JP2011008260A - 自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで自動焦点の調節機能を含むカメラを提供すること。
【解決手段】自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラを提供する。本カメラは、撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する大きさが相違する複数個の孔を含み、複数個の孔を通過した複数個の光束がカメラの撮像部に結像されるように配置される瞳分割部と、及び瞳分割部を通過した複数個の光束が撮像部で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する演算部を含む。これにより、カメラは別途の装置なしに、低コストで瞳分割方式の自動焦点の調節機能を実現することができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラ（Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ａｕｔｏ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｍｅｒａ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）に関し、より詳細には、別途のセンサーを用いずに、撮像用のイメージセンサーを用いて焦点を自動的に調節する自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラに関する。

マルチメディア機器及びインターネットが普及するにつれ、ユーザは自らが撮影した写真をマルチメディア機器に保存したりインターネットブログにアップロードしたりすることが増えてきている。これにより、カメラの保有率は年々増える傾向にある。

最近のカメラには、自動的に焦点が調節される機能である自動焦点（ＡＦ：Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓｉｎｇ）の検出機能が支援される。ＡＦ装置は、一般的にコントラスト方式又は位相差の検出方式が使われる。

ところが、コントラスト方式は、焦点調節状態の偏差量（デフォーカス量）を直接測定できないため、数回測定しなければならない。従って、コントラスト方式には、焦点調節に長い時間が費やされるという問題点がある。

そして、位相差の検出方式は、短時間で焦点調節ができるものの、専用の検出装置が必要であり、焦点検出のための光束を用いる別途の光学系が必要である。従って、位相差の検出方法は、値段が高くなることと、別途のスペースが必要であることが短所である。

従って、瞳（ｐｕｐｉｌ）分割方式の自動焦点の検出装置が開発されている。瞳分割方式は、撮像用のイメージセンサーを用いて焦点を検出するため、自動焦点検出のための別途のセンサーが不要である。従って、瞳分割方式は、少ないコスト及び狭いスペースで自動焦点の調節装置を実現するようになる。

瞳分割方式は、時系列で光束（ｐｅｎｃｉｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｒａｙ）を分割する方式がある。しかし、時系列で光束を分割する場合、手ブレ又は偏った被写体によって自動焦点検出に誤りが生じる可能性が大きい。尚、マイクロレンズを用いて光束を分割する方式は、コスト増及び撮像情報量の低下をもたらすという問題がある。

このように、これまで提案された瞳分割方式は、様々な問題が見つかっている。これにより、別途の装置なしに低コストで瞳分割方式の自動焦点の調節機能を実現するための方策の模索が要求されている。

日本特開第２００７−２４３７４４号公報 日本特開第２００５−１２８２９３号公報

本発明は、上記のような問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は、撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する、大きさが相違する複数個の孔を含み、複数個の孔を通過した複数個の光束がカメラの撮像部に結像されるように配置される瞳分割部及び瞳分割部を通過した複数個の光束が撮像部で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する演算部を含む自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラを提供することにある。

前記目的を達成するための本発明に係るカメラは、撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する、大きさが相違する複数個の孔を含む瞳分割部と、撮影時には、前記撮影レンズを介して入射された被写体の像を撮像し、焦点調節時には、前記瞳分割部を介して分割された複数個の光束に撮像する撮像部と、及び前記瞳分割部を通過した複数個の光束が前記撮像部で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する演算部とを含む。

そして、前記演算部は、前記大きさが相違する複数個の孔を通過した前記分割された複数個の光束の光量に基づいて、焦点調節方向を算出することもできる。

尚、前記瞳分割部は、前記カメラの光量調節装置と同様の駆動源で駆動されることもできる。

そして、前記瞳分割部は、前記カメラの光量調節装置とともに、あるいは一体型に配置されることもできる。

尚、前記光量調節装置は、シャッター、絞り及び光フィルターのうち少なくとも一つを含むこともできる。

そして、前記瞳分割部は、前記シャッターに一体型に配置されており、前記シャッターは、シャッター開放（ｏｐｅｎ）状態、シャッター閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態及び瞳分割状態を持つこともできる。

