JP5446296B2 - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点検出装置および焦点検出装置を有する撮像装置に関する。

従来、クイックリターン方式のミラーを採用する一眼レフカメラにおいては、ミラーの作動回数によってミラーの静止位置が変化することにより焦点検出装置で検出される結像面の合焦位置がずれてしまうという問題があった。

このような問題に対して、光束が入射することにより焦点検出装置の受光手段上に所定の像を形成する像形成部をミラーに設けておき、受光手段で得られる像の光量分布に基づき反射部材の定位置に対する位置変化を算出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−０９８８８４号公報

しかしながら、特許文献１に示す撮像装置にあっては、反射部材の定位置に対する位置変化を光学分布に基づいて間接的に検出しているために、反射部材の位置を高精度に検出することができず焦点検出精度を向上させることができないという問題があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、反射部材の位置をより高精度に検出することにより、高い焦点検出精度を達成することができる焦点検出装置および撮像装置を提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様は、光学系からの光束を反射する第１位置と、前記光束の光路から退避する第２位置とに移動可能な反射部材と、前記反射部材が前記第１位置に位置する状態で前記反射部材によって反射された前記光束を受光して得られる受光信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、前記焦点検出部により検出された前記焦点調節状態を補正する補正部と、前記反射部材が前記第２位置から前記第１位置に移動した際の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部により検出された前記振動の大きさが所定値よりも大きいか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されないとき前記振動検出部により検出された前記振動の大きさを用いて前記焦点調節状態を補正するように前記補正部を制御し、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記焦点調節状態を補正しないように前記補正部を制御する制御部とを含むことを特徴とする焦点検出装置である。
また、本発明の一態様は、光学系からの光束を反射する第１位置と、前記光束の光路から退避する第２位置とに移動可能な反射部材と、前記反射部材が前記第１位置に位置する状態で前記反射部材によって反射された前記光束を受光し受光信号を出力する受光部と、前記受光部から出力された前記受光信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、前記反射部材が前記第２位置から前記第１位置に移動した際の振動を検出する振動検出部と、前記振動検出部により検出された前記振動の大きさが所定値よりも大きいか否かを判断する判断部と、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されないとき前記受光部が電荷の蓄積を開始するように前記受光部を制御し、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記受光部が電荷の蓄積を開始しないように前記受光部を制御する制御部とを含むことを特徴とする焦点検出装置である。

この発明によれば、焦点検出装置の姿勢検出部が反射部材の第１位置に位置する際の反射部材の姿勢を検出し、焦点検出装置の補正部が姿勢検出部の検出した姿勢に基づいて焦点状態を補正することにより、反射部材の位置をより高精度に検出することができ、高い焦点検出精度を達成することができる。

この発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 一例としてのデフォーカス量の演算を説明する説明図である。 サブミラーの位置のずれに応じたオートフォーカス部に照射される被写体光のずれを説明する説明図である。 一例としての反射部材の構成を示す第１の平面図である。 一例としての反射部材の構成を示す第２の平面図である。 一例としての反射部材の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態による撮像装置のオートフォーカス期間中における動作を示すフローチャートである。 ミラーダウン時におけるサブミラーの位置を示す図である。 第２の実施形態による撮像装置のオートフォーカス期間中における動作を示すフローチャートである。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、この発明の第１の実施形態による撮像装置の構成を示す概略ブロック図である。ここでは、撮像装置が有する焦点検出装置に関する構成について説明する。またここでは、撮像装置が交換レンズ方式の一眼レフカメラであり、位相差検出方式により焦点検出する場合について説明する。また、反射部材（光学部材）としてメインミラーとサブミラーとを有する場合について説明する。

カメラボディ２には、光学系として、撮影レンズ群を備える撮影レンズ１が交換可能に装着されている。一例としてのレンズ群は、レンズ１１とレンズ１２とレンズ１３とから構成されている。この例では、レンズ群の内のレンズ１２は、レンズ駆動部１４から駆動される焦点調節レンズである。レンズ駆動部１４は超音波モータなどを有しており、カメラボディ２から入力されるレンズ駆動信号に応じて、この超音波モータを駆動して焦点調節レンズであるレンズ１２を、撮影レンズ１の鏡筒内で光軸方向に移動させる。

カメラボディ２の内部には、被写体を撮像する撮像素子２４が設けられている。この撮像素子２４には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等が使用される。撮影レンズ１と撮像素子２４との間には、反射部材４が配置されている。

反射部材４は、図示しないカメラボディ２内部の駆動装置により、撮影レンズ１の光束の光路から退避して光を撮像素子２４に向ける撮像位置（第２位置）と、撮影レンズ１からの光束を焦点検出部３に向けて反射するフォーカス位置（第１位置）とに、カメラボディ２内部において変位可能に回転されて、その位置が変位する。たとえば、撮影が開始される前に撮影レンズ１の焦点を被写体に合わせるＡＦ期間中においては、反射部材４は上述したフォーカス位置の位置に変位されており、撮影を行っている撮影期間中においては、反射部材４は上述した撮像位置の位置に変位されている。

