(57)【要約】【課題】小型で、かつ広い範囲での測光が可能なカメラを実現する。【解決手段】撮影光学系からの光束を受けて信号を出力する第１の受光センサ（１１−１、１１−２）および第２の受光センサと（１１−１１、１１−２１）、撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出と被写体輝度を検出する測光とを行う制御手段（３２）とを有し、第１の受光センサ（１１−１、１１−２）をエリア型センサで構成すると共に、制御手段（３２）は、第１の受光センサ（１１−１、１１−２）からの信号を用いて焦点検出を行い、かつ第１および第２の受光センサからの信号を用いて測光を行う。【選択図】図１
2006106424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系からの光束を受けて信号を出力する第１の受光センサおよび第２の受光センサと、
前記撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出と被写体輝度を検出する測光とを行う制御手段とを有するカメラであって、
前記第１の受光センサはエリア型センサであり、
前記制御手段は、前記第１の受光センサからの信号を用いて前記焦点検出を行い、かつ前記第１および第２の受光センサからの信号を用いて前記測光を行うことを特徴とするカメラ。
【請求項２】
前記撮影光学系からの光束を前記第１および第２の受光センサに導く、該両センサに共通の検出光学系を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記第１および第２の受光センサが同一基板上に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ。
【請求項４】
前記第１の受光センサは、一対のセンサ部を有し、
前記第２の受光センサは、該一対のセンサ部の周辺側に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のカメラ。
【請求項５】
前記第２の受光センサは、第１の測光センサ部と、該第１の測光センサ部よりも前記第１の受光センサに対して離れた側に設けられた第２の測光センサ部とを有し、
前記制御手段は、前記第１および第２の測光センサ部を選択的に使用することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のカメラ。
【請求項６】
該カメラは、前記撮影光学系を有するレンズ装置の装着が可能であり、
前記制御手段は、前記撮影光学系に関する情報に応じて前記第１および第２の測光センサ部のうち使用するセンサ部を選択することを特徴とする請求項５に記載のカメラ。
【請求項７】
前記撮影光学系に関する情報は、該撮影光学系の射出瞳距離であることを特徴とする請求項６に記載のカメラ。
【請求項８】
前記撮影光学系に関する情報は、該撮影光学系の焦点距離であることを特徴とする請求項６に記載のカメラ。
【請求項９】
前記撮影光学系に関する情報は、前記レンズ装置内のメモリから取得することを特徴とする請求項６から８のいずれか１つに記載のカメラ。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１つに記載のカメラと、
撮影光学系を有し、該カメラに装着されるレンズ装置とを有することを特徴とするカメラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等の撮像装置に関し、詳しくは、焦点検出系を備えた撮像装置の測光に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は特許文献１に開示された焦点検出光学系を示す構成ブロック図である。１００は撮影レンズであり、ズームレンズやフォーカスレンズ、固定レンズ等の複数のレンズが設けられ、レンズユニット１０１（撮影光学系）が構成されている。１０２はカメラ本体、Ｌは撮影レンズ１００の光軸、１０２はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、１０３は撮影レンズ１００の光軸Ｌ上に配置された半透過性の主ミラー、１２１はピントグラスであり、撮影レンズ１００を通過した被写体の光束が主ミラー１０３を介して結像している。１２４はペンタプリズム、１２３は接眼レンズであり、ピントグラス１２１上の被写体像を観察することができる。１２２は測光を行う一対の測光センサであり、不図示の測光回路に接続され、測光光学系を構成している。
【０００３】