尚、前記瞳分割部は、前記絞り上に一体型に配置されており、前記絞りは、前記瞳分割部が開かれた状態である場合、閉じられた状態になるように駆動されることもできる。

そして、前記光フィルターは、ＮＤフィルター（ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）であり、前記瞳分割部は、ＮＤフィルターとともに配置されることもできる。

尚、前記瞳分割部は、相互に異なる大きさの二つの孔を含むこともできる。

そして、前記二つの孔は、第１孔及び第２孔で構成され、前記演算部は、前記第１孔を通過して結像された像と第２孔を通過して結像された像の位置に応じて、焦点調節方向を算出することもできる。

一方、本発明の一実施例に係るカメラの焦点を自動的に調節する自動焦点の検出装置は、撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する、大きさが相違する複数個の孔を含み、前記複数個の孔を通過した複数個の光束が前記カメラの撮像部に結像されるように配置される瞳分割部と、及び前記瞳分割部を通過した複数個の光束が前記撮像部で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する演算部を含む。

そして、前記演算部は、前記大きさが相違する複数個の孔を通過した前記分割された複数個の光束の光量に基づいて、焦点調節方向を算出することもできる。

尚、前記瞳分割部は、前記カメラの光量調節装置と同様の駆動源で駆動されることもできる。

そして、前記瞳分割部は、前記カメラの光量調節装置とともに、あるいは一体型に配置されることもできる。

尚、前記光量調節装置は、シャッター、絞り及び光フィルターのうち少なくとも一つを含むこともできる。

以上説明したように、本発明の多様な実施例によると、撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する大きさが相違する複数個の孔を含み、複数個の孔を通過した複数個の光束がカメラの撮像部に結像されるように配置される瞳分割部と、及び瞳分割部を通過した複数個の光束が撮像部で撮像されて出力される合成イメージデータに基づいて、焦点調節状態を演算する演算部を含む自動焦点の検出装置及びこれを適用したカメラを提供することができるようになり、別途の装置なしに低コストで瞳分割方式の自動焦点の調節機能を実現することができる。

特に、瞳分割部に形成された孔の大きさが相違するため、各孔を通過する光束が結像されて撮像部から検出された情報を用いて焦点調節方向が算出できるようになる。従って、カメラは別途の装置が装着されなくても、低コストで瞳分割方式の自動焦点の検出機能を実現することができるようになる。

図１は、本発明の一実施例に係る自動焦点の検出装置が含まれたカメラの構造を示した図である。 図２Ａは、本発明の一実施例に係る自動焦点の検出装置の構造を示した図である。 図２Ｂは、本発明の一実施例に係る撮像部の位置に応じて結像される像の模様を比較して示した図である。 図３Ａは、本発明に位置実施例に係るＮＤフィルターとともに装着された瞳分割部を示した図である。 図３Ｂは、本発明に位置実施例に係るＮＤフィルターとともに装着された瞳分割部を示した図である。 図３Ｃは、本発明に位置実施例に係るＮＤフィルターとともに装着された瞳分割部を示した図である。 図４Ａは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置されたシャッターを示した図である。 図４Ｂは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置されたシャッターを示した図である。 図４Ｃは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置されたシャッターを示した図である。 図５Ａは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置された絞りを示した図である。 図５Ｂは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置された絞りを示した図である。

以下では、図を参考にして本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る自動焦点の検出装置が含まれたカメラ１００の構造を示した図である。図１に示されたように、カメラ１００は、瞳（ｐｕｐｉｌ）分割部１１０、絞り１１５、撮影レンズ１２０、撮像部１３０を含む。

瞳分割部１１０は、撮影レンズ１２０を介して入射された光束（ｐｅｎｃｉｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｒａｙ）を二つの光束に分割することができる。そのために、瞳分割部１１０は二つの大きさの相違する孔が含まれている。説明の便宜のための一実施例では、瞳分割部１１０は、撮影レンズ１２０を介して入射された光束のうち、相互に異なる大きさを持つ二つの光束のみを通過させるようになる。

