JP2006003417A

JP2006003417A - レンズ鏡筒、カメラおよびカメラシステム

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Publication number: JP2006003417A
Application number: JP2004177093A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tsukada; 信一塚田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】被写体を撮像素子で撮影するカメラでも銀塩フィルムで撮影するカメラでも良好な画質が得られる交換レンズを提供すること。
【解決手段】交換レンズ１０は、ＣＣＤカメラ２０Ａにも銀塩カメラ２０Ｂにも交換式に装着されて用いられる。交換レンズ１０内のレンズ内蔵メモリー１３には、ＣＣＤカメラ２０Ａと銀塩カメラ２０Ｂの各々に対して、それぞれの焦点位置を補正して最適なレンズ位置を設定するための第１のズレ量データと第２のズレ量データとが記憶され、これらのズレ量データがＣＣＤカメラ２０Ａまたは銀塩カメラ２０Ｂに伝達される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体を撮像素子で撮影するカメラとフィルムで撮影するカメラに共用されるレンズ鏡筒、このレンズ鏡筒を装着可能なカメラおよびこのレンズ鏡筒を含むカメラシステムに関する。

自動的にレンズの焦点位置を検出し、レンズを光軸方向に駆動して焦点調節をするオートフォーカス（ＡＦ）機能付きのカメラは、現在広く普及している。特にＡＦ機能付きの一眼レフカメラは、焦点距離やＦ値が異なる各種の交換レンズを適宜装着して用いられる。各交換レンズには固有の収差があるために、カメラのＡＦ装置による測距データから得られた焦点位置をそのまま使ってレンズを駆動した場合に、どの交換レンズでも焦点の合った画像が得られるとは限らない。

そこで、交換レンズに内蔵されたメモリーに焦点位置を補正するための収差データを記憶させておき、その収差データをカメラ側に内蔵されたメモリーに記憶されているＡＦ装置の特性データと付き合わせて焦点位置を調整する技術が提案されている。この種の技術としては、交換レンズのメモリーにそのレンズの像面湾曲を表すデータを記憶させておき、カメラに内蔵されたメモリーに記憶されている焦点検出装置の特性に基づくデータに対応する像面湾曲データに基づいて、実際の測距データから求められた焦点位置を補正して焦点調節を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開平６−１３０２８３号公報（第６頁、図２）

最近、一眼レフデジタルカメラの普及に伴い、銀塩フィルムを用いる一眼レフカメラと交換レンズを共用するケースが多くなっている。従来は、同一の交換レンズを装着した場合であれば、撮像手段が撮像素子でも銀塩フィルムでも同様の焦点調節演算を行っていた。しかし、撮像手段の種類によっては、同条件で撮影した画像であってもピントの合い方が異なるとの知見が得られている。

（１）請求項１のレンズ鏡筒は、撮影光学系を備え、該撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、検出された焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、撮影光学系を介して入射する光束を撮像する撮像手段とを有するカメラに装着されるレンズ鏡筒において、焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて焦点調節される結像位置と、撮影光学系の空間周波数特性に依存する合焦位置とのズレ量を、撮像手段の種類に応じて記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。そのズレ量は、焦点調節状態に基づく結像位置と、撮像手段における空間周波数と感度との特性に応じた空間周波数成分の光束が合焦する位置との差であってもよい。
（２）請求項３のレンズ鏡筒は、請求項２のレンズ鏡筒において、撮像手段は、電気的な撮像素子と感光性フィルムとを含み、撮像素子に対するズレ量は、感光性フィルムに対するズレ量に比して、より低い空間周波数成分の光束が合焦する位置に基づくものであることが好ましい。

（３）請求項４のカメラは、請求項１または２のレンズ鏡筒が装着可能なカメラであって、該レンズ鏡筒に備えられる撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、検出された焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、撮影光学系を介して入射する光束を撮像する電気的な撮像素子とを備え、記憶手段に記憶されているズレ量のうち、撮像素子に適するズレ量を用いて撮影光学系の焦点調節動作を行うことを特徴とする。
請求項５のカメラは、請求項１または２のレンズ鏡筒が装着可能なカメラであって、該レンズ鏡筒に備えられる撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、検出された焦点調節状態に基づいて撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、撮影光学系を介して入射する光束を撮像する感光性フィルムとを備え、記憶手段に記憶されているズレ量のうち、感光性フィルムに適するズレ量を用いて撮影光学系の焦点調節動作を行うことを特徴とする。

