JP2000002909A

JP2000002909A - 交換レンズ及びカメラシステム

Info

Publication number: JP2000002909A
Application number: JP16711498A
Authority: JP
Inventors: Masataka Ide; 昌孝井出; Takanori Yamanashi; 隆則山梨
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1998-06-15
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で開放Ｆナンバーに応じた高い焦点
検出精度を得ることが可能な低価格な交換レンズ及びカ
メラシステムを提供する。【解決手段】交換レンズ２には、再結像式位相差検出ユ
ニット１４が内蔵されており、この再結像式位相差検出
ユニットは、撮影光学系１０を介して取り込まれた被写
体からの像光のうち、ビームスプリッタ１２から反射し
て、所定の結像位置Ｐ３で結像した検出光束を集めるた
めのコンデンサレンズ２６と、このコンデンサレンズを
介して集められた検出光束だけを抽出する絞りマスク２
８と、この絞りマスクから射出した検出光束を検出素子
３２上に再結像させる再結像レンズ３０とを備えてい
る。検出素子には、一対のラインセンサが所定ピッチで
配列されており、これら一対のラインセンサ上に再結像
した検出光束に基づいて、オートフォーカス制御が行わ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焦点検出ユニット
を内蔵した交換レンズ、及び、この交換レンズを含めた
カメラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特開昭５９−６４８１６号
公報には、撮影レンズを介してフィルム面に導かれる被
写体からの反射光の一部を分割し、この分割光をオート
フォーカス用の焦点検出ユニットに導く交換レンズが開
示されている。その焦点検出ユニットは、微小レンズア
レイ方式のセンサユニットを備えており、このセンサユ
ニットには、ラインセンサの各画素に対応して、複数の
レンズから成るレンズアレイの上部に夫々微小レンズ
（微小なフライアイレンズ）を配置して構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
焦点検出ユニットには、以下のような問題がある。ま
ず、レンズアレイの上部に微小なフライアイレンズを複
数個配置しているため、構成が複雑になると共にレンズ
の部品点数が増加して、焦点検出ユニットの製造コスト
が上昇してしまう。

【０００４】また、複数のフライアイレンズ相互の干渉
を防止するように、フライアイレンズ相互間には、所定
のスペースが必要となり、そのスペース分だけセンサの
画素ピッチが大きくなるため、焦点検出精度が低くなっ
てしまう。

【０００５】更に、焦点検出能力は、交換レンズの種類
に対応して決定されていないため、交換レンズの要求す
る所望のレベルに焦点検出精度を上げることができな
い。本発明は、このような問題を解決するために成され
ており、その目的は、簡単な構成で開放Ｆナンバーに応
じた高い焦点検出精度を得ることが可能な低価格な交換
レンズ及びカメラシステムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明は、フィルム面に導かれる被写体から
の反射光の一部を分割し、この分割光を焦点検出ユニッ
トに導く交換レンズにおいて、前記焦点検出ユニット
は、前記交換レンズの光学的特性に対応した焦点検出精
度を有する再結像式位相差検出ユニットであることを特
徴とする。

【０００７】また、本発明は、交換レンズと、レンズ交
換可能なカメラボディとから成るカメラシステムにおい
て、前記交換レンズには、この交換レンズの光学的特性
に対応した焦点検出精度を有する再結像式位相差検出ユ
ニットが内蔵されており、この再結像式位相差検出ユニ
ットの出力に基づいて、前記カメラシステムの焦点検出
を行うことを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一の実施の形態に
係る交換レンズ及びカメラシステムについて添付図面を
参照して説明する。図１には、本実施の形態のカメラシ
ステムの構成が示されており、このカメラシステムは、
交換レンズ２と、カメラボディ４とから構成されてお
り、カメラボディ４には、複数種類の交換レンズ２を取
り付けることができるようになっている。

【０００９】交換レンズ２には、その種類（例えば、光
学的特性、開放Ｆナンバー）に応じて、複数の撮影レン
ズ６ａ，６ｂ及び絞り８等から成る撮影光学系１０と、
この撮影光学系１０を介して導かれた被写体からの反射
光即ち像光を分割するビームスプリッタ１２と、後述す
る再結像式位相差検出ユニット１４とが内蔵されてお
り、ビームスプリッタ１２から反射した像光は、複数
（図面上では２つ）の反射ミラー１６を介して再結像式
位相差検出ユニット１４に導かれるようになっている。

