JP2003227996A - 焦点調節装置を備えるカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラスト方式により合焦動作を行う一眼
レフレックス方式のカメラの提供。 【解決手段】 撮影レンズ２から撮影用の撮像素子５へ
と出射される被写体光束の少なくとも一部を、観察用光
束Ｌとしてファインダ光学系に導く一眼レフレックス方
式のカメラ１において、光束Ｌの一部（Ｌ１）をホログ
ラム７で分割してＡＦ用撮像素子８上に結像する。その
結果、ファインダスクリーン４上のスクリーン像、すな
わち被写体像が撮像素子８により撮像される。撮像素子
８の撮像情報に基づいて被写体像のコントラストを演算
し、その演算結果に基づいてコントラスト方式によるＡ
Ｆ動作を行わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一眼レフレックス
方式のカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】一眼レフレックス方式のデジタルスチル
カメラの自動合焦システムは、これまでに実績のある銀
塩一眼レフレツクスカメラの自動合焦システムをほぼそ
のまま流用したものが多かった。一般的に、銀塩カメラ
に搭載されている合焦システムは位相差方式と呼ばれる
ものであって、結像予定面と結像面とのずれ量が算出で
き、合焦動作が高速であることが特徴である。

【０００３】一方、一眼レフレックス方式でないデジタ
ルスチルカメラでは、コントラスト方式と呼ばれる合焦
システムが採用されている。コントラスト方式では、撮
像素子で撮像された画像データに基づいて、空間周波数
から、すなわち画像の「ぼけ」から焦点調整状態を判断
する。コントラスト方式では、自動合焦に要する時間に
関しては位相差方式に及ばないものの、上述したように
撮像画像の「ぼけ」から焦点調整状態を判断しているた
め、搭載された撮像素子に見合った合焦精度を得ること
ができる。

【０００４】また、位相差方式に比べて合焦速度が遅い
という点に関しては、次のような理由で合焦動作量が小
さくなることからかなり軽減されている。すなわち、一
眼レフレックス方式でないデジタルスチルカメラに搭載
されている撮像素子の大きさは、一眼レフレックス方式
のデジタルスチルカメラのものに比べてかなり小さいた
め、それに応じて撮影レンズの焦点距離は短くなる。像
面移動量は焦点距離の二乗に比例して小さくなるので、
例えば、画像サイズが１／４になれば、合焦動作量は１
／１６にまで小さくなる。

【０００５】ところで、撮像素子においては、画素の規
則的配列や画素サイズの一様さという銀塩フィルムには
見られない特性を有している。その結果、デジタルスチ
ルカメラでは画面のざらつきが見られず、ぼけやコント
ラストが非常に目立つようになってきている。言い換え
ると、光学的な分解能に対する鋭敏さや微細コントラス
トが急峻化し、それらが強調されるようになった。ま
た、電子画像では、画像がモニタ上で最大限まで引き延
ばされて観察されることが多い。そのため、デジタルス
チルカメラに要求される品質は、電子画像への移行しつ
つあった時期において一眼レフレックス方式デジタルス
チルカメラに対して想像されていた画像品質よりも遙か
に厳しいことがわかってきた。そのため、より高い合焦
精度を得るためには、一眼レフレックス方式デジタルス
チルカメラにおいてもコントラスト方式による自動焦点
が望ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一眼レ
フレックス方式のデジタルスチルカメラでは、フォーカ
ルプレーンシャッタのように機械的なシャッタ機構であ
ることや、クイックリターンミラーの構造的な理由など
から、撮像素子を直接利用したコントラスト方式を採用
するのが困難であった。すなわち、オートフォーカス
（ＡＦ）のためにクイックリターンミラーを光路から退
避させてしまうと、ファインダで被写体像を確認するこ
とができなくなる。また、ＡＦ時のデータ取り込みの度
に、例えば、秒当たり数十回もシャッタ開閉を行ってい
たのでは、時間的にも耐久性の面でもさらに使用者の感
触面においても実用からほど遠いものとなってしまう。

