だけフォーカシングレンズ102aを動かして焦点調節を行う。焦点調節終了後は再びビームスプリッタ103を撮像光束内に挿入し、焦点検出用センサ112により焦点検出を行い、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。この間、ディスプレイ装置107によるリアルタイム表示は行わず、ビームスプリッタ103挿入直前の画像の表示を続け、ディスプレイ装置107にビームスプリッタ103を挿入させる動作を表示しないようにしている。   Next, the image sensor 106 is driven, and an object image is repeatedly imaged with a light beam transmitted through the imaging optical system 102, and the object image is displayed on the display device 107 in real time. When a defocus amount of a predetermined amount or more is detected by the focus detection sensor 112, the driving amount of the focusing lens 102a is calculated, and the focusing lens 102a is moved by that amount to adjust the focus. After the focus adjustment is completed, the beam splitter 103 is inserted into the imaging light beam again, the focus detection is performed by the focus detection sensor 112, and when it is confirmed that the defocus amount is within a predetermined range, a focus display by sound or light is performed. Put out. During this time, real-time display by the display device 107 is not performed, and the display of the image immediately before the beam splitter 103 is inserted is continued, and the operation for inserting the beam splitter 103 into the display device 107 is not displayed.

再びビームスプリッタ103を退避させ、撮像素子106を駆動して結像光学系102を透過した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う。その後、公知の山登り式のAFを行ってピントの再確認を行っても良く、或いは焦点調節終了後の焦点検出を省略して山登り式AFでピントの微調整を行っても良い。   The beam splitter 103 is retracted again, the image sensor 106 is driven, the object image is repeatedly imaged by the light beam transmitted through the imaging optical system 102, and the object image is displayed on the display device 107 in real time. Thereafter, the focus may be reconfirmed by performing a known hill-climbing AF, or the focus detection may be omitted after the focus adjustment is completed, and the hill-climbing AF may be used to finely adjust the focus.

シャッタレリーズ釦111の第2段階押下を検出したら、撮像素子106を駆動して高精細モードでの撮像を行う。そして、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み、最初の動作へ戻る。   When it is detected that the shutter release button 111 has been pressed in the second stage, the image sensor 106 is driven to perform imaging in the high definition mode. Then, the image data relating to the captured object image is written in the memory, and the process returns to the first operation.

このように本実施例3では、シャッタレリーズ釦111の第1段階押下時(ピント調整時)にのみビームスプリッタ103が撮像光束内に挿入する構成になっている。ビームスプリッタ103は反射ミラーであるので撮像素子106の前に位置すると画像の取り込みが出来なくなるが、ビームスプリッタ103挿入時のみ画像の取り込みを止めてディスプレイ画面をフリーズする構成になっている。その分、ビームスプリッタ103が小さく、軽くなり、且つピント補正のための平板ガラス114が不要になるので、撮像光束内へのビームスプリッタ103の挿入、退避の駆動時間は極めて短くできる。そのため、通常の明るさにおける画面のフリーズ時間(ビームスプリッタ103の挿入時間、焦点検出用センサ112の蓄積時間、ビームスプリッタ103の退避時間)は1/15秒程度で収まり、画像表示の繰り返しレート1/30に対して大きな差が無い(1、2枚フリーズ)。よって、測距の為の画面フリーズは殆ど問題にならない。   As described above, in the third embodiment, the beam splitter 103 is inserted into the imaging light beam only when the shutter release button 111 is pressed in the first stage (during focus adjustment). Since the beam splitter 103 is a reflecting mirror, it is impossible to capture an image when it is positioned in front of the image sensor 106. However, only when the beam splitter 103 is inserted, the capturing of the image is stopped and the display screen is frozen. Accordingly, the beam splitter 103 becomes smaller and lighter, and the flat glass 114 for focus correction becomes unnecessary, so that the driving time for inserting and retracting the beam splitter 103 into the imaging light beam can be extremely shortened. Therefore, the screen freeze time at normal brightness (the insertion time of the beam splitter 103, the accumulation time of the focus detection sensor 112, and the retraction time of the beam splitter 103) is about 1/15 seconds, and the image display repetition rate is 1 There is no big difference with / 30 (1 or 2 freezes). Therefore, the screen freeze for distance measurement is hardly a problem.

