説明

焦点検出装置、撮像装置

【課題】焦点検出素子によって発生する撮像素子へ導く結像光束のケラレを低減する。
【解決手段】撮像装置1は、撮像光学系2を通過した結像光束を反射してファインダスクリーン5側へ導くとともに一部の光束を透過するメインミラー3aと、メインミラー3aの透過光束を反射するサブミラー3bとを有するクイックリターンミラー3を有する。サブミラー3bは、凸面ミラーである。また、撮像装置1は、クイックリターンミラー3が結像光束の光路上から退避しているとき結像光束を受光して撮像する撮像素子4を有し、クイックリターンミラー3が結像光束の光路上にあるときサブミラー3bに反射された反射光束を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出素子6を有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は焦点検出装置およびその焦点検出装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
被写体光の一部を透過し、他を反射するクイックリターンミラーと、クイックリターンミラーを透過した結像光束の一部を焦点検出素子へ導くサブミラーとを備える撮像装置が知られている(たとえば、特許文献1)。このような撮像装置では、サブミラーには平面ミラーが用いられる。この際、焦点検出素子は、撮像素子と物理的に等価な位置に配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−304808号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、従来の撮像装置では、撮像素子と物理的に等価な位置に配置された焦点検出素子により、撮像素子へ導く結像光束のケラレが発生するおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一実施の形態による焦点検出装置は、撮像光学系を通過した結像光束を反射してファインダ光学系に導くとともに、一部の光束を透過するメインミラーと、メインミラーの透過光束を反射するサブミラーとを有するクイックリターンミラーと、クイックリターンミラーが結像光束の光路上から退避しているとき結像光束を受光して撮像する撮像素子と、クイックリターンミラーが結像光束の光路上にあるときサブミラーに反射された反射光束を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出素子とを備え、サブミラーが凸面ミラーであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
凸面ミラーで構成されるサブミラーを用いて焦点検出素子へ撮像光学系を通過した結像光束の一部を導くことにより、焦点検出素子までの撮像光学系の実質焦点距離を延長することができる。そのため、焦点検出素子によって発生する撮像素子へ導く結像光束のケラレを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明の一実施の形態による撮像装置の断面図の一例である。
【図2】焦点検出素子の一構成例を示す図である。
【図3】本発明の一実施の形態による焦点検出機構の一例を示す図である。
【図4】ミラー形状と反射光束の干渉との関係について例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の一実施形態による焦点検出装置を備えた撮像装置について、以下に説明する。この撮像装置は、位相差検出方式のオートフォーカス(以下、位相差検出AFと称する)により撮像光学系の焦点調節を行うものである。なお、位相差検出AFは、撮像光学系の異なる射出瞳を通過した二つの光束による一対の像の位相差に基づいて撮影レンズのデフォーカス量を検出し、その検出結果に基づいて焦点調節を行うオートフォーカスの方式である。
【0009】
図1は、本発明による撮像装置の一構成例を示すブロック図である。図1に示す撮像装置1は、一眼レフカメラであって、レンズ鏡筒100とカメラボディ200とを備える。レンズ鏡筒100は、カメラボディ200に交換可能に装着されている。
【0010】
レンズ鏡筒100の内部には、複数の撮影レンズ2a〜2cを含む撮像光学系2と、レンズ駆動モータ11と、絞り部材12とが設けられている。撮影レンズ2bは、レンズ駆動モータ11により駆動される焦点調節レンズである。
【0011】
カメラボディ200の内部には、メインミラー3aおよびサブミラー3bからなるクイックリターンミラー3と、撮像素子4と、ファインダスクリーン5と、焦点検出素子6と、ペンタプリズム7と、接眼レンズ8と、測光用レンズ9と、測光センサ10とを備える。
【0012】
クイックリターンミラー3は、可動式のミラーであって、撮像光学系2を通過した結像光束の光路上にある図示位置または結像光束の光路から退避した位置(たとえば、ファインダスクリーン5の下側)に置かれる。
【0013】
