JP6503625B2

JP6503625B2 - 撮像素子およびそれを備えた撮像装置

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Publication number: JP6503625B2
Application number: JP2014051507A
Authority: JP
Inventors: 敏之藤嶋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: JP2015175942A

Description

本発明は、撮像素子およびそれを備えた撮像装置に関する。

従来より、被写体の輝度が低い場合に、被写体に対して照明光を照射することで、光学系の焦点状態を検出する撮像装置が知られている。このような撮像装置において、被写体が人物である場合に、人物に照明光を眩しいと感じさせないために、人間の目で感知できる可視光ではなく、人間の眼で感知できない近赤外光を照射光として照射する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１７５６９６号公報

一般に、色収差を防止するために、焦点検出センサの受光素子の前に、赤外光を遮断するための光学フィルタが配置されるが、従来技術のように、照明光として近赤外光を照射する場合には、受光素子が近赤外光を感知できるようにするために、光学フィルタは、近赤外領域の波長の光が十分に透過するように設計される。しかしながら、このような光学フィルタでは、照明光に含まれる近赤外光の光量が大きい場合に、色収差が生じてしまう場合があった。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。

［１］本発明の撮像素子は、４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の波長の光の透過率が８０％以上であり、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点と、６６０〜７３０ｎｍの波長の光の透過率が５％未満となる領域とを有する。
［２］本発明の撮像素子は、４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の波長の光の透過率が８０％以上であり、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有し、８００ｎｍ以上の波長の光の透過率が５％未満となる。
［３］上記撮像素子に係る発明において、前記光学フィルタは、６６０ｎｍ以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有する。
［４］上記撮像素子に係る発明において、前記光学フィルタは、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと減少し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有する。
［５］上記撮像素子に係る発明において、前記光学フィルタは、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと減少し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上において光の透過率が変化しない領域を有する。
［６］上記撮像素子に係る発明において、前記光学フィルタは、６３０〜８００ｎｍの波長の光の透過率が８０％未満かつ５％以上となる領域を有する。
［７］本発明の撮像装置は、上記撮像素子と、フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子から出力された信号に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、を有する。

本発明によれば、近赤外光を用いた焦点検出が可能であるとともに、近赤外光による色収差を有効に抑制することができる。

図１は、本実施形態に係るカメラを示すブロック図である。図２は、図１に示す焦点検出モジュールの構成例を示す図である。図３は、第１実施形態に係る赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。図４は、従来の赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。図５は、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。図６は、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係る一眼レフデジタルカメラ１を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のカメラ１は、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とストロボ装置３００とを備え、カメラボディ１００とレンズ鏡筒２００とは着脱可能に構成され、カメラボディ１００とストロボ装置３００も着脱可能に構成される。

レンズ鏡筒２００には、レンズ２１１，２１２，２１３、および絞り２２０を含む撮影光学系が内蔵されている。

フォーカスレンズ２１２は、レンズ鏡筒２００の光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ２６０によってその位置が検出されつつ、レンズ駆動モータ２３０によってその位置が調節される。本実施形態では、フォーカスレンズ２１２の光軸Ｌ１方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、エンコーダ２６０は、レンズ鏡筒２００に対する回転筒の相対的な回転角を検出することで、フォーカスレンズ２１２の位置を求めることができる。

エンコーダ２６０で検出されたフォーカスレンズ２１２の現在位置情報は、レンズ制御部２５０を介して後述するカメラ制御部１７０へ送出される。そして、この情報に基づいて演算されたフォーカスレンズ２１２の駆動量Δｄが、レンズ駆動制御部１６５からレンズ制御部２５０を介して送出され、これに基づいて、レンズ駆動モータ２３０は駆動する。

絞り２２０は、上記撮影光学系を通過して、カメラボディ１００に備えられた撮像素子１１０に至る光束の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２２０による開口径の調節は、たとえば自動露出モードにおいて演算された適切な開口径が、カメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０を介して絞り駆動部２４０に送出されることで、絞り駆動部２４０により行われる。また、カメラボディ１００に設けられた操作部１５０によるマニュアル操作により、設定された開口径がカメラ制御部１７０からレンズ制御部２５０に入力される。絞り２２０の開口径は図示しない絞り開口センサにより検出され、レンズ制御部２５０で現在の開口径が認識される。

