JP2002048969A

JP2002048969A - カメラシステム及びカメラ

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Publication number: JP2002048969A
Application number: JP2000235065A
Authority: JP
Inventors: Takao Matsuda; 高穂松田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-03
Filing date: 2000-08-03
Publication date: 2002-02-15
Anticipated expiration: 2020-08-03
Also published as: JP4585662B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の焦点検出領域それぞれにおいて適正な
焦点状態を得るようにする。【解決手段】撮像光学系２を有するレンズ１と、撮像
手段（１５の位置に配置される）、撮像光学系の予定焦
点面上の複数の焦点検出領域それぞれにおいて撮像光学
系の焦点状態に関する情報を検出する焦点検出手段１
２、撮像光学系よりの光束を撮像手段と焦点検出手段と
に分割する光束分割手段７、及び、撮像素子と光束分割
手段との間に配置される光学部材４０を有するカメラ本
体６とにより構成されるカメラシステムにおいて、光学
部材によって生じる最良結像位置の変化を示すデータを
記憶する記憶手段４１と、該記憶手段に記憶された前記
データを用いて光軸上および光軸外に位置する前記焦点
検出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補正す
る演算手段１３，１４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の焦点検出領
域それぞれにおいて前記撮像光学系の焦点状態に関する
情報を検出する焦点検出手段を有するカメラシステム及
びカメラの改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１８は、従来のレンズ交換可能なカメ
ラの焦点検出系およびファインダ系を示す構成図であ
る。

【０００３】同図において、１はレンズ本体であり、内
部には、一つまたは複数のレンズ群から構成され、そ
の全てもしくは一部を移動させることで焦点距離を変化
させることが可能である撮像光学系２，該撮像光学系２
の焦点距離、即ちズーム状態を検出するためのレンズ状
態検出手段３７、前記撮像光学系２を構成するレンズの
全てもしくは一部を移動させて焦点状態を調整するため
の駆動手段３，ＲＯＭのような記憶手段４、および、そ
れらを制御するためのレンズ制御手段５を含んでいる。

【０００４】ここで、前記レンズ状態検出手段３７は公
知の方法、例えば撮像光学系２の焦点距離を変化させ
る為に回転または移動する鏡筒に設けられたエンコーダ
用の電極とそれに接する検出用の電極等を用いることに
より、撮像光学系２の焦点距離（ズーム状態）を変化さ
せる為に移動するレンズの移動状態または移動状態を特
徴づける量を検出している。

【０００５】６はカメラ本体であり、内部には、主ミ
ラー７，物体像が形成されている焦点板８，像反転用の
ペンタプリズム９，接眼レンズ１０を有し、これらに
よりファインダ系を構成している。さらに、サブミラー
１１，焦点検出手段１２，演算手段１３，カメラ制御手
段１４，撮像面に配置される撮像媒体としてのフイルム
を含んでいる。１６は前記レンズ本体１およびカメラ本
体６に具備された接点であり、互いに装着された状態
では該接点１６を介して各種情報の通信や電源の供給が
行われる。

【０００６】図１９は、複数の焦点検出領域（以下、焦
点検出点とも記す）を有する前記焦点検出手段１２の主
要部分の構成を示す斜視図である。

【０００７】同図において、１１６は視野マスクであ
り、中央に十字型の開口部１１６−１、両側の周辺部に
縦長の開口部１１６−２，１１６−３を有している。１
１７はフィールドレンズであり、視野マスク１１６の
３つの開口１１６−１，１１６−２，１１６−３に対応
して、３つの部分１１７−１，１１７−２，１１７−３
から成っている。１１８は絞りであり、中央部には上下
左右に一対ずつ計４つの開口１１８−１ａ，１１８−１
ｂ，１１８−１ｃ，１１８−１ｄを有する開口部１１８
−１が、また左右の周辺部には一対の１１８−２ａ，１
１８−２ｂ，１１８−３ａ，１１８−３ｂを有する２つ
の開口部１１８−２，１１８−３が、それぞれ設けられ
ている。前記フィールドレンズ１１７の各領域１１７−
１，１１７−２，１１７−３はそれぞれこれらの開口部
１１８−１，１１８−２，１１８−３を図１に示した撮
像光学系２の射出瞳付近に結像する作用を有している。

【０００８】１１９は、４対計８つのレンズ１１９−１
ａ，１１９−１ｂ，１１９−１ｃ，１１９−１ｄ，１１
９−２ａ，１１９−２ｂ，１１９−３ａ，１１９−３ｂ
から成る２次結像系を一体化した光学部材であり、絞
り１１８の各開口に対してその後方に配置されている。
１２０は、４対計８つのセンサ列１２０−１ａ，１２０
−１ｂ，１２０−１ｃ，１２０−１ｄ，１２０−２ａ，
１２０−２ｂ，１２０−３ａ，１２０−３ｂから成る光
電変換素子であり、各２次結像系のレンズに対応してそ
の像を受光するように配置されている。

【０００９】図２０は、前記光電変換素子１２０上に形
成される被写体像の状態を示した図である。

【００１０】同図において、１２１−１ａ，１２１−１
ｂ，１２１−１ｃ，１２１−１ｄは、視野マスク１１６
の中央の開口部１１６−１及びフィールドレンズ１１７
の中央部１１７−１を透過した光束が絞りの開口１１８
−１ａ，１１８−１ｂ，１１８−１ｃ，１１８−１ｄで
規制された後、その後方の２次結像系１１９のレンズ１
１９−１ａ，１１９−１ｂ，１１９−１ｃ，１１９−１
ｄによって光電変換素子１２０上に形成される像領域を
それぞれ表している。また、１２１−２ａ，１２１−２
ｂは、視野マスク１１６の周辺の開口部１１６−３及び
フィールドレンズ１１7 の周辺部１１７−３を透過した
光束が絞り１１８の開口１１８−３ａ，１１８−３ｂに
よって規制された後、その後方の２次結像系の１１９
のレンズ１１９−３ａ，１１９−３ｂによって光電変換
素子１２０上に形成される像領域を示している。

