JP2014232143A - Automatic focus detection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、位相差方式の自動焦点検出装置に関する。 The present invention relates to a phase difference type automatic focus detection apparatus.
一眼レフカメラ等には、例えば位相差方式による自動焦点検出が可能な自動焦点検出装置が搭載されている。位相差方式は、瞳分割された対となる被写体像を焦点検出センサ上に照射し、焦点検出センサ上で対となる被写体像の位相差からデフォーカスを求める方式である。具体的には、焦点検出センサ上で形成された対となる被写体像の間隔が所定長のときに合焦と判定され、所定長より短いときには前ピンと判定され、所定長より長いときには後ピンと判定され、合焦位置からのピントずれの量がデフォーカス量として出力される。 A single-lens reflex camera or the like is equipped with an automatic focus detection device capable of automatic focus detection by a phase difference method, for example. The phase difference method is a method of irradiating a pair of subject images divided by pupils onto a focus detection sensor and obtaining defocus from the phase difference of the pair of subject images on the focus detection sensor. Specifically, it is determined to be in focus when the distance between the pair of subject images formed on the focus detection sensor is a predetermined length, determined to be a front pin when shorter than a predetermined length, and determined to be a rear pin when longer than a predetermined length. Then, the amount of focus deviation from the in-focus position is output as the defocus amount.
この種の焦点検出装置の焦点検出センサには、可視領域及びこれよりも長い波長域(例えば近赤外領域)に対して感度を持つ受光素子が用いられることがある。この場合、一眼レフカメラ等の撮影レンズの色収差により、異なる波長の光に対して異なる焦点検出が行われてしまう。例えば、波長が長いほど色収差が大きくなるため、同じ被写体をタングステンランプ等の色温度の低い光源で照明したときと、昼光や蛍光灯等の色温度の高い光源で照明したときとでは、後者に比べて前者が前ピンと判定されやすくなる。一般に、撮影レンズは焦点距離が長いほど色収差が大きくなる傾向にあるため、特に望遠レンズは色収差による焦点検出誤差が大きく出やすい。 As a focus detection sensor of this type of focus detection apparatus, a light receiving element having sensitivity in a visible region and a longer wavelength region (for example, near infrared region) may be used. In this case, different focus detection is performed for light of different wavelengths due to chromatic aberration of a photographing lens such as a single-lens reflex camera. For example, the longer the wavelength, the greater the chromatic aberration. Therefore, when the same subject is illuminated with a light source with a low color temperature such as a tungsten lamp, and when illuminated with a light source with a high color temperature such as daylight or a fluorescent lamp, the latter The former is more likely to be determined as the front pin. In general, the photographic aberration tends to increase the chromatic aberration as the focal length increases. Therefore, particularly the telephoto lens tends to have a large focus detection error due to the chromatic aberration.
この種の焦点検出誤差を低減するため、通常は、可視領域よりも長い波長域の光をカットする光学フィルタが焦点検出センサの前段に設置される。これにより、撮影レンズによる、近赤外領域等の長い波長域の色収差の影響が排除された状態で、焦点検出が行われる。一方、低輝度時に発光される補助投光ランプには、被写体(人物)にまぶしさを感じさせないように、赤や近赤外の波長域の光が利用される。この場合に近赤外領域等の長波長域の光をカットしてしまうと、低輝度時に発光される補助投光ランプが使えなくなってしまう。このような事情を鑑み、特許文献1に、補助投光ランプの照射時には近赤外領域の光を透過させる光学フィルタを光路に挿入すると共に、補助投光ランプを使用しない場合には近赤外領域の光をカットする光学フィルタを光路に挿入する装置が提案されている。
In order to reduce this kind of focus detection error, an optical filter that cuts light in a wavelength region longer than the visible region is usually installed in front of the focus detection sensor. As a result, focus detection is performed in a state in which the influence of chromatic aberration in a long wavelength region such as the near infrared region due to the photographing lens is eliminated. On the other hand, the auxiliary floodlight that emits light at low luminance uses light in the red or near-infrared wavelength region so that the subject (person) does not feel glare. In this case, if light in a long wavelength region such as the near-infrared region is cut, an auxiliary floodlight that emits light at low luminance cannot be used. In view of such circumstances,
しかし、特許文献1に記載の構成では、光学素子である光学フィルタを光路に対して移動可能とするため、光学フィルタを例えばスライドレール等のガイド機構に取り付ける必要があるものと考えられる。特許文献1では、このような可動機構を介して光学フィルタを取り付ける必要があるため、他の光学素子に対する光学フィルタの取付誤差(例えば傾き誤差)が可動の度に変化する虞がある。そのため、光学フィルタの位置精度に依存して焦点検出精度が劣化する虞がある。
However, in the configuration described in
