JP2002365528A

JP2002365528A - オートフォーカス機能を備える一眼レフカメラ

Info

Publication number: JP2002365528A
Application number: JP2001171029A
Authority: JP
Inventors: Katsuto Tanaka; 克人田中; Tsutomu Honda; 努本田; Satoshi Yokota; 聡横田; Hiroshi Ueda; 浩上田; Keiji Tamai; 啓二玉井
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2001-06-06
Filing date: 2001-06-06
Publication date: 2002-12-18

Abstract

(57)【要約】【課題】一眼レフカメラにおいて、カメラの大型化を
招くことなく、実質的に撮影画枠内の全範囲において焦
点調節を可能とする。【解決手段】撮影鏡筒を通して入射した撮影光をハー
フミラーで反射させて、焦点板上に結像させ、当該結像
がペンタプリズムを介して撮影者に観察される一眼レフ
カメラ。焦点板15上の撮影領域のほぼ全体を観察するエ
リアセンサ21および撮影光を当該エリアセンサに導く光
学レンズ20を備えたコントラスト式AF手段と、コントラ
スト式AF手段からの情報に基いてカメラのフォーカス駆
動系を制御する制御手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オートフォーカス
機能を備える一眼レフカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】オートフォーカス機能を備える一眼レフ
カメラにおいては、一般的に、被写体からの撮影光の一
部をハーフミラーを透過させて、これをカメラ底部に配
置したＡＦセンサで検出して、位相差方式のＡＦ(オー
トフォーカス)を実現している。

【０００３】位相差方式のＡＦ機構を採用する場合、撮
影領域の全範囲内(画枠内の全領域)で焦点調節を行なお
うとすると、複数のセンサまたは大型センサを設ける必
要が生じる。

【０００４】また、一眼レフカメラのようにレンズ交換
可能なカメラでは、多様なＦ値のレンズが装着される
が、開放Ｆ値の暗いレンズが装着されると撮影領域周辺
部の光が蹴られてセンサ周辺部に到達しないという事態
が想定される。従って、レンズの種類によっては、撮影
領域周辺部の焦点調節ができないこととなる。

【０００５】以上のように、位相差方式のＡＦ機構を採
用する一眼レフカメラでは、撮影画枠内の全範囲におい
て焦点調節を可能にしようとすると、カメラの大型化を
避けることができず、また、開放Ｆ値の暗い交換レンズ
では、撮影領域周辺部のセンサが使えず、全範囲での焦
点検出はできなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明が
解決すべき技術的課題は、一眼レフカメラにおいて、カ
メラの大型化を招くことなく、実質的に撮影画枠内の全
範囲において焦点調節を可能とすることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段・作用・効果】本発明は、
上記課題を有効に解決するために創案されたものであ
り、以下の特徴を備えたカメラを提供するものである。

【０００８】本発明のカメラは、撮影鏡筒を通して入射
した撮影光をミラーで反射させて、焦点板上に結像さ
せ、当該結像がペンタプリズムを介して撮影者に観察さ
れる一眼レフカメラである。そして、「焦点板上の撮影
領域のほぼ全体を観察するエリアセンサおよび撮影光を
当該エリアセンサに導く光学レンズを備えたコントラス
ト式AF手段」と「コントラスト式AF手段からの情報に基
いて、カメラのフォーカス駆動系を制御する制御手段」
とを備えたことを特徴としている。

【０００９】上記構成を有する本発明のカメラにおいて
は、エリアセンサを利用して画枠領域内のほぼ全体を観
察し、これによりコントラスト検出方式でピント調節を
行う。したがって、位相差式ＡＦセンサを利用する場合
と比較して、カメラの大型化を招くことなく、画枠領域
内のほぼ全域において、ＡＦ制御を行うことが可能とな
る。

【００１０】本発明の一眼レフカメラにおいては、上記
コントラスト式AF手段は、ファインダ接眼窓の近傍に配
置することが好ましい。この場合、ペンタプリズムから
出てファインダ接眼窓に至る撮影光の一部を取り出し
て、上記光学レンズに導くプリズムが設けられる。かか
る構成を採用した場合には、焦点板上のほぼ全域の像
を、比較的コンパクトな光学系により容易にエリアセン
サに導くことができる。