【００１１】図１９に示す焦点検出手段１２の焦点検出
原理は一般に位相差検出方式と呼ばれているもので、
撮像光学系２の結像点が予定焦点面の前側、即ち撮像光
学系２側にある場合には一対のセンサ列上に形成される
被写体像に関する光量分布が互いに近づいた状態とな
り、逆に撮像光学系２の結像点が予定焦点面の後側、
即ち撮像光学系２と反対側にある場合には一対のセンサ
列上に形成される被写体像に関する光量分布が互いに離
れた状態となる。

【００１２】しかも、一対のセンサ列上に形成される被
写体像に関する光量分布のずれ量は撮像光学系２のデフ
ォーカス量、即ち焦点はずれ量とある関数関係にあるの
でそのずれ量を適当な演算手段で算出すると、撮像光
学系２の焦点はずれの方向と量を検出することができ
る。しかし、これらの焦点検出手段を一眼レフカメラの
ような撮影レンズが交換可能なカメラに用いる場合、焦
点検出手段から直接得られる焦点はずれ量に関する焦点
状態検出信号に基づいてレンズの制御を行うと、適正な
焦点状態を得られないことがある。

【００１３】その主な理由としては、観察または撮影
される像を形成する撮像光学系の光束と焦点検出手段が
取り込む光束が一般に異なることがあげられる。また、
位相差検出方式の焦点検出手段においては、本来縦
（光軸）方向の収差量によって決定されるべき焦点位置
あるいは焦点はずれ量を横方向の収差に関連した像のず
れに変換して求めているため、撮像光学系に収差があ
る場合には、収差補正の状態によってその両者に差が
生じることが考えられる。

【００１４】こうした問題を解決するために、各撮像レ
ンズ毎に固有の補正値Ｃを用いて、例えば焦点はずれ量
を表す焦点検出信号ＤをＤ_C ＝Ｄ−Ｃ …………（１）により補正するための補正手段を設け、得られた補正
焦点検出信号に基づいて撮像光学系の全体もしくは一部
を駆動手段３により駆動し、最良結像位置をフイルム面
と一致させるようにレンズを制御する。ここで、最良結
像位置は軸上での空間周波数３０本／ｍｍに対するＭＴ
Ｆのピーク位置としている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】図２１は、従来のレン
ズ交換可能なデジタル一眼レフカメラの焦点検出系を示
す構成図であり、その殆どのものが銀塩の一眼レフカメ
ラのボディを流用したものであり、図１８は図２１とほ
ぼ同様の構成になっている。但し、デジタル一眼レフカ
メラの場合には、撮像面１５にフィルムの代わりにＣＣ
Ｄなどの撮像素子が用いられており、さらに、該撮像素
子でのサンプリングによって発生するモアレを防ぐため
に撮像光学系と撮像素子の間にローパスフィルタなどの
光学部材４０が配置されている。

【００１６】このようなレンズ交換可能なデジタル一眼
レフカメラにおける焦点検出動作は、前述したような焦
点検出動作と全く同じものになっている。しかし、この
ような焦点検出動作をデジタル一眼レフカメラにおいて
行った場合、焦点検出手段へ導かれる光束は前記ローパ
スフィルタなどの光学部材４０や、撮像素子のカバーガ
ラスなどの光学部材を通過しない光束であるため、撮像
素子へ導かれる前記光学部材や撮像素子のカバーガラス
を通過した光束と異なり、ことことから焦点検出装置に
より検出される最良結像位置と撮像面側での最良結像位
置にずれが生じる。

【００１７】図２２はこれを説明する為の図であり、光
軸上への結像状態を示したものであり、同図において、
１４１は撮像光学系であり、１４２はローパスフィルタ
などの光学部材を示している。

【００１８】前記光学部材１４２が配置されていない場
合には、前述したような焦点検出手段による焦点検出及
びそれによる補正によって最良結像位置１４４が撮像面
１４３と一致するようにレンズが制御される。ところ
が、ローパスフィルタなどの光学部材１４２が撮像光学
系１４１と撮像素子との間に配置されることで、撮像面
１４３へ結像するはずであった光線は該光学部材１４２
への入射および出射面において屈折するため、最良結像
位置が１４４から１４５へと変化してしまう。しかし、
従来の銀塩一眼レフカメラのボディを流用したデジタル
一眼レフカメラシステムでは焦点検出動作においては光
学部材１４２が配置されることによって起こる最良結像
位置の変化を検出および補正することはできず、焦点検
出手段によって検出した最良結像位置の情報を基にレン
ズを制御した場合には、撮像面側で撮像面と最良結像位
置が一致しないということが生じてしまう。

【００１９】上記従来技術の問題点として、光軸上へ結
像する光束の最良結像位置の変化に伴う焦点検出の誤り
について記したが、光軸外へ結像する光束の焦点検出を
行う際にも全く同様の問題が生じるものである。

