JP2005055768A

JP2005055768A - 焦点検出装置

Info

Publication number: JP2005055768A
Application number: JP2003288141A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Takahara; 宏明高原
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP4525023B2

Abstract

【課題】複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置において、焦点検出装置の色収差に起因するデフォーカス量の誤差を焦点検出エリア毎に補正する。
【解決手段】撮影レンズを備えたカメラに適用され、前記撮影レンズを通過した対の光束が形成する対の像の相対間隔を検出し、前記相対間隔からデフォーカス量を検出する焦点検出装置であって、撮影画面内に複数の焦点検出エリアを有し、複数の前記焦点検出エリアから特定焦点検出エリアを選択するエリア選択手段と、前記特定焦点検出エリアの前記デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記特定焦点検出エリアの色情報を取得する測光手段と、前記デフォーカス量に含まれる前記焦点検出手段の色収差誤差を、前記色情報に基づいて補正する色収差補正手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラの焦点検出装置において、特に焦点検出手段の色収差を補正する焦点検出装置に関する。

ＴＴＬ位相差検出方式を採用する焦点検出装置では、撮影画面内に複数の焦点検出エリアを有する多点の焦点検出装置が従来から知られている。このような焦点検出装置では被写体光の波長成分に応じて色収差が発生し、合焦位置の検出精度が低下することが知られている。特に撮影する被写体が赤色や青色の場合や、補助測距手段としてカメラから近赤外光を照射する場合には、色収差の影響が現れやすい。そのため、焦点検出装置は、この色収差が極力小さくなるように設計が行われる。

しかし、近年では、特に電子カメラによる撮影の場合には、撮影画像をモニタ上で拡大表示することが容易に行えることから、色収差による合焦位置の検出誤差がユーザーに比較的認識されやすい状況となっている。そのため、焦点検出装置の合焦位置の検出精度はより高い水準が要求されており、色収差による合焦位置の検出誤差を補正することが要望されている。

ここで、カメラの焦点検出装置の色収差補正に関する先行技術は、特許文献１および特許文献２が公知である。特許文献１には、クイックリターンミラーを備えた１眼レフカメラに色温度測定装置を組み込んで、撮像光学系および焦点検出装置の色収差による測距誤差を補正する技術が開示されている。また、特許文献２には、ＣＣＤなどの撮像素子から画面の色情報を取得して、色収差による測距誤差を補正する技術が開示されている。
特開昭５８−８６５０４号公報特開２０００−２６６９８８公報

しかし、特許文献１では以下の問題が生じる。すなわち、１眼レフカメラのＴＴＬ位相差検出方式での焦点検出では、撮影光学系および焦点検出装置で色収差が発生する。ここで、焦点検出装置の色収差は測距時のみに影響を与えるのに対し、撮像光学系の色収差は測距時と撮影時の両方に影響を与える。したがって、特許文献１のように撮像光学系の色収差による測距誤差をも補正する場合、撮影時において、撮像光学系の色収差を含んだ被写体像が結像面からずれてしまうことがある。また、特許文献１の焦点検出装置は複数エリアに対応した焦点検出および色温度検出をするものではない。したがって、例えば夕日の風景のように画面全体が１つの色を帯びている場合には有効であるが、測距エリア毎に色が大きく異なる場合などでは対応が困難である。

一方、特許文献２は、被写体像を光電変換するための撮像素子の出力で焦点検出装置の色収差を補正している。しかし、１眼レフカメラの場合、測距時にはクイックリターンミラーを跳ね上げることができないので、色収差を補正することができない。また、１眼レフカメラでクイックリターンミラーを跳ね上げた後に撮像素子によって色収差補正をすることも考えられるが、この場合にはレリーズタイムラグが長くなるため実用性が低い。したがって、特許文献２の技術では１眼レフカメラの色収差による測距誤差を補正できない点で問題があった。

本発明は、上記従来技術の課題を解決するためにされたものであり、その目的は、複数の焦点検出エリアを有する焦点検出装置において、焦点検出装置の色収差に起因するデフォーカス量の誤差を焦点検出エリア毎に補正することである。