【００１１】また、本発明においては、「焦点板上の撮
影領域のほぼ全体を観察するエリアセンサおよび撮影光
を当該エリアセンサに導く光学レンズを備えたコントラ
スト式AF手段」と「ハーフミラーを透過した撮影光を利
用して位相差方式で焦点検出を行なう位相差式AF手段」
とを併用してもよい。

【００１２】この場合、例えば、位相差式ＡＦ手段が苦
手とする繰り返しパターンの被写体に対しては、コント
ラスト式ＡＦ手段に切り換えることができる。あるい
は、位相差式ＡＦ手段がカバーしていない周辺領域部に
対しては、コントラスト式ＡＦ手段に切り換えることで
画枠内のほぼ全域を焦点検出エリアとする。かかる構成
を採用した場合には、基本的に、高速な位相差式ＡＦで
焦点検出を行ない、位相差式ＡＦ手段が苦手な被写体
や、カバーしていない周辺領域に対しては、コントラス
トＡＦに切り換えて焦点検出を行なうことが可能とな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を添付の図面を
参照して以下に詳細に説明する。図１は、本発明の一実
施形態に係る一眼レフカメラ１の概略縦断面図である。

【００１４】鏡筒11からカメラ内に入射した光は、ミラ
ー12(クイックリターン式)により反射されて、焦点板15
上に結像する。この像は、ペンタプリズム16内で２回反
射して、ファインダ接眼窓18へと至る。また、ペンタプ
リズム16を出た光の一部は、光学レンズ20へと向けられ
て、エリアセンサ21に至る。

【００１５】図１のカメラにおいては、エリアセンサ21
を利用してコントラスト検出方式によるAF(オートフォ
ーカス)が行なわれる。焦点板15上に結像した画像の略
全体をエリアセンサ21が捉えることができるように、光
学系20が構成されている。位相差式ＡＦでは、焦点調節
は撮影領域(画枠)の中央部において行われるが、コント
ラスト検出方式を採用する図１のカメラでは、エリアセ
ンサ21が焦点板の略全体を観察しているので、測光状態
や、AFモード等のカメラで設定した撮影モードに応じ
て、画枠周辺領域においても焦点調節が可能となる。

【００１６】図２は、図１におけるペンタプリズム16近
傍の光学系をより詳細に示したものである。図１では原
理的に簡略化して示したものを、図２では、より詳細に
示している。ペンタプリズム16を出た光は、その一部は
プリズム25を通過してファインダ接眼窓18に至る。ペン
タプリズム16を出た光の他の一部は、プリズム25により
光路を変更されて、光学レンズ20および反射板20’を経
てエリアセンサ21に至る。

【００１７】図３は、ペンタプリズム16の形状を説明す
る説明図である。図３(ａ)がペンタプリズム16の斜視図
を示しており、図３(ｂ)が同ペンタプリズム16の正面図
を、図３(ｃ)が同ペンタプリズム16の背面図を、図３
(ｄ)が同ペンタプリズム16の側面図を、それぞれ示して
いる。

【００１８】図４は、ペンタプリズムおよびエリアセン
サの他の配置例を示している。図１および図２の例で
は、コントラスト式AF手段を構成する光学レンズ20およ
びエリアセンサ21がファインダ接眼窓18の近傍に配置さ
れていて、ペンタプリズム16から出てファインダ接眼窓
18に至る撮影光の一部をプリズム25で取り出して光学レ
ンズ20へと導いていた。これに対して、図４の例では、
ペンタプリズムの正面側上面16ｃの蒸着面を一部除去し
て円形光路116ｃを設け、この円形光路116ｃを通過した
光を光学レンズ120で捉えて、エリアセンサ121に導く配
置を採用している。エリアセンサ121は、ペンタプリズ
ム16の近傍において、同ペンタプリズムの正面側上面16
ｃに沿って配置されている。

【００１９】図４(ａ) がペンタプリズム16を正面側か
ら見た説明図、図４(ｂ)が同ペンタプリズム16を側面側
から見た説明図、図４(ｃ)がペンタプリズム16に設け
た円形光路116ｃを示す斜視図である。

【００２０】図４の例では、焦点板115とエリアセンサ1
21とが平行ではなく、角度αをもって配置されているの
で、シャインプルーフの法則に従って光学レンズ120の
配置位置を定めることで、エリアセンサ121が焦点板115
上の画像を観察できるようにしている。すなわち、光学
レンズ120は、同レンズを含む平面‘ｍ’が、焦点板115
を含む平面‘ｎ’とエリアセンサ121を含む平面‘ｌ’
との交線(図４(ｂ)中において、点Ａを通過して紙面に
直交して延びる直線)を含むこととなるように配置され
ている。