本発明の一形態に係る自動焦点検出装置は、被写体に向かって補助光を投光することが可能な撮影装置用の自動焦点検出装置であって、撮影装置の撮影レンズを介した被写体光束を分割して、少なくとも一対の被写体像を異なる検出領域の焦点検出センサ上に結像させることにより、少なくとも一対の像の位相差を検出し、検出された位相差に基づいて被写体の焦点位置を検出する装置であり、撮影レンズと焦点検出センサとの間の光路中に、被写体光束のうち、補助光の波長に対応する光(補助波長対応光)と、補助波長対応光以外の少なくとも一部の波長域の光(非補助波長対応光)とに分離し、かつ分離された非補助波長対応光を焦点検出センサ側へ偏向する分離偏向手段と、分離偏向手段により分離された補助波長対応光を遮蔽及び通過させることが可能な遮蔽手段と、遮蔽手段を通過した補助波長対応光を焦点検出センサ側へ偏向する偏向手段とが配置されている。遮蔽手段は、撮影装置による補助光の投光時に補助波長対応光を通過させ、撮影装置による補助光の非投光時に補助波長対応光を遮蔽する。 An automatic focus detection apparatus according to an aspect of the present invention is an automatic focus detection apparatus for a photographing apparatus capable of projecting auxiliary light toward a subject, and the subject light flux that passes through a photographing lens of the photographing apparatus. By dividing and forming at least a pair of subject images on focus detection sensors in different detection areas, the phase difference between at least a pair of images is detected, and the focus position of the subject is detected based on the detected phase difference. In the optical path between the photographic lens and the focus detection sensor, at least a part of the subject luminous flux corresponding to the wavelength of the auxiliary light (auxiliary wavelength compatible light) and at least part of the light other than the auxiliary wavelength compatible light Separation deflecting means for separating the separated non-auxiliary wavelength compatible light into a wavelength band light (non-auxiliary wavelength compatible light) and deflecting the separated non-auxiliary wavelength compatible light to the focus detection sensor side, and the auxiliary wavelength compatible light separated by the separation deflecting means Shielding and A shielding means capable of bulk, and deflection means are arranged for deflecting the auxiliary wavelength corresponding light passing through the shielding means to the focus detection sensor side. The shielding means allows the auxiliary wavelength-corresponding light to pass when the auxiliary light is projected by the photographing apparatus, and shields the auxiliary wavelength-corresponding light when the auxiliary light is not projected by the photographing apparatus.
本発明の一形態によれば、焦点検出センサへの補助波長対応光の透過/遮蔽を切り替えるにあたり、光学フィルタや光学レンズ等の光学素子を光路に対して移動させる必要が一切ない。そのため、移動可能に構成された光学素子の取付誤差(位置精度)に依存して焦点検出精度が劣化する虞がない。 According to one aspect of the present invention, there is no need to move an optical element such as an optical filter or an optical lens with respect to the optical path when switching transmission / shielding of light corresponding to the auxiliary wavelength to the focus detection sensor. Therefore, there is no possibility that the focus detection accuracy is deteriorated depending on the mounting error (positional accuracy) of the optical element configured to be movable.
また、分離偏向手段は、例えば、被写体光束のうち補助波長対応光を透過させると共に非補助波長対応光を焦点検出センサに向けて反射させるミラー部材である。 The separation deflecting unit is, for example, a mirror member that transmits auxiliary wavelength-corresponding light in the subject light flux and reflects non-auxiliary wavelength-corresponding light toward the focus detection sensor.
また、偏向手段は、例えば、遮蔽手段を通過した補助波長対応光を焦点検出センサに向けて反射させるミラー部材である。 The deflecting unit is, for example, a mirror member that reflects the auxiliary wavelength compatible light that has passed through the shielding unit toward the focus detection sensor.
また、自動焦点検出装置は、撮影レンズの予定焦点面の後方に配置されたコンデンサレンズと、コンデンサレンズの後方に配置され、予定焦点面上の被写体像を焦点検出センサ上で再結像させる、少なくとも一対のセパレータレンズと、セパレータレンズの入射側に配置され、少なくとも一対のセパレータレンズに対応する開口対を持つセパレータマスクとを備えた構成としてもよい。この構成において、分離偏向手段、遮蔽手段及び偏向手段は、例えばコンデンサレンズとセパレータマスクとの間の光路中に配置されている。 In addition, the automatic focus detection device is arranged behind the condenser lens and the condenser lens disposed behind the planned focal plane of the photographing lens, and re-images the subject image on the planned focal plane on the focus detection sensor. It is good also as a structure provided with at least a pair of separator lens and the separator mask which is arrange | positioned at the entrance side of a separator lens and has an opening pair corresponding to at least a pair of separator lens. In this configuration, the separation deflecting unit, the shielding unit, and the deflecting unit are disposed, for example, in the optical path between the condenser lens and the separator mask.
