JP4887570B2

JP4887570B2 - 交換式撮影レンズ

Info

Publication number: JP4887570B2
Application number: JP2001147823A
Authority: JP
Inventors: 吉晴塩釜; 徳康小谷
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-05-17
Filing date: 2001-05-17
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2021-05-17
Also published as: JP2002341232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラに装着可能な交換式撮影レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】
撮影画面に対して横方向に延在する横方向センサと縦方向に延在する縦方向センサとを十字型に配置し、これら縦横センサにより同一焦点検出エリアの焦点検出を行うカメラが知られている。このような焦点検出方式では、横方向センサによって焦点検出される像の結像面位置と、縦方向センサによって焦点検出される像の結像面位置との間にずれが生ずる場合がある。そのずれ量はカメラに装着される撮影レンズによってまちまちであるが、一般に焦点検出エリアが光軸から離れているほど、また撮影倍率が高いほど大きくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本来、同一距離にある被写体に対する撮影レンズの合焦位置は、光軸方向の一点のみであるが、上記２センサの結像面位置にずれがあると合焦判定が２箇所でなされてしまう。このため、例えばフォーカスエイドを採用するカメラでは、手動によるフォーカシングの際に異なる２位置で合焦表示が点灯してしまい、撮影者が戸惑うおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、２つのセンサにおける結像面位置のずれ量に起因する不都合を解消したカメラ，交換式撮影レンズおよびカメラシステムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る交換式撮影レンズは、同一の焦点検出エリアの焦点検出を行うべく互いに異なる方向に延在するように配置された第１センサ及び第２センサを有するカメラに装着可能なものであって、同一の被写体に対するＭ像面の結像位置とＳ像面の結像位置とのずれ量に関連するずれ情報を、当該交換式撮影レンズ固有の情報として前記カメラに出力する出力装置を備える。出力されるずれ情報は、２つのレンズ位置で合焦判定がなされないようにするための情報である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図８により本発明の一実施の形態を説明する。
図１はカメラ本体１０と交換式撮影レンズ２０とから成るカメラシステムの構成を示している。まず光学系について説明すると、撮影レンズ２０は第１〜第３レンズ群Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有し、各レンズ群Ｌ１〜Ｌ３が光軸方向に個別に移動することでズーミングがなされ、また第２レンズ群Ｌ２が単独で移動することによりフォーカシングがなされる。
【０００７】
レンズ群Ｌ１〜Ｌ３を順に透過した光束はカメラ本体１０に入射され、その一部はメインミラー１１で反射してファインダ光学系（不図示）に導かれ、他の一部はメインミラー１１を透過し、サブミラー１２で反射されて焦点検出装置１３に入射される。
【０００８】
焦点検出装置１３は周知の位相差検出方式を採用するもので、本実施形態では図２に示すように画面内の３領域（焦点検出エリア）ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３の焦点検出が可能である。焦点検出エリアＡＲ１は画面の中央に位置し、焦点検出エリアＡＲ２，ＡＲ３はその左右に距離ｈだけ離れた位置に設定される。図中の符号１３ｈ，１３ｖは焦点検出装置１３を構成するセンサを撮影画面に投影した像を示し、３エリアＡＲ１〜ＡＲ３に対応して、それぞれ画面横方向に延在する横方向センサ１３ｈと、縦方向に延在する縦方向センサ１３ｖとが十字型に配置される。センサ１３ｈ，１３ｖはいずれも一対のＣＣＤから構成され、上記入射光束を受光してその受光光量に応じた焦点検出信号を出力する。以下、左右エリアＡＲ２，ＡＲ３の焦点検出を行うセンサ１３ｈ，１３ｖをサイドエリアセンサと呼ぶ。
