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JP2009009005A - カメラ - Google Patents

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JP2009009005A
JP2009009005A JP2007171956A JP2007171956A JP2009009005A JP 2009009005 A JP2009009005 A JP 2009009005A JP 2007171956 A JP2007171956 A JP 2007171956A JP 2007171956 A JP2007171956 A JP 2007171956A JP 2009009005 A JP2009009005 A JP 2009009005A
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Shigeyuki Uchiyama
重之 内山
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Nikon Corp
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Abstract

【課題】ピント位置ずれが防止できるカメラを提供する。
【解決手段】複数の交換レンズ200を選択的に装着可能なカメラ1において、カメラの複数の撮影状態のそれぞれに応じて決まる交換レンズの複数の特性値を、交換レンズを識別する情報と関連付けて記憶する記憶手段116を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、カメラに関するものである。
位相差検出方式による焦点検出において、交換レンズに記憶しておいた像面湾曲データを焦点検出手段の検出開口の大きさや焦点検出位置のデータに基づいてデフォーカス量を補正するものが知られている(特許文献1参照)。
しかしながら、撮影条件によっては、デフォーカス量の補正が適切に行われずピント位置がずれるという問題があった。
特許第3214099号公報
本発明が解決しようとする課題は、より高精度に焦点検出可能なカメラを提供することである。
本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。
[1]本発明に係るカメラは、複数の交換レンズ(200)を選択的に装着可能なカメラ(1)において、カメラの複数の撮影状態のそれぞれに応じて決まる交換レンズの複数の特性値を、交換レンズを識別する情報と関連付けて記憶する記憶手段(116)を備えたことを特徴とする。
上記発明において、装着された交換レンズの光学系を介した光束に基づいて、光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段(108)を備え、焦点検出手段は、特性値に基づいて焦点調節状態を補正するよう構成することができる。
上記発明において、焦点検出手段は、光学系による像面内の複数位置に対応して設定される複数の焦点検出位置のそれぞれに対して焦点調節状態を検出可能であり、記憶手段は、複数の焦点検出位置のそれぞれに対応する特性値を記憶するよう構成することができる。
上記発明において、記憶手段は、交換レンズの光学系の異なる撮影距離に応じた複数の特性値または、交換レンズの光学系の焦点距離に応じた複数の特性値を記憶することができる。
上記発明において、記憶手段は、特性値を追加して記憶可能とすることができる。
上記発明において、特性値は、たとえば光学系の収差に起因する光学系の像面位置の偏差を表わす値を挙げることができる。
本発明は、撮影条件によらず高精度な焦点検出が可能となる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態に係るカメラを示すブロック図である。本実施形態に係るカメラ1は、カメラボディ100と、該カメラボディ100に着脱自在に装着される交換レンズ200を有する。
交換レンズ200には、光軸3に沿って移動可能なフォーカスレンズ202と、このフォーカスレンズ202を光軸3に沿って移動させるレンズ駆動モータ204が設けられている。
フォーカスレンズ202の光軸3に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されないが、一例として、レンズ鏡筒200に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝(螺旋溝)を形成するとともに、フォーカスレンズ202を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ204によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズが光軸3に沿って直進移動することになる。
なお、レンズ鏡筒200にはフォーカスレンズ202以外のレンズ群が設けられているが、ここではフォーカスレンズ202を例に挙げて本実施形態を説明する。