１０４は主ミラー１０３の像面側であって、光軸Ｌに対して斜めに配置された第１の反射部材であり、集光性の凹面鏡や楕円面鏡等に形成されている。１０６は第２の反射部材、１０７は赤外カットフィルターである。１０８は２つの開口部１０８−１、１０８−２を有する絞り、１０９は絞り１０８の一対の開口部１０８−１、１０８−２に対応して配置された２つのセパレータレンズ１０９−１、１０９−２を有するレンズ（２次結像系）、１１０は第３の反射部材、１１１は２つのエリア型ＡＦセンサ（受光センサ）１１１−１、１１１−２を有する光電変換素子である。また、第１の反射部材１０４は集光性の曲率を有し、絞り１０８の２つの開口部１０８−１、１０８−２を撮影レンズ１００の射出瞳付近に投影するようにしている。
【０００４】
図７は図６の絞り１０８の平面図であり、絞り１０８は横長形状の２つの開口部１０８−１、１０８−２を開口幅の狭い方向（撮影範囲の上下方向）に並べた構成となっている。図中点線で示されているのは、開口部１０８−１、１０８−２に対応して、その後方に配置されているセパレータレンズ１０９−１、１０９−２である。
【０００５】
図８は光電変換素子１１１の平面図であり、図６で示した２つのエリア型ＡＦセンサ１１１−１、１１１−２を２次元的に複数の画素を配列したものである。
【０００６】
以上の構成において、撮影レンズ１００の瞳の異なる部分を透過した２つの光束は、主ミラー１０３を透過後に第１の反射部材１０４により、ほぼ主ミラー１０３の傾きに沿った方向に反射され、近軸的結像面に被写体像が形成される。このとき、第１の反射部材１０４は撮像素子１０２上に形成される被写体像を縮小結像するようにしている。
【０００７】
近軸的結像面に形成した被写体像からの光束は、第２の反射部材１０６により反射して再び方向を変えた後、赤外カットフィルター１０７、絞り１０８の２つの開口１０８−１、１０８−２を経て、各セパレータレンズ１０９−１、１０９−２により集光され、第３の反射部材１１０を介して光電変換素子１１１のエリア型ＡＦセンサ１１１−１、１１１−２上にそれぞれ到達する。
【０００８】
そして、撮影範囲における撮像素子１０２上の所定の２次元領域に対応する光電変換素子１１１の各エリア型ＡＦセンサ１１１−１、１１１−２上に、被写体像に関する２つの光量分布が形成される。
【０００９】
このようにして得られた被写体像に関する２つの光量分布に基づいて、２つのエリア型ＡＦセンサ１１１−１、１１１−２の上下方向の相対的位置関係をエリア型ＡＦセンサ１１１−１、１１１−２の任意の複数の素子より構成される各位置で算出することで、撮影レンズ１００の焦点状態を２次元的に撮影範囲中の任意の領域で検出している。なお、撮影に際して第１の反射部材１０４は、主ミラー１０３と同様に撮影光路外に退避している。
【００１０】
また、測光光学系の測光方式では、ファインダー内を幾つかに分割して測光を行う分割測光や、多点測距において中央の測距点の近傍に測光センサを設け、ファインダー内の狭い範囲で測光を行うスポット測光などが知られている（非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−１８４９６５公報（段落００３７〜００４１、図４等）
【非特許文献１】「ＥＯＳ−１Ｎカタログフォープロフェッショナル」，キヤノン株式会社，ｐ．１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来の焦点検出光学系と測光光学系とが別々に設けられており、さらに、多点測距方式では構造が複雑となって、大型で、かつコストが高くなってしまう課題があった。
【００１２】
さらに、多点測距にてスポット測光を行う場合は、測距点の中央の一部の範囲でしか測光が行えないためスポット測光の測光範囲が狭くなり、測光範囲が制限されてしまう問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の例示的な目的の１つは、小型で、かつ広い範囲での測光が可能なカメラを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のカメラは、撮影光学系からの光束を受けて信号を出力する第１の受光センサおよび第２の受光センサと、撮影光学系の焦点状態を検出する焦点検出と被写体輝度を検出する測光とを行う制御手段とを有するカメラであって、第１の受光センサはエリア型センサであり、制御手段は第１の受光センサからの信号を用いて焦点検出を行い、かつ第１および第２の受光センサからの信号を用いて測光を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、焦点検出のため信号を出力するエリア型の第１の受光センサが測光用センサとして用いられるため、測光光学系を別途設ける必要がなく、カメラの小型化と低コスト化を実現できる。
【００１６】
