JP2007166494A

JP2007166494A - カメラおよび撮像ユニット

Info

Publication number: JP2007166494A
Application number: JP2005363204A
Authority: JP
Inventors: Taisuke Nakamura; 泰典中村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-12-16
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2007-06-28

Abstract

【課題】撮影レンズの焦点検出における撮像素子自体の反りの影響を排除する。
【解決手段】撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子４により撮像するカメラにおいて、基準面から撮像素子４の撮像面までの距離の情報を記憶するＥＥＰＲＯＭ２０ｅを備える。
【選択図】図４

Description

本発明はカメラと撮像ユニットに関する。

撮影レンズにより被写体像を撮像素子の撮像面に結像させ、撮像素子から画像信号を出力するカメラにおいて、撮像素子を保持する保持板を３本の調整ビスを介して固定し、調整ビスを回して撮像素子の撮像面のピント方向位置と撮像面の傾きを調整するようにしたカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００２−２６２１６７号公報

しかしながら、上述した従来のカメラでは、撮像面のピント方向位置と傾きは調整できても撮像素子自体の“反り”の影響は修正できないため、焦点検出誤差が生じるという問題がある。

（１）撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像するカメラおよび撮像ユニットにおいて、基準面から撮像素子の撮像面までの距離の情報を記憶する記憶手段を備える。
（２）撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像するカメラおよび撮像素子において、撮像素子の平面度の情報を記憶する記憶手段を備える。

本発明によれば、撮像画面内のどの位置においても撮像素子の反りの影響を排除して正確な焦点検出が可能になる。

本願発明をデジタル一眼レフカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明はデジタル一眼レフカメラに限らず、撮影光学系により結像した被写体像を撮像素子により電気信号に変換するあらゆる形式の撮像ユニットに適用することができる。

図１は一実施の形態のデジタル一眼レフカメラの横断面図である。カメラボディ１の前部にはバヨネットマウント２が設けられ、交換レンズ鏡筒３が装着される。また、カメラボディ１の後部には撮像素子４を備えた撮像素子パッケージ５が取り付けられる。交換レンズ鏡筒３に内蔵される撮影レンズ３ａにより撮像素子４の撮像面（受光面）に被写体像を結像し、撮像素子４により被写体像を電気信号に変換して出力する。

図２は撮像素子パッケージ５の断面図である。撮像素子パッケージ５の前面には、撮像素子４の撮像面にゴミなどが付着するのを防止するためのカバーガラス６が装着される。この撮像素子パッケージ５はリード７によりカメラボディ１の後部に固定される。

このカメラでは、図３に示すように、撮像素子４の撮像面に対応する撮像画面に複数の焦点検出エリアを設定し、各エリアで撮影レンズ３ａの焦点調節状態（デフォーカス量）を検出する。そして、所定のアルゴリズム、例えば最も至近のデフォーカス量を示すエリアのデフォーカス量を最終的なデフォーカス量に決定し、デフォーカス量が０になるように撮影レンズ３ａの焦点調節を行う。

通常、一眼レフカメラの交換レンズは、バヨネットマウント２のレンズ装着面（以下、レンズマウント面という）を基準面とし、このレンズマウント面から所定距離ｄ（図１参照）、例えば４６．５ｍｍ離れた位置にある面に被写体像を結像するように設計、製造される。したがって、レンズマウント面から所定距離ｄの位置にある撮影レンズ３ａの結像面に撮像素子４の撮像面が来るように、撮像素子パッケージ５をカメラボディ１に固定する。

ところが、撮像素子４に“反り”があって平面度が低いと、撮像素子４の撮像面から上記レンズマウント面までの距離が、撮像素子４の撮像面上の各部で均一に所定距離ｄにならない。そのため、撮像素子４で撮像した画像では、ピントを合わせたい顔の部分の焦点検出エリアを選択して焦点検出を行ったにも拘わらず、ピントがずれてしまうという問題が発生する。

これは、撮像素子４の撮像面に反りがなく完全に平坦であり、撮像面上のどの部分でもレンズマウント面までの距離が所定距離ｄになっていると仮定し、撮像素子４の撮像面に対応する撮像画面内の焦点検出エリアで焦点検出を行うため、選択した焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上のエリアが所定距離ｄからずれていると、その分だけピントがずれてしまう。

従来から、撮像素子４の反りが問題ないとされる許容レベル以下となるように撮像素子４を製造しているが、撮像素子４の製造上の限界がある上に、撮像素子４の画素数と焦点検出エリアの数の増大にともなって更なるピント精度の向上が必要になっている。

そこで、この一実施の形態のデジタル一眼レフカメラでは、予め焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上のエリアにおいて、同エリア内の撮像面からレンズマウント面までの実際の距離を測定し、所定距離ｄからのずれを検出する。そして、このずれに相当する分だけ当該焦点検出エリアで検出されたデフォーカス量を補正する。