また、自動焦点検出装置は、分離偏向手段により反射された非補助波長対応光による撮影レンズの射出瞳の像と、偏向手段により反射された補助波長対応光による撮影レンズの射出瞳の像とが、セパレータマスク上の略同じ位置に入射されるように、分離偏向手段に対して偏向手段を所定の第一の角度だけ傾けて配置した構成としてもよい。 The automatic focus detection apparatus also includes an image of the exit pupil of the photographing lens by the non-auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the separation deflecting unit and an image of the exit pupil of the photographing lens by the assisting wavelength-corresponding light reflected by the deflecting unit. The deflecting unit may be inclined with respect to the separation deflecting unit by a predetermined first angle so as to be incident on substantially the same position on the separator mask.
また、自動焦点検出装置は、分離偏向手段により反射された非補助波長対応光による二次像と、偏向手段により反射された補助波長対応光による二次像とが、焦点検出センサ上の略同じ位置に再結像されるように、分離偏向手段に対して偏向手段を所定の第二の角度だけ傾けて配置した構成としてもよい。 In addition, the automatic focus detection device is configured so that the secondary image by the non-auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the separating deflection unit and the secondary image by the auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the deflection unit are substantially the same on the focus detection sensor A configuration may be adopted in which the deflecting unit is inclined with respect to the separation deflecting unit by a predetermined second angle so that the image is re-imaged at the position.
また、非補助波長対応光は、例えば少なくとも一部の可視領域の光を含むものである。 The non-auxiliary wavelength compatible light includes, for example, at least part of light in the visible region.
また、遮蔽手段は、例えば液晶シャッタである。 The shielding means is, for example, a liquid crystal shutter.
本発明の一形態による自動焦点検出装置によれば、焦点検出センサへの補助波長対応光の透過/遮蔽を切り替えるにあたり、光学フィルタや光学レンズ等の光学素子を光路に対して移動させる必要が一切ない。そのため、移動可能に構成された光学素子の取付誤差(位置精度)に依存して焦点検出精度が劣化する虞がない。 According to the automatic focus detection apparatus according to an aspect of the present invention, there is no need to move an optical element such as an optical filter or an optical lens with respect to the optical path in order to switch transmission / shielding of auxiliary wavelength compatible light to the focus detection sensor. Absent. Therefore, there is no possibility that the focus detection accuracy is deteriorated depending on the mounting error (positional accuracy) of the optical element configured to be movable.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による自動焦点検出装置を搭載した撮影装置について説明する。 Hereinafter, with reference to the drawings, a photographing apparatus equipped with an automatic focus detection apparatus according to an embodiment of the present invention will be described.
[撮影装置1の全体の構成]
図1は、本実施形態の撮影装置1の構成を示すブロック図である。本実施形態の撮影装置1は、デジタル一眼レフカメラ(クイックリターンミラー付)であるが、ミラーレス一眼カメラ、コンパクトデジタルカメラ、カムコーダ、携帯電話端末、PHS(Personal Handy phone System)、スマートフォン、フィーチャフォン、携帯ゲーム機など、撮影機能を有する別の形態の撮影装置に置き換えてもよい。
[Entire configuration of the photographing apparatus 1]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of the photographing
図1に示されるように、撮影装置1は、カメラボディ10と、カメラボディ10に対して着脱することにより交換することが可能な交換レンズ50を備えている。被写体からの光束(被写体光束)は、交換レンズ50内の撮影レンズ51を介してカメラボディ10内のメインミラー11により、ファインダ光学系を構成するペンタプリズム12に向かって反射され、ペンタプリズム12で反射されてファインダルーペ13から射出される。撮影者は、ファインダルーペ13を覗くことにより被写体像を観察することができる。また、メインミラー11の一部の領域は、ハーフミラー領域となっている。そのため、被写体光束の一部は、メインミラー11(ハーフミラー領域)を透過して、メインミラー11の背面に設けられたサブミラー14により下方に反射されて、自動焦点検出装置(自動焦点検出モジュール)100に入射される。
As shown in FIG. 1, the photographing