さらに、第１および第２の受光センサからの信号を用いて測光を行うため、測光範囲が広くなり、最適な測光位置での測光を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は本発明の実施例１におけるカメラシステム（撮像装置）の構成ブロック図である。１は撮影レンズであり、ズームレンズやフォーカスレンズ、固定レンズ等の複数のレンズが設けられ、レンズユニット（レンズ装置）１０１として構成され、該レンズユニット１０１がカメラ本体１０２に着脱自在に設けられる。１０２はカメラ本体、Ｌは撮影レンズ１の光軸、２はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子、３は撮影レンズ１の光軸Ｌ上に配置された半透過性の主ミラー、２１はピント板であり、撮影レンズ１を通過した被写体の光束が主ミラー３を介して結像している。２４はペンタプリズム、２３は接眼レンズであり、ピント板２１上の被写体像を観察することができる。
【００１９】
カメラ本体１０２には、測光、焦点調節及び露出等のカメラ制御を行うカメラＣＵＰ３２が設けられており、該カメラＣＰＵ３２はレンズユニット１０１に設けられたレンズＣＰＵ３１と通信を行う。このレンズＣＰＵ３１は撮影準備動作及び撮影動作において、常に撮影レンズ系の各情報（レンズ位置、焦点距離及び瞳距離等）をメモリ３０に記憶し、カメラＣＰＵ３２からの出力信号により必要な情報をカメラ本体側に送信する。
【００２０】
４は主ミラー３に対し撮影レンズ１の像面側であって、光軸Ｌに対して斜めに配置された第１の反射部材であり、集光性の凹面鏡や楕円面鏡等に形成されている。６は第２の反射部材、７は赤外カットフィルターである。８は２つの開口部８−１、８−２を有する絞り、９は絞り８の一対の開口部８−１、８−２に対応して配置された２つのセパレータレンズ９−１、９−２を有するレンズ（２次結像系）、１０は第３の反射部材である。また、第１の反射部材４は集光性の曲率を有し、絞り８の２つの開口部８−１、８−２を撮影レンズ１の射出瞳付近に投影するようにしている。
【００２１】
１１は第１の受光センサである一対（２つ）のＡＦ用及び測光用受光センサ部１１−１、１１−２と、第２の受光センサである一対（２つ）の測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１とを同一基板上に有する光電変換素子であり、第１及び第２の受光センサは２次元的に画素が配列されたエリア型の受光センサである。このように本実施例は、第１の反射鏡４、第２の反射鏡６、赤外カットフィルター７、絞り８、２次結像系９、第３の反射部材１０及び光電変換素子１１により焦点光学系及び測光光学系が同一の光学系として構成されており、撮影光学系からの光束を第１および第２の受光センサに導く、共通の検出光学系として構成されている。
【００２２】
ここで、本実施例の光電変換素子１１について詳細に説明する。図２（ａ）は光電変換素子１１の受光センサ配置を示す図である。本実施例では、一対のエリア型ＡＦ用及び測光用の受光センサ部１１−１、１１−２の中心Ａ及び中心Ｂを結ぶ線分の中点Ｃから遠い（左右又は上下）側、すなわちＡＦ用及び測光用の受光センサ部１１−１、１１−２の周辺側に測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１が設けられている。
【００２３】
そして、撮影レンズ１の瞳の異なる部分を透過した２つの光束は、主ミラー３を透過後、第１の反射鏡４により、ほぼ主ミラー３の傾きに沿った方向に反射され、近軸的結像面に被写体像を形成している。このとき第１の反射鏡４は、撮像素子２上に形成される被写体像を縮小結像するようにしている。近軸的結像面に形成した被写体像からの光束は、第２の反射鏡６により反射して再び方向を変えた後、赤外カットフィルター７、絞り８の２つの開口８−１、８−２を経て、２次結像系９の各レンズ９−１、９−２により集光され、第３の反射鏡１０を介して光電変換素子１１のＡＦ用及び測光用受光センサ１１−１、１１−２と、測光用受光センサ１１−１１、１１−２１上にそれぞれ到達する。
【００２４】
したがって、本実施例では第１および第２の受光センサにおいて測光を行うため、測光範囲が広くなり、最適な測光位置での測光を行うことが可能となり、例えば、多点測距にてスポット測光を行う場合は、測距点の中央部以外の周辺部の範囲で測光を行うことができ、撮影シーンに応じた最適な測光を行うことができる。
【００２５】
具体的には、図２（ｂ）に示すように、第１の受光センサである受光センサ部１１−１、１１−２が中央部の測光領域１２−１を、第２の受光センサである受光センサ部１１−１１、１１、２１が該測光領域１２−１の周辺部における測光領域１２−１１、１２−２１を形成しているので、ファインダー視野における測光範囲が広がり、多点測距における中央部以外の測距点での測光が可能となる。