請求項１の発明は、撮影レンズを備えたカメラに適用され、前記撮影レンズを通過した対の光束が形成する対の像の相対間隔を検出し、前記相対間隔からデフォーカス量を検出する焦点検出装置であって、撮影画面内に複数の焦点検出エリアを有し、複数の前記焦点検出エリアから特定焦点検出エリアを選択するエリア選択手段と、前記特定焦点検出エリアの前記デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記特定焦点検出エリアの色情報を取得する測光手段と、前記デフォーカス量に含まれる前記焦点検出手段の色収差誤差を、前記色情報に基づいて補正する色収差補正手段とを有することを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記色収差補正手段は、前記デフォーカス量と前記色収差誤差との対応関係を記憶した記録部をさらに有し、前記色収差補正手段が、前記デフォーカス量を前記記録部に照会して、前記色収差誤差が選択されることを特徴とする。
（作用）
請求項１の発明では、エリア選択手段が、撮影画面内の複数の焦点検出エリアから特定焦点検出エリアを選択する。焦点検出手段は、撮影レンズを通過した対の光束が形成する対の像の相対間隔からデフォーカス量を検出する。測光手段は、特定焦点検出エリアの色情報を取得する。そして、色収差補正手段が、デフォーカス量に含まれる焦点検出手段の色収差誤差を色情報に基づいて補正する。

また、請求項２の発明では、色収差補正手段が、デフォーカス量と色収差誤差との対応関係を記憶した記録部に、デフォーカス量を照会して色収差誤差が選択される。

本発明では、複数の焦点検出エリアのいずれにおいても、焦点検出装置の光学系の色収差に起因するデフォーカス量の誤差を補正でき、焦点検出精度がより向上する。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１実施形態の構成）
図１は、本発明の第１実施形態のカメラの概要図である（請求項１および請求項２に対応する）。第１実施形態のカメラは、撮影レンズ本体１００と、撮影レンズ本体１００を交換可能に取り付けたカメラ本体２００とから構成される。

撮影レンズ本体１００は、複数のレンズを組み合わせてなる撮影レンズ系１と、絞り２と、撮影レンズ系１を駆動させる駆動機構３と、デフォーカス量とレンズ駆動量との対応関係などの情報を記憶したレンズデータ部４とを有している。
カメラ本体２００は、撮影機構と、焦点検出部５と、分割測光部６と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）７と、駆動モータ８と、カメラ本体２００の各部を演算制御するボディマイコン９を内蔵している。またカメラ本体２００の撮影レンズ本体１００の接続部には、駆動モータ８の回転を駆動機構３に伝動し、またレンズデータ部４とボディマイコン９とを信号接続するためのカップリング部１０が設けられている。

カメラ本体２００の撮影機構は、シャッター１１と、フイルム１２と、クイックリターンミラー１３と、拡散スクリーン１４と、コンデンサレンズ１５と、ペンタプリズム１６と、接眼レンズ１７と、測光用プリズム１８と、測光用レンズ１９と、クイックリターンミラー１３の背面に配置されたサブミラー２０とから構成されている。
クイックリターンミラー１３は、シャッター１１およびフイルム１２の前方に傾斜配置され、レリーズ時には跳ね上げられて撮影光路から待避するようになっている。通常時には、撮影レンズ系１を通過した光束は、クイックリターンミラー１３によって上方に反射され、拡散スクリーン１４上に一旦結像する。その後に、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、接眼レンズ１７を通って、撮影者の目に到達する。また、拡散スクリーン１４によって拡散された光束の一部は、コンデンサレンズ１５、ペンタプリズム１６、測光用プリズム１８、測光用レンズ１９を通って分割測光部６で再結像される。