また、図１に示すように、本実施形態のカメラ１はストロボ装置３００を備える。ストロボ装置３００にはメイン発光部３０１が設けられ、発光回路で構成されるストロボ駆動部３０２により発光駆動される。メイン発光部３０１の発光量や発光タイミングは、カメラ制御部１７０からの制御信号によって制御される。

さらに、ストロボ装置３００には、ＡＦ補助光発光部３０３が設けられ、発光回路で構成されるＡＦ補助光駆動部３０４により発光駆動される。ＡＦ補助光の発光はカメラ制御部１７０により制御されており、たとえば、カメラ制御部１７０により、被写体が低輝度であると判断された場合や、被写体のコントラストが低いと判断された場合に、ＡＦ補助光を発光するための制御信号がＡＦ補助光駆動部３０４に送出され、これに基づき、ＡＦ補助光駆動部３０４によりＡＦ補助光の発光駆動が行われる。また、本実施形態において、ＡＦ補助光発光部３０３は、赤色ＬＥＤを含む構成となっており、たとえば６５０ｎｍ〜７４０ｎｍ付近の近赤外領域の波長の光（近赤外光）をＡＦ補助光として照射する。これにより、被写体が人物である場合に、人物にＡＦ補助光を眩しいと感じさせることを有効に防ぐことができる。

一方、カメラボディ１００は、被写体からの光束を撮像素子１１０、ファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導くためのミラー系１２０を備える。このミラー系１２０は、回転軸１２３を中心にして被写体の観察位置と撮影位置との間で所定角度だけ回転するクイックリターンミラー１２１と、このクイックリターンミラー１２１に軸支されてクイックリターンミラー１２１の回動に合わせて回転するサブミラー１２２とを備える。図１においては、ミラー系１２０が被写体の観察位置にある状態を実線で示し、被写体の撮影位置にある状態を二点鎖線で示す。

ミラー系１２０は、被写体の観察位置にある状態では光軸Ｌ１の光路上に挿入される一方で、被写体の撮影位置にある状態では光軸Ｌ１の光路から退避するように回転する。

クイックリターンミラー１２１はハーフミラーで構成され、被写体の観察位置にある状態では、被写体からの光束（光軸Ｌ１）の一部の光束（光軸Ｌ２，Ｌ３）を当該クイックリターンミラー１２１で反射してファインダ１３５および測光センサ１３７へ導き、一部の光束（光軸Ｌ４）を透過させてサブミラー１２２へ導く。これに対して、サブミラー１２２は全反射ミラーで構成され、クイックリターンミラー１２１を透過した光束（光軸Ｌ４）を焦点検出モジュール１６１へ導く。

したがって、ミラー系１２０が観察位置にある場合は、被写体からの光束（光軸Ｌ１）はファインダ１３５、測光センサ１３７および焦点検出モジュール１６１へ導かれ、撮影者により被写体が観察されるとともに、露出演算やフォーカスレンズ２１２の焦点調節状態の検出が実行される。そして、撮影者がレリーズボタン（不図示）を全押しするとミラー系１２０が撮影位置に回動し、被写体からの光束（光軸Ｌ１）は全て撮像素子１１０へ導かれ、撮影した画像データを図示しないメモリに保存する。

クイックリターンミラー１２１で反射された被写体からの光束は、撮像素子１１０と光学的に等価な面に配置された焦点板１３１に結像し、ペンタプリズム１３３と接眼レンズ１３４とを介して観察可能になっている。このとき、透過型液晶表示器１３２は、焦点板１３１上の被写体像に焦点検出エリアマークなどを重畳して表示するとともに、被写体像外のエリアにシャッター速度、絞り値、撮影枚数などの撮影に関する情報を表示する。これにより、撮影者は、撮影準備状態において、ファインダ１３５を通して被写体およびその背景ならびに撮影関連情報などを観察することができる。

