JP2522283B2 - 自動焦点合焦装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、オートフォーカス用の焦点検出素子及び焦
点検出光学系を備えた一眼レフカメラに関する。

（従来技術） 従来、35mmサイズの銀塩フィルムを使用したオートフ
ォーカス機能を有する一眼レフカメラにあっては、例え
ば第２図（ａ）に示すような構造となっている。

第２図（ａ）において、101は撮影レンズであり、撮
影レンズ101を透過した光束は光軸に対し45゜傾けて配
置したクイックリターンミラー102で上方に反射され、
焦点板105に結像される。

焦点板105に結像した像は、ペンタプリズム106及び接
眼レンズ107を通して撮影者により観察される。

一方、撮影レンズ101を透過した光束の一部は、クイ
ックリターンミラー102の一部に設けられたハーフミラ
ー部102aを透過し、補助ミラー103で反射されて焦点検
出素子104に導かれる。そして、シャッターレリーズ釦
の半押し操作等に応じ焦点検出素子104の出力値に基づ
いて撮影レンズ101をレンズ駆動機構（図示せず）によ
り矢印Ａ方向に移動して合焦状態となるように撮影レン
ズ101を移動する。

クイックリターンミラー102の背後にはシャッター108
とフィルム109が配置され、シャッターレリーズ信号が
発生したならば、第２図（ｂ）に示すように、撮影レン
ズ101とシャッター108の間よりクイックリターンミラー
102及び補助ミラー103が退き、シャッター108が開いて
フィルム109の露光が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、第２図に示したような銀塩フィルムを
使用した一眼レフカメラの構造を、CCD等の固体撮像素
子を銀塩フィルムの代わりに用いた電子スチルカメラに
応用しようとすると、次のような問題があった。

まず、一般に電子スチルカメラで用いられる撮像素
子、例えば2/3インチサイズの撮像素子にあっては、撮
影画面の対角線長は約11mmであり、35mmの銀塩フィルム
の対角線長43.3mmよりかなり小さくなっている。

従って、クイックリターンミラーの大きさも電子スチ
ルカメラにおいては相対的に小さなものとなるので、ク
イックリターンミラーの一部に光を透過するハーフミラ
ー部を形成したり、更にハーフミラー部を透過した光を
焦点検出素子に反射する補助ミラーを含む構造とするこ
とは、大きさ及び精度保持の点で困難である。

また電子スチルカメラにあっては、従来の銀塩フィル
ムカメラでは用いられなかった部材、例えば撮像素子を
用いたときのモワレ模様を防ぐためのオプティカルロー
パスフィルターや撮像素子の分光感度を人間の視覚分光
感度に近づけるための赤外線吸収フィルターを備えた光
学フィルター等がシャッターの近傍に設置されるため、
クイックリタークミラーの背後にスペースてきな余裕が
なくなり、カメラ内の空間を有効に利用するためにも、
従来の銀塩カメラに用いられている焦点検出素子の配置
位置及び焦点検出光学系とは異なったものが要求されて
いる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、撮影レンズの光軸に沿って順次配置されるクイ
ックリターンミラー、光学フィルター、シャッター及び
撮像素子に影響を及ぼすことなく焦点検出素子及びその
検出光学系をカメラ内の空きスペースとなる最適位置に
設けてカメラのコンパクト化と高い焦点検出精度の両立
を可能にする焦点合焦装置を提供することを目的とす
る。

この目的を達成するため本発明にあっては、固体撮像
素子とクイックリターンミラーの間に光学フィルターを
配する一眼レフカメラにおいて、カメラの撮影レンズと
ファインダー結像面との間の光路に拡大レンズを配置
し、拡大レンズの射出側にビームスプリッターを配置し
て、拡大レンズで拡大した像の光束をビームスプリッタ
ーによって分割し、分割された光束が結像する位置であ
ってかつ光学フィルター上部の空間に焦点検出素子を配
置したものである。

（作用） このような本発明の構成によれば、焦点検出素子は、
撮像素子の前面に配置された光学フィルターの上部の空
間に配置され、ファインダ光学系への一次結像路の途中
に設けた光路面分割手段で分割した光束による像が結像
されるため、それ以外の位置に焦点検出素子を配置した
場合に比べ、例えば従来の銀塩カメラに比べ、クイック
リターンミラーにハーフミラー部を形成したり補助ミラ
ーを設ける必要がないことから、焦点検出光学系が簡単
で且つコンパクトとなり、このような焦点検出素子及び
その検出光学系の最適位置への組込みでカメラ全体とし
ても大幅に小型化できる。

