JPH11305114A

JPH11305114A - 電子カメラ

Info

Publication number: JPH11305114A
Application number: JP10115429A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Utagawa; 健歌川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-04-24
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】３５ｍｍ銀塩フイルム用一眼レフカメラの交
換レンズが流用可能で、小型かつ低価格で高性能な一眼
レフ電子カメラを提供する。【解決手段】撮影レンズ１０を透過した被写体光はミ
ラー４Ａで反射されてファインダスクリーン５に導かれ
る。ミラー４Ａの中央部分はハーフミラーとなってお
り、ミラー４Ａを透過した一部の被写体光はミラー６Ａ
で反射されて焦点検出装置９０に導かれる。撮影動作
時、ミラー４Ａは上方に跳ね上がる一方、ミラー６Ａは
図の２点鎖線で示される状態に回動する。これにより被
写体光はカメラの下方に導かれ、フィールドレンズ１、
ミラー９、再結像レンズ２を経て、２次結像面Ｓ上に位
置する撮像素子３に再結像される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子カメラに関す
るものであり、さらに詳しくは、撮影レンズ交換式の３
５ｍｍカメラの撮影レンズを共用可能な一眼レフ式の電
子カメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の電子カメラとして従来からある
ものに、３５ｍｍ銀塩フイルムを用いる一眼レフ式のカ
メラを流用し、撮影レンズの焦点面（１次結像面）、す
なわちフイルム面に相当する位置に大型の撮像素子を配
置するものが知られている。

【０００３】また、上述の１次結像面上に形成される被
写体像を再結像レンズで２／３インチ以下の小型撮像素
子の撮像面（２次結像面）上に再結像させるタイプのも
のもある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の大型
の撮像素子を用いるものでは、撮像素子の価格が高いた
めに、電子カメラの値段も非常に高価なものとなる。一
方、上述の小型撮像素子上に被写体像を再結像させるタ
イプの電子カメラでは、再結像レンズを１次結像面の後
方に配設しているため、裏蓋の部分が数センチも盛り上
がった非常に大きなものとなり、重量と携行性に問題が
ある。これに加え、ケラレによって使用可能な交換レ
ンズが限定されたり、あるいは撮像素子に導くことの
できる光量が低下するなどの問題がある。

【０００５】ここで、従来の技術に係る電子カメラにつ
いて、２種類を例に挙げ、上記およびの問題点につ
いて説明する。

【０００６】

【表１】 −例１− 撮像素子サイズ：２／３インチ（撮像エリア寸法：約６．６×８．８ｍｍ）（対角長：約１１ｍｍ）再結像レンズの再結像倍率：約０．２７８倍（約１／３．６）倍撮像素子の１次結像面上での画面寸法：約２４×３２ｍｍ

【０００７】上記表１において、「撮像素子の１次結像
面上での画面寸法」とあるのは、撮像素子の撮像エリア
を、再結像レンズを介して１次結像面上に逆投影したと
きの画面寸法を示している。以下、これを「１次結像面
上での画面寸法」と称して説明をする。

【０００８】上記に示す例１の電子カメラでは、１次結
像面上での画面寸法を３５ｍｍカメラのフルサイズ画面
（２４×３６ｍｍ）に近い２４×３２ｍｍとしている。
このため、３５ｍｍカメラの扱いに慣れている人がこの
電子カメラを用いる場合、装着される撮影レンズの焦点
距離と撮影画角との関係に違和感を生じることがない。

【０００９】しかし、上述のとおり１次結像面上での画
面寸法を大きくとっているため、装着される撮影レンズ
によっては周辺の画像に陰りを生じる場合がある。これ
について図８を参照して説明する。図８は、撮影レンズ
で形成される１次結像面Ｐの位置にフィールドレンズ１
が、その後方に再結像レンズ２が、そして再結像レンズ
２で形成される２次結像面Ｓの位置に撮像素子３がそれ
ぞれ配設される様子を示す図である。なお、実際にはフ
ィールドレンズ１と再結像レンズ２との間に光路を曲げ
るためのミラーなどが配設されるが、説明の簡略化のた
めに図８ではそれらの図示を省略する。図８においてｄ
は、撮像素子の撮像エリア寸法の対角長を示し、ｄ0は
１次結像面上での画面寸法の対角長を示す。

【００１０】ところで、３５ｍｍ銀塩フイルムを用いる
一眼レフカメラに装着される交換レンズの焦点距離は、
短焦点側では１０ｍｍ程度のものから長焦点側では１、
０００ｍｍを越すものまである。これらの交換レンズの
開放Ｆ値は、殆どがＦ５．６よりも小さい（明るい）。
そして、これらの交換レンズの射出瞳位置と大きさは概
ね図８のハッチングで示される範囲に分布する。１次結
像面上の像高０の点Ｃおよび像高が最も高い点Ｈ（例１
のカメラにおいては像高２０ｍｍの位置）それぞれに入
射するＦ0の光束に着目すると、点Ｃに入射するＦ0の光
束は、どのような撮影レンズを用いてもケラレを生じる
ことはない。ところが、点Ｈに入射するＦ0の光束（図
８において破線で示される光束）は、たとえば撮影レン
ズＡのような射出瞳位置および大きさを有するものでは
ケラレを生じることはないが、撮影レンズＢのような射
出瞳位置および大きさを有するものではケラレを生じて
しまう。これにより、２次結像面Ｓ上に形成される像の
周辺部の光量が低下したり陰りを生じたりしてしまう。
実際、例１の電子カメラでは１次結像面側の利用光束を
Ｆ６．７程度に設定しているが、それでも使用可能な撮
影レンズの種類も自ずと限られてしまう。これに対し、
使用可能な撮影レンズの種類を増やすためには１次結像
面Ｐに入射する光束Ｆ0（以下、これを１次結像面側の
利用光束と称する）を狭める（暗くする）必要がある。