瞳分割部１１０は、カメラ１００が自動的に焦点を調節する際に、撮影レンズ１２０を介して入射された光束を分割する。そして、その他の場合に、瞳分割部１１０は撮影レンズ１２０を介して入射される光束を遮らないように配置される。

このような瞳分割部１１０の動作を駆動させるために、瞳分割部１１０はカメラの光量調節装置と同様の駆動源で駆動されるようになる。例えば、図１のように、絞り１１５に瞳分割部１１０が配置された場合、瞳分割部１１０は絞り１１５と同様の駆動源で駆動されるようになる。

即ち、瞳分割部１１０の駆動源（図示せず）は、自動焦点調節時に瞳分割部１１０が撮影レンズ１２０を通過する光束を遮るように瞳分割部１１０を駆動させる。そして、自動焦点調節外の場合には、瞳分割部１１０の駆動源は、瞳分割部１１０が撮影レンズ１２０を通過する光束を遮らないように配置されるように瞳分割部１１０を駆動させる。

尚、瞳分割部１１０はカメラの光量調節装置とともに、あるいは一体型に配置されることもできる。具体的に、瞳分割部１１０は、カメラ１００の絞り１１５に一体型に配置されることもできる。瞳分割部１１０が絞り１１５と一体型である場合については、図５Ａ乃至図５Ｂを参考にして詳細に後述する。

その他にも、瞳分割部１１０は、カメラのシャッター（図示せず）に一体型に配置されることもできる。瞳分割部１１０がシャッターと一体型である場合についても、図４Ａ乃至図４Ｃを参考にして詳細に後述する。

そして、瞳分割部１１０は、カメラのＮＤフィルター（ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）（図示せず）とともに配置されることもできる。瞳分割部１１０がＮＤフィルターとともに配置される場合については、図３Ａ乃至図３Ｃを参考にして詳細に後述する。

絞り１１５は、多様な大きさに変更されることのできる入射光の通路に該当される部分で、入射される光束の光量を決定する役割を果たす。絞り１１５は、レンズの間に配置されるため、レンズによって結像する。具体的に、絞り１１５の前方（被写体から絞りの間）に配置されたレンズによって形成される絞り１１５の虚像を入射瞳（ｅｎｔｒａｎｃｅ ｐｕｐｉｌ）といい、絞り１１５の後方（絞りから撮像領域の間）に配置されたレンズによって形成された絞り１１５の虚像を射出瞳（ｅｘｉｔ ｐｕｐｉｌ）という。特に、射出瞳は、写真の明るさにおいて主要な役割を果たす絞り１１５の像であるため、明るさの調節機能において重要な要素となる。

撮影レンズ１２０は、被写体の光を集めて撮像部１３０に結像させる。撮影レンズ１２０は、複数個のレンズで構成されており、レンズは機能別で光学群を形成する。

尚、撮影レンズ１２０には、ＡＦ駆動部（図示せず）が含まれている。ＡＦ駆動部は、演算部１４０から自動焦点の調節情報を受信して焦点があうように、レンズを駆動させる装置である。

一方、撮影レンズ１２０には、絞り１１５が含まれている。絞り１１５は、撮影レンズ１２０を通過する光の量及び画像の深度を調節する。即ち、絞り１１５を開けると、撮影レンズ１２０はより多くの光を通過させることになるため、ユーザはより明るい写真が撮影できるようになる。ところが、絞り１１５を開けると、口径が大きくなるため写真の深度は低くなる。一方、絞り１１５を閉めると、撮影レンズ１２０はより少ない光を通過させることになるため、写真はより暗く撮影される。そして、絞り１１５を閉めると、口径が小さくなるため深度の深い写真が得られるようになる。

撮像部１３０は、被写体の像に対する感光がなされる部分である。フィルムカメラの場合、撮像部１３０にフィルムが置かれる。ところが、デジタルカメラの場合は、撮像部１３０にイメージセンサーが配列される。本実施例では、デジタルカメラの場合について説明する。

