JPH10161012A - 焦点検出装置、および焦点検出機能を有する撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、撮影光学系の焦点調節状態を検出
する焦点検出装置、およびその焦点検出機能と併せて撮
像機能を兼ね備えた撮像装置に関し、撮像面上の焦点調
節状態を直に検出することを目的とする。 【解決手段】 被写体からの光を結像する撮影光学系１
と、撮影光学系１の像空間側に配置され、光を入射角に
応じ透過光と反射光とに分けて像空間を分割する光学素
子２と、光学素子２により複数に分割された像空間ごと
に個別配置され、像空間ごとに分割形成される光像を撮
像する複数の撮像手段３ａ，３ｂと、複数の撮像手段３
ａ，３ｂから画像情報を取り込んで該画像情報の間の変
位を検出する変位検出手段４と、変位検出手段４により
検出された変位に基づいて、撮影光学系１の焦点調節状
態を検出する焦点検出手段５とを備えたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮影光学系の焦点
調節状態を検出する焦点検出装置、およびその焦点検出
機能と併せて撮像機能を兼ね備えた撮像装置に関する。
特に、従来の瞳分割位相差検出方式との相違点は、焦点
検出用の仮想面（一次結像面など）を撮像面と別個に設
けることなく、撮像面上において直接的に焦点検出が行
われる点である。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラその他の光学機器には、焦
点調節状態を検出するために、瞳分割位相差検出方式の
焦点検出装置が搭載されている。図２３は、この種の焦
点検出装置を搭載した電子カメラを示す図である。図２
３において、カメラボディ６１の前面には鏡筒６２が取
り付けられ、この鏡筒６２の内部には撮影光学系６３が
配置される。

【０００３】撮影光学系６３の光軸上には、メインミラ
ー６４およびサブミラー６５が順に配置され、メインミ
ラー６４の反射方向に沿ってマット面およびペンタプリ
ズムなどが配置される。一方、サブミラー６５の反射方
向には焦点検出部６６が配置され、この焦点検出部６６
の出力は、Ａ／Ｄ変換部６７を介してマイクロプロセッ
サ６８に接続される。

【０００４】また、サブミラー６５の後方には、ＣＣＤ
撮像素子などからなる撮像部７０が配置され、撮像部７
０は、ミラーアップ状態において被写体像の撮像を行
う。図２４は、焦点検出部６６の内部構成を示す分解斜
視図である。図２４において、焦点検出部６６の上面に
は、レンズホルダ部７１が設けられ、レンズホルダ部７
１にコンデンサレンズ７２が嵌合される。

【０００５】このコンデンサレンズ７２の上面には、視
野を制限する視野マスク７３と、赤外光を遮る赤外カッ
トフィルタ７４とが配置される。また、コンデンサレン
ズ７２の直下にはミラー７５が斜めに配置され、ミラー
７５の反射軸に沿って、絞り板７７，レンズ板７８およ
びイメージセンサ７９が順に配置される。イメージセン
サ７９の出力は、Ａ／Ｄ変換部６７を介してマイクロプ
ロセッサ６８に接続される。

【０００６】さらに、上述の絞り板７７には、左右対称
な開口部からなる絞りマスク７７ａ，７７ｂが穿孔さ
れ、また、レンズ板７８には、左右対称な結像レンズか
らなるセパレータレンズ７８ａ，７８ｂが一体に成形さ
れる。以下、これらの図に基づいて、従来の焦点検出動
作を説明する。まず、ミラーダウン状態において、焦点
検出部６６は、サブミラー６５の反射光を受光する。

【０００７】この受光光束は、撮像面と光学的に等価な
仮想面（以下、この面を「一次結像面」という）の近傍
において一旦結像する。視野マスク７３は、この光像の
余分な部分を遮蔽して、焦点検出エリア内の光像のみを
抜き出す。この焦点検出エリア内の光像は、一次結像面
を通過して再び分散し、コンデンサレンズ７２を介して
絞りマスク７７ａ，７７ｂに到達する。

【０００８】絞りマスク７７ａ，７７ｂでは、これらの
光束を瞳分割して、左右対称な分割光束を形成する。こ
れらの分割光束は、セパレータレンズ７８ａ，７８ｂを
介して個別にアオリ結像され、イメージセンサ７９の撮
像面に、一組の光像を形成する。ここで、イメージセン
サ７９は、これら一組の光像を光電変換する。マイクロ
プロセッサ６８は、イメージセンサ７９の光電出力を取
り込む。

【０００９】マイクロプロセッサ６８は、この光電出力
に対して公知の相関演算を行い、一組の光像の像間隔を
検出する。この像間隔に基づいて、一次結像面と光像と
のズレ量が算出される。マイクロプロセッサ６８は、こ
のズレ量に換算係数を乗ずることにより、撮像面と光像
とのズレ量（以下、「デフォーカス量」という）を間接
的に算出する。

【００１０】一方、図示しないレリーズ釦が全押しされ
ると、メインミラー６４およびサブミラー６５が跳ね上
げられ、撮影光学系６３の通過光束が、撮像部７０の撮
像面に直接到達して、被写体像を形成する。撮像部７０
は、この被写体像の光電変換を行って、図示しない画像
記録部や表示部へ画像信号を出力する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の焦点
検出装置では、焦点検出用の一次結像面を撮影光路と別
に設定する。この一次結像面に関して焦点検出を行うこ
とにより、撮像面上の焦点調節状態（例えば、デフォー
カス量など）を間接的に推測していた。そのため、焦点
検出部６６もしくは撮像部７０の取り付け誤差や、取り
付け位置の経年変化などが発生して、撮像面と一次結像
面との位置関係が僅かでもずれると、焦点検出精度が低
下してしまうという問題点があった。

【００１２】また、従来の焦点検出装置は、ミラーアッ
プ時に撮影光束を受光することができない。そのため、
撮影が行われる瞬間の焦点調節状態を直に検出できない
という問題点があった。その結果、レリーズタイムラグ
の期間に合焦状態がずれてしまうという問題点があっ
た。

【００１３】さらに、一般的な電子カメラでは、撮像部
７０として、１／２〜１／３インチ程度の撮像素子が使
用される。このような電子カメラは、３５ｍｍの銀塩カ
メラなどに比べて撮影画面が数倍小さく、画素ピッチも
１０μｍ程度あるいはそれ以下と細かいため、撮像面上
における許容錯乱円の径が小さくなる。そのため、この
ような電子カメラの光学系に３５ｍｍカメラ用の焦点検
出部をそのまま使用すると、焦点検出精度が不足し、合
焦精度が不十分になるおそれがあった。

