JP2001350087A - 自動合焦装置及びカメラシステム - Google Patents
自動合焦装置及びカメラシステムInfo
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Abstract
合焦位置を検出する焦点検出手段22,23と、前記レ
ンズよりの光束を前記撮像手段と前記焦点検出手段とに
分割する光束分割手段28と、前記撮像手段と前記光束
分割手段との間に配置される光学部材30と、該光学部
材によって生じる前記合焦位置のずれを示す補正データ
を記憶する補正データ記憶手段31とを有する。
Description
自動合焦装置及びカメラシステムの改良に関するもので
ある。
合焦動作について、図14を用いて説明する。
(カメラ本体)2に装着された状態を表している。ここ
で、合焦動作を行う際には、撮影(撮像)光学系10
は、該撮影光学系10の内部に設けられる絞りが開放の
状態になっている。そして、該撮影光学系10によりカ
メラボディ2内に導かれる被写体からの光は、クイック
リターンミラー28のメインミラーとサブミラーによっ
てファインダ光学系34に導かれる光と、焦点検出を行
う為の光学系へ導かれる光とに分割される。
15に示す、焦点板71,ペンタプリズム72及び接眼
レンズ73を通り、撮影者の眼に導かれる。
る光は、図16に示す、フィールドレンズ61,二次結
像レンズ62を通り、二つのセンサ63(図14のセン
サ22に相当)へと導かれる。このようにして図14の
センサ22上に結像された像の強度分布を光電変換し、
電気的処理手段23を用いて、2像の相対的な位置ずれ
を検知することで合焦状態を検出する。しかし、実際に
は前記撮像光学系10の持つ特性によって、図17に示
す様に、前記センサ22及び処理手段23などにより構
成される焦点検出装置によって検出された合焦位置は、
正しい合焦位置からずれを生じている。そのため、前記
交換レンズ1にはあらかじめこのずれを補正する為の補
正データが記録手段13に備えられており、この補正デ
ータを、レンズ通信手段14,レンズ側通信端子12,
カメラ側通信端子24,カメラ側通信手段25を介して
補正手段26に読み出し、合焦位置のずれを補正する。
位置を撮像面27に一致させる為に、レンズ駆動制御手
段33を介して交換レンズ1側に備えられたモータ25
を駆動し、合焦動作を行い、その後、開放となっている
絞りを絞り込み、撮影が行われる。
空間周波数30本/mmに対するレンズのMTFピーク
位置を指している。
場合には、銀塩カメラのボディを流用したものが多く、
図18に示す様に、前記交換レンズ1及び前記カメラボ
ディ2とほぼ同様なものが用いられている。但し、前記
レンズ交換可能なデジタルカメラの場合には、撮像面に
はフィルムの代わりにCCDなどの撮像素子29が配置
されており、さらに該撮像素子29で発生するモアレな
どを取り除く為に、該撮像素子29よりも被写体側(ク
イックリターンミラー28と撮像素子29との間)にロ
ーパスフィルタなどの光学部材30が配置されている。
なデジタルカメラの合焦動作については、前述した合焦
動作とまったく同じであるが、前記フィールドレンズ6
1及び二次結像レンズ62を通ってセンサ22上に結像
される光束は、光学部材30を通らない光である。この
ため、前記センサ22から得られる出力を演算処理を
し、前記記憶手段13に記憶されたレンズデータを用い
て補正を行った結果の合焦位置は、図19の様に、実際
の合焦位置とずれを生じる、つまり撮像面27に対して
光学部材30を配置したことによるずれを生じることに
なる。また、この合焦位置のずれについては後述する
が、F値(絞り値)に依存する量である為、上述したよ
うに合焦動作を行う際には絞りを開放の状態で焦点検出
を行うことによって開放F値の異なるレンズでは、合焦
位置のずれを補正する量も異なる。
その後絞りを絞り込んで撮影を行うことから、検出され
た合焦位置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置