自動焦点検出モジュール100は、被写体の焦点状態を検出し、検出結果に応じた信号をボディCPU20に出力する。ボディCPU20は、自動焦点検出モジュール100より入力した信号に基づいてデフォーカス演算を行い、演算によって求められたデフォーカス量に基づいて撮影レンズ51の焦点調節を行う。なお、この種の焦点調節は周知であるため、詳細な説明については省略する。また、図1中、各ブロックの電気的な結線については、図面を簡素化する便宜上省略する。
The automatic
レリーズスイッチ(不図示)が押されると、ボディCPU20は、メインミラー11をクイックリターンさせる。すなわち、ボディCPU20は、フォーカルプレーンシャッタ(不図示)の先幕走行開始直前から後幕走行終了直後の期間に限り、メインミラー11及びサブミラー14をアップさせて、撮影レンズ51の光軸AXと平行な光路からメインミラー11及びサブミラー14を退避させることにより、イメージセンサ15に被写体像を結像させる。イメージセンサ15は例えばCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサであり、撮像面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、撮像信号に変換する。変換された撮像信号は、図示省略された画像処理回路で所定の処理を経て、画像としてメモリ(不図示)に保存される。撮影者は、カメラボディ10の背面に設けられたLCDモニタ(不図示)を通じて撮影画像を視認することができる。
When a release switch (not shown) is pressed, the
なお、ボディCPU20は、測光センサ(不図示)の出力に基づいて被写体が低輝度であると判定した場合には補助投光ランプ30を発光させる。補助投光ランプ30による補助投光には、被写体(人物)にまぶしさを感じさせないように、赤色や近赤外の波長域の光が用いられる。
The
[自動焦点検出モジュール100の構成]
図2は、自動焦点検出モジュール100を構成する各要素の配置を光路を展開して示す斜視図である。自動焦点検出モジュール100は、位相差方式を採用した自動焦点検出モジュールであり、図2に示されるように、コンデンサレンズ101、セパレータマスク102、セパレータレンズ103及び焦点検出素子104を備えている。また、自動焦点検出モジュール100には分離偏向ミラー110、液晶シャッタ120、及び偏向ミラー130も備えられているが、図2においては、便宜上それらの図示を省略する。分離偏向ミラー110、液晶シャッタ120、及び偏向ミラー130については後に詳説する。
[Configuration of Automatic Focus Detection Module 100]
FIG. 2 is a perspective view showing the arrangement of the elements constituting the automatic
コンデンサレンズ101は、撮影レンズ51による被写体像(一次像)が形成される予定焦点面(一次結像面)よりも後方に配置された集光レンズである。
The
セパレータマスク102及びセパレータレンズ103は、コンデンサレンズ101より集められた被写体光束を瞳分割する。セパレータマスク102は、セパレータレンズ103の入射側に配置されており、被写体光束を透過させる透過穴102V、102Hをそれぞれ一対有している。透過穴102Vは、縦方向に並ぶ2つの開口よりなる開口対であり、透過穴102Hは、横方向に並ぶ2つの開口よりなる開口対である。セパレータレンズ103は、各透過穴に対応する位置に形成された二対のレンズを一体成形した素子であり、予定焦点面上の被写体像を焦点検出素子104上で再結像させる。
The
焦点検出素子104は、瞳分割された二対の被写体像(二次像)の各々を受光して積分する二対のラインセンサを備えている。二対のラインセンサの一方は、横方向に配置された縦線検出用の一対の横ラインセンサ104Hであり、透過穴102H及び該透過穴102Hに対応するセパレータレンズ103を介した被写体光束を受光する。他方は、縦方向に配置された横線検出用の一対の縦ラインセンサ104Vであり、透過穴102V及び該透過穴102Vに対応するセパレータレンズ103を介した被写体光束を受光する。
The
ボディCPU20は、一対の横ラインセンサ104H及び一対の縦ラインセンサ104Vの少なくとも一方の出力に基づいてラインセンサ上に再結像された被写体像の位相差を検出して焦点位置を求める(デフォーカス量を演算する)。ボディCPU20は、この演算によって求められたデフォーカス量が所定の合焦幅より小さければ(対となるラインセンサ上での被写体像の間隔が実質的に所定長であり、位相差がないとみなせる状態)、合焦と判定する。また、ボディCPU20は、演算によって求められたデフォーカス量が所定の合焦幅の範囲外であれば(対となるラインセンサ上での被写体像の間隔が所定長よりも短く又は長く、位相差があるとみなすべき状態)、前ピン又は後ピンと判定し、このデフォーカス量に応じて撮影レンズ51の焦点調節を行う。
The
図3(a)、(b)は、自動焦点検出モジュール100を構成する各要素の配置を示す図である。図3(a)、(b)においては、図2のように光路を展開することなく、カメラボディ10内における各要素の配置を再現している。また、図3においては、便宜上、セパレータマスク102、セパレータレンズ103及び焦点検出素子104を簡略して示している。図3(a)、(b)に示されるように、コンデンサレンズ101とセパレータマスク103との間の光路には、分離偏向ミラー110、液晶シャッタ120及び偏向ミラー130が配置されている。
FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the arrangement of the elements constituting the automatic
コンデンサレンズ101より射出された被写体光束は、分離偏向ミラー110に入射される。分離偏向ミラー110は、入射された被写体光束のうち、補助投光ランプ30による補助投光の波長に対応する光(補助波長対応光)を透過させ、補助波長対応光よりも短い波長域の光の少なくとも一部(短波長域光)を反射させる。分離偏向ミラー110にて反射された短波長域光は、セパレータマスク102及びセパレータレンズ103にて分割されて、焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104H上で再結像される(図3(a)、(b)参照)。
The subject light beam emitted from the
この短波長域光には、主に可視領域光が想定される。但し、補助波長対応光が赤の波長域の光である場合、短波長域光は、厳密には、可視領域の上端近傍が欠けた領域の光となる。可視領域は例えば400nm〜700nmであるが、この数値範囲は設計上定義されたものであり、設計思想に応じて若干変化し得る。 As this short wavelength region light, visible region light is mainly assumed. However, when the auxiliary wavelength-corresponding light is light in the red wavelength region, the short wavelength region light is strictly light in a region lacking the vicinity of the upper end of the visible region. The visible region is, for example, 400 nm to 700 nm, but this numerical range is defined by design, and may vary slightly depending on the design concept.