また、接眼レンズ１３４の近傍には、測光用レンズ１３６と測光センサ１３７とが設けられ、焦点板１３１に結像した被写体光の一部を受光する。測光センサ１３７は、二次元カラーＣＣＤイメージセンサなどで構成され、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた測光信号を出力する。測光センサ１３７で検出された信号は、カメラ制御部１７０へ出力され、自動露出制御に用いられる。

焦点検出モジュール１６１は、被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御を実行するための焦点検出素子であり、サブミラー１２２で反射した光束（光軸Ｌ４）の撮像素子１１０の撮像面と光学的に等価な位置に固定されている。

図２は、図１に示す焦点検出モジュール１６１の構成例を示す図である。本実施形態の焦点検出モジュール１６１は、コンデンサレンズ１６１ａと、一対の開口が形成された絞りマスク１６１ｂと、一対の再結像レンズ１６１ｃと、一対の赤外線カットフィルタ１６１ｄと、一対のラインセンサ１６１ｅとを有し、フォーカスレンズ２１２の射出瞳の異なる一対の領域を通る一対の光束をラインセンサ１６１ｅで受光して得られる一対の像信号の位相ずれを周知の相関演算によって求めることにより焦点調節状態を検出する。

そして、図２に示すように被写体Ｐが撮像素子１１０の等価面（予定結像面）１６１ｆで結像すると合焦状態となるが、フォーカスレンズ２１２が光軸Ｌ１方向に移動することで、結像点が等価面１６１ｆより被写体側にずれたり（前ピンと称される）、カメラボディ１００側にずれたりすると（後ピンと称される）、ピントずれの状態となる。

なお、被写体Ｐの結像点が等価面１６１ｆより被写体側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｅで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて短くなり、逆に被写体像Ｐの結像点がカメラボディ１００側にずれると、一対のラインセンサ１６１ｅで検出される一対の像信号の間隔Ｗが、合焦状態の間隔Ｗに比べて長くなる。

すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ１６１ｅで検出される像信号がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各像信号がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差（ずれ量）に応じた量だけフォーカスレンズ２１２を移動させることでピントを合わせる。

また、上述したように、本実施形態では、被写体の輝度が低い場合や被写体のコントラストが低い場合に、ストロボ装置３００のＡＦ補助光発光部３０３により、近赤外光を含むＡＦ補助光が被写体に対して照射される。被写体に照射されたＡＦ補助光は、被写体に反射した後に、赤外線カットフィルタ１６１ｄを通過し、ラインセンサ１６１ｅで受光される。これにより、被写体の輝度が低い場合や被写体のコントラストが低い場合でも、被写体にピントを合わせることが可能となる。また、本実施形態では、被写体が人物である場合に人物がＡＦ補助光を眩しく感じないようにするために、近赤外領域の波長の光を含む光がＡＦ補助光として照射される。そのため、本実施形態に係るラインセンサ１６１ｅは、撮像素子１１０の受光センサと比べて、近赤外領域の波長の光の検出感度が高くなるように設計されている。なお、近赤外光をＡＦ補助光として被写体に対して照射してもよい。

赤外線カットフィルタ１６１ｄは、ＡＦ補助光の波長（近赤外領域の波長）よりも長い波長の赤外光を吸収または反射して遮断する一方、ＡＦ補助光（近赤外領域の波長の光）およびＡＦ補助光の波長（近赤外領域の波長）よりも短い波長の可視光を透過させる。ここで、図３は、第１実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄの分光透過特性を示すグラフである。なお、図３に示すグラフでは、横軸に波長を示しており、縦軸に、赤外線カットフィルタ１６１ｄの透過率と、ＡＦ補助光の光量とを示している。

赤外線カットフィルタ１６１ｄは、図３に示すように、４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の可視光領域において、透過率が８０％以上となるように設計されている。また、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、６３０ｎｍ以上の波長範囲内において、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化するように設計されている。たとえば図３に示す例では、６３０ｎｍ以上の波長範囲内である６６０ｎｍ付近において、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化している。なお、上述したように、６３０ｎｍ以上の波長範囲において、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化するように、赤外線カットフィルタ１６１ｄを設計することが好ましいが、この構成に限定されず、たとえば、６００ｎｍ以上かつ６３０ｎｍ未満の波長範囲において、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化するように、赤外線カットフィルタ１６１ｄを設計することもできる。