なお、撮像素子４の撮像面からレンズマウント面までの距離を測定するには、例えばレーザービームを用いて距離を正確に測定する市販の測定器を用いればよい。

図４は一実施の形態のデジタル一眼レフカメラの電気的な回路構成を示す図である。画像処理装置１１は撮像素子４で撮像した画像に各種処理を施し、画像記録装置１２は撮像画像を記録する。また、焦点検出装置１３は、撮像素子４の撮像面（受光面）に対応する撮像画面内に複数の焦点検出エリアを設定し（図３参照）、周知の位相差検出方式の焦点検出方法によって各焦点検出エリアごとに撮影レンズ３ａの焦点調節状態（デフォーカス量）を検出する。

焦点調節装置１４は、焦点検出装置１３により検出されたデフォーカス量が０となるように撮影レンズ３ａを駆動制御する。また、測光装置１５は被写体輝度を測定する。操作部１６にはシャッターボタン、コマンドダイアル、方向キーなどの各種操作部材と操作検出用スイッチやセンサーが含まれる。

コントローラー２０はＣＰＵ２０ａ、ＲＯＭ２０ｂ、ＲＡＭ２０ｃ、Ａ／Ｄコンバーター２０ｄ、ＥＥＰＲＯＭ２０ｅなどを備え、撮像素子４、画像処理装置１１、画像記録装置１２、焦点検出装置１３、焦点調節装置１４、測光装置１５などを制御し、カメラの各種演算と各種シーケンス動作を統括制御する。

ＥＥＰＲＯＭ２０ｅには、撮像画面上の各焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上の各エリアからレンズマウント面までの距離の、所定距離ｄからのずれ量が記録されている。このずれ量はカメラの製造工程において測定され、記録される。

図５は一実施の形態のカメラの撮像動作を示すフローチャートである。ステップ１においてシャッターボタン（不図示）の半押しを検出したら撮像動作を開始してステップ２へ進む。ステップ２では、焦点検出装置１３により焦点検出を行うとともに、測光装置１５により測光を行う。

ステップ３において、撮像画面上の各焦点検出エリアに対応する撮像素子面上のエリアの所定距離ｄからのずれ量を補償するために、ＥＥＰＲＯＭ２０ｅから各エリアのずれ量を読み出し、ずれに相当する分だけ各焦点検出エリアで検出したデフォーカス量を補正する。

なお、焦点調節に使用する焦点検出エリアに対してのみ、上述した補正処理を実施する。例えば、撮影者が任意に選択した１点のエリアのみで焦点調節を行うシングルエリアＡＦモードでは、選択した焦点検出エリアで検出されたデフォーカス量に対し、当該エリアに対応するずれ量をＥＥＰＲＯＭ２０ｅから読み出し、そのズレ量に相当する分だけデフォーカス量を補正する。また、中央部優先ＡＦモードや至近優先ＡＦモードにおいても、中央部の焦点検出エリアや最至近の被写体を捕捉している焦点検出エリアのデフォーカス量に対して同様な補正処理を施す。さらに、複数の焦点検出エリアで検出されたデフォーカス量に基づいて最終的なデフォーカス量を決定するような焦点調節モードでは、使用するすべての焦点検出エリアで検出されたデフォーカス量に対してそれぞれ補正処理を施す。

ステップ４では補正処理後のデフォーカス量に基づいて焦点調節装置１４により撮影レンズ３ａの焦点調節を行う。続くステップ５で合焦に達したか否かを判別し、合焦状態にあると判定された場合はステップ７へ進み、合焦が達成されていない場合はステップ６へ進む。合焦に達していない場合はステップ６でシャッターボタンの半押し操作が継続されているか否かを確認し、半押し操作が継続されているときはステップ２へ戻り、上述した処理を繰り返す。一方、シャッターボタンの半押し操作が終了しているときは撮像動作を終了する。

焦点調節により撮影レンズ３ａが合焦したときは、ステップ７でシャッターボタンが全押しされているか否かを判別する。全押しされていないときはステップ６へ進み、シャッターボタンの半押し操作の有無に応じて上述した処理を行う。一方、シャッターボタンが全押しされているときはステップ８へ進み、シャッター（不図示）を作動させて撮像素子４による撮像を行う。撮像後のステップ９で撮像画像を画像処理回路１１により処理し、画像記録回路１２に記録する。

以上説明したように、一実施の形態によれば、焦点検出装置１３によって、撮像画面内の複数の焦点検出エリア（位置）で撮影レンズ３ａのデフォーカス量（焦点調節状態）を検出するとともに、ＥＥＰＲＯＭ２０ｅに、撮像画面内の各焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上のエリアにおける基準面（レンズマウント面）から撮像素子の撮像面までの距離情報を記憶しておき、焦点検出装置１３によって、各焦点検出エリアで検出したデフォーカス量を各焦点検出エリアに対応する距離情報に基づいて補正するようにしたので、自動または手動により選択した焦点検出エリアにおいて撮像素子４の反りの影響を排除して正確な焦点検出が可能になり、それにより当該焦点検出エリアの主要被写体に正確にピントを合わせることができる。

