JP4938922B2 - カメラシステム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラシステムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ交換可能なカメラにおける合焦動作について、図１４を用いて説明する。
【０００３】
図１４は、交換レンズ１がカメラボディ（カメラ本体）２に装着された状態を表している。ここで、合焦動作を行う際には、撮影（撮像）光学系１０は、該撮影光学系１０の内部に設けられる絞りが開放の状態になっている。そして、該撮影光学系１０によりカメラボディ２内に導かれる被写体からの光は、クイックリターンミラー２８のメインミラーとサブミラーによってファインダ光学系３４に導かれる光と、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光とに分割される。
【０００４】
ファインダ光学系３４に導かれる光は、図１５に示す、焦点板７１，ペンタプリズム７２及び接眼レンズ７３を通り、撮影者の眼に導かれる。
【０００５】
一方、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光は、図１６に示す、フィールドレンズ６１，二次結像レンズ６２を通り、二つのセンサ６３（図１４のセンサ２２に相当）へと導かれる。このようにして図１４のセンサ２２上に結像された像の強度分布を光電変換し、電気的処理手段２３を用いて、２像の相対的な位置ずれを検知することで合焦状態を検出する。しかし、実際には前記撮像光学系１０の持つ特性によって、図１７に示す様に、前記センサ２２及び処理手段２３などにより構成される焦点検出装置によって検出された合焦位置は、正しい合焦位置からずれを生じている。そのため、前記交換レンズ１にはあらかじめこのずれを補正する為の補正データが記録手段１３に備えられており、この補正データを、レンズ通信手段１４，レンズ側通信端子１２，カメラ側通信端子２４，カメラ側通信手段２５を介して補正手段２６に読み出し、合焦位置のずれを補正する。
【０００６】
そして、上記のようにして検出された合焦位置を撮像面２７に一致させる為に、レンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に備えられたモータ２５を駆動し、合焦動作を行い、その後、開放となっている絞りを絞り込み、撮影が行われる。
【０００７】
ここで、上記の合焦位置は、白色光源での空間周波数３０本／ｍｍに対するレンズのＭＴＦピーク位置を指している。
【０００８】
一方、レンズ交換可能なデジタルカメラの場合には、銀塩カメラのボディを流用したものが多く、図１８に示す様に、前記交換レンズ１及び前記カメラボディ２とほぼ同様なものが用いられている。但し、前記レンズ交換可能なデジタルカメラの場合には、撮像面にはフィルムの代わりにＣＣＤなどの撮像素子２９が配置されており、さらに該撮像素子２９で発生するモアレなどを取り除く為に、該撮像素子２９よりも被写体側（クイックリターンミラー２８と撮像素子２９との間）にローパスフィルタなどの光学部材３０が配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のレンズ交換可能なデジタルカメラの合焦動作については、前述した合焦動作とまったく同じであるが、前記フィールドレンズ６１及び二次結像レンズ６２を通ってセンサ２２上に結像される光束は、光学部材３０を通らない光である。このため、前記センサ２２から得られる出力を演算処理をし、前記記憶手段１３に記憶されたレンズデータを用いて補正を行った結果の合焦位置は、図１９の様に、実際の合焦位置とずれを生じる、つまり撮像面２７に対して光学部材３０を配置したことによるずれを生じることになる。また、この合焦位置のずれについては後述するが、Ｆ値（絞り値）に依存する量である為、上述したように合焦動作を行う際には絞りを開放の状態で焦点検出を行うことによって開放Ｆ値の異なるレンズでは、合焦位置のずれを補正する量も異なる。
【００１０】
さらに、絞りを開放の状態で焦点検出し、その後絞りを絞り込んで撮影を行うことから、検出された合焦位置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置にもずれを生じることになる。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、合焦精度を向上させることのできるカメラシステムを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正データを撮影光学系のＦ値ごとに記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値に対応する前記カメラ側記憶手段の補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記撮影光学系の開放Ｆ値にそれぞれ対応する前記カメラ側記憶手段の補正データの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とする。
【００１３】
