JP2006194992A - Focus detecting device - Google Patents
Focus detecting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006194992A JP2006194992A JP2005004245A JP2005004245A JP2006194992A JP 2006194992 A JP2006194992 A JP 2006194992A JP 2005004245 A JP2005004245 A JP 2005004245A JP 2005004245 A JP2005004245 A JP 2005004245A JP 2006194992 A JP2006194992 A JP 2006194992A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mirror
- focus detection
- liquid crystal
- light beam
- sub
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
- Focusing (AREA)
- Cameras In General (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Abstract
Description
本発明は、被写界光束をミラーで反射して焦点検出部に導く焦点検出装置について、特に焦点検出エリアの拡大と製造難度の低下とを両立しうる焦点検出装置に関する。 The present invention relates to a focus detection device that reflects an object light beam by a mirror and guides it to a focus detection unit, and more particularly to a focus detection device that can achieve both expansion of a focus detection area and reduction in manufacturing difficulty.
カメラ内に入射した被写体光束をファインダ光学系に導くメインミラーを備え、撮影時にはメインミラーを撮影位置に移動して撮影を行う一眼レフカメラが従来から公知である。かかる一眼レフカメラの焦点検出光学系では、メインミラーの一部に透過領域を形成し、その透過光束をサブミラーで下方に屈折させて焦点検出部に導く構成が一般的である。例えば、特許文献1にはサブミラーを楕円面ミラーで構成した焦点検出装置が開示されている。この特許文献1によればより広い範囲の光束が焦点検出光学系に導かれるので、比較的広範囲に亘る焦点検出も可能となる。
特許文献1の技術においても、画面上下方向のより広い範囲について焦点検出を行おうとするとサブミラーの面積を拡大する必要がある。しかし、サブミラーはメインミラーやシャッタの間の狭い空間に配置されるので、サブミラーを拡大するとシャッタ等に干渉してしまう。したがって、特許文献1の技術によっても焦点検出エリアの配置領域の拡大にはなお限界がある。 Also in the technique of Patent Document 1, it is necessary to enlarge the area of the sub-mirror in order to perform focus detection for a wider range in the vertical direction of the screen. However, since the sub mirror is arranged in a narrow space between the main mirror and the shutter, if the sub mirror is enlarged, it interferes with the shutter or the like. Therefore, even with the technique of Patent Document 1, there is still a limit to the expansion of the arrangement area of the focus detection area.
また、特許文献1の楕円面ミラーは製造難度が非常に高く、焦点検出装置の合焦精度の確保や低コスト化が困難である点で改善の余地があった。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は被写界光束をミラーで反射して焦点検出部に導く焦点検出装置について、特に焦点検出エリアの配置領域の拡大と製造難度の低下とを両立しうる焦点検出装置を提供することである。
Further, the ellipsoidal mirror of Patent Document 1 has a very high manufacturing difficulty, and there is room for improvement in that it is difficult to ensure the focusing accuracy of the focus detection device and to reduce the cost.
The present invention is intended to solve the above-described problems of the prior art, and its purpose is to expand the arrangement area of the focus detection area, particularly for a focus detection apparatus that reflects a field light beam by a mirror and guides it to a focus detection unit. It is to provide a focus detection device that can achieve both a reduction in manufacturing difficulty.
第1の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムを備えていることを特徴とする。 A first invention reflects a field light beam through a photographing lens and guides it to a finder optical system, and transmits a part of the light beam, and a transmitted light beam of the main mirror on the back side of the main mirror And a focus detection unit that detects a focus of the photographing lens based on a reflected light beam of the sub mirror, wherein the sub mirror includes a light beam transmitted through the main mirror, A volume reflection hologram for reflecting a paraxial ray of the photographing lens with a reflection angle larger than an incident angle is provided.
第1の発明では、体積反射型ホログラムによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、体積反射型ホログラムは露光装置の露光条件が同等であれば同じホログラムを容易に製造できるので、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。 In the first aspect of the invention, the paraxial light beam of the photographing lens is reflected at a reflection angle larger than the incident angle among the light fluxes transmitted through the main mirror by the volume reflection hologram, so that the angle of the sub mirror with respect to the optical axis can be set large. . In other words, the vertical size of the sub mirror can be increased without interfering with the shutter or the like in the same space as the conventional one, and the focus detection area can be expanded vertically. In addition, since volumetric holograms can be easily manufactured if the exposure conditions of the exposure apparatus are the same, processing errors in press processing, mold processing, and the like do not pose a problem unlike an elliptical mirror.
第2の発明は、第1の発明において、前記体積反射型ホログラムには前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる屈折反射効果の干渉縞が記録され、前記体積反射型ホログラムの屈折力分布は回転非対称に設定されていることを特徴とする。
第2の発明では、体積反射型ホログラムによってサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, an interference fringe of a refractive reflection effect for converging a reflected light beam of the sub mirror toward the focus detection unit is recorded in the volume reflection hologram, The refractive power distribution is set to be rotationally asymmetric.
In the second invention, the reflected light beam of the sub-mirror is converged toward the focus detection unit by the volume reflection hologram, so that the focus detection unit can be downsized at the same time.
第3の発明は、第1または第2の発明において、前記体積反射型ホログラムは、異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする。
第3の発明では、異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して体積反射型ホログラムが構成されるので、被写体の色による合焦精度の低下を抑制できる。
According to a third invention, in the first or second invention, the volume reflection hologram is formed by stacking a plurality of hologram elements corresponding to light beams having different wavelengths.