図31は本発明の実施例3に係わる光束分岐手段およびその保持手段等の構成を示す正面図である。図26の実施例1と同じ機能の部品は同じ符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 31 is a front view showing the configuration of the light beam branching means and its holding means according to the third embodiment of the present invention. Components having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG.

図31において、ビームスプリッタ103を保持する腕部201は、地板204に端部203aを支えられた摺動軸203上に、軸受け部201dによりスライド可能に支持されている。摺動軸203と腕部201との軸嵌合は高精度に管理されており、腕部201が光軸方向(紙面垂直方向)および紙面上下方向にがたつくことは無い。   In FIG. 31, the arm part 201 holding the beam splitter 103 is slidably supported by a bearing part 201d on a sliding shaft 203 whose end part 203a is supported by a base plate 204. The shaft fitting between the sliding shaft 203 and the arm portion 201 is managed with high accuracy, and the arm portion 201 does not rattle in the optical axis direction (perpendicular to the paper surface) and the vertical direction on the paper surface.

地板204には駆動モータ202が設けられており、ピニオン202aが腕部201に設けられたラック201bと噛み合っている。そのため、駆動モータ202の回転により腕部201及びビームスプリッタ103は紙面左右方向に移動可能となる。   The base plate 204 is provided with a drive motor 202, and a pinion 202 a meshes with a rack 201 b provided on the arm portion 201. Therefore, the arm 201 and the beam splitter 103 can move in the left-right direction on the paper surface by the rotation of the drive motor 202.

図31に示す位置(作用位置)では、撮像光束は焦点検出用センサ112に導かれている。そして、腕部201が駆動モータ202により紙面左右方向に移動させられると、ビームスプリッタ103が撮像光束内から退避する。   At the position (action position) shown in FIG. 31, the imaging light flux is guided to the focus detection sensor 112. When the arm portion 201 is moved in the left-right direction by the drive motor 202, the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam.

上記したように、腕部201は図31の紙面上下方向および紙面垂直方向(光軸方向)には軸受け部201dにより高精度に位置決めされているが、紙面左右方向には駆動モータ202の回転量だけで位置が定められているので、この方向の位置決め精度は高くない。しかし、ビームスプリッタ103の反射面は紙面左右に延びている。そして、ビームスプリッタ103の移動方向もこの方向に揃えてある。そのために、ビームスプリッタ103の位置がその方向に多少ずれたとしても光束はそのズレに影響されずに高精度に反射され、焦点検出用センサ112に入射される。   As described above, the arm portion 201 is positioned with high accuracy by the bearing portion 201d in the vertical direction and the vertical direction (optical axis direction) in FIG. 31, but the rotation amount of the drive motor 202 is determined in the horizontal direction on the paper surface. Since the position is determined only by this, the positioning accuracy in this direction is not high. However, the reflecting surface of the beam splitter 103 extends to the left and right of the page. The moving direction of the beam splitter 103 is also aligned in this direction. Therefore, even if the position of the beam splitter 103 is slightly deviated in that direction, the light beam is reflected with high accuracy without being affected by the deviation and is incident on the focus detection sensor 112.

よって、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   Therefore, the error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

図32は本発明の実施例4に係わるデジタルカメラの光束分岐手段およびその保持手段等の構成を示す正面図である。図26の実施例1と同じ機能の部品は同じ符号を付し、その説明は省略する。尚、デジタルカメラ内における構成、作動については、上記図30に示した実施例3と同じである。   FIG. 32 is a front view showing the configuration of the light beam branching unit and its holding unit of the digital camera according to Embodiment 4 of the present invention. Components having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG. The configuration and operation in the digital camera are the same as those in the third embodiment shown in FIG.