【００１０】また、ビームスプリッタ１２を透過した像
光は、カメラボディ４内に導入された後、切換ミラー１
８によって、フィルム面２０或いはファインダー光学系
２２に選択的に導かれるようになっている。

【００１１】具体的には、被写体を観察する場合には、
カメラボディ４内に導入された被写体からの像光は、切
換ミラー１８によってファインダー光学系２２に導か
れ、一方、被写体を撮影する場合には、カメラボディ４
内に導入された被写体からの像光は、切換ミラー１８に
よってフィルム面２０方向に導かれ、シャッター２４を
操作することによって、フィルム面２０に所望の被写体
像を写し取ることができるようになっている。

【００１２】ここで、ビームスプリッタ１２によってカ
メラボディ４に導かれる像光と再結像式位相差検出ユニ
ット１４に導かれる像光とを区別するために、以下の説
明では、再結像式位相差検出ユニット１４に導かれる像
光を仮に検出光束と称することとする。

【００１３】本実施の形態に適用した再結像式位相差検
出ユニット１４は、撮影光学系１０を介して交換レンズ
２内に取り込まれた被写体からの像光のうち、ビームス
プリッタ１２から反射して、所定の結像位置Ｐ３で結像
した検出光束を集めるためのコンデンサレンズ２６と、
このコンデンサレンズ２６を介して集められた検出光束
だけを抽出するように、一対の穴２８ａ，２８ｂ（図２
参照）が形成された絞りマスク２８と、この絞りマスク
２８の穴２８ａ，２８ｂから射出した検出光束を検出素
子３２上に再結像させる一対の再結像レンズ３０とを備
えている。

【００１４】そして、検出素子３２には、一対のライン
センサ３４が所定ピッチで配列されており、これら一対
のラインセンサ３４上に再結像した検出光束に基づい
て、後述するオートフォーカス制御が行われる。

【００１５】なお、ビームスプリッタ１２の分割点Ｐ１
と結像位置Ｐ３との間の光路長は、分割点Ｐ１とフィル
ム面２０上の結像点Ｐ２との間の光路長と等しくなるよ
うに設定されている。

【００１６】図２（ａ），（ｂ）に示すように、再結像
式位相差検出ユニット１４は、撮影光学系１０の種類
（例えば、開放Ｆナンバーの大きな暗い撮影光学系（同
図（ａ）参照）、開放Ｆナンバーの小さな明るい撮影光
学系（同図（ｂ）参照））に対応して、その構成を変更
することができるようになっている。

【００１７】開放Ｆナンバーの大きな暗い撮影光学系１
０（同図（ａ）参照）では、撮影光学系１０の出射瞳
（開口径）１０ａが小さくなっているため、この出射瞳
（開口径）１０ａを介して取り込まれる検出光束３６の
重心間距離（基線長）Ｌａに対応して再結像式位相差検
出ユニット１４の構成が設定される。一方、開放Ｆナン
バーの小さな明るい撮影光学系１０（同図（ｂ）参照）
では、撮影光学系１０の出射瞳（最大開口径）１０ｂが
大きくなっているため、この出射瞳（最大開口径）１０
ｂを介して取り込まれる検出光束３６の重心間距離（基
線長）Ｌｂに対応して再結像式位相差検出ユニット１４
の構成が設定される。

【００１８】この場合、撮影光学系１０の開放Ｆナンバ
ーをＦＮＯとすると、その焦点深度（ピントの合う範
囲）は、許容散乱円をδ（μｍ）とした場合、焦点深度（μｍ）＝ＦＮＯ×δ なる関係を満足する。一般に、許容散乱円δは、δ＝３
０μｍ程度とされるため、開放Ｆナンバーと焦点深度と
の関係は、以下の表のようになる。

【００１９】

【表１】

【００２０】このように開放Ｆナンバーの小さな明るい
撮影光学系１０（図２（ｂ）参照）ほど、その焦点深度
（ピントの合う範囲）が狭くなるため、高い焦点検出精
度が要求される。