撮像部１３０には、被写体の像を感光するためのイメージセンサーが分布されている。デジタルカメラに使われるイメージセンサーは通常大きく、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅｓ）と、ＣＭＯＳ（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）に分かれ、方式は異なるが基本原理は同じである。

ＣＣＤは、弱い光にも敏感に反応し、イメージ品質が高く、殆どのデジタルカメラに使われる。ところが、生産工程が複雑で生産単価が高いという短所がある。

一方、ＣＭＯＳは、ＣＣＤに比べて生産単価が安く、生産工程も比較的簡単で、安価型デジタルカメラのセンサーに多く使われ、最近では、映像処理技術の発達により高画質・高品質のイメージ実現が可能となり、専門家用のＤＳＬＲには使われるようになって多く使用されている。

尚、カメラ１００が自動焦点の調節機能を行う間、撮像部１３０は、瞳分割部１１０を介して分割された複数個の光束を撮像するようになる。カメラ１００が自動焦点の調節機能を行う間、瞳分割部１１０が撮影レンズ１２０を塞ぐように配置されるためである。

このように、撮像部１３０は撮影時に撮影レンズ１２０を介して入射された被写体の像を撮像し、焦点調節時に瞳分割部１１０を介して入射される像を撮像するようになる。このために、瞳分割部１１０の駆動源（図示せず）は、自動焦点調節時に瞳分割部１１０が撮影レンズ１２０を通過する光束を遮るように瞳分割部１１０を駆動させる。そして、自動焦点調節外の場合には、瞳分割部１１０の駆動源は、瞳分割部１１０が撮影レンズ１２０を通過する光束を遮らないように配置されるように、瞳分割部１１０を駆動させる。

これを通じて、カメラ１００は別途の焦点調節用のセンサーを設ける必要がなく、撮像部１３０を用いて自動焦点の調節機能を実現できるようになる。

演算部１４０は、瞳分割部１１０を通過した複数個の光束が撮像部１３０に撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する。この時、演算部１４０は位相差の検出方式を通じてカメラ１００の焦点調節状態を演算することもできる。

具体的に、瞳分割部１１０の二つの孔を通った光束は、それぞれ撮像部１３０上に二つの像を作る。従って、撮像部１３０から検出される合成イメージデータは、二重の像になる。そして、演算部１４０は、二重の像の偏差量を計算して焦点調節状態を検出する。

例えば、二つの像の偏差量がａ（図２Ｂ参考）であり、差方向がｘ軸方向であると仮定する。この時、第１の像の光量をｆ（ｘ）とすると、第２の像の光量はＤ×ｆ（ｘ−ａ）で表すことができる。ここで、Ｄは二つの孔の口径比である。この二つの合成画像は、ｆ（ｘ）＋Ｄ×ｆ（ｘ−ａ）になる。即ち、合成画像と偏差量ａとが与えられると、合成されていない画像ｆ（ｘ）を計算によって抽出することができる。ここで、ａが正しい値であれば抽出された画像ｆ（ｘ）も正しい画像になるが、ａが誤った値である時は、抽出される画像ｆ（ｘ）も誤った画像になる。このような過程を通じて、演算部１４０は焦点調節状態を演算するようになる。そして、演算部１４０はｆ（ｘ）が、実際と最も類似すると判断される条件を発見し、その時のａを偏差量として推定する。

尚、演算部１４０は瞳分割部１１０の二つの孔を通過して撮像部１３０に結像された二つの像の位置及び光量に応じて焦点調節方向を算出するようになる。これについては、図２Ｂを参考にして詳細に後述する。

そして、演算部１４０は、焦点調節状態を演算した結果を用いて、正しい焦点で調節されるように焦点調節の制御信号を撮影レンズ１２０のレンズ駆動部（図示せず）に出力する。そうすると、レンズ駆動部は焦点のあう位置にレンズは移動されるように撮影レンズ１２０を駆動させるようになる。これを通じて、カメラ１００は自動焦点の調節機能を行えるようになる。