同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正関数を記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記カメラ側記憶手段が記憶している補正関数とを用いて演算される補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データと前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データとの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例および参考例に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、ローパスフィルタ等の光学部材が、後述する図１等に示す位置に配置されることによって合焦位置がずれること、及び、前記光学部材が配置されることによって発生する合焦位置のずれはＦ値に関係していることについて、図１１〜図１３を用いて以下に説明する。
【００１６】
図１１（ａ）は、前記光学部材が配置された場合の光線の光路について示した図である。前記光学部材が配置されていない場合、光線は屈折することなくＡ地点へ到達する。しかし、前記光学部材が配置されることにより、該光学部材への入射および出射面において屈折が起こり、Ｂ地点へ到達する。ここで、Ａ地点からＢ地点までのずれをｘとすると、ｘは図１１（ｂ）に示す式（１）のように表される。
【００１７】
図１１において、ｄは前記光学部材の幅であり、Ｎは前記光学部材の屈折率であり、θは前記光学部材への光線の入射角を表している。これを示したものが図１２である。
【００１８】
図１２は、前記光学部材の幅を「ｄ＝１ｍｍ」、前記光学部材の屈折率を「１．５」とした場合の例を示すものである。この図より、入射する光線の角度が大きいほど、Ａ地点よりずれていくことが判り、このことから前記光学部材への入射角度が大きい光線を含む光束ほど、合焦位置がＡ地点より離れていくことになる。よって、前記光学部材へ入射する光束に含まれる光線の入射角度はＦ値が小さいほど大きくなるため、図１３（ａ）の様に、Ｆ値が小さいものほど収差のずれが大きくなるので、Ａ地点からのずれが大きくなり、図１３（ｂ）の様に、Ｆ値が大きいものほど収差のずれが小さくなるので、Ａ地点からのずれが小さくなる。
【００１９】
以上のようなことから、前記光学部材によって生じる合焦位置のずれを補正するデータを持つと共に、このデータをＦ値毎のデータとすることで、合焦位置の補正を適正にすることができる。これを実現する為の実施例および参考例を、以下に説明する。
【００２０】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１４と同じ構成要素については同一の符号を付してある。
【００２１】
図１において、撮影光学系１０は、該撮影光学系１０の内部に設けられる絞りが開放の状態になっている。そして、該撮影光学系１０によりカメラボディ内に導かれる被写体からの光は、クイックリターンミラー２８のメインミラーとサブミラーによってファインダ光学系３４に導かれる光と、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光とに分割される。
【００２２】
ファインダ光学系３４に導かれる光は、図１５に示す、焦点板７１，ペンタプリズム７２及び接眼レンズ７３を通り、撮影者の眼に導かれる。
【００２３】
一方、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光は、図１６に示す、フィールドレンズ６１，二次結像レンズ６２を通り、センサ６３（図１のセンサ２２に相当）へと導かれる。このようにして図１のセンサ２２上に結像された像の強度分布を光電変換し、処理手段２３を用いて、２像の相対的な位置ずれを検出することで合焦状態（デフォーカス量）を検出する。ここで、焦点検出を行う際には、絞りは開放状態になっている。
【００２４】
上記のようにして検出された合焦位置は、図１９のように、実際の合焦位置からずれたものとなっている。これは、前述から明らかなように、前記交換レンズ１と前記光学部材３０の特性によるものである。そのため、この合焦位置のずれを補正する為に、交換レンズ１側に設けられた記憶手段１３からレンズの特性による合焦位置のずれを補正する為の情報を呼び出し、さらにカメラボディ２側に具備した光学部材データ記憶手段３１より前記光学部材３０によって生じる合焦位置のずれを補正する為の情報をレンズの開放Ｆ値に応じて呼び出し、補正手段２６にてそれぞれの情報を用いて補正を加え、レンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に設けられたモータ１５を制御し、合焦動作を行う。その後、露出決定を行い、絞りを絞り込み撮影が行われる。
【００２５】
ここで、合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ１）を示したのが、図２である。
【００２６】
図３のような撮影光学系を用いたカメラシステム（撮像面の前段に光学部材を配置していない場合）における合焦位置は、図２（ａ）のようである。ここで、合焦位置は近軸像面からの距離を表している。次に、図４の様に、図３の撮影光学系と撮像面の間に光学部材３０を配置した場合の合焦位置は、図２（ｂ）のようである。前記光学部材３０を配置した場合の、図２（ａ）と図２（ｂ）のような合焦位置のずれ量の差分をとったものが、図２（ｃ）である。
【００２７】