にもずれを生じることになる。
を向上させることのできる自動合焦装置及びカメラシス
テムを提供しようとするものである。
に、請求項1に記載の発明は、撮像手段と、装着される
レンズの合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記レン
ズよりの光束を前記撮像手段と前記焦点検出手段とに分
割する光束分割手段と、前記撮像手段と前記光束分割手
段との間に配置される光学部材とを有する自動合焦装置
において、前記光学部材によって生じる前記合焦位置の
ずれを示す補正データを記憶する補正データ記憶手段を
有する自動合焦装置とするものである。
7に記載の発明は、交換可能なレンズと、撮像手段、前
記レンズの合焦位置を検出する焦点検出手段、前記レン
ズよりの光束を前記撮像手段と前記焦点検出手段とに分
割する光束分割手段、及び、前記撮像素子と前記光束分
割手段との間に配置される光学部材を具備するカメラ本
体とにより構成されるカメラシステムにおいて、前記光
学部材によって生じる前記合焦位置のずれを示す補正デ
ータを記憶する補正データ記憶手段を有するカメラシス
テムとするものである。
14に記載の発明は、撮影レンズを通過した光束を第1
の光路を介して受光する焦点検出用センサと、該焦点検
出用センサの出力よりデフォーカス値を検出する焦点検
出装置とを有し、前記焦点検出装置により検出されたデ
フォーカス値に応じて前記撮影レンズを駆動してピント
合わせを行うカメラシステムにおいて、前記撮影レンズ
を介した光束を前記第1の光路とは異なる第2の光路を
介して受光する撮像素子と、前記第2の光路に設けられ
た光学部材と、前記デフォーカス値に応じた合焦位置に
前記撮影レンズを移動させた場合に、前記光学部材の影
響により生じる前記撮像素子のデフォーカス状態を補正
する為の補正データを記憶する記憶手段とを有し、前記
焦点検出装置にて検出されたデフォーカス値と前記補正
データに基づき、前記撮像素子に対して結像する位置に
前記撮影レンズを駆動するカメラシステムとするもので
ある。
に基づいて詳細に説明する。
後述する図1等に示す位置に配置されることによって合
焦位置がずれること、及び、前記光学部材が配置される
ことによって発生する合焦位置のずれはF値に関係して
いることについて、図11〜図13を用いて以下に説明
する。
た場合の光線の光路について示した図である。前記光学
部材が配置されていない場合、光線は屈折することなく
A地点へ到達する。しかし、前記光学部材が配置される
ことにより、該光学部材への入射および出射面において
屈折が起こり、B地点へ到達する。ここで、A地点から
B地点までのずれをxとすると、xは図11(b)に示
す式(1)のように表される。
あり、Nは前記光学部材の屈折率であり、θは前記光学
部材への光線の入射角を表している。これを示したもの
が図12である。
m」、前記光学部材の屈折率を「1.5 」とした場合の例
を示すものである。この図より、入射する光線の角度が
大きいほど、A地点よりずれていくことが判り、このこ
とから前記光学部材への入射角度が大きい光線を含む光
束ほど、合焦位置がA地点より離れていくことになる。
よって、前記光学部材へ入射する光束に含まれる光線の
入射角度はF値が小さいほど大きくなるため、図13
(a)の様に、F値が小さいものほど収差のずれが大き
くなるので、A地点からのずれが大きくなり、図13
(b)の様に、F値が大きいものほど収差のずれが小さ
くなるので、A地点からのずれが小さくなる。
って生じる合焦位置のずれを補正するデータを持つと共
に、このデータをF値毎のデータとすることで、合焦位
置の補正を適正にすることができる。これを実現する為
の実施の形態を、以下に説明する。
の第1の形態に係るカメラシステムの電気的構成を示す
ブロック図であり、交換レンズ1がカメラボディ2に装
着されてカメラシステムを構成している。尚、図14と
同じ構成要素については同一の符号を付してある。
光学系10の内部に設けられる絞りが開放の状態になっ