メインミラー3aの一部はハーフミラーとなっており、ハーフミラー部に入射した結像光束は一部が透過してサブミラー3bへ入射され、残りはファインダスクリーン5側へ反射される。また、メインミラー3aのハーフミラー部以外の部分に入射した結像光束もファインダスクリーン5側へ反射される。サブミラー3bは、凸面ミラーで構成され、メインミラー3aのハーフミラー部を透過した光束を焦点検出素子6へ反射する。
【0014】
撮像素子4は、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサなどから構成される。撮像素子4は、クイックリターンミラー3が結像光束の光路上から退避した位置にあるとき撮像光学系2を通過した結像光束を受光し、撮像信号を出力する。
【0015】
ファインダスクリーン5は、撮像素子4と等価な位置に設けられている。メインミラー3aにより反射された結像光束は、ファインダスクリーン5上に結像する。ファインダスクリーン5上に結像された被写体像はペンタプリズム7および接眼レンズ8を介して撮影者の目で観察されるとともに、ペンタプリズム7および測光用レンズ9を介して測光センサ10へも導かれる。撮像装置1は、測光センサ10から出力される測光領域ごとの測光信号に基づいて露出演算を行い、被写体の輝度に応じたシャッター速度と絞り部材12の絞り値を算出する。なお、手動露出撮影モード設定時には、撮影者が設定したシャッター速度と絞り値を用いる。
【0016】
焦点検出素子6は、サブミラー3bにより反射された結像光束を受光し、撮像光学系2の焦点調節に用いる焦点検出信号を出力する。撮像装置1は、焦点検出素子6から出力される焦点検出信号に基づいて、焦点調節レンズ2bを駆動し、撮像光学系2の焦点調節を行う。
【0017】
図2は、焦点検出素子6の一例を示す図である。図2に例示する焦点検出素子6は、位相差検出AFにおける焦点検出信号を出力するものであって、マイクロレンズアレイ61と焦点検出センサ62と、焦点検出演算回路63とを備える。マイクロレンズアレイ61には、複数のマイクロレンズ610が二次元状に配列されている。焦点検出センサ62は、複数の受光素子アレイ620が二次元状に配列されている。さらに複数の受光素子アレイ620の各々は、受光光束を光電変換する複数の受光素子を有する。
【0018】
図3は、撮像装置1における焦点検出機構の一構成例を示す図である。図3に例示する焦点検出機構300は、レンズ鏡筒100の撮像光学系2と、カメラボディ200のクイックリターンミラー3と撮像素子4と焦点検出素子6とを含む。焦点検出素子6は、図3に示すように撮像素子4と等価な位置よりも所定距離Lだけ後方に設けられている。サブミラー3bは凸面ミラーで構成されており、サブミラー3bを介した撮像光学系2の実質焦点距離は所定距離Lだけ長くなっている。そのため、結像光束は焦点検出素子6上で結像される。
【0019】
撮像素子4と物理的に等価な位置よりも所定距離Lだけ後方の位置には、焦点検出素子6のうちマイクロレンズアレイ61が設けられる。撮像光学系2の射出瞳を通過した光束はマイクロレンズ610を介して受光素子アレイ620の各受光素子へ導かれる。受光素子アレイ620の受光素子はそれぞれ受光した光束を光電変換し、電気信号を焦点検出演算回路63へ出力する。焦点検出演算回路63は、受光素子アレイ620の各受光素子からの出力信号に基づいてデフォーカス量を検出し、デフォーカス量に基づいた焦点検出信号を出力する。
【0020】
なお、焦点検出演算回路63は、デフォーカス量の演算に際して、サブミラー3bを凸面ミラーとしたことにより発生する収差の変化を補正する。収差の補正に用いる補正値は、製造段階において予め実験的に定めておき、カメラボディ200に備えられるメモリ等の所定の記憶装置にルックアップテーブルとして記憶しておけばよい。
【0021】
以上で説明した実施の形態によれば、以下の作用効果が得られる。
撮像装置1は、撮像光学系2を通過した結像光束を反射してファインダスクリーン5側へ導くとともに一部の光束を透過するメインミラー3aと、メインミラー3aの透過光束を反射するサブミラー3bとを有するクイックリターンミラー3を有する。また、撮像装置1は、クイックリターンミラー3が結像光束の光路上から退避しているとき結像光束を受光して撮像する撮像素子4を有し、クイックリターンミラー3が結像光束の光路上にあるときサブミラー3bに反射された反射光束を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出素子6を有する。サブミラー3bは凸面ミラーであり、サブミラー3bにより反射された結像光束の焦点距離は撮像素子4と物理的に等価な位置までの距離より長くなる。そのため、焦点検出素子6を撮像素子4と物理的に等価な位置よりも後方に設けることができ、撮像素子4へ入射する結像光束から焦点検出素子6を遠ざけることができる。これにより、焦点検出素子6までの撮像光学系2の実質焦点距離を延長することができるため、焦点検出素子6による撮像素子4へ導く結像光束のケラレを低減することができる。
【0022】
