KR100729753B1

KR100729753B1 - 광학기기 및 촬영 시스템

Info

Publication number: KR100729753B1
Application number: KR1020050093736A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 나가노; 마코토 타카미야; 코이치 와시스
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2005-10-06
Publication date: 2007-06-20
Also published as: EP1645899A2; CN1758082A; EP1645899A3; EP1645899B1; US20060120710A1; JP2006106435A; KR20060052066A; CN100533200C; US7616879B2

Abstract

본 발명은, TTL위상차 검출방식이면서 동분할방식에 의해서 고속이면서 고밀도의 초점검출을 행할 수 있는 광학기기를 개시한다. 광학기기는, 제1광학소자를 가진다. 상기 제1광학소자는, 제1광학계의 사출동을 통과해서 광전변환소자를 향하는 광에 포함되는 제1편광성분을, 상기 광전변환소자 상의 다른 수광영역을 향하도록 분할한다. 또한, 다른 광학기기는, 제1광학계의 사출동을 통과해서 광전변환소자를 향하는 광에 포함되는 제1광성분을 상기 광전변환소자 상의 다른 수광영역을 향하도록 분할하는 제1광학소자와, 상기 제1광학소자로부터의 상기 광에 포함되는 제2광성분을 상기 제1광성분에 대하여 분리하는 제2광학소자를 가진다.

TTL, 위상차, 광학계, 광학기기

Description

광학기기 및 촬영 시스템{OPTICAL APPARATUS AND IMAGE-TAKING SYSTEM}

도 1은 본 발명의 실시예1인 카메라 시스템의 구성을 나타낸 개략도,

도 2는 실시예1에 있어서의 광로를 나타낸 개략도,

도 3(a) 내지 (d)는 실시예1에 있어서의 광학편향소자의 구성 및 제조 방법을 나타내는 설명도,

도 4(a) 및 (b)는 실시예1에 있어서의 초점검출 및 화인더 관찰시의 광로를 나타낸 개략도,

도 5는 실시예1에 있어서의 초점검출의 원리를 나타내는 설명도,

도 6은 본 발명의 실시예2의 카메라 시스템의 구성을 나타낸 개략도,

도 7은 종래의 카메라 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.

본 발명은, 광전변환소자를 이용하여 자동초점조절(AF)을 행하는 광학기기에 관한 것이다.

일안 레프(single-lens reflex) 타입의 디지털 스틸카메라에 있어서의 초점검출은, 움직임이 빠른 피사체에 대하여도 정확한 초점검출이 가능하게, 소위 동분할(瞳分割)방식이 채용되어 있다.

도 7에는 종래의 일안 레프 타입의 디지털 스틸카메라 시스템의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 촬영자가 접안렌즈(104)를 매개로 피사체를 관찰할 때는, 촬영렌즈(120)를 투과한 피사체로부터의 광(110)의 일부는, 카메라 본체(100)에 설치된 메인미러(101)에서 반사되어서 핀트판(102) 위에 피사체 상(像)을 형성한다. 핀트판(102)에 형성된 피사체 상은, 펜타다하프리즘(103) 및 접안렌즈(104)를 매개로 촬영자의 눈에 도달한다.

피사체로부터의 광(110)의 일부는 메인미러(101)를 투과해서 서브미러(105)에서 반사하고, 초점검출 유닛(106)에 도달한다. 초점검출 유닛(106)은 필드렌즈, 반사미러, 조리개 마스크, 2차결상 렌즈, 수광센서 등으로 구성되어, 촬영렌즈(120)의 다른 동영역(瞳領域)을 통과하는 광속을 수광센서가 수광하고, 상기 수광센서를 구성하는 한 쌍(또는 복수 쌍)의 라인 센서 각각으로부터 상신호가 출력된다. 그리고, 이 상신호의 위상차에 의거하여 촬영렌즈(120)의 초점상태(디포커스(defocus)방향 및 디포커스량)를 검출할 수 있다. 또한, 검출한 초점상태로부터 촬영렌즈(120)의 포커스 렌즈(123)의 구동 방향 및 구동량이 산출되어, 포커스 렌즈(123)를 구동함으로써 초점 맞춤 상태를 얻을 수 있다.

또, 촬영 시에는, 메인미러(101) 및 서브미러(105)가 광로 밖으로 대피하고, 촬영렌즈(120)를 투과한 피사체로부터의 광은 이미지센서(108)에 도달한다.