【０００７】本発明の目的は、コントラスト方式により
合焦動作を行う一眼レフレックス方式のカメラを提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるカメラは、
撮影レンズを透過した被写体光束の少なくとも一部を、
観察用光束としてファインダ光学系に導く一眼レフレッ
クス方式のカメラに適用され、観察用光束の一部を分割
して結像する光学部材と、光学部材により結像された像
を撮像する撮像素子と、撮像素子の撮像情報に基づいて
光学部材による像のコントラストを演算する演算手段
と、演算手段の演算結果に基づいてコントラスト方式に
よる自動合焦動作を行わせる制御手段とを備えて上述の
目的を達成する。また、本発明によるカメラは、一眼レ
フレックス方式のカメラにおいて、撮影レンズの焦点調
節駆動を行うレンズ駆動装置と、観察用光束の一部を分
割して結像する光学部材と、光学部材により結像された
像を撮像する撮像素子と、被写体光束の少なくとも一部
に基づいて位相差方式により焦点調節状態を演算する第
１の演算手段と、撮像素子の撮像情報に基づいて光学部
材による像のコントラストを演算する第２の演算手段
と、第１の演算手段の位相差方式による演算結果に基づ
く第１合焦動作および第２の演算手段のコントラスト方
式による演算結果に基づく第２合焦動作を順に行って自
動合焦動作を行わせる制御手段とを備えて上述の目的を
達成する。光学部材には、例えば、観察用光束から所定
波長の光を分割して結像する回折格子が用いられる。ま
た、観察用光束のうち所定波長の光を透過するとともに
残りの光をファインダ光学系へ反射する光学機能面と、
その光学機能面を透過した所定波長の光を反射して結像
する反射鏡とを備えるものであっても良い。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。 −第１の実施の形態− 図１は本発明によるカメラの第１の実施の形態を示す図
であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ１
の焦点検出関係の構成を示す図である。撮影レンズ２
は、通過した被写体光束を撮像素子５の撮像面上に結像
するように焦点位置の調節を行うフォーカスレンズ（不
図示）と、撮影レンズ２の焦点距離を変えるためのズー
ムレンズ（不図示）とを備えている。

【００１０】撮影レンズ２および絞り１１を通過した被
写体光束の一部は、ハーフミラーで構成されるメインミ
ラー３によってファインダスクリーン４方向に反射され
る。ファインダスクリーン４は被写体像が結像される撮
像素子５と光学的に共役な位置に配設されており、ファ
インダスクリーン４上には被写体像が結像される。な
お、カメラがレリーズ操作されるとメインミラー３が上
方に跳ね上げられ、撮影レンズ２を通過した光束はシャ
ッタ１０を介して撮像素子５上に結像する。なお、撮像
素子５には、ＣＣＤ撮像素子の代わりにＭＯＳ型撮像素
子やＣＩＤなどを用いてもよい。

【００１１】図２に示すように、ファインダスクリーン
４を透過した光束Ｌはペンタプリズム６のダハ面６ａで
反射されて、ペンタプリズム６の面６ｂに到達する。本
実施の形態では、ペンタプリズム６の面６ｂに反射型の
回折格子であるホログラム７が貼り付けられており、そ
のホログラム７の背面側に銀蒸着した反射板１２が密着
して設けられている。図２では、ホログラム７および反
射板１２を第３反射面６ｂから離して図示したが、実際
には面６ｂに密着して設けられている。そして、反射板
１２が、被写体光束をファインダ接眼レンズ９へと反射
する第３反射面を構成している。

【００１２】ところで、従来のペンタプリズムでは第３
反射面を構成する面６ｂは銀蒸着され、面６ｂに入射し
た光束はファインダ接眼レンズ９へと反射される。一
方、本実施の形態のペンタプリズム６では面６ｂに到達
した光束Ｌは、面６ｂを通過してホログラム７に入射す
る。ホログラム７は、所定波長の光Ｌ１が所定方向に導
かれるように回折し、かつ、光束Ｌ１を結像する結像作
用を有している。ＡＦ用撮像素子８は、ホログラム７に
より結像される被写体像の結像位置に配設されている。
すなわち、光束Ｌの一部（所定波長の光）Ｌ１はホログ
ラム７の回折作用によってＡＦ用撮像素子８方向に導か
れ、その撮像面に被写体像を結像する。また、所定波長
以外の波長を有する光Ｌ２はホログラム７を透過し、第
３反射面である反射板１２によりファインダ接眼レンズ
９方向へと反射される。