【００２６】
また、焦点光学系の配置や受光センサ部（第１の受光センサ）の配置に左右されずに測光用受光センサ部（第２の受光センサ）を設けることができ、ＡＦ用受光センサのスペースを効率よく使いながら広い範囲の測光が可能であり、ＡＦ用受光センサの寸法を大きくすることなく広い範囲の測光が可能となる。
【００２７】
また、撮影範囲における撮像素子２上の所定の２次元領域に対応する光電変換素子１１のＡＦ用受光センサ１１−１、１１−２上に、被写体像に関する２つの光量分布が形成され、該光量分布に基づいて、２つのＡＦ用受光センサ１１−１、１１−２の上下方向の相対的位置関係を該ＡＦ用受光センサ１１−１、１１−２の任意の複数の素子より構成される各位置で算出することで、撮影レンズ１の焦点状態を２次元的に撮影範囲中の任意の領域で検出している。なお、撮影に際して第１の反射部材４は、主ミラー３と同様に撮影光路外に退避している。
【００２８】
よって、ＡＦ用受光センサ部で焦点検出を行うとともに、測光用受光センサとして用いて測光も行っており、かつＡＦ用受光センサ（第１の受光センサ）と同一基板上に測光用の受光センサ部（第２の受光センサ）を設けているため、測光光学系を別途設ける必要がなく、カメラの小型化（特に、ファインダー光学系に測光光学系が設けられていないため、ペンタプリズム及びその周辺に配置されるユニット構成を簡略化でき、撮像装置の高さ方向の寸法を小さくできる。）と低コスト化を実現できる。
【実施例２】
【００２９】
図３は本発明の実施例２における光電変換素子１１を示す図である。カメラ構成は図１に示す上記実施例１と同様である。
【００３０】
本実施例では、図３（ａ）に示すように、２つのＡＦ用受光センサ部１１−１、１１−２の中心Ａ、Ｂを結ぶ線分の中点Ｃから遠い側に測光用受光センサ部（第２の測光センサ）１１−１１、１１−２１を配設するとともに、該中点Ｃから近い側に測光用受光センサ（第１の測光センサ）１１−１２、１１−２２を、ＡＦ用受光センサ部１１−１、１１−２に隣接して配設している。
【００３１】
そして、撮影レンズが保有する該撮影レンズの瞳距離情報に基づき、例えば、規定（閾）値より小さい値の時には中点Ｃに近い第１の測光センサである測光用受光センサ部１１−１２、１１−２２を選択して測光を行い、規定値より大きい値の時には中点Ｃから遠い第２の測光センサである測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１を選択して測光を行う。
【００３２】
この瞳距離情報とは、像面（撮像面）から射出瞳までの距離（射出瞳距離）を表しており、射出瞳とは絞りから後方にあるレンズユニットのレンズにより形成される像面からみた絞り側の虚像のことである。したがって、瞳距離が長い場合、上記では規定値よりも大きい場合は、測光のための受光面積を大きくして測光範囲を拡張するように、測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１を選択して使用し、該ＡＦ用受光センサ部１１−１、１１−２とともに測光を行う。
【００３３】
逆に瞳距離が短い場合は、撮影光学系からの光の受光面積が小さくなるので、測光用受光センサ部１１−１２、１１−２２を選択して測光を行う。
【００３４】
続いて、図４を用いて本実施例のカメラシステムの動作フローを説明する。まず、カメラＣＰＵ３２は、レンズユニット１０１のメモリ３０に記憶されている瞳距離情報ＰＬを取得するため、レンズＣＰＵ３１に出力信号を出力し、該瞳距離情報を取得する（Ｓ１０１）。
【００３５】
その後、撮影準備動作処理を行うか否かを判断するため、レリーズスイッチＳＷ１がオンされたか否かを判別し（Ｓ１０２）、ＳＷ１がオンされた場合は、ステップ１０３に進んで瞳距離ＰＬが規定値ＰＬ１よりも大きいか否かを判別する。規定値ＰＬ１よりも瞳距離情報が大きい（長い）場合は、ステップ１０４に進み、第２の測光センサによる測光、すなわち測光用センサ部１１−１１、１１−２１を選択し、広い測光範囲での測光を行う（Ｓ１０５）。
【００３６】
一方、ステップ１０３の判別において、瞳距離ＰＬが規定値ＰＬ１よりも小さい場合は、第１の測光センサによる測光を行うように、測光用受光センサ部１１−１２、１１−２２を選択して測光を行う（Ｓ１０４）。
【００３７】
そして、測光結果に基づいて、露出量（絞り値やシャッタースピード）を算出して撮影条件を決定し（Ｓ１０６）、さらにステップ１０７に進み、焦点調節動作を行う（Ｓ１０７）。その後、レリーズスイッチＳＷ２がオンされたか否かを判別して（Ｓ１０８）、オンされた場合は、撮影動作処理に進む（Ｓ１０９）。
【００３８】