図32において、ビームスプリッタ103を保持する腕部201は、地板204に端部203aを支えられた対の摺動軸203上に、軸受け部201dによりスライド可能に支持されている。対の摺動軸203のうち、一方の摺動軸203と腕部201との軸嵌合は高精度に管理されており、腕部201が光軸方向(紙面垂直方向)および紙面上下方向にがたつくことは無い。他方の摺動軸203は腕203の一方の摺動軸203周りへの回転止めとして用いられている。   In FIG. 32, the arm portion 201 that holds the beam splitter 103 is slidably supported by a bearing portion 201d on a pair of sliding shafts 203 supported by an end portion 203a on a base plate 204. Of the pair of sliding shafts 203, the shaft fitting between one sliding shaft 203 and the arm portion 201 is managed with high accuracy, and the arm portion 201 is in the optical axis direction (the vertical direction on the paper surface) and in the vertical direction on the paper surface. There is no rattling. The other sliding shaft 203 is used as a rotation stop around the one sliding shaft 203 of the arm 203.

地板204にはフラットコイル205が設けられており、腕部201に設けられた永久磁石206との関連により腕部201を紙面左右方向に駆動する。コイル205の中央にはホール素子などの位置検出素子209が設けられており、腕部201(永久磁石206)の位置を検出している。そして、その検出結果に基づいて焦点検出用センサ112の駆動やあるいは撮像素子106の駆動を制御している。   The base plate 204 is provided with a flat coil 205, which drives the arm portion 201 in the left-right direction on the paper surface in relation to the permanent magnet 206 provided on the arm portion 201. A position detection element 209 such as a hall element is provided at the center of the coil 205 to detect the position of the arm 201 (permanent magnet 206). Based on the detection result, the driving of the focus detection sensor 112 or the driving of the image sensor 106 is controlled.

図32に示す位置(作用位置)では、撮像光束は焦点検出用センサ112に導かれている。この状態でもコイル205に電流を印加して、腕部201を作用位置方向に付勢しており、外乱振動などでビームスプリッタ103が退避位置にずれる事は無い。そして、コイル205を通電すると、ビームスプリッタ103が撮像光束から退避する。尚、ビームスプリッタ103が撮像光束から退避してもコイル205には微弱な電流を流しつづけており、外乱によりビームスプリッタ103が撮像光束に入ってこないようにしている。ここは微弱な電流の継続的な印加ではなく、ビームスプリッタ103を常に撮像光束外に付勢するバネを設けても良い。   At the position (action position) shown in FIG. 32, the imaging light flux is guided to the focus detection sensor 112. Even in this state, a current is applied to the coil 205 to bias the arm portion 201 in the direction of the operating position, and the beam splitter 103 is not shifted to the retracted position due to disturbance vibration or the like. When the coil 205 is energized, the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam. Even if the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam, a weak current continues to flow through the coil 205 so that the beam splitter 103 does not enter the imaging light beam due to disturbance. This is not a continuous application of a weak current, but a spring that always biases the beam splitter 103 out of the imaging light beam may be provided.

上記したように、腕部201は図32の紙面上下方向および紙面垂直方向(光軸方向)には軸受け部201dにより高精度に位置決めされているが、紙面左右方向にはコイル電流の付勢力だけで位置が定められているので、この方向の位置決め精度は高くない。しかし、ビームスプリッタ103の反射面は紙面左右に延びている。そして、ビームスプリッタ103の移動方向もこの方向に揃えてある。そのために、ビームスプリッタ103の位置がその方向に多少ずれたとしても光束はそのズレに影響されずに高精度に反射され、焦点検出用センサ112に入射される。   As described above, the arm portion 201 is positioned with high precision by the bearing portion 201d in the vertical direction and the vertical direction (optical axis direction) of FIG. 32, but only the biasing force of the coil current is provided in the horizontal direction of the paper. Since the position is determined by this, the positioning accuracy in this direction is not high. However, the reflecting surface of the beam splitter 103 extends to the left and right of the page. The moving direction of the beam splitter 103 is also aligned in this direction. Therefore, even if the position of the beam splitter 103 is slightly deviated in that direction, the light beam is reflected with high accuracy without being affected by the deviation and is incident on the focus detection sensor 112.