【００１１】ここで、撮像素子３に入射する光束の広が
り（明るさ）Ｆについて説明する。いま、再結像レンズ
２の再結像倍率をＭとすると、撮像素子３に入射する光
束の明るさＦは、以下の式（１）で表される。

【数１】Ｆ＝Ｆ0×Ｍ … 式（１）

【００１２】式（１）に、例１のカメラの数値をあては
めてみると、Ｆ0＝６．７、Ｍ＝１／３．６であるから
撮像素子３に入射する光束の明るさＦは約１．９とな
る。つまり、１次結像面側の利用光束はＦ６．７程度で
あっても、再結像レンズ２から撮像素子３に入射する光
束の明るさはＦ１．９程度となる。なお、実際には再結
像レンズ２の透過率等も加味しなくてはならず、上記光
束の明るさの実効値としてはＦ１．９よりも暗くなる
が、ここでは説明を単純化するために再結像レンズ２の
透過率の影響については無視する。

【００１３】上述のように、使用可能な撮影レンズの種
類が限られてしまう問題を解決可能な電子カメラとして
は以下の例２に示されるものがある。

【表２】 −例２− 撮像素子サイズ：１／２インチ（撮像エリア寸法：約４．８×６．４ｍｍ）（対角長：約８ｍｍ）再結像光学系の再結像倍率：約０．４倍（約１／２．５）倍撮像素子の１次結像面上での画面寸法：約１２×１６ｍｍ

【００１４】上記の例２のものを図８にあてはめて説明
すると、撮像素子の１次結像面上での画面寸法が例１の
ものに比べて約半分となっている。このために画角は狭
められ、等価的には装着される撮影レンズの焦点距離を
倍にしたときの絵づくりとなってしまうという違和感は
生じるものの、１次結像面Ｐにおいて像高の最大値は例
１のものの約半分の１０ｍｍとなる。したがって、例１
の電子カメラのようなケラレの問題は発生しにくく、１
次結像面側の利用光束Ｆ0をＦ６．７程度に設定した場
合には３５ｍｍ一眼レフカメラの殆どの交換レンズが使
用可能となる。

【００１５】しかし、例２に示す電子カメラでは、再結
像レンズ２の再結像倍率Ｍが０．４と比較的大きい（縮
小率１／Ｍが小さい）ため、１次結像面側の利用光束Ｆ
0をＦ６．７に設計すると、撮像素子３に入射する光束
の明るさＦは、式（１）から求められるように約２．７
となってしまい、撮像素子に導かれる光量が例１のもの
に比べて減ってしまう。このため、低輝度側の撮影可能
輝度範囲も狭められてしまう。つまり、電子カメラにお
いては撮像素子に導く光量をできるだけ多く確保して見
かけの感度を高めることが肝要である。

【００１６】本発明の第１の目的は、３５ｍｍ銀塩フィ
ルム用一眼レフカメラの交換レンズが流用可能で、小型
かつ低価格で高性能の一眼レフ電子カメラを提供するこ
とにある。また、本発明の第２の目的は、撮像素子の撮
像性能を最大限に活かすことの可能な一眼レフ電子カメ
ラを提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】（１）一実施の形態を
示す図２に対応づけて以下の発明を説明すると、請求項
１に記載の発明は、撮影目的に応じて交換可能に装着さ
れる撮影レンズ１０を透過した被写体光をファインダに
導くための第１の光誘導手段４Ａと；第１の光誘導手段
４Ａと撮影レンズ１０の１次結像面Ｐ3との間に配設さ
れる第２の光誘導手段６Ａと；第２の光誘導手段６Ａに
より導かれる被写体光を、被写体像を撮像するための撮
像素子３の受光面上に再結像するための再結像光学系１
および２と；撮影レンズ１０の焦点位置を検出する焦点
検出装置９０と；第２の光誘導手段６Ａを、撮影動作時
には被写体光が再結像光学系１および２に導かれる状態
に、そして非撮影動作時には焦点検出装置９０に導かれ
る状態に切換駆動するための切換駆動手段６０とを有す
ることにより上述した目的を達成する。一実施の形態を
示す図４に対応づけて以下の発明を説明する。（２）請求項２に記載の発明は、撮影目的に応じて交
換可能に装着される３５ｍｍカメラ用の撮影レンズ１０
により形成される１次結像面Ｐ2上の被写体像を、撮像
素子３上に再結像するための再結像光学系１および２を
有する電子カメラに適用される。そして、撮像素子３の
撮像エリアを、再結像光学系１および２を介して１次結
像面上Ｐ2に逆投影したときの短辺側画面寸法をＨ（ｍ
ｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたときに、以下の条件式
を満足するものである。条件式（１）１２＜Ｈ条件式（２）３１＞Ｄ（３）請求項３に記載の発明は、撮影目的に応じて交
換可能に装着される３５ｍｍカメラ用の撮影レンズ１０
により形成される１次結像面Ｐ2上の被写体像を、撮像
素子３上に再結像するための再結像光学系１および２を
有する電子カメラに適用される。そして、１次結像面Ｐ
2上の被写体像を、再結像光学系１および２によって撮
像素子３上に再結像する際の再結像倍率をＭ、再結像光
学系１および２の撮像素子３側の明るさをＦ、撮像素子
３の撮像エリアの対角寸法をＬ（ｍｍ）、撮像素子３の
撮像エリアを、再結像光学系１および２を介して１次結
像面Ｐ2上に逆投影したときの短辺側画面寸法をＨ（ｍ
ｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたときに、以下の条件式
を満足するものである。条件式（３）０．０３２Ｌ≦Ｍ＜０．３５条件式（４）Ｆ＜２．１条件式（５）１２＜Ｈ条件式（６）３１＞Ｄ（４）請求項４に記載の発明は、撮影目的に応じて交
換可能に装着される３５ｍｍカメラ用の撮影レンズ１０
により形成される１次結像面Ｐ2上の被写体像を、撮像
素子３上に再結像するための再結像光学系１および２を
有する電子カメラに適用される。そして、１次結像面Ｐ
2上に形成される被写体像を、再結像光学系１および２
によって撮像素子３上に再結像する際の再結像倍率を
Ｍ、再結像光学系１および２の撮像素子３側の明るさを
Ｆ、撮像素子３の撮像エリアの対角寸法をＬ（ｍｍ）、
撮像素子３の撮像エリアを、再結像光学系１および２を
介して１次結像面Ｐ2上に逆投影したときの短辺側画面
寸法をＨ（ｍｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたときに、
以下の条件を満足するものである。条件式（７）０．０３２Ｌ≦Ｍ＜０．３条件式（８）Ｆ＜２．１条件式（９）１２＜Ｈ条件式（１０）３１＞Ｄ