【００２０】（発明の目的）本発明の目的は、複数の焦
点検出領域それぞれにおいて適正な焦点状態を得ること
のできるカメラシステム及びカメラを提供しようとする
ものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、撮像光学系を有するレン
ズと、撮像手段、前記撮像光学系の予定焦点面上の複数
の焦点検出領域それぞれにおいて前記撮像光学系の焦点
状態に関する情報を検出する焦点検出手段、前記撮像光
学系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有するカメラ本
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最良結像位置の変化を示すデータ
を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された前記デ
ータを用いて光軸上および光軸外に位置する前記焦点検
出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補正する
演算手段とを有するカメラシステムとするものである。

【００２２】同じく上記目的を達成するために、請求項
９に記載の発明は、撮像光学系を有するレンズ鏡筒と、
撮像手段、前記撮像光学系よりの光束を分割して、第１
の光束を前記撮像手段に伝えると共に、第２の光束をセ
ンサ手段に伝える光束分割手段、前記センサ手段におけ
る２つの像の位相差を検出して焦点状態を検出する焦点
検出手段、及び、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を有するカメラ本体とにより構
成され、前記検出された焦点状態に応じて前記撮像光学
系を駆動して前記撮像手段に結像させるカメラシステム
において、前記焦点検出手段により検出された焦点状態
に対応して前記撮像手段に対して結像した時の結像位置
と前記光学部材によって生じる結像位置の差を補正する
ためのデータを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に
記憶された前記データにより前記差を補正した位置に前
記撮像光学系を駆動するカメラシステムとするものであ
る。

【００２３】同じく上記目的を達成するために、請求項
１８に記載の発明は、撮像手段と、該カメラに装着され
るレンズに具備される撮像光学系の予定焦点面上の複数
の焦点検出領域それぞれにおいて前記撮像光学系の焦点
状態に関する情報を検出する焦点検出手段と、前記撮像
光学系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、前記撮像素子と前記光束分
割手段との間に配置される光学部材とを有するカメラに
おいて、前記光学部材によって生じる最良結像位置の変
化を示すデータを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記
憶された前記データを用いて光軸上および光軸外に位置
する前記焦点検出領域それぞれにおける最良結像位置の
変化を補正する演算手段とを有するカメラとするもので
ある。

【００２４】同じく上記目的を達成するために、請求項
２５に記載の発明は、撮像手段と、該カメラに装着され
るレンズに具備される撮像光学系よりの光束を分割し
て、第１の光束を前記撮像手段に伝えると共に、第２の
光束をセンサ手段に伝える光束分割手段と、前記センサ
手段における２つの像の位相差を検出して焦点状態を検
出する焦点検出手段と、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し、前記検出され
た焦点状態に応じて前記撮像光学系を駆動して前記撮像
手段に結像させるカメラにおいて、前記焦点検出手段に
より検出された焦点状態に対応して前記撮像手段に対し
て結像した時の結像位置と前記光学部材によって生じる
結像位置の差を補正するためのデータを記憶する記憶手
段を設け、該記憶手段に記憶された前記データにより前
記差を補正した位置に前記撮像光学系を駆動するカメラ
とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。

【００２６】図１は本発明の実施の一形態に係るレンズ
交換可能なデジタル一眼レフカメラの焦点検出系および
ファインダ系を示す構成図である。

【００２７】同図において、１は対物レンズとしての撮
像光学系を有するレンズ本体であり、内部には、一つ
または複数のレンズ群から構成され、その全てもしくは
一部を移動させることで焦点距離を変化させることが可
能である撮像光学系２，該撮像光学系２の焦点距離、即
ちズーム状態を検出するためのレンズ状態検出手段３
７，前記撮像光学系２を構成するレンズの全てもしくは
一部を移動させて焦点状態を調整する為の駆動手段３，
ＲＯＭのような記憶手段４、および、それらを制御する
ためのレンズ制御手段５を含んでいる。

【００２８】ここで、前記レンズ状態検出手段３７は、
公知の方法、例えば撮像光学系２の焦点距離を変化させ
る為に回転または移動する鏡筒に設けられたエンコーダ
用の電極とそれに接する検出用の電極等を用いることに
より、前記撮像光学系２の焦点距離（ズーム状態）を変
化させる際に移動するレンズの移動状態または移動状態
を特徴付ける量を検出している。

【００２９】６はカメラ本体であり、内部には、主ミ
ラー７，物体像が形成されている焦点板８，像反転用の
ペンタプリズム９，接眼レンズ１０を有し、これらに
よりファインダ系を構成している。さらに、サブミラー
１１，焦点検出手段１２，カメラ制御手段１４を含んで
いる。１６はレンズ本体１およびカメラ本体６に具備さ
れた接点であり、互いに装着された状態では該接点１
６を介して各種情報の通信や電源の供給が行われる。１
５はＣＣＤなどの撮像素子が配置される撮像面、４０は
撮像素子でのサンプリングによって発生するモアレを防
ぐ為に、撮像光学系２と前記撮像素子の間にローパスフ
ィルタなどの光学部材である。４１は前記光学部材４０
によって生じる最良結像位置の変化を補正するための補
正データを記憶する為の記憶手段である。

【００３０】図２は、図１に示した焦点検出手段１２の
主要部分の構成を説明する為の図である。

【００３１】同図において、１７は撮像光学系の光軸、
１８は図１の撮像面１５と等価な撮像面、１９は撮像光
学系２の光軸１７上に配置された図１の主ミラー７と等
価な半透過性の主ミラー、２０は同様に撮像光学系２の
光軸１７上に斜めに配置され、図１のサブミラーレンズ
１１の機能を有する第１の反射鏡、２１は前記第１の反
射鏡２０による撮像面１８に共役な近軸的結像面、２２
は第２の反射鏡、２３は赤外カットフィルタである。２
４は絞りであり、２つの開口２４−１，２４−２を有し
ている。２５は２次結像系であり、絞り２４の２つの開
口２４−１，２４−２に対応して配置された２つのレン
ズ２５−１，２５−２を有している。３６は第３の反射
鏡である。２６は光電変換素子（センサ）であって、２
つのエリアセンサ２６−１，２６−２を有している。