たとえば、反射部材４は、初期状態としてフォーカス位置に変位させられている。そして、カメラボディ２の外面に設けられているレリーズボタンをユーザが半押しすることに応じて焦点検出が開始されるが、この場合も、反射部材４はフォーカス位置に変位させられている。その後、レリーズボタンをユーザが全押しすることにより、上述した駆動装置により、反射部材４が撮像位置に変位させられる。このレリーズボタンの押下状態に応じたＡＦ期間と撮影期間との選択処理および駆動装置の駆動処理は、カメラボディ２が内部に有する制御部により制御されている。

以降においては、反射部材４がメインミラー２１とサブミラー２２とを有している場合について説明する。また、このＡＦ期間中であって反射部材４がフォーカス位置にある場合の各構成について説明する。

メインミラー２１は、図１に示すように撮影レンズ１を通過した被写体光をファインダ光学部２３へと反射する。このファインダ光学部２３は、ファインダースクリーン２３１、ペンタプリズム２３２および表示部２３３を有している。ファインダースクリーン２３１は、メインミラー２１に対して撮像素子２４と光学的に等価な位置に設けられている。

そして、上述したメインミラー２１で反射された被写体光は、ファインダ光学部２３のファインダースクリーン２３１上に結像する。このファインダースクリーン２３１上に結像された被写体像は、ペンタプリズム２３２内で反射されて観測可能となっている。

また、このメインミラー２１は半透過領域を有しており、この半透過領域を透過した被写体光はサブミラー２２により入射される。サブミラー２２は、メインミラー２１の半透過領域を透過した被写体光を全反射させて、焦点検出部３へ入射させる。焦点検出部３は、サブミラー２２（反射部材４）がフォーカス位置に位置する状態でサブミラー２２（反射部材４）によって反射された光束を受光して得られる受光信号に基づいて、光学系の焦点状態を検出する。さらに焦点検出部３（後述する焦点検出部３が有するコントローラ２６）は、後述するように、サブミラー２２から入射された被写体光に基づいて、レンズ１２を合焦位置まで駆動させるレンズ駆動信号をレンズ駆動部１４に出力する。

姿勢検出部２７は、反射部材４のフォーカス位置における姿勢（フォーカス位置に位置する際の姿勢）を検出して、この検出した姿勢を示す姿勢情報を焦点検出部３に出力する。たとえば、本実施形態においては反射部材４が有するサブミラー２２に永久磁石である磁石５が予め取り付けられており、姿勢検出部２７は後述する検出素子６を用いてこの磁石５の位置を検出する。そして焦点検出部３は、反射部材４が反射した光に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいてデフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行う。

一方、撮影期間中であって反射部材４が撮像位置にある場合には、メインミラー２１およびサブミラー２２は、被写体光の光路上から光路外へと移動され、撮影レンズ１を通過した被写体像は撮像素子２４上に結像される。そして撮像素子２４からの撮像信号を記憶部に記録することにより、撮影が実行される。

次に、焦点検出部３の一例としての構成について説明する。焦点検出部３は、位相差ＡＦセンサ部２５とコントローラ２６とを有している。位相差ＡＦセンサ部２５には、メインミラー２１の半透過領域を透過した被写体光が、サブミラー２２により全反射させて入射される。この位相差ＡＦセンサ部２５の検出面は、サブミラー２２に対して撮像素子２４と光学的に等価な位置に設けられている。

この位相差ＡＦセンサ部２５は、たとえば、焦点検出光束を一対の焦点検出用光像に瞳分割する焦点検出光学部２５１と、瞳分割された一対の光像が入射し、それに応じた焦点検出信号を出力する光電変換素子部２５２とを有している。光電変換素子部２５２から出力される焦点検出信号はコントローラ２６に入力される。

コントローラ２６は、Ａ／Ｄ変換回路２６１と演算部２６２とメモリ２６３とを有している。Ａ／Ｄ変換回路２６１は、光電変換素子部２５２から入力された焦点検出信号をアナログデジタル変換して演算部２６２に出力する。演算部２６２は、光電変換素子部２５２からのアナログデジタル変換された焦点検出信号に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいてデフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行う。

たとえば、演算部２６２は焦点検出機能部と補正部とを有している。この焦点検出機能部は、光電変換素子部２５２からのアナログデジタル変換された焦点検出信号に基づいて、光学系の焦点状態を検出する。すなわち、焦点検出機能部は、光学系の異なる領域を通過する一対の光束を受光して得られる一対の受光信号の位相ずれに基づいて、光学系の焦点状態を検出する。そして、演算部２６２の補正部は、焦点検出機能部が検出した光学系の焦点状態と、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報とに基づいて、光学系の焦点状態を補正する。

メモリ２６３は、ここでは揮発性領域と不揮発性領域とを有しているものとして説明する。メモリ２６３の揮発性領域は、演算部２６２が演算処理を実行する場合において一時的な記憶領域として用いられる。メモリ２６３の不揮発性領域は、後述するルックアップテーブルまたは関数が予め記憶される記憶領域として用いられる。