【００１３】ＡＦ用撮像素子８には、エリア型のＣＣＤ
撮像素子やＣＭＯＳ素子などが用いられる。ＡＦ用撮像
素子８の受光面（撮像面）はファインダスクリーン４の
スクリーン面とと光学的に共役になっており、結像倍率
は異なるが撮像素子５に結像される被写体像と共役な被
写体像が撮像面に投影される。なお、図１、２では図示
を省略したが、ファインダスクリーン４の散乱光をペン
タプリズム６を介して受光するＡＥ用測光素子１５（図
３参照）も設けられている。

【００１４】図３は、図１に示すカメラのブロック図で
ある。信号処理回路２１は、撮像素子５から読み出され
たアナログ画像信号に対してゲイン調整や雑音除去など
の処理を行った後、Ａ／Ｄ変換し、さらにホワイトバラ
ンス調整、輪郭補償、ガンマ補正などの処理を行う。圧
縮伸長回路２２は、画像データを所定の圧縮形式（例え
ば、ＪＰＥＧ方式）により原画像の圧縮と圧縮画像の伸
長を行う。

【００１５】バッファーメモリ２３は、撮像後の原画像
データおよび圧縮後の画像データを一時的に記憶するメ
モリであり、ＳＲＡＭ、ＶＲＡＭ、ＳＤＲＡＭなどを用
いることができる。メモリカード２４は画像を記録する
ための着脱可能な記録媒体であり、フラッシュメモリな
どを用いることができる。シャッタ駆動装置２５はアク
チュエータによりシャッタ１０の開閉を行い、絞り駆動
装置２６はアクチュエータにより絞り１１の開閉を行
う。また、レンズ駆動装置２７はアクチュエータにより
撮影レンズ２を駆動する。

【００１６】信号処理回路３１はＡＦ用撮像素子８に関
する信号処理回路であって、上述した信号処理回路２１
と同様の機能を有している。すなわち、ＡＦ用撮像素子
８から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調
整や雑音除去などの処理を行った後、Ａ／Ｄ変換し、さ
らにホワイトバランス調整、輪郭補償、ガンマ補正など
の処理を行う。信号処理回路３１で処理された信号は、
一旦バッファーメモリ２３に格納される。

【００１７】コントローラ２８は、マイクロコンピュー
タとＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄコンバータなどの周辺部品
を備え、焦点調節制御、露出制御、閃光発光制御、撮像
制御などを行う。コントローラ２８は、ＡＦ用撮像素子
８の出力信号に関してバンドパスフィルタ３２、積算回
路３３およびＡＦ制御回路３４を備えている。また、コ
ントローラ２８には、シャッタボタン（不図示）の半押
し時にオンする半押しスイッチ２９と、シャッタボタン
の全押し時にオンするレリーズスイッチ３０などが接続
されている。

【００１８】信号処理回路３１からバッファーメモリ２
３に記憶された画像データのうち、焦点検出用のデータ
すなわちＡＦエリア内のデータがバッファーメモリ２３
から読み出され、バンドパスフィルタ３２に入力され
る。バンドパスフィルタ３２では、焦点検出用の画像デ
ータが有する空間周波数から所定の高周波成分が抽出さ
れる。積算回路３３では、抽出された高周波成分の絶対
値に関して積算が行われる。この積算値は、焦点調節の
際に焦点評価値として使用される。

【００１９】図４は、撮影レンズ２内に設けられたフォ
ーカスレンズ（不図示）の位置と焦点評価値との関係の
一例を示す図である。図４において、横軸はフォーカス
レンズの位置を表し、縦軸は焦点評価値を表している。
焦点評価値が最大となるレンズ位置Ｐは、フォーカスレ
ンズの合焦位置に対応している。ＡＦ制御回路３４は、
積算回路３２で算出された焦点評価値が最大となるよう
に、すなわち、ＡＦ用撮像素子８により撮像された被写
体像のエッジのボケをなくしてコントラストが最大とな
るように、レンズ駆動装置２７を制御してフォーカスレ
ンズを光軸方向に移動させる。

【００２０】このようなＡＦ制御は、一般的に「コント
ラスト方式」によるＡＦ動作と呼ばれている。コントラ
スト方式による合焦動作では、撮影データを取り込んで
焦点評価値を算出し、その算出値を直前の算出値と比較
しながら焦点評価値が最大とるレンズ位置に徐々に近づ
けるため、合焦速度が遅いという欠点を有している。一
方、より高精度な合焦を行わせることができる。