그런데, 상기와 같은 TTL(Through the Taking Lens)위상차 검출방식이면서 동분할방식의 초점검출 방법에서는, 초점검출 전용의 센서나 2차결상광학계를 필요로 하기 때문에, 카메라의 소형화나 저비용화가 어렵다.

그래서 최근에는, 피사체 촬영을 위해 설치된 이미지센서를 이용하여 TTL위상차 검출방식 및 동분할방식의 초점검출을 행하는 디지털 스틸카메라가 제안되고 있다. 예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개평9-43507호 공보에는, 촬영렌즈의 동(瞳) 근방에, 상기 동의 일부로부터의 광을 통과시키는 마스크를 삽입하고, 상기 마스크의 개구위치를 바꾸는 것으로 형성한 2개의 상에 대응한 이미지센서로부터의 신호를 이용하여 초점검출을 행한다.

또한, 이미지센서의 일부를 AF용 센서 영역으로 하고, 상기 영역에 촬영 광학계 내에 설치된 스플릿이미지프리즘에 의해 분할된 2개의 광속을 안내하도록 한 초점검출 시스템도 제안되고 있다(일본국 공개특허공보 특개2004-46132호 공보).

또한, 홀로그래픽 광학소자를 1차결상면 보다 물체측에 배치함으로써, TTL위상차방식의 AF를 실현하는 구성도 제안되어 있다(일본국 공개특허공보 특개평4-147207호 공보).

그러나, 일본국 공개특허공보 특개평9-43507호 공보에서 제안된 초점검출 방법에서는, 마스크의 개구위치를 변화시켜서 촬영렌즈의 다른 동영역을 통과한 광의 상을 이미지센서의 출력(상신호)을 2회 판독하고, 그것들의 상신호를 비교해서 초점검출을 행한다. 이 때문에, 마스크의 개구위치의 교체나 이미지센서로부터의 2개의 상신호의 판독에 어느 정도 시간이 걸리고, 움직임이 빠른 피사체에 대한 초 점검출에는 다소 맞지 않다.

또한, 일본국 공개특허공보 특개2004-46132호 공보에서 제안된 스플릿이미지프리즘을 사용하는 방법에서는, TTL위상차 검출방식과는 달리 스플릿이미지프리즘 보다도 큰 상이 필요하다. 또한, 스플릿이미지프리즘의 경계선상의 상의 형상이 직선이 아니면, 초점 맞춤 상태에 있어도 초점이 맞춰지지 않은 것으로 판단해버리는 등 초점검출을 행하는데 제약이 있어, TTL위상차 검출방식과 동등한 초점검출 성능을 얻을 수 없다.

또한, 일본국 공개특허공보 특개평4-147207호 공보에서 제안된 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 방법은, 원리적으로는 TTL위상차 검출방식과 같지만, 초점상태를 판단하는데 중요하게 되는 동분할 방향의 2개 상(AF상)을 형성할 때에, 색분산이 큰 홀로그래픽 광학소자를 사용하기 때문에, 수차가 적은 상을 얻을 수 없어, 초점검출을 행하는데 현실적이지 않다.

본 발명은, TTL위상차 검출방식이면서 동분할방식에 의해서 고속이면서 고밀도의 초점검출을 행할 수 있도록 한 광학기기를 제공하는 것을 하나의 목적으로 한다.

본 발명의 일측면으로서의 광학기기는, 제1광학소자를 가진다. 상기 제1광학소자는, 제1광학계의 사출동(射出瞳)을 통과해서 광전변환소자를 향하는 광에 포함되는 제1편광성분을, 상기 광전변환소자 상의 다른 수광영역을 향하도록 분할한다.

또한, 본 발명의 다른 측면으로서의 광학기기는, 제1광학계의 사출동을 통과해서 광전변환소자를 향하는 광에 포함되는 제1광성분을 상기 광전변환소자 상의 다른 수광영역을 향하도록 분할하는 제1광학소자와, 상기 제1광학소자로부터의 상기 광에 포함되는 제2광성분을 상기 제1광성분에 대하여 분리하는 제2광학소자를 가진다.

(실시예)

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명한다.