【００１４】また、従来の焦点検出装置において、複数
の焦点検出エリアについて焦点検出を行う場合には、焦
点検出部６６の内部光路に相当する光路を焦点検出エリ
アの数だけ設ける必要があった。そのため、この種の焦
点検出装置では、装置が大型化するという問題点があっ
た。さらに、従来の焦点検出装置では、焦点検出エリア
が構造的に固定される。そのため、焦点検出エリアの位
置を連続的に可変する場合には、焦点検出部を機械的に
移動する必要があった。このような装置では、焦点検出
部の駆動機構などを別途備えなければならず、装置が大
型化するという問題点があった。さらに、焦点検出部の
移動に際して、撮像面と一次結像面との位置関係を一定
に保つことが非常に困難であるという問題点もあった。

【００１５】そこで、請求項１，２に記載の発明では、
上述の問題点を解決するために、撮像面上の焦点調節状
態を直に検出することができる焦点検出装置を提供する
ことを目的とする。請求項３に記載の発明では、請求項
１の目的と併せて、撮影画面の隅々の焦点調節状態を検
出することができる焦点検出装置を提供することを目的
とする。

【００１６】請求項４に記載の発明では、請求項１の目
的と併せて、特定の被写体の焦点調節状態を検出するこ
とができる焦点検出装置を提供することを目的とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４の目的と併せて、焦
点調節状態の検出対象を自在に変更することができる焦
点検出装置を提供することを目的とする。請求項６に記
載の発明は、請求項１の目的と併せて、カラー用の撮像
素子を使用する場合に好適な焦点検出装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項６の目的
と併せて、カラー用の撮像素子を使用した場合に、より
高精度に焦点調節状態を検出することができる焦点検出
装置を提供することを目的とする。請求項８に記載の発
明は、請求項１の目的と併せて、空間画素ずらしが施さ
れた撮像素子を使用する場合に好適な焦点検出装置を提
供することを目的とする。

【００１８】請求項９に記載の発明は、請求項１の目的
と併せて、撮影画面の高解像度化もしくは高Ｓ／Ｎ化も
しくは大画面化を容易に実現することができる撮像装置
を提供することを目的とする。請求項１０に記載の発明
は、請求項９の目的と併せて、撮像装置の電荷蓄積時間
を適正に決定することができる撮像装置を提供すること
を目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】図１は、請求項１に記載
の発明に対応する原理ブロック図である。以下、図１に
対応付けて、課題を解決するための手段を説明する。請
求項１に記載の発明は、被写体からの光を結像する撮影
光学系１と、撮影光学系１の像空間側に配置され、光を
入射角に応じ透過光と反射光とに分けて像空間を分割す
る光学素子２と、光学素子２により複数に分割された像
空間ごとに個別配置され、像空間ごとに分割形成される
光像を撮像する複数の撮像手段３ａ，３ｂと、複数の撮
像手段３ａ，３ｂから画像情報を取り込んで該画像情報
の間の変位を検出する変位検出手段４と、変位検出手段
４により検出された変位に基づいて、撮影光学系１の焦
点調節状態を検出する焦点検出手段５とを備えたことを
特徴とする。

【００２０】図２は、請求項２に記載の発明を説明する
図である。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の
撮像装置において、光学素子２が、撮影光学系１の光路
上に空隙６ｃを有する光学プリズム６であり、該空隙６
ｃは、光路に対し傾斜したプリズム断面６ａ，６ｂのす
きまに形成される空隙であることを特徴とする。

【００２１】図３は、請求項３に記載の発明を説明する
図である。請求項３に記載の発明は、請求項１または請
求項２に記載の焦点検出装置において、撮影光学系１
は、像空間側をほぼテレセントリック系とする光学系で
あることを特徴とする。なお、ここでの撮影光学系１
は、厳密な意味でのテレセントリック系を形成する光学
系に限定されず、撮影画面の大きさに比べて射出瞳が十
分に離れた撮影光学系であっても実質的に構わない。例
えば、３５ｍｍカメラ用の撮影レンズを用いて、１／２
インチ程度の撮像素子に光像を形成するケースなども含
まれる。

【００２２】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請
求項３のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
変位検出手段４は、撮像手段３ａ，３ｂの撮影画面内に
設けられた焦点検出エリアに検出範囲を限定して、画像
情報の変位を検出することを特徴とする。図４は、請求
項５に記載の発明を説明する図である。

【００２３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の焦点検出装置において、外部入力により、焦点検出エ
リアを選択もしくは移動もしくは縮小拡大する操作手段
７を備えたことを特徴とする。請求項６に記載の発明
は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の焦点
検出装置において、撮像手段３ａ，３ｂの撮像面上に
は、所定の表色系における色フィルタが混合して配列さ
れてなり、変位検出手段４は、画像情報の予め定められ
た色成分を抽出もしくは合成し、その色成分について変
位を検出することを特徴とする。

【００２４】請求項７に記載の発明は、請求項６に記載
の焦点検出装置において、撮像手段３ａ，３ｂは、色フ
ィルタの少なくとも一色が、縦方向もしくは横方向もし
くは斜め方向に連続して配列されてなり、変位検出手段
４は、一色の連続方向に沿って、画像情報の変位を検出
することを特徴とする。図５は、請求項８に記載の発明
に対応する原理ブロック図である。

【００２５】請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請
求項７のいずれか１項に記載の焦点検出装置において、
複数の撮像手段３ａ，３ｂは、撮像面上の画素配置に空
間画素ずらしが施されてなり、変位検出手段４は、空間
画素ずらしによる画像情報の位置ズレを、画素単位の重
み付け加算により補正する画素補正手段４ａと、画素補
正手段４ａにより補正された画像情報の間の変位を検出
する検出手段４ｂとを備えてなることを特徴とする。

【００２６】図６は、請求項９に記載の発明に対応する
原理ブロック図である。請求項９に記載の発明は、請求
項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の焦点検出装置
を具備してなる撮像装置において、複数の撮像手段３
ａ，３ｂにより光電変換された画像情報を、分割前の像
空間の位置関係に従って合成し、被写体像の画像情報を
得る画像合成手段８を備えたことを特徴とする。

【００２７】請求項１０に記載の発明は、請求項９に記
載の撮像装置において、撮像手段３ａ，３ｂは、焦点検
出時と撮影時の状態遷移に伴って、光電荷を蓄積する電
荷蓄積時間を変更することを特徴とする。

【００２８】（作用）請求項１にかかわる焦点検出装置
では、光学素子２が、撮影光学系１の像空間側に配置さ
れる。この光学素子２は、光の入射角に応じて光を反射
光と透過光とに振り分ける。

【００２９】このような光学素子２の光学作用により、
撮影光学系１の像空間が部分的に向きを変え、像空間が
複数に分割される。撮像手段３ａ，３ｂは、複数に分割
された像空間ごとに個別配置され、像空間ごとに形成さ
れる光像を撮像する。ここで、撮影画面上の各点に収束
する光束群を考える。このような光束群の一部が、光学
素子２を介して完全な光束形状のまま分けられる場合を
仮定する。これらの光束群は、振り分け先の一方の像空
間において収束して、光像の一部分をそのまま形成す
る。