【００２１】なお、上述したようにバンドパスフィルタ
３２を通した後に積算をして評価値としたが、窓関数フ
ーリエ変換や、ウェーブレット変換などで局所的な周波
数成分を算出して評価値としても良い。

【００２２】ＡＦ制御回路３４は、フォーカスレンズを
図４の至近方向に駆動して焦点評価値が減少すると、フ
ォーカスレンズを∞方向に駆動する。逆に、フォーカス
レンズを∞方向に駆動して焦点評価値が減少すると、フ
ォーカスレンズを至近方向に駆動する。つまり、フォー
カスレンズは、焦点評価値を最大にする位置(合焦位置
Ｐ)を挟んで至近方向と∞方向に交互に駆動され、焦点
評価値が最大となった位置Ｐでフォーカスレンズの駆動
を停止する。

【００２３】ところで、被写体像観察のためのファイン
ダ光束Ｌ２には、明るく、かつ、実際の被写体像をクリ
アに再現することが要求される。一方、ＡＦの精度を高
めるためにはＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ１の光
量が多い方が良い。そのためには、光束を分割する際の
光学的な損失をできるだけ小さく抑えることが望まれ
る。

【００２４】ホログラム７を用いて光束Ｌを光束Ｌ１，
Ｌ２に分割する場合、特定波長の光のみがＡＦ用撮像素
子８へと導かれるという波長選択性がある。すなわち、
反射板１２で反射されてファインダ接眼レンズ９へと向
かう光束Ｌ２は、ホログラム７が作用しない光である。
そのため、ホログラム７により光束Ｌの内のＡ％が光束
Ｌ１としてＡＦ用撮像素子８へと導かれるとすると、光
束Ｌ２は（１００−Ａ）％となり、原理的には分割の際
の損失を避けることができる。

【００２５】上述したカメラ１では、図１に示したよう
にペンタプリズム６の面６ｂにホログラム７を貼り付け
ることによって、ファインダ光学系に導かれた観察用光
束Ｌを２つの光束Ｌ１，Ｌ２に分割した。以下では、光
束分割の変形例について説明する。

【００２６】（第１変形例）図５は第１の変形例を示す
図であり、図２の場合と同様にペンタプリズム部分の拡
大図である。ペンタプリズム６の第３反射面６ｂには、
特定波長の光だけを通過させる帯域通過コーティングが
施されている。第３反射面６ｂの後方には、所定の焦点
距離を持つ凹面鏡４０が光軸から所定量だけ偏心させた
状態で配設されている。凹面鏡４０を偏心させることに
より生じるプリズム効果によって、反射角度を所定量だ
け傾けることができる。その結果、凹面鏡４０により反
射された特定波長の光束Ｌ１によって、ファインダスク
リーン４上の被写体像がＡＦ用撮像素子８上に結像され
る。特定波長以外の光は第３反射面６ｂで反射されて、
光束Ｌ２としてファインダ接眼レンズ９に導かれる。

【００２７】光束Ｌを２つの光束Ｌ１，Ｌ２に分割する
際の「光の損失」に関しては、第１変形例においても上
述した実施の形態と同様に損失を避けることができる。
すなわち、凹面鏡４０で反射された特定波長の光は、影
響を受けることなく第３反射面の帯域通過コーティング
を透過する。そのため、光束Ｌの内のＡ％が帯域通過コ
ーティングを透過すると仮定すれば、ＡＦ用撮像素子８
に導かれる光束Ｌ１はＡ％となり、ファインダ接眼レン
ズ９に導かれる光束Ｌ２は（１００−Ａ）％となる。

【００２８】従来、光束を分割する代表的なものとして
は、ハーフミラーを用いて光分割を量的に行う方法があ
る。第１変形例においても、帯域通過コーティングに代
えて、第３反射面６ｂがハーフミラーとして機能するよ
うなコーティングを施しても良い。この場合、第３反射
面６ｂで反射された光束Ｌ１はＡＦ用撮像素子８に導か
れ、第３反射面６ｂを透過して凹面鏡４０で反射された
光束Ｌ２はファインダ接眼レンズ９に導かれる。しかし
ながら、ハーフミラーを用いる方法は色彩面での再現性
が確保できるという利点があるが、ハーフミラーを透過
する際に必ず光の分割が行われるため、分割による光の
損失が必ず生じてしまうという欠点がある。