また、たとえば演算部２６２は、補正量算出部を有している。この補正量算出部は、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいて、デフォーカス値を補正する補正量を算出する。この補正量とは、光学系の異なる領域を通過する一対の光束を受光して得られる一対の受光信号の位相ずれに対するオフセットである。そして、演算部２６２の補正部は、反射部材４が反射した光に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、補正量算出部が算出した補正量に基づいてデフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行う。

たとえば、補正量算出部は、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報の値を予め定められている数式に代入して補正量を算出してもよい。この数式を示す情報は、たとえばメモリ２６３の不揮発性領域に予め記憶されていてもよい。

また、たとえば、メモリ２６３の不揮発性領域に、姿勢情報と補正量（オフセット）とが関連付けられてルックアップテーブルが予め記憶されている。そして、補正量算出部は、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に対応する補正量をルックアップテーブルから読み出して補正量を算出する。このルックアップテーブルに予め記憶されている姿勢情報と補正量とは、所定の数式により予め算出されていてもよいし、シミュレーションにより予め算出されていてもよいし、実験により予め求められていてもよい。また、このルックアップテーブルに予め記憶されている姿勢情報と補正量とは、撮像装置の種類毎に予め定められていてもよいし、撮像装置毎に予め定められていてもよい。

上述したように補正量算出部が補正量を算出する場合にルックアップテーブルを用いる場合には、数式を用いる場合に対比して、補正量算出部の演算負荷を減じるとともに、補正量を高速に算出することができる。一方、補正量算出部が補正量を算出する場合に数式を用いる場合には、ルックアップテーブルを用いる場合に対比して、メモリ２６３に必要な記憶容量を減じることができる。

また、焦点検出部３の演算部２６２は、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報の値が予め定められている範囲を超えている場合に、反射部材４のフォーカス位置に対する位置が正常でないことを示す警告を出力する。この警告の出力は、例えば、カメラボディ２の外面に設けられている液晶表示部を用いてワーニングを示す文字やアイコンを表示して出力してもよいし、カメラボディ２に備え付けられているスピーカを用いてブザー音や音声などの音として出力してもよい。なお、警告を出力する判定をすることに用いる範囲については、図３を用いて後述する。

次に図２を用いて、一例としての焦点検出部３によるデフォーカス量の演算について説明する。このデフォーカス量とは、予定焦点面に対する結像面のずれ量である。なお、以降の図において、図１などの他の図の構成に対応する構成には同一の符号を付け、その説明を省略する。

焦点検出部３の演算部２６２は、光電変換素子部２５２からＡ／Ｄ変換回路２６１を介して入力される蓄積信号に基づいてデフォーカス量の演算を行う。すなわち、撮影レンズ１の射出瞳の異なる領域を通過する一対のデフォーカス量検出用光束による被写体像のそれぞれは、光電変換素子部２５２上の一対となるＣＣＤラインセンサのそれぞれに入射する。この一対となるＣＣＤラインセンサから出力される信号の相関を演算することにより、２つの像の相対位置ずれ量（相対間隔）がデフォーカス量として算出される。

この一対のＣＣＤラインセンサ上の一対の被写体像は、撮影レンズ１が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態ではずれ量が大きくなり（図２（ｃ）参照）、また、予定焦点面より後ろに被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態でもずれ量が大きくなる（図２（ｄ）参照）。ここで、前ピン状態と後ピン状態とでは、一対のＣＣＤラインセンサ上の一対の被写体像の前後関係が逆となる。そして、予定焦点面において被写体の鮮鋭像を結ぶ合焦状態では、一対の被写体像が相対的に一致し、ずれ量は小さくなる（図２（ｂ）参照）。このように、一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより、撮影レンズ１のフォーカス調節状態すなわちデフォーカス量が得られる。

次に図３を用いて、サブミラー２２の位置のずれに応じて、焦点検出部３の位相差ＡＦセンサ部２５に照射される被写体光がずれることについて説明する。サブミラー２２が正常なフォーカス位置にある場合のサブミラー２２の下端の面の位置を符号Ｐ１で示す。この符号Ｐ１で示す正常なフォーカス位置にある場合には、サブミラー２２で反射された被写体光は、位相差ＡＦセンサ部２５の面に対して光軸を垂直にして照射されている（符号Ｑ１参照）。

次に、この正常なフォーカス位置から補正ができる程度の僅かなずれが生じた場合のサブミラー２２の下端の面の位置を符号Ｐ２で示す。この符号Ｐ２で示すように僅かなずれが生じた場合には、サブミラー２２で反射された被写体光は、位相差ＡＦセンサ部２５の面に対して、サブミラー２２のずれに応じて光軸を垂直からずらして照射される（符号Ｑ２参照）。

このように位相差ＡＦセンサ部２５に被写体光が正常に照射されない場合には、図２を用いて説明したデフォーカス量が正常な場合と異なるように検出されてしまうために、通常のオートフォーカス処理では、正常にオートフォーカスすることができない。

