JP2012002920A - 測光装置及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ファインダスクリーンの中心と測光用の絞りとの位置精度の他に、測光レンズと測光用の絞りとの位置精度を高くすることで、測光光学系における光学性能を高性能に保持する。
【解決手段】 対象からの光を測光する測光素子と、測光素子上に対象からの光を入射させる測光光学系と、測光光学系に入射する対象からの光を制限する絞り開口と、絞り開口の中心を測光光学系の光軸と一致させた状態で、測光素子、測光光学系及び絞り開口が一体に組み付けられた測光ユニットと、絞り開口の中心を回転中心として測光ユニットの傾きを調整する調整部材と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図2
【解決手段】 対象からの光を測光する測光素子と、測光素子上に対象からの光を入射させる測光光学系と、測光光学系に入射する対象からの光を制限する絞り開口と、絞り開口の中心を測光光学系の光軸と一致させた状態で、測光素子、測光光学系及び絞り開口が一体に組み付けられた測光ユニットと、絞り開口の中心を回転中心として測光ユニットの傾きを調整する調整部材と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図2
Description
本発明は、ファインダスクリーンに結像した一次像を測光光学系により測光素子上に二次像として結像させて測光を行う測光装置及び撮像装置に関する。
一眼レフタイプのカメラにおいては、測光素子と、この測光素子に結像される二次像との相対位置を合わせることで、適切な露出での画像を取得することが可能となる。この測光素子の位置を調整する方法としては、例えば測光レンズ(測光光学系)と測光素子とをホルダなどの保持部材に一体に保持させ、保持部材と保持部材が組み付けられるフレームとの相対位置(傾斜角度を含む)をネジ及びバネからなる調整部材により調整する方法が挙げられる(例えば特許文献1参照)。
上述した測光素子を測光以外の用途に用いる場合、測光レンズと測光用の絞りとの位置精度や、ファインダスクリーンの中心と測光用の絞りとの位置精度が重要となる。しかしながら、測光用の絞りは保持部材に組み付けられていないことから、上述した調整部材を用いた調整方法では、ファインダスクリーンの中心と測光用の絞りとの位置精度は維持されるものの、測光レンズと測光用の絞りとの位置精度が悪くなり、測光レンズにおける光学性能が悪くなるという問題がある。
本発明は、ファインダスクリーンの中心と測光用の絞りとの位置精度の他に、測光レンズと測光用の絞りとの位置精度を高くすることで、測光光学系における光学性能を高性能に保持することができるようにした測光装置及び撮像装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の測光装置は、対象からの光を測光する測光素子と、前記測光素子上に前記対象からの光を入射させる測光光学系と、前記測光光学系に入射する前記対象からの光を制限する絞り開口と、前記絞り開口の中心を前記測光光学系の光軸と一致させた状態で、前記測光素子、前記測光光学系及び前記絞り開口が一体に組み付けられた測光ユニットと、前記絞り開口の中心を回転中心として前記測光ユニットの傾きを調整する調整部材と、を備えたことを特徴とする。
また、前記測光ユニットは、前記絞り開口を有する鏡筒を備え、前記測光光学系は、前記鏡筒により前記絞り開口との位置関係が保持されることが好ましい。
また、前記絞り開口の中心は、前記調整部材による前記傾きの調整時における調整軸上に位置決めされていることが好ましい。
また、本発明の撮像装置は、前記対象からの光を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系による像の光束を、前記測光光学系を介して前記測光素子上に再結像させる上述した測光装置と、を備えたことを特徴とする。
また、前記測光素子は、複数の受光素子が二次元状に配列されており、前記複数の受光素子のうちの一部を、前記測光ユニットにおける測光範囲として設定する設定手段を、さらに備えていることが好ましい。
