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JP4536893B2 - camera - Google Patents
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JP4536893B2 - camera - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、受光手段と、焦点検出動作に関連して作動する光学部材を具備した焦点光学系とを備えたカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、撮影レンズを通過した光束をファインダ光学系に導く半透過部を有する主ミラーと、該主ミラーの半透過部を通過した光束を焦点検出装置に導くサブミラーとを備え、焦点検出時及びファインダ観察時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路内の定位置まで侵入させてこの位置で静止させ、撮影時には、主ミラー及びサブミラーを撮影光路外へ退避させるよう移動可能に構成されたカメラが提案されている。
【0003】
この種のカメラにおいては、主ミラー及びサブミラーの作動回数が増加すると、該主ミラー及びサブミラーの駆動に関わる部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出装置に導かれる光束の光路長変化により、焦点検出装置で検出される合焦位置と結像面の合焦位置がずれてしまうという問題があった。
【0004】
そこで、特開平9−54243号では、あらかじめ光学部材の作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係を記憶しておき、焦点検出時に、そのときの作動積算回数とあらかじめ記憶された作動積算回数と焦点検出信号補正量の関係に基づいて焦点検出信号を補正するカメラが提案されている。
【0005】
図14は、前記特開平9−54243号に開示されるカメラの要部を示す構成図である。
【0006】
同図において、101は撮影レンズ、101aは撮影レンズの光軸、102は撮影レンズ101を通過した被写体像を結像させる画像記録媒体である。103は撮影時には撮影光路外へ移動可能に設けられた半透過部を有する主ミラーであり、撮影レンズ101を通過した光束の一部を、ピント板104、ペンタプリズム105、接眼レンズ106から成るファインダ光学系へ導いている。一方、主ミラー103の半透過部を通過した残りの光束は、主ミラー103の動作に同期して移動可能なように構成されるサブミラー107によって下方へ反射され、一対の光電変換素子列から成るイメージセンサ、一対の2次結像レンズ、一対の開口部を有する絞り、フィールドレンズなどから構成される周知の位相差方式の焦点検出装置108に導かれる。
【0007】
ここで、位相差方式の焦点検出原理について、図15を用いて説明する。なお、図14と同一の記号を付した部分は、同一の機能を有するものである。また、この図15においては、図の煩雑さをなくすため、主ミラー103及びサブミラー107を省略し、フィールドレンズ115、一対の開口部を有する絞り116、一対の2次結像レンズ117、一対の光電変換素子列などから成るイメージセンサ118を、撮影レンズの光軸101a上に展開している。
【0008】
光軸101a上の一点を発した光束は、撮影レンズ101を通過後、画像記録媒体102と光学的に共役な位置関係にある1次結像面102aに結像し、フィールドレンズ115、絞り116、2次結像レンズ117を介して、イメージセンサ118上に一定の間隔を隔てて結像している。前記フィールドレンズ115は、撮影レンズ101の瞳101bと一対の2次結像レンズ117の入射瞳、即ち絞り116付近が結像するように配置されており、絞り116の一対の開口部に対応して撮影レンズ101の瞳101bを図中上下方向に分割している。
【0009】
このような構成で、例えば、撮影レンズ101を図中左方に繰り出して、画像記録媒体102より左方に光束が結像すると、イメージセンサ118上の一対の像は、図中矢印方向に変位する。この一対の像の相対的なずれ量をイメージセンサ118で検出することで、撮影レンズ101の焦点調節を行うことが可能である。尚、撮影レンズ101を図中右方に繰り込んだ場合も同様である。また、撮影レンズ101の光軸101a以外の物点についても同様である。
【0010】
以上のような原理の焦点検出装置108を用いて、撮影レンズ101の焦点検出を行う。
【0011】
図14に戻り、109はカメラの各種の動作を処理、制御するマイクロコンピュータであり、内部にCPU109a、焦点検出処理動作などに関わるプログラムが格納されたROM109b,RAM109c,EEPROM109d(電気的消去可能プログラマブルROM)を具備している。110はイメージセンサ118に接続された焦点検出回路、111は前記主ミラー103を撮影光路外へ移動する為のミラー駆動手段、112はミラー駆動手段111を駆動する為のミラー駆動回路、113は撮影レンズ101の焦点調節を行う為のレンズ駆動手段、114はレンズ駆動手段113を駆動する為のレンズ駆動回路である。
【0012】
マイクロコンピュータ109に内蔵されたEEPROM109dには、予め実験的なデータにより主ミラー103の積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係が記憶されており、RAM109bに記憶されている現在までの主ミラー103の積算作動回数と該EEPROM109dに記憶された積算作動回数と焦点検出信号補正量の関係を基に、ROM109cに格納される焦点検出処理動作に従って、焦点検出装置108、焦点検出回路110により得られる焦点検出信号を補正する。従って、主ミラー103及びサブミラー107の作動積算回数が増加した場合には、主ミラー103及びサブミラー107を移動可能に保持する部材が摩耗し、それに伴い焦点検出時の主ミラー及びサブミラーの静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化により、焦点検出装置108、焦点検出回路110で検出される合焦位置と画像記録媒体102上の合焦位置がずれてしまうが、そのときの主ミラー103の積算作動回数による焦点検出信号の補正を行うので、高精度の焦点検出を実現することができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、短期集中的に主ミラー103を作動させた場合と、適度な時間的間隔を経て主ミラー103を作動させた場合とでは、積算作動回数が同じでも、主ミラー103及びサブミラー107を保持する部材の摩耗具合や疲労度は異なり、それに伴う焦点検出信号のずれも異なる。にもかかわらず、上記従来例においては、主ミラー103の積算作動回数によって一律に焦点検出信号を補正してしまうため、適切な焦点検出信号の補正が期待できないものであった。
【0014】
また、個々の部品の製造誤差や組立誤差によっても摩耗具合や疲労度は異なり、適切な焦点検出信号の補正が行えないといった問題を有していた。
【0015】
(発明の目的)
本発明の第1の目的は、光学部材、ミラー部材もしくはサブミラーの作動回数の増加によるこれらの定位置に対する位置変化を算出すると共に、この位置変化により焦点検出光学系の光路長が変化しても、合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適切に補正し、高精度な焦点検出を行うことのできるカメラを提供しようとするものである。
【0016】
本発明の第2の目的は、高精度な焦点調節を行うことのできるカメラを提供しようとするものである。
【0017】
本発明の第3の目的は、光学部材、ミラー部材もしくはサブミラーの焦点検出に使用する有効範囲を大きく占有することなく、多くの焦点検出領域にて焦点情報を算出することを可能にするカメラを提供しようとするものである。
【0018】
本発明の第4の目的は、受光手段による所定の像の検出をより高精度に行うことのできるカメラを提供しようとするものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記第1の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材とを有するカメラにおいて、前記光学部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記受光手段上の前記所定の像に関する光量分布に基づき、前記光学部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けるカメラとするものである。
【0020】
同じく上記第1の目的を達成するために、請求項2に記載の発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材とを有するカメラにおいて、前記光学部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記光学部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けるカメラとするものである。
【0021】
同じく上記第1の目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導くミラー部材とを有するカメラにおいて、前記ミラー部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記ミラー部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けるカメラとするものである。
