JP2008122535A

JP2008122535A - 測光装置およびカメラ

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Publication number: JP2008122535A
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Inventors: Akira Yamazaki; 亮山▲崎▼
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Abstract

【課題】低輝度時でも被写体の分光状態をより正確に測定できるようにすると共に、高精度な焦点検出を実現できるようにする。
【解決手段】撮影レンズの光路中に配置され、拡散面を有する拡散光学部材１０５と、拡散面を通過した拡散光を受光する受光装置１１０であって、第１の受光部と第１の受光部よりも受光できる光エネルギーが小さい第２の受光部とを備える受光装置とを具備し、第１の受光部と第２の受光部とが、撮影レンズの光軸に対する視差が第１の受光部よりも第２の受光部の方が小さくなるように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルカメラ、ビデオカメラ、銀塩カメラなどにおける被写体の光学特性を測定する測光技術に関するものである。

従来よりＴＴＬタイプの焦点検出においては、撮影レンズの光路中に半透過部を有するメインミラーとその後方に位置するサブミラーとを有するクイックリターンミラーを設け、メインミラーを透過してサブミラーで折り曲げられた光束を用いて焦点検出を行う。そして焦点検出後の撮影時には、クイックリターンミラーを撮影レンズの光路外へ退避させて撮影を行う。

しかしながら、このような焦点検出においては、実際の撮像面と焦点検出面が異なるために製造誤差や被写体の特性などの影響で焦点検出誤差が生じやすい。例えば、撮像面と焦点検出面で検出する光の分光特性が異なると、被写体の分光特性によっては焦点検出誤差が生じてしまう。

これは、一般的な撮影レンズは可視光域については諸収差を良好に補正しているのに対して赤外光は収差補正していないためである。したがって、赤外領域で撮像面と焦点検出面の分光特性が異なると焦点検出誤差が生じる。通常のカメラにおいて、撮像面は可視光のみを受光する分光特性となっているので、焦点検出面はこれに合わせて受光手段の前に赤外線カットフィルタを配置し、撮像面と分光特性を揃えることが望まれる。

ところが、多くのカメラでは、低輝度時の焦点検出を可能とするため補助光で所定パターンを被写体に投影し、このパターンを検出して焦点検出を行っている。このとき被撮影者に補助光を眩しく感じさせないために補助光光源として可視光寄りの７００ｎｍ近傍を主波長とする赤外光源を用いている。上述のように焦点検出面が撮像面と同じ分光特性であるとこの赤外補助光を受光できないため、撮像面に対して焦点検出面の分光範囲を上記赤外光源分だけ広げることが必要となる。しかしながら、上記のように撮像面と焦点検出面の分光特性が異なると焦点検出誤差が生じるという問題がある。

そこで、従来より撮像面と焦点検出面の補正量をあらかじめ記憶しておき、焦点検出結果を補正する技術が知られている。しかしながら、この補正は一般的な分光特性の被写体を想定しているため、蛍光灯など特異な分光特性を有する光源下の被写体に対しては焦点検出誤差が生じてしまうという問題がある。

そこで、特許文献１においては、被写体の分光状態を検出して焦点検出結果を補正する受光装置が開示されている。

図１２は従来の受光装置の構成を示す図であり、図１３は受光装置を示す斜視図である。

物体２１の像が撮影レンズ２２により受光装置２３上に形成される。なお、撮影レンズ２２と受光装置２３の間には不図示のクイックリターンミラーが配置され、撮影レンズ２２の光束を不図示の撮像面側と受光装置２３側に切り替えて振り分ける。

この受光装置２３は、半透過面２４および全反射面２５を有する光路分割プリズム２６と、基板２７上に設けられた第１および第２の受光素子列２８および２９とを備えている。このようにして物体２１の同一部分の像を受光素子列２８，２９に形成し、公知の位相差検出方式で撮影レンズ２２の焦点検出を行う。

これら第１および第２の受光素子列２８，２９には全ての波長の光が入射できるようにする。さらに図１３に示すように基板２７上に第１および第２の補助受光素子３０および３１を配置する。そして、これらの補助受光素子３０，３１上にはそれぞれ可視光（４００〜６５０ｎｍ）を透過し、赤外光をカットする赤外カットフィルタ３２、および近赤外光（７００〜８００ｎｍ）を透過し、可視光をカットする赤外透過フィルタ３３を配置する。従って、これら補助受光素子３０および３１からは、撮影レンズ２２からの光束中に含まれる可視光および近赤外光の光量を表わす信号が各々別に出力されることになる。