本発明によれば、ファインダスクリーンの中心と測光用の絞りとの位置精度の他に、測光レンズと測光用の絞りとの位置精度を高くすることができ、結果的に測光素子の周辺光量のばらつきを抑えつつ、測光光学系における光学性能を高性能に保持することができる。
図1は、本実施形態の撮影装置の一例としての電子カメラ10の概略を示す。電子カメラ10は、カメラ本体11と、該カメラ本体11に着脱可能なレンズユニット12とから構成される。カメラ本体11とレンズユニット12とには、雄雌の関係をなす一対のマウント13,14がそれぞれ設けられている。カメラ本体11にレンズユニット12を装着する際には、レンズユニット12に設けられたマウント14をバヨネット機構等でカメラ本体11のマウント13に結合する。また、これらマウント13,14にはそれぞれ電気接点が設けられている。レンズユニット12をカメラ本体11に装着したときには、それぞれのマウント13,14に設けられた電気接点が接触し、両者の電気的な接続が確立される。
次に、レンズユニット12の構成を説明する。レンズユニット12は、撮像光学系21、ズームエンコーダ22、レンズ駆動部23、絞り24、絞り駆動部25、及びレンズマイコン26等を有している。なお、ズームエンコーダ22、レンズ駆動部23及び絞り駆動部25は、それぞれレンズマイコン26に接続されている。
撮像光学系21は、ズームレンズ21aやフォーカスレンズ21b等の複数のレンズから構成される。ズームレンズ21aは焦点距離を調整するためのレンズであって、ズーム環の操作に応じて光軸L1方向に移動可能となる。ズームエンコーダ21aはズームレンズ21aに取り付けられ、ズームレンズ21aの光軸L1方向の位置を検出する。フォーカスレンズ21bは合焦位置を調節するためのレンズであって、光軸L1方向に移動可能となる。レンズ駆動部23はフォーカスレンズ21bを光軸L1方向に駆動させる。このフォーカスレンズ21bには、光軸L1方向の位置を検出する距離エンコーダが取り付けられている。ズームエンコーダ22や距離エンコーダからの検出信号はレンズマイコン26に出力される。レンズマイコン26は、これら検出信号を受けて、撮影時の撮影距離や焦点距離を算出する。これら算出された値は、カメラ本体11に出力される。
絞り24は、カメラ本体11への入射光量を絞り羽根の開閉で調整する。絞り駆動部25は、絞り24の開口度を制御する。レンズマイコン26は、マウント13,14の電気接点を介してカメラ本体11との通信を行うとともに、レンズユニット12での各種制御を実行する。また、レンズマイコン26は、ROM(図示省略)に記録されたレンズデータなどをカメラ本体11に送信する。
ところで、図1に示すレンズユニット12は一般的なズームレンズユニットの構成の一例にすぎない。そのため、カメラ本体11には、上記のレンズユニット12のほかにも、例えばレンズマイコンを有しないレンズユニット12や、単焦点レンズのレンズユニット12などを装着することが可能である。
また、レンズユニット12がカメラ本体11に着脱自在な、所謂一眼レフタイプの電子カメラ10の例を取り上げているが、これに限定する必要はなく、レンズユニット12がカメラ本体11に固定される、所謂コンパクトタイプの電子カメラ10であってもよい。
次に、カメラ本体11の構成を説明する。カメラ本体11は、クイックリターンミラー31、メカニカルシャッタ32、撮像素子33、サブミラー34、焦点検出部35、ファインダ光学系及び測光装置36等を備えている。なお、図1においては、カメラ本体11については電気的な構成については省略してある。
クイックリターンミラー31、メカニカルシャッタ32及び撮像素子33は、撮像光学系21の光軸L1に沿って配置される。クイックリターンミラー31の後方にはサブミラー34が配置される。また、カメラ本体11の上部にはファインダ光学系、測光装置36が配置される。さらに、カメラ本体11の下部領域には焦点検出部35が配置される。