さらに、クイックリターンミラー１３は一部の光を透過するハーフミラーとなっている。そして、通常時において、クイックリターンミラー１３を透過した一部の光束はサブミラー２０によって下方に屈折されて焦点検出部５に導かれる。
焦点検出部５は、視野マスク２１と、複数のコンデンサレンズ２２と、絞りマスク２３と、複数組のセパレータレンズ２４と、ラインセンサ２５とで主要部が構成され、その出力はボディマイコン９に接続されている。この焦点検出部５は、撮影画面中に設定された複数の焦点検出エリアに対して焦点調整状態を検出するものであり、被写体からの光束を各焦点検出エリアに対応するコンデンサレンズ２２およびセパレータレンズ２４で分割し、ラインセンサ２５に結像させて位相差検出方式による焦点検出を行う。

すなわち、撮影画面中の焦点検出エリアの被写体光は撮影レンズ系１を通過して、各焦点検出エリアに対応するコンデンサレンズ２２に入射する。コンデンサレンズ２２から射出された光は、各焦点検出エリアに１対ずつ配置されたセパレータレンズ２４を通過する。そして、セパレータレンズ２４が構成する２つの像は、対応するラインセンサ２５上に結像する。ラインセンサ２５からは２つの像の光強度分布が２像間隔データとしてボディマイコン９に出力される。なお、焦点検出部５での迷光は、視野マスク２１および絞りマスク２３によって除去される。

図３（ａ）に示すように、フイルム等価面２６にピントがあった状態（合焦状態）では、ラインセンサ２５上の２像間隔Ｌ₀は所定の値をとる。また、図３（ｂ）に示すように２像間隔Ｌ₁が合焦状態より狭い場合は前ピンであり、図３（ｃ）に示すように２像間隔Ｌ₂が合焦状態より広い場合は後ピンである。したがって、２像間隔Ｌをラインセンサ２５で検出することで、デフォーカス量Ｄｆ（合焦位置からのズレ量）を求めることができる。

ここで、焦点検出部５の光学系の色収差がデフォーカス量Ｄｆに与える影響を図４および図５を用いて説明する。焦点検出部５の光学系は入射光の波長に応じて異なる屈折率を有する。すなわち、同位置から射出された被写体光であっても、入射光の波長に応じてラインセンサ２５の２像間隔Ｌは色収差で相違する。この焦点検出部２５の色収差は、デフォーカス量Ｄｆの値によってそれぞれ相違する。図４、図５に示すように、前ピンの場合には色収差は小さくなって、各波長での２像間隔Ｌの差は小さくなる。また、後ピンの場合には色収差が大きくなって、各波長での２像間隔Ｌの差が大きくなる。本発明は、この焦点検出部５の色収差によるデフォーカス量Ｄｆの誤差（色収差誤差）を補正するものである。

分割測光部６は、ＣＣＤなどの受光素子を配置して構成されている。分割測光部６は、撮影画像を各焦点検出エリアに対応する領域に分割して測光する。分割測光部６の各領域は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の測光セルを有しており、入射光をそれぞれの色に分解して測光可能となっている。また、分割測光部６は各焦点検出エリアの測光値を色情報としてボディマイコン９に出力する。

ＬＵＴ７は、データ格納部とデータ読み出し部とから構成されており、ボディマイコン９と信号接続されている。ＬＵＴ７のデータ格納部には、デフォーカス量Ｄｆと、色収差誤差との対応関係が格納されている。この色収差誤差のデータは、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する３つの値が設定されている。一方、ＬＵＴ７のデータ読み出し部は、入力されたデフォーカス量Ｄｆに対応する色収差誤差のデータをデータ格納部から読み出して、ボディマイコン９に出力する。

ボディマイコン９は、図示しないＲＯＭに格納されたシーケンスプログラムに従ってカメラ本体２００の一連の動作を制御し、また公知の露出演算等を実行する。このボデイマイコン９は、図示しない操作部からの入力に応じて、特定焦点検出エリア（撮影画面内の複数の焦点検出エリアのうち、焦点検出を行うエリア）を選択するエリア選択手段として機能する。