【００３２】ここで、前記第１の反射鏡２０は曲率を有
し、絞り２４の２つの開口２４−１，２４−２を撮影光
学系２の射出瞳付近に投影する収束性のパワー（屈折
力）を持っている。また。前記第１の反射鏡２０は必要
な領域のみが光を反射するようにアルミニウムや銀等の
金属膜が蒸着されていて、焦点検出を行う範囲を制限す
る視野マスクの働きを兼ねている。他の第２，第３の反
射鏡２２，３６においても、光電変換素子２６上に入射
する迷光を減少させるため、必要最低限の領域のみが蒸
着されている。各反射鏡の反射面として機能しない領域
に光吸収性の塗料等を塗布するのが良い。

【００３３】図３は、図２に示した絞り２４の平面図で
ある。

【００３４】絞り２４は、横長の２つの開口２４−１，
２４−２を開口幅の狭い方向に並べた構成となってい
る。図中、点線で示されているのは、絞り２４の開口２
４−１，２４−２に対応してその後方に配置されている
２次結像系２５の各光学系２５−１，２５−２である。

【００３５】図４は、図２に示した光電変換素子２６の
平面図である。

【００３６】図４で示した２つのエリアセンサ２６−
１，２６−２は、この図に示すように２次元的に画素を
配列したエリアセンサを２つ並べたものである。

【００３７】以上の構成要素を有する焦点検出系におい
て、図２に示すように、撮像光学系２からの光束２７−
１，２７−２は、主ミラー１９のハーフミラー面を透過
後、第１の反射鏡２０によりほぼ主ミラー１９の傾きに
沿った方向に反射され、第２の反射鏡２２によって再び
方向を変えられた後、赤外カットフィルタ２３を介して
絞り２４の２つの開口２４−１，２４−２を経て、２次
結像系２５の各光学系２５−１，２５−２により集光さ
れ、第３の反射鏡３６を介して光電変換素子２６のエリ
アセンサ２６−１，２６−２上にそれぞれ到達する。

【００３８】図２中の光束２７−１，２７−２は撮像面
１８に配置される不図示の撮像素子の中央に結像する光
束を示したものではあるが、他の位置に結像する光束に
ついても同様の経路を経て、光電変換素子２６に達し、
全体として、撮像素子上の所定の２次元領域に対応する
被写体像に関する２つの光量の分布が光電変換素子２６
の各エリアセンサ２６−１，２６−２上に形成される。

【００３９】図１における焦点検出手段１２は、上記の
ようして得られた２つの被写体像に関する光量分布に対
して、周知の焦点検出方法と同様の検出原理に基づき、
被写体像の分離方向、即ち図４に示す２つのエリアセン
サ２６−１，２６−２の上下方向の相対的位置関係を、
エリアセンサ２６−１，２６−２の各位置で算出するこ
とで撮像光学系２の焦点状態を検出し、その結果を焦点
はずれ量Ｄとして出力する。

【００４０】しかしながら前述したように、直接得られ
る焦点はずれ量に関する焦点状態検出信号に基づいてレ
ンズの制御を行うと、適正な焦点状態を得られないこ
とがある。そこで、各レンズ本体１（撮像レンズ）毎に
固有の補正値をレンズ側記憶手段４に記憶させ、これを
用いて最良結像位置と撮像面を一致させる為の補正を行
う。さらに、前述した通り、デジタルカメラにおいては
撮像素子におけるサンプリングによって発生するモアレ
を防ぐため、撮像素子と撮像光学系の間にローパスフィ
ルタなどの光学部材４０が配置されており、上記焦点検
出手段１２ではこの光学部材４０によって生じる最良結
像位置の変化を補正することができないため、適正な焦
点検出状態を得られなくなる。

【００４１】そこで、この実施の形態では、カメラ側に
上記光学部材４０によって生じる最良結像位置の変化を
補正するための補正データを記憶する為の記憶手段４１
を設け、該記憶手段４１の補正データを用いて複数の焦
点検出点それぞれにおいて最良結像位置の変化を補正
し、この補正信号に基づいて撮像光学系２を駆動し、適
正な焦点状態が得られるようにする。

【００４２】ここで、前記記憶手段４１に記憶させる補
正データについて説明するために、ローパスフィルタな
どの光学部材４０によって生じる最良結像位置の変化に
ついて説明する。

【００４３】図５は光軸上へ結像する光束に含まれる光
線を示す図であり、８１は光学部材であるところのロー
パスフィルタ、８２は撮像面である。

【００４４】光軸上へ結像する光線は、ローパスフィル
タ８１が配置されていない場合には、焦点検出手段で検
出された最良結像位置とレンズ本体側に記憶されている
最良結像位置の補正データをもとにに撮像光学系２を駆
動し、最良結像位置を撮像面と一致させることによって
点線で表した光路を通りＡ地点へ到達する。しかし、ロ
ーパスフィルタ８１が撮像面８２の前に配置されること
で、該ローパスフィルタ８１への入射および出射面にお
いて屈折が起こり、光線は実線で表された光路を通り、
Ｂ地点へ到達する。このようにして、ローパスフィルタ
８１などの光学部材によって結像する光線に変化が生じ
るのであるが、この変化量は次のような式で表される。