よって、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   Therefore, the error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

図33は本発明の実施例5に係わるデジタルカメラの光束分岐手段およびその保持手段等の構成を示す正面図である。図26の実施例1と同じ機能の部品は同じ符号を付し、その説明は省略する。尚、デジタルカメラ内における構成、作動については、上記図30に示した実施例3と同じである。   FIG. 33 is a front view showing the configuration of the light beam branching means and its holding means of the digital camera according to Embodiment 5 of the present invention. Components having the same functions as those in the first embodiment shown in FIG. The configuration and operation in the digital camera are the same as those in the third embodiment shown in FIG.

図33において、ビームスプリッタ103を保持する腕部201は、地板204に設けられたピン201c周りに回転可能に軸支されている。このピン201cと腕部201との軸嵌合は高精度に管理されており、腕部201が光軸方向(紙面垂直方向)および紙面上下方向にがたつくことは無い。   In FIG. 33, the arm portion 201 that holds the beam splitter 103 is pivotally supported around a pin 201 c provided on the main plate 204. The shaft fitting between the pin 201c and the arm portion 201 is managed with high accuracy, and the arm portion 201 does not rattle in the optical axis direction (perpendicular to the paper surface) and the vertical direction on the paper surface.

腕部201にはフラットコイル205が設けられており、地板204に設けられた永久磁石206との関連により腕部201を紙面略左右方向に駆動する。ここで、略左右と表現したのは、実際には腕部201は回転運動をしているからである。しかしながら、回転中心であるピン201cに対してビームスプリッタ103の位置は遠く離れており、撮像素子106前面に位置したときの回転方向はビームスプリッタ103の中心から見るとその運動は殆ど紙面左右方向である。   The arm part 201 is provided with a flat coil 205, which drives the arm part 201 in a substantially horizontal direction on the paper surface in relation to the permanent magnet 206 provided on the base plate 204. Here, the reason why it is expressed as “substantially left and right” is that the arm part 201 actually rotates. However, the position of the beam splitter 103 is far away from the pin 201c, which is the rotation center, and the rotation direction when the beam splitter 103 is positioned on the front surface of the image sensor 106 is almost in the horizontal direction of the paper when viewed from the center of the beam splitter 103. is there.

図33に示す位置(作用位置)では、撮像光束は焦点検出用センサ112に導かれている。この状態でもコイル205に電流を印加して、腕部201を作用位置方向に付勢しており、外乱振動などでビームスプリッタ103が退避位置にずれる事は無い。そして、コイル205を通電すると、ビームスプリッタ103が撮像光束から退避する。尚、ビームスプリッタ103が撮像光束から退避してもコイル205には微弱な電流を流し続けており、外乱によりビームスプリッタが撮像光束に入ってこないようにしている。ここは微弱な電流の継続的な印加ではなく、ビームスプリッタ103を常に撮像光束外に付勢するバネを設けても良い。   At the position (action position) shown in FIG. 33, the imaging light flux is guided to the focus detection sensor 112. Even in this state, a current is applied to the coil 205 to bias the arm portion 201 in the direction of the operating position, and the beam splitter 103 is not shifted to the retracted position due to disturbance vibration or the like. When the coil 205 is energized, the beam splitter 103 is retracted from the imaging light flux. Even if the beam splitter 103 is retracted from the imaging light beam, a weak current continues to flow through the coil 205 so that the beam splitter does not enter the imaging light beam due to disturbance. This is not a continuous application of a weak current, but a spring that always biases the beam splitter 103 out of the imaging light beam may be provided.