（４）請求項６のカメラシステムは、撮影光学系と、該撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、焦点調節状態に基づいて撮影光学系を焦点調節する焦点調節手段と、撮影光学系を介して入射する光束を撮像する撮像手段とを有するカメラシステムにおいて、焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて焦点調節される結像位置と、撮影光学系の空間周波数特性に依存する合焦位置とのズレ量を、撮像手段が電気的な撮像素子であるか感光性フィルムであるかに応じて記憶する記憶手段を備えることを特徴とする。種類の異なる撮像手段のそれぞれは、結像光束の空間周波数に対する感度特性が異なるものであってもよい。

本発明によれば、被写体を撮像素子で撮影する場合とフィルムで撮影する場合のいずれにも、その特性に適した結像位置に対するズレ量データをレンズ鏡筒が有するので、このレンズ鏡筒を装着したいずれのカメラでも良好な画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１，２を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるカメラシステムの概略構成を示す全体構成図である。カメラシステムは、交換レンズ１０とカメラボディ２０とを備え、交換レンズ１０がカメラボディ２０に着脱自在に装着できる構成になっている。交換レンズ１０は、鏡筒内に、撮影レンズ１１、レンズ駆動機構１２およびレンズ内蔵メモリー１３を収納している。カメラボディ２０は、筺体内に、可動ミラー２１、サブミラー２２、焦点検出モジュール２３、ＣＰＵ３０、カメラ内蔵メモリー３１およびレンズ駆動モータ３２を収納している。焦点検出モジュール２３は、視野マスク２４、コンデンサレンズ２５、ミラー２６、絞りマスク２７、再結像レンズ２８およびイメージセンサ２９を有する。また、カメラボディ２０は、筺体内に、ファインダスクリーン３３、ペンタプリズム３４および接眼レンズ３５を収納している。

ＣＰＵ３０は、交換レンズ１０のレンズ内蔵メモリー１３に電気的に接続されており、また、カメラボディ２０のイメージセンサ２９、カメラ内蔵メモリー３１およびレンズ駆動モータ３２に電気的に接続されている。なお、カメラ内蔵メモリー３１は、ＣＰＵ３０と一体化した構成でもよい。

被写体からの光Ｌは、交換レンズ１０内の撮影レンズ１１を通過してカメラボディ２０内に導かれる。カメラボディ２０内に導かれた光束のうち、可動ミラー２１の中央付近に形成された透光部を透過した光束は、サブミラー２２にて下方に反射され、焦点検出モジュール２３へ入射する。焦点検出モジュール２３による焦点検出方式は、周知の位相差検出方式ないし瞳分割型再結像方式と呼ばれるものである。この方式は、撮影光学系の射出瞳面上の異なる部分を通過した一対の光束により形成される一対の像の相対的な位置関係のズレに基づいて、撮影光学系の焦点位置を検出する方式である。すなわち、焦点検出モジュール２３の視野マスク２４の近傍に結像した像は、一対の像に分割される。この一対の部分光束は、コンデンサレンズ２５からミラー２６を経て絞りマスク２７を通過し、再結像レンズ２８によりイメージセンサ２９へ到達する。つまり、分割された一対の像は、再結像レンズ２８によりイメージセンサ２９上に再結像する。この再結像した一対の像の差異、例えば位相差或いは距離の値が撮影レンズ１１に関する焦点検出信号としてイメージセンサ２９からＣＰＵ３０へ送出される。

ＣＰＵ３０は、焦点検出モジュール１０の出力である焦点検出信号に基づいて、撮影レンズ１１による被写体像の結像位置と撮像記録媒体に等価の位置との位置ズレ量（デフォーカス量）を演算し、レンズ駆動量を算出する。そして、レンズ駆動量に基づいて、現在のレンズ位置からその合焦位置まで撮影レンズ１１を駆動すべくレンズ駆動モータ３２を駆動する。レンズ駆動モータ３２は、レンズ駆動機構１２を介して撮影レンズ１１をその光軸方向に移動させ、撮影レンズ１１の焦点調節を行う。なお、実際は、撮影レンズ１１は複数枚のレンズ部品から構成され、焦点調節のために駆動されるレンズ部品はその一部であるが、焦点調節動作に関しては、これらを一括して撮影レンズ１１と呼ぶ。