【００１８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本
発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図７を参照して本発
明の実施の形態について説明する。

【００２０】図１は、本発明が適用される一眼レフ式電
子カメラの概略的構成を示す図であり、（ａ）が撮影レ
ンズ１０の光軸に沿う縦断面を示す図、（ｂ）がカメラ
背面視の部分断面図である。撮影者がファインダ視野を
観察する状態（以下、これを非撮影動作時と称する）に
おいて、ミラー４は図１（ａ）に示されるように撮影レ
ンズ１０の光路中に位置しており、撮影レンズ１０を透
過した被写体光はミラー４によって上方に反射され、フ
ァインダスクリーン５の１次結像面Ｐ1上に被写体像が
形成される。撮影者は、ファインダスクリーン５に形成
される被写体像をペンタプリズム７、接眼レンズ８を介
して観察する。

【００２１】撮影動作時には、ミラー４が上方に跳ね上
がり、撮影レンズ１０の光路から退避する。そして撮影
レンズ１０を透過した被写体光はミラー６によってカメ
ラ下方に反射され、上述の１次結像面Ｐ1とミラー４に
関して共役の位置にある１次結像面Ｐ2に被写体像が形
成される。なお、この１次結像面Ｐ2は、ミラー４およ
びミラー６がない場合に撮影レンズ１０を通過した被写
体光が像を結ぶ位置である１次結像面Ｐ3と、ミラー６
に関して共役の位置にある。１次結像面Ｐ2に結像され
る被写体像は、図１（ｂ）に示されるようにフィールド
レンズ１、ミラー９、再結像レンズ２を介して撮像素子
３の受光面（２次結像面）に再結像される。

【００２２】図１に示す電子カメラによれば、撮影レン
ズ１０を透過した被写体光を、ミラー４と１次結像面Ｐ
3との間に配設されるミラー６によって１次結像面Ｐ2に
導き、フィールドレンズ１および再結像レンズ２で構成
される再結像光学系によって撮像素子３上に被写体像を
再結像する。したがって、銀塩カメラのフイルム面に相
当する１次結像面Ｐ3の後方にフィールドレンズや再結
像レンズなどを配設するような従来の技術に係る電子カ
メラと異なり、カメラ背面側の膨らみを防止して小型の
電子カメラを提供することが可能となる。

【００２３】ところで、図１に示す電子カメラは、マニ
ュアルフォーカス式のカメラとして構成したものである
が、ミラー４をハーフミラーとすることによりオートフ
ォーカス化することも可能である。つまり、ミラー４を
ハーフミラーとすることにより、撮影レンズ１０を透過
した被写体光の一部は、ミラー４が下がっている状態に
おいても撮像素子３に導かれる。そして、この撮像素子
３を焦点検出用の素子として兼用すればオートフォーカ
スが可能となる。この場合の焦点検出方法はコントラス
ト検出方式となる。また、撮像素子を焦点検出用の素子
として兼用することにより、撮影視野範囲内の任意の領
域で焦点検出を行うことができる。

【００２４】上述のようにミラー４をハーフミラーとす
る場合には、ミラー４を固定式とするものであってもよ
いが、撮影レンズ１０を透過した被写体光を撮像素子３
に導く際の光量を最大限に確保するためには、ミラー４
を撮影動作時にはね上げるように構成することが好まし
い。

【００２５】図１に示す電子カメラをオートフォーカス
式のカメラとして構成する場合、撮像素子３を焦点検出
用の素子として兼用するものであったが、別の焦点検出
装置をカメラ内に内蔵するものであってもよい。これに
ついて図２を参照して説明する。図２において、（ａ）
は撮影レンズ１０の光軸に沿う縦断面を示す図であり、
（ｂ）がカメラ背面視の部分断面図、そして（ｃ）が焦
点検出装置の構成を説明する図である。なお、図１と同
じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。