【0022】
同じく上記第1の目的を達成するために、請求項4に記載の発明は、複数の対を成す光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導くサブミラーとを有する、位相差方式により焦点情報を検出するカメラにおいて、前記サブミラーの、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記サブミラーの前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けるカメラとするものである。
【0023】
また、上記第2の目的を達成するために、請求項7に記載の発明は、前記焦点検出手段により得られる焦点情報を前記撮影レンズの駆動量に変換し、焦点調節を行う焦点調節手段を有する請求項6に記載のカメラとするものである。
【0024】
また、上記第3の目的を達成するために、請求項11に記載の発明は、前記像形成部を、前記光学部材の端部近傍に少なくとも1つ以上設けた請求項1又は2に記載のカメラとするものである。
【0025】
同じく上記第3の目的を達成するために、請求項12に記載の発明は、前記像形成部を、前記ミラー部材の端部近傍に少なくとも1つ以上設けた請求項3に記載のカメラとするものである。
【0026】
同じく上記第3の目的を達成するために、請求項13に記載の発明は、前記像形成部を、前記サブミラーの端部近傍に少なくとも1つ以上設けた請求項4に記載のカメラとするものである。
【0027】
また、上記第4の目的を達成するために、請求項14に記載の発明は、前記像形成部の形状を、線形状とした請求項1〜4の何れかに記載のカメラとするものである。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【0029】
(実施の第1の形態)
図1は本発明の実施の各形態に係るカメラの要部を示す構成図であり、上記図14と同じ機能を有する部分は同一符号を付し、その説明は詳細は省略する。
【0030】
図1において、撮影レンズ101を通過した光束の一部は、半透過部を有する主ミラー103により図中上方に反射され、ピント板104、ペンタプリズム105、接眼レンズ106から成るファインダ光学系へ導かれる。一方、主ミラー103の半透過部を通過した残りの光束は、サブミラー107によって図中下方へ反射され、周知の位相差方式を採用した焦点検出装置108に導かれる。
【0031】
上記サブミラー107により図中下方に反射された光束は、撮影レンズ101の結像面、即ち画像記録媒体102と光学的共役な位置関係にある1次結像面102aで一度結像し、視野マスク1、撮影レンズ101の瞳101bと2次結像レンズの入射瞳を結像させるフィールドレンズ115を通過後、全反射ミラー2により図中左方に光路を変換する。その後、赤外線カットガラス3、一対の開口部を有する絞り116、一対の射出面を有する2次結像レンズ117を介し、対の光電変換素子列から成るイメージセンサ118上に一対の被写体像を形成している。
【0032】
ここで、主ミラー103は主ミラー回転軸103aを中心に回転可動に設けられており、焦点検出時には、図1に示す位置に静止し、撮影時には、撮影光路外へ退避する周知のクイックリターン機構により構成されている。サブミラー107についても同様である。また、2次結像レンズ117の入射面は、光束が無理に屈折されることがないように凹面形状とし、イメージセンサ118上の広範囲で歪みのない良好な像を得ることができる。
【0033】
イメージセンサ118は、図2に示すように、複数の光電変換素子から形成される対の光電変換素子列で構成され、2次結像レンズ117の一対の射出面に対応した一対の光電変換素子列4a,4b及び5a,5b及び6a,6bを形成している。この一対の光電変換素子列4a,4b及び5a,5b及び6a,6bで一対の被写体像に関する光量分布を検出することにより、周知の位相差方式の焦点検出により撮影レンズ101の焦点調節状態を検出している。
【0034】
なお、図中、光電変換素子列4a,4bのみ1画素毎に光電変換素子を示したが、その他の光電変換素子列5a,5b,6a,6bについても同様に構成される。また、一対の光電変換素子列4a,4bは、図中示されるように、領域▲1▼,▲2▼,▲3▼に分割されているが、その他の光電変換素子列5a,5b,6a,6bについても同様に分割されている。
【0035】
図3は、イメージセンサ118上の一対の光電変換素子列4a,4b及び5a,5b及び6a,6bを画像記録媒体102上に逆投影し、撮影レンズ101側から見た図であり、画像記録媒体102上では、一対の光電変換素子列4a,4b及び5a,5b及び6a,6bはそれぞれほぼ一致して重なり、図中、4,5,6として示している。また、図3において、7a,7b,7c,7dは、ファインダ内に表示する焦点検出枠(不図示)を画像記録媒体102上に逆投影したものである。
【0036】
ここで、一対の光電変換素子列4a,4b,5a,5b,6a,6bは、前述したようにそれぞれ領域1,2,3に分割されており、したがって、逆投影された光電変換素子列4,5,6も、光電変換素子列4a,4b,5a,5b,6a,6bの分割された領域1,2,3に対応して3つに分割されており、分割されたそれぞれの領域が1つの焦点検出領域を形成している。この焦点検出領域に対応して、焦点検出枠は設けられており、したがって、焦点検出枠を画像記録媒体102上に逆投影すると、図3に示すように、焦点検出領域に対応した位置に7a,7b,7c,7dは位置する。
【0037】
以上のような構成で、画像記録媒体102上の7a,7b,7c,7dに対応したファインダ内の焦点検出枠に目標とする被写体を合わせることで、撮影レンズの焦点調節状態を検出することができる。なお、焦点検出領域4,5,6の分割された焦点検出領域の中で、図3において点線で示される焦点検出領域に対応した光電変換素子列4a,4b,6a,6b中の領域1及び3は、本実施の形態において焦点検出に用いられていない。
【0038】
図4は、図1に示したサブミラー107を撮影レンズ101側から見た反射面正面図である。
【0039】
サブミラー107の反射面側には、図中に示されるようにパターン8a,8bが印刷などの手段により設けられており、反射率が限りなく低くなるように黒色の低反射性塗料などで構成されている。したがって、イメージセンサ118上に形成される被写体像は、サブミラー107上のパターン8a,8bを除いた領域で反射された光束である。また、パターン8a,8bはイメージセンサ118の一対の光電変換素子列4a,4b及び6a,6bの領域▲3▼でそれぞれ検出可能なように、領域▲3▼に対応したサブミラー107上の位置に設けられている。
【0040】
以上のような構成とすることにより、撮影に伴い移動可能に設けられたサブミラー107の焦点検出時の静止位置が積算作動回数の増加などの理由で変化しても、サブミラー107上に設けられたパターン8a,8bのイメージセンサ118による検出結果を用いることにより、焦点検出信号のずれを補正することが可能となり、高精度の焦点検出が可能である。
【0041】
それでは、まずはじめにイメージセンサ118によるパターン8a,8bの検出時について説明する。
【0042】
図5は、サブミラー107の静止位置が変化していない初期状態において、図2のイメージセンサ118上にサブミラー107上のパターン8a,8bを投影した図である。
【0043】
一対の光電変換素子列4a,4b及び6a,6bの領域▲3▼上に、パターン8a,8bに対応した図中斜線領域で示される一対のパターン像9a,9b及び9c,9dが所定の間隔を隔てて形成される。実際、サブミラー107上のパターン8a,8bは反射率が極めて低いため、イメージセンサ118上においては、像は形成されないが、パターン8a,8bに対応したイメージセンサ118上の領域を解りやすくするため、斜線領域として示している。また、実際イメージセンサ118上に形成される像は一対の光電変換素子列4a,4b及び5a,5b及び6a,6bの受光部領域のみで、それ以外の領域には光束が導かれないように図1の視野マスク1で制限されている。
【0044】
図6は、図5に示される光電変換素子列4a,4bのパターン像9a,9b付近を拡大した要部拡大図であり、図5と同様に、撮影レンズ101の焦点は画像記録媒体102上に結像している。
【0045】
図中、10a,10bはパターン像に関する光量分布を基に光電変換素子列4a,4bから出力される像信号を、Zは像信号10a,10bより公知の像間隔検出処理を経て得られる像間隔を、それぞれ示している。サブミラー107上のパターン8aは1次結像面102から離れているため、実際イメージセンサ118上に形成される一対のパターン像9a,9bはボケ像になる。したがって、例えば光電変換素子列4a,4bの領域3において、均一で適切な輝度の被写体を検出すると、出力される像信号は10a,10bで示されるように立ち下がりが少しゆるやかな曲線を描く。
【0046】
また、イメージセンサ118上のパターン像9a,9bが形成される位置も光学的に共役な位置から多少ずれてしまう。しかしながら、光電変換素子列4a,4bの領域3にほぼ均一で適切な輝度の被写体を検出させた場合、イメージセンサ118より出力される像信号は図6の10a,10bに示されるように、平らな高輝度部分(ピーク部)と平らな低輝度部分(ボトム部)が顕著に表れるため、パターン像9a,9bの像間隔をZとすると、公知の像間隔検出処理を用いて像間隔Z を検出することが可能である。この像間隔Z がサブミラー107の静止位置が変化していない初期状態における像間隔となる。なお、パターン像9a,9bに関する像信号10a,10bに演算フィルタ処理を施してノイズ成分を除去すれば、多少不均一な被写体であっても像間隔Zを精度良く検出すること可能である。
【0047】