これに対して本実施形態においては、焦点検出部３の演算部２６２が、サブミラー２２が反射した光に基づいて撮影レンズ１のフォーカスを調整する場合に、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいて撮影レンズ１のフォーカスの調整を補正することにより、正常にオートフォーカスすることができる。

次に、正常なフォーカス位置から大きなずれが生じた場合のサブミラー２２の下端の面の位置を符号Ｐ３で示す。この符号Ｐ３で示すように大きなずれが生じた場合には、サブミラー２２で反射された被写体光は、位相差ＡＦセンサ部２５に照射されない（符号Ｑ３参照）。この場合には、位相差ＡＦセンサ部２５に被写体光が正常に照射されないために、デフォーカス量を検出することが出来ず、そのためにオートフォーカスすることができない。

これに対して本実施形態においては、焦点検出部３の演算部２６２が、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報の値が予め定められている範囲を超えている場合に、反射部材４またはサブミラー２２のフォーカス位置に対する位置が正常でないことを示す警告を出力することにより、異常を検出することができる。

なお、この警告を出力する判定をすることに用いる範囲の境界値は、サブミラー２２で反射された被写体光が、位相差ＡＦセンサ部２５に照射されるか照射されないかという境界となるサブミラー２２の位置に対応する。または、この範囲の境界値は、サブミラー２２がデフォーカス量を正常に検出できるかできないかいう境界となるサブミラー２２の位置に対応する。この範囲の境界値は、撮像装置毎に予め定められていてもよい。

次に図４から図６を用いて、一例としてのメインミラー２１とサブミラー２２、サブミラー２２に取り付けられている磁石５、および、磁石５を検出する検出素子６の構成について説明する。なおここでは、反射部材４は保持する枠部材に取り付けられている場合について説明する。すなわち、メインミラー２１はメインミラー枠部材２１Ａに取り付けられており、サブミラー２２はサブミラー枠部材２２Ａに取り付けられている場合について説明する。そして図４から図６においてはメインミラー２１とサブミラー２２とを省略し、メインミラー枠部材２１Ａとサブミラー枠部材２２Ａとについて説明する。なお図４から図６において、部材１０はメインミラー２１とサブミラー２２とが取り付けられているカメラボディ２の部材である。

図４および図５は、メインミラー２１とサブミラー２２とがこの図４および図５の紙面上において垂直方向に取り付けられている場合の平面図であり、図４と図５とは互いに逆の方向から見た平図面である。この図４では図面上において右側から被写体光が入力されており、図５では図面上において左側から被写体光が入力されている。図６は、図４または図５の斜視図である。この図６において符号Ｃ２または符号Ｄ２の矢印の方向から見た平図面が図４に対応し、この図６において符号Ｃ１または符号Ｄ１の矢印の方向から見た平図面が図５に対応している。

メインミラー２１を保持するメインミラー枠部材２１Ａは、被写体光が入射される光軸と直交する方向（図４と図５との紙面上において垂直方向、図６の符号Ｃ１と符号Ｃ２との軸方向）の回転軸Ｂ１を中心として回転し、フォーカス位置に対応する角度と撮像位置に対応する角度との間で往復動作をする。この回転軸Ｂ１は部材１０に対して固定されており、部材１０はカメラボディ２に固定して取り付けられている。よってメインミラー２１は、回転軸Ｂ１を中心としてカメラボディ２に対して回転動作をする。

サブミラー２２を保持するサブミラー枠部材２２Ａは、メインミラー枠部材２１Ａと同様に、被写体光が入射される光軸と直交する方向（図４と図５との紙面上において垂直方向、図６の符号Ｄ１と符号Ｄ２との軸方向）の回転軸Ｂ２を中心として回転し、フォーカス位置に対応する角度と撮像位置に対応する角度との間で往復動作をする。この回転軸Ｂ２は回転軸Ｂ１と平行であり、メインミラー枠部材２１Ａに対して固定されている。よってサブミラー２２は、回転軸Ｂ２を中心としてメインミラー２１に対して回転動作をする。

ここではサブミラー枠部材２２Ａの形状を、回転軸Ｂ２の方向に長辺の方向が一致する長方形として説明する。一例としては、このサブミラー枠部材２２Ａの長辺が回転軸Ｂ２と平行となり、この長辺のうちの一辺（以下、一辺と称する。）がほぼ回転軸となる。そして、この長辺のうちの一辺と対向する他辺（以下、他辺と称する。）に近い領域に磁石５が取り付けられている。好ましくは、サブミラー枠部材２２Ａの他辺に近い領域となる短辺に、磁石５が取り付けられている（図４から図６を参照）。

このようにサブミラー枠部材２２Ａの長辺のうち回転軸から遠くなる他辺の近くの領域に磁石５が取り付けられていることにより、回転軸を中心としてサブミラー枠部材２２Ａが回転した場合に、磁石５の位置の変位量が大きくなる。そのために、磁石５の変位量によって、サブミラー枠部材２２Ａの回転量が検出しやすくなる。