【００２９】例えば、ペンタプリズム６の第３反射面６
ｂを、５０％の光を反射して、残りの５０％を透過する
ハーフミラーとした場合を考える。この場合、光束Ｌの
５０％は、光束Ｌ２としてファインダ接眼レンズ９ヘと
導かれる。一方、第３反射面６ｂを透過した５０％の光
は、凹面鏡４０で反射されて再び第３反射面６ｂを透過
する際にさらに５０％に減少する。すなわち、ＡＦ用撮
像素子８に導かれる光束Ｌ１は光束Ｌの２５％（＝５０
％×５０％）になり、２５％の損失が生じる。ところ
が、上述したような帯域通過コーティングとした場合に
は損失が無いため、ＡＦ用撮像素子８に導かれる光束Ｌ
１を５０％とすれば、ファインダ接眼レンズ９に導かれ
る光束Ｌ２は残りの５０％となる。

【００３０】（第２変形例）上述した第１変形例と同様
に、第３反射面６ｂに特定波長の光だけを通過する帯域
通過コーティングを形成する。第３反射面６ｂの背面に
はホログラム７を貼り付ける。この場合、第３反射面６
ｂを通過する帯域を、ホログラム７により回折される所
定波長に設定する。第２変形例では、ペンタプリズム６
の第３反射面６ｂで反射された光束Ｌ２がファインダ接
眼レンズ９へと導かれるので、図２に示したような反射
板１２は必要ない。第３反射面６ｂを通過した光はホロ
グラム７の回折効果によりＡＦ用撮像素子８に導かれ、
撮像面上に被写体像を結像する。

【００３１】第２変形例の場合には、帯域通過コーティ
ングによってホログラム７で回折される所定波長の光だ
けを通過させるようにできれば、第１変形例と同様に光
分割の際の損失を避けることができる。しかし、所定波
長に対して通過帯域に幅がある場合には、ホログラム７
によってＡＦ用撮像素子８方向へと回折されない光が生
じ、その分は損失となる。

【００３２】（第３変形例）図６は第３変形例を示す図
であり、光学ガラス製ペンタプリズム６に代えて中空式
のペンタプリズム５０を用いている。中空式ペンタプリ
ズムは光学ガラスから成るプリズムではなく、反射鏡を
プリズム反射面に用いるものであって複数の反射鏡５
１，５２および５３で構成されている。反射鏡５１およ
び５２は第１，第２反射面であるダハ面を構成してお
り、反射鏡５３は第３反射面を構成している。第３変形
例では、第３反射面を構成する反射鏡５３の反射面側に
第１の実施の形態と同様のホログラム７を貼り付ける。

【００３３】光束Ｌの内の所定波長を有する光Ｌ１はホ
ログラム７の回折効果によりＡＦ用撮像素子８へと導か
れ、撮像面上に被写体像を結像する。一方、ホログラム
７を透過した光Ｌ２は、反射鏡５３によりファインダ接
眼レンズ９方向に反射される。第３変形例の場合には、
ホログラム７を透過した光は反射鏡５３により全てファ
インダ接眼レンズ９に導かれるので、光分割の際の損失
をさけることができる。

【００３４】（第４変形例）図７は第４変形例を示す図
である。第４変形例では、分割した光束Ｌ１をペンタプ
リズムの上方に導くようにした。図７において、（ａ）
は中空式ペンタプリズムの場合を示し、（ｂ）は光学ガ
ラス製ペンタプリズムの場合を示す。ＡＦ用撮像素子８
は、ペンタプリズム５０，６の上部に配設されている。
ホログラム５７は、所定波長の光（Ｌ３）を上部に設け
られたＡＦ用撮像素子８方向へ回折し、撮像面上に被写
体像を結像するように設定されている。光束Ｌ３は反射
鏡５１，５２と反射鏡５１との隙間を抜けてＡＦ用撮像
素子８に達する。一方、ホログラム５７を透過して反射
鏡５３で反射された光束Ｌ４は、ファインダ接眼レンズ
９へと導かれる。

