JP2013054288A

JP2013054288A - 焦点検出装置、撮像装置

Info

Publication number: JP2013054288A
Application number: JP2011193922A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Onishi; 直之大西
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-03-21

Abstract

【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。
【選択図】図１

Description

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。

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。

特開２００８−３０４８０８号公報

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。

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。

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。

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。焦点検出素子の一構成例を示す図である。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。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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔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。

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。

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

Claims

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。