この磁石５は、対応する検出素子６により位置を検出される。この検出素子６は、たとえばＭＲセンサまたはホール素子である。反射部材４のサブミラー枠部材２２Ａがフォーカス位置にある場合の磁石５に対向するようにして、この検出素子６はカメラボディ２に固定して予め取り付けられている。

次に図７を用いて、第１の実施形態による撮像装置のオートフォーカス期間中における動作について説明する。まず姿勢検出部２７が、反射部材４のフォーカス位置からのずれ（角度）を姿勢情報として検出する（ステップＳ１０１）。次に、焦点検出部３の演算部２６２が、姿勢情報として検出されたフォーカス位置からのずれ（角度）が、補正可能な範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

このステップＳ１０２で補正可能な範囲内でないと判定された場合には、演算部２６２は警告表示をして処理を終了する（ステップＳ１０３）。一方、このステップＳ１０２で補正可能な範囲内であると判定された場合には、光電変換素子部２５２がセンサに電荷を蓄積しつつ（ステップＳ１０４）、演算部２６２が姿勢情報の値に応じて補正値を算出する（ステップＳ１０５）。

その後、光電変換素子部２５２がセンサに電荷を蓄積した後、演算部２６２は、Ａ／Ｄ変換回路２６１を介してデジタル値に変換された光電変換素子部２５２からの電荷の値と、演算部２６２がステップＳ１０５にて予め算出していた補正値とに基づいて、デフォーカス量（測距値）を算出する（ステップＳ１０６）。

次に、算出したデフォーカス量に応じたレンズ駆動信号を演算部２６２がレンズ駆動部１４に出力し、レンズ駆動部１４が入力されるレンズ駆動信号に応じてレンズ１２を撮影レンズ１の鏡筒内で移動させる（ステップＳ１０７）。

次に、演算部２６２が、オートフォーカスが終了したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。このステップＳ１０８においてオートフォーカスが終了していないと判定された場合には、演算部２６２は、処理をステップＳ１０１から繰り返す。一方、ステップＳ１０８においてオートフォーカスが終了したと判定された場合には、処理を終了する。

このようにオートフォーカスが終了するまで、演算部２６２は、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいて撮影レンズ１のフォーカスの調整を補正する。ここで姿勢検出部２７は、検出素子６を介して磁石５の位置を検出することにより、サブミラー枠部材２２Ａすなわちサブミラー２２などの反射部材４の角度（ずれ）を直接的に検出している。そのために上述した第１の実施形態による撮像装置は、より高精度に検出した反射部材４の位置に基づいて、撮影レンズ１のフォーカスを調整することができる。

また姿勢検出部２７は反射部材４の角度を直接的に検出しているために、たとえば暗所で撮像する場合など光量が十分に得られない場合であっても、姿勢検出部２７は反射部材４の角度を検出することができる。よって、本実施形態による撮像装置は、たとえば暗所で撮像する場合など光量が十分に得られない場合であっても、より高精度に検出した反射部材４の位置に基づいて、撮影レンズ１のフォーカスを調整することができる。

また姿勢検出部２７は反射部材４の角度を直接的に検出しているために、間接的に反射部材４の角度を求める場合に対比して、姿勢検出部２７は反射部材４の角度を短時間に検出することができる。また、上述したような暗所で撮像する場合など光量が十分に得られない場合であっても、短時間で反射部材４の角度を検出することができる。そのために、連写する場合などにおいて短時間でオートフォーカスして撮影する必用がある場合においても、本実施形態は好適である。

なお、上記の説明においては、サブミラー枠部材２２Ａに磁石５が１つ取り付けられている場合について説明したが、この磁石５は、サブミラー２２（またはサブミラー枠部材２２Ａ）の異なる位置に複数個取り付けられてもよい。この場合、サブミラー２２がフォーカス位置にある場合のそれぞれの磁石５の位置に対応して、複数の検出素子６を予めカメラボディ２に取り付けておく。そして、姿勢検出部２７は、それぞれの検出素子６からの出力に応じて、反射部材４のフォーカス位置からのずれを姿勢情報として検出する。

たとえば、サブミラー２２の異なる位置に３個以上の磁石５を取り付けている場合には、姿勢検出部２７は、サブミラー２２のずれを３次元的に検出することが可能である。そして焦点検出部３は、３次元的に検出されたサブミラー２２の姿勢に応じて、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことが可能である。この姿勢とは、サブミラー２２の初期調整位置または出荷調整位置からの３次元的なずれである。

よって、第１の実施形態による撮像装置は、複数個の磁石５を用いることにより、より高精度にかつ３次元的に検出した反射部材の姿勢に基づいて、反射部材４が反射した光に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。なおサブミラー２２の異なる位置に４個以上の磁石５を取り付けている場合には、サブミラー２２という部材自体の変形を検出して、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことも可能である。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態による撮像装置について説明する。第１の実施形態においては、オートフォーカスする期間においては、反射部材４はフォーカス位置で静止しているものとして説明していた。しかしながら、撮影が完了して反射部材４が撮影位置からフォーカス位置に変位する場合、反射部材４がフォーカス位置に完全に静止するまでには所定の期間を要する。この第２の実施形態においては、反射部材４がフォーカス位置で完全に静止するまでには所定の期間を要し、反射部材４がフォーカス位置を中心として減衰振動している場合におけるオートフォーカスについて説明する。ここでは第１の実施形態による撮像装置と第２の実施形態による撮像装置とで、異なる構成の説明のみについて説明する。