上述したようにレンズ鏡筒200に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ202は光軸3方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ204(アクチュエータ)がレンズ鏡筒200に設けられている。レンズ駆動モータ204と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ204の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ202が光軸3の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ204の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ202は光軸3の逆方向へ直進移動することになる。
フォーカスレンズ202は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部(至近端ともいう)から被写体側の端部(無限端ともいう)までの間を光軸方向に移動することができ、この移動はカメラボディ100のレンズ駆動制御部112からの指令によって制御される。
カメラボディ100には、二次元CCDイメージセンサ、MOSセンサまたはCIDなどで構成される撮像素子102が設けられ、該撮像素子102で光電変換された電気画像信号は、図示しないメモリに格納される。
撮像素子102の前面には、所定の角度だけ回転可能なハーフミラー104と、該ハーフミラー104とともに回転する全反射ミラー106が設けられている。このハーフミラー104および全反射ミラー106は、自動合焦動作を行うオートフォーカスモードにおいては、実線で図示する位置にあり、この状態でシャッターを押すと二点鎖線で示す位置に回転して、被写体像を撮像装置102に結像させる。
また、カメラボディ100には、自動合焦調節を行うためのオートフォーカスモジュール108(以下、AFモジュールともいう)が設けられ、全反射ミラー106からの光束をAFモジュール108へ反射させる全反射ミラー110が設けられている。
そして、オートフォーカスモードにおいては、同図に実線で示す位置にハーフミラー104と全反射ミラー106が位置するので、被写体からの光束は、フォーカスレンズ202を通ってハーフミラー104に導かれ、その一部は該ハーフミラー104を透過し、全反射ミラー106,110によりAFモジュール108に入力する。このAFモジュール108にて、この被写体光を用いた位相差検出方式による自動合焦制御が実行される。
一方、ハーフミラー104で反射された被写体光の一部は、ファインダースクリーン122を通過して、ファインダーのペンタプリズム118に導かれ、ペンタプリズム118で折曲されたのち接眼レンズ120を通って撮影者の眼球に導かれる。これにより、ファインダーを通して被写体およびその背景等を観察することができる。
図2は図1に示すAFモジュール108の構成を示す図であり、いわゆる位相差方式の焦点検出素子である。本例のAFモジュール108は、コンバータレンズ108a、一対の開口108b,108cが形成された絞りマスク108b、一対の再結像レンズおよび一対のラインセンサ108g,108hを有し、交換レンズ200の射出光束から2つの部分光束が取り出され、各々の部分光束の結像位置の違いによりピント状態を検出する。
そして、同図に示すように被写体像が撮像素子102の等価面108iで結像すると合焦状態となるが、撮像レンズ202が光軸方向に移動することで、結像点が等価面108iより被写体2側にずれたり(前ピンと称される)、カメラボディ100側にずれたりすると(後ピンと称される)、ピントずれの状態となる。
なお、被写体像の結像点が等価面108iより被写体2側にずれると、一対のラインセンサ108g,108hで検出される出力値の間隔Lが、合焦状態の間隔Lに比べて短くなり、逆に被写体像の結像点がカメラボディ100側にずれると、一対のラインセンサ108g,108hで検出される出力値の間隔Lが、合焦状態の間隔Lに比べて長くなる。
すなわち、合焦状態では一対のラインセンサ108g,108hで検出される出力値がラインセンサの中心に対して重なるが、非合焦状態ではラインセンサの中心に対して各出力値がずれる、すなわち位相差が生じるので、この位相差(ずれ量)がゼロとなるようにフォーカスレンズ202を移動させることでピントを合わせる。
レンズ駆動制御部112は、オートフォーカスモードにおいて、上述したAFモジュール108からの位相差ΔLを取り込みながら、レンズ駆動モータ204へ駆動指令を送出し、AFモジュール108で検出される位相差ΔLがゼロとなる位置でフォーカスレンズ202を停止する。
本実施形態の交換カメラ200にはレンズ情報出力部208が設けられ、カメラボディ100のデフォーカス量補正部114から要求信号が入力されると、その交換レンズの型式などの種別を示すレンズ種別情報、ズームレンズの焦点距離の変化にしたがって変化する、現在の焦点距離を示すズーム位置情報、フォーカスレンズの移動にしたがって変化する、レンズ距離位置を示すレンズ距離位置情報、焦点距離とレンズ距離位置に対応した球面収差情報と像面湾曲情報などがデフォーカス量補正部114へ送出される。