In the third invention, since the volume reflection type hologram is configured by laminating a plurality of hologram elements corresponding to light beams of different wavelengths, it is possible to suppress a decrease in focusing accuracy due to the color of the subject.
第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明において、前記体積反射型ホログラムは、異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して構成されてなることを特徴とする。
第4の発明では、異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子を積層して体積反射型ホログラムが構成されるので、各ホログラム素子の角度選択性が狭くても大口径レンズに対応した合焦動作が可能となる。
According to a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the volume reflection hologram is formed by stacking a plurality of hologram elements corresponding to light beams having different incident angles. .
In the fourth aspect of the invention, a volume reflection type hologram is formed by laminating a plurality of hologram elements corresponding to light beams having different incident angles. Therefore, even if the angle selectivity of each hologram element is narrow, a matching lens corresponding to a large aperture lens is used. Focusing operation is possible.
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明において、前記サブミラーは、前記体積反射型ホログラムを外側から保持するミラー受け部をさらに有し、前記ミラー受け部の内面には反射防止処理が施されていることを特徴とする。
第5の発明では、ミラー受け部の内面において体積反射型ホログラムを透過した光束の乱反射が抑制されるので、迷光による合焦精度の低下が抑制される。
In a fifth aspect based on any one of the first to fourth aspects, the sub-mirror further includes a mirror receiving portion for holding the volume reflection hologram from the outside, and an antireflection is provided on an inner surface of the mirror receiving portion. It is characterized by being treated.
In the fifth aspect of the invention, irregular reflection of the light beam that has passed through the volume reflection hologram on the inner surface of the mirror receiving portion is suppressed, so that a reduction in focusing accuracy due to stray light is suppressed.
第6の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置される光束反射部と、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させる制御部と、を備え、前記サブミラーは前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a main mirror that reflects a field light beam through the photographing lens and guides it to the finder optical system, and transmits a part of the light beam, and a transmitted light beam of the main mirror on the back side of the main mirror. And a focus detection unit that detects a focus of the photographing lens based on a reflected light flux of the submirror, wherein the submirror holds a liquid crystal in a gap between two transparent electrodes. The liquid crystal optical element is formed by changing the refractive index according to the alignment direction of the liquid crystal, the light beam reflecting portion disposed on the back surface of the liquid crystal optical element, and the liquid crystal alignment direction is changed by controlling the electric field of the transparent electrode. A sub-mirror that reflects a paraxial light beam of the photographing lens at a reflection angle larger than an incident angle out of the light flux transmitted through the main mirror. The features.
第6の発明では、液晶光学素子を備えたサブミラーによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、液晶光学素子の透明電極はフォトリソグラフィにより製造され、複雑な屈折率分布を生じさせる電極パターンでも形状誤差はごくわずかであって、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。 In the sixth aspect of the invention, the sub-mirror provided with the liquid crystal optical element reflects the paraxial light beam of the photographing lens with a reflection angle larger than the incident angle out of the light beam transmitted through the main mirror. Can be set larger. In other words, the vertical size of the sub mirror can be increased without interfering with the shutter or the like in the same space as the conventional one, and the focus detection area can be expanded vertically. In addition, the transparent electrode of the liquid crystal optical element is manufactured by photolithography, and even with electrode patterns that generate a complex refractive index distribution, the shape error is negligible, and it can be processed by pressing, molding, etc. like an ellipsoidal mirror. Errors do not matter.
第7の発明は、第6の発明において、前記メインミラーの光束を透過する領域には所定の偏光方向の光束を透過させる偏光分離層が形成され、前記偏光分離層の透過光束の偏光方向は前記液晶光学素子の作用する偏光方向と一致することを特徴とする。
第7の発明では、メインミラーの偏光分離層の偏光方向と液晶光学素子の作用する偏向方向とが一致するので、メインミラーの透過光束が液晶光学素子で著しく遮られることはない。
In a sixth aspect based on the sixth aspect, a polarization separation layer that transmits a light beam having a predetermined polarization direction is formed in a region that transmits the light beam of the main mirror, and the polarization direction of the transmitted light beam of the polarization separation layer is It coincides with the polarization direction in which the liquid crystal optical element acts.
In the seventh invention, since the polarization direction of the polarization separation layer of the main mirror matches the deflection direction in which the liquid crystal optical element acts, the transmitted light flux of the main mirror is not significantly blocked by the liquid crystal optical element.
第8の発明は、第6または第7の発明において、前記液晶光学素子には前記透明電極の構造または前記制御部の電界制御により電圧印加時に回転非対称な勾配電界が形成され、前記液晶光学素子は屈折力分布が回転非対称のレンズとして前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする。
第8の発明では、液晶光学素子の電圧印加時にサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。
An eighth invention is the liquid crystal optical element according to the sixth or seventh invention, wherein the liquid crystal optical element is formed with a rotationally asymmetric gradient electric field when a voltage is applied by the structure of the transparent electrode or the electric field control of the control unit. Is characterized in that the reflected light beam of the sub-mirror is converged toward the focus detector as a lens having a rotationally asymmetric refractive power distribution.
In the eighth invention, since the reflected light beam of the sub-mirror converges toward the focus detection unit when a voltage is applied to the liquid crystal optical element, the focus detection unit can be downsized at the same time.