【００２６】図２（ａ）において、ミラー４Ａの中央部
分はハーフミラーとなっており、その他の部分は全反射
ミラーとなっている。なお、ミラー４Ａの全面をハーフ
ミラーとするものであってもよいが、この場合にはファ
インダ像の全体がやや暗くなる。また、ミラー４Ａの後
方に配設されるミラー６Ａは、図２（ｂ）に示されるよ
うに撮影レンズ１０の光軸に対して直角方向に延在する
回動軸６１で回動自在に軸支される。非撮影動作時にお
いて、ミラー４Ａは図２（ａ）に示されるように撮影レ
ンズ１０の光路中に位置しており、撮影レンズ１０を透
過した被写体光はミラー４Ａによって上方に反射され、
ファインダスクリーン５の１次結像面Ｐ1上に被写体像
が形成される。このとき、ミラー４Ａのハーフミラー部
分を透過した光はミラー６Ａによって上方に反射され、
１次結像面Ｐ4上に被写体像の一部が形成される。この
１次結像面Ｐ4は、ミラー４Ａおよびミラー６Ａがない
場合に撮影レンズ１０を透過した被写体光が像を結ぶ位
置である１次結像面Ｐ3と、ミラー６Ａに関して共役の
位置にある。そして、撮影レンズ１０の焦点位置は焦点
検出装置９０によって検出される。

【００２７】焦点検出装置９０は、図２（ｃ）にその拡
大図が示されるようにマスク９１、フィールドレンズ９
２、ミラー９３、マスク９４、セパレータレンズ９５お
よびラインセンサなどで構成される受光素子９６などを
有する。そして、１次結像面Ｐ4に結像される被写体像
は、フィールドレンズ９２およびセパレータレンズ９５
を経て瞳分割されて受光素子９６上に再結像される。す
なわち、焦点検出装置９０は位相差検出方式によって焦
点検出を行う。なお、焦点検出装置９０としては位相差
検出方式のみならず、コントラスト検出方式等、他の焦
点検出方式を有するものであってもよい。

【００２８】撮影動作時には、ミラー４Ａが上方に跳ね
上がり、撮影レンズ１０の光路から退避する。このと
き、ミラー６Ａはミラー駆動機構６０によって駆動さ
れ、図２（ａ）の２点鎖線で示す位置に回動する。これ
により、撮影レンズ１０によって導かれる被写体光はミ
ラー６Ａによってカメラ下方に反射され、１次結像面Ｐ
2に被写体像が形成される。１次結像面Ｐ2に結像される
被写体像は、図２（ｂ）に示されるようにフィールドレ
ンズ１、ミラー９、再結像レンズ２を介して撮像素子３
の受光面に再結像される。

【００２９】ここでミラー６Ａの回動方向について図３
を参照して説明する。図３（ａ）は、図２（ａ）に示す
電子カメラの縦断面図において、ミラー６Ａおよびフィ
ールドレンズ１の部分のみを拡大して示す図である。非
撮影動作時において、ミラー６Ａは図３（ａ）の実線で
示される位置にある。したがって、撮影レンズ１０（図
２（ａ）参照）の光軸Ａｘに沿って進む被写体光はミラ
ー６Ａの反射面ｒでカメラ上方に反射される。一方、非
撮影動作時の状態から撮影動作時の状態に移行するのに
伴い、ミラー６Ａは、図３（ａ）において反時計回りの
方向に回動する。これにより、光軸Ａｘに沿って進む被
写体光はミラー６Ａの反射面ｒで反射されてカメラ下方
に導かれる。

【００３０】非撮影動作時の状態から撮影動作時の状態
に移行する上述の過程において、ミラー６Ａの端部はＬ
1およびＬ2で示す軌跡を描く。このため、フィールドレ
ンズ１は、ミラー６Ａとの干渉を避けるためにミラー６
Ａから離して配設する必要がある。これに対し、両面反
射ミラーを用いることによりこの問題を解決することが
できる。これについて図３（ｂ）を参照して説明する。

【００３１】図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すミラー６
Ａを両面反射ミラー６Ｂに代えたものを示す図である。
そして、非撮影動作時において両面反射ミラー６Ｂは図
３（ｂ）の実線で示される位置にある。したがって、撮
影レンズ１０の光軸Ａｘに沿って進む被写体光は両面反
射ミラー６Ｂの第１反射面ｒ１でカメラ上方に反射され
る。一方、非撮影動作時の状態から撮影動作時の状態に
移行するのに伴い、両面反射ミラー６Ｂは図３（ｂ）に
おいて時計回りの方向に回動する。これにより、光軸Ａ
ｘに沿って進む被写体光は両面反射ミラー６Ｂの第２反
射面ｒ２で反射されてカメラ下方に導かれる。

【００３２】非撮影動作時の状態から撮影動作時の状態
に移行する過程において、両面反射ミラー６Ｂの端部は
Ｌ3およびＬ4で示す軌跡を描く。したがって、図３
（ａ）に示すものと比べ、フィールドレンズ１の主面位
置と光軸Ａｘとの距離をδ1からδ2へと縮めることが可
能となり、カメラの小型化に有利である。なお、上記の
説明において、撮像素子３および焦点検出装置９０の配
設位置関係を逆、すなわち焦点検出装置９０をカメラ下
部に配設し、撮像素子３を再結像レンズ２などと共にカ
メラ上部に配設するものであってもよい。