【００４５】ｘ＝ｄ｛１−（Ｎcos θ／（Ｎ² −２sin²（θ／２））｝ ……（２）なお、ｘは焦点検出装置およびレンズの補正データによ
って検出された最良結像位置からの変化量、ｄは光学部
材の厚み、Ｎは光学部材の屈折率、θは光線の光学部材
への入射角である。この式より、用いられる光学部材が
決まっている場合には変化量ｘは光線の光学部材への入
射角によって決まることがわかる。

【００４６】ここで、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、Ｆ値が大
きいものほど小さくなることから、光軸上の焦点検出点
における最良結像位置はＦ値によって変化することがわ
かり、最良結像位置の変化を補正するためにはＦ値毎の
補正データを有し、それを用いて補正を行えば良いこと
がわかる。

【００４７】次に、光軸上以外の焦点検出点における光
学部材によって生じる最良結像位置の変化について説明
する。

【００４８】図６は光軸以外の焦点検出点へ結像する光
束を示す図である。まずはじめに、この光束の主光線に
ついて考える。

【００４９】主光線９４は射出瞳位置９１で光軸と交わ
り、ローパスフィルタ９２との入射および出射面におい
て屈折し、Ｂ´へ到達する。ここで、光学部材であるロ
ーパスフィルタ９２が配置されていない場合の主光線の
到達点Ａ´からの光軸方向の変化量は前記光軸上へ結像
する光線の変化量と同様に、式（１）で表すことができ
る。そのため、この主光線の変化量は光線のローパスフ
ィルタ９２への入射角度に依存することがわかる。さら
に、この主光線のローパスフィルタ９２への入射角度θ
は次のような式で表される。

【００５０】 tan θ＝ａ／ｚ …………（３）ここで、ａは光軸外焦点検出点の光軸からの距離であ
り、ｚは撮像面から射出瞳までの距離を表している。光
軸外焦点検出点の光軸からの距離は、焦点検出点の配置
によって決定されるものであるため、主光線のローパス
フィルタ９２への入射角度θは撮像光学系の射出瞳の位
置により決定されることになる。よって、主光線のずれ
量は射出瞳の位置に依存することがわかる。

【００５１】さらに、光軸外焦点検出点へ結像する光束
の主光線以外の光線のずれ量については前述したものと
同様に、ローパスフィルタへの光線の入射角度によって
決まるものであるが、これらの光線のローパスフィルタ
への入射角度は主光線のローパスフィルタへの入射角度
とＦ値によって決まる。

【００５２】以上のようなことから、光軸外焦点検出点
へ結像する光束の最良結像位置の変化は、射出瞳の位置
とＦ値によって決定するため、光軸外焦点検出点におけ
る最良結像位置の変化を補正するために、射出瞳位置と
Ｆ値毎の補正データをもちいれば良いことがわかる。

【００５３】ここで、本発明の実施の形態における補正
データの例を以下に示す。

【００５４】図７（ａ）は、図８のような光学系を用い
た場合の焦点位置の補正データテーブルである。図７
（ａ）のデータテーブルは、図９のような焦点検出点を
有する焦点検出手段において、１００ａのように焦点検
出面の中心部に位置し、光軸に結像する光束の最良結像
位置を検出する焦点検出点における最良結像位置の変化
を補正するための補正データテーブルである。

【００５５】この補正データテーブルは、図１０のよう
に撮像光学系２１１と撮像素子２１２の間にローパスフ
ィルタなどの光学部材２１３が配置されていない場合の
最良結像位置（図７（ｂ））と、図８のように撮像光学
系２１１と撮像素子２１２の間にローパスフィルタなど
の光学部材が配置された場合の、それぞれの最良結像位
置（図７（ｃ））との差分をとったデータである。な
お、図７（ｂ）および図７（ｃ）で示している数値は最
良結像位置の近軸像面からの距離を示しており、単位は
ｍｍで表記している。

【００５６】また、図１１（ａ）は、図９において、１
００ｂのように光軸外焦点検出点における最良結像位置
の変化を補正するための補正データテーブルである。こ
こで、図１１（ａ）の補正データテーブルは焦点検出面
の中心からの距離が１０ｍｍである焦点検出点における
補正データテーブルである。図中の数値は全て単位はｍ
ｍであり、射出瞳位置は撮像面からの距離を示してい
る。

【００５７】図１１（ａ）の補正データテーブルは、図
７（ａ）と同様に、図１０のように撮像光学系２１１と
撮像素子２１２の間にローパスフィルタなどの光学部材
が配置されていない場合の最良結像位置（図１１
（ｂ））と、図８のように撮像光学系２１１と２１２の
間にローパスフィルタなどの光学部材２１３が配置され
た場合の最良結像位置（図１１（ｃ））との差分をとっ
たデータである。

【００５８】また、射出瞳位置が異なる場合（５６ｍ
ｍ，１１７ｍｍ，２３６ｍｍ，３５５ｍｍ，４７４ｍ
ｍ）の各例を、図１２（ａ），（ｂ），（ｃ）〜図１５
（ａ），（ｂ），（ｃ）に示している。

【００５９】なお、上記補正データを、データテーブル
の近似関数で与えてもよく、その場合には、図１６に示
したように、補正の近似関数から補正データを算出する
為の演算手段４２を設け、該演算手段４２からの出力に
基づき、適正な焦点状態を得るための撮像光学系２の駆
動量を算出する。