これに対して、カメラボディ100にはROMやRAMで構成されるメモリ116が設けられ、ここに使用者が所有する特定の交換レンズのレンズ種別情報と、それぞれの交換レンズに関連付けられた、その交換レンズ固有のピントずれ量が格納されている。この交換レンズ固有のピントずれ量とは、使用者が所有する特定の交換レンズをそのカメラボディに装着した場合に、AFモジュール108で実行される合焦操作でなお残存するピントずれ量である。このような交換レンズ固有のピントずれ量は、交換レンズの個体間、撮影画面の焦点検出位置、焦点距離および撮影距離などの影響を受ける球面収差が原因であると考えられる。
なお、このメモリ116へこうした情報を格納するのは、使用者がカメラのメニュー画面などを使用してマニュアル入力したり、サービスセンターなどで製造業者等が入力したりすることができる。
デフォーカス量補正部114は、レンズ情報出力部208から取得した、その交換レンズ200のレンズ種別情報と、メモリ116に格納された情報とを比較し、その交換レンズ200のレンズ種別情報と一致する情報が存在する場合には、その交換レンズ固有のピントずれ量をメモリ116から読み出し、このずれ量に相当する補正量を演算した上で、レンズ駆動制御部112へその補正量を送出する。
レンズ駆動制御部112では、デフォーカス量補正部114からの補正量を考慮しながらAFモジュール108からの位相差Δがゼロとなる位置へフォーカスレンズ202を移動する。
《第1実施形態》
交換レンズ200のレンズ固有のピントずれ量は、たとえばデフォーカス量を算出するエリアが複数設定されている場合の、エリア毎にも相違する。図3は本実施形態に係るカメラ1のデフォーカス量算出エリアを示す撮像素子102の正面図である。
本例では、デフォーカス量の算出エリアが、左側エリア102−1と、中央の横エリア102−2と、中央の縦エリア102−3と、右側エリア102−4という4エリアに設定され、それぞれデフォーカス量Df1,DF2,Df3,DF4が検出されるものとする。なお、同図に示すデフォーカス量算出エリア102−1〜102−4の具体的位置や数は何ら限定されるものではない。
この場合に、メモリ116に格納される情報としては、少なくとも、使用者が所有する特定の交換レンズのレンズ種別情報と、上述した左側エリア102−1、中央の横エリア102−2、中央の縦エリア102−3および右側エリア102−4のそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pz1,Pz2,Pz3,Pz4である。
図4は本実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。4つのデフォーカス量算出エリア毎かつ特定の交換レンズ毎のピントずれ量がメモリ116に格納された状態で、デフォーカス量補正部114から交換レンズ200のレンズ情報出力部208へ要求信号を送出し、レンズ情報出力部208からその交換レンズ200のレンズ種別情報を読み出す(ステップS401)。
デフォーカス量補正部114は、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報を、メモリ116に格納されたレンズ種別情報を比較し、一致する情報があればステップS403へ進む(ステップS402)。
ステップS403では、メモリ116にそのレンズ種別情報に関連付けて格納された、左側エリア102−1、中央の横エリア102−2、中央の縦エリア102−3および右側エリア102−4のそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pz1,Pz2,Pz3,Pz4を読み出し、下記補正式で補正したうえでその補正後のデフォーカス量Df1,DF2,Df3,DF4(下記補正式の左辺)をレンズ駆動制御部112へ送出する。
(数1)
Df1=Df1−Pz1
Df2=Df2−Pz2
Df3=Df3−Pz3
Df4=Df4−Pz4
レンズ駆動制御部112では、デフォーカス量補正部114からの補正量を考慮しながらAFモジュール108からの位相差Δがゼロとなる位置へフォーカスレンズ202を移動する。
なお、ステップS402にて、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報がメモリ116に格納されたレンズ種別情報の中に該当するものがない場合にはステップS403をジャンプして補正処理を終了する。
本実施形態では、交換レンズ毎かつデフォーカス量算出エリア毎のピントずれ量を補正するので、ピントずれを防止することができる。
《第2実施形態》
図5は本発明の他の実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。本例では、交換レンズ200のズームレンズ位置が変化する場合の、該ズームレンズ位置毎にも相違する。