前記補正手段２６は、上記の図２（ｃ）に示す補正データと前記記憶手段１３からの情報それぞれを用いて焦点検出装置にて得られた情報（合焦位置）に補正を加え、焦点調節情報を算出する。そして、この焦点調節情報によりレンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に設けられたモータ１５の駆動制御を行い、合焦動作を行う。よって、合焦精度が従来に比べ、格段に向上することになる。
【００２８】
図５は、前記光学部材３０とは厚みの異なる光学部材３０’を、撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の例を示すものであり、図６は、この場合の合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ２）を示したものである。
【００２９】
詳しくは、図６（ａ）は、図３の様に、光学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図６（ｂ）は、図５の様に、光学部材３０’を撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図６（ｃ）は、図６（ａ）と図６（ｂ）の差分を表している。
【００３０】
図７は、前記光学部材３０，３０’とは厚みの異なる光学部材３０”を、撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の例を示すものであり、図８は、この場合の合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ３）を示したものである。
【００３１】
詳しくは、図８（ａ）は、図３の様に、光学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図８（ｂ）は、図７の様に、光学部材３０”を撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図８（ｃ）は、図８（ａ）と図８（ｂ）の差分を表している。
【００３２】
以上のように、図２（ｃ），図６（ｃ），図８（ｃ）のような、光学部材を無い場合の合焦位置と光学部材の有る場合（撮像光学系と撮像面の間に配置した場合）の合焦位置との差分を、データテーブルとしてカメラボディ側（交換レンズ１側であっても良い）に持たせる（この例では、光学部材データ記憶手段３１が記憶している）ことで、前記光学部材で発生する合焦位置のずれを補正することができ、撮影光学系１０の合焦精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
以上の様にしてレンズ駆動を行った後、露出を決定され、開放状態になった絞りを絞り込み、撮影が行われる。
【００３４】
（参考例２）
図９は本発明の参考例２に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１と同じ構成要素については同一の符号を付してある。
【００３５】
この参考例２では、合焦位置の補正データを関数の形で与えた場合の例を示すものであり、ここでいう補正データを表す関数は、以下の式（２）〜（４）のようなものである。
【００３６】
ここで、これらの関数は、それぞれ前述の図２（ｃ），図６（ｃ），図８（ｃ）のデータを近似したものである。ｙは合焦位置の補正量を表し、ＦはＦ値を表しており、レンズの開放Ｆ値を用いる。
【００３７】
y=0.00002F5-0.0006F4+0.0071F3-0.0426F2+0.1265F-0.156 (2)
y=0.000006F5-0.0002F4+0.0025F3-0.0147F2+0.0463F-0.0534 (3)
y=0.000003F5-1E-04F4 +0.00123-0.0073F2+0.0217F-0.0266 (4)
このように、合焦位置の補正データを関数の形で与える場合には、図９のように、カメラボディ２側に、図２（ｂ），図６（ｂ），図８（ｂ）のようなＦ値毎の補正データを算出するための関数（係数）を記憶した補正用関数記憶手段３５と演算手段３２を設け、前記演算出手段３２において、上記関数とＦ値から合焦位置の補正量を算出し、合焦位置の補正を行うことになる。
【００３８】
（実施例１）
上記参考例１や参考例２のカメラを実現すれば、十分な合焦精度を得ることができるが、前述した様にＦ値によって合焦位置が変化することから、絞りを開放の状態で検出した合焦位置は撮影時に絞りを絞り込むことによって撮像面より多少ずれてしまう。このずれをも、補正することを可能にするカメラを、以下、本発明の実施例１として説明する。
【００３９】
図１０は本発明の実施例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
図１と異なるのは、実際の撮影時のＦ値を決定する露出決定手段３６を具備し、ここで得られる撮影時のＦ値を基に、絞り開放の状態で検出された合焦位置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置のずれをも補正しようとするものである。
【００４１】