【００２１】ここで、焦点検出精度をα、再結像レンズ
３０の倍率をβ、ラインセンサ３４のセンサピッチを
Ｐ、検出光束３６の重心間距離（基線長）をＬとする
と、焦点検出精度αは、

【００２２】

【数１】なる関係を満足する。

【００２３】従って、αの値が高くなるようにＬ，β，
Ｐの各種パラメータを適宜選択的に変更することによっ
て、撮影光学系１０の開放Ｆナンバーに対応した高い焦
点検出精度を有する再結像式位相差検出ユニット１４を
構成することができる。

【００２４】また、一般的に、撮影光学系１０のデフォ
ーカス範囲（ピントがずれる範囲）は、望遠レンズほど
大きく、広角レンズほど小さくなる。従って、撮影光学
系１０のデフォーカス範囲に応じて、検出素子３２の一
対のラインセンサ３４のデフォーカス検出範囲を設定す
れば、効率的に且つ高精度にオートフォーカス制御を行
うことができる。

【００２５】例えば、図６に示すように、レンズの特性
によって合焦に対するデフォーカス範囲（前ピンと後ピ
ンとの範囲）が大きな場合Ｄ１と小さな場合Ｄ２とを想
定する。このとき、デフォーカス範囲が大きな場合Ｄ１
には、一対のラインセンサ３４上の検出エリアＨを５回
ずらし、また、小さな場合Ｄ２には、一対のラインセン
サ３４上の検出エリアＨを３回ずらし、その相関演算を
行えば、無駄な処理を行うこと無く、各デフォーカス範
囲に対応したオートフォーカス制御を行うことができる
と共に、相関演算時間を短縮することができるため、効
率的に且つ高精度にオートフォーカス制御を行うことが
できる。

【００２６】図３には、上述したカメラシステムを制御
する駆動系が示されており、この駆動系は、交換レンズ
２に内蔵されたレンズ側マイクロコンピュータ（以下、
レンズマイコンと称する）３８と、カメラボディ４に内
蔵されたボディ側マイクロコンピュータ（以下、ボディ
マイコンと称する）４０とを備えており、レンズマイコ
ン３８とボディマイコン４０とは、所定の信号ライン
（Ｖｃｃ、ＣＬＫ、ＤＡＴＡ、ＧＮＤ）を介して電気的
に接続させることができるようになっている。

【００２７】レンズマイコン３８は、再結像式位相差検
出ユニット１４の出力信号に基づいて、絞り駆動部４
２、レンズ駆動部４４、ズーム駆動部４６を制御するこ
とができるようになっている。この場合、絞り駆動部４
２を制御することによって、絞り８（図１参照）の調整
が行われ、レンズ駆動部４４を制御することによって、
複数の撮影レンズ６ａ，６ｂ（図１参照）の光軸方向に
沿う位置調整が行われ、また、ズーム駆動部４６を制御
することによって、撮影光学系１０（図１参照）の倍率
調整が行われる。

【００２８】このようなレンズマイコン３８の内部シス
テムにおいて、例えば、再結像式位相差検出ユニット１
４の出力信号は、Ａ／Ｄ変換回路４８を介してデジタル
信号に変換されてＲＡＭ５０に一旦に保存される。そし
て、ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に予め格納されている各
種のプログラムデータに基づいて、レンズマイコン３８
を駆動させると共に、上記プログラムデータに基づい
て、Ｅ² ＰＲＯＭ５６に予め格納されているデータ（例
えば、オートフォーカスに関連する補正データなど）を
用いて処理動作（絞り駆動部４２、レンズ駆動部４４、
ズーム駆動部４６の制御）を行うようになっている。

【００２９】一方、ボディマイコン４０は、後述するよ
うに、所定の信号ライン（電源電圧ラインＶｃｃ、クロ
ック信号ラインＣＬＫ、データ信号ラインＤＡＴＡ、グ
ランド信号ラインＧＮＤ）を介してレンズマイコン３８
を制御することができるようになっている。

【００３０】また、ボディマイコン４０は、シャッター
駆動部５８、ミラー駆動部６０、巻き上げ駆動部６２を
制御することができるようになっている。この場合、シ
ャッター駆動部５８を制御することによって、シャッタ
ー２４（図１参照）の駆動調整が行われ、ミラー駆動部
６０を制御することによって、切換ミラー１８の切換が
行われ、また、巻き上げ駆動部６２を制御することによ
って、フィルム面２０の巻き上げが行われる。