そして、この補助受光素子３０および３１によって検出される信号の比率に基づいて、受光素子２８および２９で検出された焦点検出結果を補正することにより、あらゆる光源下での焦点検出を可能としている。
特公平１−４５８８３号公報特許第３３６３６８３号公報

しかしながら、上記従来例においては以下のような問題がある。

焦点検出用の基板２７上に受光素子列２８，２９と補助受光素子３０，３１を設けているため、被写体上では異なる位置を測光していることになり、焦点検出補正を行うにあたり正確な被写体上の位置での分光状態を知ることができない。また、補助受光素子３０，３１の被写体上における受光範囲も極めて小さく部分的な被写体の影響を受けてしまう。

また、特許文献２に開示されるように、撮影範囲の広範囲において多数の焦点検出領域を密に配置している構成の場合、焦点検出用の基板２７上には受光素子２８，２９が多数密に形成されるため、補助受光素子３０，３１を設けるようなスペースが存在しない。

さらには、一眼レフカメラのようにＴＴＬファインダを備える場合、焦点検出系に導かれる光はハーフミラー通過後の暗い光であるとともに、補助受光素子３０，３１が極めて小さいため、低輝度時において被写体の分光状態を検出することが困難である。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低輝度時でも被写体の分光状態を従来よりもより正確に測定できるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる測光装置は、撮影レンズの光路中に配置され、拡散面を有する拡散光学部材と、前記拡散面を通過した拡散光を受光する受光手段であって、第１の受光部と該第１の受光部よりも受光できる光エネルギーが小さい第２の受光部とを備える受光手段とを具備し、前記第１の受光部よりも前記第２の受光部の方が前記撮影レンズの光軸に対する視差が小さくなるように配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係わるカメラは、撮影レンズの光路中に配置され、拡散面を有する拡散光学部材と、前記拡散面を通過した拡散光を受光する受光手段であって、第１の受光部と該第１の受光部よりも受光できる光エネルギーが小さい第２の受光部とを備える受光手段とを具備し、前記第１の受光部よりも前記第２の受光部の方が前記撮影レンズの光軸に対する視差が小さくなるように配置されていることを特徴とする。

本発明によれば、低輝度時でも被写体の分光状態を従来よりもより正確に測定することができる。また、これにより高精度な焦点検出を実現することができる。

以下、本発明を一眼レフタイプのデジタルカメラに適用した一実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、一実施形態のデジタルカメラにおける光学系の主要部を示す中央断面図である。

図１において、１０１は撮影レンズで、一点鎖線で示すＬは撮影レンズ１０１の光軸である。撮影レンズ１０１の予定結像面であるところの撮像面付近には光学ローパスフィルタや赤外カットフィルタ、さらには撮像素子を含む撮像素子ユニット１０２が配置されている。この撮像素子ユニット１０２では、撮影レンズにより結像された光束（被写体像）を電気信号に変換して撮像動作を行う。撮影レンズ１０１と撮像素子ユニット１０２の間には、周知のクイックリターン機構（切り替え）により撮影時には撮影光束外へ退避するメインミラー１０３とサブミラー１０４が配置される。メインミラー１０３の一部はハーフミラーで、撮影レンズ１０１を通過した光束は、上方のファインダ光学系に導かれる反射光とサブミラー１０４に入射する透過光に分離される。反射光は、一方の面に拡散面を他方の面にフレネル面を備えるピント板１０５（拡散光学部材）の拡散面上に結像し、ペンタプリズム１０６、接眼レンズ群１０７を介して観察者の目に導かれる。一方、透過光はサブミラー１０４により下方へ光路を変更され、撮影レンズ１０１の合焦状態を検出する焦点検出装置１０８に導かれる。