一方、カメラボディ２０内に導かれた被写体光束のうち、可動ミラー２１で上方に反射した光束は、ファインダスクリーン３３上に結像し、この像は、ペンタプリズム３４を介して接眼レンズ３５にて観察される。図中、ＩＭは、ＣＣＤ、銀塩フィルムなどの撮像記録媒体であり、可動ミラー２１が撮影レンズ１１を通過してきた被写体光の光路を開放したときに被写体光Ｌを受光する。

上記のように構成されたカメラシステム１００において、交換レンズ１０に収納される撮影レンズ１１の焦点調節について説明する。カメラボディには、撮像素子で記録するタイプのカメラボディ（以下、ＣＣＤカメラ２０Ａという）と感光性フィルム（銀塩フィルム）で記録するタイプのカメラボディ（以下、銀塩カメラ２０Ｂという）がある。また、交換レンズにも、焦点距離やＦ値などが異なる各種の交換レンズがある。

図２は、撮影レンズ１１の各空間周波数におけるデフォーカスＭＴＦ曲線である。ＭＴＦとは、コントラスト伝達関数（Modulation Transfer Function）の略であり、光学系の結像性能を評価する基準の1つである。ＭＴＦは、像側コントラストＣ１と物体側コントラストＣ２の比として定義される。ここで、コントラストＣは、Ｉを光強度とすると、（Ｉ_ｍａｘ−Ｉ_ｍｉｎ）／（Ｉ_ｍａｘ＋Ｉ_ｍｉｎ）である。図２においては、縦軸はＣ１／Ｃ２、横軸はデフォーカス量を表わす。以下、Ｃ１／Ｃ２を単にコントラストＣと称する。コントラストＣが大きい方が画質が良い、いわゆる見栄えが良いと言われている。デフォーカス量は、焦点が合った位置０．００（原点Ｏ）からの光軸上の距離であり、単位ｍｍで表わす。原点Ｏは、焦点検出モジュール２３による焦点検出に基づいて演算された焦点位置である。

図２には、４本の曲線が描かれており、Ｍ１０，Ｍ２０，Ｍ３０，Ｍ５０は、それぞれ空間周波数が１０本／ｍｍ，２０本／ｍｍ，３０本／ｍｍ，５０本／ｍｍの場合である。曲線のピーク位置、つまりコントラスト最大の点は、必ずしも原点Ｏにあるわけではなく、空間周波数によってコントラスト最大のデフォーカス量が異なる。このコントラスト最大のデフォーカス量と原点Ｏとのズレが補正すべきズレ量であり、以下、単にズレ量という。図２では、空間周波数が低周波の場合にはズレ量がマイナス側、空間周波数が高周波の場合にはズレ量がプラス側になっている。このような空間周波数特性は、交換レンズに固有のものであるから、交換レンズを装着して焦点調節を行う際に、結像位置、つまり原点Ｏをその交換レンズのズレ量だけ補正する必要がある。

また、同じ交換レンズでもＣＣＤカメラ２０Ａに取り付けた場合と銀塩カメラ２０Ｂに取り付けた場合では所望のデフォーカス量が異なるので、レンズ位置を最適とするための補正量が異なる。一般に、交換レンズ１０をＣＣＤカメラ２０Ａに装着して使う場合は、低周波数のデフォーカスＭＴＦ曲線（例えば、図２のＭ１０）の特性を用いてレンズ位置の補正を行い、交換レンズ１０を銀塩カメラ２０Ｂに装着して使う場合は、高周波数のデフォーカスＭＴＦ曲線（例えば、図２のＭ５０）の特性を用いてレンズ位置の補正を行うのが望ましい。これは、主として撮像素子と銀塩フィルムにおける空間周波数と感度との特性や解像力の差異に基づくものである。さらに、通常は撮像素子の前面にはローパスフィルタが配置され、高周波成分をカットするように構成されていることも一因である。

具体的には、交換レンズ１０をＣＣＤカメラ２０Ａに装着したときは、図２の曲線Ｍ１０がピークを示すズレ量Ｄ１＝−０．０５ｍｍを採用し、交換レンズ１０を銀塩カメラ２０Ｂに装着したときは、図２の曲線Ｍ５０がピークを示すズレ量Ｄ２＝＋０．０５ｍｍを採用する。従って、交換レンズ１０のレンズ内蔵メモリー１３には、ＣＣＤカメラ２０Ａ用のズレ量データとしてＤ１＝−０．０５ｍｍを記憶させ、銀塩カメラ２０Ｂのズレ量データとしてＤ２＝＋０．０５ｍｍを記憶させておけばよい。