さらに第１実施形態では、ボディマイコン９は以下の機能を有する。すなわち、第１にボディマイコン９は、焦点検出部５から出力された２像間隔Ｌからデフォーカス量Ｄｆを演算し、このデフォーカス量ＤｆをＬＵＴ７に出力してＲ、Ｇ、Ｂに対応する色収差誤差のデータを取得する。第２にボディマイコン９は、色収差誤差を含んだデフォーカス量Ｄｆを、分割測光部６から取得した色情報と、ＬＵＴ７から取得した色収差誤差とに基づいて補正して、色収差誤差を除去した補正デフォーカス量Ｄｆ’を演算する。第３にボディマイコン９は、レンズデータ部４に補正デフォーカス量Ｄｆ’を照会してレンズ駆動量データを演算する。

（第１実施形態の作用）
第１実施形態のカメラは上記のように構成され、以下、第１実施形態のカメラの動作説明を行う。
まず、ユーザーは撮影画面内から焦点検出する被写体を選択して構図を決定し、この被写体が位置する焦点検出エリアを特定焦点検出エリアに決定する。そして、ボディマイコン９は、操作部からのユーザーの入力に従って特定焦点検出エリアを選択する。その後、例えば、ユーザーによるレリーズボタンの半押しなどの所定の入力があった場合、ボディマイコン９は所定の撮影準備動作を実行する。

まず、撮影レンズ系１を通過してクイックリターンミラー１３で反射した被写体光の光束の一部は分割測光部６に入射する。そして、分割測光部６が撮像画面の輝度情報および色情報（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を生成する。ボディマイコン９は、この輝度情報に基づいて公知の露出計算を実行し、撮影時の露出条件を決定する。また、分割測光部６の特定焦点検出エリアの色情報は、後述の色収差誤差の補正に使用される。

また、撮影レンズ系１およびクイックリターンミラー１３を透過した被写体光の光束は、サブミラー２０で反射して焦点検出部５に入射する。そして、焦点検出部５に入射した被写体光は、コンデンサレンズ２２およびセパレータレンズ２４を通過して、ラインセンサ２５上に２つの像として結像する。特定焦点検出エリアのラインセンサ２５は２つの像の光強度分布を検出して、２像間隔データをボディマイコン９に出力する。

ボディマイコン９は、２像間隔Ｌおよび合焦状態の２像間隔Ｌ₀から公知の演算式に基づいて特定焦点検出エリアのデフォーカス量Ｄｆを演算する。なお、このデフォーカス量Ｄｆは焦点検出部５の色収差による誤差を含むものである。そして、ボディマイコン９は、ＬＵＴ７のデータ読み出し部にデフォーカス量Ｄｆを出力する。
ＬＵＴ７のデータ読み出し部は、入力されたデフォーカス量Ｄｆを参照して、デフォーカス量Ｄｆに対応する色収差誤差のデータ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をデータ格納部から読み出し、ボディマイコン９に出力する。

ボディマイコン９は、特定焦点検出エリアの色情報を使用して、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する３種類の色収差誤差のデータから、補正に使用する色収差誤差のデータを決定する。そして、ボディマイコン９は、デフォーカス量Ｄｆから色収差誤差を減算して補正デフォーカス量Ｄｆ’を生成する。
その後、ボディマイコン９は、レンズデータ部４に補正デフォーカス量Ｄｆ’を照会して情報を取り込んで、補正デフォーカス量Ｄｆ’からレンズ駆動量を算出する。ボディマイコン９が出力したレンズ駆動量は駆動モータ８に出力され、駆動モータ８の回転はカップリング部１０を経て、撮影レンズ本体１００の駆動機構３に伝達される。これにより撮影レンズ系１が合焦状態まで駆動する。