第9の発明は、第6から第8のいずれかの発明において、前記撮影レンズの瞳位置情報を取得する瞳位置情報取得部をさらに有し、前記制御部は前記瞳位置情報に基づいて前記液晶光学素子の屈折力を制御し、前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする。
第9の発明では、撮影レンズの瞳位置に応じて液晶光学素子の屈折力が制御されるので、瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等を防止することができる。
According to a ninth invention, in any one of the sixth to eighth inventions, the camera further includes a pupil position information acquisition unit configured to acquire pupil position information of the photographing lens, and the control unit is configured based on the pupil position information. The refractive power of the liquid crystal optical element is controlled, and the reflected light beam of the sub mirror is converged toward the focus detection unit.
In the ninth aspect of the invention, since the refractive power of the liquid crystal optical element is controlled according to the pupil position of the taking lens, it is possible to prevent vignetting of the peripheral light flux due to the fluctuation of the pupil position.
第10の発明は、撮影レンズを介した被写界光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの背面側で前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーと、前記サブミラーの反射光束に基づいて前記撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出部と、を有する焦点検出装置であって、前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置され、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムと、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させて前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる制御部と、を備えることを特徴とする。 A tenth aspect of the invention is to reflect a field light beam through the taking lens and guide it to the finder optical system, and to transmit a part of the light beam, and a transmitted light beam of the main mirror on the back side of the main mirror And a focus detection unit that detects a focus of the photographing lens based on a reflected light flux of the submirror, wherein the submirror holds a liquid crystal in a gap between two transparent electrodes. A liquid crystal optical element that has a refractive index that changes depending on the alignment direction of the liquid crystal, and a paraxial ray of the photographing lens that is disposed on the back surface of the liquid crystal optical element and that has passed through the main mirror. A volume reflection hologram that reflects with a reflection angle larger than the angle, and a reflected light flux of the sub-mirror by changing the orientation direction of the liquid crystal by controlling the electric field of the transparent electrode Characterized in that it comprises a control unit for converging toward the focus detection unit.
第10の発明では、体積反射型ホログラムによって、メインミラーを透過した光束のうち、撮影レンズの近軸光線が入射角よりも大きい反射角で反射するので、光軸に対するサブミラーの角度を大きく設定できる。すなわち、従来と同じスペース内でシャッタ等に干渉することなくサブミラーの画面上下方向のサイズを大型化でき、焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大できる。また、液晶光学素子によってサブミラーの反射光束が焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出部の小型化も同時に実現することができる。さらに、撮影レンズの瞳位置に応じて液晶光学素子の屈折力を制御して、瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等を防止することもできる。 In the tenth invention, the paraxial light beam of the photographing lens is reflected at a reflection angle larger than the incident angle among the light fluxes transmitted through the main mirror by the volume reflection hologram, so that the angle of the sub mirror with respect to the optical axis can be set large. . In other words, the vertical size of the sub mirror can be increased without interfering with the shutter or the like in the same space as the conventional one, and the focus detection area can be expanded vertically. Further, since the reflected light beam of the sub-mirror is converged toward the focus detection unit by the liquid crystal optical element, the focus detection unit can be downsized at the same time. Furthermore, the refracting power of the liquid crystal optical element can be controlled according to the pupil position of the photographic lens to prevent vignetting of the peripheral light flux due to the fluctuation of the pupil position.
本発明によれば、体積反射型ホログラムおよび液晶光学素子の少なくとも一方を備えたサブミラーによって、サブミラーをシャッタ等に干渉させることなく焦点検出エリアの配置領域を拡大してより広視野な焦点検出装置を実現できる。 According to the present invention, a focus detection device with a wider field of view can be obtained by enlarging the arrangement area of the focus detection area without causing the sub mirror to interfere with the shutter or the like by the sub mirror including at least one of the volume reflection hologram and the liquid crystal optical element. realizable.
(第1実施形態の説明)
図1は第1実施形態の焦点検出装置が組み込まれた電子カメラの構成を示す概要図である(請求項1から請求項5の焦点検出装置に対応する)。
第1実施形態の電子カメラは撮影光学系が収容されたレンズ部10と、カメラ本体20と、を有している。レンズ部10はバヨネット機構等によりカメラ本体20と結合し、レンズ部10はカメラ本体20に対して交換可能に装着されるようになっている。なお、レンズ部10およびカメラ本体20のマウントにはそれぞれ電気接点が設けられており、レンズ部10のカメラ装着時には両者の電気的な接続が確立するようになっている。
(Description of the first embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an electronic camera in which the focus detection device of the first embodiment is incorporated (corresponding to the focus detection device of claims 1 to 5).