一方、ＣＣＤカメラ２０Ａのカメラ内蔵メモリー３１Ａには、焦点検出モジュール２３による測距条件、例えば検出開口の大きさ、検出像高などのデータと、撮像手段がＣＣＤである旨の情報（ＣＣＤ情報）を記憶させておく。交換レンズ１０をＣＣＤカメラ２０Ａに装着すると、ＣＰＵ３０は、カメラ内蔵メモリー３１Ａから測距条件データを入力し、その測距条件で行われる焦点検出モジュール２３による焦点検出信号を入力し、この信号に基づいて結像位置Ｐ（図２の原点Ｏに相当）を演算する。本実施の形態では、簡単のために、焦点検出領域が光軸上にのみ設定されているものとする。また、図２のデフォーカスＭＴＦ曲線も光軸上のものとし、像面湾曲データの像高が零についてのみを考える。

交換レンズ１０をＣＣＤカメラ２０Ａに装着すると、信号伝達のための電気接点１３ａと３０ａが接触し、レンズ内蔵メモリー１３からは、ＣＰＵ３０へズレ量Ｄ１＝−０．０５ｍｍおよびＤ２＝＋０．０５ｍｍの２つのズレ量データが送出される。ＣＣＤカメラ２０ＡのＣＰＵ３０には、カメラ内蔵メモリー３１ＡからＣＣＤカメラ２０Ａであることの認識データ、すなわちＣＣＤ情報が入力されているので、ズレ量Ｄ１＝−０．０５ｍｍのデータが選択される。そして、結像位置Ｐを−０．０５ｍｍだけ補正した値が最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ１）となる。この最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ１）と現在のレンズ位置との差であるレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量信号をＣＰＵ３０からレンズ駆動モータ３２へ送り、レンズ駆動機構１２を介して撮影レンズ１１を駆動し、撮影レンズ１１を最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ１）に位置決めする。このようにして、交換レンズ１０とＣＣＤカメラ２０Ａの組み合わせであるカメラシステム１００Ａにおいて、結像位置Ｐにズレ量Ｄ１が加算されて、最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ１）が決定され、画質のよい画像を撮影できる。

交換レンズ１０と銀塩カメラ２０Ｂの組み合わせであるカメラシステム１００Ｂの場合も同様に、交換レンズ１０を銀塩カメラ２０Ｂに装着すると、信号伝達のための電気接点１３ａと３０ａが接触し、レンズ内蔵メモリー１３からは、ＣＰＵ３０へズレ量Ｄ１＝−０．０５ｍｍおよびＤ２＝＋０．０５ｍｍの２つのズレ量データが送出される。銀塩カメラ２０ＢのＣＰＵ３０には、カメラ内蔵メモリー３１Ｂから銀塩カメラ２０Ｂであることの認識データ（フィルム情報）を入力されているので、ズレ量Ｄ２＝＋０．０５ｍｍのデータが選択される。そして、結像位置Ｐを＋０．０５ｍｍだけ補正した値が最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ２）となる。この最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ２）と現在のレンズ位置との差であるレンズ駆動量を算出し、このレンズ駆動量信号をＣＰＵ３０からレンズ駆動モータ３２へ送り、レンズ駆動機構１２を介して撮影レンズ１１を駆動し、撮影レンズ１１を最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ２）に位置決めする。このようにして、交換レンズ１０と銀塩カメラ２０Ｂの組み合わせであるカメラシステム１００Ｂにおいて、結像位置Ｐにズレ量Ｄ２が加算されて、最適レンズ位置（Ｐ＋Ｄ２）が決定され、画質のよい画像を撮影できる。

以上説明したように、本実施の形態では、交換レンズ１０のレンズ内蔵メモリー１３にＣＣＤカメラ２０Ａに適したズレ量データ（ズレ量Ｄ１）と銀塩カメラ２０Ｂに適したズレ量データ（ズレ量Ｄ２）を記憶させておくので、いずれのカメラに装着したときでも、撮像手段ＩＭに対応した最適レンズ位置が決定でき、画質の良好な画像、見栄えの良い写真を得ることができる。

さらに、カメラ内蔵メモリー３１Ａ，３１Ｂに焦点検出モジュール２３の検出像高に関するデータが記憶されている場合、交換レンズ１０のレンズ内蔵メモリー１３に、検出像高に関するデータに応じた像高位置でのズレ量Ｄを記憶させておけば、光軸外の焦点検出領域に対しても上述したと同様に最適レンズ位置を決定することができる。