【００３０】一方、それ以外の光束群は、光束断面が入
射角に応じて分断（瞳分割）される光束群となる。これ
らの光束群は、振り分け先の像空間ごとに光像を複数形
成する。したがって、本来一つであるべき光像が、複数
の像空間にまたがって形成される。以下、このように光
像が重複して形成される領域を「重複域」という。（な
お、ここでは、重複域が撮影画面の一部に形成される場
合について説明しているが、本発明としては、撮影画面
の全域が重複域となっても構わない。） 図７〜９は、各焦点調節状態における重複域の点像を示
す図である。

【００３１】合焦状態では、図７（ａ）〜（ｃ）に示す
ように、一点に収束すべき光束が、光学素子２を介して
重複域β１，β２に分配される。これらの重複域β１，
β２では、分配後の光束がそれぞれに収束するため、点
像が個々に形成される。また、後ピン状態では、図８
（ａ）〜（ｃ）に示すように、円状のボケ像を形成すべ
き光束が、光学素子２を介して、重複域β１，β２に分
配される。これらの重複域β１，β２では、分配後の光
束断面がボケ像として表れるため、半円状のボケ像が形
成される。

【００３２】さらに、前ピン状態では、図９（ａ）〜
（ｃ）に示すように、円状のボケ像を形成すべき光束
が、光学素子２を介して、重複域β１，β２に分配され
る。これらの重複域β１，β２では、分配後の光束断面
がボケ像として表れるため、半円状のボケ像が形成され
る。

【００３３】なお、前ピン状態では、撮像手段３ａ，３
ｂに到達する前に光束が一旦収束して、ボケ像の左右
（もしくは上下）が反転するため、後ピン状態とは反対
向きに半円状のボケ像が形成される。図１０は、これら
のボケ形状を各焦点調節状態ごとに説明した図である。
合焦状態では、図１０（ａ）に示すように、重複域β
１，β２において光像が同様に形成されるため、光像の
相対的な変位がゼロとなる。

【００３４】また、後ピン状態では、図１０（ｂ）に示
すように、重複域β１，β２ごとに半円状のボケ像が偏
って形成されるため、光像の重心変位（図１０中のρ）
が生じる。さらに、前ピン状態では、図１０（ｃ）に示
すように、重複域β１，β２ごとに半円状のボケ像が偏
って形成されるため、光像の重心変位（図１０中の−
ρ）が生じる。

【００３５】ここで、後ピン状態と前ピン状態では、ボ
ケ形状の向きが反対向きになるため、光像の重心変位は
正負が逆の値となる。変位検出手段４は、このような光
像の変位を検出する。焦点検出手段５では、この変位の
符号に基づいて、後ピン状態か前ピン状態かを判定でき
る。また、変位の大きさから、合焦状態からのズレ量
（例えば、デフォーカス量）を検出することもできる。

【００３６】以上説明した作用により、本発明は、撮像
手段３ａ，３ｂの撮像面の焦点調節状態を直接的に検出
することが可能となる。したがって、焦点検出部および
撮像部の取り付け誤差などの誤差要因が介在しないの
で、高い焦点検出精度を得ることができる。なお、撮像
面の手前にミラーボックスを配置する場合は、従来通り
にメインミラーの一部に光透過部を設ければ、ミラーダ
ウン状態のまま、焦点検出が可能となる。

【００３７】さらに、ミラーアップ状態においても、焦
点検出面である撮像面で撮影光束を受光できるので、撮
影が行われる瞬間の焦点調節状態を直接的に検出するこ
とができる。また、撮像手段３ａ，３ｂの解像度で、焦
点検出用の画像情報が取り込まれるので、適正な精度で
焦点調節状態を検出することができる。

【００３８】請求項２にかかわる焦点検出装置には、光
学素子２として、空隙６ｃを有する光学プリズム６が配
置される。ここで、光学プリズム６と空隙６ｃ内の媒質
との相対屈折率をｎｄとすると、空隙６ｃにおける全反
射の臨界角φは、下式（１）で算出される。 臨界角φ＝sin^-1（１／ｎｄ） ・・・（１） この臨界角φより大きな角度で入射する光は、プリズム
断面６ａにおいて全反射される（図２中のＡ）。

【００３９】一方、臨界角φより小さな角度で入射する
光は、その大部分（例えば、９６％以上）がプリズム断
面６ａを透過して、屈折光となる。この屈折光は、プリ
ズム断面６ｂに到達して逆方向に屈折され、元の進行方
向へ進む（図２中のＢ）。このような光学作用により、
光学プリズム６は、臨界角φを境界にして光を反射光と
透過光とに分けることができる。

【００４０】なお、全反射を生じる条件は、上記の相対
屈折率ｎｄが「１」以上であればよいので、空隙６ｃ内
の媒質は空気や真空に限定されるものではない。請求項
３にかかわる焦点検出装置では、撮影光学系１の光学作
用により、像空間側にほぼテレセントリック系を形成す
る。ここで、ほぼテレセントリック系とは、射出光束の
主光線（図３中のＰｒ）が、像空間側において一様にほ
ぼ平行する光学系である。

【００４１】このような光学系としては、撮影画面の大
きさに比べて射出瞳が十分離れているものであればよ
い。例えば、３５ｍｍカメラ用の交換レンズを用いて、
撮像素子の小型受光面に光像を結像するような光学系で
もよい。このような撮影光学系１では、撮影画面に到達
する全ての主光線Ｐｒが、ほぼ同一の入射角で光学素子
２に入射する。そのため、口径蝕などの影響を除けば、
撮影画面の全域にわたって光学素子２による瞳分割がほ
ぼ均一に生じる。その結果、図３に示すように、撮影画
面のほぼ全域にわたって重複域が形成される。

【００４２】通常、請求項１の構成では、撮影画面の一
部が重複域となる。この重複域において焦点検出が可能
となるため、焦点検出領域は、撮影画面の一部に限定さ
れる。しかしながら、請求項３の構成では、ほぼテレセ
ントリック系を像空間側に構成することにより、重複域
が撮影画面のほぼ全域まで拡大する。その結果、撮影画
面の隅々にまでわたって焦点調節状態を検出することが
可能となる。

【００４３】請求項４にかかわる焦点検出装置では、変
位検出手段４が、重複域内に設けられた焦点検出エリア
に検出範囲を限定して、画像情報の変位を検出する。こ
のような作用により、重複域全体を焦点検出の対象とす
ることなく、特定の被写体を焦点検出の対象として絞る
ことができる。したがって、重複域が広くなった場合に
も狭い範囲を狙って厳密に焦点検出を行うことが可能と
なる。

【００４４】請求項５にかかわる焦点検出装置では、焦
点検出エリアを選択もしくは移動もしくは縮小拡大する
操作手段７を備える。このような作用により、撮影対象
が画面中央から外れているケースにおいても、焦点検出
エリアを適宜に選択もしくは移動することにより、狙っ
た被写体を焦点検出の対象とすることができる。