演算部１４０の詳しい構造については図には示されていないが、当業者は容易に演算部１４０を、例えばマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ等で実現することができる。ここで、マイクロプロセッサ及びマイクロコントローラは、一つ以上のコンピュータ命令を行うためのＣＰＵを含み、多様な演算作業を行うことができる。尚、カメラ１００はメモリー装置、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー等を更に含み、一つ以上のパソコン命令を保存することができる。

これまで、自動焦点の検出装置が含まれたカメラ１００の構造について詳細に説明してきた。このような構造のカメラ１００は別途の装置の追加なしに、自動焦点の調節機能を行えるようになるため、カメラの製造者は低コストで自動焦点の調節機能を含むカメラを提供できるようになる。

以下では、図２Ａ及び図２Ｂを参考にして、自動焦点の検出装置２００について詳細に説明する。図２Ａは、本発明の一実施例に係る自動焦点の検出装置２００の構造を示した図である。

図２Ａに示されたように、自動焦点の検出装置２００は、瞳分割部１１０、撮影レンズ１２０、撮像部１３０及び演算部１４０によって実現される。ここで、瞳分割部１１０は、第１孔１１１及び第２孔１１２を含む。そして、入射される光は、瞳分割部１１０の第１孔１１１及び第２孔１１２によって分割されることが確認できる。そして、第１孔１１１及び第２孔１１２から入射された光の合成画像が撮像部１３０に結像され、撮像部１３０は合成画像に対するイメージデータを演算部１４０に出力するようになる。この他の機能については、図１での説明と同様であるため、詳細な機能の説明は省略する。

図２Ｂは、本発明の一実施例に係る撮像部１３０の位置に応じて結像される像の模様を比較して示した図である。図２Ｂの瞳分割部１１０は、第１孔１１１及び第２孔１１２を含み、第１孔１１１より第２孔１１２の大きさがより大きいことがわかる。

図２Ｂに示されたように、撮像部１３０が第１位置２１０に位置する場合、撮像部１３０に撮像される像は、第１の像２１５と同様の形態になる。そして、撮像部１３０が第２位置２２０に位置する場合、撮像部１３０に撮像される像は、第２の像２２５と同様の形態になる。尚、撮像部１３０が第３位置２３０に位置する場合、撮像部１３０に撮像される像は、第３の像２３５と同様の形態になる。

第１位置２１０、第２位置２２０及び第３位置２３０は、焦点面２４０の前方に位置されたことが確認できる。そして、この位置で結像される第１の像２１５、第２の像２２５及び第３の像２３５は、大きさがより大きい像（即ち、第２孔１１２を通過した光束の像）が下に位置されたことが確認できる。このように、撮像部１３０に結像された第１孔１１１を通過した光束の像と第２孔１１２を通過した光束の像の位置が、瞳分割部１１０の第１孔１１１及び第２孔１１２の位置と同じである場合、撮像部１３０は焦点面２４０の前方に位置されていることわかるようになる。

そして、撮像部１３０が第４の位置である焦点面２４０に位置された場合、焦点のあった状態であるため、第４の像２４５と同じ点で表示されることが確認できる。

尚、図２Ｂに示されたように、撮像部１３０が第５位置２５０に位置した場合、撮像部１３０に撮像される像は、第５の像２５５と同様の形態になる。そして、撮像部１３０が第６位置２６０に位置した場合、撮像部１３０に撮像される像は、第６の像２６５と同様の形態になる。尚、撮像部１３０が第７位置２７０に位置した場合、撮像部１３０に撮像される像は、第７の像２７５と同様の形態になる。

第５位置２５０、第６位置２６０及び第７位置２７０は、焦点面２４０の後方に位置されたことが確認できる。そして、この位置で結像される第５の像２５５、第６の像２６５及び第７の像２７５は、大きさがより大きい像（即ち、第２孔１１２を通過した光束の像）が上に位置されたことが確認できる。このように、撮像部１３０に結像された第１孔１１１を通過した光束の像と第２孔１１２を通過した光束の像の位置が、瞳分割部１１０の第１孔１１１及び第２孔１１２の位置と反対になる場合、撮像部１３０は焦点面２４０の後方に位置されていることわかるようになる。