The electronic camera according to the first embodiment includes a
レンズ部10は、撮影レンズ11と、駆動機構12と、レンズデータ部13と、レンズマイコン14とを有している。撮影レンズ11は合焦位置調節用のフォーカシングレンズを含む複数のレンズ群で構成されている。レンズ駆動機構12は撮影レンズ11を駆動調整する。また、レンズ駆動機構12はエンコーダを有し、レンズマイコン14にレンズ位置を出力する。レンズデータ部13にはデフォーカス量とレンズ駆動量との対応関係のテーブルや、焦点距離や合焦状態により変化する瞳位置情報のテーブルなどが記録されている。レンズマイコン14は、レンズデータ部13に記録されたデータに基づいてレンズ駆動機構12を制御し、また瞳位置情報などをカメラ本体20へ出力する。
The
カメラ本体20の中心部には、メインミラー21と、シャッタ22と、固体撮像素子23とがレンズ光軸に沿って配置されている。また、カメラ本体20の上部領域には、拡散スクリーン24と、コンデンサレンズ25と、ペンタプリズム26および接眼レンズ27とからなるファインダ光学系が配置されている。さらに、カメラ本体20の内部には焦点検出部28と、AF演算処理やカメラ各部の動作制御などを実行するCPU29(制御部)とが配置されている。
At the center of the
メインミラー21は、シャッタ22および固体撮像素子23の前方で傾斜状態となる観察位置と、上方に跳ね上げられた退避位置とを切り替えることができる。観察位置でのメインミラー21は、レンズ部10を通過した光束を上方に反射させてファインダ光学系に導くようになっている。ファインダ光学系に入射した光束は、拡散スクリーン24で一旦結像した後にコンデンサレンズ25およびペンタプリズム26を通過し、接眼レンズ27を介して撮影者の目に到達するようになっている。
The
一方、メインミラー21が退避位置にあるときは、レンズ部10を通過した光束はシャッタ22および固体撮像素子23に導かれる。撮影時にはメインミラー21が退避位置に移動し、固体撮像素子23により被写体像の撮影が実行される。なお、固体撮像素子23の出力はA/D変換後に所定の画像処理が施され、その結果生成された撮影画像データは記録媒体などに記録される(A/D変換部、画像処理部、記録媒体などの図示は省略する)。
On the other hand, when the
また、メインミラー21の中央領域は一部の光を透過するハーフミラーとなっている。メインミラー21の中央領域の背面にはサブミラー30が配置されている。このサブミラー30は観察位置のメインミラー21を透過した光束を下方に屈折させて焦点検出部28に導く役目を果たす。
焦点検出部28は撮影画面中に設定された複数の焦点検出エリアの合焦状態を位相差検出方式により検出する。焦点検出部28は、折り曲げミラー31と、視野マスク32と、各焦点検出エリアに1対ずつ配置された二次結像レンズ33と、ラインセンサ34とで主要部が構成されている。
The central region of the
The
サブミラー30の反射光束は折り曲げミラー31で屈折され、視野マスク32を通過した後に二次結像レンズ33を通過する。そして、二次結像レンズ33の構成する2つの像はラインセンサ34上で結像する。ラインセンサ34の出力はCPU29に接続されており、2つの像の光強度分布(2像間隔データ)がラインセンサ34からCPU29に出力される。なお、CPU29は上記の2像間隔データに基づいてデフォーカス量(撮影レンズ11の合焦位置からのズレ方向およびズレ量)を演算し、レンズマイコン14にデフォーカス量を出力して合焦動作を実行させる。
The reflected light beam of the
ここで、第1実施形態のサブミラー30の構成を図2を参照しつつ詳細に説明する。サブミラー30は体積反射型ホログラム40と、光吸収層41と、ミラー受け部42とで構成されている。ミラー受け部42の形状はメインミラー21との対向面側に開口部を有する箱状に形成されている。そして、ミラー受け部42の内部には開口側の手前に体積反射型ホログラム40が配置され、体積反射型ホログラム40の奥に光吸収層41が配置されている。
Here, the configuration of the sub-mirror 30 of the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. The sub-mirror 30 includes a
体積反射型ホログラム40には撮影レンズ11の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる干渉縞が記録されている。図3(a)に示すように平面鏡のサブミラー30aではスネルの法則により入射角θ1と反射角θ2とが等しくなる。しかし、本発明では、体積反射型ホログラム40が反射角θ2’が入射角θ1よりも大きい反射角特性の異なる反射鏡として作用する(図3(b)参照)。
In the
上記の体積ホログラム40は同一傾角の干渉縞を記録したものでもよく、あるいは凹面鏡状に反射光束を収束させる屈折反射効果を有し、その屈折力分布が回転非対称に設定された干渉縞を記録したものであってもよい。なお、体積反射型ホログラム40は露光装置の露光条件が同等であれば同じホログラムを容易に製造できるので、楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。
The
ここで、本実施形態で体積反射型ホログラム40を用いるのは、サブミラー30の大型化により焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大するとともに、サブミラー30がメインミラー21およびシャッタ22と干渉するのを防止するためである。
サブミラー30はメインミラー21およびシャッタ22の間の狭い空間に配置され、かつ光軸に対して上下対称でなければならないので上下方向のスペースの制約が厳しい。例えば、図4(a)に示すように従来技術の楕円面ミラーのサブミラー30aを大型化すると、図中矢印で示すようにサブミラー30aがメインミラー21等と干渉することとなる。
Here, the
Since the
一方、図4(b)は同一傾角の干渉縞を記録した体積反射型ホログラム40をサブミラー30に適用した例である。図4(b)の場合にはサブミラー30の光軸に対する傾角を大きく設定できるので、図4(a)よりもサブミラー30を上下方向に起こした状態で配置できる。したがって、サブミラー30を上下方向に大型化して焦点検出エリアの配置領域を拡大しても従来と同じ空間にサブミラー30を収納することができ、サブミラー30がメインミラー21等と干渉することがない。