クイックリターンミラー31は、回動軸31aを中心にして回動可能に軸支されており、実線に示す観察状態と、光軸L1から退避した退避状態との間で切り替え可能となっている。観察状態のクイックリターンミラー31は、メカニカルシャッタ32及び撮像素子33の前方で傾斜配置される。この観察状態にあるクイックリターンミラー31は、撮像光学系21を通過した光束を上方へ(光軸L3方向に)反射してファインダ光学系に導く。このクイックリターンミラー31の中央部はハーフミラーとなっており、このクイックリターンミラー31を透過した一部の光束は、サブミラー34によって下方に(光軸L2方向に)反射し、焦点検出部35に導かれる。なお、焦点検出部35は、不図示のセパレータレンズで分割された被写体像の像ズレ量を各々のAFエリア毎に検出する、いわゆる位相差検出式の焦点検出を行う。
一方、退避状態のクイックリターンミラー31は、サブミラー34とともに上方に跳ね上げられて撮影光路から外れた位置まで回動する。クイックリターンミラー31が退避状態にあるときは、撮像光学系21を通過した光束がメカニカルシャッタ32及び撮像素子33に導かれる。
ファインダ光学系は、ファインダスクリーン(焦点板)41、コンデンサレンズ42、ペンタプリズム43及び接眼レンズ44を備えている。なお、符号45は接眼窓である。ファインダスクリーン41はクイックリターンミラー31の上方に位置する。このファインダスクリーン41には観察状態のクイックリターンミラー31で反射された光束が結像される。ファインダスクリーン41にて結像した光束はコンデンサレンズ42及びペンタプリズム43を通過し、ペンタプリズム43の入射面に対して90°の角度を有する射出面に導かれる。そして、ペンタプリズム43の射出面からの光束は、接眼レンズ44を透過した後、接眼窓45を介してユーザの目に到達する。
ファインダスクリーン41にて結像した光束の一部は、ペンタプリズム43を通過した後、三角プリズム46を介して測光装置36に入射される。なお、ファインダスクリーン41から接眼レンズ44に到達する光束の光軸をL3、測光装置36に入射される光束の光軸をL4とすると、光軸L4は、光軸L3に対して角度θ傾斜している。
測光装置36は、被写体光の測光を行う他、顔検出や被写体の追尾などの処理を行う際に用いられる。この測光装置36は、測光絞り51、測光光学系52、IRカットフィルタ53及び測光素子54を備えている。測光絞り51は、その中心に開口(以下、絞り開口)51aが設けられており、三角プリズム46から射出される光束の光量を調整する。測光光学系52は、測光絞り51に設けられた絞り開口51aを通過した光束を透過させ、測光素子54の受光面54aに再結像させる。以下では、測光光学系52として2つのレンズ(図2中、測光レンズ63,64)から構成される場合について説明する。IRカットフィルタ53は、赤外光を吸収し、他の周波数領域の光を透過させる。測光素子54は、その受光面にて再結像された光束を受光する。この測光素子54としては、複数のフォトダイオードが二次元状に配列されたCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサが用いられる。なお、この測光素子54は、上述した顔検出や被写体の追尾などの処理が実行可能な画素数のものが用いられる。
次に、図2及び図3を用いて、本実施形態の測光装置36の構成について説明する。本実施形態の測光装置36は、測光ユニット60及びスペーサー61とから構成される。以下では、測光装置36を構成する測光ユニット60とスペーサー61とが分離されている場合について説明する。
測光ユニット60は、上述した測光絞り51、測光光学系52、IRカットフィルタ53、測光素子54、レンズ鏡筒55の他に、これら部材が一体に組み付けられるホルダ56から構成される。上述した部材のうち、レンズ鏡筒55は開口55aを有しており、この開口55aが絞り開口51aとなる。つまり、レンズ鏡筒55が、測光光学系52を保持する機能の他に、上述した絞り51の機能を兼用している。