【００３３】続いて、再結像レンズの２次結像面側の明
るさについての好ましい条件と、１次結像面上での画面
寸法および再結像倍率の好ましい条件とについて、図１
（ａ）に示す電子カメラの光路図を示す図４を参照して
説明する。

【００３４】− 再結像レンズの２次結像面側の明るさ
について − 一般に撮像素子は、画素数が同じでも撮像素子上の撮像
エリア寸法が大きいほどチップサイズが大きくなり、高
価になる。したがって、電子カメラの製造コストを低減
するには小さい撮像素子を用いることが効果的である。
また、撮像素子を小型化するのに伴い、再結像レンズを
小さく設計することができるので、カメラの小型化のた
めにも有利である。その一方で、撮像素子の感度は画素
サイズに相関するので撮像素子を小型化すると撮像素子
そのものの感度は低下せざるを得ない。つまり、撮像素
子の感度を上げるためには、一般に大きな撮像素子を用
いた方がよいことは明かである。しかし、撮像素子の感
度を論じる場合には、再結像レンズを経て撮像素子の各
画素に入射する光束（光量）も考慮する必要がある。以
下、これについて説明する。

【００３５】いま、撮像素子３上の撮像エリア寸法の短
辺長をＨ、長辺長をＶ、再結像レンズ２の２次結像面側
の明るさをＦとしたとき、撮像素子３の撮像エリアに入
射する光量Ａは以下のように表される。

【数２】Ａ ∝ （Ｈ×Ｖ）÷（Ｆ２） … 式（２）

【００３６】したがって、たとえば１／２インチ撮像素
子（撮像エリア寸法：４．８×６．４ｍｍ）を用い、こ
のときの再結像レンズ２の２次結像面側のＦ値をＦ_1/2
とするならば、１／３インチ撮像素子（撮像エリア寸
法：３．６×４．８ｍｍ）を用いて再結像レンズ２の２
次結像面側のＦ値Ｆ_1/3を以下の式（３）で求められる
値とすることでカメラとしての感度（銀塩フイルムを用
いるカメラに例えるならば使用するフイルムの感度に相
当）を同等とすることができる。たとえば、Ｆ１／２＝
２．８として１／２インチ撮像素子を用いるのであれ
ば、Ｆ_1/3＝Ｆ２．１として１／３インチ撮像素子を用
いることでカメラとしての感度を同等とすることができ
る。もちろん、コストの高い１／２インチ撮像素子を用
いるのであれば、再結像レンズ２の２次結像面側のＦ値
を２．７程度にとどめずにＦ２．０程度にまで明るく
し、撮像素子の持つ感度を活かすことが望ましいのは云
うまでもない。

【数３】

【００３７】以上に説明したように、カメラとしての感
度の要求値が同じであることを前提とした場合に、１／
３インチ撮像素子を用いるのか、それとも１／２インチ
撮像素子を用いるのかを勘案した場合、再結像レンズ２
の２次結像面側の明るさＦを明るくして１／３インチの
撮像素子を用いた方が小型化およびコストの面で好まし
い。

【００３８】また、再結像レンズ２の２次結像面側の明
るさＦについて説明すると、この明るさがＦ２．８程度
であるならば撮像素子を効率的に使用しているとは云え
ず、わざわざ再結像レンズを用いたカメラとする意義が
薄れる。つまり、再結像光学系を用いた電子カメラの利
点のひとつは、さまざまな種類の交換レンズが使用可能
で、かつ撮像素子へ十分な光量を導くことができること
にあり、したがって再結像レンズ２の２次結像面側の明
るさがＦ２．８よりも暗くなるようでは再結像光学系を
用いることなく、撮影レンズの１次結像面上に撮像素子
を直接配設する方がカメラの小型化や低コスト化のため
には有利である。

【００３９】これについて図５を参照して説明する。図
５は、撮像素子３として１／２インチ撮像素子を用いた
場合と１／３インチ撮像素子を用いた場合とで、カメラ
としての感度が同等となるようにしたときの再結像レン
ズ２の２次結像面側の明るさＦ_1/2およびＦ_1/3の対応関
係を説明する表である。

【００４０】図５からもあきらかなように、１／２イン
チ撮像素子と組み合わせて用いる撮像レンズの２次結像
面側の明るさＦ_1/2がＦ１．９〜２．８であるならば、
１／３インチ撮像素子を用いて再結像レンズの２次結像
面側の明るさＦ_1/3をＦ１．４〜２．１とする方が小型
化およびコストの面で好ましい。すなわち、再結像レン
ズ２は、焦点距離も撮影倍率も固定であり、したがって
メガピクセルの撮像素子すなわち画素数が１００万個を
越すような撮像素子を使用する場合に要求される解像性
能を備えつつ、Ｆ１．４程度の明るさのものを実現する
ことはさして困難なことではない。これに対し、広い焦
点距離範囲をカバーするズームレンズにより形成される
像をメガピクセルの撮像素子に直接結像させるタイプの
電子カメラでは、小型でＦ２．８よりも明るく、かつメ
ガピクセルの撮像素子に対応する十分な解像を有するレ
ンズを実現することは難しい。このような理由により、
比較的大きな撮像エリア寸法を有する撮像素子を用いて
再結像レンズの２次結像面側の明るさを暗めにするより
も、再結像レンズの２次結像面側の明るさを明るめにし
て、その分撮像エリア寸法の小さい撮像素子を用いる方
が有利である。