また、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、図３に示すように、ＡＦ補助光の中心波長（図３に示す例では７３０ｎｍ）において、透過率が８０％未満かつ５％以上となるように設計されている。なお、カメラボディ１００に装着されるストロボ３００が照射するＡＦ補助光の中心波長が予め決められていない場合には、近赤外領域内の所定の波長（たとえば、６７０ｎｍ、６９０ｎｍ、７００ｎｍ、あるいは７４０ｎｍ）において、透過率が８０％未満かつ５％以上となるように、赤外線カットフィルタ１６１ｄを設計する構成としてもよい。

さらに、本実施形態において、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、図３に示すように、８００ｎｍ以上の波長範囲において、透過率が５％未満となるように設計されている。すなわち、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、赤外光は反射し、吸収することで、赤外光を透過しないように設計されている。

また、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、波長と透過率とによって表されるグラフが６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように設計されている。たとえば図３に示す例では、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において、Ｐ_１〜Ｐ_３の３つの変曲点を有するように設計されている。なお、赤外線カットフィルタ１６１ｄはノイズの影響で透過率が変化する場合があるため、本実施形態では、ノイズの影響をできる限り除外した環境下で、６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において透過率が２以上の変曲点を有するように、赤外線カットフィルタ１６１ｄが設計されている。

このように、赤外線カットフィルタ１６１ｄを、６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において透過率が２以上の変曲点を有するように設計することで、赤外線カットフィルタ１６１ｄの透過率を適切な値に設計することができる。すなわち、仮に、６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において、透過率の変曲点を０とした場合には、ＡＦ補助光の中心波長において透過率が５％未満となってしまう場合があり、また、透過率の変曲点を１つとした場合には、８００ｎｍ以上の波長範囲においても透過率が５％以上となってしまう場合がある。これに対して、６６０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ未満の波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように、赤外線カットフィルタ１６１ｄを設計することで、近赤外光の波長範囲（特に、ＡＦ補助光の中心波長）において、赤外線カットフィルタ１６１ｄの透過率を８０％未満かつ５％以上とすることができるとともに、赤外光の波長範囲において、赤外線カットフィルタ１６１ｄの透過率を５％未満とすることができる。

なお、赤外線カットフィルタ１６１ｄの製造方法は特に限定されない。たとえば、上述した図３の分光透過特性が得られるように、赤外吸収ガラスをコーティングすることで、赤外線カットフィルタ１６１ｄを製造することができる。あるいは、上述した図３の分光透過特性が得られるように、ガラス製またはプラスチック製の基板に多層膜をコーティングすることで、赤外線カットフィルタ１６１ｄを製造する構成としてもよい。

図１に戻り、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２は、オートフォーカスモードにおいて、焦点検出モジュール１６１のラインセンサ１６１ｅのゲインや蓄積時間などの蓄積条件を制御するものであり、焦点検出モジュール１６１に備えられた複数対のラインセンサ１６１ｅにて検出された像信号を各焦点検出エリアに対応させて読み出し、読み出した像信号をカメラ制御部１７０およびデフォーカス演算部１６３へ出力する。

デフォーカス演算部１６３は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部１６２から送られてきた各焦点検出エリアに対応した一対の像信号のずれ量をデフォーカス量に変換し、これをレンズ駆動量演算部１６４へ出力する。

レンズ駆動量演算部１６４は、デフォーカス演算部１６３から送られてきたデフォーカス量に基づいて、当該デフォーカス量に応じたレンズ駆動量Δｄを演算し、これをレンズ駆動制御部１６５へ出力する。

レンズ駆動制御部１６５は、レンズ駆動量演算部１６４から送られてきたレンズ駆動量Δｄに基づいて、レンズ制御部２５０を介して、レンズ駆動モータ２３０へ駆動指令を送出し、レンズ駆動量Δｄだけフォーカスレンズ２１２を移動させる。