上記したように、腕部201は図33の紙面上下方向および紙面垂直方向(光軸方向)にはピン201cにより高精度に位置決めされているが、紙面左右方向にはコイル電流の付勢力だけで位置が定められているので、この方向の位置決め精度は高くない。しかし、ビームスプリッタ103の反射面は紙面左右に延びている。そして、ビームスプリッタ103の移動方向もこの方向に揃えてある。そのために、ビームスプリッタ103の位置がその方向に多少ずれたとしても光束はそのズレに影響されずに高精度に反射され、焦点検出用センサ112に入射される。   As described above, the arm portion 201 is positioned with high accuracy by the pin 201c in the vertical direction and vertical direction (optical axis direction) in FIG. 33, but only in the horizontal direction on the paper surface by the biasing force of the coil current. Since the position is determined, the positioning accuracy in this direction is not high. However, the reflecting surface of the beam splitter 103 extends to the left and right of the page. The moving direction of the beam splitter 103 is also aligned in this direction. Therefore, even if the position of the beam splitter 103 is slightly deviated in that direction, the light beam is reflected with high accuracy without being affected by the deviation and is incident on the focus detection sensor 112.

よって、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   Therefore, the error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

上記実施例1〜5におけるビームスプリッタ103の退避構造は、図1(a),(b)に開示された光学系ばかりではなく、最近デジタルカメラに積極的に採用されている屈曲光学系にも適用できる。これを本発明の実施例6として、以下に説明する。   The retracting structure of the beam splitter 103 in the first to fifth embodiments is not limited to the optical system disclosed in FIGS. 1A and 1B, but also in a bending optical system that has been actively employed in digital cameras recently. Applicable. This will be described below as a sixth embodiment of the present invention.

図34は本発明の実施例6に係わるデジタルカメラの主に屈曲光学系207の部分を抜き出した図であり、全体で4群の高倍率ズーム光学系を形成している。   FIG. 34 is a diagram in which mainly the bending optical system 207 is extracted from the digital camera according to Embodiment 6 of the present invention, and a high-magnification zoom optical system of four groups is formed as a whole.

図34において、前玉207fとミラー207cおよび貼り合わせレンズ群207jにより第1群が構成されており、変倍の為に主光軸207aに沿って移動する第2群207kと常時固定の第3群207l、ピント調整の為に主光軸207aに沿って移動する第4群207mにより屈曲光学系は成り立っている。そして、第4群207mと撮像素子106の間にビームスプリッタ103が設けられており、ビームスプリッタ103の退避時には紙面垂直方向(反射面の沿う方向)に移動する。尚、この実施例6の保持手段は、上記実施例1〜5のいずれの構成であっても良い。   In FIG. 34, a first lens group is constituted by a front lens 207f, a mirror 207c, and a bonded lens group 207j, and a second lens group 207k that moves along the main optical axis 207a for zooming and a third lens that is always fixed. The bending optical system is constituted by the group 207l and the fourth group 207m that moves along the main optical axis 207a for focus adjustment. A beam splitter 103 is provided between the fourth group 207m and the image sensor 106. When the beam splitter 103 is retracted, the beam splitter 103 moves in the direction perpendicular to the paper surface (the direction along the reflection surface). Note that the holding means of the sixth embodiment may have any configuration of the first to fifth embodiments.

図35(a)は、図34で説明した屈曲光学系を搭載したデジタルカメラ208の上面図、図35(b)はその正面図である。   35A is a top view of the digital camera 208 equipped with the bending optical system described in FIG. 34, and FIG. 35B is a front view thereof.

屈曲光学系のミラー207cは、その反射面に沿う方向(図34では紙面垂直方向、図35(a),(b)では紙面左右方向)にデジタルカメラ208の長手方向を揃えることで、このデジタルカメラ208のボディ全体の薄型化を図っている。そして、図35(a)に示したように、ビームスプリッタ103はデジタルカメラ208の長手方向に沿って作用位置と退避位置を移動する配置となっている。これは、上記実施例1〜5で説明したように、ビームスプリッタ103をその反射面に沿う方向に移動させた方が合焦精度が高くできるためである。また、図35(a),(b)を見てわかるように、移動方向がデジタルカメラ208の長手方向に沿っているので、ビームスプリッタ103を退避の為にデジタルカメラ208を厚くする必要は無い。デジタルカメラ208の長手方向の空いたスペースを有効に利用できるからである。   The mirror 207c of the bending optical system aligns the longitudinal direction of the digital camera 208 in the direction along the reflection surface (the vertical direction in FIG. 34 and the horizontal direction in FIGS. 35A and 35B). The entire body of the camera 208 is reduced in thickness. Then, as shown in FIG. 35A, the beam splitter 103 is arranged to move the operating position and the retracted position along the longitudinal direction of the digital camera 208. This is because the focusing accuracy can be improved by moving the beam splitter 103 in the direction along the reflecting surface as described in the first to fifth embodiments. Also, as can be seen from FIGS. 35A and 35B, since the moving direction is along the longitudinal direction of the digital camera 208, it is not necessary to increase the thickness of the digital camera 208 in order to retract the beam splitter 103. . This is because the vacant space in the longitudinal direction of the digital camera 208 can be used effectively.