(실시예1)

도 1에는 본 발명의 실시예인 일안 레프 타입의 디지털 스틸카메라 시스템의 개략적인 구성을 나타내고 있다. 또, 도 6에 나타낸 종래의 카메라 시스템과 공통되는 구성요소에는 도 7에서와 같은 부호를 부착하고 있다.

참조부호 300은 카메라 본체(광학기기)이며, 상기 카메라 본체(300)의 마운트(111)에는 렌즈 마운트(121)를 매개로 촬영렌즈(120:교환 렌즈)가 장착되고 있다.

촬영렌즈(120)에는, 포커스 렌즈(123)를 포함하는 복수의 렌즈 및 조리개(124)에 의하여 구성되는 제1광학계로서의 촬영 광학계(125)와, 도면에 나타내지 않은 MPU 등의 렌즈 제어회로 등이 설치된다. 상기 렌즈 제어회로는, 렌즈측 접점(122)과 카메라측 접점(112)을 거쳐서, 카메라 본체(300)에 설치된 MPU 등의 카메라 제어회로(309)와 통신이 가능하다. 또, 카메라 제어회로(309)는, 후술하는 촬상소자(108)로부터의 신호에 의거하여 피사체 화상을 생성하는 화상처리기능을 가짐과 동시에, 촬상소자(108)로부터의 신호에 의거하여 촬영 광학계(125)의 초점상태를 검출하고, 포커스 렌즈(123)의 구동량을 연산하는 초점검출 기능도 가진다.

카메라 본체(300)에 있어서, 참조부호 200은 제1광학소자인 광학편향소자이며, 그 구체적인 구성에 관해서는 후술한다. 또한, 참조부호 108은 CCD센서, CMOS센서 등으로 이루어지는 광전변환소자로서의 촬상소자(이미지센서)이며, 광학편향소자(200)와 촬상소자(108)의 사이에는, 제2광학소자인 편광빔 스플리터(301)가 배치되어 있다. 또, 촬상소자(108)의 직전에는, 적외컷 및 로우패스필터(107)가 배치되어 있다.

참조부호 102는 핀트판, 103은 핀트판(102) 위에 형성된 피사체 상을 접안렌즈(104)에 인도하는 펜타다하프리즘이며, 이것들 핀트판(102), 펜타다하프리즘(103) 및 접안렌즈(104)에 의해 제2광학계로서의 화인더 광학계가 구성되어 있다.

도 2에는 상기 카메라 시스템에 있어서의 촬영 광학계(125)의 초점상태의 검출(초점검출) 시에 있어서의 광로를 나타내고 있다.

촬영 광학계(125)를 투과한 피사체로부터의 광(110)은, 우선 광학편향소자(200)에 입사한다. 상기 광(110)은 무편광의 광이다. 광학편향소자(200)에서는, 상기 광(110) 중 도면 중의 z-x평면에 대하여 평행한 편광면을 가지는 제1편광성분 의 일부(211:이하, +편향광이라고 한다)를 도면 중의 +y방향으로 편향해서 투과시킨다. 편광빔 스플리터(301)는, 상기 제1편광성분을 투과하고, 도면 중의 z-x평면에 대하여 직교하는(즉, y-z평면에 평행한) 편광면을 가지는 제2편광성분을 반사하는 특성을 가진다.

이 때문에, 상기 제1편광성분의 +편향광(211)은, 편광빔 스플리터(301)를 투과해서 촬상소자(108)의 도면 중 상측의 수광영역에 광을 모은다. 또한, 제1편광성분의 일부(212:이하, -편향광이라고 한다)는, 도면 중 y방향으로 편향되어, 편광빔 스플리터(301)를 투과해서 촬상소자(108)의 도면 중 하측의 수광영역에 광이 모여진다.

촬상소자(108)에 도달한 제1편광성분의 +편향광(211)과 -편향광(212)은, 촬영 광학계(125)의 사출동에 있어서의 다른 영역을 통과한 광이다. 이 때문에, 이것들의 +편향광(211)과 -편향광(212)에 의해 촬상소자(108) 위에 쌍의 상을 형성하고, 상기 쌍의 상에 대응한 촬상소자(108)로부터의 출력신호(상신호)에 의거하여 동분할방식의 초점검출이 가능해 진다.