まず図８を用いて、反射部材４の撮影位置からフォーカス位置への変位について説明する。すなわち、撮影期間が終了してから次のオートフォーカスを開始するまでの反射部材４の位置の変位について説明する。この図８において、横軸は時刻を示し、縦軸は姿勢検出部２７により検出される反射部材４の位置を示している。

まず、時刻ｔ１において撮影期間が終了する。この時刻ｔ１において、反射部材４は撮像位置にある（図８の符号Ｐ１の位置を参照）。その後、反射部材４は、フォーカス位置（図８の符号Ｐ２の位置を参照）を中心として、振幅の幅（振動角度）を減衰させながら振動して（時刻ｔ２から時刻ｔ９を参照）、時刻ｔ１０で振動がフォーカス位置で停止する。ここではこの時刻ｔ１０において、反射部材４はフォーカス位置から少しずれた位置で停止したものとして説明する。

この場合、姿勢検出部２７は、反射部材４が振動している期間において平均した反射部材４の位置を姿勢情報として検出する。たとえば時刻ｔ２から時刻ｔ９に示されるように反射部材４が振動している期間において、反射部材４の位置は変動しながらも、その振動の中心位置はフォーカス位置に対応している。そのため、姿勢検出部２７は、反射部材４が振動している期間において平均した反射部材４の位置を、ミラー位置として検出することができる。このミラー位置とは、反射部材４の位置である。

また、反射部材４が振動している期間において光電変換素子部２５２に蓄積される電荷量は、振動の中心位置となるフォーカス位置に応じた値となる。なおここで、反射部材４の振動の開始から、撮影レンズ１の焦点は変更していない。よって、反射部材４が振動している期間において光電変換素子部２５２により平均して蓄積された電荷量に基づいて、焦点検出部３の演算部２６２は、撮影レンズ１の現在の焦点位置に対するデフォーカス量を算出することができる。

従って焦点検出部３の演算部２６２は、反射部材４が振動している期間においても、反射部材４が振動している期間において光電変換素子部２５２により平均して蓄積された電荷量に基づいてデフォーカス量を算出して、この算出したデフォーカス量に基づいて、反射部材４が反射した光に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。また演算部２６２は、撮影レンズ１のフォーカスを調整する場合に、反射部材４が振動している期間において平均した反射部材４の位置である姿勢情報に基づいて、反射部材４が反射した光に基づいて撮影レンズ１の焦点を合わせる場合に、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。

このように第２の実施形態においては、姿勢検出部２７は、反射部材４が回転してフォーカス位置に停止する際の停止期間に検出された反射部材４の角度の時間平均を姿勢として検出する。

なお、撮像位置からフォーカス位置となる初期の期間（時刻ｔ２から時刻ｔ７を参照）においては、ボトムおよびトップとなるピークはフォーカス位置からのずれが大きいために、姿勢情報を検出するための処理には含めない方が望ましい。

そこで第２の実施形態においては、焦点検出部３の演算部２６２が、姿勢情報として検出されたフォーカス位置からのずれ（角度）が、補正可能であるか否かを判定し、補正可能であると判定された場合に、光電変換素子部２５２がセンサに電荷の蓄積を開始し、演算部２６２は、補正可能であると判定されてからの反射部材４の位置を平均して姿勢情報を算出する。

この補正可能であるか否かの判定は、姿勢情報として検出されたフォーカス位置からのずれ（角度）の振動の幅が、予め定められているデフォーカス検出可能範囲内であるか否かにより判定される。この予め定められているデフォーカス検出可能範囲は、連写速度や光量に基づいて定められるようにしてもよい。

次に図９を用いて、第２の実施形態による撮像装置のオートフォーカス期間中における動作について説明する。まず撮影が終了したことに応じて、制御部は反射部材４を撮像位置からフォーカス位置へと変位を開始させる。すなわち制御部は、ミラーダウンを開始させる（ステップＳ２０１）。このミラーダウンの開始は、図８の時刻ｔ１に対応する。

次に姿勢検出部２７が、反射部材４のフォーカス位置からのずれ（角度）を姿勢情報として検出する（ステップＳ２０２）。次に、焦点検出部３の演算部２６２が、姿勢情報として検出されたフォーカス位置からのずれ（角度）が、補正可能であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３で補正可能でないと判定された場合には、ステップＳ２０２からの処理を繰り返す。一方、このステップＳ２０３で補正可能であると判定された場合には、光電変換素子部２５２がセンサに電荷の蓄積を開始する（ステップＳ２０４）。