【００３１】このようなボディマイコン４０の内部シス
テムにおいて、例えば、測光部６４からの測光データ
は、Ａ／Ｄ変換回路６６を介してデジタル信号に変換さ
れてＲＡＭ６８に一旦に保存される。そして、ＣＰＵ７
０は、ＲＯＭ７２に予め格納されているプログラムに基
づいて、Ｅ² ＰＲＯＭ７４に予め格納されているデータ
（例えば、測光データを補正するためのデータなど）を
用いて処理（シャッター駆動部５８、ミラー駆動部６
０、巻き上げ駆動部６２の制御）を行うようになってい
る。

【００３２】次に、上述したような構成を有するカメラ
システムの動作について、図４及び図５の動作フロー及
び図３のブロック図を参照して説明する。ボディマイコ
ン４０の電源を入れると、まず、このボディマイコン４
０の初期化が行われる（図４のステップＳ１）。

【００３３】次に、ボディマイコン４０は、ファースト
レリーズボタン１ＲＳＷのＯＮ／ＯＦＦを確認し（図４
のステップＳ２）、ファーストレリーズボタン１ＲＳＷ
がＯＮされていない場合、他のスイッチＳＷの操作が有
るか否かを確認する（図４のステップＳ３）。そして、
他のスイッチＳＷの操作に応じた処理を行う（図４のス
テップＳ４）。

【００３４】この状態において、ファーストレリーズボ
タン１ＲＳＷがＯＮされたとき、ボディマイコン４０か
らレンズマイコン３８に所定のコマンドが送信される
（図４のステップＳ５）。そして、ボディマイコン４０
は、測光部６４を駆動させて、測光処理を行う（図４の
ステップＳ６）。即ち、測光処理において、シャッター
２４や絞り８等（図１参照）を制御するために、交換レ
ンズ２の撮影光学系１０を介して取り込まれた像光の光
量を測定する。

【００３５】また、ファーストレリーズボタン１ＲＳＷ
がＯＮされたとき、レンズマイコン３８が起動して初期
化が行われる（図５（ａ）のステップＳ１）。このと
き、ボディマイコン４０からレンズマイコン３８に所定
のコマンド（合焦したことを示す合焦許可信号を出力し
なさいといった命令信号）が送信されたとき（図５
（ａ）のステップＳ２，Ｓ３）、レンズマイコン３８
は、このコマンド（命令信号）に基づいて、再結像式位
相差検出ユニット１４の出力信号を検出し、この出力信
号に基づいて、レンズ駆動部４４を制御する。そして、
交換レンズ２の撮影光学系１０の焦点合わせを行う（図
５（ａ）のステップＳ４）。

【００３６】合焦制御（図５（ａ）のステップＳ４）で
は、まず、撮影光学系１０から再結像式位相差検出ユニ
ット１４に取り込まれた検出光束をアナログ信号に変換
する（図５（ｂ）のステップＳ１）。このアナログ信号
は、再結像式位相差検出ユニット１４の一対のラインセ
ンサ３４から出力された電気信号である。そして、この
アナログ信号をデジタル信号に変換した後（図５（ｂ）
のステップＳ２）、このデジタル信号に基づいて、所定
の焦点検出演算を行う（図５（ｂ）のステップＳ３）。

【００３７】このような合焦制御プロセス（図５（ａ）
のステップＳ４、図５（ｂ）参照）において、ピントが
合ったとき（図５（ｂ）のステップＳ４）、合焦制御プ
ロセスが終了したことを示す信号（即ち、合焦許可信
号）が、ボディマイコン４０に送信される（図５（ａ）
のステップＳ５）。

【００３８】このとき、ボディマイコン４０は、合焦許
可信号に基づいて（図４のステップＳ７）、セカンドレ
リーズボタン２ＲＳＷのＯＮ／ＯＦＦを確認し（図４の
ステップＳ８）、セカンドレリーズボタン２ＲＳＷがＯ
Ｎされたとき、測光部６４の測光値に基づいて、所定の
絞りデータのコマンドをレンズマイコン３８に送信する
（図４のステップＳ９）。