実施例6によれば、ビームスプリッタ103が作用位置において保持される時の誤差が合焦精度に影響を与えることが無いようにできた。つまり、大型化を招くことなく、ビームスプリッタ103の作用位置における位置ずれが合焦精度に影響することを防ぐことが可能となった。   According to the sixth embodiment, an error when the beam splitter 103 is held at the operating position can be prevented from affecting the focusing accuracy. That is, it is possible to prevent the positional deviation at the operating position of the beam splitter 103 from affecting the focusing accuracy without causing an increase in size.

以上の実施例1〜6では、デジタルカメラを例にして説明を続けてきたが、本発明はデジタルカメラに限られず、合焦装置として構成することもである。さらには、ビデオカメラや、監視カメラ、Webカメラ、撮像機能を有する携帯電話などにも展開できる。   In the above first to sixth embodiments, the description has been continued by taking the digital camera as an example. However, the present invention is not limited to the digital camera, and may be configured as a focusing device. Furthermore, it can also be developed for a video camera, a surveillance camera, a Web camera, a mobile phone having an imaging function, and the like.

本発明の実施例1に係わるデジタルカメラの要部構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part structure of the digital camera concerning Example 1 of this invention. 図1のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric constitution of the digital camera of FIG. 図1のデジタルカメラにおいてビームスプリッタ作用位置でのレンズ鏡筒部分の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a lens barrel portion at a beam splitter operating position in the digital camera of FIG. 図1のデジタルカメラにおいてビームスプリッタ退避位置でのレンズ鏡筒部分の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a lens barrel portion at a beam splitter retracted position in the digital camera of FIG. 1. 図1に示すビームスプリッタの断面図である。It is sectional drawing of the beam splitter shown in FIG. 図1に示すビームスプリッタの斜視図である。It is a perspective view of the beam splitter shown in FIG. 図1に示すビームスプリッタの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the beam splitter shown in FIG. 図1に示すビームスプリッタの光分割機能面の光学特性を示す図である。It is a figure which shows the optical characteristic of the light splitting functional surface of the beam splitter shown in FIG. デジタルカメラに用いられる一般的なNDフィルタの光学特性の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the optical characteristic of the general ND filter used for a digital camera. 本発明の実施例1に係わるAFモジュールによる焦点検出視野図である。It is a focus detection visual field figure by AF module concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係わるAFモジュールの焦点検出面を示す平面図である。It is a top view which shows the focus detection surface of the AF module concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係わる撮像素子の画素部の断面図Sectional drawing of the pixel part of the image pick-up element concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係わる撮像素子の1画素の光電変換部を示す平面図である。It is a top view which shows the photoelectric conversion part of 1 pixel of the image pick-up element concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係わる撮像素子の各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。It is a top view showing the state which connected each pixel of the image pick-up element concerning Example 1 of this invention, and made it the pixel row | line | column for using for a focus detection. 本発明の実施例1に係わる撮像素子の各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。It is a perspective view showing the state which connected each pixel of the image pick-up element concerning Example 1 of this invention, and was used as the pixel row | line | column for using for a focus detection. 図15の第1配線層154の開口154A,154Bを示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing openings 154A and 154B in the first wiring layer 154 of FIG. 15. 本発明の実施例1に係わる焦点検出視野112−1の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of focus detection visual field 112-1 concerning Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係わる焦点検出視野112−1の部分断面図である。It is a fragmentary sectional view of focus detection visual field 112-1 concerning Example 1 of the present invention. 図2のAF制御回路140に入力された焦点検出用センサの出力信号波形を示す図である。