【００４１】− １次結像面上での画面寸法および再結
像倍率の好ましい条件について − 図８を参照して従来の技術でも説明したように、交換レ
ンズの射出瞳の大きさと位置とは交換レンズの種類によ
って異なり、１次結像面での画面寸法（図４における１
次結像面Ｐ2の対角長ｄ0）を大きくとると、すべての交
換レンズに対応して実用的にケラレなく利用可能な１次
結像面側の利用光束Ｆ0は狭められる（暗くなる）。

【００４２】ここで、「実用的にケラレなく利用可能」
と表現したのは、画面の４隅等の周辺部分（像高の高い
部分）においては若干のケラレの発生することを許容し
て利用可能なことを意味する。つまり、再結像レンズを
用いず、１次結像面上に撮像素子を直接配設するような
電子カメラであっても、コサイン４乗則や撮影レンズの
開口効率などによって画面周辺部の光量は低下する。こ
のような現実を踏まえたときに、再結像レンズのケラレ
がまったく生じないようにすることの意義は、あまりな
いといえる。したがって上述のとおり、実用上問題ない
程度のケラレについては許容する。

【００４３】１次結像面上での画面寸法（対角長ｄ0）
と、実用的にケラレなく利用可能な１次結像面側の利用
光束Ｆ0との間の上記関係をプロットしたのが図６に示
すグラフである。図６のグラフにおいて、曲線Ｃのハッ
チングを施した側の領域が１次結像面上での画面寸法
（対角長ｄ0）に対応して利用可能な１次結像面側の利
用光束Ｆ0を示す。

【００４４】ここで、再結像レンズ２の再結像倍率Ｍ
（Ｍ＜１）と、撮像素子３に導かれる光量との関係につ
いて説明する。再結像倍率Ｍは、図４の１次結像面Ｐ2
上での画面寸法ｄ0と２次結像面である撮像素子３の撮
像エリア寸法ｄとの比として定義される。すなわち、以
下の式（４）で表される。また、再結像レンズ２の１次
結像面側の利用光束Ｆ0と２次結像面側の明るさＦとの
関係は以下の式（５）で表される。さらに、撮像素子３
の撮像エリアに入射する光量Ａは以下の式（６）で表さ
れる。

【数４】Ｍ＝ｄ÷ｄ0 … 式（４）Ｆ＝Ｆ0×Ｍ … 式（５）Ａ ∝ （ｄ÷Ｆ）²＝（ｄ0÷Ｆ0）² … 式（６）

【００４５】式（６）より、ｄ0／Ｆ0が大きい方が撮像
素子３に導かれる光量は多い、すなわちエネルギ効率が
高い事になる。これを図６に当てはめて説明すると、１
次結像面Ｐ2上での画面寸法ｄ0と再結像レンズ２の１次
結像面側の利用光束Ｆ0との組み合わせを、曲線Ｃで示
される関係とすることで実用的にケラレを生じることな
く、かつ最大限のエネルギ効率で撮像素子３を利用する
ことができる。

【００４６】また、図６のグラフからもわかる通り、１
次結像面上での画面寸法ｄ0が３１ｍｍを越すと実用的
にケラレを生じることなく利用することの可能な１次結
像面側の利用光束Ｆ0は急激に大きく（暗く）なるの
で、１次結像面上での撮像領域の最大幅である画面対角
長は３１ｍｍ未満とするのがよい。

【００４７】一方、１次結像面上での画面寸法があまり
小さいと、流用しようとする３５ｍｍ銀塩フイルム一眼
レフカメラが有する既存の測光システムや焦点位置検出
システムとのマッチングがとれなくなる。つまり撮影範
囲（画面）内の広い領域で測光および焦点検出位置検出
を行うことの可能な銀塩フイルムカメラの測光システム
や焦点位置検出システムを流用しようとしたときに、１
次結像面上での画面寸法が小さいと、これらのシステム
による測光領域や焦点位置検出領域が実際の撮影範囲を
はみ出してしまう。したがって、１次結像面上での撮像
領域の短辺長は１２ｍｍを越す長さとするのがよい。さ
らに、１次結像面上での撮像領域の短辺長を１２ｍｍ以
下とすると、以下のように一眼レフカメラとしての使い
勝手が低下する問題も生ずる。すなわち、１次結像面上
での撮像領域を狭めると、画角も狭められるので、広角レンズの特性を活かせ
ない。１次結像面上に撮像素子３の画素を逆投影して考え
たときに、画素ピッチが相対的に細かくなるので、装着
される撮影レンズ解像力やカメラの焦点検出精度などに
過大なものが要求される。ファインダ視野が狭くなる。などの問題を生じ、３５ｍｍ銀塩一眼レフカメラを流用
することのメリットが無くなるからである。よって、以
下の表３に示す条件が決められる。