【００４５】また、重複域の広さは、撮影光学系１の種
類や開放Ｆ値などによって変化する。したがって、開放
Ｆ値などの外部入力に対応して、焦点検出エリアを縮小
拡大することにより、適正な焦点検出エリアを常に確保
することが可能となる。

【００４６】請求項６にかかわる焦点検出装置では、撮
像手段３ａ，３ｂの撮像面に、所定の表色系（例えば、
ＲＧＢ表色系，ＹＩＱ表色系，補色表色系など）の色フ
ィルタが画素単位に混合配列される。このような場合、
異なる色成分を比較して、光像の変位を検出することは
できない。

【００４７】そこで、変位検出手段４は、特定の色成分
を抽出もしくは合成して、焦点検出用の画像情報を生成
する。この画像情報は、単色からなる輝度パターンとな
るので、光像の変位を確実に検出することができる。請
求項７にかかわる焦点検出装置では、色フィルタの少な
くとも一色を、縦方向もしくは横方向もしくは斜め方向
に連続して配列する。

【００４８】このように色フィルタを配列することによ
り、一色の連続方向については、等価的にラインセンサ
が構成される。変位検出手段４は、この連続方向に沿っ
て、画像情報の変位を検出する。このような作用によ
り、連続方向の画素密度の精度で、画像情報の変位を正
確に検出することが可能となる。

【００４９】請求項８にかかわる焦点検出装置では、複
数の撮像手段３ａ，３ｂの画素配置に空間画素ずらしが
施される。一方、画素補正手段４ａは、この空間画素ず
らしによる画像情報の位置ズレを、画素単位の重み付け
加算により補正する。検出手段４ｂは、このように補正
された画像情報の間の変位を検出する。

【００５０】したがって、空間画素ずらしによる画像情
報の位置ズレにかかわらずに、焦点検出を行うことが可
能となる。請求項９にかかわる撮像装置では、請求項１
乃至８のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、画像合
成手段８とを具備して構成する。

【００５１】この画像合成手段８は、焦点検出装置内の
複数の撮像手段３ａ，３ｂから光電出力をそれぞれ取り
込む。画像合成手段８は、これらの画像情報を、分割前
の像空間の位置関係に従って合成し、被写体像の画像情
報を合成する。このような構成により、焦点検出機能を
有する撮像装置が容易に実現できる。

【００５２】請求項１０にかかわる撮像装置では、焦点
検出時と撮影時とにおいて、撮像手段３ａ，３ｂが電荷
蓄積時間を変更する。通常、焦点検出時の画像情報に白
つぶれや黒つぶれが生じると、画像パターンの違いが判
別できなくなるため、焦点検出に支障が生じる。また、
撮影時の電荷蓄積時間は、撮影意図や適正露出値などに
応じて手動もしくは自動で決定されるべきものである。

【００５３】この例のような事情のため、焦点検出時と
撮影時の状態遷移に伴って、電荷蓄積時間を決定する方
式などを切り換えることによって、どちらの状態につい
ても適正な電荷蓄積を実施することが可能となる。

【００５４】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明に
おける実施の形態を説明する。

【００５５】図１１は、請求項１〜９に対応する実施形
態を示す図である。図１２は、本実施形態における光学
プリズム１４の構成を示す説明図である。これらの図に
おいて、撮像装置１１に撮影レンズ１２が取り付けら
れ、撮影レンズ１２の物側焦点の近傍に絞り１３が配置
される。また、撮影レンズ１２の像空間側には、光学プ
リズム１４が配置される。

【００５６】この光学プリズム１４は、立方体を斜めに
分断した形状の光学ガラスからなる。これらの光学ガラ
スの間に、可視波長の数倍以上の厚さをもつ金属薄片１
４ｄを挟むことにより、プリズム断面に挟まれた空隙１
４ｃを形成する。なお、光学ガラスの材料として一般的
な硼砂クラウンガラス（ＢＫ７）を用いると、空隙１４
ｃとの相対屈折率ｎｄは、１．５２程度となる。この場
合、空隙１４ｃにおける全反射の臨界角φは、４１°程
度になる。

【００５７】この空隙１４ｃによる光反射方向に撮像素
子１５ａが配置され、光透過方向に撮像素子１５ｂが配
置される。これらの撮像素子１５ａ，１５ｂは、空隙１
４ｃを挟んで鏡映関係の位置に配置される。なお、臨界
角φと空隙１４ｃの傾斜角とを変更することにより、透
過光量と反射光量との比率を自在に調節することが可能
となる。例えば、透過光量と反射光量とをほぼ等しくす
る場合には、「空隙１４ｃと撮影レンズ１２の主平面と
のなす角度」と臨界角φとを等しく設定すればよい。こ
のように空隙１４ｃの傾斜角が変更される場合も、空隙
１４ｃを挟んで鏡映関係を保つように光学プリズム１４
の底面および側面を形成し、それぞれの面に撮像素子１
５ａ，１５ｂを配置すればよい。

【００５８】このように配置された撮像素子１５ａの出
力は、第１記憶部１６ａを介して画素補間部１７および
エリア抽出部１８に接続される。また、撮像素子１５ｂ
の出力は、第２記憶部１６ｂを介して画素補間部１７お
よびエリア抽出部１８に接続される。画素補間部１７の
出力は、画像合成部１９および画像記憶部２０を介して
出力制御部２１に接続され、出力制御部２１の出力は、
画像出力端子２２および表示部２３に接続される。

【００５９】一方、エリア抽出部１８の出力は、重み付
け加算部２４および像シフト演算部２５を介して焦点検
出演算部２６に接続される。焦点検出演算部２６の出力
は、焦点制御部２７およびレリーズ制御部３０に接続さ
れる。この焦点制御部２７は、焦点駆動機構２８を介し
て撮影レンズ１２および絞り１３を前後に駆動する。こ
の焦点制御部２７は、このような焦点制御の動作が完了
すると、合焦ＬＥＤ（図示せず）を点灯する。

【００６０】また、撮像装置１１の筐体には、レリーズ
釦２９が設けられ、このレリーズ釦２９のスイッチ出力
は、エリア抽出部１８およびレリーズ制御部３０に接続
される。レリーズ制御部３０の出力は、撮像素子１５ａ
および撮像素子１５ｂに個別に接続される。このレリー
ズ制御部３０は、焦点検出時において、撮像素子１５
ａ，１５ｂの電子シャッタを繰り返し駆動する。これら
の電子シャッタの電荷蓄積時間は、前回分の画像情報を
基準にして画像の白つぶれおよび黒つぶれを最小とする
時間に逐次制御される。

【００６１】一方、撮影時においては、手動設定された
露出値や、露出制御部（図示せず）などにより自動決定
された露出値に応じて、電子シャッタの電荷蓄積時間が
決定される。また、撮像装置１１の筐体には、焦点検出
エリアの手動選択を行うためのポインティングデバイス
であるエリア選択部３１が設けられ、エリア選択部３１
の出力は、エリア抽出部１８に接続される。