한편, 상기 광(110)에 포함되어 있는 제2편광성분(210)은, 광학편향소자(200)를 그대로 직진해서 투과하고, 제2광학소자로서의 편광빔 스플리터(301)에서 반사해서 핀트판(102) 위에 광을 모으고, 피사체 상을 형성한다. 이에 따라 제1편광성분(+편향광(211)과 -편향광(212))을 이용하여 초점검출을 행할 때에도, 촬영자는 화인더 광학계를 매개로 피사체 상을 관찰할 수 있다.

여기에서, 도 3(a) 내지 (d)를 이용하여 광학편향소자(200)의 구성 및 제조 방법에 관하여 설명한다. 광학편향소자(200)는, 도 3(d)에 나타낸 바와 같이 광입사측으로부터 순차적으로, 블레이즈드(blazed) 회절격자가 형성된 수지기판(201)과, 회절격자의 격자 구조(골짜기부)에 배치된 액정(202)과, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이 일부에 개구(204a, 204b)가 형성된 편광막(204) 및 상기 편광막(204)을 붙일 수 있는 글래스 기판(203)으로 구성되어 있다.

수지기판(201)은, 도 3(a)에 나타낸 바와 같이 격자홈 방향은 동일하고, 블레이즈방향이 서로 다른 제1회절격자(201a) 및 제2회절격자(201b)가 형성되어 있다. 이들 블레이즈드 회절격자(201a, 201b)는, 수지기판(201)과 일체로 형(型)을 사용한 성형 방법에 의해 제조된다.

이러한 수지기판(201)에 있어서의 양쪽 회절격자(201a, 201b)의 격자홈부에는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이 일축성 투광재료인 액정(202)이 충전된다. 여기에서, 상기 액정(202)의 상굴절률(常屈折率) no는, 수지기판(201)의 굴절률 ng과 거의 일치하도록 선택된다.

우선, 회절격자(201a, 201b)의 표면에, 폴리이미드 등의 배향막을 도포해서 배향처리를 행한다. 다음에, UV경화형의 액정(202)을 격자홈부에 충전해서 가열함으로써 용매를 날린 후, 자외선을 조사해서 액정(202)을 경화시킨다. 이때, 액정고분자의 분자축은, 회절격자(201a, 201b)의 격자홈 방향(x방향)에 대략 평행이 되도록 배향한다. 도 3(b)에서는, 액정고분자의 분자축을 막대 형상으로 나타내고 있다. 액정고분자의 분자축 방향과 편광에 대한 광학축 방향은 대략 일치하고 있다.

격자홈부에 액정(202)이 충전되어, 경화된 수지기판(201)의 액정(202)측에는, 편광막(204)을 붙일 수 있는 글래스 기판(203)이 붙여져서 합쳐질 수 있다. 편광막(204)에 형성된 개구(204a, 204b)는 각각 회절격자(201a, 201b)에 대응하는 영역에 배치된다. 개구(204a, 204b)는, 광축(z축)을 포함하는 y-z평면에 대하여 대칭인 위치에 배치되어 있다. 또한, 편광막(204)은, 그 편광축(광학축)방향이 격자홈에 충전된 액정(202)의 광학축 방향과 대략 직교하도록 배치되어 있다.

다음에, 화인더 광학계에 의해 피사체 상을 관찰하면서 동분할방식의 초점검출을 행하는 방법에 대해서 도 4(a) 및 도 4(b)를 사용하여 설명한다.

도 4(a) 및 (b)에는 화인더 관찰에 사용할 수 있는 제2편광성분(210)과 초점검출에 사용할 수 있는 제1편광성분(+편향광(211)과 -편향광(212))을 분리하는 모양을 나타내고 있다.

도 4(a)에는 광학편향소자(200)에 설치된 편광막(204)의 개구(204a)의 중심을 지나는 z-x평면에 직교하는 면의 광로를 나타내고 있다. 편광막(204)의 개구(204a)에는, 촬영 광학계(125)의 사출동의 일부 영역(제1영역)을 통과하고, 또한 회절격자(201a)를 투과한 광(제1 및 제2편광성분)이 입사한다. 편광막(204)의 편광축방향은 도면 중 z-x평면에 평행한 편광면을 가지는 제1편광성분을 흡수하도록 설정되고 있다.