尚、第２孔１１２の大きさがより大きいため、第２孔１１２を通過した光束の像の光量がより多い。従って、撮像部１３０で撮像された二つの像のうち光量がより多い像が、どの位置で検出されたかを判断し、現在撮像部１３０が焦点面２４０の前方に位置されているか、後方に位置されているかがわかるようになる。

従って、演算部１４０は、撮像部１３０で撮像された二つの像のうち光量のより多い像がどの位置で検出されたかを判断し、それに応じて焦点調節方向を算出できるようになる。

このように、瞳分割部１１０の第１孔１１１及び第２孔１１２の大きさが相違する点を用いて、演算部１４０は現在の焦点状態が判断でき、焦点調節方向を算出できるようになる。

尚、演算部１４０は、二つの像の偏差量ａを用いて、現在撮像部１３０の位置が焦点面２４０とどのぐらい離れているかを判断できるようになる。偏差量ａが大きいほど、撮像部１３０は焦点面２４０から離れていることになる。従って、演算部１４０は偏差量ａに適切な関数を適用し、偏差量ａによる撮像部１３０と焦点面２４０との間の距離を算出できるようになる。

このように、演算部１４０は撮像部１３０に結像された二つの像の偏差量と二つの像の位置に基づいて、焦点調節方向及びデフォーカス（ｄｅｆｏｃｕｓ）の度合いを算出できるようになる。ここで、デフォーカスの度合いは、撮像部１３０と焦点面との間の距離を表す。

上述のように、カメラ１００は別途の自動焦点の検出装置を追加しなくても、光量調節装置に装着された瞳分割部１１０、撮像部１３０及び演算部１４０を用いて自動焦点の検出機能を行えるようになる。

以下では、光量調節装置に装着された瞳分割部１１０の例について、図３Ａ乃至図５Ｂを参考にして説明する。

図３Ａ乃至図３Ｃは、本発明の位置実施例に係るＮＤフィルター（ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）３１０とともに装着された瞳分割部３２０を示した図である。

ＮＤフィルター３１０は、場面の明るさを低く調節する際に使うレンズフィルターである。ＮＤフィルター３１０は、レンズの入射光量を全波長帯域に渡って均等に減少させる。被写体があまりにも明るすぎて、絞りのみによる調整が不可能である場合、絞りを絞ると被写体の深度を深くなる。このような場合、深度をなるべく変化させずに撮影したい場合に、ＮＤフィルター３１０が用いられる。

図３Ａ乃至図３Ｃで、瞳分割部３２０は、第１孔１１１及び第２孔１１２を含むことが確認できる。そして、瞳分割部３２０はＮＤフィルター３１０とともに配置されている。そして、瞳分割部３２０とＮＤフィルター３１０とは、一つの駆動源によって駆動される。即ち、駆動源は状況に応じて、瞳分割部３２０とＮＤフィルターとが図３Ａ乃至図３Ｃのうちいずれかの状態に配置されるように、瞳分割部３２０とＮＤフィルター３１０とを駆動させる。

図３Ａは、写真を撮影する間、ＮＤフィルター３１０が使われる状態を示した図である。図３Ａに示されたように、ＮＤフィルター３１０が使われる間は、ＮＤフィルター３１０が光経路に配置され、瞳分割部３２０は光経路から外れて上部に配置されたことが確認できる。

図３Ｂは、ＮＤフィルター３１０と瞳分割部３２０が、全て使われない状態を示した図である。図３Ｂに示されたように、ＮＤフィルター３１０と瞳分割部３２０が全て使われない場合では、ＮＤフィルター３１０と瞳分割部３２０とが全て光経路から外れて上部に配置されたことが確認できる。

図３Ｃは、カメラ１００が自動的に焦点を調節する間、瞳分割部３２０の使われる状態を示した図である。図３Ｃに示されたように、自動焦点の検出機能が行われる間、瞳分割部３２０は、第１孔１１１及び第２孔１１２が光経路に位置するように配置されたことが確認できる。