また、サブミラー3bを凸面ミラーにして、焦点検出素子6までの撮影光学系の実質焦点距離を延長することにより、他の作用効果も得られる。たとえば、レンズ鏡筒100のF値がマイクロレンズ610の開放F値よりも明るい場合に、受光素子アレイ620において発生する撮像光学系2の射出瞳を通過した光束同士の干渉の発生を低減できる。
【0023】
図4(a)は、従来のようにサブミラーが平面ミラーで構成されている場合に、撮像光学系2の射出瞳を通過した光束が受光素子アレイ620において干渉400を起こしている状況を示している。図4(a)では、マイクロレンズアレイ610は、撮像素子4と物理的に等価な位置にある。
【0024】
図4(b)は、サブミラーを凸面ミラーとした場合を表す。図4(b)では、マイクロレンズアレイ610は、撮像素子4と物理的に等価な位置よりも所定距離Lだけ後方の位置に配置され、マイクロレンズアレイ610へ入射する光束の入射角が狭まる。そしてマイクロレンズアレイ610を通過した光束の出射角も狭まるため、撮像光学系2の射出瞳を通過した光束同士による干渉の発生が抑制される。
【0025】
以上で説明した実施形態は、以下のように変形して実施できる。
〔1〕上記の実施例では、焦点検出素子6は、マイクレンズアレイ61と焦点検出センサ62と焦点検出演算回路63とを備える。そして、マイクロレンズアレイ61には、マイクロレンズ610が二次元状に配列されているものとした。しかし、焦点検出素子6は、二次元状に撮像画素が配置され、それら撮像画素の間にマイクロレンズ610および受光素子アレイを有する焦点検出画素が配置されるものとしてもよい。
【0026】
〔2〕上記の実施例では、クイックリターンミラー3はメインミラー3aとサブミラー3bとからなり、サブミラー3bが凸面ミラーであるものとしたが、クイックリターンミラー3の代わりに凸面形状のペリクルミラーを配置してもよい。この場合、撮像素子4で受光している被写体像を撮影者が観察できるようにすることが望ましい。
【0027】
以上で説明した実施の形態や各種の変形例はあくまで一例であり、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されない。
【符号の説明】
【0028】
1 撮像装置
2 撮像光学系
3 クイックリターンミラー
3a メインミラー
3b サブミラー
4 撮像素子
5 ファインダスクリーン
6 焦点検出素子
7 ペンタプリズム
8 接眼レンズ
9 測光用レンズ
10 測光センサ
11 レンズ駆動モータ
12 絞り部材
100 レンズ鏡筒
200 カメラボディ
300 焦点検出機構

【特許請求の範囲】
【請求項1】
撮像光学系を通過した結像光束を反射してファインダ光学系に導くとともに一部の光束を透過するメインミラーと、前記メインミラーの透過光束を反射するサブミラーとを有するクイックリターンミラーと、
前記クイックリターンミラーが結像光束の光路上から退避しているとき前記結像光束を受光して撮像する撮像素子と、
前記クイックリターンミラーが結像光束の光路上にあるとき前記サブミラーに反射された反射光束を受光して焦点検出信号を出力する焦点検出素子とを備え、
前記サブミラーが凸面ミラーであることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項2】
請求項1に記載の焦点検出装置において、
前記撮像素子は、前記結像光束の光路上の第1の位置にあり、
前記焦点検出素子は、前記反射光束の光路上にあり、前記第1の位置と等価な第2の位置よりも所定距離後方にあることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項3】
請求項1または2に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出素子は、
複数のマイクロレンズを配列したマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの各マイクロレンズに対応させて複数の受光素子を配列した受光素子アレイとを有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項4】
請求項3に記載の焦点検出装置において、
前記焦点検出素子は、二次元状に配列される複数の撮像画素を有し、前記複数の撮像画素の間に前記マイクロレンズアレイおよび前記受光素子アレイが配置されることを特徴とする焦点検出装置。
【請求項5】
請求項1から4のいずれか一項に記載の焦点検出装置を備える撮像装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−54288(P2013−54288A)
【公開日】平成25年3月21日(2013.3.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−193922(P2011−193922)
【出願日】平成23年9月6日(2011.9.6)
【出願人】(000004112)株式会社ニコン (12,601)
【Fターム(参考)】