【００６２】なお、請求項１に記載の発明と本実施形態
との対応関係については、撮影光学系１は撮影レンズ１
２に対応し、光学素子２は光学プリズム１４に対応し、
撮像手段３ａ，３ｂは撮像素子１５ａ，１５ｂおよびレ
リーズ制御部３０に対応し、変位検出手段４は像シフト
演算部２５に対応し、焦点検出手段５は焦点検出演算部
２６に対応する。

【００６３】請求項２に記載の発明と本実施形態との対
応関係については、光学プリズム６は光学プリズム１４
に対応し、空隙６ｃは空隙１４ｃに対応する。請求項３
に記載の発明と本実施形態との対応関係については、撮
影光学系１は撮影レンズ１２および絞り１３に対応す
る。

【００６４】請求項４に記載の発明と本実施形態との対
応関係については、変位検出手段４は、エリア抽出部１
８および像シフト演算部２５に対応する。請求項５に記
載の発明と本実施形態との対応関係については、操作手
段７はエリア選択部３１に対応する。請求項６，７に記
載の発明と本実施形態との対応関係については、変位検
出手段４は、エリア抽出部１８および像シフト演算部２
５に対応する。

【００６５】請求項８に記載の発明と本実施形態との対
応関係については、画素補正手段４ａは重み付け加算部
２４に対応し、検出手段４ｂは像シフト演算部２５に対
応する。請求項９，１０に記載の発明と本実施形態との
対応関係については、画像合成手段８は、画素補間部１
７および画像合成部１９に対応する。

【００６６】図１３および図１４は、本実施形態の動作
を示す流れ図である。以下、これらの図を用いて本実施
形態の動作を説明する。絞り１３は、撮影レンズ１２の
物側焦点の近傍に配置される。そのため、この絞り１３
（入射瞳）を通過する光束群の主光線は、いずれも撮影
レンズ１２の物側焦点を通過する。このような主光線が
撮影レンズ１２を通過することにより、像空間側の主光
線は全て平行する。

【００６７】以上のような光学作用により、図１１に示
すように、撮影レンズ１２の像空間側にはテレセントリ
ック系が形成される。このようなテレセントリック系で
は、光束群は一様な入射角で空隙１４ｃに到達する。空
隙１４ｃは、これらの一様な光束群を、全反射角φ（例
えば４１°）を境界にして、反射光と透過光とに二分す
る。

【００６８】ここで、反射光は、撮像素子１５ａの撮像
面に到達して光像を形成する。他方の透過光は、撮像素
子１５ｂの撮像面に到達して光像を形成する。この状態
で、レリーズ釦２９が半押しされると（ステップＳ
１）、レリーズ制御部３０は、撮像素子１５ａ，１５ｂ
の撮像面上の不要な光電荷を一旦排除して、光電荷の蓄
積を開始させる（ステップＳ２）。

【００６９】ここで、焦点検出時の電荷蓄積時間が経過
すると（ステップＳ３）、レリーズ制御部３０からの指
令により、撮像素子１５ａ，１５ｂは一組の画像情報を
個々に出力する。なお、この焦点検出時の電荷蓄積時間
は、１回目には初期設定値を使用し、２回目以降は前回
分の画像情報を基準にして画像の白つぶれや黒つぶれを
起こさない時間に逐次制御される。

【００７０】一般に、空隙１４ｃにおける光束の分割比
が等分ではないため、一組の画像情報の平均輝度レベル
は僅かにずれる。そこで、第１記憶部１６ａおよび第２
記憶部１６ｂは、この平均輝度レベルのズレを分割比に
応じて利得補正し、補正後の画像情報をそれぞれ記憶す
る（ステップＳ４）。なお、空隙１４ｃの傾斜角などを
適当に設定して光束の分割比を等分に設定している場合
には、ここでの利得補正を省くことができる。

【００７１】さらに、第１記憶部１６ａ内では、鏡像状
態で撮像された画像情報を元に戻すために、画像情報の
左右が反転される（ステップＳ５）。ここで、エリア抽
出部１８は、エリア選択部３１の出力を取り込み、手動
選択された焦点検出エリアを検知する。図１５（ａ）
は、焦点検出エリアの配置例を示す図である。この配置
例では、焦点検出エリア（図中のＰ）が撮影画面（図中
のＳ）内で縦５×横３に配置される。これらの焦点検出
エリアＰの中の一つが、エリア選択部３１を介して手動
選択される。

【００７２】エリア抽出部１８は、選択された焦点検出
エリアＰ内の画素列（図中のＱ）を第１記憶部１６ａお
よび第２記憶部１６ｂからそれぞれ読み出す（ステップ
Ｓ６）。なお、この画素列Ｑを、図１５（ｂ）に示すよ
うに、焦点検出エリアＰからはみ出すように設定しても
よい。次に、エリア抽出部１８は、これらの画素列から
特定の色成分を抽出する（ステップＳ７）。

【００７３】この抽出方式は、撮像素子１５ａ，１５ｂ
の色フィルタ配列に応じて、例えば次のように決定す
る。図１６（ａ），（ｂ）では、特定の色成分が連続的
に配列されている。像シフト演算部２５は、この連続方
向の画素値をそのまま抽出する。このような抽出動作に
より、撮像素子１５ａ，１５ｂの画素密度の精度で色成
分を抽出することができる。

【００７４】ただし、この場合、上記特定の色成分の配
列方向とデフォーカスによる像ずれの方向とを一致させ
るために、光学プリズム１４による瞳分割方向と平行し
て特定の色成分を配列することが好ましい。また、図１
６（ｃ）では、デフォーカスによる像ずれ方向に対して
特定の色成分が一定間隔ごとに配置されている場合を示
す。像シフト演算部２５は、この特定の色成分を一定間
隔ごとに間引いて抽出する。

【００７５】さらに、図１６（ｄ）では、色フィルタ配
列を２×２の小ブロックに分け、その小ブロック内の色
成分（同一の色成分、または異なる色成分）を合成する
ことにより、特定の色成分を得る。また、図１７（ｅ）
では、色フィルタ配列を３×２の小ブロックに分ける。
このとき、小ブロックは左右の小ブロックと半分ずつ重
複し、かつ段違いに並ぶように分けられる。この小ブロ
ック内の色成分（同一の色成分、または異なる色成分）
を合成することにより、特定の色成分を得る。

【００７６】次に、重み付け加算部２４は、両方の画素
列の画素位置が一致しない場合に対処して、画素列に対
して重み付け加算を施す（ステップＳ８）。このような
重み付け加算の方式は、撮像素子１５ａ，１５ｂの画素
配置に従って、例えば次のように決定される。図１８
（α）では、撮像素子１５ａ，１５ｂの画素配置が許容
範囲内で一致する。そこで、画素列が一列からなる場合
は、図１８（β）に示すように、画素配置の一致した画
素列をそのまま選択する。また、画素列が複数列からな
る場合は、図１８（γ）に示すように、各列に一様な重
み付けを行う。なお、中央列（ハ）の重みを大きくし、
周辺部（ロ），（ニ）の重みを小さくしてもよい。