このように、瞳分割部３２０は、ＮＤフィルターとともに配置されて駆動されることができる。

図４Ａ乃至図４Ｃは、本発明の一実施例に係る瞳分割部が一体型に配置されたシャッターを示した図である。図４Ａ乃至図４Ｃは、レンズシャッターに瞳分割部に該当される第１孔１１１及び第２孔１１２が一体型に配置されていることが確認できる。図４Ａ乃至図４Ｃに示されているように、レンズシャッターは、第１シャッタースラット４１０及び第２シャッタースラット４２０を含み、第１孔１１１及び第２孔１１２は、第２シャッタースラット４２０に配置されたことが確認できる。

そして、図４Ａ乃至図４Ｃの場合、レンズシャッターが駆動源によって駆動されることで、瞳分割部もともに駆動されるようになる。従って、駆動源は状況に応じてレンズシャッターが図４Ａ乃至図４Ｃのうちいずれかの状態に配置されるように、第１シャッタースラット４１０及び第２スラット４２０を駆動させる。

図４Ａは、撮影のためにシャッターが開放されたシャッター開放（ｏｐｅｎ）状態を示した図である。図４Ａに示されたように、シャッターが開放された状態を維持するために、第１シャッタースラット４１０及び第２シャッタースラット４２０は、光経路から外れた位置に配置されたことが確認できる。

図４Ｂは、自動焦点の検出機能を行うために、レンズシャッターが瞳分割状態になった場合を示した図である。図４Ｂに示されたように、第１シャッタースラット４１０と第２シャッタースラット４２０とは、相互にかみ合った状態になってシャッターが閉じられた状態になる。しかし、第１孔１１１と第２孔１２１とが光経路上に位置するように第２シャッタースラット４２０が配置されるため、入射された光は、第１孔１１１と第２孔１１２とを通過するようになる。このように、第１シャッタースラット４１０と第２シャッタースラット４２０とが配置されることで、レンズシャッターは瞳分割部１１０の機能をともに行えるようになる。

図４Ｃは、シャッターが完全に閉鎖されたシャッター閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態を示した図である。図４Ｃに示されたように、第１シャッタースラット４１０と第２シャッタースラット４２０とは、相互に完全にかみ合った状態になって、第１孔１１１と第２孔１１２も塞がった状態になることが確認できる。このような状態では、光経路が完全に遮断されるため、カメラ１００はシャッター閉鎖状態になる。

このように、レンズシャッターはシャッター開放（ｏｐｅｎ）状態、瞳分割状態及びシャッター閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態になることができる。従って、瞳分割部１１０は、レンズシャッターと一体型に配置されて駆動されることができる。

図５Ａは、本発明の一実施例に係る瞳分割部１１０が一体型に配置された絞り５００を示した図である。図５Ａは、絞り５００に瞳分割部に該当する第１孔１１１及び第２孔１１２が一体型に配置されていることが確認できる。図５Ａに示されたように、絞り５００は第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０を含み、第１孔１１１及び第２孔１１２は、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０によって塞がれることが確認できる。

そして、図５Ａの場合、絞り５００の駆動源によって、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０もともに駆動される。従って、駆動源は状況に応じて絞り５００、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０が、図５Ａ及び図５Ｂのうちいずれかの状態に配置されるように、絞り５００、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０を駆動させる。

図５Ａは、撮影のために、絞り５００が使われた絞り使用状態を示した図である。図５Ａに示されたように、絞り５００のみが使われた状態を維持するために、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０は、第１孔１１１及び第２孔１１２を塞いだ状態になるように配置されたことが確認できる。

図５Ｂは、自動焦点の検出機能を行うために、絞り５００が瞳分割状態になった場合を示した図である。図５Ｂに示されたように、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０は、第１孔１１１及び第２孔１１２を塞がない状態に配置されることが確認できる。そして、絞り５００は、閉鎖状態になったことが確認できる。この状態で、入射された光は、第１孔１１１と第２孔１１２とを通過するようになる。このように、絞り５００、第１遮光幕５１０及び第２遮光幕５２０が配置されることで、絞り５００は瞳分割部１１０の機能をともに行うことができるようになる。