【０００９】
カメラは、３エリアＡＲ１〜ＡＲ３のうちいずれか１エリアの焦点検出結果に基づいてフォーカシングを行う。いずれのエリアを選択するかは撮影者の操作によって決めてもよいし、焦点検出結果に基づいてカメラが決めてもよい。
【００１０】
各センサ１３ｈ，１３ｖからの焦点検出信号（受光した被写体光束に応じた電気信号）はマイクロプロセシングユニット（以下、ＭＰＵと呼ぶ）１４に入力される。ＭＰＵ１４は、例えば図示せぬレリーズボタンの半押し操作に伴って焦点検出信号を入力し、その入力信号に基づいて撮影レンズ２０の合焦位置からのずれ量に相当するデフォーカス量を演算する。その演算結果は撮影レンズ２０側のＭＰＵ２１に送られ、レンズ側ＭＰＵ２１はデフォーカス量に応じた駆動信号をモータ駆動回路２２に出力する。モータ駆動回路２２は入力された駆動信号に基づいてモータ２３を回転させ、伝達機構２４を介してレンズ群Ｌ１〜Ｌ３を駆動する。モータエンコーダ２５は、フォーカシングモータ２３の回転量を検出してレンズ側ＭＰＵ２１に入力し、これに基づいてＭＰＵ２１はモータ２３をフィードバック制御する。このフォーカシング制御により撮影レンズ２０が被写体に合焦する。
【００１１】
ズームエンコーダ２６は、撮影レンズ２０のズーミング状態（焦点距離）を検出してＭＰＵ２１に入力する。距離エンコーダ２７は、第２レンズ群Ｌ２の位置を撮影距離関連情報として検出し、ＭＰＵ２１に入力する。ＭＰＵ２１には、各焦点距離と撮影距離とに応じた結像面位置ずれ情報（後述する）が予めテーブルとして格納されている。
【００１２】
次に、上記縦方向センサ１３ｖと横方向センサ１３ｈに対する結像面位置のずれについて説明する。
一般に撮影光学系では、同一距離の被写体に対しては、メリジオナル光線束の結像面（Ｍ像面）の位置と、サジタル光線束の結像面（Ｓ像面）の位置とが一致するのが理想であるが、必ずしも一致するとは限らないのが現状である。この結像位置のずれの有無は装着されるレンズによって決まり、近年では高倍率ズームレンズへの要求や撮影光学系のコンパクト化などに伴い、例えば図３のようにＳ／Ｍ像の結像位置にずれが生ずる撮影レンズが多く存在する。このような結像位置のずれ量は、高撮影倍率、つまり望遠側でかつ撮影距離が近いほど大きくなり、また図３から判るように像高が高くなるに従って顕著となる。本実施形態の撮影レンズ２０は、この図３の特性を持つものとする。
【００１３】
図２は像高ｈの位置にサイドエリアセンサが存在する例を示し、この位置におけるＳ／Ｍ像の結像面位置のずれ量はΔＤ（図３）となる。今、図４に示すように像高ｈの位置に横縞のシャツを着た人物（被写体）が存在する場合を考える。横縞の被写体に対し、横方向センサ１３ｈではローコントラストのため焦点検出は不能となるが、縦方向センサ１３ｖではコントラストが検出できるため焦点検出可能である。横縞の場合はＳ像となるから、結像位置は図３におけるＤｓである。一方、図５のように縦縞のシャツを着た人物の場合には、上述とは逆に横方向センサ１３ｈでのみ焦点検出が可能であり、この場合はＭ像となるから結像位置はＤｍとなる。これら図４，図５の例では、いずれも一方のセンサで焦点検出が不能であるため、上記結像位置のずれに起因する問題は生じない。
【００１４】
次に、図６に示すように斜めの縞のシャツを着た人物が像高ｈの位置に存在する場合を考える。この場合はＳ像でもＭ像でもなく中間的な像となり、縦方向センサ１３ｖおよび横方向センサ１３ｈの双方で焦点検出可能である。このため、従来型のカメラでは結像位置をＤｓと認識する場合もあればＤｍと認識する場合もあり、同一の被写体であっても焦点検出のタイミングによってレンズの合焦位置が異なるという不都合がある。例えば、撮影レンズ２０が被写体に合焦している状態で、再度同一被写体に対して焦点検出およびフォーカシングを試みた場合、撮影距離が不変であれば撮影レンズ２０は動かない筈である。しかし、上記結像位置のずれ量ΔＤに応じた分だけ撮影レンズ２０が動いてしまう場合があり、撮影者に不信感を与える。またフォーカスエイド付きのカメラでは、レンズを一端（無限遠または最至近）側から駆動してゆくと、２箇所（Ｄｓ，Ｄｍ）で合焦マークが表示されることになり、撮影者が戸惑うことがある。そして、このような結像面位置のずれをなくそうとすると、ズーム範囲を狭くし且つレンズ鏡筒を大型化せざるを得ない。