ている。そして、該撮影光学系10によりカメラボディ
内に導かれる被写体からの光は、クイックリターンミラ
ー28のメインミラーとサブミラーによってファインダ
光学系34に導かれる光と、焦点検出を行う為の光学系
へ導かれる光とに分割される。
15に示す、焦点板71,ペンタプリズム72及び接眼
レンズ73を通り、撮影者の眼に導かれる。
る光は、図16に示す、フィールドレンズ61,二次結
像レンズ62を通り、センサ63(図1のセンサ22に
相当)へと導かれる。このようにして図1のセンサ22
上に結像された像の強度分布を光電変換し、処理手段2
3を用いて、2像の相対的な位置ずれを検出することで
合焦状態(デフォーカス量)を検出する。ここで、焦点
検出を行う際には、絞りは開放状態になっている。
図19のように、実際の合焦位置からずれたものとなっ
ている。これは、前述から明らかなように、前記交換レ
ンズ1と前記光学部材30の特性によるものである。そ
のため、この合焦位置のずれを補正する為に、交換レン
ズ1側に設けられた記憶手段13からレンズの特性によ
る合焦位置のずれを補正する為の情報を呼び出し、さら
にカメラボディ2側に具備した光学部材データ記憶手段
31より前記光学部材30によって生じる合焦位置のず
れを補正する為の情報をレンズの開放F値に応じて呼び
出し、補正手段26にてそれぞれの情報を用いて補正を
加え、レンズ駆動制御手段33を介して交換レンズ1側
に設けられたモータ15を制御し、合焦動作を行う。そ
の後、露出決定を行い、絞りを絞り込み撮影が行われ
る。
タ(合焦位置補正データ1)を示したのが、図2であ
る。
ステム(撮像面の前段に光学部材を配置していない場
合)における合焦位置は、図2(a)のようである。こ
こで、合焦位置は近軸像面からの距離を表している。次
に、図4の様に、図3の撮影光学系と撮像面の間に光学
部材30を配置した場合の合焦位置は、図2(b)のよ
うである。前記光学部材30を配置した場合の、図2
(a)と図2(b)のような合焦位置のずれ量の差分を
とったものが、図2(c)である。
示す補正データと前記記憶手段13からの情報それぞれ
を用いて焦点検出装置にて得られた情報(合焦位置)に
補正を加え、焦点調節情報を算出する。そして、この焦
点調節情報によりレンズ駆動制御手段33を介して交換
レンズ1側に設けられたモータ15の駆動制御を行い、
合焦動作を行う。よって、合焦精度が従来に比べ、格段
に向上することになる。
る光学部材30’を、撮像光学系10と撮像面の間に配
置した場合の例を示すものであり、図6は、この場合の
合焦位置を補正する為の補正データ(合焦位置補正デー
タ2)を示したものである。
学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図6
(b)は、図5の様に、光学部材30’を撮像光学系1
0と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図
6(c)は、図6(a)と図6(b)の差分を表してい
る。
みの異なる光学部材30”を、撮像光学系10と撮像面
の間に配置した場合の例を示すものであり、図8は、こ
の場合の合焦位置を補正する為の補正データ(合焦位置
補正データ3)を示したものである。
学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図8
(b)は、図7の様に、光学部材30”を撮像光学系1
0と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図
8(c)は、図8(a)と図8(b)の差分を表してい
る。
図8(c)のような、光学部材を無い場合の合焦位置と
光学部材の有る場合(撮像光学系と撮像面の間に配置し
た場合)の合焦位置との差分を、データテーブルとして
カメラボディ側(交換レンズ1側であっても良い)に持
たせる(この例では、光学部材データ記憶手段31が記
憶している)ことで、前記光学部材で発生する合焦位置
のずれを補正することができ、撮影光学系10の合焦精