撮像素子１１０は、カメラボディ１００の、被写体からの光束の光軸Ｌ１上であって、レンズ２１１，２１２，２１３を含む撮影光学系の予定焦点面となる位置に設けられ、その前面にシャッター１１１が設けられている。この撮像素子１１０は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであって、二次元ＣＣＤイメージセンサ、ＭＯＳセンサまたはＣＩＤなどで構成することができる。この撮像素子１１０で光電変換された電気画像信号は、カメラ制御部１７０で画像処理されたのち図示しないメモリに保存される。なお、撮影画像を格納するメモリは内蔵型メモリやカード型メモリなどで構成することができる。

操作部１５０は、シャッターレリーズボタンや撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチを備えており、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換が行えるようになっている。また、シャッターレリーズボタンのスイッチは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。この操作部１５０により設定されたシャッターレリーズボタンのスイッチＳＷ１，ＳＷ２および各種モードはカメラ制御部１７０へ送信される。

カメラボディ１００にはカメラ制御部１７０が設けられている。カメラ制御部１７０はマイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、レンズ制御部２５０と電気的に接続され、このレンズ制御部２５０から、フォーカスレンズ位置などのレンズ情報を受信するとともに、レンズ制御部２５０へデフォーカス量や絞り制御信号などの情報を送信する。また、カメラ制御部１７０は、撮像素子１１０から画像情報を読み出すとともに、必要に応じて所定の情報処理を施し、図示しないメモリに出力する。また、カメラ制御部１７０は、これらに加えて、撮影画像情報の補正やレンズ鏡筒２００の焦点調節状態、絞り調節状態などの検出など、カメラ１全体の制御を司る。

以上のように、第１実施形態では、赤外線カットフィルタ１６１ｄが、６３０ｎｍ以上の波長範囲において、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化するように設計されている。また、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、６３０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲内において、透過率が８０％未満かつ５％以上となる波長領域を有するように設計されている。これにより、第１実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄでは、近赤外光であるＡＦ補助光の波長範囲において、透過率が５％以上となるため、被写体の輝度やコントラストが低いためにＡＦ補助光として近赤外光を照射した場合に、近赤外光であるＡＦ補助光が赤外線カットフィルタ１６１ｄを通過して、ラインセンサ１６１ｅに入射されるため、近赤外光を用いて光学系の焦点状態を適切に検出することができる。さらに、第１実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄでは、近赤外光であるＡＦ補助光の波長範囲において、透過率が８０％未満に抑えられるため、ＡＦ補助光の光量が大きい場合でも、ＡＦ補助光による色収差を有効に抑制することが可能となる。

ここで、図４は、従来の赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。従来の赤外線カットフィルタでは、図４に示すように、近赤外光であるＡＦ補助光が照射された場合に、光学系の焦点状態を適切に検出することができるように、近赤外領域の波長における透過率が最大透過率に近い値となるように設計されていた。そのため、従来の赤外線カットフィルタでは、赤外線カットフィルタに入射した近赤外光のほぼ全てが、赤外線カットフィルタを透過して、ラインセンサ１６１ｅに受光されることとなり、ＡＦ補助光の光量が大きい場合に、ＡＦ補助光により色収差が生じてしまう場合があった。また、このような色収差を防止する方法としては、近赤外領域の波長の光も遮断するように赤外線カットフィルタを設計する方法も考えられるが、この場合、ＡＦ補助光として近赤外光を利用することができないという問題が生じる。これに対して、本実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、近赤外領域の波長範囲において、透過率が５％以上となるため、ＡＦ補助光を用いて光学系の焦点状態を適切に検出することができるとともに、透過率が８０％未満に抑えられるため、近赤外光であるＡＦ補助光の光量が大きい場合でも、ＡＦ補助光による色収差を有効に抑制することが可能となる。