【００３５】図７（ｂ）のように光学ガラス製ペンタプ
リズム６を用いる場合には、光束Ｌ３がペンタプリズム
６の出射面を抜ける際にプリズム効果が発生する。その
ため、プリズム効果を補正するための補正用プリズム５
８を出射部分に挿入している。第４変形例では、ＡＦ用
撮像素子８およびファインダ接眼レンズ９をペンタプリ
ズム６，５０に関して異なる部位にそれぞれ配設するこ
とができるため、配置スペースの点で有利である。ただ
し、結像させる光学部材（ホログラム５７）から撮像面
までの距離が小さくなるため、スクリーン像の投影倍率
が小さくなる。そのため、図７に示すような配置構成の
場合には、ＡＦ用撮像素子８としてより高い画素密度を
有するものが必要とされる。

【００３６】上述したように、第１の実施の形態では、
ファインダ光学系に導かれた観察用光束Ｌを２つの光束
（Ｌ１，Ｌ２）または（Ｌ３，Ｌ４）に分割し、光束Ｌ
１，Ｌ２を用いたコントラスト方式により焦点調節を行
うようにしたので、位相差方式で焦点調節を行う従来の
カメラに比べてより高精度なＡＦを行うことができる。

【００３７】なお、ホログラムや帯域通過コーティング
を利用して特定の帯域の光を分離し、その光をＡＦ用光
束として用いる場合には、特定周波数の光が除かれてし
まうためにファインダに再現される像の色が実際の被写
体と違う色に変化してしまうという問題がある。これを
防ぐためには、ＡＦヘの波長選択性を狭帯域として、で
きるだけ色の変化を目立たないようにする方法が最も現
実的である。例えば、５４０ｎｍを中心として３０ｎｍ
前後の帯域の光を抜いたとしても、実用上目立った変化
は感じられない。

【００３８】別の方法としては、ＲＧＢの三色に対応し
てホログラム７，５７を三層構造とし、ＲＧＢ三色に対
応した各狭帯域の光を三層の各ホログラムで反射して使
用する方法も考えられる。その結果、ファインダ像の色
彩変化を防ぐと同時に、ＡＦの波長依存性をなくすこと
ができる。

【００３９】一方、第１変形例で述べたように、第３反
射面６ｂをハーフミラーで構成した場合には、光の損失
という問題があるが、ファインダ像の色彩変化やＡＦの
波長依存性という問題がない。そのため、光損失が受容
できるレベルであれば、光分割を帯域分割ではなくハー
フミラー式にすることも十分実用的である。

【００４０】また、デジタルスチルカメラでは、可視光
を含む６００ｎｍ以上の長波長光を赤外カットフィルタ
で除去しているので、６００ｎｍ以上の波長の光をＡＦ
用に使用すことは、光量面から望ましいことであるとい
える。ただし、この場合には６００ｎｍ以上の波長の光
しか用いていないので、ＡＦの際に波長補正が必要とな
る。

【００４１】−第２の実施の形態− 図８は本発明によるカメラの第２の実施の形態を示す図
である。図８は、第１の実施の形態の図１と同様に一眼
レフレックス方式デジタルスチルカメラの焦点検出関係
の構成を示したものである。なお、図８では図１と同一
の部分には同一の符号を付し、以下では異なる部分を中
心に説明する。

【００４２】図８において、メインミラー３の裏面側に
はサブミラー６０が設けられている。サブミラー６０
は、メインミラー３を透過した光束を反射してカメラ底
部に設けられた焦点検出装置６１に導く。焦点検出装置
６１の詳細は後述するが、第２の実施の形態のカメラで
は、焦点検出装置６１の検出結果を利用した位相差方式
による第１のＡＦ動作と、上述したＡＦ撮像素子８の撮
像データを利用したコントラスト方式による第２のＡＦ
動作との両方を用いることによって、合焦動作が速く、
かつ、高精度に合焦させることができるようにした。

【００４３】図９は焦点検出装置６１の構成を示す斜視
図である。焦点検出装置６１は、視野マスク６２、フィ
ールドレンズ６３、セパレータレンズ６４、およびＡＦ
センサ６５を備えている。このカメラ１の場合には、図
１０に示すように被写界中に一つのＡＦエリアＦを有し
ており、ＡＦセンサ６５はＡＦエリアＦに対応して一対
のラインセンサ６５ａ，６５ｂを備えている。