そのために、補正手段２６は、上記参考例１にて説明した、例えば図２（ｃ）に示すような光学部材データ記憶手段３１から呼び出す開放Ｆ値に応じた補正データと記憶手段１３からの情報それぞれを用いて焦点検出装置にて得られた合焦位置に補正を加えるのみならず、さらに上記露出決定手段３６にて得られる実際の撮影時のＦ値に対応する補正データを光学部材データ記憶手段３１から呼び出し、該Ｆ値と開放Ｆ値の補正データの差分のデータを加味して焦点調節情報を算出する。
【００４２】
これにより、上記参考例１および参考例２よりも、更に精度の良い合焦動作を行うことができる。
【００４３】
なお、この実施例１においても、上記参考例２のように、補正データをＦ値の関数として、式（２）〜（４）のように与えてもよい。その際には、上記参考例２と同様に、前記関数とＦ値より合焦位置の補正の為の補正量を算出する為の補正用関数記憶手段３５や演算手段３２が必要になることは言うまでもない。
【００４４】
（変形例）
上記実施例および参考例においては、合焦位置を補正する為に、光学部材データ記憶手段３１や補正用関数記憶手段３５に具備する合焦位置の補正データをＦ値に対応させた補正量としているが、必ずしもＦ値に対応させた合焦位置のずれ量の補正データとする必要はなく、その他の例として、レンズの持つ収差の情報を交換レンズ１側に、また、前記光学部材で発生する収差の情報をカメラボディ２側に持たせ、合焦位置の補正を行うようにしても良い。
【００４５】
また、光学部材として、ローパスフィルタを例にしているが、これに限定されるものではなく、例えば赤外カットフィルタであってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２に記載の発明によれば、合焦精度を向上させることができるカメラシステムを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の参考例１に係る合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図３】本発明の参考例１において光学部材を配置していない状態を示すレンズの断面図である。
【図４】図２の状態より光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図５】図２の状態より図４とは異なる光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図６】図５の光学部材を用いる際の合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図７】図２の状態より図４，図５とは異なる光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図８】図７の光学部材を用いる際の合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図９】本発明の参考例２に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備される光学部材による光線のずれを示す図である。
【図１２】図１１の光学部材による光線のずれをＦ値毎に示した図である。
【図１３】図１１の光学部材への光束の入射角度の違いによる合焦位置のずれを説明する為の図である。
【図１４】従来の銀塩カメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備されるファイダ光学系を示す図である。
【図１６】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備される焦点検出光学系を示す図である。
【図１７】焦点検出装置による合焦位置と正しい合焦位置とのずれを示す図である。
【図１８】従来のデジタルカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】光学部材を配置することによる合焦位置のずれについて説明する為の図である。
【符号の説明】
１ 交換レンズ
２ カメラボディ
１０ 撮影光学系
２２ センサ
２３ 処理手段
２６ 補正手段
２７ 撮像面
２８ クイックリターンミラー
２９ 撮像素子
３０ 光学部材
３１ 光学部材データ記憶手段
３２ 演算手段
３３ レンズ駆動制御手段
３４ ファインダ光学系
３５ 補正用関数記憶手段
３６ 露出決定手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラシステムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレンズ交換可能なカメラにおける合焦動作について、図１４を用いて説明する。
【０００３】
図１４は、交換レンズ１がカメラボディ（カメラ本体）２に装着された状態を表している。ここで、合焦動作を行う際には、撮影（撮像）光学系１０は、該撮影光学系１０の内部に設けられる絞りが開放の状態になっている。そして、該撮影光学系１０によりカメラボディ２内に導かれる被写体からの光は、クイックリターンミラー２８のメインミラーとサブミラーによってファインダ光学系３４に導かれる光と、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光とに分割される。
【０００４】
ファインダ光学系３４に導かれる光は、図１５に示す、焦点板７１，ペンタプリズム７２及び接眼レンズ７３を通り、撮影者の眼に導かれる。
【０００５】