회절격자(201a)의 격자홈부에 배치된 액정(202)의 분자축은, 격자홈 방향(x방향)과 대략 평행하게 되도록 배향하고 있다. 수지기판(201)의 굴절률 ng에 대하여, 액정(202)의 이상굴절률 ne은,

ne>ng ...（1)

의 관계에 있기 때문에, 액정(202)의 분자축과 대략 평행한 편광면(z-x평면에 평행한 편광면)을 가지는 제1편광성분은, 도면 중 +y방향으로 편향된다. 액정(202)을 투과한 제1편광성분의 일부는 편광막(204)에서 흡수되지만, 편광막(204)의 개구(204a) 및 글래스 기판(203)을 투과한 제1편광성분의 +편향광(211)은 편광빔 스플리터(301)를 투과해서 촬상소자(108)의 도면 중 상측의 수광영역에 도달한다.

예를 들면, 수지기판(201)의 굴절률 ng이 1.5, 액정(202)의 이상굴절률 ne이 1.7, +편향광(211)의 필요한 편향각 φ가 8°일 경우, 회절격자(201a, 201b)의 격자 피치 p를 4㎛로 설정하고, 수지기판(201)의 경사각 θ를 35°로 설정함으로써, 원하는 편향각 φ를 얻을 수 있다.

또한, 도 4(b)에는, 광학편향소자(200)에 설치된 편광막(204)의 개구(204b)의 중심을 지나는 z-x평면에 직교하는 면의 광로를 나타내고 있다. 편광막(204)의 개구(204b)에는, 촬영 광학계(125)의 사출동의 다른 일부 영역(제2영역)을 통과한 광(제1 및 제2편광성분)이 입사한다.

회절격자(201b)의 격자홈부에 배치된 액정(202)의 분자축은, 격자홈 방향(x방향)과 대략 평행하게 되도록 배향하고 있고, 수지기판(201)의 굴절률 ng과 액정(202)의 이상굴절률 ne과는 상기 (1)식의 관계에 있기 때문에, 액정(202)의 분자축과 대략 평행한 편광면(z-x평면에 평행한 편광면)을 가지는 제1편광성분은, 도면 중 -y방향으로 편향된다. 액정(202)을 투과한 제1편광성분의 일부는 편광막(204)에서 흡수되지만, 편광막(204)의 개구(204b) 및 글래스 기판(203)을 투과한 제1편 광성분의 -편향광(212)은 편광빔 스플리터(301)를 투과해서 촬상소자(108)의 도면 중 하측의 수광영역에 도달한다.

한편, 수지기판(201)의 굴절률 ng에 대하여, 액정(202)의 상굴절률 no는,

no≒ng ... (2)

의 관계에 있기 때문에, 액정(202)의 분자축과 직교하는 편광면(y-z평면에 평행한 편광면)을 가지는 제2편광성분(210)은, 회절격자(201a, 210b)의 편향작용을 받지 않고 직진한다. 그리고, 이 제2편광성분(210)은, 편광빔 스플리터(301)에 의해 반사되어, 핀트판(102) 위에 광을 모아서 피사체 상을 형성한다. 핀트판(102) 위에 형성된 피사체 상은, 펜타다하프리즘(103) 및 접안렌즈(104)를 매개로 촬영자에 의해 관찰된다.

다음에, 상기 +편향광(211)과 -편향광(212)을 사용한 초점검출의 원리에 대해서 도 5(a) 및 (b)를 사용하여 설명한다. 도 5(a)에는, 촬영 광학계(125)가 있는 피사체에 대하여 초점 맞춤 상태일 때의 광로를 나타내고 있다. 촬영 광학계(125)를 투과해서 광학편향소자(200)에 입사한 광 중, 도면 중 z-x평면에 평행한 편광면을 가지는 제1편광성분이며 편광막(204)의 개구(204a, 204b)를 통과한 +편향광(211)과 -편향광(212)은, 도 5에서는 생략되어 있는 편광빔 스플리터(301)를 투과한 후, 촬상소자(108) 상에 결상한다. 이때, +편향광(211)과 -편향광(212)에 의해 형성된 2상에 대응한 촬상소자(108)에 있어서 x방향으로 연장되는 소정의 2라인으로부터의 상신호는 도 5(d)에 나타낸 바와 같이 된다.