また、この一実施の形態によれば、製造工程で撮像素子４をカメラボディ１に組み込むときに、撮像素子４の撮像面のピント方向位置と撮像素子４自体の傾きに誤差が生じても、基準面（レンズマウント面）から撮像面上の各焦点検出エリアに対応するエリアまでの距離を測定して距離情報として記憶し、これらの距離情報に基づいて各焦点検出エリアのデフォーカス量を補正するので、撮像面のピント方向位置と傾きの誤差の影響を排除して正確な焦点検出が可能になり、製造工程における組立誤差を修正することができる。

《一実施の形態の変形例》
上述した一実施の形態では、基準面からの距離情報に基づいてデフォーカス量を補正する例を示したが、この変形例では撮像素子４の平面度に基づいてデフォーカス量を補正する例を示す。

撮像素子４の平面度を測定し、撮像画面内に設定された各焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上のエリアにおける平面度データをＥＥＰＲＯＭ２０ｅに記憶しておく。そして、焦点検出装置１３により各焦点検出エリアで検出したデフォーカス量を各焦点検出エリアに対応する平面度データに基づいて補正する。

このように、焦点検出装置１３によって、撮像画面内の複数の焦点検出エリアで撮影レンズ３ａのデフォーカス量（焦点調節状態）を検出するとともに、ＥＥＰＲＯＭ２０ｅに、撮像画面内の各焦点検出エリアに対応する撮像素子４の撮像面上のエリアにおける平面度情報を記憶しておき、焦点検出装置１３によって、各焦点検出エリアで検出したデフォーカス量を各焦点検出エリアに対応する平面度情報に基づいて補正するようにしたので、自動または手動により選択した焦点検出エリアにおいて撮像素子４の反りの影響を排除して正確な焦点検出が可能になり、それにより当該焦点検出エリアの主要被写体に正確にピントを合わせることができる。

なお、温度変化によって撮像素子の反り具合が変化することを考慮し、温度に応じた距離情報や平面度を記憶しておき、カメラ内部や撮像素子上に設けられた温度センサーで検出される温度に応じて補正するようにしてもよい。

一実施の形態のデジタル一眼レフカメラの横断面図である。撮像素子パッケージの断面図である。撮像画面上に設定された複数の焦点検出エリアの配置を示す図である。一実施の形態のデジタル一眼レフカメラの電気的な回路構成を示す図である。一実施の形態のカメラの撮像動作を示すフローチャートである。

符号の説明

２バヨネットマウント
３ａ撮影レンズ
４撮像素子
１３焦点検出装置
２０コントローラー
２０ｅＥＥＰＲＯＭ

Claims

撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像するカメラにおいて、
基準面から前記撮像素子の撮像面までの距離の情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とするカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
撮像画面内の所定位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記焦点検出手段は、前記所定位置に対応する前記距離情報に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とするカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
撮像画面内の複数の焦点検出位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記撮像画面内の各焦点検出位置に対応する前記撮像素子の撮像面上の各位置と前記基準面との間の距離情報を記憶しており、
前記焦点検出手段は、前記各焦点検出位置で検出した前記焦点調節状態を前記各焦点検出位置に対応する前記距離情報に基づいて補正することを特徴とするカメラ。
撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像するカメラにおいて、
前記撮像素子の平面度の情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とするカメラ。
請求項４に記載のカメラにおいて、
撮像画面内の所定位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記焦点検出手段は、前記所定位置に対応する前記平面度情報に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とするカメラ。
請求項４に記載のカメラにおいて、
撮像画面内の複数の焦点検出位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記撮像画面内の各焦点検出位置に対応する前記撮像素子の撮像面上の各位置における平面度情報を記憶しており、
前記焦点検出手段は、前記各焦点検出位置で検出した前記焦点調節状態を前記各焦点検出位置に対応する前記平面度情報に基づいて補正することを特徴とするカメラ。
撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像する撮像ユニットにおいて、
基準面から前記撮像素子の撮像面までの距離の情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする撮像ユニット。
請求項７に記載の撮像ユニットにおいて、
撮像画面内の所定位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記焦点検出手段は、前記所定位置に対応する前記距離情報に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とする撮像ユニット。
請求項７に記載の撮像ユニットにおいて、
撮像画面内の複数の焦点検出位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記撮像画面内の各焦点検出位置に対応する前記撮像素子の撮像面上の各位置と前記基準面との間の距離情報を記憶しており、
前記焦点検出手段は、前記各焦点検出位置で検出した前記焦点調節状態を前記各焦点検出位置に対応する前記距離情報に基づいて補正することを特徴とする撮像ユニット。
撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像する撮像ユニットにおいて、
前記撮像素子の平面度の情報を記憶する記憶手段を備えることを特徴とする撮像ユニット。
請求項１０に記載の撮像ユニットにおいて、
撮像画面内の所定位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記焦点検出手段は、前記所定位置に対応する前記平面度情報に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とする撮像ユニット。
請求項１０に記載の撮像ユニットにおいて、
撮像画面内の複数の焦点検出位置における前記撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
前記記憶手段は、前記撮像画面内の各焦点検出位置に対応する前記撮像素子の撮像面上の各位置における平面度情報を記憶しており、
前記焦点検出手段は、前記各焦点検出位置で検出した前記焦点調節状態を前記各焦点検出位置に対応する前記平面度情報に基づいて補正することを特徴とする撮像ユニット。