一方、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光は、図１６に示す、フィールドレンズ６１，二次結像レンズ６２を通り、二つのセンサ６３（図１４のセンサ２２に相当）へと導かれる。このようにして図１４のセンサ２２上に結像された像の強度分布を光電変換し、電気的処理手段２３を用いて、２像の相対的な位置ずれを検知することで合焦状態を検出する。しかし、実際には前記撮像光学系１０の持つ特性によって、図１７に示す様に、前記センサ２２及び処理手段２３などにより構成される焦点検出装置によって検出された合焦位置は、正しい合焦位置からずれを生じている。そのため、前記交換レンズ１にはあらかじめこのずれを補正する為の補正データが記録手段１３に備えられており、この補正データを、レンズ通信手段１４，レンズ側通信端子１２，カメラ側通信端子２４，カメラ側通信手段２５を介して補正手段２６に読み出し、合焦位置のずれを補正する。
【０００６】
そして、上記のようにして検出された合焦位置を撮像面２７に一致させる為に、レンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に備えられたモータ２５を駆動し、合焦動作を行い、その後、開放となっている絞りを絞り込み、撮影が行われる。
【０００７】
ここで、上記の合焦位置は、白色光源での空間周波数３０本／ｍｍに対するレンズのＭＴＦピーク位置を指している。
【０００８】
一方、レンズ交換可能なデジタルカメラの場合には、銀塩カメラのボディを流用したものが多く、図１８に示す様に、前記交換レンズ１及び前記カメラボディ２とほぼ同様なものが用いられている。但し、前記レンズ交換可能なデジタルカメラの場合には、撮像面にはフィルムの代わりにＣＣＤなどの撮像素子２９が配置されており、さらに該撮像素子２９で発生するモアレなどを取り除く為に、該撮像素子２９よりも被写体側（クイックリターンミラー２８と撮像素子２９との間）にローパスフィルタなどの光学部材３０が配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のレンズ交換可能なデジタルカメラの合焦動作については、前述した合焦動作とまったく同じであるが、前記フィールドレンズ６１及び二次結像レンズ６２を通ってセンサ２２上に結像される光束は、光学部材３０を通らない光である。このため、前記センサ２２から得られる出力を演算処理をし、前記記憶手段１３に記憶されたレンズデータを用いて補正を行った結果の合焦位置は、図１９の様に、実際の合焦位置とずれを生じる、つまり撮像面２７に対して光学部材３０を配置したことによるずれを生じることになる。また、この合焦位置のずれについては後述するが、Ｆ値（絞り値）に依存する量である為、上述したように合焦動作を行う際には絞りを開放の状態で焦点検出を行うことによって開放Ｆ値の異なるレンズでは、合焦位置のずれを補正する量も異なる。
【００１０】
さらに、絞りを開放の状態で焦点検出し、その後絞りを絞り込んで撮影を行うことから、検出された合焦位置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置にもずれを生じることになる。
【００１１】
（発明の目的）
本発明の目的は、合焦精度を向上させることのできるカメラシステムを提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正データを撮影光学系のＦ値ごとに記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値に対応する前記カメラ側記憶手段の補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記撮影光学系の開放Ｆ値にそれぞれ対応する前記カメラ側記憶手段の補正データの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とする。
【００１３】
同じく上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正関数を記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記カメラ側記憶手段が記憶している補正関数とを用いて演算される補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データと前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データとの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施例および参考例に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
まず、ローパスフィルタ等の光学部材が、後述する図１等に示す位置に配置されることによって合焦位置がずれること、及び、前記光学部材が配置されることによって発生する合焦位置のずれはＦ値に関係していることについて、図１１〜図１３を用いて以下に説明する。
【００１６】
図１１（ａ）は、前記光学部材が配置された場合の光線の光路について示した図である。前記光学部材が配置されていない場合、光線は屈折することなくＡ地点へ到達する。しかし、前記光学部材が配置されることにより、該光学部材への入射および出射面において屈折が起こり、Ｂ地点へ到達する。ここで、Ａ地点からＢ地点までのずれをｘとすると、ｘは図１１（ｂ）に示す式（１）のように表される。