+편향광(211)과 -편향광(212)은 촬영 광학계(125)의 사출동에 있어서의 다른 영역을 통과하고 있지만, 피사체에 대하여 촬영 광학계(125)가 초점 맞춤 상태에 있기 때문에, 개구(204a)를 통과한 +편향광(211)에 의해 형성된 상(상신호) A와, 개구(204b)를 통과한 -편향광(212)에 의해 형성된 상(상신호) B는, 촬상소자(108)의 x방향으로 있어서 일치하고 있다.

또한, 도 5(b)에는, 촬영 광학계(125)가 피사체에 대하여, 소위 전핀 상태일 때의 광로를 나타내고 있다. +편향광(211)과 -편향광(212)은 촬상소자(108)의 전방에서 한번 결상한 후 발산해서 촬상소자(108)에 도달한다. 이때, +편향광(211)과 -편향광(212)에 의하여 형성된 2상에 대응한 상기 2라인으로부터의 상신호는 도 5(e)에 나타낸 바와 같이 된다.

촬영 광학계(125)가 전(前) 핀 상태에 있기 때문에, 개구(204a)를 통과한 +편향광(211)에 의해 형성된 상(상신호) A와, 개구(204b)를 통과한 -편향광(212)에 의해 형성된 상(상신호) B는, 촬상소자(108)의 -x방향으로 어긋나고 있다. 이 때문에, 이 어긋남 방향과 상 A와 상 B의 위치 관계(위상차)에 의거하여 도 1에 나타낸 카메라 제어회로(309)에 의해 촬영 광학계(125)의 디포커스방향(전핀 방향) 및 디포커스량이 검출된다.

또한, 도 5(c)에는 촬영 광학계(125)가 피사체에 대하여, 소위 후핀 상태일 때의 광로를 나타내고 있다. +편향광(211)과 -편향광(212)은 그 광속이 넓혀진 상태에서 촬상소자(108)에 도달한다. 이때, +편향광(211)과 -편향광(212)에 의해 형성된 2상에 대응한 상기 2라인으로부터의 상신호는 도 5(f)에 나타낸 바와 같이 된다.

촬영 광학계(125)가 후(後) 핀 상태에 있기 때문에, 개구(204a)를 통과한 +편향광(211)에 의해 형성된 상(상신호) A와, 개구(204b)를 통과한 -편향광(212)에 의해 형성된 상(상신호) B는, 촬상소자(108)의 +x방향으로 어긋나고 있다. 이 때문에, 이 어긋남 방향과 상 A 와 상 B의 위치 관계(위상차)에 의거하여 도 1에 나타낸 카메라 제어회로(309)에 의해 촬영 광학계(125)의 디포커스방향(후핀 방향) 및 디포커스량이 검출된다.

카메라 제어회로(309)는 검출한 디포커스방향 및 디포커스량에 의거하여 도 1에 나타낸 포커스 렌즈(123)의 초점 맞춤 상태를 얻기 위한 구동 방향 및 구동량을 연산하고, 도면에 나타내지 않은 렌즈 제어회로를 매개로 상기 포커스 렌즈(123)의 구동을 제어한다.

또, 본 실시예의 광학편향소자(200)는 편광특성을 가지므로, 피사체에 편광특성이 있을 경우는 그 영향을 받게 된다. 거기에서, 피사체의 편광특성을 제거하기 위해서, 광학편향소자(200)의 광입사측에 1/2파장판을 설치하고, 광학편향소자(200)에 입사하는 광의 편광면(편광방향)을 필요에 따라서 회전시키도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 해서, 화인더 관찰과 함께 초점검출 및 AF제어를 행한 후, 촬상소자(108)에 의해 피사체 상을 촬영하는 때에는, 광학편향소자(200)와 편광빔 스플리터(301)를 촬영 광학계(125)로부터 촬상소자(108) 사이의 광로 밖으로 대피시킨다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 화인더 광학계에 의해 피 사체를 확인하면서 촬상소자를 이용하여 초점검출을 행할 수 있는 동시에, 초점검출 전용의 센서나 광학계가 불필요하게 되어, 카메라의 소형화, 저비용화를 꾀할 수 있다.

게다가, 광학편향소자에서 편향된 2개의 광속에 의해 촬상소자 위에 2상을 형성하므로, 촬상소자로부터의 한번의 상신호의 판독에 의해 초점검출이 가능해서, 움직임이 빠른 피사체에 대하여도 정밀도 좋게 초점검출을 행할 수 있다.