たとえば、図８において、時刻ｔ８までは振動の幅がデフォーカス検出可能範囲よりも大きいために、ステップＳ２０３で補正可能でないと判定される。そして、時刻ｔ８から振動の幅がデフォーカス検出可能範囲内となり、ステップＳ２０３で補正可能であると判定されるために、時刻ｔ８から光電変換素子部２５２のセンサに電荷の蓄積が開始される（ステップＳ２０４参照）。

その後、姿勢検出部２７が、反射部材４のフォーカス位置からのずれ（角度）の検出を開始し（ステップＳ２０５）、演算部２６２が、姿勢検出部２７が検出したフォーカス位置からのずれ（角度）を積分する（ステップＳ２０６）。

次に、演算部２６２は、Ａ／Ｄ変換回路２６１を介してデジタル値に変換された光電変換素子部２５２からの電荷の値に基づいて、電荷の蓄積が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０７）。

このステップＳ２０７において電荷の蓄積が完了していないと判定された場合には、ステップＳ２０５からの処理を繰り返す。一方、このステップＳ２０７において電荷の蓄積が完了したと判定された場合には、演算部２６２は、積分したフォーカス位置からのずれ（角度）に基づいて、反射部材４のフォーカス位置からのずれ（角度）を姿勢情報として検出する（ステップＳ２０８）。

以降における図８のステップＳ２０９からステップＳ２１４の処理は、図７を用いて説明したステップＳ１０２からステップＳＳ１０８の処理と同様であるために、相違点のみについて説明する。まず、図７を用いて説明したステップＳ１０４に対応する処理は、この図８の動作においてはステップＳ２０４で実行している点が異なる。

次に、図７の動作においては、ステップＳ１０８においてオートフォーカスが終了していないと判定された場合には、演算部２６２は処理をステップＳ１０１から繰り返したのに対して、この図８においては、ステップＳ２１４においてオートフォーカスが終了していないと判定された場合には、演算部２６２は処理をステップＳ２０２から繰り返す点が異なる。

以上説明した第２の実施形態によれば、反射部材４がフォーカス位置に静止する前であり、反射部材４が振動している期間であっても、演算部２６２が、撮影レンズ１のフォーカスを調整することができ、しかも、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいて、デフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。そのために、撮影と撮影との期間が短い高速連写の場合でも、フォーカスを調整することができる。

また、たとえば図８の時刻ｔ１０において、反射部材４はフォーカス位置から少しずれた位置で停止した場合であっても、第２の実施形態によれば、反射部材４が振動している期間において平均した反射部材４の位置を姿勢情報として検出している。よって、反射部材４がフォーカス位置から少しずれた位置で停止する場合においても、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいてデフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。

また、上述した第１の実施形態では、検出した反射部材４の位置に基づいて撮影レンズ１のフォーカスを調整している。よって、反射部材４はフォーカス位置から少しずれた位置で停止する場合においては、第２の実施形態のみならず第１の実施形態によっても、姿勢検出部２７が検出した姿勢情報に基づいてデフォーカス値を補正し、レンズ駆動信号を演算して、レンズ駆動を行うことができる。

なお、上記の説明においては磁石５が永久磁石であり、検出素子６がＭＲセンサまたはホール素子である場合について説明した。すなわち、電磁気的に反射部材４の位置を検出する場合について説明した。しかし本実施形態はこれに限られるものではなく、たとえば、磁石５に代わってレーザー光を反射する反射部材とし、検出素子６を、レーザー光を照射する照射器と、反射部材に反射されたレーザー光を受光する受光器としてもよい。すなわち、光学的に反射部材４の位置を検出してもよい。

なお、カメラボディ２内部には撮像素子２４などの撮影に関わる光学的な装置が含まれている。そのため姿勢検出部２７は、光学的に反射部材４の位置を検出するよりも、電磁気的に反射部材４の位置を検出する方が好ましい。

また、上記の説明においては、サブミラー枠部材２２Ａに、磁石５や反射部材である被測定部材が取り付けられている場合について説明したが、これに限られるものではなく、サブミラー２２に被測定部材が取り付けられていてもよい。たとえば、サブミラー２２に反射部材が印刷されていてもよい。また、磁気パターンフィルムである磁石５が、サブミラー２２に貼り付けられていてもよい。

また、カメラボディ２内部に磁石５や反射部材である被測定部材が固定して取り付けられており、サブミラー２２またはサブミラー枠部材２２Ａに、検出素子６が取り付けられていてもよい。なお、検出素子６からは被測定部材の位置を検出した信号を出力する必要があるために、サブミラー２２またはサブミラー枠部材２２Ａに被測定部材が取り付けられており、カメラボディ２内部に検出素子６が取り付けられている方が好ましい。

また、サブミラー枠部材２２Ａの部材自体が永久磁石であってもよい。たとえば、サブミラー枠部材２２Ａの１つの短辺が永久磁石であってもよい。このように、サブミラー枠部材２２Ａと磁石５とが一体として形成されていてもよい。また、磁気パターンフィルムである磁石５がサブミラー枠部材２２Ａに貼り付けられて一体として形成されていてもよい。