【００６０】以下に、前記補正テーブルを近似した近似
関数を示す。

【００６１】１）光軸上焦点検出点ｘ＝−1.2 ×10^-6F⁵＋2.7 ×10^-5F⁴−0.000164F³−0.00
04F²＋0.006553Ｆ−0.01685 ２）光軸上外焦点検出点ａ）射出瞳位置５６ｍｍｘ＝1.72×10^-5F⁵−0.0005F⁴＋0.005845F³−0.031F²＋
0.0741Ｆ−0.08079 ｂ）射出瞳位置１１７ｍｍｘ＝3.46×10^-5F⁵−0.0011F⁴＋0.001365F³−0.081F²＋
0.2251Ｆ−0.254 ｃ）射出瞳位置２３６ｍｍｘ＝−8.5 ×10^-7F⁵−9.4 ×10^-7F⁴＋0.00045F³ −0.06
6F²＋0.036F−0.07651 ｄ）射出瞳位置３５５ｍｍｘ＝−7.3 ×10^-6F⁵−0.00021F⁴ ＋0.0021F³−0.007331
F²＋0.00214F−0.05325 ｅ）射出瞳位置４７４ｍｍｘ＝6.16×10^-5F⁵−0.0019F⁴＋0.0022F³−0.1164²＋0.3
022Ｆ−0.32469 なお、ｘは焦点位置補正のための補正量、ＦはＦ値を示
している。

【００６２】ここで、上記近似関数はＦ値の関数として
与えているが、光軸外焦点検出点における補正のための
関数は射出瞳位置の関数として与えても良い。

【００６３】以下に、射出瞳位置の関数として最良結像
位置の補正データを与える場合の例を示す。

【００６４】《Ｆ1.8 》ｘ＝-2.2×10^-13 Z⁵＋2.9 ×10^-10 Z⁴−1.44×10^-7 Z³
＋3.34×10^-5 Z² −0.00349Z＋0.095894 《Ｆ２》ｘ＝-2.2×10^-13 Z⁵＋2.9 ×10^-10 Z⁴−1.44×
10^-7 Z³＋3.34×10^-5 Z² −0.00343Z＋0.096359 《Ｆ2.8 》ｘ＝2.53×10^-14 Z⁵−３×10¹¹Z⁴＋1.683 ×10^-8 Z³ −
4 ×10^-6 Z²−0.000431Z ＋0.02763 《Ｆ４》ｘ＝2.53×10^-14 Z⁵−３×10¹¹Z⁴＋1.69×10^-8 Z³ −4
×10^-6 Z²−0.000461Z ＋0.02944 《Ｆ5.6 》ｘ＝2.19×10^-14 Z⁵−３×10¹¹Z⁴＋1.465 ×10^-8 Z³ −
3.55×10^-6 Z²−0.000424Z ＋0.02725 《Ｆ８》ｘ＝2.06×10^-14 Z⁵−３×10¹²Z⁴＋1.395 ×10^-8 Z³ −
3.4 ×10^-6 Z²−0.00042Z＋0.02688 《Ｆ１１》ｘ＝2.09×10^-14 Z⁵−３×10¹¹Z⁴＋1.42×10^-8 Z³ −3.
46×10^-6 Z²−0.000428Z ＋0.0271 上式中、ｘは焦点位置補正の為の補正量、Ｚは射出瞳位
置であり、撮像面からの距離で表すことにしている。

【００６５】また、上述したように光軸外焦点検出点に
対する補正データは射出瞳位置およびＦ値毎のデータと
しているが、さらに厳密には、図１７（ａ），（ｂ）の
ように、光軸外焦点検出点へ結像する光束の広がりは、
射出瞳によって決定されるが、射出瞳が点対称でないた
め、Ｆ値毎のデータとするよりも、少なくとも２方向以
上の射出瞳の主光線からの広がりをパラメーターとした
補正データにするなど、射出瞳の形状を表すものを補正
データのパラメーターとして用いることがより望まし
い。

【００６６】以上の実施の形態によれば、撮像光学系と
撮像素子との間に配置されるローパスフィルタなどの光
学部材によって生じる焦点検出の誤りを、前記光学部材
によって生じる焦点位置のずれを補正するデータとして
カメラ本体側に持たせるようにしている。

【００６７】更に詳しくは、撮像素子と光学部材に起因
して発生する最良結像位置の変化を補正する為の前記補
正データを、撮像光学系の射出瞳位置およびＦ値毎の補
正データとしている。又は、射出瞳位置もしくはＦ値の
関数の形で与え、このように関数の形で与えた場合に
は、射出瞳位置およびＦ値と前記補正データから焦点検
出位置を補正する為の補正量を演算するための演算手段
を具備した構成にしている。そして、前記補正データを
用いて補正動作を行う場合、撮像光学系の光軸中心の焦
点検出点での補正の際には、Ｆ値毎の補正データを用
い、前記光軸中心以外の焦点検出点での補正の際には、
射出瞳位置およびＦ値毎のデータを用いるようにしてい
る。

【００６８】よって、前記光学部材によって生じる焦点
位置のずれを、各焦点検出点それぞれにおいて良好に補
正することが可能となり、適正な焦点状態を検出するこ
とが可能となる。

【００６９】（変形例）上記実施の形態においては、カ
メラ側に光学部材４０によって生じる最良結像位置の変
化を補正するための補正データを記憶する為の記憶手段
４１を設けているが、必ずしもこれに限定されるもので
はなく、レンズ本体側に具備していても良い。

【００７０】又、光学部材として、ローパスフィルタを
例にしているが、赤外カットフィルタ等であっても同様
に適用できるものである。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の焦点検出領域それぞれにおいて適正な焦点状態を
得ることができるカメラシステム又はカメラを提供でき
るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るレンズ交換可能な
デジタル一眼レフカメラの焦点検出系およびファインダ
系を示す構成図である。