또한, 광학편향소자는, 촬영 광학계의 다른 동영역을 통과하는 광을 다른 방향으로 편향하므로, 편향된 각각의 광에 의해 형성된 상에 의거하여 TTL위상차 검출방식이면서 동분할방식의 초점검출을 행할 수 있다.

또한, 광학편향소자를, 제1편광성분을 초점검출 상을 형성하기 위해서 편향분할하는 한편, 그 이외의 제2편광성분을 그대로 투과시키도록 구성함으로써, 제2편광성분에 의해 화인더 상을 형성할 수 있고, 왜곡이 없는 화인더 상을 얻을 수 있다.

또한, 광학편향소자를 그대로 투과하고, 편광빔 스플리터에서 반사한 제2편광성분으로 화인더 상을 형성함으로써, 화인더 상의 광량 저하를 억제할 수 있다.

또한, 편광빔 스플리터 및 광학편향소자를, 촬영 광학계와 촬상소자간의 광로 밖으로 대피 가능하게 함으로써, 편광빔 스플리터나 광학편향소자에 의한 왜곡이나 광량 저하가 없는 피사체 화상을 촬영할 수 있다.

또한, 광학편향소자는, 블레이즈방향이 다른 제1 및 제2블레이즈드 회절격자와 일축성 투광재료와 편광막으로 구성되어 있기 때문에, 동분할방식의 초점검출을 행하기 위한 저렴한 광학소자를 제공할 수 있다.

(실시예2)

상기 실시예1에서는, 카메라 본체 내에 광학편향소자(200)와 편광빔 스플리터(301)의 양쪽을 설치했을 경우에 관하여 설명했지만, 도 6에 나타낸 바와 같이 광학편향소자(200)를 촬영렌즈(420:교환 렌즈) 내의 동위치(瞳位置:조리개(124)의 위치) 또는 그 근방에 배치해도 된다.

또한, 상기 실시예1 및 2에 있어서는, 렌즈 교환식의 일안 레프 카메라 시스템에 관하여 설명했지만, 본 발명은 그 이외의 카메라 시스템(예를 들면, 렌즈 일체형의 카메라 시스템)에도 적용하는 것은 가능하다.

또한, 상기 각 실시예에서는 광학편향소자(200)에 의해, 제1편광성분 중 일부를 +y방향으로, 다른 일부를 -y방향으로 각각 편향할 경우에 관하여 설명했지만, 한쪽만을 편향시키고 다른쪽을 편향시키지 않고 촬상소자(108)에 도달하도록 해도 된다. 이 경우, 쌍의 상은, 예를 들면 촬상소자의 상부와 중앙에 형성된다.

또한, 상기 각 실시예에서는, +편향광(211)과 -편향광(212)을, 이것들이 통과한 촬영 광학계의 동영역의 분할 방향과 같은 방향으로 편향시킬 경우에 관하여 설명했지만, 각 편향광의 편향방향은 이것에 한정되지는 않는다.

또한, 상기 각 실시예에서는 2개의 편향광(211, 212)에 의해 촬상소자(108) 위에 2개의 상을 형성할 경우에 관하여 설명했지만, 4개 등 보다 많은 상을 형성하도록 편향광의 수나 그 편향방향을 늘려도 된다.

또한, 상기 실시예에서는, 블레이즈드 회절격자를 가지는 광학편향소자(200) 를 사용했을 경우에 관하여 설명했지만, 이러한 블레이즈드 회절격자 이외에 광속을 편향시키는 작용을 가지면서 수차의 발생이 적은 소자를 이용하여 광학편향소자를 작성하는 것도 가능하다. 또, 상기 실시예에 나타낸 광학편향소자는, 회절격자의 격자홈부에 액정을 배치했을 경우에 관하여 설명했지만, 회절격자와 액정과의 배치 관계는 이에 한정하지 않고, 글래스 기판간에 액정을 봉입한 부재를 회절격자(수지기판)에 인접하도록 배치해도 된다.