On the other hand, FIG. 4B shows an example in which a
図4(c)は凹面鏡状の屈折反射効果を有する干渉縞を記録した体積反射型ホログラム40をサブミラー30に適用した例である。サブミラー30が大型化すると反射光束も太くなり、その反射光束を受けるフィールドレンズ37や焦点検出部28自体も大型化することとなる。しかし、図4 (c)の場合には体積反射型ホログラム40がフィールドレンズとして作用し、サブミラー30の反射光束は焦点検出部に向けて収束するので、焦点検出エリアの配置領域を拡大しつつも焦点検出部28の小型化を図ることができる。また、この場合には焦点検出部28における入射光の取り入れ口も小さくできるので、焦点検出部28への迷光の入射も低減できる。
FIG. 4C shows an example in which a
また、体積反射型ホログラム40は反射波長幅が狭く、また光束の角度選択性も高いので目的に応じて特性の異なる複数のホログラム素子43を積層して構成することが好ましい。図5(a)は異なる波長の光束に対応する複数のホログラム素子43を積層して体積反射型ホログラム40を構成した例を示す図である。図5(a)の例では、メインミラー21側から順に、青色光対応ホログラム素子、緑色光対応ホログラム素子、赤色光対応ホログラム素子を積層して体積反射型ホログラム40を構成した。
Further, since the
一般的にホログラムの反射波長幅は数十nm程度であり、1枚のホログラムでは光の利用効率が低い。例えば、被写体の色の波長がホログラムの反射波長幅から外れている場合には合焦精度が低下する可能性も生じる。一方、各ホログラムは反射波長幅が狭いため、他の波長に作用するホログラムを積層しても各ホログラムの効果にはほとんど影響はない。そのため、異なる波長に対応する複数のホログラム素子43を積層すれば光の利用効率が高まり、被写体の色による合焦精度の低下を抑制することができる。なお、短波長の光ほどホログラム素子43の透過時に散乱等を生じやすいので、メインミラー21に近い表面側に最も短波長側のホログラム素子43を配置し、奥に向けて波長が順次長くなるようにホログラム素子43を積層するのが好ましい。
In general, the reflection wavelength width of a hologram is about several tens of nm, and the light use efficiency is low in one hologram. For example, when the wavelength of the subject color is out of the reflection wavelength width of the hologram, the focusing accuracy may be lowered. On the other hand, since each hologram has a narrow reflection wavelength width, the effect of each hologram is hardly affected even if holograms that act on other wavelengths are stacked. Therefore, if a plurality of
一方、図5(b)は異なる入射角の光束に対応する複数のホログラム素子43を積層して体積反射型ホログラムを構成した例を示す図である。一般的に位相差検出方式の焦点検出ではF5.6近傍の光束を使用するが、大口径レンズ使用時には合焦精度の向上のためにF2.8近傍の光束を用いる場合もある。しかし、ホログラム素子43は光束の角度選択性も高いので、入射光束の角度がF2.8程度まで広がると必要な光束を反射しきれない可能性が生じる。この場合には反射角度の範囲が異なる複数のホログラム素子43を積層すれば、より太い光束を焦点検出部に導くことが可能となる。
On the other hand, FIG. 5B is a diagram showing an example in which a volume reflection type hologram is configured by laminating a plurality of
図5(b)の例では、F5.6程度の広がりをもつ光束に対応するホログラム素子43を、それぞれ対応する角度を変えて2枚積層することでF2.8の光束に対応させた状態を示している。この場合に焦点検出部28の二次結像レンズ33がF2.8の光束に対応しうる状態で配置されていれば、F2.8近傍の光束を用いてより高精度の合焦動作が可能となる。
In the example of FIG. 5B, a state in which two
また、ミラー受け部42に配置された光吸収層41には、体積反射型ホログラム40との対向面側に黒色の微細な毛が静電植毛されている。この光吸収層41は体積反射型ホログラム40を透過した光束を吸収し、かかる透過光束の乱反射による迷光の発生を抑制する機能を有する。したがって、ホログラムの反射光束と背景とのコントラストも光吸収層41によって向上するので合焦動作の安定化を図ることができる。なお、例えばミラー受け部42の内面を黒色で塗装するなど、上記の光吸収層41に代えて公知の反射防止処理をミラー受け部42の内面に施しても上記と同様の効果を得ることができる。
In addition, in the
図6、図7は第1実施形態の電子カメラにおける焦点検出エリアの配置領域の拡大効果を示す図である。
図6に示すように、写真等の構図では画面上下方向または画面左右方向の1/3分割線上またはかかる分割線の交点に被写体を配置するとバランスのよい構図になることが経験則上公知である。
6 and 7 are diagrams showing the effect of enlarging the arrangement area of the focus detection area in the electronic camera of the first embodiment.
As shown in FIG. 6, it is known from experience that, in a composition such as a photograph, a balanced composition is obtained when a subject is placed on the 1/3 dividing line in the vertical direction of the screen or the horizontal direction of the screen or at the intersection of such dividing lines. .