【００１７】
図１１において、ｄは前記光学部材の幅であり、Ｎは前記光学部材の屈折率であり、θは前記光学部材への光線の入射角を表している。これを示したものが図１２である。
【００１８】
図１２は、前記光学部材の幅を「ｄ＝１ｍｍ」、前記光学部材の屈折率を「１．５」とした場合の例を示すものである。この図より、入射する光線の角度が大きいほど、Ａ地点よりずれていくことが判り、このことから前記光学部材への入射角度が大きい光線を含む光束ほど、合焦位置がＡ地点より離れていくことになる。よって、前記光学部材へ入射する光束に含まれる光線の入射角度はＦ値が小さいほど大きくなるため、図１３（ａ）の様に、Ｆ値が小さいものほど収差のずれが大きくなるので、Ａ地点からのずれが大きくなり、図１３（ｂ）の様に、Ｆ値が大きいものほど収差のずれが小さくなるので、Ａ地点からのずれが小さくなる。
【００１９】
以上のようなことから、前記光学部材によって生じる合焦位置のずれを補正するデータを持つと共に、このデータをＦ値毎のデータとすることで、合焦位置の補正を適正にすることができる。これを実現する為の実施例および参考例を、以下に説明する。
【００２０】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１４と同じ構成要素については同一の符号を付してある。
【００２１】
図１において、撮影光学系１０は、該撮影光学系１０の内部に設けられる絞りが開放の状態になっている。そして、該撮影光学系１０によりカメラボディ内に導かれる被写体からの光は、クイックリターンミラー２８のメインミラーとサブミラーによってファインダ光学系３４に導かれる光と、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光とに分割される。
【００２２】
ファインダ光学系３４に導かれる光は、図１５に示す、焦点板７１，ペンタプリズム７２及び接眼レンズ７３を通り、撮影者の眼に導かれる。
【００２３】
一方、焦点検出を行う為の光学系へ導かれる光は、図１６に示す、フィールドレンズ６１，二次結像レンズ６２を通り、センサ６３（図１のセンサ２２に相当）へと導かれる。このようにして図１のセンサ２２上に結像された像の強度分布を光電変換し、処理手段２３を用いて、２像の相対的な位置ずれを検出することで合焦状態（デフォーカス量）を検出する。ここで、焦点検出を行う際には、絞りは開放状態になっている。
【００２４】
上記のようにして検出された合焦位置は、図１９のように、実際の合焦位置からずれたものとなっている。これは、前述から明らかなように、前記交換レンズ１と前記光学部材３０の特性によるものである。そのため、この合焦位置のずれを補正する為に、交換レンズ１側に設けられた記憶手段１３からレンズの特性による合焦位置のずれを補正する為の情報を呼び出し、さらにカメラボディ２側に具備した光学部材データ記憶手段３１より前記光学部材３０によって生じる合焦位置のずれを補正する為の情報をレンズの開放Ｆ値に応じて呼び出し、補正手段２６にてそれぞれの情報を用いて補正を加え、レンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に設けられたモータ１５を制御し、合焦動作を行う。その後、露出決定を行い、絞りを絞り込み撮影が行われる。
【００２５】
ここで、合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ１）を示したのが、図２である。
【００２６】
図３のような撮影光学系を用いたカメラシステム（撮像面の前段に光学部材を配置していない場合）における合焦位置は、図２（ａ）のようである。ここで、合焦位置は近軸像面からの距離を表している。次に、図４の様に、図３の撮影光学系と撮像面の間に光学部材３０を配置した場合の合焦位置は、図２（ｂ）のようである。前記光学部材３０を配置した場合の、図２（ａ）と図２（ｂ）のような合焦位置のずれ量の差分をとったものが、図２（ｃ）である。
【００２７】
前記補正手段２６は、上記の図２（ｃ）に示す補正データと前記記憶手段１３からの情報それぞれを用いて焦点検出装置にて得られた情報（合焦位置）に補正を加え、焦点調節情報を算出する。そして、この焦点調節情報によりレンズ駆動制御手段３３を介して交換レンズ１側に設けられたモータ１５の駆動制御を行い、合焦動作を行う。よって、合焦精度が従来に比べ、格段に向上することになる。
【００２８】
図５は、前記光学部材３０とは厚みの異なる光学部材３０’を、撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の例を示すものであり、図６は、この場合の合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ２）を示したものである。
【００２９】
詳しくは、図６（ａ）は、図３の様に、光学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図６（ｂ）は、図５の様に、光学部材３０’を撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図６（ｃ）は、図６（ａ）と図６（ｂ）の差分を表している。
【００３０】