【００７７】図１９（α）では、撮像素子１５ａ，１５
ｂに空間画素ずらしを施すために、画素配置がｙ方向に
１／２画素ほどずれる。そこで、画素列が一列からなる
場合は、図１９（β）に示すように、ｙ方向に最もズレ
の少ない画素列を選択する。また、画素列が複数列から
なる場合は、図１９（γ）に示すように、各列に係数ａ
〜ｆの重みを付けて加算する。この係数ａ〜ｆとして
は、例えば、次のような値を使用する。

【００７８】 ａ＝１／２ ｂ＝１ ｃ＝１／２ ｄ＝１ ｅ＝１ ｆ＝０ 図２０（α）では、撮像素子１５ａ，１５ｂの画素配置
が許容範囲内で一致し、かつ光学プリズム１４による瞳
分割方向が、画素配置の斜め方向と平行する。そこで、
画素列が一列からなる場合は、図２０（β）に示すよう
に、斜め方向の画素列をそのまま選択する。また、画素
列が複数列からなる場合は、図２０（γ）に示すよう
に、斜め方向の各列に対し適当な重み付けを行う。

【００７９】また、図２０（α）に示す画素配置に対し
て、図２１に示すような重み付けを実施してもよい。像
シフト演算部２５は、このような処理が施された一組の
画素列について、例えば、次に示すような相関演算を行
う。まず、一方の画素列を所定間隔ずつずらしながら、
他方の画素列との差分を求め、その差分の絶対値の総和
を求める。

【００８０】この総和が最小となる所定間隔の値をサン
プルピッチ以下の精度で内挿法により算出することによ
り、一組の画素列の重心変位量ρを算出する（ステップ
Ｓ９）。焦点検出演算部２６は、この重心変位量ρの符
号に基づいて、次のようにピント位置を判定することが
できる。すなわち、図１０（ｂ）に示したように、重心
変位量ρが正符号となる場合は、後ピン状態と判定でき
る。

【００８１】また、図１０（ａ）に示したように、重心
変位量ρがゼロとなる場合は、合焦状態と判定できる。
さらに、図１０（ｃ）に示したように、重心変位量ρが
負符号となる場合は、前ピン状態と判定できる。次に、
焦点検出演算部２６は、この重心変位量ρに応じて、 ＤＦ＝ρ・Ｋ ・・・（２） を算出し、デフォーカス量ＤＦを求める（ステップＳ１
０）。

【００８２】ここで、係数Ｋの値は、分割された射出瞳
の重心を撮影画面の中央部から見込む角度をω（ラジア
ン）としたときに、 Ｋ≒１／ω ・・・（３） 上式で表される値である。ただし、実際のＫの値は、実
測や光路シュミレーションなどに基づいて決定される。

【００８３】さらに、分割された射出瞳の重心変位量ρ
は、撮影レンズ１２の絞り量などに依存する。そのた
め、絞り値などが変化する場合には、絞り値などに依存
して係数Ｋの値を決定するテーブルや式を予め用意する
ことにより、絞り値に応じた適正な係数Ｋを決定しても
よい。

【００８４】また、厳密には、係数Ｋの値は重心変位量
ρの関数となる。そこで、公知の位相差検出方式におけ
る演算式を転用することにより、係数Ｋを重心変位量ρ
によって補正してもよい。ここで、デフォーカス量ＤＦ
が所定の閾値を上回ると（ステップＳ１１）、焦点制御
部２７は、このデフォーカス量ＤＦに基づいて撮影レン
ズ１２を前後に繰り出し、焦点制御を実行する（ステッ
プＳ１２）。このような焦点制御をステップＳ２に戻っ
て繰り返す。

【００８５】一方、デフォーカス量ＤＦが所定の閾値以
下の場合（ステップＳ１１）、焦点制御部２７は、合焦
ＬＥＤを点灯する（ステップＳ１３）。この状態で、レ
リーズ釦２９が全押しされると（ステップＳ１４）、レ
リーズ制御部３０は、撮像素子１５ａ，１５ｂの撮像面
上の不要な光電荷を一旦排除して、光電荷の蓄積を開始
させる（ステップＳ１５）。

【００８６】ここで、撮影時の電荷蓄積時間が経過する
と（ステップＳ１６）、レリーズ制御部３０からの指令
により、撮像素子１５ａ，１５ｂは一組の画像情報を個
々に出力する。なお、レリーズ制御部３０は、この撮影
時の電荷蓄積時間を、手動設定による露出値や、露出制
御部などにより自動設定される露出値に基づいて決定す
る。

【００８７】一般に、空隙１４ｃにおける光束の分割比
が等分ではないため、一組の画像情報の平均輝度レベル
は僅かにずれる。そこで、第１記憶部１６ａおよび第２
記憶部１６ｂは、この平均輝度レベルのズレを分割比に
応じて利得補正し、補正後の画像情報をそれぞれ記憶す
る（ステップＳ１７）。さらに、第１記憶部１６ａ内で
は、鏡像状態で撮像された画像情報を元に戻すために、
画像情報の左右が反転される（ステップＳ１８）。

【００８８】この状態で、画素補間部１７は、画像情報
の合成処理を下記のように開始する。図２２は、合成処
理のデータフローを説明する図である。ここでは、縦横
２方向に空間画素ずらしが施されている場合を仮定して
合成処理の動作を説明する。なお、カラー用の撮像素子
については、下記と同様の処理を各原色ごとに実施す
る。

【００８９】まず、画素補間部１７は、一方の画像情報
の各画素（ａ１１〜ａ３３）に対し、補間用のオペレー
タをかけて画素補間を行い、各画素の縦横および斜めに
位置する画素（イ）を求める。また、画素補間部１７
は、他方の画像情報の各画素（ｂ１１〜ｂ３３）に対し
も同様の画素補間を行い、各画素の縦横および斜めに位
置する画素（ロ）を求める（ステップＳ１９）。

【００９０】次に、画像合成部１９は、補間後の画像情
報を対応画素ごとに加算して、画像記憶部２０に記憶す
る（ステップＳ２０）。出力制御部２１は、画像記憶部
２０から合成後の画像情報を読み出し、外部に逐次出力
する（ステップＳ２１）。以上説明した動作により、焦
点検出機能および焦点調節機能を備えた撮像装置が実現
される。

【００９１】特に、本実施形態においては、撮像素子１
５ａ，１５ｂの撮像面におけるデフォーカス量を直接的
に検出する。したがって、焦点検出部および撮像部の取
り付け誤差や取り付け位置の経年変化といった従来の誤
差要因が一切介在せず、高い焦点検出精度を得ることが
できる。また、撮影が行われる瞬間の焦点調節状態を直
接的に検出することができるので、レリーズタイムラグ
の期間に合焦状態が外れるという不具合を確実に解消す
ることができる。