ここで、従来のサブミラー30aにおける焦点検出エリアの画面上下方向の配置領域は画面中心を基準として画面上下方向の1/3程度の範囲にすぎなかった。例えば、135フォーマット(24×36mm)の撮影画面35では約8×18mm(画面上下方向の約1/3、画面左右方向の約1/2)が焦点検出エリアの配置領域となる。そして、この配置領域に長方形の焦点検出エリア36を45個配列した焦点検出装置が実用化されている(図7(a)参照)。この従来の焦点検出装置では、画面上下方向の1/3分割線上に被写体を配置すると被写体と焦点検出エリア36との重なりが少ないので実用上使いにくい点が指摘されていた。
Here, the arrangement area of the focus detection area in the conventional sub-mirror 30a in the vertical direction of the screen is only about 1/3 of the vertical direction of the screen with respect to the center of the screen. For example, in the 135-format (24 × 36 mm) shooting
一方、第1実施形態の体積反射型ホログラム40を用いたサブミラー30では、焦点検出エリアの配置領域を画面上下方向に拡大することができる。例えば、上記の135フォーマットの場合の撮影画面35では約12×20mm(画面上下方向の約1/2、画面左右方向の約1/2以上)が焦点検出エリアの配置領域となる(図6参照)。そして、この配置領域には図7(a)と同形状の焦点検出エリア36を91個配列することができ、焦点検出エリア36の配置領域が面積比で約2倍となる(図7(b)参照)。図6に示すように、第1実施形態では画面上下方向または画面左右方向の1/3分割線で囲まれた範囲を焦点検出エリアが余裕をもってカバーしているので、AF撮影時の作画自由度が大幅に高まる。なお、さらに撮影画面35を縮小したり、撮影画面35をクロッピングして部分的に切り出す場合には相対的に焦点検出エリアの配置領域がより広がることとなる。
On the other hand, in the
(第2実施形態の説明)
図8は第2実施形態の焦点検出装置におけるサブミラー30の構成を示す概要図である(請求項6から請求項9の焦点検出装置に対応する)。第2実施形態は第1実施形態の変形例であって、サブミラー30に液晶光学素子50を用いて撮影レンズ11の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる。なお、以下の実施形態において上記された実施形態と共通の構成には同一符号を付して重複説明を省略する。
(Description of Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the sub-mirror 30 in the focus detection apparatus of the second embodiment (corresponding to the focus detection apparatus of claims 6 to 9). The second embodiment is a modification of the first embodiment, and the liquid crystal
サブミラー30は液晶光学素子50と、反射鏡51と、ミラー受け部42とで構成されている。ミラー受け部42の内部には開口側の手前に液晶光学素子50が配置され、液晶光学素子50の奥に反射鏡51が配置されている。液晶光学素子50は電界制御により内部の液晶の屈折率を変化させることが可能であって、メインミラー21の透過光束を液晶光学素子50で屈折させることができる。かかる液晶光学素子50の電界制御はCPU29によって行われる。
The
そして、液晶光学素子50を透過した光束は反射鏡51で反射された後に再度液晶光学素子50を透過して焦点検出部28に導かれることとなる。図8の例では液晶光学素子50と反射鏡51とを別部品で構成しているが、液晶光学素子50の背面側に蒸着等で金属膜を形成して液晶光学素子50に反射鏡を一体成形してもよい(図示を省略する)。なお、液晶光学素子50と反射鏡51とを別部品で構成する場合には、液晶光学素子50の透過後の光路長が長くなるため偏角をより大きくすることができる。
Then, the light beam that has passed through the liquid crystal
また、ファインダ光学系と焦点検出光学系への光路分割のためにメインミラー21に偏光反射鏡を用いると、メインミラー21の中央部分(ハーフミラーの部分)は偏光分離層として機能する。この場合に偏光分離層の透過光束の偏光方向と液晶光学素子50の作用する偏光方向とが相違すると、メインミラー21の透過光束が液晶光学素子50で著しく遮られて焦点検出が困難となる可能性がある。したがって、偏光分離層の透過光束の偏光方向は液晶光学素子50の作用する偏光方向に一致させるのが好ましい。
Further, when a polarization reflecting mirror is used for the
ここで、第2実施形態の液晶光学素子50の構成を詳細に説明する。図9は液晶光学素子50の構成を示す概要図である。液晶光学素子50は一対の透光性板状体52と、ITO等の透明導電膜53(透明電極)と、配向膜54と、液晶分子55を含む液晶層56と、スペーサー57とで構成されている。
一対の透光性板状体52は所定の間隙を空けて対向状態で配置されている。各透光性板状体52の互いに対向する面には透明導電膜53による電極パターンと、液晶分子55を所定方向に配向させる配向膜54とが形成されている。そして、配向膜54の間には液晶分子55が挟持された液晶層56が形成される。なお、配向膜54間の間隔はスペーサー57でほぼ一定に保たれている。
Here, the configuration of the liquid crystal
The pair of translucent plate-like bodies 52 are arranged in a facing state with a predetermined gap therebetween. An electrode pattern made of a transparent conductive film 53 and an
CPU29が透明導電膜53に電圧印加していない状態では液晶分子55は所定の配向方向に揃っており、液晶光学素子50が屈折効果を生じることはない(図9(a)参照)。一方、CPU29が透明導電膜53に電圧印加をすると、透光性板状体52に対する液晶分子55の配向方向が電界の強度に応じて変化する。液晶分子55は分子の方向により異なる屈折率を有するので、液晶分子55の配向方向に対応した偏光が液晶光学素子50に入射すると屈折力分布が生じ、液晶光学素子50がプリズムまたはレンズとして機能する。
In a state where the CPU 29 does not apply a voltage to the transparent conductive film 53, the
例えば、透明導電膜53に与える勾配電界を液晶光学素子50の一端から他端に単調増加するように設定すれば、液晶光学素子50の屈折率変化も勾配電界に準じて単調増加する(図示を省略する)。この場合には液晶光学素子50はプリズムとして作用し、サブミラー30は撮影レンズ11の近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることができる。
For example, if the gradient electric field applied to the transparent conductive film 53 is set so as to monotonically increase from one end of the liquid crystal
また、図9(b)は透明導電膜53に与える勾配電界を液晶光学素子50の中心を基準として左右対称に設定した状態を示す図である。この場合には液晶光学素子50はレンズとして作用し、サブミラー30から出射する光束を焦点検出部28に向けて収束させることができる。
図10に液晶光学素子50をレンズとして作用させる場合の透明導電膜53の電極パターン例を示す。図10では電極パターンを間隔の異なる同心円状に形成し、各電極に同一の電圧を与えて単位面積当たりの電極密度によって勾配電界を形成する。
FIG. 9B is a diagram showing a state where the gradient electric field applied to the transparent conductive film 53 is set symmetrically with respect to the center of the liquid crystal
FIG. 10 shows an example of an electrode pattern of the transparent conductive film 53 when the liquid crystal
また、電極パターンを等間隔の同心円状に形成し、各電極に異なる電圧を与えて勾配電界を形成することも可能である。さらに、電極パターンをより複雑にすれば自由曲面レンズのように回転非対称で複雑な屈折力分布を生じさせることも可能である(いずれも図示を省略する)。なお、透明導電膜53の電極パターンはフォトリソグラフィにより製造され、複雑な屈折率分布を生じさせる電極パターンでも形状誤差はごくわずかである。したがって、第2実施形態の構成でも楕円面ミラーのようにプレス加工やモールド加工等での加工誤差が問題となることはない。 It is also possible to form the gradient electric field by forming electrode patterns in concentric circles at equal intervals and applying different voltages to the electrodes. Furthermore, if the electrode pattern is made more complicated, it is possible to produce a rotationally asymmetric and complex refractive power distribution like a free-form surface lens (both are not shown). Note that the electrode pattern of the transparent conductive film 53 is manufactured by photolithography, and even with an electrode pattern that generates a complicated refractive index distribution, the shape error is negligible. Therefore, even in the configuration of the second embodiment, processing errors in press processing, mold processing, and the like do not become a problem as in the case of an elliptical mirror.