この場合に、メモリ116に格納される情報としては、少なくとも、使用者が所有する特定の交換レンズのレンズ種別情報と、広角端と望遠端のズーム位置情報Zw,Ztと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pw,Ptである。
広角端と望遠端のズーム位置情報Zw,Ztと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pw,Ptがメモリ116に格納された状態で、デフォーカス量補正部114から交換レンズ200のレンズ情報出力部208へ要求信号を送出し、レンズ情報出力部208からその交換レンズ200のレンズ種別情報を読み出す(ステップS501)。
デフォーカス量補正部114は、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報を、メモリ116に格納されたレンズ種別情報を比較し、一致する情報があればステップS503へ進む(ステップS502)。
ステップS503では、メモリ116にそのレンズ種別情報に関連付けて格納された、広角端と望遠端のズーム位置情報Zw,Ztと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pw,Ptを読み出し、さらにレンズ情報出力部208から現在のズーム位置情報Zを読み出し、下記式でピントずれ量Pzを直線補間して求める。
(数2)
Pz=Pw+(Pt−Pw)×(Z−Zw)/(Zt−Zw)
そして、ステップS504では、求められたピントずれ量Pzを下記補正式で補正したうえでその補正後のデフォーカス量Df(下記補正式の左辺)をレンズ駆動制御部112へ送出する。
(数3)
Df=Df−Pz
レンズ駆動制御部112では、デフォーカス量補正部114からの補正量を考慮しながらAFモジュール108からの位相差Δがゼロとなる位置へフォーカスレンズ202を移動する。
なお、ステップS502にて、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報がメモリ116に格納されたレンズ種別情報の中に該当するものがない場合にはステップS503,S504をジャンプして補正処理を終了する。
本実施形態では、交換レンズ毎かつズーム位置毎のピントずれ量を補正するので、ピントずれを防止することができる。
なお、本実施形態ではメモリ116に格納するズーム位置情報は広角端と望遠端の2箇所としたが、補正精度を向上させるためにさらに中間のズーム位置情報Zmと、これに対応するピントずれ量Pmを追加することもできる。この場合には上記数2式に代えて下記式を用いてピンとずれ量Pzを求める。
(数4)
Zm≦Zのとき:
Pz=Pm+(Pt−Pm)×(Z−Zm)/(Zt−Zm)
Zm>Zのとき:
Pz=Pw+(Pm−Pw)×(Z−Zw)/(Zm−Zw)
また、上述した第1実施形態と本例とを組み合わせ、本例にて、複数エリアでデフォーカス量を算出するよう構成する場合には、ピントずれ量Pw,Pt,Pmを複数エリアに対応させてそれぞれ複数格納し、各エリアに対応したピントずれ量を用いて数2式または数4式によって現在のズーム位置に対応したピントずれ量を算出し、エリア毎にデフォーカス量を補正することもできる。
《第3実施形態》
図6は本発明のさらに他の実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。本例では、交換レンズ200のフォーカスレンズ位置が変化する場合の、該フォーカスズームレンズ位置毎にも相違する。
この場合に、メモリ116に格納される情報としては、少なくとも、使用者が所有する特定の交換レンズのレンズ種別情報と、無限端と至近端のレンズ距離位置情報Di,Dnと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pi,Pnである。
無限端と至近端のレンズ距離位置情報Di,Dnと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pi,Pnがメモリ116に格納された状態で、デフォーカス量補正部114から交換レンズ200のレンズ情報出力部208へ要求信号を送出し、レンズ情報出力部208からその交換レンズ200のレンズ種別情報を読み出す(ステップS601)。
デフォーカス量補正部114は、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報を、メモリ116に格納されたレンズ種別情報を比較し、一致する情報があればステップS603へ進む(ステップS602)。
ステップS603では、メモリ116にそのレンズ種別情報に関連付けて格納された、無限端と至近端のレンズ距離位置情報Di,Dnと、これらそれぞれに対応する特定レンズのピントずれ量Pi,Pnを読み出し、さらにレンズ情報出力部208から現在のレンズ距離位置情報Dを読み出し、下記式でピントずれ量Pdを直線補間して求める。
(数5)
Pd=Pn+(Pi−Pn)×(D−Dn)/(Di−Dn)
そして、ステップS604では、求められたピントずれ量Pdを下記補正式で補正したうえでその補正後のデフォーカス量Df(下記補正式の左辺)をレンズ駆動制御部112へ送出する。