また、第１実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、少なくとも４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の波長領域において、透過率が８０％以上となるように設計されている。これにより、近赤外光よりも短い波長の可視光は、赤外線カットフィルタ１６１ｄを通過して、ラインセンサ１６１ｅに受光されるため、被写体の輝度やコントラストが高くＡＦ補助光が照射されない場合でも、光学系の焦点状態を適切に検出することができる。また、上述したように、近赤外光をＡＦ補助光として利用するカメラ１では、ラインセンサ１６１ｅの近赤外光に対する感度が高くなるように設計されているが、赤外線カットフィルタ１６１ｄで近赤外光の透過率を抑えることにより、近赤外光を、それ以外の可視光と同程度の強度で受光することが可能となるため、ＡＦ補助光が照射されない場合の色収差も有効に抑制することができる。

≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。第２実施形態では、図１に示すカメラ１において、赤外線カットフィルタ１６１ｄが、図５に示す分光透過特性を有すること以外は、第１実施形態と同様の構成を有する。以下において、図５を参照して、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄについて説明する。なお、図５は第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄの分光透過特性を示すグラフである。

第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、図５に示すように、透過率が緩やかに変化している第１実施形態とは異なり、透過率が階段状に変化している。

しかしながら、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、第１実施形態と同様に、少なくとも４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域において透過率が８０％以上となり、６３０ｎｍ以上の波長範囲において透過率が８０％以上から８０％未満へと変化している。また、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、第１実施形態と同様に、ＡＦ補助光の中心波長（図５に示す例では７３０ｎｍ）において透過率が８０％未満かつ５％以上となり、８００ｎｍ以上の波長領域において透過率が５％未満となるように設計されている。

加えて、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、第１実施形態と同様に、波長と透過率とによって表されるグラフが、少なくとも６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように設計されている。たとえば図５に示す例において、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、Ｐ_４〜Ｐ_６の３つの変曲点を有するように設計されている。

以上のように、第２実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、透過率が階段状に変化しているが、第１実施形態と同様に、少なくとも４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域において透過率が８０％以上となり、６００ｎｍ以上の波長範囲において透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、ＡＦ補助光の中心波長において透過率が８０％未満かつ５％以上となり、８００ｎｍ以上の波長領域において透過率が５％未満となるように設計されている。また、少なくとも６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように設計されている。これにより、第２実施形態においても、近赤外光をＡＦ補助光として照射した場合に、ＡＦ補助光を用いて光学系の焦点状態を適切に検出することができるとともに、ＡＦ補助光の光量が大きい場合でも、ＡＦ補助光による色収差を抑制することが可能となる。

≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。第３実施形態では、図１に示すカメラ１において、赤外線カットフィルタ１６１ｄが、図６に示す分光透過特性を有すること以外は、第１実施形態と同様の構成を有する。以下において、図６を参照して、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄについて説明する。なお、図６は第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄの分光透過特性を示すグラフである。

第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、図６に示すように、６６０ｎｍ以上であり、かつ、ＡＦ補助光の中心波長（図６に示す例では７３０ｎｍ）未満の波長範囲において、透過率が５％未満となる波長領域を有している。

しかしながら、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄも、第１実施形態と同様に、少なくとも４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域において透過率が８０％以上となり、６００ｎｍ以上の波長範囲において透過率が８０％以上から８０％未満へと変化するように設計されている。また、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、第１実施形態と同様に、ＡＦ補助光の中心波長（図６に示す例では７３０ｎｍ）において透過率が８０％未満かつ５％以上となり、８００ｎｍ以上の波長領域において透過率が５％未満となるように設計されている。なお、ＡＦ補助光の中心波長は７３０ｎｍに限定されない。

加えて、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、第１実施形態と同様に、波長と透過率とによって表されるグラフが、少なくとも６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように設計されている。たとえば、図６に示す例において、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、Ｐ_７〜Ｐ_１０の４つの変曲点を有するように設計されている。