以上の第2実施形態でも第1実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。すなわち、サブミラー30の大型化により焦点検出エリアの配置領域を上下に拡大するとともに、サブミラー30がメインミラー21等と干渉するのを防止できる。また、液晶光学素子50がレンズとして作用する場合には焦点検出部28の小型化も同時に実現できる。
さらに、第2実施形態では、CPU29がレンズ部10からの瞳位置情報に基づいて勾配電界を制御し、サブミラー30の反射光束が常に焦点検出部28に収束するように液晶光学素子50の屈折力を調整することもできる。図11は瞳位置に基づいて液晶光学素子50の屈折力を調整した状態を示す図である。図11(a)は撮影レンズ11の瞳位置が近い場合を、図11(b)は撮影レンズ11の瞳位置が遠い場合をそれぞれ示す。このように撮影レンズ11の瞳位置に応じて液晶光学素子50の屈折力をCPU29が制御すれば瞳位置の変動による周辺光束のケラレ等が防止される。その結果、焦点検出部28は焦点検出動作の安定性を確保できる。
Even in the second embodiment described above, substantially the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, by increasing the size of the
Furthermore, in the second embodiment, the CPU 29 controls the gradient electric field based on the pupil position information from the
(第3実施形態の説明)
図12は第3実施形態の焦点検出装置におけるサブミラー30の構成を示す概要図である(請求項10の焦点検出装置に対応する)。第3実施形態のサブミラー30は、液晶光学素子50と、体積反射型ホログラム40および光吸収層41と、ミラー受け部42とで構成されている。ミラー受け部42の内部には開口側の手前に液晶光学素子50が配置され、液晶光学素子50の奥に体積反射型ホログラム40および光吸収層41が配置されている。この第3実施形態では液晶光学素子50が屈折力の調整機能を負担し、体積反射型ホログラム40が透過光束の反射機能を負担する。
(Description of the third embodiment)
FIG. 12 is a schematic diagram showing the configuration of the sub-mirror 30 in the focus detection apparatus of the third embodiment (corresponding to the focus detection apparatus of claim 10). The
体積反射型ホログラム40は反射角を高い自由度で設定できる反面、光束の角度選択性が高い。したがって、撮影レンズ11の瞳位置が大きく変動すると体積反射型ホログラム40が透過光束を反射しきれない可能性が生じうる。一方、液晶光学素子50は上記のように瞳位置の変動に対応可能であるが、液晶分子の屈折率変化の制約などから大きな偏角を得ることが比較的困難である。そのため、体積反射型ホログラム40と液晶光学素子50とを組み合わせることで、瞳位置の変動に対応可能で大きな偏角を得ることのできるサブミラー30が実現できる。
While the
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では焦点検出装置を一眼レフ型の電子カメラに適用する例を示したが、本発明の焦点検出装置を一眼レフ型の銀塩カメラに適用することは勿論可能である。
(Supplementary items of the embodiment)
As mentioned above, although this invention has been demonstrated by said embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example in which the focus detection apparatus is applied to a single-lens reflex electronic camera has been described.
10 レンズ部
11 撮影レンズ
20 カメラ本体
21 メインミラー
22 シャッタ
28 焦点検出部
29 CPU
30 サブミラー
40 体積反射型ホログラム
41 光吸収層
42 ミラー受け部
50 液晶光学素子
51 反射鏡
DESCRIPTION OF
30 Sub-mirror 40
Claims (10)
前記サブミラーは、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムを備えていることを特徴とする焦点検出装置。 A main mirror that reflects the field light flux through the taking lens and guides it to the finder optical system, and transmits a part of the light flux; and a sub mirror that reflects the transmitted light flux of the main mirror on the back side of the main mirror; A focus detection unit having a focus detection unit that performs focus detection of the photographing lens based on a reflected light beam of the sub mirror,
The focus detection apparatus, wherein the sub-mirror includes a volume reflection hologram that reflects a paraxial light beam of the photographing lens at a reflection angle larger than an incident angle among light beams transmitted through the main mirror.