ファインダ光学系において、ペンタプリズム１０６の射出面１０６ａ側にはカメラの露出制御を行うための公知の露出用測光装置１０９と焦点検出用測光装置１１０が配置されている。これら２つの測光装置はピント板１０５の拡散面で拡散した光束を受光しており、ピント板１０５の拡散面中心、すなわち拡散面と光軸Ｌの交点から各測光装置中心に入射する光線がそれぞれＬ１とＬ２となっている。これは、この拡散面中心において、露出用測光装置１０９は光軸Ｌと光線Ｌ１のなす角だけ拡散した成分の光を受光し、一方、焦点検出用測光装置１１０は光軸Ｌと光線Ｌ２のなす角だけ拡散した成分の光を受光していることになる。なお、この図においては露出用測光装置１０９に対して焦点検出用測光装置１１０の方が上記なす角が小さく図示されている。しかし、実際には焦点検出用測光装置１１０は紙面奥側にオフセットして配置されているため露出用測光装置１０９より光軸Ｌとのなす角は大きくなる。

図２は、ペンタプリズム１０６の射出面１０６ａを斜め上方から見た斜視図である。

図２において、射出面１０６ａの二点鎖線で囲まれた領域１１１が接眼レンズ群１０７で観察者の目に導かれる光束が通過する範囲である。また、点Ｏはメインミラー１０３で反射された光軸Ｌ、すなわち接眼レンズ群１０７の光軸と射出面１０６ａの交点である。

一方、図中斜線部で示される領域１１２は露出用測光装置１０９に導かれる光束が通過する範囲で、点Ｏ１はピント板１０５の拡散面で拡散した光軸Ｌ１との交点である。また、斜線部で示される領域１１３は、焦点検出用測光装置１１０に使用する射出面１０６ａ上の領域で、点Ｏ２はピント板１０５の拡散面で拡散した光軸Ｌ２との交点である。

そして、露出用測光装置１０９は、射出面１０６ａ上において接眼レンズ群の光軸に相当する点Ｏから垂直方向にＲ１だけずれた位置からピント板１０５の拡散面を測光していることとなる。同様に焦点検出用測光装置１１０は、点Ｏから距離Ｒ２だけずれた位置からピント板１０５の拡散面を測光していることとなる。

図３は、図２の斜視図に加えて焦点検出用測光装置１１０の主要素を加えた斜視図である。

図３において、焦点検出用測光装置１１０は、対のレンズ部１２０ａ、１２０ｂを備えるレンズユニット１２０と、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂからなる対の受光部を備える受光ユニット１２１を有する。そして、レンズ部１２０ａは第１の受光部１２１ａ上にピント板１０５の拡散面における所定領域を通過する光を導き、同様にレンズ部１２０ｂは第２の受光部１２１ｂに対応している。

また、図３に示すように、これまで説明してきた焦点検出用測光装置１１０の光軸Ｌ２は、レンズユニット１２０および受光ユニット１２１の中央を通過する光軸で、実際には光軸Ｌ２ａ、Ｌ２ｂがそれぞれの光軸となる。そして、光軸Ｌ２ａとＬ２ｂはピント板１０５の拡散面上でほぼ交わるよう設定されている。したがって、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂは光軸Ｌに対して視差を有しているとともに、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂ同士も視差を有して拡散面に形成される光学像を受光していることとなる。

レンズユニット１２０と受光ユニット１２１の間には光学フィルタ１２２が配置される。この光学フィルタ１２２は、主に検出に不要な赤外領域の波長をカットするための光学フィルタである。そして、第２の受光部１２１ｂ上面には不図示のオンチップフィルタが形成されており、一方第１の受光部１２１ａは素通し状態となっている。したがって、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂは異なる分光透過特性を有する。そして、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの差を検出することで、被写体の分光特性に応じて焦点検出装置１０８の焦点検出結果を補正する。詳細な説明は後述する。なお、図の煩雑さをなくすため第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂは離れて図示されるが、実際には同一素子上に形成されている。また、ファインダ側光路におけるファインダ視野は略長方形であり、長方形の短辺側の有効光束外において拡散光を受光するように第１の受光部と第２の受光部が配置されている。

図４はこれを説明する図で、受光ユニット１２１をペンタプリズム１０６側から見た平面図である。図において、受光部１２１ａは３つの受光領域１２１ａ−１、１２１ａ−２、１２１ａ−３に分割され、同様に受光部１２１ｂも３つの受光領域１２１ｂ−１、１２１ｂ−２、１２１ｂ−３に分割されており、同一素子上に各受光部が形成されている。そして、受光部１２１ｂにはオンチップフィルタが形成されているため、図中斜線を施して示している。