このように、絞り５００は、絞り使用状態、瞳分割状態になることができる。従って、瞳分割部部１１０は絞りと一体型に配置されて駆動されることができる。

図３Ａ乃至図５Ｂを参考にして説明したように、瞳分割部１１０は、ＮＤフィルター、シャッター及び絞りにて、ともに、あるいは一体型に配置されることができる。従って、カメラ１００は、別途の焦点検出装置が追加されなくても、自動焦点の調節機能を行えるようになる。

本実施例では、瞳分割部１１０の孔が二つであることに限定して説明してきたが、瞳分割部１１０の孔は二つを超える複数個になることもできることは言うまでもない。

この場合、撮像部１３０は、焦点調節時に瞳分割部１１０を介して分割された複数個の光束を撮像するようになる。そして、演算部１４０は、瞳分割部１１０を通過した複数個の光束が撮像部１３０で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算するようになる。尚、演算部１４０は、大きさが相違する複数個の孔を通過した分割された複数個の光束の光量に基づいて、焦点調節方向の算出するようになる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００ カメラ
１１０ 瞳分割部
１１１ 第１孔
１１２ 第２孔
１１５ 絞り
１２０ 撮影レンズ
１３０ 撮像部
１４０ 演算部
２００ 自動焦点の検出装置
２１０ 第１位置
２１５ 第１の像
２２０ 第２位置
２２５ 第２の像
２３０ 第３位置
２３５ 第３の像
２４０ 焦点面
２４５ 第４の像
２５０ 第５位置
２５５ 第５の像
２６０ 第６位置
２６５ 第６の像
２７０ 第７位置
２７５ 第７の像
３１０ ＮＤフィルター
３２０ 瞳分割部
４１０ 第１シャッタースラット
４２０ 第２シャッタースラット
５００ 絞り
５１０ 第１遮光幕
５２０ 第２遮光幕

Claims (11)

1. 撮影レンズを介して入射された光束を複数個の光束に分割する、大きさが相違する複数個の孔を含む瞳分割部と、
   撮影時には、前記撮影レンズを介して入射された被写体の像を撮像し、焦点調節時には、前記瞳分割部を介して分割された複数個の光束に対応する孔イメージを撮像する撮像部と、
   前記瞳分割部を通過した複数個の光束が前記撮像部で撮像されて出力された合成イメージデータに基づいて焦点調節状態を演算する演算部と、
   を含むカメラ。
2. 前記演算部は、
   前記大きさが相違する複数個の孔を通過した前記分割された複数個の光束の光量に基づいて、焦点調節方向を決定するように設定されたことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
3. 前記瞳分割部は、
   前記撮像部の光量調節装置と同様の駆動源で駆動されることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
4. 前記瞳分割部は、
   前記撮像部の光量調節装置とともに、あるいは一体型に配置されることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
5. 前記光量調節装置は、
   前記カメラのシャッター、絞り及び光フィルターのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
6. 前記瞳分割部は、
   前記シャッターに一体型に配置されており、
   前記シャッターは、
   シャッター開放（ｏｐｅｎ）状態、シャッター閉鎖（ｃｌｏｓｅ）状態及び瞳分割状態を持つことを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
7. 前記瞳分割部は、
   前記絞り上に一体型に配置されており、
   前記絞りは、
   前記瞳分割部の複数個の孔が、前記被写体及び前記撮像部の間の光経路内に位置する場合、閉じられた状態になるように駆動されることを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
8. 前記光フィルターは、
   ＮＤフィルター（ｎｅｕｔｒａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｌｔｅｒ）であり、
   前記瞳分割部は、
   ＮＤフィルターとともに配置されることを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
9. 前記瞳分割部は、
   相互に異なる大きさの二つの孔を含むことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
10. 前記二つの孔は、第１孔及び第２孔で構成され、
    前記演算部は、
    前記第１孔を通過して結像された像と第２孔とを通過して結像された像のそれぞれの位置に応じて、焦点調節方向を決定するように設定されることを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
11. カメラの焦点を自動的に調節する自動焦点の検出装置において、
    請求項１に記載の瞳分割部及び演算部を含む自動焦点の検出装置。

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