図７は、前記光学部材３０，３０’とは厚みの異なる光学部材３０”を、撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の例を示すものであり、図８は、この場合の合焦位置を補正する為の補正データ（合焦位置補正データ３）を示したものである。
【００３１】
詳しくは、図８（ａ）は、図３の様に、光学部材を配置していない場合の合焦位置を表し、図８（ｂ）は、図７の様に、光学部材３０”を撮像光学系１０と撮像面の間に配置した場合の合焦位置を、また、図８（ｃ）は、図８（ａ）と図８（ｂ）の差分を表している。
【００３２】
以上のように、図２（ｃ），図６（ｃ），図８（ｃ）のような、光学部材を無い場合の合焦位置と光学部材の有る場合（撮像光学系と撮像面の間に配置した場合）の合焦位置との差分を、データテーブルとしてカメラボディ側（交換レンズ１側であっても良い）に持たせる（この例では、光学部材データ記憶手段３１が記憶している）ことで、前記光学部材で発生する合焦位置のずれを補正することができ、撮影光学系１０の合焦精度を向上させることが可能となる。
【００３３】
以上の様にしてレンズ駆動を行った後、露出を決定され、開放状態になった絞りを絞り込み、撮影が行われる。
【００３４】
（参考例２）
図９は本発明の参考例２に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１と同じ構成要素については同一の符号を付してある。
【００３５】
この参考例２では、合焦位置の補正データを関数の形で与えた場合の例を示すものであり、ここでいう補正データを表す関数は、以下の式（２）〜（４）のようなものである。
【００３６】
ここで、これらの関数は、それぞれ前述の図２（ｃ），図６（ｃ），図８（ｃ）のデータを近似したものである。ｙは合焦位置の補正量を表し、ＦはＦ値を表しており、レンズの開放Ｆ値を用いる。
【００３７】
y=0.00002F5-0.0006F4+0.0071F3-0.0426F2+0.1265F-0.156 (2)
y=0.000006F5-0.0002F4+0.0025F3-0.0147F2+0.0463F-0.0534 (3)
y=0.000003F5-1E-04F4 +0.00123-0.0073F2+0.0217F-0.0266 (4)
このように、合焦位置の補正データを関数の形で与える場合には、図９のように、カメラボディ２側に、図２（ｂ），図６（ｂ），図８（ｂ）のようなＦ値毎の補正データを算出するための関数（係数）を記憶した補正用関数記憶手段３５と演算手段３２を設け、前記演算出手段３２において、上記関数とＦ値から合焦位置の補正量を算出し、合焦位置の補正を行うことになる。
【００３８】
（実施例１）
上記参考例１や参考例２のカメラを実現すれば、十分な合焦精度を得ることができるが、前述した様にＦ値によって合焦位置が変化することから、絞りを開放の状態で検出した合焦位置は撮影時に絞りを絞り込むことによって撮像面より多少ずれてしまう。このずれをも、補正することを可能にするカメラを、以下、本発明の実施例１として説明する。
【００３９】
図１０は本発明の実施例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図であり、交換レンズ１がカメラボディ２に装着されてカメラシステムを構成している。尚、図１と同じ構成要素については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４０】
図１と異なるのは、実際の撮影時のＦ値を決定する露出決定手段３６を具備し、ここで得られる撮影時のＦ値を基に、絞り開放の状態で検出された合焦位置と絞り込まれてから撮影を行う際の合焦位置のずれをも補正しようとするものである。
【００４１】
そのために、補正手段２６は、上記参考例１にて説明した、例えば図２（ｃ）に示すような光学部材データ記憶手段３１から呼び出す開放Ｆ値に応じた補正データと記憶手段１３からの情報それぞれを用いて焦点検出装置にて得られた合焦位置に補正を加えるのみならず、さらに上記露出決定手段３６にて得られる実際の撮影時のＦ値に対応する補正データを光学部材データ記憶手段３１から呼び出し、該Ｆ値と開放Ｆ値の補正データの差分のデータを加味して焦点調節情報を算出する。
【００４２】
これにより、上記参考例１および参考例２よりも、更に精度の良い合焦動作を行うことができる。
【００４３】
なお、この実施例１においても、上記参考例２のように、補正データをＦ値の関数として、式（２）〜（４）のように与えてもよい。その際には、上記参考例２と同様に、前記関数とＦ値より合焦位置の補正の為の補正量を算出する為の補正用関数記憶手段３５や演算手段３２が必要になることは言うまでもない。
【００４４】
（変形例）
上記実施例および参考例においては、合焦位置を補正する為に、光学部材データ記憶手段３１や補正用関数記憶手段３５に具備する合焦位置の補正データをＦ値に対応させた補正量としているが、必ずしもＦ値に対応させた合焦位置のずれ量の補正データとする必要はなく、その他の例として、レンズの持つ収差の情報を交換レンズ１側に、また、前記光学部材で発生する収差の情報をカメラボディ２側に持たせ、合焦位置の補正を行うようにしても良い。
【００４５】