또한, 상기 실시예에서는 편광특성을 이용해서 입사광의 일부를 분할하고, 촬상소자(108) 위에 2상을 형성하는 광학편향소자(200)를 사용했을 경우에 관하여 설명했지만, 본 발명의 제1광학소자로서는, 편광특성 이외의 광학적특성(예를 들면, 파장특성)을 이용해서 입사광의 일부를 분할하는 광학편향소자를 이용하여도 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 상기 각 실시예에 의하면, 제1광학소자에 입사한 제1편광성분을 분할해서 광전변환소자 상에 한 쌍의 상을 동시에 형성하므로, 마스크의 개구위치를 바꿀 경우 등에 비교해서 고속으로 상신호를 얻을 수 있다. 게다가, 스플릿이미지프리즘이나 홀로그래픽 광학소자를 사용할 경우에 비교하여, 초점검출에 알맞은 수차가 적은 한 쌍의 상을 형성할 수 있다. 따라서, TTL위상차 검출방식이면서 동분할방식에 의해서 고속이면서 고밀도의 초점검출을 행할 수 있다.

또한, 제1광학소자로부터의 광에 포함되는 제2광성분(예를 들면, 제2편광성분)을 광전변환소자를 향하는 제1광성분(예를 들면, 제1편광성분)으로부터 분리함으로써, 광전변환소자 상에 상기 쌍의 상만을 형성할 수 있는 동시에, 제2광성분을 화인더 관찰 등 다른 용도에 이용할 수 있다.

Claims

제1광학계(125)의 사출동(射出瞳)을 통과해서 광전변환소자(108)를 향하는 광에 포함되는 제1편광성분을, 상기 광전변환소자 상의 서로 다른 영역에 상(像)을 형성하도록 분할하는 제1광학소자(200)와,

상기 다른 영역에 형성된 상의 위상의 차를 검출하는 검출 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1항에 있어서,

상기 제1광학소자는, 각각 블레이즈형상을 가지면서 블레이즈방향이 서로 다른 복수의 회절격자(201a, 201b)와,

특정한 광학축 방향을 가지는 일축성 투광재료부를 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제2항에 있어서,

상기 제1광학소자는, 상기 일축성 투광재료부의 광학축 방향으로 직교하는 편광축방향을 가지면서 복수의 개구영역을 가지는 편광막(204)을 더 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1항에 있어서,

상기 제1광학소자는, 상기 사출동에 있어서의 제1영역을 통과한 상기 제1편광성분을 상기 광전변환소자 상의 제1수광영역을 향하게 하고, 상기 사출동에 있어서의 제2영역을 통과한 상기 제1편광성분을 상기 광전변환소자 상의 제2수광영역으로 향하게 하는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1항에 있어서,

상기 광전변환소자이며, 상기 제1광학계에 의해 형성된 피사체 상을 촬영하기 위한 촬상소자를 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1항에 있어서,

상기 다른 수광영역으로부터의 출력에 의거하여 상기 제1광학계의 초점상태를 검출하는 초점검출 디바이스를 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1항에 있어서,

상기 제1광학소자로부터의 상기 광에 포함되는 제2편광성분을 상기 제1편광성분에 대하여 분리하는 제2광학소자(301)를 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제7항에 있어서,

상기 제2광학소자는, 상기 제2편광성분을 제2광학계(103, 104)에 입사시키는 것을 특징으로 하는 광학기기.
제7항에 있어서,

상기 제1 및 제2광학소자는, 상기 제1광학계로부터 상기 광전변환소자를 향하는 광로의 내외로 이동 가능한 것을 특징으로 하는 광학기기.
제1광학계(125)를 가지는 렌즈 장치와,

상기 렌즈 장치가 장착되는 청구항 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 촬영 장치로서의 광학기기를 가지는 것을 특징으로 하는 촬영 시스템.
제1광학계(125)의 사출동을 통과해서 광전변환소자(108)를 향하는 광에 포함되는 제1광성분을 상기 광전변환소자 상의 서로 다른 영역에 상을 형성하도록 분할하는 제1광학소자(200)와,

상기 다른 영역에 형성된 상의 위상의 차를 검출하는 검출 수단과,

상기 제1광학소자로부터의 상기 광에 포함되는 제2광성분을 상기 제1광성분에 대하여 분리하는 제2광학소자(301)와,

상기 제2광학소자에 의해 분리된 상기 제2광성분에 의해 형성된 상을 관찰(觀察)하게 하는 제2광학계(103, 104)를 가지는 것을 특징으로 하는 광학기기.
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제1광학계(125)를 가지는 렌즈 장치와,

상기 렌즈 장치가 장착되는 청구항 제11항에 기재된 촬영 장치로서의 광학기기를 가지는 것을 특징으로 하는 촬영 시스템.