【００１５】
そこで本実施形態では、撮影レンズ２０のＭＰＵ２１にそのレンズ固有の結像面位置のずれ情報を格納しておき、その情報に基づいて縦横いずれか一方のセンサを無効とすることで、上記結像面位置のずれが生ずるカメラであっても上述のような問題が起きないようにしている。以下、その詳細について説明する。
【００１６】
図７はレンズ側ＭＰＵ２１に格納されるずれ情報の一例を示している。この例では、レンズのズーミング状態（Ｚ０（ＷＩＤＥ）〜Ｚ１０（ＴＥＬＥ））および撮影距離（Ｄ０（無限遠）〜Ｄ１０（至近））に対応させてフラグ（１または０）が割り当てられている。フラグは、上記結像面位置（ここでは、最良像面位置）のずれ量ΔＤが比較的小さい場合、具体的にはカメラ本体側で合焦と判定する範囲（結像面位置幅）よりもずれ量が小さく、上述したような問題が起きないとみなされる場合には「０」が設定される。一方、合焦判定範囲よりもずれ量ΔＤが大きく、上記の問題が起こり得るとみなされる場合には「１」が設定される。図から分かるように、望遠側でかつ至近側の場合、つまり撮影倍率が高い場合にフラグが１となっている。このフラグの状態は、予めずれ量ΔＤを計算や実験等で求め、その結果に基づいて決定される。
【００１７】
図８は本実施形態における焦点検出動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１で焦点検出エリアとしてサイドエリア（ＡＲ２またはＡＲ３）が選択され、ステップＳ２でレリーズボタンの半押し操作を確認するとステップＳ３以降の処理が実行される。ステップＳ３では、上記結像面位置のずれ情報（フラグ）をレンズ側ＭＰＵ２１から読み込む。すなわちレンズ側ＭＰＵ２１は、ズームエンコーダ２６および距離エンコーダ２７の出力を読み込んで現在の撮影レンズ２０の状態（焦点距離および撮影距離）を判断し、その状態に対応するフラグの状態を図７のテーブルから選択し、これをカメラ本体側ＭＰＵ１４に出力する。
【００１８】
本体側ＭＰＵ１４は、レンズ側ＭＰＵ２１から入力されたフラグが１か否かを判定し（ステップＳ４）、フラグが０であれば、現在の撮影レンズ２０の状態では上記結像面位置のずれ量ΔＤが所定値以下であると判断し、当該焦点検出エリアに対応する縦横センサ１３ｖ，１３ｈの双方を有効とする（ステップＳ５）。
一方、フラグが１であれば、現在の撮影レンズ２０の状態では上記結像面位置のずれ量ΔＤが所定値を超えると判断し、縦横いずれかのセンサ（ここでは、横方向センサ）を無効とする（ステップＳ６）。
【００１９】
ステップＳ７では、ステップＳ５，Ｓ６の設定に基づいて焦点検出処理およびフォーカシング処理を行う。すなわち、ステップＳ６を通過した場合には、一方のセンサの焦点検出出力のみに基づいてフォーカシングを行う。この場合、他方のセンサによる焦点検出を禁止してもよいし、焦点検出は禁止せずにその出力を用いないだけでもよい。
一方、ステップＳ５を通過した場合には、従前どおり縦横両センサの焦点検出出力に基づいてフォーカシングを行う。
【００２０】
ここで、フラグが１と判定された場合、基本的には縦横いずれのセンサを無効にしてもよいが、一方のセンサがローコントラストで焦点検出不能な場合には、必然的にそのセンサが無効となる。また以上では、半押し操作直後にステップＳ３〜Ｓ６の処理を行っているが、半押し操作直後に両センサを有効にして焦点検出を行い、双方のセンサで焦点検出可能であればステップＳ３〜Ｓ６の処理を行い、いずれか一方のセンサがローコントラストにより焦点検出不能である場合には、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を行わないようにしてもよい。
【００２１】
なお、以上はサイドエリアＡＲ２，ＡＲ３が選択されている場合の処理であって、中央エリアＡＲ１が選択されている場合には、像高がほぼゼロであるため結像面位置のずれは発生せず、ステップＳ３〜Ｓ６に示した処理は行わない。
【００２２】
以上によれば、横方向センサ１３ｈにて焦点検出される像の結像面位置と縦方向センサ１３ｖにて検出される像の結像面位置とのずれ量ΔＤが所定値を超える場合にいずれか一方のセンサが無効となるので、従来のように合焦判定が２箇所でなされることがなくなる。したがって、例えば撮影レンズ２０が被写体に合焦している状態で、再度同一被写体に対して焦点検出およびフォーカシングを試みた場合、撮影距離が不変であれば撮影レンズ２０が動くことはない。またフォーカスエイドにおいて２箇所で合焦マークが表示されるという不都合もない。