また、サブミラー107上のパターン8aは、撮影レンズと1次結像面102aの間に位置するので、撮影レンズ101の焦点調節状態(デフォーカス)による影響を受けず、像間隔Z0 は、どのような焦点調節状態であっても、常に一定である。即ち、像間隔Z0 は、被写体と光学部材の位置変化に依存している。
【0048】
次に、サブミラー107の作動回数増加により静止位置が変化した場合について説明する。
【0049】
図7は、図1におけるサブミラー107を中心とした部分を拡大した要部拡大図であり、図1等と同一の符号を付した部分は同一の機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【0050】
カメラの撮影動作に伴い作動する主ミラー103及びサブミラー107の積算作動回数が増加すると、これらの作動機構を構成する部材の摩耗、疲労により主ミラー103及びサブミラー107の静止位置は変化する。
【0051】
そこで、例えば、図7に示すように、サブミラー107の静止位置がサブミラー回転軸107aを中心に点線で示す107’のように変化した場合を考える。なお、主ミラー103の積算作動回数による静止位置の変化については、サブミラー107に比較して、焦点検出装置108に及ぼす影響は少ないために省略する。
【0052】
サブミラー107の静止位置が変化しない場合、即ち初期状態においては、撮影レンズ101の光軸101aは、主ミラー103を通過後、サブミラー107により図中下方に方向を変更した光軸101cとなり、焦点検出装置108に導かれる。一方、サブミラー107の静止位置が変化し、図中点線で示す107’のようになった場合、撮影レンズ101の光軸101aは主ミラー103を通過後、サブミラー107’によって光路を変更され、101c’となる。したがって、1次結像面102aも図中点線で示される102a’のように図中右方かつ上方にずれながら傾く。
【0053】
図8は、図6と同様の要部拡大図であり、サブミラー107が、図7における107’の静止位置に変位した場合にパターン8aをイメージセンサ118上へ投影した図である。なお、図5及び図6と同様、撮影レンズ101の焦点は画像記録媒体102上に結像している。又図中、上記した各図と同一の符号を付した部分は同じ機能を有する部分であり、その詳細は省略する。
【0054】
上記図7に示したように、1次結像面102aが102a’となり、1次結像面が撮影レンズ101側に移動し、1次結像面からイメージセンサ118までの光路長が長くなるので、一対のパターン像9a,9bは互いに像間隔が縮まる方向に移動し、図8の点線で示される9a’,9b’となる。なお、厳密には一対のパターン像10a,10bのそれぞれの移動量は異なる。それに伴い、イメージセンサ118による像信号10a,10bも、図中点線で示される10a’,10b’となり、公知の像間隔検出処理によってサブミラー107静止位置変化後の像間隔Z1 が算出される。
【0055】
ここで、初期状態の像間隔Z0 とサブミラー107静止位置変化後の像間隔Z1 から、以下の式(1)により像間隔ずれ量ΔZ1 を算出する。
【0056】
ΔZ1 =Z1 −Z0 …………(1)
この像間隔ずれ量ΔZ1 を撮影レンズ101の焦点調節量に反映することで、サブミラー107の静止位置が変化しても高精度の焦点検出を実現することができる。
【0057】
以上、ここまでは、サブミラー107上のパターン8aについて説明してきたが、パターン8bについても同様であるため、その説明は省略する。
【0058】
次に、焦点検出信号の補正に関連した実際の動作について説明する。
【0059】
図9は、本実施の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図であり、上記の各図と同じ機能を有する部分には同一符号を付してある。
【0060】
イメージセンサ118には焦点検出回路110が接続され、更に焦点検出回路110は処理装置であるマイクロコンピュータ109に接続されており、イメージセンサ118の受光領域指定や、光電荷の蓄積制御を行っている。マイクロコンピュータ109は、CPU(中央処理部)109a,ROM109b,RAM109c,EEPROM(電気的消去可能プログラマブルROM)109dを有し、ROM109bに格納されているプログラムにしたがって焦点検出動作を実行する。
【0061】
また、EEPROM109dには、焦点検出光学系の光学情報などが調整工程時に予め格納されている。更に、マイクロコンピュータ109には、撮影者により操作されるレリーズボタンの第1のストロークによりONするスイッチSW1、第2のストロークによりONするスイッチSW2が接続されている。また、主ミラー103及びサブミラー107を撮影時に撮影光路外へ退避させるミラー駆動手段111を駆動する為のミラー駆動回路112、撮影レンズ101の不図示のフォーカスレンズ列を焦点検出状態に従って調節移動させるレンズ駆動手段113を駆動する為レンズ駆動回路114が、それぞれマイクロコンピュータ109に接続されている。
【0062】
次に、ROM109bに格納されている焦点検出処理プログラムに従って処理を進めるマイクロコンピュータ109の動作について、図10のフローチャートを用いて説明する。
【0063】
まず、ステップ#101において、撮影者によりレリーズボタンが操作され手スイッチSW1がONしたかを判定し、ONすることによりステップ#102へ進む。そして、このステップ#102において、予め選択された少なくとも1つの焦点検出枠(不図示)に対応したイメージセンサ118の各領域において光電荷蓄積を開始し、蓄積された電荷を一対の像信号として読み出し、RAM109cに格納する。続くステップ#103においては、像信号の信頼性を判定し、信頼性が所定条件を満たしていない場合は焦点検出不能と判定してステップ#104へ進み、焦点検出不能時の処理に進む。
【0064】
一方、焦点検出信号の信頼性が所定条件を満たしている場合はステップ#103からステップ#105へ進み、一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を実行する。そして、次のステップ#106において、一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施すことで、合焦時の像間隔と現在の像間隔から像ずれ量を算出する。なお、合焦時の像間隔は、図3で説明した焦点検出領域毎に異なり、それぞれ焦点検出領域における合焦時の像間隔が予めEEPROM109dに格納されている。その後、温度による像間隔の補正など各種補正が行われ、先に選択された焦点検出枠における撮影レンズ101の焦点調節量が算出される。
【0065】
次に、ステップ#107において、算出された焦点調節量から撮影レンズ101の不図示のフォーカスレンズの駆動量を算出し、レンズ駆動回路114を経て算出した駆動量だけレンズ駆動装置113を駆動し、撮影レンズ101の焦点調節を行う。そして、次のステップ#108において、レンズ駆動後の焦点調節状態が合焦範囲内にあるか否かを判定し、合焦範囲内にあると判定した場合はステップ#109へ進み、一方、合焦範囲内にないと判定した場合はステップ#102の焦点検出処理へ戻る。
【0066】
ステップ#109へ進むと、ここでは図5に示されるパターン8a及び8bが投影されたイメージセンサ118の一対の光電変換素子列4a,4b及び6a,6bの領域▲3▼において蓄積された光電荷を一対の像信号として読み出し、RAM109に格納する。ここでは、パターン8a及び8bに関する2つの一対の像信号が格納される。そして、次のステップ#110において、一対の像信号の信頼性を判定し、2つの一対の像信号のうちどちらか一方の、若しくは両方の一対の像信号の信頼性が所定条件を満たしていると判定した場合はステップ#111へ進み、信頼性が所定条件を満たしていないと判定した場合は直ちにステップ#116へ進み、パターン検出処理を終了する。
【0067】
ここで、信頼性の判定方法としては、図5を用いて説明したように、均一で適切な輝度の被写体を検出した場合のパターン8a及び8bに関する像信号を予め製造工程時にEEPROM109dに格納しておき、この像信号とパターン検出時の像信号の相関量に基づいて判定するなどの方法が考えられる。
【0068】
像信号の信頼性が所定条件を満たしているとしてステップ#111へ進むと、ここでは一対の像信号に焦点検出光学系の収差による補正を施した後、特定周波数成分を取り除くデジタルフィルタ演算処理を行う。そして、次のステップ#112において、まず、信頼性が所定条件を満たしていると判定された一対の像信号に対して公知の像間隔検出処理を施し、像間隔を算出する。次に、予め製造工程時にEEPROM109dに格納された初期状態の像間隔から、前記式(1)により像間隔ずれ量を算出し、同時に積算検出回数を算出する。ここでの積算検出回数とは、上記ステップ#110における信頼性判定で所定条件を満たしている場合を1回とした、現在までの積算回数を意味し、次回のステップ#112を通過するときには1回増加した値に書き換えられる。
【0069】
ここで、積算検出回数n回のときのパターン8aによる像間隔ずれ量をΔZan、パターン8bによる像間隔ずれ量をΔZbnとすると、以下の式(2)により代表像間隔ずれ量ΔZn が算出される。
【0070】
ΔZn =(ΔZan+ΔZbn)/2 …………(2)
但し、上記ステップ#110の信頼性判定の結果により、像間隔ずれ量ΔZan、若しくは像間隔ずれ量ΔZbnのどちらか一方しか算出されなかった場合は、上記式(2)に依らず、算出された方の像間隔ずれ量を代表像間隔ずれ量ΔZn とする。
【0071】