図５はピント板１０５の拡散面における焦点検出装置１０８と焦点検出用測光装置１１０の検出領域を示す図である。図において、１３０は撮像素子ユニット１０２にて撮影される視野を示し、焦点検出領域１３１−１、１３１−２、１３１−３は、焦点検出装置１０８にて撮影レンズ１０１の焦点調節が可能な領域を示す。なお、本実施形態においては、焦点検出領域は３つの焦点検出領域からなる多点タイプとなっている。そして、図中点線で示す受光領域１３２は、図３の第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂを拡散面上に逆投影したものである。なお、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂはピント板１０５上で同一領域を受光するよう光学系を設定しているので、互いの領域は一致し重なって示される。

受光領域１３２は３つの受光領域１３２−１、１３２−２、１３２−３に分割されており、３つの焦点検出領域１３１−１、１３１−２、１３１−３にそれぞれ対応している。したがって、図４で説明したように、３つの受光領域１２１ａ−１、１２１ａ−２、１２１ａ−３と１２１ｂ−１、１２１ｂ−２、１２１ｂ−３がそれぞれ受光領域１３２−１、１３２−２、１３２−３となる。そして、各焦点検出領域と受光領域は対応しているので、各焦点検出領域に対応した測光が可能となっている。

図６は、図１に示した光学系を直線的に展開した図で、ペンタプリズム１０６を省略した図である。なお、ペンタプリズム１０６の省略に際しては、ペンタプリズム１０６の媒質分を空気換算して光路長合わせした図となっている。したがって、光学的には図１と等価な状態となっている。

図６に示すように、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂは撮影レンズの光軸Ｌに対してそれぞれ角度θａ、θｂだけ視差を有してピント板１０５の拡散面を受光している。そして、第２の受光部１２１ｂより第１の受光部１２１ａの方がより視差が大きい状態でピント板１０５を受光していることとなる。

図７は、ピント板１０５に垂直に入射する光の拡散特性を示す図である。

図７のグラフは横軸が拡散した光の角度を、縦軸がその角度における光の強度を示し、曲線１３５がピント板１０５の拡散特性となる。そして、角度θａ、θｂは図６に示す角度と同じで、そのときの光の強度はＴａ、Ｔｂとなる。すなわち、第２の受光部１２１ｂ上に設けられたオンチップフィルタを無視すると、仮にピント板１０５に光軸Ｌで示すような一本の光が垂直に入射した場合、第１の受光部１２１ａはＴａという強度の光を受光することとなる。同様に、第２の受光部１２１ｂはＴｂという強度の光を受光することとなる。これは、第２の受光部１２１ｂ側がより大きい強度の光を受光する構成となっていることを示す。実際には、受光部が２次元に広がりを持った形状で、また撮影レンズ１０１からピント板１０５に入射する光線の角度は様々であるため複雑であるが、常に第１の受光部１２１ａに比べて第２の受光部１２１ｂに入射する光量が大きいことには変わりない。

図８は各フィルタの分光透過率を示すグラフである。

図８において、横軸は光の波長を、縦軸はその波長におけるフィルタの透過率を示す。１３６は光学フィルタ１２２の分光透過率を示し、焦点検出装置１０８の分光透過率とほぼ揃えてある。なお、撮像素子ユニット１０２の分光透過率は図中二点鎖線で示す１３７となり、可視光のみを通す特性となっている。そして、光学フィルタ１２２の分光透過率１３６は分光透過率１３７に比べて従来例で説明した理由により、より長波長側（近赤外側）まで通過するよう設定されている。

一方、図中点線で示す１３８は、第２の受光部１２１ｂ上に設けられたオンチップフィルタの分光透過率を示す。このオンチップフィルタは分光透過率１３６のうち長波長側のみを通過させる特性となっている。

このような分光透過率から、オンチップフィルタが形成されていない第１の受光部１２１ａは分光透過率１３６に示す光を受光し、第２の受光部１２１ｂは分光透過率１３６と分光透過率１３８で重なる領域となる斜線部１３９で示す光を受光することとなる。