【表３】１次結像面上での画面対角長＜３１ｍｍ１次結像面上での画面短辺長＞１２ｍｍ

【００４８】なお、エネルギ効率はｄ0／Ｆ0に比例する
ことについて先に説明したが、これは取りも直さず図６
のグラフにおいて原点を通るｄ0／Ｆ0＝一定の直線で表
される関係に従ってｄ0およびＦ0定めればエネルギ効率
は一定となり、この直線の傾きを増すほどエネルギ効率
は増すことを示す。また、１次結像面Ｐ２における画面
対角長ｄ0の限界値１２ｍｍ（このときＦ0＝６）および
３１ｍｍ（このときＦ0＝１５）は、ｄ0＝２・Ｆ0で表
される直線Ｂ上に位置しており、したがって１次結像面
Ｐ２における画面対角長ｄ0が１２ｍｍのときも３１ｍ
ｍのときもエネルギ効率は一定となる。したがって、直
線Ｂ（ｄ0＝２・Ｆ0のグラフ）と曲線Ｃとで囲われる領
域で定められる関係に基づいて１次結像面Ｐ２における
画面対角長ｄ0および１次結像面側の利用光束Ｆ0を定め
れば、画面対角長ｄ0が１２ｍｍまたは３１ｍｍのとき
のエネルギ効率をミニマム値として確保することができ
る。

【００４９】また、表３の条件をさらに狭め、以下の表
４のように条件を定めるとケラレはさらに生じにくくな
り、同時にエネルギ効率も高めることができて好まし
い。

【表４】１次結像面上での画面対角長 ≦ ３０ｍｍ１次結像面上での画面短辺長 ≧ １３ｍｍ

【００５０】ここで、１／３インチ、１／２．５イン
チ、１／２インチの撮像素子に上述の条件をあてはめた
場合の具体例について図７を参照して説明する。図７に
おいて、（ａ）が１／３インチ撮像素子（有効撮像エリ
ア寸法：３．６×４．８ｍｍ）に、（ｂ）が１／２．５
インチ撮像素子（有効撮像エリア寸法：４．２×５．６
ｍｍ）に、そして（ｃ）が１／２インチ撮像素子（有効
撮像エリア寸法：４．８×６．４ｍｍ）に上述の条件を
あてはめたものである。

【００５１】ところで、図６に示すように、再結像レン
ズ２の１次結像面側の利用光束Ｆ0は、Ｆ６が最大の明
るさとなる。これに加え、先に述べたように再結像レン
ズ２の２次結像面側の明るさをＦ２．１よりも明るくす
ることが望ましいという条件を式（５）にあてはめる
と、再結像倍率Ｍには、以下の式（７）で表される条件
が生じる。

【数５】Ｍ ≦ （２．１÷６）＝０．３５ … 式（７）

【００５２】また、撮像素子３の撮像エリア寸法の対角
長をＬとすると、１次結像面上での画面対角長は３１ｍ
ｍ未満という上記表３に示す条件より、再結像倍率Ｍに
は以下の式（８）で表される条件も生じる。

【数６】

【００５３】以上の式（７）および式（８）を一つの式
で表すと、以下の式（９）のようになる。

【数７】０．０３２×Ｌ≦Ｍ≦０．３５ … 式（９）

【００５４】ふたたび図７（ａ）〜図７（ｃ）を参照し
て説明すると、１／３インチ撮像素子、あるいは１／
２．５インチ撮像素子を用いた場合には式（４）に示す
条件をすべて満たすことができる。一方、１／２インチ
撮像素子を用いた場合には１次結像面上での画面寸法に
関し、短辺長を１２ｍｍとした場合に式（４）に示す条
件を満たすことができない。

【００５５】式（７）あるいは式（８）に示すように、
再結像倍率Ｍの上限値は０．３５となるが、Ｍ＜０．３
程度にした方がケラレは少なくなり、これによって撮像
素子３の撮像エリアに導く光の量を増すことができて好
ましい。

【００５６】以上に説明した条件は、図１あるいは図２
に示す電子カメラに適用可能なのはもちろん、従来の技
術で説明した電子カメラにも適用可能である。

【００５７】以上の発明の実施の形態と請求項との対応
において、ミラー４、４Ａが第１の光誘導手段を、ミラ
ー６、６Ａ、６Ｂが第２の光誘導手段を、フィールドレ
ンズ１および再結像レンズ２が再結像光学系を、ミラー
駆動機構６０が切換駆動手段をそれぞれ構成する。

【００５８】

【発明の効果】以上に説明したように、（１）請求項１に記載の発明によれば、第２の光誘導
手段を切り換えて、撮影動作時には撮影レンズを透過し
た被写体光を再結像光学系に導き、そして非撮影動作時
には焦点検出装置に導くようにしたので電子カメラ内に
焦点検出装置や再結像光学系、そして撮像素子などを合
理的に配設することができ、カメラ背面側に再結像光学
系や焦点検出素子を配設する必要がない。このため、カ
メラ背面側が出っ張ることがなく、したがって小型の一
眼レフ式電子カメラを提供することができる。（２）請求項２に記載の発明によれば、再結像光学系
の入射光束に生じるケラレの量を抑制することが可能
で、撮像素子の受光面に十分な量の被写体光を導くこと
ができる。これにより、流用可能な銀塩一眼レフカメラ
の交換レンズの種類が多く、高感度な一眼レフ式電子カ
メラを提供することができる。（３）請求項３に記載の発明によれば、撮像素子の受
光面に十分な量の被写体光を導くことができ、なおかつ
再結像光学系の入射光束のケラレ量を抑制することがで
き、さらに撮像素子を小型化することができる。これに
より、小型で高い解像性能を有していて流用可能な銀塩
一眼レフカメラの交換レンズの種類が多く、かつ高感度
な一眼レフ式電子カメラを低価格で提供することができ
る。（４）請求項４に記載の発明によれば、撮像素子の受
光面に十分な量の被写体光を導くことができ、撮像素子
を小型化することができて、なおかつ再結像光学系の入
射光束のケラレ量を大幅に抑制することができる。これ
により、小型で高い解像性能を有していて流用可能な銀
塩一眼レフカメラの交換レンズの種類が多く、かつ高画
質で高感度な一眼レフ式電子カメラを低価格で提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る一眼レフ式電子カ
メラの概略的構成を説明する図であり、（ａ）が縦断面
図を、（ｂ）がカメラ背面側より見た部分断面図を示
す。