ここで、図4に、分離偏向ミラー110の分光反射率特性を示す。本実施形態では、補助投光ランプ30による補助投光の波長は720nm±20nmである。従って、分離偏向ミラー110の分光反射率特性は、補助波長対応光を透過させつつ可視領域光の大部分を反射させるため、図4に示されるように、670nm付近を境に、短波長側では反射率が高く、かつ長波長側では反射率が低く(すなわち透過率が高く)なるように設計されている。なお、分離偏向ミラー110の分光反射率特性は、イメージセンサ15の分光特性と略一致する。
Here, FIG. 4 shows the spectral reflectance characteristics of the
分離偏向ミラー110を透過した補助波長対応光は、液晶シャッタ120に入射される。液晶シャッタ120は、ボディCPU20による液晶の配向制御に従い、補助波長対応光を遮蔽又は透過させる。なお、自動焦点検出モジュール100は、液晶シャッタ120(補助波長対応光を選択的に遮蔽・透過させる手段)に代えて、メカニカルシャッタを備えてもよい。液晶シャッタ120の場合、機械的な駆動手段が不要となることによる、自動焦点検出モジュール100の小型化設計や信頼性の確保に有利である。一方、メカニカルシャッタの場合、補助波長対応光を透過させる際に光量損失がないというメリットがある。
The auxiliary wavelength-corresponding light transmitted through the
液晶シャッタ120を透過した補助波長対応光は、偏向ミラー130に入射される。偏向ミラー130は、金属コート(例えばアルミニウムコート)が施されており、補助波長対応光(720nm±20nmの光)を反射する分光特性を有している。偏向ミラー130は、図3(a)、(b)に示されるように、縦断面方向(図3の紙面と平行な方向)において分離偏向ミラー110と平行に配置されておらず、分離偏向ミラー110に対して所定の第一の角度傾けて配置されている。これにより、縦断面方向(図3の紙面と平行な方向)において、偏向ミラー130における補助波長対応光の反射角は、分離偏向ミラー110における短波長域光の反射角よりも鋭角となる。そのため、偏向ミラー130にて反射された補助波長対応光は、分離偏向ミラー110にて反射された短波長域光の光路に近付きながら、液晶シャッタ120、分離偏向ミラー110を順に透過し、セパレータマスク102上で短波長域光と略同じ位置に入射される(図3(b)参照)。このように、本実施形態では、セパレータマスク102の開口に対応する撮影レンズ51の射出瞳位置を略一致させることができる。
The auxiliary wavelength compatible light transmitted through the
ここで、焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104H上における短波長域光と補助波長対応光の入射位置は、図3(b)に示されるように、少なくとも縦断面方向(図3の紙面と平行な方向)において互いに異なる。そのため、各ラインセンサ104V、104Hには、短波長域光、補助波長対応光を共に検出できるようにこれら2種類の光に対応するセンサ列が独立に設けられている。また、別の実施形態において、焦点検出素子104が例えばエリアセンサである場合は、検出が有効なラインセンサ列を1列又は複数列適宜シフトさせることにより、受光する光(短波長域光や補助波長対応光)に応じた適正な信号を出力することができる。
Here, the incident positions of the short wavelength region light and the auxiliary wavelength corresponding light on each of the
[補助投光ランプ30と液晶シャッタ120との連動処理]
図5は、ボディCPU20により実行される、補助投光ランプ30と液晶シャッタ120との連動処理のフローチャートを示す。本連動処理は、例えば撮影装置1の電源がオンされている期間中、繰り返し実行される。
[Interlocking process of
FIG. 5 shows a flowchart of the interlocking process between the
[図5のS1(補助投光判定処理)]
ボディCPU20は、補助投光ランプ30を発光させたか否かを判定する。ボディCPU20は、補助投光ランプ30を発光させた場合(S1:YES)、処理をS2(光透過状態に配向制御)に進める。ボディCPU20は、補助投光ランプ30を発光させていない場合(S1:NO)、処理をS3(光遮蔽状態に配向制御)に進める。
[S1 in FIG. 5 (auxiliary projection determination process)]
The
[図5のS2(光透過状態に配向制御)]
上述したように、低輝度時に発光される補助投光ランプ30には、被写体(人物)にまぶしさを感じさせないように、赤や近赤外の波長域の光が利用される。この場合に近赤外領域等の光をカットしてしまうと、輝度不足により焦点検出すること自体困難となる。そこで、ボディCPU20は、補助投光ランプ30が発光されたときには、液晶シャッタ120の配向を光透過状態に制御する。これにより、分離偏向ミラー110を透過した補助波長対応光は、図3(b)に示されるように、液晶シャッタ120を透過して偏向ミラー130にて反射され、再び、液晶シャッタ120、分離偏向ミラー110を透過する。分離偏向ミラー110を再び透過した補助波長対応光は、セパレータマスク102、セパレータレンズ103を介して焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104H上で再結像される。
[S2 in FIG. 5 (orientation control to light transmission state)]
As described above, the
ラインセンサ104V、104Hには、分離偏向ミラー110にて反射された短波長域光と、偏向ミラー130にて反射された補助波長対応光の両方が再結像される。しかし、補助投光ランプ30は低輝度時に発光されるため、短波長域光の光量は少ない。そのため、ラインセンサ104V、104Hで受光される光の割合は、補助波長対応光が支配的である。従って、ボディCPU20は、補助波長対応光に対応するセンサ列の出力に基づいて焦点検出を行う。これにより、補助投光による輝度不足改善の効果が得られた状態で被写体の焦点が検出される。