It is a figure which shows the output signal waveform of the sensor for focus detection input into AF control circuit 140 of FIG. 図2のAF制御回路140に入力された焦点検出用センサの出力信号波形を示す図である。It is a figure which shows the output signal waveform of the sensor for focus detection input into AF control circuit 140 of FIG. 図1の結像光学系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。It is a figure for demonstrating the passage area | region of the focus detection light beam on the exit pupil of the imaging optical system of FIG. 本発明の実施例1に係わる撮像光束の説明図である。It is explanatory drawing of the imaging light beam concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係わる焦点検出光束を描いたビームスプリッタ周辺の断面図である。It is sectional drawing of the beam splitter periphery which drawn the focus detection light beam concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例1において画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。It is a figure which shows the generation | occurrence | production degree of the brightness nonuniformity on an image in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1において画像上の輝度ムラの発生度合いを示す図である。It is a figure which shows the generation | occurrence | production degree of the brightness nonuniformity on an image in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1において作用位置での光束分岐手段及びその保持手段等の正面及び側面を示す図である。It is a figure which shows the front and side of a light beam branching means and its holding means etc. in an action position in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1において退避位置での光束分岐手段及びその保持手段等の正面及び側面を示す図である。It is a figure which shows the front and side of a light beam branching means in the retracted position and its holding means etc. in Example 1 of this invention. 本発明の実施例1における撮影シーケンスを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the imaging | photography sequence in Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係わるデジタルカメラにおける作用位置での光束分岐手段及びその保持手段等の正面図である。It is a front view of the light beam branching means at the operation position and the holding means thereof in the digital camera according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例3に係わるデジタルカメラにおけるレンズ鏡筒部分のビームスプリッタ作用位置での断面図である。It is sectional drawing in the beam splitter action position of the lens-barrel part in the digital camera concerning Example 3 of this invention. 本発明の実施例3に係わるデジタルカメラにおける作用位置での光束分岐手段及びその保持手段等の正面を示す図である。It is a figure which shows the front of the light beam splitting means in the action position in the digital camera concerning Example 3 of this invention, its holding means, etc. 本発明の実施例4における作用位置での光束分岐手段及びその保持手段の正面を示す図である。It is a figure which shows the front of the light beam branching means in the action position in Example 4 of this invention, and its holding means. 本発明の実施例5における作用位置での光束分岐手段及びその保持手段の正面を示す図である。It is a figure which shows the front of the light beam branching means in the action position in Example 5 of this invention, and its holding means. 本発明の実施例6に係わるデジタルカメラにおける屈曲光学系のレイアウトを示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a layout of a bending optical system in a digital camera according to Example 6 of the present invention. 図34の屈曲光学系を内包したデジタルカメラの断面図である。It is sectional drawing of the digital camera which included the bending optical system of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

102 結像光学系
103 ビームスプリッタ(光束分岐手段)
106 撮像素子(撮像面)
112 焦点検出用センサ(受光手段)
113 ローパスフィルタ
114 平板ガラス
201 腕部(保持手段の一部)
202 駆動コイル(保持手段の一部)
204 地板(保持手段の一部)
205 コイル(保持手段の一部)
206 永久磁石(保持手段の一部)
207 屈折光学系
102 Imaging Optical System 103 Beam Splitter (Flux Splitting Unit)
106 Image sensor (imaging surface)
112 Focus detection sensor (light receiving means)
113 Low-pass filter 114 Flat glass 201 Arm (part of holding means)
202 Driving coil (part of holding means)
204 Ground plate (part of holding means)
205 coil (part of holding means)
206 Permanent magnet (part of holding means)
207 Refractive optical system

Claims (5)