また、上記の説明においては演算部２６２が補正量算出部を有しているものとして説明したが、この補正量算出部は焦点検出部３が有していてもよいし、姿勢検出部２７が有していてもよい。

なお、メモリ２６３は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成されるものとする。
なお、この図１の演算部２６２は専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、この演算部２６２はメモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、演算部２６２の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１…撮影レンズ、２…カメラボディ、３…焦点検出部、４…反射部材、５…磁石、６…検出素子、２１…メインミラー、２２…サブミラー、２１Ａ…メインミラー枠部材、２２Ａ…サブミラー枠部材、２４…撮像素子、２７…姿勢検出部

Claims (13)

1. 光学系からの光束を反射する第１位置と、前記光束の光路から退避する第２位置とに移動可能な反射部材と、
   前記反射部材が前記第１位置に位置する状態で前記反射部材によって反射された前記光束を受光して得られる受光信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、
   前記焦点検出部により検出された前記焦点調節状態を補正する補正部と、
   前記反射部材が前記第２位置から前記第１位置に移動した際の振動を検出する振動検出部と、
   前記振動検出部により検出された前記振動の大きさが所定値よりも大きいか否かを判断する判断部と、
   前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されないとき前記振動検出部により検出された前記振動の大きさを用いて前記焦点調節状態を補正するように前記補正部を制御し、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記焦点調節状態を補正しないように前記補正部を制御する制御部とを含むことを特徴とする焦点検出装置。
2. 請求項１に記載の焦点検出装置であって、
   前記反射部材が前記第１位置に位置する状態で前記反射部材によって反射された前記光束を受光し前記受光信号を出力する受光部を有し、
   前記制御部は、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記受光信号を出力しないように前記受光部を制御することを特徴とする焦点検出装置。
3. 請求項２に記載の焦点検出装置であって、
   前記制御部は、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記受光部が電荷の蓄積を開始しないように前記受光部を制御することを特徴とする焦点検出装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の焦点検出装置であって、
   前記焦点検出部は、前記光学系の異なる領域を通過する一対の光束を受光して得られる一対の受光信号の位相ずれに基づいて前記焦点調節状態を検出するものであり、
   前記補正部は、前記位相ずれに対するオフセットを求めることを特徴とする焦点検出装置。
5. 請求項４に記載の焦点検出装置であって、
   前記振動と前記オフセットとが関連付けられて予め記憶されているルックアップテーブルを有し、
   前記補正部は、
   前記振動検出部が検出した振動に基づいて前記ルックアップテーブルから読み出し、当該読み出した補正量に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とする焦点検出装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の焦点検出装置であって、
   前記反射部材は、
   電磁気的または光学的に位置を検出される被測定部材
   を有しており、
   前記振動検出部は、
   前記被測定部材の位置を電磁気的または光学的に検出することにより前記振動を検出する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
7. 請求項６に記載の焦点検出装置であって、
   前記反射部材は、
   永久磁石を前記被測定部材として有しており、
   前記振動検出部は、
   ホール素子により前記被測定部材の位置を検出する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
8. 請求項６に記載の焦点検出装置であって、
   前記反射部材は、
   永久磁石を前記被測定部材として有しており、
   前記振動検出部は、
   ＭＲセンサにより前記被測定部材の位置を検出する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
9. 請求項６に記載の焦点検出装置であって、
   前記反射部材は、
   レーザー光を反射する反射部材を前記被測定部材として有しており、
   前記振動検出部は、
   レーザー光受光器により前記被測定部材の位置を検出する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の焦点検出装置であって、
    前記補正部は、
    前記振動検出部が検出した振動が予め定められている範囲を超えている場合に、前記反射部材のフォーカス位置に対する位置が正常でないことを示す警告を出力する
    ことを特徴とする焦点検出装置。
11. 光学系からの光束を反射する第１位置と、前記光束の光路から退避する第２位置とに移動可能な反射部材と、
    前記反射部材が前記第１位置に位置する状態で前記反射部材によって反射された前記光束を受光し受光信号を出力する受光部と、
    前記受光部から出力された前記受光信号に基づいて前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出部と、
    前記反射部材が前記第２位置から前記第１位置に移動した際の振動を検出する振動検出部と、
    前記振動検出部により検出された前記振動の大きさが所定値よりも大きいか否かを判断する判断部と、
    前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されないとき前記受光部が電荷の蓄積を開始するように前記受光部を制御し、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記受光部が電荷の蓄積を開始しないように前記受光部を制御する制御部とを含むことを特徴とする焦点検出装置。
12. 請求項１１に記載の焦点検出装置であって、
    前記焦点検出部により検出された前記焦点調節状態を補正する補正部を含み、
    前記制御部は、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されないとき前記振動検出部により検出された前記振動の大きさを用いて前記焦点調節状態を補正するように前記補正部を制御し、前記判断部により前記振動の大きさが前記所定値よりも大きいと判断されたとき前記焦点調節状態を補正しないように前記補正部を制御することを特徴とする焦点検出装置。
13. 請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。

Images