以上のように、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、ＡＦ補助光の中心波長（図６に示す例では６９０ｎｍ）よりも短い波長において、透過率が５％未満となる波長領域を有するが、第１実施形態および第２実施形態と同様に、少なくとも４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域において透過率が８０％以上となり、６００ｎｍ以上の波長範囲において透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、ＡＦ補助光の中心波長において透過率が８０％未満かつ５％以上となり、８００ｎｍ以上の波長領域において透過率が５％未満となるように設計されている。また、少なくとも６６０ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲において、透過率が２以上の変曲点を有するように設計されている。これにより、第３実施形態に係る赤外線カットフィルタ１６１ｄは、ＡＦ補助光として近赤外光を照射した場合に、近赤外光を用いて光学系の焦点状態を適切に検出することができるとともに、近赤外光であるＡＦ補助光の光量が大きい場合でも、ＡＦ補助光による色収差を有効に抑制することが可能となる。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述した実施形態では、赤外線カットフィルタ１６１ｄを、対物レンズ１６１ｃとラインセンサ１６１ｅとの間に配置する構成を例示したが、この構成に限定されず、赤外線カットフィルタ１６１ｄは、ラインセンサ１６１ｅの前であれば、焦点検出モジュール１６１のいずれの位置に配置してもよい。

また、上述した実施形態では、カメラボディ１００に着脱されるストロボ装置３００が近赤外光であるＡＦ補助光を照射する構成を例示したが、この構成に限定されず、たとえば、カメラボディ１００にＡＦ補助光発光部を内蔵し、カメラボディ１００に内蔵されたＡＦ補助光発光部が近赤外光であるＡＦ補助光を照射する構成としてもよい。

さらに、上述した実施形態では、６６０ｎｍ以上の波長領域において、赤外線カットフィルタ１６１ｄの透過率が２以上の変曲点を有する構成を例示したが、６６０ｎｍ以上の波長領域において２以上の透過率の変曲点を有していればよく、たとえば６６０ｎｍ未満の波長範囲においても変曲点を有する構成としてもよい。

また、上述した実施形態では、赤外線カットフィルタ１６１ｄが、６３０ｎｍ〜８００ｎｍまでの波長領域内において、透過率が８０％未満かつ５％以上となる波長領域を有する構成を例示したが、この構成に特に限定されず、たとえば、６３０ｎｍ〜８００ｎｍまでの波長領域内において、透過率が７５％未満かつ７％以上となる波長領域を有する構成としてもよい。

なお、本実施形態に係るカメラ１は、特に限定されず、例えば、一眼ミラーレスデジタルカメラ、デジタルコンパクトカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話用のカメラなどのその他の光学機器に本発明を適用してもよい。

１…カメラ
１００…カメラボディ
１１０…撮像素子
１６１…焦点検出モジュール
１６１ｄ…赤外線カットフィルタ
１６１ｅ…ラインセンサ
１７０…カメラ制御部
２００…レンズ鏡筒
３００…ストロボ装置
３０３…ＡＦ補助光発光部

Claims

４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の波長の光の透過率が８０％以上であり、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点と、６６０〜７３０ｎｍの波長の光の透過率が５％未満となる領域とを有する光学フィルタと、
前記光学フィルタを透過した光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した光に基づく信号を出力する出力部と、を有する撮像素子。
４００ｎｍ以上かつ６００ｎｍ未満の波長の光の透過率が８０％以上であり、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと変化し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有し、８００ｎｍ以上の波長の光の透過率が５％未満となる光学フィルタと、
前記光学フィルタを透過した光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した光に基づく信号を出力する出力部と、を有する撮像素子。
請求項１又は２に記載の撮像素子において、
前記光学フィルタは、６６０ｎｍ以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有する撮像素子。
請求項１〜３のいずれかに記載の撮像素子において、
前記光学フィルタは、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと減少し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上の波長の光の透過率が２以上の変曲点を有する撮像素子。
請求項１〜４のいずれかに記載の撮像素子において、
前記光学フィルタは、６３０ｎｍ以上の波長の光の透過率が８０％以上から８０％未満へと減少し、透過率が８０％以上から８０％未満へと変化する波長以上において光の透過率が変化しない領域を有する撮像素子。
請求項１〜５のいずれかに記載の撮像素子において、
前記光学フィルタは、６３０〜８００ｎｍの波長の光の透過率が８０％未満かつ５％以上となる領域を有する撮像素子。
請求項１〜６のいずれかに記載の撮像素子と、
フォーカスレンズを有する光学系による像を撮像する前記撮像素子から出力された信号に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を制御する制御部と、
を有する撮像装置。