【図２】図１のカメラに具備される焦点検出系の主要部
分の光学系配置図である。

【図３】図２に示す絞りやフィールドレンズを示す平面
図である。

【図４】図２に示す光電変換素子の平面図である。

【図５】本発明の実施の一形態において光軸上へ結像す
る光束の最良結像位置の変化を説明するための図であ
る。

【図６】本発明の実施の一形態において光軸外へ結像す
る光束の最良結像位置の変化を説明するための図であ
る。

【図７】本発明の実施の一形態における補正データの一
例を示す図である。

【図８】本発明の実施一形態の補正値を算出するために
用いた撮像光学系について説明する為の図である。

【図９】本発明の実施一形態に係る焦点検出手段の焦点
検出点を示す図である。

【図１０】本発明の実施一形態において補正値を算出す
るために用いた撮像光学系について説明する為の図であ
る。

【図１１】本発明の実施の一形態において射出瞳位置が
５６ｍｍ時における補正データの一例を示す図である。

【図１２】本発明の実施の一形態において射出瞳位置が
１１７ｍｍ時における補正データの一例を示す図であ
る。

【図１３】本発明の実施の一形態において射出瞳位置が
２３６ｍｍ時における補正データの一例を示す図であ
る。

【図１４】本発明の実施の一形態において射出瞳位置が
３５５ｍｍ時における補正データの一例を示す図であ
る。

【図１５】本発明の実施の一形態において射出瞳位置が
４７４ｍｍ時における補正データの一例を示す図であ
る。

【図１６】本発明の実施の一形態に係るレンズ交換可能
なデジタル一眼レフカメラの焦点検出系およびファイン
ダ系の他の例を示す構成図である。

【図１７】本発明の実施の一形態において光軸外焦点検
出点へ結像する光束の広がり等について説明する為の図
である。

【図１８】従来の一眼レフカメラの焦点検出系およびフ
ァインダ系を示す構成図である。

【図１９】図１８のカメラに具備される焦点光学系の詳
細を示す斜視図である。

【図２０】図１９に示す光電変換素子上に形成される被
写体像の状態を示す図である。

【図２１】従来のレンズ交換可能なデジタル一眼レフカ
メラの焦点検出系およびファインダ系を示す構成図であ
る。

【図２２】図２１に示す光学部材は配置されることによ
り生じる最良結像位置の変化について説明する為の図で
ある。

【符号の説明】

１レンズ本体２撮像光学系４記憶装置５レンズ制御手段６カメラ本体７主ミラー１１サブミラー１２焦点検出手段１３演算手段１４カメラ制御手段１５撮像面２４絞り２５二次結像系２６光電変換素子４０光学部材４１補正データ記憶手段４２演算手段８１光学部材９１射出瞳位置９２光学部材１００ａ，１００ｂ焦点検出点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光学系を有するレンズと、撮像手段、前記撮像光学系の予定焦点面上の複数の焦点
検出領域それぞれにおいて前記撮像光学系の焦点状態に
関する情報を検出する焦点検出手段、前記撮像光学系よ
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有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最良結像位置の変化を示す
データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された
前記データを用いて光軸上および光軸外に位置する前記
焦点検出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補
正する演算手段とを有することを特徴とするカメラシス
テム。
【請求項２】前記最良結像位置の変化を示すデータ
は、前記撮像光学系の射出瞳位置および絞り値毎のデー
タであることを特徴とする請求項１に記載のカメラシス
テム。
【請求項３】前記最良結像位置の変化を示すデータ
は、関数により与えられたデータであり、前記演算手段は、該データと、射出瞳位置と絞り値の少
なくとも一方の情報と前記最良結像位置の変化を示すデ
ータを基に、光軸上および光軸外に位置する前記焦点検
出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載のカメラシステム。
【請求項４】前記演算手段は、前記撮像光学系の光軸
上の焦点検出領域での前記補正の際には、絞り値毎の情
報と前記最良結像位置の変化を示すデータを用いること
を特徴とする請求項２又は３に記載のカメラシステム。
【請求項５】前記演算手段は、前記撮像光学系の光軸
外の焦点検出領域での前記補正の際には、射出瞳位置お
よび絞り値毎の情報と前記最良結像位置の変化を示すデ
ータを用いることを特徴とする請求項２〜４の何れかに
記載のカメラシステム。
【請求項６】前記記憶手段は、前記カメラ本体に具備
されることを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の
カメラシステム。
【請求項７】前記レンズは、交換可能なレンズである
ことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載のカメラ
システム。
【請求項８】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１〜７の何れかに記載のカメ
ラシステム。
【請求項９】撮像光学系を有するレンズ鏡筒と、撮像手段、前記撮像光学系よりの光束を分割して、第１
の光束を前記撮像手段に伝えると共に、第２の光束をセ
ンサ手段に伝える光束分割手段、前記センサ手段におけ
る２つの像の位相差を検出して焦点状態を検出する焦点
検出手段、及び、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を有するカメラ本体とにより構
成され、前記検出された焦点状態に応じて前記撮像光学
系を駆動して前記撮像手段に結像させるカメラシステム
において、前記焦点検出手段により検出された焦点状態に対応して
前記撮像手段に対して結像した時の結像位置と前記光学
部材によって生じる結像位置の差を補正するためのデー
タを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に記憶された
前記データにより前記差を補正した位置に前記撮像光学
系を駆動することを特徴とするカメラシステム。
【請求項１０】前記データは、前記撮像光学系の絞り
値に応じた値のデータであることを特徴とする請求項９