【００９２】さらに、撮像素子１５ａ，１５ｂの解像度
に従って、焦点検出用の画像情報が取り込まれるので、
撮影画質に応じた適正な精度で焦点調節状態を検出する
ことができる。また、外部操作により、焦点検出エリア
を選択するので、撮影対象が画面中央から外れているケ
ースにおいても、狙った被写体にピントを合わせること
ができる。

【００９３】さらに、特定の色成分を抽出して、焦点検
出用の画像情報を生成するので、カラー画像の変位を確
実に検出することができる。また、複数の撮像素子１５
ａ，１５ｂを組み合わせて、１つの撮影画面を撮像する
ので、撮影画面の解像度を容易に高めることができる。
したがって、高精細な画像情報を出力する撮像装置１１
を容易に実現することができる。

【００９４】なお、上述した実施形態では、合成中の画
像情報を一時的に記憶するために、画像記憶部２０を設
けているが、本発明は、その構成に限定されるものでは
ない。例えば、画像記憶部２０を無くして、合成中の画
像情報をメモリーカードその他の外部記憶媒体に直接記
憶するようにしてもよい。また、上述した実施形態で
は、空隙１４ｃ内の媒質として空気や真空を使用してい
るが、この構成に限定されるものではない。一般的に
は、光学プリズムと空隙との相対屈折率が「１」以上で
あれば、空隙において全反射を生じる。したがって、こ
の条件を満たす媒質であれば空隙内に入れることができ
る。

【００９５】さらに、上述した実施形態では、空隙１４
ｃを斜め４５°に設置しているが、この構成に限定され
るものではない。例えば、撮影レンズの主平面と空隙と
のなす角度を４１°程度としてもよい。このような構成
では、撮影レンズの光軸に平行な入射光線を境に、光を
反射光と透過光とにほぼ等分することができる。また、
反射光量と透過光量とが等しくなるような空隙１４ｃの
傾斜角を、実測に基づいて決定してもよい。このような
構成により、一組の画像情報の平均輝度レベルを等しく
揃えることができる。

【００９６】さらに、上述した実施形態では、光学プリ
ズム１４の相対屈折率を１．５２程度としているが、こ
の構成に限定されるものではない。例えば、光学プリズ
ム１４の相対屈折率を１．４１程度にすると、全反射の
臨界角φを丁度４５°にすることができる。このような
構成では、撮影レンズの光軸に平行な入射光線を境に、
光を反射光と透過光とに等分することができる。したが
って、一組の画像情報の平均輝度レベルを等しく揃える
ことができる。

【００９７】また、上述した実施形態では、電子シャッ
タにより撮像素子１５ａ，１５ｂの電荷蓄積時間を制御
しているが、この構成に限定されるものではない。例え
ば、機械式シャッタなどを使用して電荷蓄積時間を制御
してもよい。さらに、上述した実施形態では、合焦優先
モード（合焦状態の到達を待ってから撮影を開始する）
の動作について述べているが、この構成に限定されるも
のではない。例えば、シャッタ優先モード（合焦の如何
を問わず、レリーズの全押しを検知して撮影を開始す
る）の動作を行なってもよいし、両モードを外部選択部
材により手動選択できるようにしてもよい。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明では、撮像手段の撮像面の焦点調節状態を直に検出
する。そのため、実際の撮影画面の焦点調節状態を、一
次結像面などの仮想面を介さずに、直接知ることが可能
となる。このように撮像面上で焦点検出が行われるの
で、焦点検出部および撮像部の取り付け誤差により焦点
検出精度が低下するという従来の不具合を解消すること
ができる。

【００９９】また、焦点検出部および撮像部の取り付け
位置の経年変化により、焦点検出精度が徐々に低下する
という不具合も解消することができる。特に、撮影が行
われる瞬間の焦点調節状態を直接知ることが可能とな
る。そのため、撮影が行われる瞬間の焦点検出値に基づ
いて、焦点制御を行うことにより、レリーズタイムラグ
の期間に合焦状態が外れるという不具合を解消すること
ができる。

【０１００】さらに、撮像手段の解像度に従って、焦点
検出用の画像情報が取り込まれるので、撮影画質に応じ
た適正な精度で、焦点調節状態を検出することができ
る。したがって、撮像手段のチップサイズなどに応じ
て、焦点検出部の設計変更を行う必要が特になくなる。
請求項２に記載の発明では、光学素子として、斜め向き
の空隙を有する光学プリズムを配置する。この空隙の光
学作用により、撮影光学系からの入射光を、入射角に応
じて反射光または透過光に分けることができる。

【０１０１】請求項３に記載の発明では、像空間側に実
質的にテレセントリックな系を形成するので、像空間側
の全ての主光線は、ほぼ同じ入射角で光学素子に入射す
る。そのため、口径蝕などの影響を除けば、撮影画面の
全域にわたって光学素子による瞳分割がほぼ均一に生じ
る。したがって、実質的にテレセントリックな系を像空
間側に構成することにより、撮影画面のほぼ全域まで重
複域を広げることができる。その結果、撮影画面の隅々
の焦点調節状態を検出することが可能となる。

【０１０２】請求項４に記載の発明では、重複域の一部
分を焦点検出エリアとするので、特定の被写体について
焦点検出を行うことができる。したがって、被写体の一
部分などのような狭い範囲を狙って、厳密に焦点検出を
行うことが可能となる。請求項５に記載の発明では、焦
点検出エリアを適宜に選択もしくは移動もしくは縮小拡
大できるので、狙った被写体を焦点検出の対象として自
在に捉えることができる。

【０１０３】また、請求項５に記載の発明では、重複域
内であれば焦点検出エリアを自在に設定することができ
る。したがって、従来の瞳分割位相差検出方式のように
焦点検出エリアの数だけ焦点検出用の光路を設置する必
要が特になく、多数の焦点検出エリアを設けた場合に
も、装置が大型化するおそれがほとんどない。

【０１０４】さらに、重複域内では、焦点検出エリアの
位置を連続的に移動することができる。したがって、従
来のように、焦点検出部を機械的に移動するための駆動
機構を設ける必要が特になく、装置が大型化するおそれ
がない。請求項６に記載の発明では、特定の色成分を抽
出もしくは合成して、焦点検出用の画像情報を生成す
る。したがって、カラー用の撮像素子を使用する場合に
も、光像の変位を確実に検出することができる。

【０１０５】請求項７に記載の発明では、色フィルタの
少なくとも一色を連続配列することにより、単色のライ
ンセンサを等価的に構成する。この連続方向に沿って画
像情報の変位を検出するので、連続方向の画素密度の精
度で、画像情報の変位を検出することが可能となる。請
求項８に記載の発明では、空間画素ずらしによる画像情
報の位置ズレを、画素単位の重み付け加算により補正す
る。そのため、空間画素ずらしが施された撮像手段を使
用する場合にも、光像の変位を確実に検出することがで
きる。