次のステップ#113においては、代表像間隔ずれ量ΔZn とそのときの積算検出回数nをEEPROM109dに格納する。そして、次のステップ#114において、積算検出回数nが閾値m以上か否かを判定し、閾値m以上の場合はステップ#115の補正量算出へ進み、閾値mより小さい場合はステップ#116へ進む。ここで、このように閾値mを設けるのは、サブミラー107の作動1回毎の静止位置の微少なばらつき、被写体によるパターン検出信号のばらつきなどによる影響を除去するためで、複数のパターン検出結果を用いて補正することにより、高精度な焦点検出が実現できるからである。なお、サブミラー107の作動回数増加に比べて、積算検出回数nが極端に少なく、閾値mに届きそうにない場合は、サブミラー107の作動回数に応じて閾値mの値を変化させるようにし、適切なタイミングで補正が行われるようにするのが望ましい。
【0072】
ステップ#115へ進むと、ここでは上記ステップ#113にてEEPROM109dに格納された複数の代表像間隔ずれ量ΔZ1 、ΔZ2 、・・・・・・、ΔZm から像間隔修正量を導き出し、この像間隔修正量にそれぞれの焦点検出領域に応じた係数を乗じ、焦点検出領域別像間隔修正量を算出する。したがって、像間隔修正量をΔZC として、例えば、図3の焦点検出枠7aに対応した焦点検出領域における係数をCFP1 とすると、焦点検出領域別像間隔修正量ΔZFP1Cは、以下の式(3)により算出される。
【0073】
ΔZFP1C=CFP1 ×ΔZC …………(3)
この焦点検出領域別像間隔修正量ΔZFP1Cに基づいて、予めEEPROM109dに格納された初期状態の合焦時の像間隔を修正し、上記ステップ#113にて格納される積算検出回数nをリセットして0とする。
【0074】
今、焦点検出枠7aに対応した焦点検出領域における初期状態合焦時の像間隔をZFP1 とすると、以下の式(4)に従って像間隔ZFP1 は書き換えられ、次回の焦点検出からサブミラー107の静止位置変化に伴う像間隔のずれが補正される。
【0075】
FP1 =ZFP1 +ΔZFP1C …………(4)
同様にして、その他の焦点検出枠7b〜7eに対応した焦点検出領域においても像間隔のずれが補正される。
【0076】
また、焦点検出領域に応じた係数CFP1 は、実験的にサブミラー107の作動回数増加に伴う静止位置変化を測定し、その実験結果から推定される定数であり、予め決定されている。したがって、サブミラー107の静止位置変化に伴う像間隔ずれの補正は、検出回数m回(mは閾値)毎に行われることとなる。ここで、像間隔修正量ΔZC に焦点検出領域に応じた係数CFPを乗じるのは、図7に示すように、サブミラー107の静止位置はサブミラー回転軸107aを中心に変化すると仮定すると、焦点検出光学系の光路長変化は、サブミラー107上の光束反射位置によって異なるからである。
【0077】
次にステップ#116へ進み、ここではレリーズボタンの第2のストロークによってONするスイッチSW2が撮影者によって操作された否かを判定し、該スイッチSW2がONの場合はステップ#117へ進み、ONではない場合はこのステップで待機する。その後、上記スイッチSW2がONするとステップ#117へ進み、ミラー駆動回路112を介してミラー駆動手段111を駆動することにより、主ミラー103及びサブミラー107を撮影光路外へ退避させ、不図示のシャッタ開閉により撮影動作を実行する。
【0078】
以上のように、上記の実施の第1の形態によれば、サブミラー107の作動回数が増加して回転支持部材や静止位置を規制するための部材の摩耗により、サブミラー107の静止位置が変化し、焦点検出光学系の光路長変化により撮影レンズ101の合焦位置と焦点検出演算により得られる合焦位置がずれても、サブミラー107上に設けられたパターン8a,8bによる像間隔ずれを検出することで、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正することが可能となり、焦点検出光学系を構成する光学部材の作動回数に影響されない高精度の焦点検出を実現することができる。また、パターン8a,8bの検出を撮影レンズ101の合焦後に行うことで、合焦スピードを低下させることもない。
【0079】
なお、サブミラー回転軸107aを中心とした回転方向でのサブミラー107の静止位置変化によるイメージセンサ118上でのパターン像9a〜9dの像ずれ方向と、位相差方式によるイメージセンサ118上での像ずれ方向(絞り16による撮影レンズの瞳101bの分割方向)を同一とし、回転方向での静止位置変化を効率よく検出する構成としたが、上記2つの像ずれ方向が直交する、即ち、撮影レンズの瞳101bの分割を左右方向とする(図1の紙面垂直方向)場合でも、本発明は応用できる。
【0080】
さらに、位相差方式の焦点検出装置を用いて説明したが、コントラスト(ぼけ)検出方式の焦点検出装置にも応用は可能で、この場合、パターンによる初期状態からの像ずれを検出し、この検出結果に応じて焦点検出結果を補正すればよい。詳しくは、コントラスト検出方式の場合、上記の位相差方式における一対の光電変換素子列のうち、片側のみしかない場合と等価である。この場合、イメージセンサ上の初期におけるパターンによる像の絶対位置(複数の光電変換素子上のどの位置に像があるか)を記憶しておき、経時後のパターンによる像の絶対位置を検出し、初期状態との絶対位置変化量を基に補正を行うことになる。
【0081】
(実施の第2の形態)
以下に、本発明の実施の第2の形態について説明する。この実施の第2の形態は、上記実施の第1の形態において、サブミラー107上に設けたパターンの数、位置、形状や、サブミラー107の静止位置変化による像間隔ずれの補正を改良したもので、その他の部分については上記実施の第1の形態と同様であるため、その説明は省略し、又必要に応じて実施の第1の形態に使用した図や符号はそのまま用いる。
【0082】
図11は、図1に示されるサブミラー107を撮影レンズ側から見た反斜面平面図であり、該サブミラー107の反斜面側の四隅近傍には、図中示されるように、一本線上のパターン11a,11b,11c,11dが印刷などの手段により設けられている。
【0083】
図12は、サブミラー107の静止位置が変化していない初期状態において、図2のイメージセンサ118上にサブミラー107上のパターン11a〜11dを投影した図であり、図中、斜線部のパターン像12a,12b,12c,12d,12e,12f,12g,12hとして示されている。
【0084】
パターン像12a〜12hは、イメージセンサ118において焦点検出に用いられない光電変換素子列4a,4b,6a,6bの領域▲1▼及び▲3▼上に形成されている。なお、パターン11aと一対のパターン像12a,12cが、パターン11bと一対のパターン像12b,12dが、パターン11cと一対のパターン像12e,12gが、パターン11dとパターン像12f,12hが、それぞれパターンに対応した像となっている。
【0085】
図13は、図12に示される光電変換素子列4a,4bを拡大した要部拡大図であり、図中、13a,13b,13c,13dは光電変換素子列4a,4bから出力されるパターン像信号を、ZB10 は像信号13a,13cより公知の像間隔検出処理を経て得られる像間隔を、同様にZB20 は像信号13b,13dによる像間隔を、ぞれぞれ示している。
【0086】
ここで、上記実施の第1の形態と同様に、サブミラー107上のパターン11は1次結像面102aから離れているため、実際イメージセンサ118上に形成される一対のパターン像12a〜12dはボケ像になり、また、イメージセンサ118上のパターン像12a〜12dが形成される位置も光学的に共役な位置から多少ずれてしまう。しかしながら、適切で均一な輝度の被写体を検出させた場合、像間隔ZB1 ZB2 を像間隔検出処理により算出することは可能である。更に、本実施の形態においては、サブミラー107上のパターンを一本線状の形状とし、パターン像信号は1つの高輝度な部分(ピーク部)と2つの平らな低輝度部分を有するため、上記実施の第1の形態よりさらに高精度な像間隔検出が可能である。なお、光電変換素子列6a,6bにおいても同様の原理で像間隔が算出される。また、サブミラー107の静止位置が変化した場合については、実施の第1の形態と同様である。
【0087】
焦点検出、パターン検出に関わる実際のカメラの動作については、上述した実施の第1の形態と同様であるため、その説明は省略し、ここでは、サブミラー107の静止位置変化による像間隔変化の補正に関連する部分について説明する。
【0088】
まず、パターン11a,11b,11c,11dによるそれぞれの積算検出回数をo,p,q,rとし、上記実施の第1の形態の式(1)によって算出されるそのときの像間隔像ずれ量を、ΔZao,ΔZbp,ΔZcq,ΔZdrとする。このとき、積算検出回数o,p,q,rのうち最小のものを積算検出回数nとし、EEPROM109dに格納する。同時に、パターン別による像間隔ずれ量ΔZao,ΔZbp,ΔZcq,ΔZdrをそれぞれEEPROM109dに格納する。
【0089】
次に、積算検出回数nが閾値mに達したときに、上記実施の第1の形態と同様に像間隔の修正を行う。
【0090】
初めに、パターン11aに関する複数の像間隔ずれ量ΔZa1,ΔZa2,・・・・・・,ΔZamとし、これらに基づいて算出されるパターン11aに関する像間隔修正量をΔZaCとすると、EEPROM109dに格納されている複数の像間隔ずれ量ΔZa1,ΔZa2,・・・・・・,ΔZamを基に、像間隔修正量ΔZaCを算出する。同様に、パターン11b,11c,11dに関する像間隔修正量をそれぞれΔZbC,ΔZcC,ΔZdCとすると、同様の過程を経て像間隔修正量ΔZbC,ΔZcC,ΔZdCを算出する。
【0091】
次に、焦点検出領域別像間隔修正量の算出について説明する。
【0092】