On the
[図5のS3(光遮蔽状態に配向制御)]
太陽光や白熱電球の光等には可視領域だけでなく近赤外領域等の長い波長域も含まれる一方、蛍光灯の光等には近赤外領域等の長い波長域が含まれない。そのため、同じ被写体を太陽や白熱電球で照らしたときと、蛍光灯で照明したときとでは、撮影レンズ51の色収差(主に、近赤外領域等の長い波長域における色収差)が原因で異なる焦点検出が行われてしまう。そのため、ボディCPU20は、補助投光ランプ30が発光されないときには、液晶シャッタ120の配向を光遮蔽状態に制御する。これにより、分離偏向ミラー110を透過した補助波長対応光は、液晶シャッタ120にて遮蔽される。従って、図3(a)に示されるように、焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104H上では、分離偏向ミラー110にて反射された短波長域光のみが再結像される。この場合、短波長域光よりも長波長側の被写体光束を含まない情報に基づいて焦点検出が行われる。すなわち、撮影レンズ51による、短波長域光よりも長波長側の色収差の影響が排除された状態で焦点検出が行われるため、被写体を照射する光源(太陽や白熱電球、蛍光灯等)が異なることによる焦点検出誤差が実質的に無くなる。
[S3 in FIG. 5 (orientation control to light shielding state)]
Sunlight, incandescent light, and the like include not only the visible region but also a long wavelength region such as the near infrared region, while fluorescent light or the like does not include a long wavelength region such as the near infrared region. Therefore, when the same subject is illuminated with the sun or an incandescent bulb, and when illuminated with a fluorescent lamp, the focal point differs due to chromatic aberration (mainly chromatic aberration in a long wavelength region such as the near infrared region) of the photographing
なお、偏向ミラー130にて反射される補助波長対応光は、図3(b)に示されるように、分離偏向ミラー110にて反射される短波長域光よりも光路が長い。そのため、合焦時の基線長及び光軸方向の結像位置が、補助波長対応光と短波長域光とで互いに異なる。基線長が異なることによる焦点検出精度の劣化を避けるため、本実施形態では、それぞれの合焦時の基線長がガメラボディ10内のメモリ(不図示)に予め記憶されており、適正な基線長を補助投光ランプ30(換言すると、焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104Hにて受光される光の波長)と連動して切り替えるように構成されている。また、分離偏向ミラー110及び偏向ミラー130がセパレータレンズ103よりも予定焦点面側に配置されており、かつセパレータレンズ103の結像倍率が一般に縮小系(通常0.1〜0.3倍程度)であり、光軸方向の結像位置の違いは縮小倍率の二乗に比例して小さくなる(1/10〜1/100程度)。すなわち、光軸方向の結像位置の違いは微差であるため、実質問題(実質的な違い)とはならない。
The auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the
本実施形態によれば、焦点検出素子104への補助波長対応光の透過/遮蔽を切り替えるにあたり、光学フィルタや光学レンズ等の光学素子を光路に対して移動させる必要が一切ない。そのため、移動可能に構成された光学素子の取付誤差(位置精度)に依存して焦点検出精度が劣化する虞がない。
According to the present embodiment, there is no need to move an optical element such as an optical filter or an optical lens with respect to the optical path when switching transmission / shielding of auxiliary wavelength compatible light to the
以上が本発明の例示的な実施形態の説明である。本発明の実施形態は、上記に説明したものに限定されず、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば明細書中に例示的に明示される実施形態等又は自明な実施形態等を適宜組み合わせた内容も本願の実施形態に含まれる。 The above is the description of the exemplary embodiments of the present invention. Embodiments of the present invention are not limited to those described above, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. For example, the embodiment of the present application also includes an embodiment that is exemplarily specified in the specification or a combination of obvious embodiments and the like as appropriate.