【０１０６】請求項９に記載の発明では、複数の撮像手
段により撮像された画像情報を合成する。ここで、複数
の撮像手段に空間画素ずらしが施されている場合、単体
の撮像手段を使用する場合に比較して、撮影画面の解像
度を高めることができる。また、複数の撮像手段に空間
画素ずらしが施されていない場合、対応画素ごとに画像
情報を加算する際に、複数の撮像手段において非相関に
生じる雑音成分が信号成分に比べて低減される。したが
って、単体の撮像手段を使用する場合に比較して画像情
報のＳ／Ｎを高めることができる。

【０１０７】さらに、重複域を画面の一部に限定した場
合、単体の撮像手段を使用する場合に比較して、撮影画
面を左右（または上下）に拡大することができる。請求
項１０に記載の発明では、焦点検出時と撮影時の状態遷
移に伴って、撮像手段の電荷蓄積時間を変更する。

【０１０８】例えば、焦点検出時の電荷蓄積時間を「画
像情報に白つぶれや黒つぶれが生じない時間」に設定
し、撮影時の電荷蓄積時間を「撮影意図や適正露出値な
どにより決定される時間」に設定する。この例のよう
に、焦点検出時と撮影時との異なる個々の事情に柔軟に
対応してそれぞれに適正な電荷蓄積を実施することが可
能となる。

【０１０９】以上述べたように、本発明を適用した電子
カメラシステムなどでは、撮像面上の焦点調節状態を直
接的に検出することが可能となる。したがって、撮影さ
れる実際の被写体像に即応して、緊密に合焦制御を行う
カメラシステムを容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明に対応する原理ブロック
図である。

【図２】請求項２に記載の発明を説明する図である。

【図３】請求項３に記載の発明を説明する図である。

【図４】請求項５に記載の発明を説明する図である。

【図５】請求項８に記載の発明に対応する原理ブロック
図である。

【図６】請求項９に記載の発明に対応する原理ブロック
図である。

【図７】合焦状態における重複域の点像を示す図であ
る。

【図８】後ピン状態における重複域の点像を示す図であ
る。

【図９】前ピン状態における重複域の点像を示す図であ
る。

【図１０】重複域におけるボケ形状を説明する図であ
る。

【図１１】請求項１〜９に対応する実施形態を示す図で
ある。

【図１２】本実施形態における光学プリズム１４の構成
を示す斜視図である。

【図１３】本実施形態の動作を示す流れ図である。

【図１４】本実施形態の動作を示す流れ図（続き）であ
る。

【図１５】焦点検出エリアの配置例を示す図である。

【図１６】色成分の選択を説明する図である。

【図１７】色成分の選択を説明する図である。

【図１８】画素配置に応じた重み付け加算の演算例を示
す図である。

【図１９】画素配置に応じた重み付け加算の演算例を示
す図である。

【図２０】画素配置に応じた重み付け加算の演算例を示
す図である。

【図２１】画素配置に応じた重み付け加算の演算例を示
す図である。

【図２２】合成処理のデータフローを説明する図であ
る。

【図２３】従来例を示す図である。

【図２４】従来の焦点検出部を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１ 撮影光学系 ２ 光学素子 ３ａ，３ｂ 撮像手段 ４ 変位検出手段 ４ａ 画素補正手段 ４ｂ 検出手段 ５ 焦点検出手段 ６ 光学プリズム ６ａ，６ｂ プリズム断面 ６ｃ 空隙 ７ 操作手段 ８ 画像合成手段 １１ 撮像装置 １２ 撮影レンズ １３ 絞り １４ 光学プリズム １４ｃ 空隙 １４ｄ 金属薄膜 １５ａ 撮像素子 １５ｂ 撮像素子 １６ａ 第１記憶部 １６ｂ 第２記憶部 １７ 画素補間部 １８ エリア抽出部 １９ 画像合成部 ２０ 画像記憶部 ２１ 出力制御部 ２２ 画像出力端子 ２３ 表示部 ２４ 重み付け加算部 ２５ 像シフト演算部 ２６ 焦点検出演算部 ２７ 焦点制御部 ２８ 焦点駆動機構 ２９ レリーズ釦 ３０ レリーズ制御部 ３１ エリア選択部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの光を結像する撮影光学系
   と、 前記撮影光学系の像空間側に配置され、光を入射角に応
   じ透過光と反射光とに分けて、前記像空間を分割する光
   学素子と、 前記光学素子により複数に分割された像空間ごとに個別
   配置され、像空間ごとに分割形成される光像を撮像する
   複数の撮像手段と、 前記複数の撮像手段から画像情報を取り込み、該画像情
   報の間の変位を検出する変位検出手段と、 前記変位検出手段により検出された変位に基づいて、前
   記撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と
   を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の撮像装置において、 前記光学素子は、 前記撮影光学系の光路上に空隙を有する光学プリズムで
   あり、該空隙は、前記光路に対し傾斜したプリズム断面
   のすきまに形成される空隙であることを特徴とする焦点
   検出装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の焦点検
   出装置において、 前記撮影光学系は、像空間側をほぼテレセントリック系
   とする光学系であることを特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に
   記載の焦点検出装置において、 前記変位検出手段は、 前記撮像手段の撮影画面内に設けられた焦点検出エリア
   に検出範囲を限定して、前記画像情報の変位を検出する
   ことを特徴とする焦点検出装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の焦点検出装置におい
   て、 外部入力により、前記焦点検出エリアを選択もしくは移
   動もしくは縮小拡大する操作手段を備えたことを特徴と
   する焦点検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に
   記載の焦点検出装置において、 前記撮像手段は、 撮像面上の画素単位に、所定の表色系における色フィル
   タが混合して配列されてなり、 前記変位検出手段は、 前記画像情報の予め定められた色成分を抽出もしくは合
   成し、その色成分について変位を検出することを特徴と
   する焦点検出装置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の焦点検出装置におい
   て、 前記撮像手段は、 前記色フィルタの少なくとも一色が、縦方向もしくは横
   方向もしくは斜め方向に連続して配列されてなり、 前記変位検出手段は、 前記一色の連続方向に沿って、前記画像情報の変位を検
   出することを特徴とする焦点検出装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至請求項７のいずれか１項に
   記載の焦点検出装置において、 前記複数の撮像手段は、 撮像面上の画素配置に空間画素ずらしが施されてなり、 前記変位検出手段は、 前記空間画素ずらしによる画像情報の位置ズレを、画素
   単位の重み付け加算により補正する画素補正手段と、 前記画素補正手段により補正された画像情報の間の変位
   を検出する検出手段とを備えてなることを特徴とする焦
   点検出装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至請求項８のいずれか１項に
   記載の焦点検出装置を具備してなる撮像装置において、 前記複数の撮像手段により光電変換された画像情報を、
   分割前の像空間の位置関係に従って合成し、被写体像の
   画像情報を得る画像合成手段を備えたことを特徴とする
   撮像装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の撮像装置において、 前記撮像手段は、 焦点検出時と撮影時の状態遷移に伴って、光電荷の蓄積
    を行う電荷蓄積時間を変更することを特徴とする撮像装
    置。