図12において、一対の光電変換素子列の中で図中上側の光電変換素子列4a,5a,6aに注目すると、サブミラー107上のパターン11a〜11dによるパターン像12a,12b,12e,12fは、上側の光電変換素子列4a,5a,6aの四隅の領域に形成されている。したがって、この四隅の領域における像のずれ量からその間の領域、即ち、焦点検出に使用されている領域での像のずれ量を補間して算出することができる。
【0093】
また、図12における下側の光電変換素子列4b,5b,6bにおいても同様であり、したがって、先程算出された像間隔修正量ΔZaC,ΔZbC,ΔZcC,ΔZdCを用いて、図3における5つの焦点検出領域での像間隔修正量を補間により算出することができる。
【0094】
具体的には、図3における焦点検出枠7aに対応した焦点検出領域はパターン11a,11bによって、焦点検出枠7bに対応した焦点検出領域はパターン11a,11cによって、焦点検出枠7aに対応した焦点検出領域はパターン11a,11bによって、焦点検出枠7cに対応した焦点検出領域はパターン11a,11d若しくはパターン11b,11cによって、焦点検出枠7dに対応した焦点検出領域はパターン11b,11dによって、焦点検出枠7eに対応した焦点検出領域はパターン11c,11dによる像間隔修正量から、それぞれ補関する。したがって、例えば、焦点検出領域7aに対応した焦点検出領域における焦点検出領域別像間隔修正量をΔZFP1Cとすると、サブミラー107上のパターン間を通過した光束に関する像間隔修正量は線形であるという仮定をもとに、焦点検出領域別像間隔修正量ΔZFP1Cは、以下の式(6)によって算出される。
【0095】
ΔZFP1C=(ΔZaC +ΔZbC)/2 …………(6)
同様にして、焦点検出枠7b,7c,7d,7eに対応した焦点検出領域における焦点検出領域別像間隔修正量をそれぞれΔZFP2C,ΔZFP3C,ΔZFP4C,ΔZFP5Cとすると、下記式(7)〜(10)によってそれぞれ算出される。
【0096】
ΔZFP2C=(ΔZaC +ΔZcC)/2 …………(7)
ΔZFP3C=(ΔZaC +ΔZdC)/2 …………(8)
ΔZFP4C=(ΔZbC +ΔZdC)/2 …………(9)
ΔZFP5C=(ΔZcC +ΔZdC)/2 ………(10)
なお、上記式(8)の焦点検出領域別像間隔修正量ΔZFP3Cは、像間隔修正量ΔZbC,ΔZdCを用いて算出してもよく、さらに、両方の算出結果を用いて求めることもできる。この焦点検出別像間隔修正量を、上記実施の第1の形態の式(4)にあてはめることによって、サブミラー107の静止位置変化による像間隔のずれを高精度に補正することができる。
【0097】
以上のように、この実施の第2の形態においては、上記実施の第1の形態の式(3)に示すように、実験的な結果から決定された焦点検出領域に応じた係数をFPを用いずに、サブミラー107の四隅近傍に設けられたパターン11a〜11dの検出結果に基づいて、各焦点検出領域毎の補正を行うので、たとえサブミラー107の静止位置変化が大きな固体差ばらつきを有したとしても高精度補正を行うことができる。
【0098】
さらに、サブミラー107上のパターンとして一本線上のパターンを用いたので、上記実施の第1の形態に比べ、像間隔演算処理における演算誤差を低減することができる。なお、幅のことなる二本線のパターンを用いれば、さらなる演算誤差低減が可能である。
【0099】
なお、この実施の第2の形態では、5つの焦点検出領域を4つのパターン11a〜11dによる検出結果に基づいて補正を行ったが、さらに多くの焦点検出領域を備えていても、パターン11a〜11dの検出結果を補関することで高精度に補正することができる。また、逆に、パターンの数を増やし、多数の検出結果を補間することで、より高精度の補正が可能となる。
【0100】
以上の実施の各形態によれば、イメージセンサ118へ光束を導くために使用する光学部材であるサブミラー107の有効範囲内にパターンを設け、イメージセンサ118でパターンに関する光量分布を検出する構成としたので、サブミラー107の作動回数増加により該サブミラー107とイメージセンサ118の相対位置関係が初期状態から変化しても、このパターンに関する光量分布のずれを上記イメージセンサ118で検出することで、その位置変化を知ることができる。
【0101】
また、上記イメージセンサ118によりパターンに関する光量分布を検出した結果に基づいて撮影レンズ101の焦点調節量(焦点検出に関する情報)を補正する構成としたので、サブミラー107の位置変化に左右されない高精度な焦点検出を実現できる。
【0102】
また、サブミラー107の端部近傍に少なくとも1つ以上のパターンを設ける構成としたので、該サブミラー107の焦点検出に使用する有効範囲を大きく占有することがなく、焦点検出領域を妨げることなくパターンに関する光量分布を検出することができる。また、複数のパターンに関する光量分布を用いて補正を行うことで、より高精度の焦点検出が可能である。
【0103】
また、実施の第2の形態では上記パターンの形状を線形状としたので、像間隔処理演算による演算誤差を低減することができ、より高精度にパターン像間隔を検出することが可能である。
【0104】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1、2、3又は4に記載の発明によれば、光学部材、ミラー部材もしくはサブミラーの作動回数の増加によるこれらの定位置に対する位置変化を算出すると共に、この位置変化により焦点検出光学系の光路長が変化しても、合焦位置と結像面での合焦位置のずれを適切に補正し、高精度な焦点検出を行うことができるカメラを提供できるものである。
【0105】
また、請求項7に記載の発明によれば、高精度な焦点調節を行うことができるカメラを提供できるものである。
【0106】
また、請求項11、12又は13に記載の発明によれば、光学部材、ミラー部材もしくはサブミラーの焦点検出に使用する有効範囲を大きく占有することなく、多くの焦点検出領域にて焦点情報を算出することを可能にするカメラを提供できるものである。
【0107】
また、請求項14に記載の発明によれば、受光手段による所定の像の検出をより高精度に行うことができるカメラを提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の第1の形態に係るカメラの光学的構成を示す概略図である。
【図2】図1のイメージセンサの受光面の概略構成を示す図である。
【図3】図1の画像記録媒体上に、イメージセンサの光電変換素子列及び焦点検出枠を逆投影した図である。
【図4】本発明の実施の第1の形態においてサブミラー反斜面のパターンを示す図である。
【図5】図1のイメージセンサの受光面に図4のパターンを投影した図である。
【図6】図5のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図7】図1のサブミラーの付近を拡大した要部拡大図である。
【図8】図5のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図9】本発明の実施の第1の形態に係るカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の実施の第1の形態に係るカメラの主要部分の動作を示すフローチャートである。
【図11】本発明の実施の第2の形態におけるサブミラー反斜面のパターンを示す図である。
【図12】本発明の実施の第2の形態に係るイメージセンサの受光面に図11のパターンを投影した図である。
【図13】図12のイメージセンサの要部を拡大省略した図である。
【図14】従来のカメラの光学的構成及び回路構成を示す概略図である。
【図15】位相差(像ずれ)方式の原理を示す図である。
【符号の説明】
8a,8b パターン
101 撮影レンズ
103 主ミラー
107 サブミラー
109 マイクロコンピュータ
110 焦点検出回路
111 ミラー駆動手段
112 ミラー駆動回路
117 2次結像レンズ
118 イメージセンサ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a camera including light receiving means and a focus optical system including an optical member that operates in association with a focus detection operation.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a main mirror having a semi-transmissive portion for guiding the light beam that has passed through the photographing lens to the finder optical system, and a sub mirror for guiding the light beam that has passed through the semi-transmissive portion of the main mirror to the focus detection device, A camera is proposed that is configured to move the main mirror and sub mirror to a fixed position in the imaging optical path and stop at this position during viewfinder observation, and to move the main mirror and sub mirror out of the imaging optical path during imaging. ing.