測光ユニット60を構成するIRカットフィルタ53及び測光素子54は、ホルダ56の傾斜面56aに設けられた凹部61に、IRカットフィルタ53、測光素子54の順でそれぞれ固着される。一方、測光光学系52を構成する測光レンズ63,64は、レンズ鏡筒55の内部に位置決め保持される。なお、測光レンズ63,64が位置決め保持されたレンズ鏡筒55は、ホルダ56に固着される。
測光ユニット60が完成した状態では、測光光学系52を構成する測光レンズ63,64は、レンズ鏡筒55とホルダ56に挟持される。これら測光レンズ63,64のうち、測光レンズ63は、光軸L4方向における端面のうち、三角プリズム46側の端面63aがレンズ鏡筒55の面55aと当接される。また、端面63aとは反対側の端面63bは、測光レンズ64に設けられた凹部64aの底面64bと当接される。さらに、測光レンズの面63cは、測光レンズ64の溝部64aの側面64cと当接される。
一方、測光レンズ64は、測光素子54側の端面64dの外縁部がホルダ56の凹部65に設けられた面65aに当接される。また、測光レンズ64の側面64eのうち、測光素子54側の端部がホルダ56に設けられた凹部65の壁面65bに当接される。さらに、測光レンズ64の側面64eのうち、三角プリズム46側の端部は、レンズ鏡筒55の壁面55bに当接される。
これら測光レンズ63、64が保持された状態では、光軸L4方向における測光レンズ63,64及びレンズ鏡筒55に設けられた開口55aの相対位置が固定される。また、測光光学系52の光軸に直交する平面における、測光光学系52の位置やレンズ鏡筒55に設けられた開口55aの位置が固定される。つまり、測光レンズ63及び測光レンズ64の光軸が一致し、この光軸上にレンズ鏡筒55に設けられた開口55aの中心Cが位置する。
上述した構成の測光ユニット60は、カメラ本体11に設けられたフレーム70に位置決めされる。この位置決めの後、測光ユニット60に対する傾き調整がされた後、固着される。上述したホルダ56には、フレーム70の上面に設けられた位置決め用の突起71a、71b、71cがそれぞれ挿通される係合孔72a、72b、72cが3カ所に設けられている。図3(a)に示す上面平面図において、係合孔72aと係合孔72bとは、それら孔の中心を結ぶ直線MがX方向に平行な直線となるように配置される。また、これら係合孔72a、72bは、係合孔72aの中心と係合孔72bの中心を結ぶ直線Mの中点に、開口55aの中心Cが位置するように配置される。また、係合孔72a及び係合孔72cは、それら中心を結ぶ直線NがY方向に平行な直線となるように配置される。つまり、直線Mと直線Nとは直交する2つの直線となる。
カメラ本体11のフレーム70には、上述した測光ユニット60に設けられた係合孔72a、72b、72cに挿通される位置決め用の突起71a、71b、71cが設けられている。これら突起71a、71b、71cの配置関係は、係合孔72a、72b、72cと同様の位置関係となる。これら位置決め用の突起71a、71b、71cには、上述したスペーサー61が複数枚嵌め込まれた後、測光ユニット60に設けられた係合孔72a、72b、72cにそれぞれ挿通される。これにより、測光ユニット60が位置決めされる。
次に、上述した測光ユニット60の傾き調整について説明する。この測光ユニット60の傾き調整は、測光素子54における測光範囲81の中心81aがファインダスクリーン41の中心41aに一致させるために、測光範囲81の中心81aをX方向又はY方向の少なくとも一方向に移動させることで実行される。上述したように、フレーム70に設けられた位置決め用の突起71a、71b、71cのそれぞれにはスペーサー61を介して測光ユニット60が位置決めされる。上述した測光ユニット60の傾き調整は、これら突起71a、71b、71cのそれぞれに嵌め込まれたスペーサー61の厚さを調整することで実行される。なお、スペーサー61は、同一の厚さ、又は複数種類の厚さのものが使用され、これらを複数重ねることでスペーサー61の厚さが調整される。