次に、図９は受光ユニット１２１の分光特性を示す図である。横軸は光の波長を、縦軸はその波長における出力信号の強度であり、ここでは受光率と呼ぶ。受光ユニット１２１は、例えばシリコンフォトダイオードであり、長波長側にピークを有している。なお、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂは両者共にこの特性を有しており、両者の特性をより一致させるために第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂを同一素子上に形成している。

そして、図１０は図８の分光透過率と図９の受光率により導かれる最終的な受光部の受光率を示す。

図１０において、１４１ａは第１の受光部１２１ａに、１４１ｂは第２の受光部１２１ｂに対応した分光特性となる。このグラフから第１の受光部１２１ａは可視光から可視光付近の近赤外までを受光し、一方第２の受光部１２１ｂは可視光のうち赤側から可視光付近の近赤外までを受光することとなる。したがって、波長によらず強度が一定であるフラットな光を考えた場合、第１の受光部１２１ａに比べて第２の受光部１２１ｂはおおよそ半分の光エネルギーを受光していることとなる。

以上のことから本実施形態では、分光特性により受光可能な光エネルギーの少ない第２の受光部１２１ｂを図６に示すように光軸Ｌとの視差が小さいθｂとなるよう配置し、より受光可能な光エネルギーの大きい第１の受光部１２１ａを光軸Ｌとの視差が大きいθａとなるよう配置している。

したがって、図５に示す撮影視野１３０の中心のみで考えると、図１０に示すグラフの分光特性１４１ａを積分した面積をＳａ、分光特性１４１ｂを同様に積分した面積をＳｂとすると、次のようになる。すなわち、これらの面積に図７に示すピント板１０５の拡散特性を乗じ、最終的な光量は第１の受光部１２１ａがＴａ×Ｓａ、第２の受光部１２１ｂがＴｂ×Ｓｂとなる。ここで、Ｔｂ＞Ｔａ、Ｓａ＞Ｓｂの関係があるため、分光特性により受光可能な光エネルギーの少ない第２の受光部１２１ｂは、ピント板１０５の拡散特性によりより多くの光量を受光できる構成となっている。実際には前述したように各受光部は２次元的な広がりを有しているため入射する光の角度に応じた複雑な計算が必要であるが、中央部のみでもおおよその状態を推定することができる。

一方、受光ユニット１２１の低輝度に対する限界性能は、受光部に入射する光量とＳ／Ｎの特性で決定される。そして、本実施形態のように対の受光部を備える構成では、詳細は後述するが同一の蓄積時間で受光を行うため、より光量の少ない方で限界性能が決定してしまう。

以下詳細に説明する。

仮に、図７の拡散特性を無視して波長に依存しないフラットな光源で考えた場合における各受光部のＳ／Ｎ（ソース／ノイズ）について考えてみる。各受光部のＳ／ＮのうちＳは、図１０で説明したように第１の受光部１２１ａがＳ＝Ｓａ、第２の受光部１２１ｂがＳ＝Ｓｂとなる。このときＮ（ノイズ）は、同一の素子上に形成されているため第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂに依らず一定と言えるためＮ＝Ｎｃとすると、第１の受光部１２１ａがＮ＝Ｎｃ、第２の受光部１２１ｂもＮ＝Ｎｃとなる。したがって、各受光部のＳ／Ｎは、第１の受光部１２１ａがＳ／Ｎ＝Ｓａ／Ｎｃ、第２の受光部１２１ｂがＳ／Ｎ＝Ｓｂ／Ｎｃとなる。そして、受光部の低輝度における限界性能はあるＳに対してＮが所定のレベルを超えたところで、受光部のリニアリティなどを考慮して閾値を決める。つまり、Ｓ／Ｎがある閾値以下になると受光部による検出動作を禁止して、これを限界性能とする。ここで、Ｓａ＞Ｓｂの関係があるため、Ｓｂ側、すなわち第２の受光部１２１ｂで限界性能が決定することが分かる。

したがって、本実施形態では、限界性能を左右する第２の受光部１２１ｂを、図６、７で説明した視差による拡散特性によって受光可能な光エネルギーがより有利な位置に配置し、被写体の低輝度に対する限界性能をより向上させる構成となっている。なお、図６に示す各受光部の配置を逆にした場合、図７の拡散特性と図８の分光特性を掛け合わせると、数段も低輝度性能が悪くなることが分かる。なお、上記説明はフラットな光源という前提で考えたが、その他の光源においても同様に考えることができる。なお、赤外補助光のように赤〜近赤外領域にのみスペクトル強度を示す特殊な光源については受光部１２１ａ側で限界性能が決定する。しかし、この場合公知のように、カメラ側が赤外補助光用の合焦位置ずれ情報をあらかじめ記憶して補正するため、本発明を用いなくてもよい。