度を向上させることが可能となる。
出を決定され、開放状態になった絞りを絞り込み、撮影
が行われる。
の第2の形態に係るカメラシステムの電気的構成を示す
ブロック図であり、交換レンズ1がカメラボディ2に装
着されてカメラシステムを構成している。尚、図1と同
じ構成要素については同一の符号を付してある。
正データを関数の形で与えた場合の例を示すものであ
り、ここでいう補正データを表す関数は、以下の式
(2)〜(4)のようなものである。
図2(c),図6(c),図8(c)のデータを近似し
たものである。yは合焦位置の補正量を表し、FはF値
を表しており、レンズの開放F値を用いる。
場合には、図9のように、カメラボディ2側に、図2
(b),図6(b),図8(b)のようなF値毎の補正
データを算出するための関数(係数)を記憶した補正用
関数記憶手段35と演算手段32を設け、前記演算出手
段32において、上記関数とF値から合焦位置の補正量
を算出し、合焦位置の補正を行うことになる。
2の形態のカメラを実現すれば、十分な合焦精度を得る
ことができるが、前述した様にF値によって合焦位置が
変化することから、絞りを開放の状態で検出した合焦位
置は撮影時に絞りを絞り込むことによって撮像面より多
少ずれてしまう。このずれをも、補正することを可能に
するカメラを、以下、本発明の実施の第3の形態として
説明する。
カメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、
交換レンズ1がカメラボディ2に装着されてカメラシス
テムを構成している。尚、図1と同じ構成要素について
は同一の符号を付し、その説明は省略する。
決定する露出決定手段36を具備し、ここで得られる撮
影時のF値を基に、絞り開放の状態で検出された合焦位
置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置のずれを
も補正しようとするものである。
第1の形態にて説明した、例えば図2(c)に示すよう
な光学部材データ記憶手段31から呼び出す開放F値に
応じた補正データと記憶手段13からの情報それぞれを
用いて焦点検出装置にて得られた合焦位置に補正を加え
るのみならず、さらに上記露出決定手段36にて得られ
る実際の撮影時のF値に対応する補正データを光学部材
データ記憶手段31から呼び出し、該F値と開放F値の
補正データの差分のデータを加味して焦点調節情報を算
出する。
態よりも、更に精度の良い合焦動作を行うことができ
る。
上記実施の第2の形態のように、補正データをF値の関
数として、式(2)〜(4)のように与えてもよい。そ
の際には、 上記実施の第2の形態と同様に、前記関数
とF値より合焦位置の補正の為の補正量を算出する為の
補正用関数記憶手段35や演算手段32が必要になるこ
とは言うまでもない。
合焦位置を補正する為に、光学部材データ記憶手段31
や補正用関数記憶手段35に具備する合焦位置の補正デ
ータをF値に対応させた補正量としているが、必ずしも
F値に対応させた合焦位置のずれ量の補正データとする
必要はなく、その他の例として、レンズの持つ収差の情
報を交換レンズ1側に、また、前記光学部材で発生する
収差の情報をカメラボディ2側に持たせ、合焦位置の補
正を行うようにしても良い。
を例にしているが、これに限定されるものではなく、例
えば赤外カットフィルタであってもよい。
14に記載の発明によれば、合焦精度を向上させること
ができる自動合焦装置又はカメラシステムを提供できる
ものである。
ムの電気的構成を示すブロック図である。
データの一例を示す図である。
配置していない状態を示すレンズの断面図である。
レンズの断面図である。
した状態を示すレンズの断面図である。
タの一例を示す図である。
を配置した状態を示すレンズの断面図である。
タの一例を示す図である。
ムの電気的構成を示すブロック図である。
テムの電気的構成を示すブロック図である。
される光学部材による光線のずれを示す図である。
に示した図である。