【００２１】図５は、図４のコントラスト式AF手段によ
る焦点検出可能範囲(ＡＦ範囲)を破線で示している。実
線で示した撮影範囲(撮影画枠の範囲)のほぼ全体に渡る
領域において焦点検出が可能となっていることが分か
る。

【００２２】図６および図７は、図４および図５に示し
た例に対する変形例を示している。この変形例では、ペ
ンタプリズムの上方両側面16ａおよび16ｂのそれぞれに
おいて、蒸着面を一部除去して円形光路116ａ、116ｂを
設け、これらの円形光路を通過した光を光学レンズ220
で捉えて、長方形のエリアセンサ(または、ラインセン
サ)221に導く配置を採用している。なお、図６(ｂ)の場
合、光がペンタプリズム上面の円形光路を通過するとき
全反射条件となるので、円形部分に光学部材を接合して
ペンタプリズム外へと光を導き出す必要がある(不図
示)。エリアセンサ221は、ペンタプリズム16の近傍にお
いて、同ペンタプリズムの上方両側面16ａ、16ｂに沿っ
て配置されている。

【００２３】図６(ａ) がペンタプリズム16を側面側か
ら見た説明図、図６(ｂ)が同ペンタプリズム16を背面側
から見た説明図、図６(ｃ)が同ペンタプリズム16に設
けた円形光路116ａを示す斜視図である。

【００２４】この変形例においても、焦点板215と各エ
リアセンサ221とが平行ではなく、角度βをもって配置
されているので、シャインプルーフの法則に従って光学
レンズ220の配置位置を定めることで、エリアセンサ221
が焦点板215上の画像を観察できるようにしている。す
なわち、光学レンズ220は、同レンズを含む平面‘ｍ’
が、焦点板215を含む平面‘ｎ’とエリアセンサ221を含
む平面‘ｌ’との交線(図６(ａ)中において、点Ｂを通
過して紙面に直交して延びる直線)を含むこととなるよ
うに配置されている。

【００２５】図７は、図６のコントラスト式AF手段によ
る焦点検出可能範囲を示している。撮影範囲(撮影画枠
の範囲)の両側において上下方向に延びる直線状の領域2
22がエリアセンサ221によって焦点検出が可能となる領
域である。中央部に225で示した焦点検出領域は、カメ
ラ底部に設けた位相差式ＡＦ手段によって焦点検出が行
われる領域である。

【００２６】すなわち、このカメラでは、図８に示した
ように、コントラスト式AF手段と位相差式AF手段とを備
えており、両AF手段を併用している。すなわち、画枠中
央領域においては、位相差式AF手段14を利用して焦点検
出を行ない、一方、その周辺領域においては、コントラ
スト式AF手段を利用して焦点検出を行なっている。な
お、図８では、ペンタプリズム16の周辺に設けたコント
ラスト式AF手段の図示は省略している。

【００２７】なお、コントラスト式AF手段と位相差式AF
手段とを併用して焦点検出を行なう場合には、位相差式
AF手段により画枠中央領域をカバーする一方、コントラ
スト式AF手段が中央領域をも含めた画枠内のほぼ全域を
カバーする構成を採用してもよい。この場合には、画枠
中央領域においては、撮影状況に応じて、位相差式AF手
段またはコントラスト式AF手段のいずれか一方を使用し
て、焦点検出を行なうことができる。図13は、その場合
における各ＡＦ手段による焦点検出領域を示している。

【００２８】図９および図10は、本発明の一眼レフカメ
ラを説明する機能ブロック図である。図９は、コントラ
スト式AF手段のみを利用する場合を、図10は、コントラ
スト式AF手段および位相差式AF手段を併用する場合を、
それぞれ、示している。いずれの場合も、CPU等で構成
される制御手段が各AF手段からの信号に基いて、フォー
カス駆動系を駆動し、これにより、実際のピント調節が
実現される。

【００２９】なお、本発明においては、エリアセンサを
利用したコントラスト式AFを採用しているので、エリア
センサを複数の領域に分割し、特定の領域で焦点検出を
行なった場合に、当該焦点検出が行なわれる領域の周辺
領域におけるエリアセンサ出力を利用して測光を行なう
ようにすることが好ましい。