また本実施形態では、撮影レンズ１０１の光束を絞って使用している焦点検出装置１０８側に焦点検出用測光装置１１０を設けず、ファインダ光学系側に設けることでより多くの光量を測光可能な構成となっている。そのため、従来例に比べても低輝度に対する限界性能が向上している。

以上のような構成で、焦点検出用測光装置１１０は撮影レンズ１０１に捕らえられた被写体の可視光付近における近赤外光の光量の程度を知ることができる。一般的に撮影レンズ１０１は通常Ｄ線（５８９ｎｍ）を中心に可視光に対してのみ色収差が補正されており近赤外以降は補正されていない。そして、従来例および図８で説明したように焦点検出装置１０８は、この補正されていない近赤外領域までに対して焦点検出を行っている。一方、撮像素子ユニット１０２は図８で説明したように可視光のみを受光するようになっている。そこで、焦点検出装置１０８においては近赤外まで光が入射することを考慮して撮影レンズ１０１の合焦位置と焦点検出装置１０８の検出結果をあらかじめ調整してある。

しかしながら、蛍光灯のように極端に近赤外以降の長波長成分を有さない光源下で撮影を行った場合、調整は前述したように近赤外まで考慮しているため逆に合焦位置がずれてしまう。そこで、あらかじめ合焦位置を調整する際の光源を基準として、各種光源下における第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの受光出力値の差から撮影レンズ１０１の合焦位置を補正する。

図１１は、この受光出力値の差と撮影レンズ１０１の合焦位置ずれの関係を示すグラフである。

図１１において、横軸は第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの受光出力値の差を、縦軸はそのときの撮影レンズ１０１の合焦位置ずれを示す。

なお、本実施形態における各受光部は図４を用いて説明したように３つの受光領域に分割されているが、受光出力値の差とは各受光部内で対応する受光領域同士の差である。そして、例えば焦点検出領域１３１−１が選択された場合、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの３つの受光領域のうち、受光領域１３２−１に対応した各受光部の受光領域における受光出力値の差を算出する。すなわち焦点検出領域に連動した受光領域における受光出力値の差が算出される構成となっている。

図１１のグラフにおいて、プロット点１４２はカメラの製造工程時に基準とする光源下で撮影レンズ１０１の合焦位置調整を行う際に、標準的な被写体を用いた場合の受光出力値の差である。このとき、撮像素子ユニット１０２において合焦状態となるよう撮影レンズ１０１のフォーカス位置をセットし、そのときの焦点検出装置１０８の検出結果と本実施形態の受光出力値の差を対応付ける。そうすると、プロット点１４２は合焦位置ずれ０として図のようにプロットされる。

次にプロット点１４３は、例えば蛍光灯下における上記の標準的な被写体を用いた場合の受光出力値の差と撮影レンズ１０１の合焦位置ずれからプロットされる点である。なお、プロット点１４３における光源は蛍光灯以外でも構わないが、世の中である程度の頻度で使用され、比較的合焦位置ずれが大きいものが望ましい。

そして、受光出力値の差と合焦位置ずれはおおよそリニアに変化すると考えても差し支えないので、この２つのプロット点から直線１４４が作成される。すなわち、この直線１４４が撮影レンズ１０１の各種光源下における補正カーブとなる。

例えば、調整時の基準となる光源と蛍光灯との中間に位置する光源下で撮影を行った場合、焦点検出装置１０８の検出動作と同期して第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの蓄積動作が同時に開始され、所定の蓄積時間を経て同時に蓄積動作が終了する。そして、第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの出力値の差がＤ１として算出される。そうすると補正カーブ１４４から撮影レンズ１０１の合焦位置ずれＰ１が補正量として計算され、この補正量Ｐ１が焦点検出装置１０８の焦点検出結果に加味されて撮影レンズ１０１の焦点調節を行う。したがって、各種光源下においても焦点ずれのない良好な撮影が可能となる。なお、図１１では２つのプロット点１４２と１４３から補正カーブ１４４を直線として決定したが、複数の光源を用いて２次や３次の曲線として補正カーブを決めるとより高精度な補正が可能である。