[0003]
In this type of camera, when the number of operations of the main mirror and the sub mirror increases, the members related to the driving of the main mirror and the sub mirror wear, and accordingly, the stationary positions of the main mirror and the sub mirror at the time of focus detection change. There has been a problem that the focus position detected by the focus detection device and the focus position of the imaging plane are shifted due to a change in the optical path length of the light beam guided to the detection device.
[0004]
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-54243, the relationship between the accumulated number of operations of the optical member and the focus detection signal correction amount is stored in advance, and at the time of focus detection, the accumulated number of operations at that time and the accumulated operation count stored in advance. A camera that corrects a focus detection signal based on a relationship between focus detection signal correction amounts has been proposed.
[0005]
FIG. 14 is a block diagram showing the main part of the camera disclosed in the Japanese Patent Laid-Open No. 9-54243.
[0006]
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a photographic lens, 101a denotes an optical axis of the photographic lens, and 102 denotes an image recording medium on which a subject image that has passed through the photographic lens 101 is formed. Reference numeral 103 denotes a main mirror having a semi-transmissive portion that is provided so as to be movable out of the photographing optical path at the time of photographing. It leads to the optical system. On the other hand, the remaining light beam that has passed through the semi-transmissive portion of the main mirror 103 is reflected downward by the sub-mirror 107 configured to be movable in synchronization with the operation of the main mirror 103, and consists of a pair of photoelectric conversion element arrays. The light is guided to a well-known phase difference type focus detection device 108 including an image sensor, a pair of secondary imaging lenses, a diaphragm having a pair of openings, a field lens, and the like.
[0007]
Here, the focus detection principle of the phase difference method will be described with reference to FIG. In addition, the part which attached | subjected the same symbol as FIG. 14 has the same function. Further, in FIG. 15, the main mirror 103 and the sub mirror 107 are omitted, and the field lens 115, the diaphragm 116 having a pair of openings, a pair of secondary imaging lenses 117, a pair of pairs are omitted in order to eliminate the complexity of the drawing. An image sensor 118 composed of a photoelectric conversion element array or the like is developed on the optical axis 101a of the photographing lens.
[0008]
The light beam emitted from one point on the optical axis 101a passes through the photographing lens 101, and then forms an image on the primary imaging surface 102a that is optically conjugate with the image recording medium 102. An image is formed on the image sensor 118 at a predetermined interval via the secondary imaging lens 117. The field lens 115 is arranged so that the pupil 101 b of the photographing lens 101 and the entrance pupil of the pair of secondary imaging lenses 117, that is, the vicinity of the stop 116, correspond to the pair of openings of the stop 116. Thus, the pupil 101b of the photographing lens 101 is divided in the vertical direction in the figure.
[0009]
With such a configuration, for example, when the photographic lens 101 is extended to the left in the figure and a light beam forms an image to the left from the image recording medium 102, the pair of images on the image sensor 118 are displaced in the direction of the arrow in the figure. To do. By detecting the relative shift amount of the pair of images by the image sensor 118, it is possible to adjust the focus of the photographing lens 101. The same applies to the case where the photographing lens 101 is retracted to the right in the drawing. The same applies to object points other than the optical axis 101a of the photographing lens 101.
[0010]
The focus detection device 108 having the above principle is used to detect the focus of the photographing lens 101.
[0011]
Returning to FIG. 14, reference numeral 109 denotes a microcomputer that processes and controls various operations of the camera. The ROM 109b, the RAM 109c, and the EEPROM 109d (programmable ROM capable of electrically erasing) in which programs related to the CPU 109a and the focus detection processing operation are stored. ). 110 is a focus detection circuit connected to the image sensor 118, 111 is a mirror driving means for moving the main mirror 103 out of the imaging optical path, 112 is a mirror driving circuit for driving the mirror driving means 111, and 113 is imaging. A lens driving unit 114 for adjusting the focus of the lens 101, and a lens driving circuit 114 for driving the lens driving unit 113.
[0012]
The EEPROM 109d built in the microcomputer 109 stores in advance the relationship between the cumulative number of operations of the main mirror 103 and the focus detection signal correction amount based on experimental data, and the main mirror 103 up to the present stored in the RAM 109b. , The focus obtained by the focus detection device 108 and the focus detection circuit 110 in accordance with the focus detection processing operation stored in the ROM 109c based on the relationship between the integration operation count stored in the EEPROM 109d and the focus detection signal correction amount. Correct the detection signal. Therefore, when the cumulative number of operations of the main mirror 103 and the sub mirror 107 increases, the members that hold the main mirror 103 and the sub mirror 107 movably wear, and accordingly, the stationary positions of the main mirror and the sub mirror at the time of focus detection. The focus position detected by the focus detection device 108 and the focus detection circuit 110 deviates from the focus position on the image recording medium 102 due to the change in the optical path length of the focus detection optical system. Since the focus detection signal is corrected based on the number of integration operations 103, high-precision focus detection can be realized.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, when the main mirror 103 is operated in a short-time intensive manner and when the main mirror 103 is operated after an appropriate time interval, the main mirror 103 and the sub-mirror 107 are connected even if the number of integrated operations is the same. The degree of wear and the degree of fatigue of the members to be held are different, and the shift of the focus detection signal associated therewith is also different. Nevertheless, in the above-described conventional example, the focus detection signal is uniformly corrected according to the number of cumulative operations of the main mirror 103, and therefore, appropriate correction of the focus detection signal cannot be expected.
[0014]
Further, the degree of wear and the degree of fatigue differ depending on the manufacturing error and assembly error of individual parts, and there is a problem that an appropriate focus detection signal cannot be corrected.
[0015]
(Object of invention)
The first object of the present invention is to calculate a change in position relative to these fixed positions due to an increase in the number of operations of the optical member, mirror member or sub-mirror, and to change the optical path length of the focus detection optical system due to this change in position. Therefore, it is an object of the present invention to provide a camera capable of appropriately correcting a shift between the in-focus position and the in-focus position on the imaging surface and performing highly accurate focus detection.