図6(a)、(b)に、別の実施形態の自動焦点検出モジュール100を構成する各要素の配置を示す。図6(a)、(b)においても図3(a)、(b)と同様に、図2のように光路を展開することなく、カメラボディ10内における各要素の配置を再現している。別の実施形態では、偏向ミラー130は、図6(a)、(b)に示されるように、縦断面方向(図6の紙面と平行な方向)において分離偏向ミラー110と平行に配置されておらず、分離偏向ミラー110に対して所定の第二の角度傾けて配置されている。別の実施形態の自動焦点検出モジュール100は、図3に例示される自動焦点検出モジュール100に対して、分離偏向ミラー110に対する偏向ミラー130の傾き角が異なる点を除き、図3に例示される自動焦点検出モジュール100と実質同一の構成を持つ。
FIGS. 6A and 6B show the arrangement of elements constituting an automatic
偏向ミラー130を分離偏向ミラー110に対して所定の第二の角度傾けて配置することで、分離偏向ミラー110にて反射された短波長域光の中心軸と、偏向ミラー130にて反射された補助波長対応光の中心軸とが略一致する(より詳細には、何れの光の中心軸もセパレータレンズ103の光軸と略一致する。)。そのため、焦点検出素子104の各ラインセンサ104V、104H上における短波長域光と補助波長対応光の入射位置は、略一致する。そのため、各ラインセンサ104V、104Hに、短波長域光、補助波長対応光のそれぞれを検出するセンサ列を独立に設ける必要がない。また、焦点検出素子104が例えばエリアセンサである場合、検出が有効なラインセンサ列を1列又は複数列適宜シフトさせる必要がない。別の実施形態では、セパレータマスク102の開口に対応する撮影レンズ51の射出瞳位置は縦断面方向においてズレが生じるが、補助波長対応光による焦点検出範囲を短波長域光における焦点検出範囲より狭く設定することにより、焦点検出に必要な光束のケラレが避けられる。
By disposing the
1 撮影装置
10 カメラボディ
11 メインミラー
12 ペンタプリズム
13 ファインダルーペ
14 サブミラー
15 イメージセンサ
20 ボディCPU
30 補助投光ランプ
50 交換レンズ
51 撮影レンズ
100 自動焦点検出モジュール
101 コンデンサレンズ
102 セパレータマスク
102V、102H 透過穴
103 セパレータレンズ
104 焦点検出素子
104V 縦ラインセンサ
104H 横ラインセンサ
110 分離偏向ミラー
120 液晶シャッタ
130 偏向ミラー
DESCRIPTION OF
30
Claims (8)
前記撮影レンズと前記焦点検出センサとの間の光路中に、
前記被写体光束のうち、前記補助光の波長に対応する光(補助波長対応光)と、該補助波長対応光以外の少なくとも一部の波長域の光(非補助波長対応光)とに分離し、かつ分離された非補助波長対応光を前記焦点検出センサ側へ偏向する分離偏向手段と、
前記分離偏向手段により分離された補助波長対応光を遮蔽及び通過させることが可能な遮蔽手段と、
前記遮蔽手段を通過した補助波長対応光を前記焦点検出センサ側へ偏向する偏向手段と、
が配置され、
前記遮蔽手段は、
前記撮影装置による補助光の投光時に前記補助波長対応光を通過させ、
前記撮影装置による補助光の非投光時に前記補助波長対応光を遮蔽する
ことを特徴とする、自動焦点検出装置。 An automatic focus detection device for a photographing device capable of projecting auxiliary light toward a subject, wherein the subject luminous flux through the photographing lens of the photographing device is divided to detect at least a pair of subject images differently By forming an image on the focus detection sensor of the region, the phase difference between at least a pair of images is detected, and the focal position of the subject is detected based on the detected phase difference.