このように本実施例では、ＡＦ用及び測光用受光センサ部１１−１、１１−２の周囲に第１の測光センサと第２の測光センサを配置し、瞳距離情報に基づいて該第１及び第２の測光センサを選択して測光を行っている。
【００３９】
よって、瞳距離が長い場合には、レンズユニットからの光の受光面積が大きくなるので、測光範囲を広くするように第１の測光センサを選択して測光を行うため、撮影シーンに適した測光範囲での露出制御が可能となる。図３（ｂ）はファインダー視野で測光範囲を示す図であり、同図から明らかなように、上下方向の測光範囲（１２−１１、１２−２１）が広がり、広い範囲の測光が可能となるとともに瞳距離の大きく異なるレンズユニットに対しても広い範囲の測光が可能となる。
【００４０】
また、瞳距離情報以外にも、あらかじめレンズユニット１０１の個々のレンズに記憶されている各焦点距離における最適な組合せ情報から、中点Ｃから遠い側または中点Ｃに近い側の測光用受光センサを選択して使用し、測光を行うようにすることも可能できる。
【実施例３】
【００４１】
図５は本発明の実施例３における光電変換素子１１を示す図である。カメラ構成は図１に示す上記実施例１と同様である。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、エリア型のＡＦ用及び測光用受光センサ部１１−１、１１−２に直交する方向の焦点検出が可能なＡＦ用受光センサ部１１−３、１１−４が設けられており、所謂十字測距が可能な焦点検出ユニットとして構成されている。
【００４３】
このＡＦ用及び測光用受光センサ部１１−１、１１−２の中心Ａ、Ｂを結ぶ線分の中点Ｃから遠い側に該ＡＦ用受光センサ部１１−１、１１−２に隣接して測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１を配設するとともに、ＡＦ用受光センサ部１１−１、１１−２の側面の上側略半分の位置に測光用受光センサ部１１−１３、１１−１４を、下側略半分に測光用受光センサ部１１−２３、１１−２４を配設している。
【００４４】
そして、上記実施例２と同様に、瞳距離情報や焦点距離情報に基づき、規定値より小さい値の時には中点Ｃに近い測光用受光部を選択し、規定値より大きい値の時には中点Ｃから遠い測光用受光部を選択して測光を行う。
【００４５】
このように本実施例では、図５（ｂ）に示すように、上記実施例２よりもさらに上下方向の測光範囲（１２−１１、１２−２１）が広がり、左右方向の測光範囲（１２−１３、１２−１４、１２−２３及び１２−２４）も広がり、広範囲での測光が可能となる。
【００４６】
以上、上記実施例において、中点Ｃから遠い側の測光用受光センサ部１１−１１、１１−２１と中点Ｃから近い側の測光用受光センサ部１１−１２、１１−２２とにおいて該受光部の出力を比較して、より安定した出力である測光用受光センサを選択するように構成してもよい。この場合、あらかじめユーザーが選択モード等で均一被写体に向け使用するレンズユニット１０１の個々の焦点距離における最適組合せを記憶するようにして、実際に撮影するときにはその組合せで測光を行うようにできるもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１におけるカメラシステムの構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１において、（ａ）は光電変換素子の配置図、（ｂ）は測光視野範囲を示す図である。
【図３】本発明の実施例２において、（ａ）は光電変換素子の配置図、（ｂ）は測光視野範囲を示す図である。
【図４】本発明の実施例２におけるカメラシステムの動作フローチャートである。
【図５】本発明の実施例３において、（ａ）は光電変換素子の配置図、（ｂ）は測光視野範囲を示す図である。
【図６】従来のカメラシステムにおける焦点光学系を示す図である。
【図７】従来の焦点検光学系における平面図である。
【図８】従来のＡＦセンサ配置図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１−１、１１−２        第１の受光センサ
１１−１１、１１−２１    第２の受光センサ
３２                      制御手段
【図１】
2006106424.tif 000003
【図２】
2006106424.tif 000004
【図３】
2006106424.tif 000005
【図４】
2006106424.tif 000006
【図５】
2006106424.tif 000007
【図６】
2006106424.tif 000008
【図７】
2006106424.tif 000009
【図８】
2006106424.tif 000010