[0016]
A second object of the present invention is to provide a camera capable of performing highly accurate focus adjustment.
[0017]
A third object of the present invention is to provide a camera capable of calculating focus information in many focus detection areas without occupying an effective range used for focus detection of an optical member, a mirror member, or a submirror. It is something to be offered.
[0018]
A fourth object of the present invention is to provide a camera capable of detecting a predetermined image with light receiving means with higher accuracy.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the first object, the invention according to claim 1 is a light receiving means comprising a plurality of photoelectric conversion elements, and at the time of focus detection, is moved from outside the photographing optical path to a fixed position within the photographing optical path, In a camera having an optical member that guides the light beam that has passed through the photographing lens onto the light receiving means, the light beam enters the effective range of the optical member that is used to guide the light beam to the light receiving means. An image forming unit for forming a predetermined image is provided on the light receiving unit, and an arithmetic unit for calculating a positional change of the optical member with respect to the fixed position is provided based on a light amount distribution related to the predetermined image on the light receiving unit. A camera.
[0020]
Similarly, in order to achieve the first object, the invention according to claim 2 is a light receiving means comprising a plurality of photoelectric conversion elements, and is moved from the outside of the photographing optical path to a fixed position within the photographing optical path at the time of focus detection. In a camera having an optical member that guides the light flux that has passed through the photographing lens onto the light receiving means, the light flux is incident within an effective range of the optical member that is used to guide the light flux to the light receiving means. And providing an image forming portion for forming a predetermined image on the light receiving means, and based on each output output from the plurality of photoelectric conversion elements constituting the light receiving means by forming the predetermined image, The camera is provided with calculation means for calculating a change in position of the optical member with respect to the fixed position.
[0021]
Similarly, in order to achieve the first object, the invention according to claim 3 is a light receiving means comprising a plurality of photoelectric conversion elements, and is moved from outside the photographing optical path to a fixed position within the photographing optical path at the time of focus detection. In a camera having a mirror member that guides the light flux that has passed through the photographing lens onto the light receiving means, the light flux is incident within an effective range of the mirror member that is used to guide the light flux to the light receiving means. And providing an image forming portion for forming a predetermined image on the light receiving means, and based on each output output from the plurality of photoelectric conversion elements constituting the light receiving means by forming the predetermined image, The camera is provided with calculation means for calculating a positional change of the mirror member with respect to the fixed position.
[0022]
Similarly, in order to achieve the first object, the invention according to claim 4 includes a light receiving means including a plurality of pairs of photoelectric conversion elements and a fixed position in the photographing optical path from the outside of the photographing optical path at the time of focus detection. In a camera for detecting focus information by a phase difference method, having a sub-mirror that guides the light beam that has been moved and passed through the photographic lens onto the light-receiving unit, the sub-mirror is used to guide the light beam to the light-receiving unit. An image forming unit that forms a predetermined image on the light receiving unit when the luminous flux enters the effective range is provided, and the plurality of photoelectric elements that constitute the light receiving unit by forming the predetermined image. The camera is provided with calculation means for calculating a position change of the submirror with respect to the fixed position based on each output output from the conversion element.
[0023]
In order to achieve the second object, the invention according to claim 7 comprises a focus adjusting means for converting the focus information obtained by the focus detecting means into a driving amount of the photographing lens and performing focus adjustment. The camera according to claim 6 is provided.
[0024]
In order to achieve the third object, the invention according to claim 11 is characterized in that at least one or more of the image forming portions are provided in the vicinity of an end of the optical member. A camera.
[0025]
Similarly, in order to achieve the third object, the invention according to claim 12 is the camera according to claim 3, wherein at least one of the image forming portions is provided in the vicinity of an end of the mirror member. Is.
[0026]
Similarly, in order to achieve the third object, the invention according to claim 13 is the camera according to claim 4, wherein at least one of the image forming portions is provided in the vicinity of an end of the sub mirror. It is.
[0027]
In order to achieve the fourth object, the invention according to claim 14 is the camera according to any one of claims 1 to 4, wherein the image forming portion has a linear shape. is there.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on illustrated embodiments.
[0029]
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a camera according to each embodiment of the present invention. Portions having the same functions as those in FIG. 14 are given the same reference numerals, and detailed descriptions thereof are omitted.
[0030]
In FIG. 1, a part of the light beam that has passed through the photographic lens 101 is reflected upward in the figure by a main mirror 103 having a semi-transmissive portion, and is guided to a finder optical system that includes a focus plate 104, a pentaprism 105, and an eyepiece lens 106. It is burned. On the other hand, the remaining light beam that has passed through the semi-transmissive portion of the main mirror 103 is reflected downward in the figure by the sub-mirror 107 and guided to the focus detection device 108 that employs a known phase difference method.
[0031]
The light beam reflected downward in the figure by the sub-mirror 107 forms an image once on the imaging surface of the taking lens 101, that is, the primary imaging surface 102a that is optically conjugate with the image recording medium 102, and the field mask. 1. After passing through the pupil 101b of the taking lens 101 and the field lens 115 that forms the entrance pupil of the secondary imaging lens, the total reflection mirror 2 converts the optical path to the left in the figure. Thereafter, a pair of subject images are formed on the image sensor 118 including a pair of photoelectric conversion element arrays via the infrared cut glass 3, the diaphragm 116 having a pair of openings, and the secondary imaging lens 117 having a pair of exit surfaces. is doing.
[0032]
Here, the main mirror 103 is provided so as to be rotatable about a main mirror rotation shaft 103a. The main mirror 103 is stationary at the position shown in FIG. 1 at the time of focus detection, and retracts out of the photographing optical path at the time of photographing. It is comprised by. The same applies to the sub mirror 107. In addition, the incident surface of the secondary imaging lens 117 has a concave shape so that the light beam is not refracted excessively, and a good image without distortion can be obtained over a wide range on the image sensor 118.
[0033]
As shown in FIG. 2, the image sensor 118 includes a pair of photoelectric conversion element arrays formed of a plurality of photoelectric conversion elements, and a pair of photoelectric conversion elements corresponding to a pair of exit surfaces of the secondary imaging lens 117. Rows 4a, 4b and 5a, 5b and 6a, 6b are formed. The pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 5a, 5b and 6a, 6b detect the light quantity distribution relating to the pair of subject images, thereby detecting the focus adjustment state of the photographing lens 101 by well-known phase difference type focus detection. is doing.
[0034]
In the drawing, only the photoelectric conversion element rows 4a and 4b are shown for each pixel, but the other photoelectric conversion element rows 5a, 5b, 6a, and 6b are similarly configured. Further, as shown in the figure, the pair of photoelectric conversion element arrays 4a and 4b are divided into regions (1), (2), and (3), but the other photoelectric conversion element arrays 5a, 5b, and 6a are divided. , 6b are similarly divided.
[0035]
  FIG. 3 is a diagram in which a pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 5a, 5b and 6a, 6b on the image sensor 118 are back projected onto the image recording medium 102 and viewed from the photographing lens 101 side. On the medium 102, the pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 5a, 5b and 6a, 6b are substantially coincident with each other and are shown as 4, 5, 6 in the figure. In FIG. 3, 7a, 7b, 7c,7d isA focus detection frame (not shown) displayed in the viewfinder is back projected onto the image recording medium 102.
[0036]
  Here, as described above, the pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, and 6b is divided into regions 1, 2, and 3, respectively. , 5 and 6 are also divided into three corresponding to the divided areas 1, 2 and 3 of the photoelectric conversion element arrays 4a, 4b, 5a, 5b, 6a and 6b. One focus detection area is formed. A focus detection frame is provided corresponding to the focus detection area. Therefore, when the focus detection frame is back-projected onto the image recording medium 102, as shown in FIG. 3, the position 7a is positioned at the position corresponding to the focus detection area. , 7b, 7c,7d isTo position.
[0037]
  With the above configuration, 7a, 7b, 7c,7dBy adjusting the target subject to the focus detection frame in the corresponding finder, the focus adjustment state of the photographing lens can be detected. Of the divided focus detection areas of the focus detection areas 4, 5 and 6, the areas 1 in the photoelectric conversion element arrays 4a, 4b, 6a and 6b corresponding to the focus detection areas indicated by the dotted lines in FIG. 3 is not used for focus detection in the present embodiment.