【００２３】
以上の実施形態において、縦横センサ１３ｖ，１３ｈが第１および第２センサを、本体側ＭＰＵ１４が制御装置を、レンズ側ＭＰＵ２１が出力装置をそれぞれ構成する。
【００２４】
レンズ側ＭＰＵ２１から入力されるずれ情報は図７のようなフラグに限定されず、例えば図９のようにずれ量ΔＤそのものを数値化した情報であってもよい。この場合、本体側ＭＰＵ１４はずれ量ΔＤをレンズ側ＭＰＵ２１から入力し、そのずれ量ΔＤが所定値以下であれば両センサを有効とし、ずれ量ΔＤが所定値を超える場合（図では７０以上の場合）に一方のセンサを無効とすればよい。この方法によれば、一方のセンサを無効にするか否かを決める際のしきい値をカメラ本体側の事情によって設定できるという利点がある。例えば、合焦と判定する範囲（結像位置幅）が狭いカメラ、つまり合焦判定がシビアなカメラでは、フォーカスエイド使用時に合焦判定マークが２箇所で点灯し易いので上記判定のしきい値を低めに設定すればよいし、逆に合焦判定がそれほどシビアでないカメラでは上記判定のしきい値を高めに設定すればよい。
【００２５】
なお以上ではレンズ交換可能なカメラについて説明したが、レンズが固定的に設けられたカメラにも本願発明を適用できる。この場合には、上記結像面位置のずれ情報を本体側のＭＰＵに格納すればよい。またオートフォーカスが可能なカメラにて説明したが、フォーカスエイド付きのものであればマニュアルフォーカスカメラにも適用できる。あるいはフォーカスエイド機能を持たないオートフォーカスカメラでもよい。さらに第１，第２センサの配置は必ずしも横方向，縦方向でなくてもよく、また十字型でなくてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、同一の被写体に対するＭ像面の結像位置とＳ像面の結像位置とのずれ量に関連するずれ情報をカメラが撮影レンズから受け取ることで、結像面位置のずれに起因する問題を容易に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態におけるカメラシステムの構成を示すブロック図。
【図２】カメラにおける焦点検出エリアおよび焦点検出センサの配置を示す図。
【図３】Ｓ像とＭ像の結像面位置のずれを説明する図。
【図４】サイドエリアに横縞の被写体が存在する例を示す図。
【図５】サイドエリアに縦縞の被写体が存在する例を示す図。
【図６】サイドエリアに斜めの縞の被写体が存在する例を示す図。
【図７】レンズ側ＭＰＵに格納されるずれ情報を示す図。
【図８】焦点検出およびフォーカシング処理の手順を示すフローチャート。
【図９】ずれ情報の他の例を示す図。
【符号の説明】
１０カメラ本体
１３焦点検出装置
１４カメラ本体側ＭＰＵ
２０撮影レンズ
２１レンズ側ＭＰＵ
２３フォーカシングモータ
Ｌ１〜Ｌ３レンズ群

Claims

同一の焦点検出エリアの焦点検出を行うべく互いに異なる方向に延在するように配置された第１センサ及び第２センサを有するカメラに装着可能な交換式撮影レンズであって、同一の被写体に対するＭ像面の結像位置とＳ像面の結像位置とのずれ量に関連するずれ情報を、当該交換式撮影レンズ固有の情報として前記カメラに出力する出力装置を備え、前記出力されるずれ情報は、２つのレンズ位置で合焦判定がなされないようにするための情報であることを特徴とする交換式撮影レンズ。
前記出力されるずれ情報は、前記ずれ量が所定値を超えるか否かを示す情報であることを特徴とする請求項１に記載の交換式撮影レンズ。
前記出力されるずれ情報は、前記ずれ量を示す情報であることを特徴とする請求項１に記載の交換式撮影レンズ。
撮影倍率が可変とされ、前記出力されるずれ情報は、設定されている撮影倍率に応じた情報であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の交換式撮影レンズ。
前記交換式撮影レンズの焦点距離と撮影距離に応じた前記ずれ量を記憶する記憶装置を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の交換式撮影レンズ。
前記出力されるずれ情報は、前記第１センサまたは前記第２センサの一方を無効にするか否かを決めるための情報であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の交換式撮影レンズ。