【図２】本発明の他の実施の形態に係る一眼レフ式電子
カメラの概略的構成を説明する図であり、（ａ）が縦断
面図を、（ｂ）がカメラ背面よりみた部分断面図を、
（ｃ）が焦点検出装置の縦断面図を示す。

【図３】一眼レフ式電子カメラの撮影動作時にミラーが
回動する様子を説明する図であり、（ａ）が片面反射ミ
ラーを用いるものを、（ｂ）が両面反射ミラーを用いる
ものを示す。

【図４】図１に示す一眼レフ式電子カメラの光路図であ
る。

【図５】１／２インチ撮像素子を用いた場合と、１／３
インチ撮像素子を用いた場合とで、カメラとしての感度
が同等となるようにしたときの再結像レンズの２次像面
側の明るさをまとめた図である。

【図６】１次結像面における画面対角長に対して再結像
レンズがケラレなく利用することのできる１次結像面側
の利用光束の関係を説明する図である。

【図７】電子カメラに用いる撮像素子の撮像エリアサイ
ズに対する１次結像面上での画面寸法および再結像レン
ズの再結像倍率の関係を表にまとめた図であり、（ａ）
が１／３インチ撮像素子を用いた場合を、（ｂ）が１／
２．５インチ撮像素子を用いた場合を、（ｃ）が１／２
インチ撮像素子を用いた場合を示す。

【図８】従来の技術に係る、銀塩カメラ用の撮影レンズ
が流用可能な一眼レフ式電子カメラの再結像光学系の概
略的構成を示す図である。

【符号の説明】

１フィールドレンズ２再結像レンズ３撮像素子４、４Ａミラー５ファインダスクリーン６、６Ａミラー６Ｂ両面反射ミラー９ミラー６０ミラー駆動機構６１回動軸９０焦点検出装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影目的に応じて交換可能に装着される撮
影レンズを透過した被写体光をファインダに導くための
第１の光誘導手段と、前記第１の光誘導手段と前記撮影レンズの１次結像面と
の間に配設される第２の光誘導手段と、前記第２の光誘導手段により導かれる前記被写体光を、
被写体像を撮像するための撮像素子の受光面上に再結像
するための再結像光学系と、前記撮影レンズの焦点位置を検出する焦点検出装置と、前記第２の光誘導手段を、撮影動作時には前記被写体光
が前記再結像光学系に導かれる状態に、そして非撮影動
作時には前記焦点検出装置に導かれる状態に切換駆動す
るための切換駆動手段と、を有することを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】撮影目的に応じて交換可能に装着される３
５ｍｍカメラ用の撮影レンズにより形成される１次結像
面上の被写体像を、撮像素子上に再結像するための再結
像光学系を有する電子カメラであって、前記撮像素子の撮像エリアを、前記再結像光学系を介し
て前記１次結像面上に逆投影したときの短辺側画面寸法
をＨ（ｍｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたときに、以下
の条件式を満足することを特徴とする電子カメラ。条件式（１）１２＜Ｈ条件式（２）３１＞Ｄ
【請求項３】撮影目的に応じて交換可能に装着される３
５ｍｍカメラ用の撮影レンズにより形成される１次結像
面上の被写体像を、撮像素子上に再結像するための再結
像光学系を有する電子カメラであって、前記１次結像面上の被写体像を、前記再結像光学系によ
って前記撮像素子上に再結像する際の再結像倍率をＭ、
前記再結像光学系の前記撮像素子側の明るさをＦ、前記
撮像素子の撮像エリアの対角寸法をＬ（ｍｍ）、前記撮
像素子の撮像エリアを、前記再結像光学系を介して前記
１次結像面上に逆投影したときの短辺側画面寸法をＨ
（ｍｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたときに、以下の条
件式を満足することを特徴とする電子カメラ。条件式（３）０．０３２Ｌ≦Ｍ＜０．３５条件式（４）Ｆ＜２．１条件式（５）１２＜Ｈ条件式（６）３１＞Ｄ
【請求項４】撮影目的に応じて交換可能に装着される３
５ｍｍカメラ用の撮影レンズにより形成される１次結像
面上の被写体像を、撮像素子上に再結像するための再結
像光学系を有する電子カメラであって、前記１次結像面上に形成される被写体像を、前記再結像
光学系によって前記撮像素子上に再結像する際の再結像
倍率をＭ、前記再結像光学系の前記撮像素子側の明るさ
をＦ、前記撮像素子の撮像エリアの対角寸法をＬ（ｍ
ｍ）、前記撮像素子の撮像エリアを、前記再結像光学系
を介して前記１次結像面上に逆投影したときの短辺側画
面寸法をＨ（ｍｍ）、対角長をＤ（ｍｍ）としたとき
に、以下の条件式を満足することを特徴とする電子カメ
ラ。条件式（７）０．０３２Ｌ≦Ｍ＜０．３条件式（８）Ｆ＜２．１条件式（９）１２＜Ｈ条件式（１０）３１＞Ｄ