また焦点検出光学系に拡大レンズを組込むことで、焦
点検出素子に拡大象を結像することができ、焦点検出の
精度を大幅に向上させることができる。

更に、焦点検出系統に組み込んだ拡大レンズはファイ
ンダー光学系への像も同時に拡大して結像させるように
なることから、撮像素子に対応しファインダー像が小さ
くなってしまうことを防ぎ、明確なファインダー像を得
ることもできる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示した説明図である。

まず構成を説明すると、１は撮影レンズであり、図示
しないレンズ駆動機構により光軸方向に移動することが
でき、この光軸方向の移動で合焦状態を得る自動焦点制
御が行われる。撮影レンズ１を通った光はその光軸に対
し45゜傾けて配置したクイックリターンミラー２で反射
され、像拡大手段としての凹レンズ３、光路分割手段と
してのビームスプリッタ４、更にコンデンサレンズ６を
通ってファインダー光学系の焦点板７に結像する。焦点
板７に結像した像は焦点板防塵カバー８を通りファイン
ダーミラー９で直角方向に反射され、リレーレンズ群11
によって二次結像面12に空中像として結像する。この二
次結像面12と同一平面上には表示部材14が設けられ、表
示部材14には発光ダイオード19が組込まれ、暗い場所で
あっても表示部材14による表示情報が観察できるように
なっている。このため撮影者は二次結像面の空中像、及
び表示部材14の像を接眼レンズ群13を通して観察するこ
とができる。

一方、クイックリターンミラー２から焦点光学系の焦
点板７に至る一次結像路の途中に設けた凹レンズ３、及
びビームスプリッタ４は、焦点検出光学系を構成してお
り、凹レンズ３を通ってビームスプリッタ４に入射した
光束の一部は一次結像路に直交した右方向に分割され、
凸レンズ6aを通って焦点検出素子５の受光面に結像す
る。

更にファインダー光学系に設けたファインダーミラー
９は、その一部にハーフミラー部9aを形成しており、こ
のハーフミラー部9aを透過した光束は撮影画面の明るさ
を測定するための受光部材10に入射している。

一方、クイックリターンミラー２の後方には光学フィ
ルタ15、シャッタ16及び撮影素子17が順次配置され、シ
ャッターレリーズによる撮影時にあっては、クイックリ
ターンミラー２が上方に跳ね上がって、同時にシャッタ
ー16の先幕16aが開くことにより、撮影レンズ１を通た
光束が光学フィルタ15を通って撮像素子17の受光面に結
像する。撮像素子17は受光面に結像した像で得られた信
号電荷を図示しない記録装置により読出して画像情報と
してフロッピーディスク等に記録する。

ここで撮像素子17の前方となるシャッター16の前面に
設けた光学フィルタ15は、撮像素子17を用いて二次元像
の撮影を行う際に生ずる、いわゆるモワレ模様の発生を
防ぐためのオプティカルローパスフィルターや、撮像素
子17によって撮影する画面に対する分光感度を人間の視
覚分光感度に近づけるための赤外吸収フィルターで構成
される。

この光学フィルタ15は撮像素子17の前面であれば適宜
の位置に設けることができるが、撮像素子17へ入射する
光束を必要な露光時間だけ透過させるシャッター16のシ
ャッター効率の低下を防ぐためには撮像素子17の前面に
図示のようにシャッター16を設けることが望ましく、そ
の結果、光学フィルタ15はシャッター16の前面に配置し
てシャッター16をなるべく撮像素子17に近づけるように
している。

このような配置を採ることで、第１図に示す如く45゜
ミラー２から撮像素子17までの光路長と共役な関係とし
て、ファインダー光路側に凹レンズ３、ビームスプリッ
ター４、凸レンズ6aおよび焦点検出素子５を配すること
が容易となっている。この結果、焦点検出素子５は、焦
点板７と同様に一次結像面に配置されることになるの
で、コンデンサレンズ６に対応する凸レンズ6aを除いて
は焦点検出素子５専用の結像光学系を必要とせず、かつ
焦点検出素子５を光学フィルター15の上部でファインダ
ー光学系3,4,6とシャッター16にはさまれる位置に置く
ことが可能となっている。

次に第１図の実施例の詳細を、その作用と共に説明す
る。

撮影レンズ１を通った光束はクイックリターンミラー
２で反射された後、凹レンズ３に導かれる。ここで凹レ
ンズ３は次の２つの作用を果たす。

（イ）焦点検出素子５に結像する像が凹レンズ３によっ
て拡大され、焦点検出の精度をあげる。

（ロ）凹レンズ３によって焦点板７に結像する像が拡大
されるため、面積の広い焦点板７を使用することができ
る。

このような凹レンズ３の作用により焦点検出素子５に
よる検出精度の向上は勿論のこと、ファインダー光学系
に設けたリレーレンズ群11、接眼レンズ群13の拡大倍率
をそれ程大きくしなくても、いわゆるファインダー倍率
を実用上充分な大きさとすることができ、焦点板７の一
般的な特徴である表面の凹凸が目ざわりにならないよう
にすることができる。