【００３０】次に、本発明のカメラにおいて使用するの
に適した焦点板およびエリアセンサについて説明する。
図11は、焦点板の表面形状を説明する概略説明図であ
る。焦点板15の表面には、底面形状が正六角形の角錐突
部15ａがハニカム状に規則正しく整列している。図11
(ａ)では、隣接する微小突部群を部分的に抜き出して拡
大表示しているが、実際には、１つの突部15ａはその最
大径部の寸法が20μ程度の微小なサイズである。図11
(ｂ)では、隣接する７つの微小突部15ａを真上から示し
ている。多数の微小突部15ａがハニカム配列されている
ことが分かる。

【００３１】なお、各突部15ａは、正六角錐以外の形状
であってもよい。すなわち、底面が正六角形で頂点に向
かうにつれて全体形状が円錐形状に変化していくような
形状であってもよい。さらには、底面形状が円形の円錐
形状や、ピラミッド状の四角錐形状であってもよい。

【００３２】図12は、エリアセンサ21の画素配列を示し
ている。エリアセンサとしては、ＣＣＤやＭＯＳ等の固
体撮像素子を利用することができ、図12では、ハニカム
配列された画素を備えたＣＣＤを利用した例を示してい
る。焦点板の微小突部15ａの底面形状が正六角形であっ
て、各正六角形がハニカム配列されている場合には、こ
れに対応させてハニカム配列の画素を備えたエリアセン
サを採用することで、ピント精度の高さと明るさを両立
できる。

【００３３】なお、エリアセンサ21の１つの画素が焦点
板15上の複数の微小突部を観察することとなると、解像
度が落ちて、精度の高いピント合わせを行うことはでき
ない。したがって、焦点板15上の１つの微小突部につい
て、エリアセンサ21上の１以上の画素が対応するよう
に、エリアセンサの画素密度が、焦点板上に形成される
微小突部15ａの数密度(単位面積当たりの微小突部15ａ
の数)と同じであるか、それ以上とすべきである。

【００３４】図示の例では、焦点板上の微小突部および
エリアセンサの画素配列をともにハニカム配列としてい
るが、微小突部および画素の形状および配列を互いに対
応させることで、ピント精度の高さと明るさを両立でき
る。

【００３５】図14には、コントラスト式AF手段と位相差
式AF手段とを併用して、焦点検出を行なう場合の制御フ
ローチャートの一例を示している。

【００３６】レリーズボタンの半押し(スイッチＳ１オ
ン)により、位相差式ＡＦ手段を用いた焦点検出を開始
する(♯１→♯２)。位相差式ＡＦ手段による焦点検出が
可能であれば、フォーカス駆動系を駆動して、撮影レン
ズを合焦位置へ移動させる(♯３→♯４)。続いてレリー
ズボタンが全押しされた場合(スイッチＳ２オン)には、
露行動作を開始して撮影を行なう(♯５→♯６)。

【００３７】♯３において、位相差式ＡＦ手段を用いた
焦点検出が不可能であると判断された場合(例えば、被
写体が繰り返しパターンである場合)には、コントラス
ト式ＡＦ手段に切り換えて、焦点検出を開始する(♯７
→♯８→♯９)。焦点検出がされた状態でレリーズボタ
ンが全押しされると、露行動作を開始して撮影を行なう
(♯９→♯５→♯６)。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る一眼レフカメラの
原理を説明する概略断面図である。

【図２】図１のカメラにおいて、ペンタプリズム近傍
に設けたコントラスト式ＡＦ手段の詳細を説明する説明
図である。

【図３】本発明において使用されるペンタプリズムの
形状を説明する説明図である。

【図４】シャインプルーフの原理に従ってエリアセン
サ、光学レンズ、焦点板を配置した実施形態を示す説明
図である。

【図５】図４の実施形態におけるＡＦ範囲を説明する
説明図である。

【図６】シャインプルーフの原理に従ってエリアセン
サ、光学レンズ、焦点板を配置した、他の実施形態を示
す説明図である。

【図７】図６の実施形態におけるＡＦ範囲を説明する
説明図である。

【図８】図６の実施形態におけるカメラ全体の構成を
示す概略断面図である。

【図９】本発明において、コントラスト式AF手段のみ
を利用する場合を説明する機能ブロック図である。

【図１０】本発明において、コントラスト式AF手段お
よび位相差式AF手段を併用する場合を説明する機能ブロ
ック図である。

【図１１】本発明において使用するのに好適な焦点板
を説明する説明図である。

【図１２】図11の焦点板に対して使用するのに好適な
エリアセンサの画素配列を説明する説明図である。

【図１３】位相差式AF手段により画枠中央領域をカバ
ーし、コントラスト式AF手段が中央領域をも含めた画枠
内のほぼ全域をカバーする構成を採用した場合における
ＡＦ範囲を説明する説明図である。