【００３９】このとき、レンズマイコン３８は、受信し
たコマンド（絞りデータ）に基づいて、絞り８を駆動す
る（図５（ａ）のステップＳ６）。同時に、ボディマイ
コン４０は、シャッター２４を駆動して、フィルム面２
０（図１参照）に対する被写体像の露出処理を行う（図
４のステップＳ１０）。

【００４０】続いて、ボディマイコン４０がフィルム２
０の巻き上げ処理を行うことによって、次の撮影に備え
る（図４のステップＳ１１）。なお、上述した合焦制御
プロセス（図５（ａ）のステップＳ４、図５（ｂ）参
照）において、ピントが合っていない状態では、レンズ
マイコン３８によって、複数の撮影レンズ６ａ，６ｂ
（図１参照）の光軸方向に沿う位置調整が行われる（図
５（ｂ）のステップＳ５）。

【００４１】このように本実施の形態によれば、図２に
示すような簡単な構成の再結像式位相差検出ユニット１
４を交換レンズ２内に配置したことによって、従来に比
べて交換レンズ２及びカメラシステムの製造コストを低
減させることができる。

【００４２】また、再結像式位相差検出ユニット１４
は、撮影光学系１０の開放Ｆナンバーに応じて、再結像
レンズ３０の倍率β、ラインセンサ３４のセンサピッチ
Ｐ、検出光束３６の重心間距離（基線長）Ｌを任意に設
計変更することができるため、開放Ｆナンバーに応じた
高い焦点検出精度を有する交換レンズ２及びカメラシス
テムを実現することができる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成で開放Ｆナ
ンバーに応じた高い焦点検出精度を得ることが可能な低
価格な交換レンズ及びカメラシステムを提供することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一の実施の形態に係る交換レンズ及び
カメラシステムの構成を概略的に示す図。

【図２】交換レンズに内蔵された再結像式位相差検出ユ
ニットの構成を示す斜視図であって、（ａ）は、開放Ｆ
ナンバーの大きな暗い撮影光学系に対応した再結像式位
相差検出ユニットの構成を示す図、（ｂ）は、開放Ｆナ
ンバーの小さな明るい撮影光学系に対応した再結像式位
相差検出ユニットの構成を示す図。

【図３】カメラシステムを制御するための駆動系のブロ
ック図。

【図４】カメラボディ側のマイクロコンピュータの動作
を示すフローチャート。

【図５】（ａ）は、レンズ側のマイクロコンピュータの
動作を示すフローチャート、（ｂ）は、同図（ａ）の合
焦制御プロセスを示すフローチャート。

【図６】撮影光学系のデフォーカス範囲に応じたオート
フォーカス制御を説明するための図。

【符号の説明】

２交換レンズ１０撮影光学系１２ビームスプリッタ１４再結像式位相差検出ユニット２６コンデンサレンズ２８絞りマスク３０再結像レンズ３２検出素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルム面に導かれる被写体からの反射
光の一部を分割し、この分割光を焦点検出ユニットに導
く交換レンズにおいて、前記焦点検出ユニットは、前記交換レンズの光学的特性
に対応した焦点検出精度を有する再結像式位相差検出ユ
ニットであることを特徴とする交換レンズ。
【請求項２】前記再結像式位相差検出ユニットは、一
対のラインセンサ、及び、前記分割光を前記一対のライ
ンセンサに再結像させる再結像レンズを有していること
を特徴とする請求項１に記載の交換レンズ。
【請求項３】前記再結像レンズの拡大倍率は、前記交
換レンズの最大開口径に基づいて設定されることを特徴
とする請求項２に記載の交換レンズ。
【請求項４】交換レンズと、レンズ交換可能なカメラ
ボディとから成るカメラシステムにおいて、前記交換レンズには、この交換レンズの光学的特性に対
応した焦点検出精度を有する再結像式位相差検出ユニッ
トが内蔵されており、この再結像式位相差検出ユニット
の出力に基づいて、前記カメラシステムの焦点検出を行
うことを特徴とするカメラシステム。
【請求項５】前記カメラボディは、複数種類の交換レ
ンズに適用可能であることを特徴とする請求項４に記載
のカメラシステム。