また、本実施の形態では、交換レンズ１０のレンズ内蔵メモリー１３から、ＣＣＤカメラ２０Ａに適したズレ量データと銀塩カメラ２０Ｂに適したズレ量データの両方をＣＰＵ３０へ送出するようにした。しかし、カメラとの通信により交換レンズ１０側でカメラの種類を認識して、そのカメラに適したズレ量データのみを送出してもよい。この場合は、カメラ側から認識のための信号を交換レンズ１０へ送出し、交換レンズ１０がその信号を認識して特定のズレ量データのみをＣＰＵ３０へ送出すればよい。なお、この場合、交換レンズ１０を装着するカメラの種類を手動で交換レンズ１０に認識させるようにしてもよい。

本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、最適レンズ位置が決定できる結像性能に関するデータであれば、本実施の形態で説明したＭＴＦの外に、ＯＴＦ（Optical Transfer Function）、ＰＴＦ（Phase Transfer Function）に関するデータを用いることもできる。
また、本発明は、１種類の撮像手段を有するカメラボディやこのカメラボディにレンズ鏡筒を装着して成るカメラシステムだけに限らず、撮像素子と感光性フィルムとを交換して用いるタイプのカメラまたはカメラシステムにも適用できる。この場合は、レンズ鏡筒が交換式でなくてもよい。

本発明の実施の形態に係るカメラシステムの概略構成を示す全体構成図である。本発明の実施の形態に係る交換レンズ１０の撮影レンズ１１に関する各空間周波数におけるデフォーカスＭＴＦ曲線である。

符号の説明

１０：交換レンズ
１１：撮影レンズ
１３：レンズ内蔵メモリー
２０：カメラ（カメラボディ）
２０Ａ：ＣＣＤカメラ
２０Ｂ：銀塩カメラ
２３：焦点検出モジュール
３０：ＣＰＵ
３１，３１Ａ，３１Ｂ：カメラ内蔵メモリー
１００，１００Ａ，１００Ｂ：カメラシステム
ＩＭ：撮像手段（ＣＣＤ／銀塩フィルム）
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２：ズレ量

Claims

撮影光学系を備え、
該撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、前記撮影光学系を介して入射する光束を撮像する撮像手段とを有するカメラに装着されるレンズ鏡筒において、
前記焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて焦点調節される結像位置と、前記撮影光学系の空間周波数特性に依存する合焦位置とのズレ量を、前記撮像手段の種類に応じて記憶する記憶手段を備えることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１に記載のレンズ鏡筒において、
前記ズレ量は、前記焦点調節状態に基づく結像位置と、前記撮像手段における空間周波数と感度との特性に応じた空間周波数成分の光束が合焦する位置との差であることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項２に記載のレンズ鏡筒において、
前記撮像手段は、電気的な撮像素子と感光性フィルムとを含み、
前記撮像素子に対する前記ズレ量は、前記感光性フィルムに対する前記ズレ量に比して、より低い空間周波数成分の光束が合焦する位置に基づくものであることを特徴とするレンズ鏡筒。
請求項１または２に記載のレンズ鏡筒が装着可能なカメラであって、
該レンズ鏡筒に備えられる撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、
前記撮影光学系を介して入射する光束を撮像する電気的な撮像素子とを備え、
前記記憶手段に記憶されているズレ量のうち、前記撮像素子に適するズレ量を用いて前記撮影光学系の焦点調節動作を行うことを特徴とするカメラ。
請求項１または２に記載のレンズ鏡筒が装着可能なカメラであって、
該レンズ鏡筒に備えられる撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記検出された焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系の焦点調節制御を行う制御手段と、
前記撮影光学系を介して入射する光束を撮像する感光性フィルムとを備え、
前記記憶手段に記憶されているズレ量のうち、前記感光性フィルムに適するズレ量を用いて前記撮影光学系の焦点調節動作を行うことを特徴とするカメラ。
撮影光学系と、該撮影光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点調節状態に基づいて前記撮影光学系を焦点調節する焦点調節手段と、前記撮影光学系を介して入射する光束を撮像する撮像手段とを有するカメラシステムにおいて、
前記焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて焦点調節される結像位置と、前記撮影光学系の空間周波数特性に依存する合焦位置とのズレ量を、前記撮像手段が電気的な撮像素子であるか感光性フィルムであるかに応じて記憶する記憶手段を備えることを特徴とするカメラシステム。
請求項６に記載のカメラシステムにおいて、
種類の異なる前記撮像手段のそれぞれは、結像光束の空間周波数に対する感度特性が異なることを特徴とするカメラシステム。