ところで、受光ユニット１２１による受光動作は低輝度の限界性能向上の観点から撮影レンズ１０１の開放Ｆナンバーで行うことが望ましい。また、焦点検出装置１０８の検出動作とも同期して各受光部における蓄積動作を行うことでタイムラグによる被写体のずれを防止することができる。

また、本実施形態は撮影レンズ１０１のみを例として説明したが、交換レンズシステムにも容易に適用可能である。焦点検出用測光装置１１０はピント板１０５の拡散光を測光している。そのため、各撮影レンズによって開放Ｆナンバーが異なる場合は、周知のように開放Ｆナンバーごとに第１の受光部１２１ａと第２の受光部１２１ｂの受光出力をあらかじめ記憶しておき補正すればよい。そうすることで、撮影レンズの開放Ｆナンバーに限定されることなく各Ｆナンバーでの検出も可能となる。

なお、本実施形態では、撮像素子、焦点検出用のセンサと受光ユニット１２１の分光特性は同一であるという前提で撮像素子と焦点検出用のセンサについての分光特性の説明を省略した。もし各々の素子の分光特性が異なる場合は、これを考慮して各フィルタの分光透過率を決定すればよい。

また、図８で示す分光透過率のグラフでは光の波長が狭くなっているが、分光透過率の縦軸に第１と第２の受光部で差がある場合は波長の幅によらず、縦軸も考慮した面積が受光部に入るエネルギーとなる。

一実施形態のデジタルカメラにおける光学系の主要部を示す中央断面図である。ペンタプリズムの射出面を斜め上方から見た斜視図である。図２の斜視図に加えて焦点検出用測光装置の主要素を加えた斜視図である。受光ユニットをペンタプリズム側から見た平面図である。ピント板の拡散面における焦点検出装置と測光装置の検出領域を示す図である。図１における光学系を直線的に展開した図である。ピント板に垂直に入射する光の拡散特性を示す図である。各フィルタの分光透過率を示すグラフである。受光ユニット１２１の分光特性を示すグラフである。受光部の受光率を示すグラフである。受光出力値の差と撮影レンズの合焦位置ずれの関係を示すグラフである。従来例を説明するための図である。従来例を説明するための図である。

符号の説明

１０１撮影レンズ
１０５ピント板
１０６ペンタプリズム
１０７接眼レンズ群
１０８焦点検出装置
１０９露出用測光装置
１１０焦点検出用測光装置
１２０レンズユニット
１２１受光ユニット
１２２光学フィルタ

Claims

撮影レンズの光路中に配置され、拡散面を有する拡散光学部材と、
前記拡散面を通過した拡散光を受光する受光手段であって、第１の受光部と該第１の受光部よりも受光できる光エネルギーが小さい第２の受光部とを備える受光手段とを具備し、
前記第１の受光部よりも前記第２の受光部の方が前記撮影レンズの光軸に対する視差が小さくなるように配置されていることを特徴とする測光装置。
前記第１の受光部と前記第２の受光部は同一素子上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の測光装置。
撮影レンズの光路中に配置され、拡散面を有する拡散光学部材と、
前記拡散面を通過した拡散光を受光する受光手段であって、第１の受光部と該第１の受光部よりも受光できる光エネルギーが小さい第２の受光部とを備える受光手段とを具備し、
前記第１の受光部よりも前記第２の受光部の方が前記撮影レンズの光軸に対する視差が小さくなるように配置されていることを特徴とするカメラ。
前記第１の受光部と前記第２の受光部は同一素子上に形成されていることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
前記撮影レンズからの光を、前記撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像面側光路に導く状態と、前記撮影レンズにより結像された被写体像を観察するファインダ側光路に導く状態とに切り替える切り替え手段をさらに具備し、前記受光手段は前記ファインダ側光路上に配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のカメラ。
前記ファインダ側光路におけるファインダ視野は略長方形であり、該長方形の短辺側の有効光束外において前記拡散光を受光するよう前記受光手段が配置されていることを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
前記撮影レンズの合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記受光手段からの出力に応じて、前記焦点検出手段の検出結果を補正する補正手段とをさらに備えることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載のカメラ。