図4に示すように、フレーム70に位置決めされた測光ユニット60を用いて、チャート紙などを撮影した場合、測光素子54における測光範囲81の中心81aが、X方向及びY方向の両方向において、ファインダスクリーン41の中心41aからずれていると仮定する。図3(b)に示すように、測光ユニット60をフレーム70に位置決めした状態では、開口55aの中心Cを通る直線Mは、Z方向において、測光ユニット60とフレーム70との間に位置するスペーサー61の厚みの範囲内に位置している。
測光素子54における測光範囲81の中心81aをX方向に移動させる場合には、下記に示す2つの処理のうちのいずれかを行う。1つ目の処理としては、位置決め用の突起71bに嵌め込まれたスペーサー61を所定の厚さ取り外すとともに、取り外したスペーサー61と同じ厚さのスペーサー61を位置決め用の突起71a、71cに嵌め込む。また、2つ目の処理としては、位置決め用の突起71bに所定枚数のスペーサー61を嵌め込み、位置決め用の突起71a、71cに嵌め込まれたスペーサー61のうち、位置決め用の突起71bに嵌め込んだスペーサー61と同数のスペーサー61を取り外す。
位置決めされた測光ユニット60においては、係合孔71aの中心と係合孔71bの中心とを結ぶ直線Mの中点に開口55aの中心Cがあり、位置決め用の突起71a、71cに抜き差しされるスペーサー61の厚さと、位置決め用突起71bに抜き差しされるスペーサー61の厚さとが同じであることから、上述した処理のいずれかを行うことで、測光ユニット60は、開口55aの中心Cを通り、Y方向に平行な直線Oを調整軸として、該調整軸を中心に回転される。
一方、測光素子54における測光範囲81の中心81aをY方向に移動させる場合には、下記に示す2つの処理のうちのいずれかを行う。1つ目の処理としては位置決め用の突起71cに嵌め込まれたスペーサー61を所定の厚さ取り外すとともに、取り外したスペーサー61と同じ厚さのスペーサー61を位置決め用の突起71a、71bに嵌め込む。また、2つ目の処理としては、位置決め用の突起71cに所定の厚さのスペーサー61を嵌め込み、位置決め用の突起71a、71bに嵌め込まれたスペーサー61のうち、位置決め用の突起71cに嵌め込まれたスペーサー61の厚さと同じ厚さのスペーサー61を取り外す。
これら場合においては、位置決め用の突起71a、71bに抜き差しされるスペーサー61の厚さと、位置決め用突起71cに抜き差しされるスペーサー61の厚さとが同じであることから、上述した処理のいずれかを行うことで、測光ユニット60は、係合孔72aの中心と係合孔72bの中心とを結ぶ直線Mを調整軸として、該調整軸を中心に回転される。つまり、上述した処理を行う測光ユニット60の傾き調整においては、開口55aの中心Cを回転中心とした傾き調整が実行される。このような傾き調整により、ファインダスクリーン41の中心に対して、測光絞り51となる開口55aの中心Cの位置精度を高精度に保つことができる。この結果、被写体光を受光する測光素子54における周辺光量落ちの発生を抑制し、測光誤差の軽減を図ることができる。また、上述した測光ユニット60においては、測光絞り51となる開口55a、測光光学系52、測光素子54のそれぞれの相対位置が高精度に保持されることから、光学性能の低下を抑制できる。
本実施形態では、開口55aの中心Cを回転中心として調整できるように、各係合孔71a、71b、71cのそれぞれを設け、係合孔71aの中心と係合孔71bとの中心を結ぶ直線M上に開口55aの中心Cを位置させるように各係合孔を設けている。しかしながら、開口55aの中心Cを回転中心とした測光ユニット60の傾き調整を容易に行えるのであれば、各係合孔の位置は、図に示す位置に限定されるものではない。つまり、係合孔71aを、実線で示される位置ではなく、図3(a)の二点差線で示す位置(符号71dに示す位置)に設けることも可能である。
本実施形態では、測光光学系52を構成する測光レンズを2つの測光レンズ63,64としているが、これに限定される必要はなく、1つの測光レンズからなる測光光学系、又は3つ以上の測光レンズからなる測光光学系であってもよい。
本実施形態では、レンズ鏡筒55に開口55aを設け、この開口55aを絞り開口としているが、これに限定する必要はなく、例えば、略筒状のレンズ鏡筒の一端側に絞り開口が形成された絞り板を固着してもよい。