による合焦位置のずれを説明する為の図である。
すブロック図である。
されるファイダ光学系を示す図である。
される焦点検出光学系を示す図である。
置とのずれを示す図である。
を示すブロック図である。
れについて説明する為の図である。
Claims (23)
- 【請求項1】 撮像手段と、装着されるレンズの合焦位
置を検出する焦点検出手段と、前記レンズよりの光束を
前記撮像手段と前記焦点検出手段とに分割する光束分割
手段と、前記撮像手段と前記光束分割手段との間に配置
される光学部材とを有する自動合焦装置において、 前記光学部材によって生じる前記合焦位置のずれを示す
補正データを記憶する補正データ記憶手段を有すること
を特徴とする自動合焦装置。 - 【請求項2】 前記補正データは、前記光学部材の無い
時と有る時の前記合焦位置のずれ量の差分の、前記合焦
位置を補正する為の補正量に相当するデータであること
を特徴とする請求項1に記載の自動合焦装置。 - 【請求項3】 前記補正データは、関数により与えられ
たデータであり、該データを基に、前記合焦位置を補正
する補正量を算出する演算手段を有することを特徴とす
る請求項1に記載の自動合焦装置。 - 【請求項4】 前記補正データは、設定可能な絞り値毎
に記憶されていることを特徴とする請求項1〜3の何れ
かに記載の自動合焦装置。 - 【請求項5】 前記補正データ記憶手段にて記憶された
補正データもしくは前記演算手段により算出された補正
量によって前記焦点検出手段にて検出される合焦位置の
情報に補正を加え、前記レンズの焦点調節情報を算出
し、該焦点調節情報により前記レンズの駆動制御を行う
レンズ制御手段を有することを特徴とする請求項1〜4
の何れかに記載の自動合焦装置。 - 【請求項6】 実際の撮影時の絞り値を決定する露出決
定手段を有し、前記レンズ制御手段は、前記補正データ
記憶手段にて記憶されたデータもしくは前記演算手段に
より算出された補正量と前記実際の撮影時の絞り値の情
報を基に、前記焦点検出手段により検出される合焦位置
の情報に補正を加え、前記レンズの焦点調節情報を算出
することを特徴とする請求項5に記載の自動合焦装置。 - 【請求項7】 交換可能なレンズと、撮像手段、前記レ
ンズの合焦位置を検出する焦点検出手段、前記レンズよ
りの光束を前記撮像手段と前記焦点検出手段とに分割す
る光束分割手段、及び、前記撮像素子と前記光束分割手
段との間に配置される光学部材を具備するカメラ本体と
により構成されるカメラシステムにおいて、 前記光学部材によって生じる前記合焦位置のずれを示す
補正データを記憶する補正データ記憶手段を有すること
を特徴とするカメラシステム。 - 【請求項8】 前記補正データは、前記光学部材の無い
時と有る時の前記合焦位置のずれ量の差分の、前記合焦
位置を補正する為の補正量に相当するデータであること
を特徴とする請求項7に記載のカメラシステム。 - 【請求項9】 前記補正データは、関数により与えられ
たデータであり、該データを基に、前記合焦位置を補正
する補正量を算出する演算手段を有することを特徴とす
る請求項7に記載のカメラシステム。 - 【請求項10】 前記補正データは、設定可能な絞り値
毎に記憶されていることを特徴とする請求項7〜9の何
れかに記載のカメラシステム。 - 【請求項11】 前記補正データ記憶手段にて記憶され
た補正データもしくは前記演算手段により算出された補
正量によって前記焦点検出手段にて検出される合焦位置
の情報に補正を加え、前記レンズの焦点調節情報を算出
し、該焦点調節情報により前記レンズの駆動制御を行う
レンズ制御手段を有することを特徴とする請求項7〜1
0の何れかに記載のカメラシステム。 - 【請求項12】 実際の撮影時の絞り値を決定する露出
決定手段を有し、前記レンズ制御手段は、前記補正デー
タ記憶手段にて記憶されたデータもしくは前記演算手段
により算出された補正量と前記実際の撮影時の絞り値の
情報を基に、前記焦点検出手段により検出される合焦位
置の情報に補正を加え、前記レンズの焦点調節情報を算
出することを特徴とする請求項11に記載のカメラシス