前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置される光束反射部と、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させる制御部と、を備え、前記サブミラーは前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させることを特徴とする焦点検出装置。 A main mirror that reflects the field light flux through the taking lens and guides it to the finder optical system, and transmits a part of the light flux; and a sub mirror that reflects the transmitted light flux of the main mirror on the back side of the main mirror; A focus detection unit having a focus detection unit that performs focus detection of the photographing lens based on a reflected light beam of the sub mirror,
The sub mirror is formed by sandwiching a liquid crystal in a gap between two transparent electrodes, a liquid crystal optical element whose refractive index changes depending on the alignment direction of the liquid crystal, a light beam reflecting portion disposed on the back surface of the liquid crystal optical element, A control unit that changes the alignment direction of the liquid crystal by controlling the electric field of the transparent electrode, and the sub mirror reflects a paraxial light beam of the photographing lens that is larger than an incident angle among light beams transmitted through the main mirror. A focus detection device that reflects the light on the screen.
前記制御部は前記瞳位置情報に基づいて前記液晶光学素子の屈折力を制御し、前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させることを特徴とする請求項6から請求項8のいずれかに記載の焦点検出装置。 A pupil position information acquisition unit for acquiring pupil position information of the photographing lens;
9. The control unit according to claim 6, wherein the control unit controls a refractive power of the liquid crystal optical element based on the pupil position information, and converges a reflected light beam of the sub mirror toward the focus detection unit. The focus detection apparatus according to any one of the above.
前記サブミラーは、二つの透明電極の間隙に液晶を挟持して形成され、前記液晶の配向方向により屈折率が変化する液晶光学素子と、前記液晶光学素子の背面に配置され、前記メインミラーを透過した光束のうち、前記撮影レンズの近軸光線を入射角よりも大きい反射角で反射させる体積反射型ホログラムと、前記透明電極の電界制御により前記液晶の配向方向を変化させて前記サブミラーの反射光束を前記焦点検出部に向けて収束させる制御部と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
A main mirror that reflects the field light flux through the taking lens and guides it to the finder optical system, and transmits a part of the light flux; and a sub mirror that reflects the transmitted light flux of the main mirror on the back side of the main mirror; A focus detection unit having a focus detection unit that performs focus detection of the photographing lens based on a reflected light beam of the sub mirror,
The sub mirror is formed by holding a liquid crystal in a gap between two transparent electrodes. The sub mirror is disposed on the back surface of the liquid crystal optical element whose refractive index changes depending on the alignment direction of the liquid crystal, and is transmitted through the main mirror. Volume reflection holograms that reflect paraxial rays of the taking lens at a reflection angle larger than an incident angle, and reflected light beams of the sub-mirror by changing the orientation direction of the liquid crystal by electric field control of the transparent electrode. And a control unit that converges the light toward the focus detection unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005004245A JP2006194992A (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Focus detecting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005004245A JP2006194992A (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Focus detecting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006194992A true JP2006194992A (en) | 2006-07-27 |
Family
ID=36801142
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005004245A Withdrawn JP2006194992A (en) | 2005-01-11 | 2005-01-11 | Focus detecting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006194992A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130124421A (en) * | 2012-05-04 | 2013-11-13 | 삼성전자주식회사 | Focus detecting apparatus |
WO2018207613A1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | 国立大学法人東京工業大学 | Imaging system and imaging method |
-
2005
- 2005-01-11 JP JP2005004245A patent/JP2006194992A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20130124421A (en) * | 2012-05-04 | 2013-11-13 | 삼성전자주식회사 | Focus detecting apparatus |
KR102068744B1 (en) * | 2012-05-04 | 2020-01-21 | 삼성전자주식회사 | Focus detecting apparatus |
WO2018207613A1 (en) * | 2017-05-10 | 2018-11-15 | 国立大学法人東京工業大学 | Imaging system and imaging method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105917254B (en) | Bifocal camera lens and the imaging device for including bifocal camera lens | |
CN111866328B (en) | Camera module and mobile terminal | |
US20120120383A1 (en) | Distance measuring device and imaging device | |
JPH07281255A (en) | Lighting type bright frame finder | |
JP4311782B2 (en) | Optical device | |
JP2006106435A (en) | Optical device | |
JP2004341201A (en) | Imaging unit | |
JP4500889B2 (en) | Electronic viewfinder device, imaging device | |
TW200905350A (en) | Live viewing optical system and image pickup apparatus | |
CN115151862A (en) | Camera assembly | |
JP2006194992A (en) | Focus detecting device | |
JPS61114217A (en) | Photographic optical system | |
US4119980A (en) | Prism camera | |
JP2008275715A (en) | Focus detection optical system and imaging device using the same | |
JP4900769B2 (en) | Finder optical system and optical equipment equipped with the same | |
WO2005022238A1 (en) | Image display device and camera | |
JP3736266B2 (en) | Focus detection device | |
JP4109307B2 (en) | Adjustable optical system and method of using and manufacturing such optical system | |
JP3774528B2 (en) | SLR camera viewfinder | |
JP3102056U (en) | Polarizing filter | |
JPH0527304A (en) | Photographing device provided with hologram | |
JP4900770B2 (en) | Finder optical system and optical equipment equipped with the same | |
JPH08201912A (en) | Photographing device | |
JP2006171658A (en) | Finder optical system and imaging apparatus having same | |
JPH02289806A (en) | Image pickup optical system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080401 |