【００４４】視野マスク６２の中央に形成された開口６
２ａによって矩形状に制限された光束は、水平方向に並
べて配設されたセパレータレンズ６４ａおよび６４ｂに
よって２つに分割され、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂ
上にそれぞれ結像される。ラインセンサ対６５ａ，６５
ｂ上に結像された一対の被写体像は、撮影レンズ２が一
次結像面よりも前（被写体側）に被写体の鮮鋭像を結ぶ
いわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に一次結像面
よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態で
は互いに遠ざかる。

【００４５】そして、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂ上
に結像された被写体像が所定の間隔となるとき、被写体
の鮮鋭像が一次結像面に位置する。したがって、この被
写体像をラインセンサ対６５ａ，６５ｂで光電変換して
電気信号に換え、これらの信号を演算処理して一対の被
写体像の相対距離を求めることにより、撮影レンズ２の
焦点調節状態、つまり撮影レンズ２により鮮鋭な像が形
成される位置が、一次結像面に対してどの方向にどれだ
け離れているか、つまり、焦点ずれ量が求められる。

【００４６】次に、一対の被写体像の相対距離の検出動
作について説明する。図１１は、ラインセンサ対６５
ａ，６５ｂによる出力信号例を示す図である。図１１に
おいて、横軸はラインセンサ対の画素番号であり、縦軸
は出力信号レベルである。ラインセンサ対６５ａ，６５
ｂは、被写界のほぼ同じ領域の被写体像を撮像するの
で、各センサ６５ａ，６５ｂから各々出力される信号波
形はほぼ等しくなる。例えば、各センサ６５ａ，６５ｂ
による出力が最大となる画素番号を求めると、センサ対
の画素サイズから換算して一対の被写体像の間隔が求め
られる。これにより、焦点ずれ量を求めることができ
る。ここで、ラインセンサ対６５ａ，６５ｂに対する電
荷蓄積時間は、センサ対の出力信号を８ビット分解能
（０〜２５５）のＡ／Ｄ変換器を用いてＡ／Ｄ変換する
場合に換算して表すと、出力信号の最大値が１２８程度
になるように調節される。

【００４７】図１２は図８に示したカメラのブロック図
であり、図３と同様の部分には同一の符号を付した。コ
ントローラ２８には、コントラスト方式によるＡＦ制御
を行うＡＦ制御回路３４とは別に、焦点検出装置６１の
検出結果に基づいて上述した位相差方式によるＡＦ制御
を行うＡＦ制御回路６６が設けられている。半押しスイ
ッチ２９がオンされると、コントローラ２８は以下のよ
うな手順でＡＦ動作を行わせる。

【００４８】最初に、(1)焦点検出装置６１の検出結果
に基づく位相差方式による合焦動作を行わせる。この段
階では、高精度な焦点調節は行わず、精度は粗いが素早
い焦点調節を行わせる。次いで、(2)ＡＦ用撮像素子８
の撮像データに基づくコントラスト方式による合焦動作
を行わせる。コントラスト方式による合焦動作は位相差
方式による合焦動作に比べて合焦動作速度が遅いが、第
１段階の合焦動作により粗い焦点調節が完了しているの
で、コントラスト方式だけで合焦を行わせる場合に比べ
て合焦時間は格段に短くなる。

【００４９】前述したように、位相差方式の場合には合
焦速度が速く、一方、コントラスト方式の場合には合焦
精度が高い。第２の実施の形態では、位相差方式および
コントラスト方式を併用することによって両方式の長所
を生かすことができる。すなわち、合焦精度が高く、か
つ、合焦速度の速いＡＦ動作を実現することができる。

【００５０】上述した実施の形態では、一眼レフ方式の
デジタルスチルカメラを例に説明したが、本発明は、銀
塩フィルムを用いる一眼レフカメラにも適用することが
できる。また、従来のＡＥ用の測光素子にＣＣＤのよう
なエリア型の撮像素子を使用し、測光素子の撮像データ
に基づいて、ＡＥだけでなく上述したようなコントラス
ト方式のＡＦを行わせるようにしても良い。