テム。 - 【請求項13】 前記補正データ記憶手段は、前記交換
可能なレンズもしくは前記カメラ本体の何れかに具備さ
れることを特徴とする請求項7〜12の何れかに記載の
カメラシステム。 - 【請求項14】 撮影レンズを通過した光束を第1の光
路を介して受光する焦点検出用センサと、該焦点検出用
センサの出力よりデフォーカス値を検出する焦点検出装
置とを有し、前記焦点検出装置により検出されたデフォ
ーカス値に応じて前記撮影レンズを駆動してピント合わ
せを行うカメラシステムにおいて、 前記撮影レンズを介した光束を前記第1の光路とは異な
る第2の光路を介して受光する撮像素子と、前記第2の
光路に設けられた光学部材と、前記デフォーカス値に応
じた合焦位置に前記撮影レンズを移動させた場合に、前
記光学部材の影響により生じる前記撮像素子のデフォー
カス状態を補正する為の補正データを記憶する記憶手段
とを有し、 前記焦点検出装置にて検出されたデフォーカス値と前記
補正データに基づき、前記撮像素子に対して結像する位
置に前記撮影レンズを駆動することを特徴とするカメラ
システム。 - 【請求項15】 前記補正データは絞り値に応じて決定
されるデータであり、前記撮影レンズの開放絞り値に応
じて前記補正データを選択する選択手段を有することを
特徴とする請求項14に記載のカメラシステム。 - 【請求項16】 前記記憶手段は、補正演算を行う際に
用いられる値を前記補正データとして記憶しており、前
記補正データにより補正値を演算し、該補正値と前記デ
フォーカス値に基づき、前記撮像素子に対して結像する
位置に前記撮影レンズを駆動する駆動量を算出する演算
手段を有することを特徴とする請求項14に記載のカメ
ラシステム。 - 【請求項17】 前記演算手段は、開放絞り値を関数と
して前記補正データを用いて前記補正値を算出すること
を特徴とする請求項16に記載のカメラシステム。 - 【請求項18】 前記演算手段は、前記撮影レンズの特
性による焦点ずれを補正する情報と前記補正値と前記デ
フォーカス値に基づき、前記撮像素子に対して結像する
位置に前記撮影レンズを駆動する駆動量を算出すること
を特徴とする請求項16又は17に記載のカメラシステ
ム。 - 【請求項19】 前記撮影レンズは、カメラ本体に対し
て交換可能に設けられた交換レンズであり、前記記憶手
段は、前記カメラ本体に配置されることを特徴とする請
求項14〜18の何れかに記載のカメラシステム。 - 【請求項20】 前記撮影レンズは、該撮影レンズの特
性による焦点ずれを補正する情報を記憶する焦点ずれ補
正情報記憶手段を有することを特徴とする請求項19に
記載のカメラシステム。 - 【請求項21】 開放絞り値と撮影時に設定される絞り
値との差に応じて生じる焦点ずれを補正する為の焦点ず
れ補正データを、更に前記記憶手段は記憶しており、 撮影時に設定される絞り値に応じて選択される前記焦点
ずれ補正データと前記選択手段により選択された前記補
正データと前記デフォーカス量に基づき、前記撮像素子
に対して結像する位置に撮影レンズを駆動する駆動量が
算出されることを特徴とする請求項15に記載のカメラ
システム。 - 【請求項22】 開放絞り値と撮影時に設定される絞り
値との差に応じて生じる焦点ずれを補正する為の焦点ず
れ補正データを、更に前記記憶手段は記憶しており、 前記演算手段は、撮影時に設定される絞り値に応じて選
択される前記焦点ずれ補正データと前記補正値と前記デ
フォーカス量に基づき、前記撮像素子に対して結像する
位置に撮影レンズを駆動する駆動量を算出することを特
徴とする請求項17に記載のカメラシステム。 - 【請求項23】 前記光学部材は、ローパスフィルタで
あることを特徴とする請求項14〜22に記載のカメラ
システム。
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Publications (3)
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