(数6)
Df=Df−Pd
レンズ駆動制御部112では、デフォーカス量補正部114からの補正量を考慮しながらAFモジュール108からの位相差Δがゼロとなる位置へフォーカスレンズ202を移動する。
なお、ステップS602にて、レンズ情報出力部208から読み出されたレンズ種別情報がメモリ116に格納されたレンズ種別情報の中に該当するものがない場合にはステップS603,S604をジャンプして補正処理を終了する。
本実施形態では、交換レンズ毎かつレンズ距離位置毎のピントずれ量を補正するので、ピントずれを防止することができる。
なお、本実施形態ではメモリ116に格納するズーム位置情報は無限端と至近端の2箇所としたが、補正精度を向上させるためにさらに中間のレンズ距離位置情報Duと、これに対応するピントずれ量Puを追加することもできる。この場合には上記数5式に代えて下記式を用いてピンとずれ量Pzを求める。
(数7)
Du≦Dのとき:
Pd=Pu+(Pi−Pu)×(D−Du)/(Di−Du)
Du>Dのとき:
Pd=Pn+(Pu−Pn)×(D−Du)/(Du−Dn)
また、上述した第1実施形態と本例とを組み合わせ、本例にて、複数エリアでデフォーカス量を算出するよう構成する場合には、ピントずれ量Di,Dn,Duを複数エリアに対応させてそれぞれ複数格納し、各エリアに対応したピントずれ量を用いて数5式または数7式によって現在のレンズ距離位置に対応したピントずれ量を算出し、エリア毎にデフォーカス量を補正することもできる。
さらに、上述した第2実施形態と本例とを組み合わせ、本例にて、ズーム位置ごとにデフォーカス量を算出するよう構成する場合には、ピントずれ量Di,Dn,Duを複数のズーム位置に対応させてそれぞれ複数格納し、各ズーム位置に対応したピントずれ量を用いて数5式または数7式によって現在のレンズ距離位置に対応したピントずれ量を算出し、ズーム位置毎にデフォーカス量を補正することもできる。
さらに、第1実施形態、第2実施形態および第3実施形態を組み合わせることもできる。この場合、メモリ116に格納するピントずれ量はエリア毎、ズーム位置毎、レンズ距離位置毎の組み合わせとなる。また、第1〜第3実施形態の任意の2つの実施形態を組み合わせることもできる。
本発明の実施形態に係るカメラを示すブロック図である。 図1に示すAFモジュールを示す図である。 本発明の実施形態に係るカメラのデフォーカス量算出エリアを示す図である。 本発明の実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明のさらに他の実施形態に係るカメラの動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1…カメラ;100…カメラボディ;102…撮像素子;104…ハーフミラー
106…全反射ミラー;108…AFモジュール;110…全反射ミラー
112…レンズ駆動制御部;114…デフォーカス量補正部
116…メモリ;118…ペンタプリズム;120…接眼レンズ
122…ファインダースクリーン
200…交換レンズ;202…フォーカスレンズ;204…レンズ駆動モータ
208…レンズ情報出力部

Claims (7)

  1. 複数の交換レンズを選択的に装着可能なカメラにおいて、
    前記カメラの複数の撮影状態のそれぞれに応じて決まる前記交換レンズの複数の特性値を、前記交換レンズを識別する情報と関連付けて記憶する記憶手段を備えたことを特徴とするカメラ。
  2. 請求項1記載のカメラにおいて、
    装着された前記交換レンズの光学系を介した光束に基づいて、前記光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段を備え、
    前記焦点検出手段は、前記特性値に基づいて前記焦点調節状態を補正することを特徴とするカメラ。
  3. 請求項2記載のカメラにおいて、
    前記焦点検出手段は、前記光学系による像面内の複数位置に対応して設定される複数の焦点検出位置のそれぞれに対して前記焦点調節状態を検出可能であり、
    前記記憶手段は、前記複数の焦点検出位置のそれぞれに対応する前記特性値を記憶することを特徴とするカメラ。
  4. 請求項1〜3の何れか一項に記載のカメラにおいて、
    前記記憶手段は、前記交換レンズの光学系の異なる撮影距離に応じた複数の前記特性値を記憶することを特徴とするカメラ。
  5. 請求項1〜4の何れか一項に記載のカメラにおいて、
    前記記憶手段は、前記交換レンズの光学系の焦点距離に応じた複数の前記特性値を記憶することを特徴とするカメラ。
  6. 請求項1〜5の何れか一項に記載のカメラにおいて、
    前記記憶手段は、前記特性値を追加して記憶可能であることを特徴とするカメラ。
  7. 請求項1〜6の何れか一項に記載のカメラにおいて、
    前記特性値は、前記光学系の収差に起因する前記光学系の像面位置の偏差を表わす値であることを特徴とするカメラ。
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