【００５１】以上説明した実施の形態と特許請求の範囲
の要素との対応において、撮像素子５は撮像媒体を構成
しており、銀塩カメラの場合には銀塩フィルムが撮像媒
体に対応している。また、光束Ｌは観測用光束を、ホロ
グラム７，５７および凹面鏡４０は光学部材を、ＡＦ用
撮像素子８は撮像素子を、バンドパスフィルタ３２およ
び加算回路３３は請求項１の演算手段および請求項４の
第２の演算手段を、請求項１の制御手段はＡＦ制御回路
３４を、第３反射面は光学機能面を、凹面鏡４０は反射
鏡を、ＡＦ制御回路６６は第１の演算手段を、コントロ
ーラ２８は請求項４の制御手段をそれおぞれ構成する。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
一眼レフレックス方式のカメラにおいて、コントラスト
方式による自動合焦動作を行わせるようにしたので、従
来よりも高精度に合焦させることができる。さらに、位
相差方式の合焦動作およびコントラスト方式の合焦動作
を順に実行して自動合焦動作を行わせるようにしたの
で、高速かつ高精度な自動合焦動作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるカメラの第１の実施の形態を示す
図であり、一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ
の焦点検出関係の構成を示す図である。

【図２】図１のペンタプリズム部分の拡大図である。

【図３】カメラ１のブロック図である。

【図４】撮影レンズ２内に設けられたフォーカスレンズ
の位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。

【図５】第１の変形例を示す図であり、ペンタプリズム
部分の拡大図である。

【図６】第３変形例を示す図である。

【図７】第４変形例を示す図であり、（ａ）は中空式ペ
ンタプリズムの場合を示し、（ｂ）は光学ガラス製ペン
タプリズムの場合を示す。

【図８】本発明によるカメラの第２の実施の形態を示す
図である。

【図９】焦点検出装置６１の構成を示す斜視図である。

【図１０】被写界中のＡＦエリアＦを示す図である。

【図１１】ラインセンサ対６５ａ，６５ｂによる出力信
号例を示す図である。

【図１２】第２の実施の形態のカメラのブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 一眼レフレックス方式デジタルスチルカメラ ２ 撮影レンズ ３ メインミラー ４ ファインダスクリーン ５ 撮像素子 ６ ペンタプリズム ７，５７ ホログラム ８ ＡＦ用撮像素子 ９ ファインダ接眼レンズ １０ シャッタ １２ 反射板 ２８ コントローラ ３２ バンドパスフィルタ ３３ 積算回路 ３４，６６ ＡＦ制御回路 ４０ 凹面鏡 ５０ 中空式ペンタプリズム ５１〜５３ 反射鏡 ６０ サブミラー Ｌ，Ｌ１〜Ｌ４ 光束

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影レンズを透過した被写体光束の少な
   くとも一部を、観察用光束としてファインダ光学系に導
   く一眼レフレックス方式のカメラにおいて、 前記観察用光束の一部を分割して結像する光学部材と、 前記光学部材により結像された像を撮像する撮像素子
   と、 前記撮像素子の撮像情報に基づいて前記光学部材による
   像のコントラストを演算する演算手段と、 前記演算手段の演算結果に基づいてコントラスト方式に
   よる自動合焦動作を行わせる制御手段とを備えたことを
   特徴とするカメラ。
2. 【請求項２】 撮像媒体に結像される被写体光束を観察
   用光束としてファインダ光学系に導く一眼レフレックス
   方式のカメラにおいて、 撮影レンズの焦点調節駆動を行うレンズ駆動装置と、 前記観察用光束の一部を分割して結像する光学部材と、 前記光学部材により結像された像を撮像する撮像素子
   と、 前記被写体光束の少なくとも一部に基づいて位相差方式
   により焦点調節状態を演算する第１の演算手段と、 前記撮像素子の撮像情報に基づいて前記光学部材による
   像のコントラストを演算する第２の演算手段と、 前記第１の演算手段の位相差方式による演算結果に基づ
   く第１合焦動作および前記第２の演算手段のコントラス
   ト方式による演算結果に基づく第２合焦動作を順に行っ
   て自動合焦動作を行わせる制御手段とを備えたことを特
   徴とするカメラ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のカメラにおい
   て、 前記光学部材は、前記観察用光束から所定波長の光を分
   割して結像する回折格子を含むことを特徴とするカメ
   ラ。
4. 【請求項４】 請求項１または２に記載のカメラにおい
   て、 前記光学部材は、前記観察用光束のうち所定波長の光を
   透過するとともに残りの光を前記ファインダ光学系へ反
   射する光学機能面と、前記光学機能面を透過した前記所
   定波長の光を反射して結像する反射鏡とを備えることを
   特徴とするカメラ。