本実施形態では、測光素子54における測光範囲81の中心81aをファインダスクリーン41の中心41aに一致させるために、測光ユニット60の傾き調整を行っている。なお、測光素子54の受光面54aには複数の画素が二次元状に配列されており、これら二次元状に配列される複数の画素の一部を有効画素領域として使用している。つまり、上述した測光ユニット60のみの傾き調整においては、測光素子54の受光面54aに設けられる有効画素領域が測光範囲81と同一の大きさに設定されることが望ましい。
しかしながら、測光素子54における有効画素領域が測光範囲81よりも大きく設定されている場合には、この限りではない。つまり、測光範囲81の少なくとも一部が有効画素領域から外れている場合にのみ測光ユニット60の傾き調整を行って、測光範囲を有効画素領域内に移動させる。そして、測光ユニット60の傾き調整の後、カメラ本体11に設けられるカメラ側マイコンにより、測光範囲として利用する範囲をソフトウェア的に調整すればよい。
つまり、測光素子54の有効画素領域内に測光範囲が含まれていない場合にのみ、上述した測光ユニット54の傾き調整を実行すればよいので、カメラ製造時における測光ユニット60の調整工程を省略することができる。また、測光素子54における有効画素領域のうち、使用されない画素の数を抑えながら、傾き調整における分解能を高く維持することができ、結果的に測光誤差の軽減、測光素子54のコスト削減及び測光ユニット60の小型化に寄与することができる。
本実施形態では、測光ユニット60の傾きを調整する部材としてスペーサー61を用いた例を取り上げているが、測光ユニット60の傾きを調整する部材はスペーサー61に限定されるものではなく、レンズ鏡筒55の開口(絞り開口)55aの中心Cを回転中心とした測光ユニット60の傾き調整を行えるのであれば、他の如何なる構成の調整装置や調整部材を用いることも可能である。
10…デジタルカメラ、21…撮像光学系、37…測光光学系、41…ファインダスクリーン、51…絞り、51a…絞り開口、52…測光光学系、53…IRカットフィルタ、54…測光素子、55…レンズ鏡筒、55a…開口、56…ホルダ、60…測光ユニット、61…スペーサー、63,64…測光レンズ、71a、71b、71c…位置決め用の突起、72a、72b、72c…係合孔、
Claims (5)
- 対象からの光を測光する測光素子と、
前記測光素子上に前記対象からの光を入射させる測光光学系と、
前記測光光学系に入射する前記対象からの光を制限する絞り開口と、
前記絞り開口の中心を前記測光光学系の光軸と一致させた状態で、前記測光素子、前記測光光学系及び前記絞り開口が一体に組み付けられた測光ユニットと、
前記絞り開口の中心を回転中心として前記測光ユニットの傾きを調整する調整部材と、
を備えたことを特徴とする測光装置。 - 請求項1に記載の測光装置において、
前記測光ユニットは、前記絞り開口を有する鏡筒を備え、
前記測光光学系は、前記鏡筒により前記絞り開口との位置関係が保持されることを特徴とする測光装置。 - 請求項1に記載の測光装置において、
前記絞り開口の中心は、前記調整部材による前記傾きの調整時における調整軸上に位置決めされていることを特徴とする測光装置。 - 前記対象からの光を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系による像の光束を、前記測光光学系を介して前記測光素子上に再結像させる請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の測光装置と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 請求項4に記載の撮像装置において、
前記測光素子は、複数の受光素子が二次元状に配列されており、
前記複数の受光素子のうちの一部を、前記測光ユニットにおける測光範囲として設定する設定手段を、さらに備えていることを特徴とする撮像装置。
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