In the optical path between the photographic lens and the focus detection sensor,
Separating the subject luminous flux into light corresponding to the wavelength of the auxiliary light (auxiliary wavelength compatible light) and light in at least a part of the wavelength range other than the auxiliary wavelength compatible light (non-auxiliary wavelength compatible light); And separation deflecting means for deflecting the separated non-auxiliary wavelength compatible light to the focus detection sensor side,
Shielding means capable of shielding and allowing the auxiliary wavelength-corresponding light separated by the separation deflection means;
Deflection means for deflecting auxiliary wavelength-corresponding light that has passed through the shielding means toward the focus detection sensor;
Is placed,
The shielding means is
Passing the auxiliary wavelength-corresponding light when the auxiliary light is projected by the photographing device;
An automatic focus detection apparatus, wherein the auxiliary wavelength-corresponding light is shielded when the auxiliary light is not projected by the photographing apparatus.
前記被写体光束のうち前記補助波長対応光を透過させると共に前記非補助波長対応光を前記焦点検出センサに向けて反射させるミラー部材である
ことを特徴とする、請求項1に記載の自動焦点検出装置。 The separation deflecting means includes
2. The automatic focus detection device according to claim 1, wherein the automatic focus detection device is a mirror member that transmits the light corresponding to the auxiliary wavelength of the subject light flux and reflects the light corresponding to the non-auxiliary wavelength toward the focus detection sensor. .
前記遮蔽手段を通過した補助波長対応光を前記焦点検出センサに向けて反射させるミラー部材である
ことを特徴とする、請求項2に記載の自動焦点検出装置。 The deflection means includes
3. The automatic focus detection device according to claim 2, wherein the automatic focus detection device is a mirror member that reflects the auxiliary wavelength corresponding light that has passed through the shielding means toward the focus detection sensor.
前記コンデンサレンズの後方に配置され、前記予定焦点面上の被写体像を前記焦点検出センサ上で再結像させる、少なくとも一対のセパレータレンズと、
前記セパレータレンズの入射側に配置され、前記少なくとも一対のセパレータレンズに対応する開口対を持つセパレータマスクと、
を備え、
前記分離偏向手段、前記遮蔽手段及び前記偏向手段は、
前記コンデンサレンズと前記セパレータマスクとの間の光路中に配置されている
ことを特徴とする、請求項1から請求項3の何れか一項に記載の自動焦点検出装置。 A condenser lens disposed behind a planned focal plane of the photographing lens;
At least a pair of separator lenses disposed behind the condenser lens and re-image the subject image on the planned focal plane on the focus detection sensor;
A separator mask disposed on the incident side of the separator lens and having an opening pair corresponding to the at least one pair of separator lenses;
With
The separating and deflecting means, the shielding means and the deflecting means are:
4. The automatic focus detection apparatus according to claim 1, wherein the automatic focus detection apparatus is disposed in an optical path between the condenser lens and the separator mask. 5.
ことを特徴とする、請求項3を引用する請求項4に記載の自動焦点検出装置。 An image of the exit pupil of the photographing lens by the non-auxiliary wavelength corresponding light reflected by the separation deflecting unit and an image of the exit pupil of the photographing lens by the auxiliary wavelength corresponding light reflected by the deflecting unit are on the separator mask. 5. The method according to claim 4, wherein the deflecting unit is inclined with respect to the separation deflecting unit by a predetermined first angle so as to be incident at substantially the same position. Automatic focus detection device.
ことを特徴とする、請求項3を引用する請求項4に記載の自動焦点検出装置。 The secondary image by the non-auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the separation deflecting unit and the secondary image by the auxiliary wavelength-corresponding light reflected by the deflecting unit are re-imaged at substantially the same position on the focus detection sensor. 5. The automatic focus detection apparatus according to claim 4, wherein the deflecting unit is inclined with respect to the separation deflecting unit by a predetermined second angle.
少なくとも一部の可視領域の光を含むものである
ことを特徴とする、請求項1から請求項6の何れか一項に記載の自動焦点検出装置。 The non-auxiliary wavelength compatible light is
The automatic focus detection apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the automatic focus detection apparatus includes at least part of light in a visible region.
液晶シャッタである
ことを特徴とする、請求項1から請求項7の何れか一項に記載の自動焦点検出装置。 The shielding means includes
The automatic focus detection apparatus according to claim 1, wherein the automatic focus detection apparatus is a liquid crystal shutter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013111676A JP2014232143A (en) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | Automatic focus detection device |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2013111676A JP2014232143A (en) | 2013-05-28 | 2013-05-28 | Automatic focus detection device |
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JP (1) | JP2014232143A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015175942A (en) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社ニコン | Optical filter and imaging device including the same |
-
2013
- 2013-05-28 JP JP2013111676A patent/JP2014232143A/en active Pending
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