に記載のカメラシステム。
【請求項１１】前記焦点検出手段は、光軸上に位置す
る焦点検出領域を有することを特徴とする請求項１０に
記載のカメラシステム。
【請求項１２】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記データは前記撮像光学系の射
出瞳位置に応じて決められる値のデータであることを特
徴とする請求項９に記載のカメラシステム。
【請求項１３】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記前記データは前記撮像光学系
の射出瞳及び絞り値に応じて決められたデータであるこ
とを特徴とする請求項９に記載のカメラシステム。
【請求項１４】前記レンズ鏡筒は、カメラ本体に対し
て交換可能に構成されることを特徴とする請求項９〜１
３の何れかに記載のカメラシステム。
【請求項１５】前記記憶手段に記憶されたデータに基
づいて絞り値をファクターとして、前記差に応じた前記
撮像光学系の位置を演算する演算手段を有することを特
徴とする請求項９に記載のカメラシステム。
【請求項１６】前記焦点検出手段は、光軸上に位置す
る焦点検出領域を有す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１７】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記データは前記撮像光学系の射
出瞳位置毎に設けられるデータであり、射出瞳位置に応じた前記データに基づいて絞り値をファ
クターとして、前記差に応じた撮像光学系の位置を演算
する演算手段を有することを特徴とする請求項９に記載
のカメラシステム。
【請求項１８】撮像手段と、該カメラに装着されるレ
ンズに具備される撮像光学系の予定焦点面上の複数の焦
点検出領域それぞれにおいて前記撮像光学系の焦点状態
に関する情報を検出する焦点検出手段と、前記撮像光学
系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、前記撮像素子と前記光束分割手
段との間に配置される光学部材とを有するカメラにおい
て、前記光学部材によって生じる最良結像位置の変化を示す
データを記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶された
前記データを用いて光軸上および光軸外に位置する前記
焦点検出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補
正する演算手段とを有することを特徴とするカメラ。
【請求項１９】前記最良結像位置の変化を示すデータ
は、前記撮像光学系の射出瞳位置および絞り値毎のデー
タであることを特徴とする請求項１８に記載のカメラ。
【請求項２０】前記最良結像位置の変化を示すデータ
は、関数により与えられたデータであり、前記演算手段は、該データと、射出瞳位置と絞り値の少
なくとも一方の情報と前記最良結像位置の変化を示すデ
ータを基に、光軸上および光軸外に位置する前記焦点検
出領域それぞれにおける最良結像位置の変化を補正する
ことを特徴とする請求項１８に記載のカメラ。
【請求項２１】前記演算手段は、前記撮像光学系の光
軸上の焦点検出領域での前記補正の際には、絞り値毎の
情報と前記最良結像位置の変化を示すデータを用いるこ
とを特徴とする請求項１９又は２０に記載のカメラ。
【請求項２２】前記演算手段は、前記撮像光学系の光
軸外の焦点検出領域での前記補正の際には、射出瞳位置
および絞り値毎の情報と前記最良結像位置の変化を示す
データを用いることを特徴とする請求項１９〜２１の何
れかに記載のカメラ。
【請求項２３】前記記憶手段は、前記カメラ本体に具
備されることを特徴とする請求項１８〜２２の何れかに
記載のカメラ。
【請求項２４】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１８〜２３の何れかに記載
のカメラ。
【請求項２５】撮像手段と、該カメラに装着されるレ
ンズに具備される撮像光学系よりの光束を分割して、第
１の光束を前記撮像手段に伝えると共に、第２の光束を
センサ手段に伝える光束分割手段と、前記センサ手段に
おける２つの像の位相差を検出して焦点状態を検出する
焦点検出手段と、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し、前記検出された焦点
状態に応じて前記撮像光学系を駆動して前記撮像手段に
結像させるカメラにおいて、前記焦点検出手段により検出された焦点状態に対応して
前記撮像手段に対して結像した時の結像位置と前記光学
部材によって生じる結像位置の差を補正するためのデー
タを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段に記憶された
前記データにより前記差を補正した位置に前記撮像光学
系を駆動することを特徴とするカメラ。
【請求項２６】前記データは、前記撮像光学系の絞り
値に応じた値のデータであることを特徴とする請求項２
５に記載のカメラ。
【請求項２７】前記焦点検出手段は、光軸上に位置す
る焦点検出領域を有することを特徴とする請求項２６に
記載のカメラ。
【請求項２８】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記データは前記撮像光学系の射
出瞳位置に応じて決められる値のデータであることを特
徴とする請求項２５に記載のカメラ。
【請求項２９】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記前記データは前記撮像光学系
の射出瞳及び絞り値に応じて決められたデータであるこ
とを特徴とする請求項２５に記載のカメラ。
【請求項３０】前記記憶手段に記憶されたデータに基
づいて絞り値をファクターとして、前記差に応じた前記
撮像光学系の位置を演算する演算手段を有することを特
徴とする請求項２５に記載のカメラ。
【請求項３１】前記焦点検出手段は、光軸上に位置す
る焦点検出領域を有することを特徴とする請求項３０に
記載のカメラ。
【請求項３２】前記焦点検出手段は光軸外に位置する
焦点検出領域を有し、前記データは前記撮像光学系の射
出瞳位置毎に設けられるデータであり、射出瞳位置に応じた前記データに基づいて絞り値をファ
クターとして、前記差に応じた撮像光学系の位置を演算
する演算手段を有することを特徴とする請求項２５に記
載のカメラ。