【図１４】コントラスト式AF手段と位相差式AF手段と
を併用して、焦点検出を行なう場合の制御フローチャー
トの一例である。

【符号の説明】

１カメラ 11 鏡筒 12 ミラー 13 ミラー 14 位相差式ＡＦ手段 15、115、215 焦点板 16 ペンタプリズム 18 ファインダ接眼窓 20、120、220 光学レンズ 21、121、221 エリアセンサ 25 プリズム 222、225 焦点検出領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ (72)発明者横田聡大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者上田浩大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者玉井啓二大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2H011 AA01 BA25 BB02 CA14 2H051 AA06 BA47 CA04 CB14 CB22 CB29 CE14 DA22 5C022 AB28 AB30 AC02 AC09 AC51

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影鏡筒を通して入射した撮影光をミラ
ーで反射させて、焦点板上に結像させ、当該結像がペン
タプリズムを介して撮影者に観察される一眼レフカメラ
であって、焦点板上の撮影領域のほぼ全体を観察するエリアセンサ
および撮影光を当該エリアセンサに導く光学レンズを備
えたコントラスト式AF手段と、コントラスト式AF手段からの情報に基いて、カメラのフ
ォーカス駆動系を制御する制御手段と、を備えたことを
特徴とする、一眼レフカメラ。
【請求項２】上記コントラスト式AF手段は、ファイン
ダ接眼窓の近傍に配置されており、ペンタプリズムから出てファインダ接眼窓に至る撮影光
の一部を取り出して、上記光学レンズに導くプリズムを
備えたことを特徴とする、請求項１記載の一眼レフカメ
ラ。
【請求項３】上記エリアセンサがペンタプリズム近傍
において同ペンタプリズムの面に沿って、かつ焦点板に
対して角度をもって配置されており、エリアセンサ、光学レンズ、焦点板を、シャインプルー
フの法則に従って配置したことを特徴とする、請求項１
記載の一眼レフカメラ。
【請求項４】上記焦点板の表面には、円錐または正多
角錐の形状をした微小突部が規則的に配置されており、上記エリアセンサの画素密度を、微小突部の数密度以上
としたことを特徴とする、請求項１記載の一眼レフカメ
ラ。
【請求項５】上記焦点板上での微小突部の配列と、エ
リアセンサ上での画素配列とが対応していることを特徴
とする、請求項４記載の一眼レフカメラ。
【請求項６】上記焦点板上の微小突部が正六角錐であ
って、エリアセンサ上での画素配列がハニカム配列であ
ることを特徴とする、請求項５記載の一眼レフカメラ。
【請求項７】撮影鏡筒を通して入射した撮影光をハー
フミラーで反射させて、焦点板上に結像させ、当該結像
がペンタプリズムを介して撮影者に観察される一眼レフ
カメラであって、焦点板上の撮影領域を観察するエリアセンサおよび撮影
光を当該エリアセンサに導く光学レンズを備えたコント
ラスト式AF手段と、ハーフミラーを透過した撮影光を利用して位相差方式で
焦点検出を行なう位相差式AF手段と、コントラスト式AF手段および位相差式AF手段からの情報
に基いて、カメラのフォーカス駆動系を制御する制御手
段と、を備えており、位相差式AF手段またはコントラスト式AF手段のいずれか
によって焦点検出を行なうことを特徴とする、一眼レフ
カメラ。
【請求項８】上記位相差式AF手段は、画枠中央領域に
おいて優先して焦点検出を行ない、当該位相差式AF手段が焦点検出不能時に、上記コントラ
スト式AF手段に切り換えて、焦点検出を行なうことを特
徴とする、請求項７記載の一眼レフカメラ。
【請求項９】上記位相差式AF手段は画枠中央領域にお
いて焦点検出を行ない、コントラスト式AF手段は当該中
央領域を除く周辺領域において焦点検出を行なうことを
特徴とする、請求項７記載の一眼レフカメラ。