そして、ボデイマイコン９はシャッタレリーズによって、クイックリターンミラー１３を跳ね上げて撮影光路から待避させ、所定のタイミングでシャッタ１１を走行させる制御を実行する。これにより被写体像がフイルム１２に露光される。そして、フイルム１２の露光終了後に、ボディマイコン９は撮影光路にクイックリターンミラー１３を戻して、フイルム１２を１駒分巻き上げる制御を実行し、カメラは次回撮影の待機状態になる。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態によれば、焦点検出部５の光学系の色収差に起因するデフォーカス量Ｄｆの誤差を補正することができ、１回の合焦位置調整でより高精度の焦点検出を行うことが可能となる。特に、特に撮影する被写体が赤色や青色の場合や、補助測距手段としてカメラから近赤外光を照射する場合にはその効果が大きい。

また、第１実施形態の焦点検出装置は、被写体像を光電変換する撮像素子で色情報を取得するものではないため、フイルム式のカメラや、クイックリターンミラー１３を備えた１眼レフカメラに適用することができる。さらに、第１実施形態の焦点検出装置は焦点検出部５の光学系の構成などを変更することなく測距誤差を修正できるので、コスト面でも有利である。

（実施形態の補足事項）
以上、本発明を上記の実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態におけるデフォーカス量の補正演算がすべての撮影時に行われる必要はなく、所定の撮影モードでのみ実行されるようにしてもよい。

また、上記実施形態は特定焦点検出エリアを手動で設定するいわゆる手動モードの例であるが、いわゆる自動モードで多点の焦点検出を行うカメラに本発明を適用してもよい。すなわち、上記実施形態において、すべての焦点検出エリアについて焦点検出を行い、得られた焦点検出データを所定の基準で処理して、ボディマイコンが主要被写体があると判定したエリアを自動的に特定焦点検出エリアに決定するようにしてもよい。

さらに、上記実施形態では、撮影レンズ本体が交換可能なカメラの例で説明したが、撮影レンズ系がカメラ本体に組み込まれているカメラに適用してもよい。
さらにまた、上記実施形態はフイルム式カメラの例で説明したが、本発明のカメラは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳ等の撮像素子を用いた電子カメラに適用することも勿論可能である。

カメラに搭載される焦点検出装置において、特に焦点検出装置の光学系の色収差に起因するデフォーカス量の誤差を補正して、焦点検出精度を向上させる場合に好適である。

第１実施形態のカメラの構成を示すための概要図である。焦点検出部の構成を示すための概要斜視図である。位相差検出方式による焦点検出の原理を示す図である。焦点検出部の光学系の色収差を示す図である。デフォーカス量と色収差誤差との関係を示すグラフである。

符号の説明

１撮影レンズ系
２絞り
３駆動機構
４レンズデータ部
５焦点検出部
６分割測光部
７ルックアップテーブル（ＬＵＴ）
８駆動モータ
９ボディマイコン
１０カップリング部
１１シャッター
１２フイルム
１３クイックリターンミラー
１４拡散スクリーン
１５コンデンサレンズ
１６ペンタプリズム
１７接眼レンズ
１８測光用プリズム
１９測光用レンズ
２０サブミラー
２１視野マスク
２２コンデンサレンズ
２３絞りマスク
２４セパレータレンズ
２５ラインセンサ
２６フイルム等価面
１００撮影レンズ本体
２００カメラ本体

Claims

撮影レンズを備えたカメラに適用され、前記撮影レンズを通過した対の光束が形成する対の像の相対間隔を検出し、前記相対間隔からデフォーカス量を検出する焦点検出装置であって、
撮影画面内に複数の焦点検出エリアを有し、複数の前記焦点検出エリアから特定焦点検出エリアを選択するエリア選択手段と、前記特定焦点検出エリアの前記デフォーカス量を検出する焦点検出手段と、前記特定焦点検出エリアの色情報を取得する測光手段と、前記デフォーカス量に含まれる前記焦点検出手段の色収差誤差を、前記色情報に基づいて補正する色収差補正手段とを有することを特徴とする焦点検出装置。
前記色収差補正手段は、前記デフォーカス量と前記色収差誤差との対応関係を記憶した記録部をさらに有し、
前記色収差補正手段が、前記デフォーカス量を前記記録部に照会して、前記色収差誤差が選択されることを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。