凹レンズ３を通った光束は次に光路分割手段としての
ビームスプリッタ４で分割され、分割された光束の一部
は凸レンズ6aを通って焦点検出素子５へ導かれる。前述
したように焦点検出素子５は、光学フィルタ15、シャッ
ター16及びコンデンサレンズ６に囲まれた空間に配置さ
れており、この位置に焦点検出素子５を配置すること
で、ファインダー光学系を構成する光学部材と、シャッ
ター16、光学フィルタ15の専用スペース以外の空きスペ
ースを無駄なく使用することができ、このような焦点検
出素子５、及びその焦点検出光学系の配置により、カメ
ラの外形をコンパクトにまとめることができる。

一方、ビームスプリッタ４を透過した光束は、コンデ
ンサレンズ６を通って焦点板７に結像する。焦点板７の
上方には透明な焦点板防塵カバー８が設けられており、
焦点板７と焦点板防塵カバー８は保持枠18の両端に装着
され、内部を密閉構造としており、外部より焦点板７の
表面にゴミ等が侵入することを防いでいる。

ここで焦点板７に結像した像より出た光束はファイン
ダーミラー９の一部に設けられたハーフミラー部9aを通
って受光部材10に入射し、受光部材10によって被写体の
輝度が測定される。

一方、ファインダーミラー９で反射された光束は、リ
レーレンズ群11によって二次結像面12に空中像として結
像する。この二次結像面12と同一平面上には表示部材14
が配置されており、接眼レンズ群13を通して表示部材14
及び二次結像面12の空中像が撮影者より観察できる。

ここで表示部材14を一次結像面となる焦点板７の近傍
ではなく、二次結像面に設けた点は次の理由による。

一般に撮影情報の表示には表示部材14及びその照明源
としての発光ダイオード19を用いることが多いが、35mm
サイズの銀塩カメラより画面サイズの小さな電子スチル
カメラに於いては、焦点板７の近傍に発光素子を設ける
と、焦点板７からの光束を測光する受光部材10に表示部
材から発せられた光束の一部が入射し、正確な測光がで
きなくなる可能性がある。そこで本発明にあっては、撮
影画面の測光は一次結像面となる焦点板７からの光束に
基づいて受光部材10で行い、一方、撮影情報の表示は二
次結像面12に設けた表示部材14で行うことにより、受光
部材10へ表示部材14から発せられた光束が入射すること
を防ぎ、より正確な撮影画面の測光を可能とする。

更に二次結像面12とほぼ同一平面上に設けた表示部材
14は、撮影者の目の被写界深度内に置かれるため、表示
部材14の表示を明瞭に観察することができる。

尚、本発明は機械式シャッターを備えないカメラにも
適用できる。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、光学フィル
タの上部の空間に配した焦点検出素子に焦点板へ入射す
る光束の一部を分割して結像させるように構成したの
で、カメラ内部の空間を有効に活用した部品の配置が得
られ、また、ハーフミラーからなるクイックリターンミ
ラーにサブミラーを付設した構成の従来の焦点検出のた
めの機構を必要としないので、カメラの構造を簡単で小
形なものにすることができる。さらに、焦点板に結像す
る倍率を拡大された像が同時に焦点検出素子に結像する
ようにしたので、焦点検出精度を高めることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した説明図、第２図は従
来の銀塩スチルカメラを示した説明図である。 1:撮影レンズ 2:クイックリターンミラー 3:凹レンズ（拡大レンズ） 4:ビームスブリッタ（光路分割手段） 5:焦点検出素子 6:コンデンサレンズ 6a:凸レンズ 7:焦点板 8:防塵カバー 9:ファインダーミラー 9a:ハーフミラー部 10:受光部材（測光用） 11:リレーレンズ群 12:二次結像面 13:接眼レンズ群 14:表示部材 15:光学フィルタ 16:シャッター 16a:先幕 16b:後幕 17:撮像素子 18:保持枠 19:発光ダイオード

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子とクイックリターンミラーの
   間に光学フィルターを配する一眼レフカメラにおいて、
   該カメラの撮影レンズとファインダー結像面との間の光
   路に拡大レンズを配置し、該拡大レンズの射出側にビー
   ムスプリッターを配置して、前記拡大レンズで拡大した
   像の光束を前記ビームスプリッターによって分割し、分
   割された前記光束が結像する位置であってかつ前記光学
   フィルター上部の空間に焦点検出素子を配置したことを
   特徴とする自動焦点合焦装置。