被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる反射面を具備する光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段と、
を有し、
前記保持手段は、前記光束分岐手段を撮像光軸と直交する平面内で、前記受光手段に対して略平行な方向に移動可能に保持することを特徴とする合焦装置。
A light beam branching unit that is disposed between a lens that forms an image of a subject light beam on an imaging surface and the imaging surface, and includes a reflecting surface that separates the subject light beam outside the imaging optical path;
A light receiving means for receiving a subject light beam separated by the light beam branching means to obtain a signal for adjusting the focus of the lens;
Holding means for holding the light beam branching means at any one of an action position to be positioned in the imaging optical path and a retraction position to be retracted from the imaging optical path;
Have
The focusing device is characterized in that the holding means holds the light beam branching means so as to be movable in a direction substantially parallel to the light receiving means within a plane orthogonal to the imaging optical axis.
被写体光束を撮像面に結像するレンズと前記撮像面の間に配置され、入射する被写体光束を撮像光路外に反射する反射面を具備する光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で反射された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段と、
を有し、
前記保持手段は、前記光束分岐手段を前記入反射光軸を含む平面と略直交する方向に移動可能に保持することを特徴とする合焦装置。
A light beam branching unit provided between a lens that forms an image of a subject light beam on the imaging surface and the imaging surface, and a reflecting surface that reflects the incident subject light beam outside the imaging optical path;
A light receiving means for receiving a subject light beam reflected by the light beam branching means and obtaining a signal for adjusting the focus of the lens;
Holding means for holding the light beam branching means at any one of an action position to be positioned in the imaging optical path and a retraction position to be retracted from the imaging optical path;
Have
The focusing device is characterized in that the holding means holds the light beam branching means so as to be movable in a direction substantially perpendicular to a plane including the incident / reflected optical axis.
被写体光束を反射させて撮像面に結像する屈曲光学系と前記撮像面の間に配置され、被写体光束を撮像光路外に分離させる反射面を具備する光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で分離された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段と、
を有し、
前記保持手段は、前記光束分岐手段を撮像光軸と直交する平面内で、前記受光手段に対して略平行な方向に移動可能に保持することを特徴とする合焦装置。
A light beam branching unit provided between a bending optical system that reflects a subject light beam to form an image on an imaging surface and a reflecting surface that separates the subject light beam from the imaging optical path; and
A light receiving means for receiving a subject light beam separated by the light beam branching means to obtain a signal for adjusting the focus of the lens;
Holding means for holding the light beam branching means at any one of an action position to be positioned in the imaging optical path and a retraction position to be retracted from the imaging optical path;
Have
The focusing device is characterized in that the holding means holds the light beam branching means so as to be movable in a direction substantially parallel to the light receiving means within a plane orthogonal to the imaging optical axis.
被写体光束を反射させて撮像面に結像する屈曲光学系と前記撮像面の間に配置され、入射する被写体光束を撮像光路外に反射する反射面を具備する光束分岐手段と、
前記光束分岐手段で反射された被写体光束を受光して前記レンズの焦点調節のための信号を得る受光手段と、
前記光束分岐手段を、前記撮像光路内に位置させる作用位置と前記撮像光路内から退避させる退避位置のいずれかの位置に保持する保持手段と、
を有し、
前記保持手段は、前記光束分岐手段を前記入反射光軸を含む平面と略直交する方向に移動可能に保持することを特徴とする合焦装置。
A light beam branching unit provided between a bending optical system that reflects a subject light beam and forms an image on an imaging surface and a reflecting surface that reflects an incident subject light beam outside the imaging optical path; and
A light receiving means for receiving a subject light beam reflected by the light beam branching means and obtaining a signal for adjusting the focus of the lens;
Holding means for holding the light beam branching means at any one of an action position to be positioned in the imaging optical path and a retraction position to be retracted from the imaging optical path;
Have
The focusing device is characterized in that the holding means holds the light beam branching means so as to be movable in a direction substantially perpendicular to a plane including the incident / reflected optical axis.
請求項1ないし4のいずれかに記載の合焦装置を具備したことを特徴とする撮像装置。
An imaging apparatus comprising the focusing device according to claim 1.
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