また、光学部材として、ローパスフィルタを例にしているが、これに限定されるものではなく、例えば赤外カットフィルタであってもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２に記載の発明によれば、合焦精度を向上させることができるカメラシステムを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の参考例１に係る合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図３】本発明の参考例１において光学部材を配置していない状態を示すレンズの断面図である。
【図４】図２の状態より光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図５】図２の状態より図４とは異なる光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図６】図５の光学部材を用いる際の合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図７】図２の状態より図４，図５とは異なる光学部材を配置した状態を示すレンズの断面図である。
【図８】図７の光学部材を用いる際の合焦位置補正データの一例を示す図である。
【図９】本発明の参考例２に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の実施例１に係るカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１１】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備される光学部材による光線のずれを示す図である。
【図１２】図１１の光学部材による光線のずれをＦ値毎に示した図である。
【図１３】図１１の光学部材への光束の入射角度の違いによる合焦位置のずれを説明する為の図である。
【図１４】従来の銀塩カメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１５】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備されるファイダ光学系を示す図である。
【図１６】従来及び本発明に係るカメラシステムに具備される焦点検出光学系を示す図である。
【図１７】焦点検出装置による合焦位置と正しい合焦位置とのずれを示す図である。
【図１８】従来のデジタルカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】光学部材を配置することによる合焦位置のずれについて説明する為の図である。
【符号の説明】
１ 交換レンズ
２ カメラボディ
１０ 撮影光学系
２２ センサ
２３ 処理手段
２６ 補正手段
２７ 撮像面
２８ クイックリターンミラー
２９ 撮像素子
３０ 光学部材
３１ 光学部材データ記憶手段
３２ 演算手段
３３ レンズ駆動制御手段
３４ ファインダ光学系
３５ 補正用関数記憶手段
３６ 露出決定手段
Claims (2)
- カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、
前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、
前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正データを撮影光学系のＦ値ごとに記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値に対応する前記カメラ側記憶手段の補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記撮影光学系の開放Ｆ値にそれぞれ対応する前記カメラ側記憶手段の補正データの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とするカメラシステム。 - カメラ本体に対して交換レンズが装着されるカメラシステムであって、
前記交換レンズは、絞りを含む撮影光学系と、該撮影光学系に応じた合焦位置の補正データを記憶しているレンズ側記憶手段と、レンズ駆動手段とを有し、
前記カメラ本体は、撮像手段と、前記撮影光学系の合焦位置を検出する焦点検出手段と、前記撮影光学系を透過した光束を前記撮像手段または前記焦点検出手段に入射する２つの光束に分割する光束分割手段と、該光束分割手段と前記撮像手段の間に配置される光学部材と、該光学部材に応じた合焦位置の補正関数を記憶しているカメラ側記憶手段と、前記撮影光学系のＦ値を決定する露出決定手段と、前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記カメラ側記憶手段が記憶している補正関数とを用いて演算される補正データと前記レンズ側記憶手段の補正データとに基づいて前記焦点検出手段により検出された合焦位置を補正し、前記露出決定手段により決定された前記撮影光学系のＦ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データと前記撮影光学系の開放Ｆ値と前記補正関数とを用いて演算される補正データとの差と補正された合焦位置に基づいて焦点調節情報を算出する補正手段とを有し、該補正手段により算出された焦点調節情報に基づいて前記レンズ駆動手段により合焦動作を行うことを特徴とするカメラシステム。
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