[0038]
FIG. 4 is a front view of the reflecting surface when the sub mirror 107 shown in FIG. 1 is viewed from the photographing lens 101 side.
[0039]
Patterns 8a and 8b are provided on the reflecting surface side of the sub mirror 107 by means of printing or the like as shown in the figure, and are composed of a black low-reflective paint or the like so that the reflectance becomes as low as possible. ing. Therefore, the subject image formed on the image sensor 118 is a light beam reflected in the area excluding the patterns 8 a and 8 b on the sub mirror 107. The patterns 8a and 8b are positioned at positions on the sub-mirror 107 corresponding to the region (3) so that the patterns 8a and 8b can be detected in the region (3) of the pair of photoelectric conversion element arrays 4a and 4b and 6a and 6b of the image sensor 118, respectively. Is provided.
[0040]
With the configuration as described above, even if the stationary position at the time of focus detection of the sub-mirror 107 that is movably provided along with photographing changes due to an increase in the number of times of cumulative operation, the sub-mirror 107 is provided on the sub-mirror 107. By using the detection results of the patterns 8a and 8b by the image sensor 118, it is possible to correct the shift of the focus detection signal, and it is possible to detect the focus with high accuracy.
[0041]
First, the detection of the patterns 8a and 8b by the image sensor 118 will be described.
[0042]
FIG. 5 is a diagram in which the patterns 8a and 8b on the sub mirror 107 are projected onto the image sensor 118 of FIG. 2 in the initial state where the stationary position of the sub mirror 107 has not changed.
[0043]
A pair of pattern images 9a, 9b and 9c, 9d shown by hatched areas in the figure corresponding to the patterns 8a, 8b are arranged at predetermined intervals on the region (3) of the pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 6a, 6b. Are formed with a gap. Actually, since the reflectance of the patterns 8a and 8b on the sub-mirror 107 is extremely low, no image is formed on the image sensor 118. However, in order to make the region on the image sensor 118 corresponding to the patterns 8a and 8b easy to understand, It is shown as a hatched area. The image actually formed on the image sensor 118 is only the light receiving area of the pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 5a, 5b and 6a, 6b so that the light flux is not guided to other areas. Limited by the field mask 1 of FIG.
[0044]
FIG. 6 is an enlarged view of a main part in which the vicinity of the pattern images 9a and 9b of the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b shown in FIG. 5 is enlarged, and the focus of the photographing lens 101 is on the image recording medium 102 as in FIG. Is imaged.
[0045]
  In the figure, reference numerals 10a and 10b denote image signals output from the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b based on the light amount distribution relating to the pattern image, and Z0Is the image interval obtained from the image signals 10a and 10b through a known image interval detection process,RespectivelyShow. Since the pattern 8a on the sub-mirror 107 is away from the primary imaging plane 102, the pair of pattern images 9a and 9b actually formed on the image sensor 118 are blurred images. Therefore, for example, when a subject with uniform and appropriate luminance is detected in the region 3 of the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b, the output image signal has a slightly gradual falling curve as indicated by 10a and 10b.
[0046]
  Further, the positions where the pattern images 9a and 9b are formed on the image sensor 118 are also slightly shifted from the optically conjugate positions. However, when a substantially uniform and appropriate subject is detected in the region 3 of the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b, the image signal output from the image sensor 118 is flat as shown by 10a and 10b in FIG. The high-intensity part (peak part) and the flat low-intensity part (bottom part) appear remarkably, so that the image interval between the pattern images 9a and 9b is Z0Then, the image interval Z is detected using a known image interval detection process.0 Can be detected. This image interval Z0 Is the image interval in the initial state in which the stationary position of the sub mirror 107 has not changed. It should be noted that the arithmetic filter processing is applied to the image signals 10a and 10b related to the pattern images 9a and 9b.GiveIf the noise component is removed, even if the subject is somewhat uneven, the image interval Z0Can be detected accuratelyButIs possible.
[0047]
Further, since the pattern 8a on the sub mirror 107 is located between the photographing lens and the primary imaging plane 102a, it is not affected by the focus adjustment state (defocusing) of the photographing lens 101, and the image interval Z0 Is always constant in any focus adjustment state. That is, the image interval Z0 Depends on the position change of the subject and the optical member.
[0048]
Next, a case where the stationary position is changed due to an increase in the number of operations of the sub mirror 107 will be described.
[0049]
FIG. 7 is an enlarged view of a main part in which a part centering on the sub-mirror 107 in FIG. 1 is enlarged, and parts having the same reference numerals as those in FIG. 1 and the like are parts having the same functions, and details thereof are omitted. .
[0050]
When the cumulative number of operations of the main mirror 103 and the sub mirror 107 that are operated in accordance with the photographing operation of the camera increases, the stationary positions of the main mirror 103 and the sub mirror 107 change due to wear and fatigue of the members constituting these operating mechanisms.
[0051]
  Therefore, for example, as shown in FIG. 7, a case is considered in which the stationary position of the sub mirror 107 changes as indicated by a dotted line 107 'around the sub mirror rotation axis 107a. The main mirror103The change of the stationary position due to the cumulative number of operations is omitted because it has less influence on the focus detection device 108 than the sub mirror 107.
[0052]
When the stationary position of the sub mirror 107 does not change, that is, in the initial state, the optical axis 101a of the taking lens 101 becomes the optical axis 101c whose direction has been changed downward in the figure by the sub mirror 107 after passing through the main mirror 103, thereby detecting focus. Guided to device 108. On the other hand, when the stationary position of the sub mirror 107 is changed to 107 ′ indicated by a dotted line in the figure, the optical axis 101a of the photographing lens 101 passes through the main mirror 103, and the optical path is changed by the sub mirror 107 ′. 'Become. Accordingly, the primary imaging plane 102a also tilts while shifting to the right and upward in the figure as indicated by 102a 'indicated by a dotted line in the figure.
[0053]
  FIG. 8 is an enlarged view of the main part similar to FIG. 6, and the pattern is shown when the sub mirror 107 is displaced to the stationary position 107 'in FIG.8aIs projected onto the image sensor 118. Similar to FIGS. 5 and 6, the focal point of the photographing lens 101 forms an image on the image recording medium 102. Also, in the figure, the parts denoted by the same reference numerals as those in the above figures are parts having the same functions, and the details thereof are omitted.
[0054]
As shown in FIG. 7, the primary imaging surface 102a becomes 102a ', the primary imaging surface moves to the photographing lens 101 side, and the optical path length from the primary imaging surface to the image sensor 118 becomes longer. Therefore, the pair of pattern images 9a and 9b move in the direction in which the image interval is reduced to become 9a ′ and 9b ′ indicated by dotted lines in FIG. Strictly speaking, the movement amounts of the pair of pattern images 10a and 10b are different. Accordingly, the image signals 10a and 10b by the image sensor 118 also become 10a 'and 10b' indicated by dotted lines in the drawing, and the image interval Z after the change of the stationary position of the sub mirror 107 is performed by a known image interval detection process.1 Is calculated.
[0055]
Here, the image interval Z in the initial state0 And the image interval Z after the change of the stationary position of the submirror 1071 From the following equation (1), the image interval deviation amount ΔZ1 Is calculated.
[0056]
ΔZ1 = Z1 -Z0                                   ………… (1)
This image interval deviation amount ΔZ1 Is reflected in the focus adjustment amount of the photographic lens 101, high-precision focus detection can be realized even if the stationary position of the sub mirror 107 changes.
[0057]
Up to this point, the pattern 8a on the submirror 107 has been described. However, the same applies to the pattern 8b, and the description thereof is omitted.
[0058]
Next, an actual operation related to the correction of the focus detection signal will be described.
[0059]
FIG. 9 is a block diagram showing the circuit configuration of the camera according to the present embodiment, and parts having the same functions as those in the above figures are given the same reference numerals.
[0060]
A focus detection circuit 110 is connected to the image sensor 118, and the focus detection circuit 110 is further connected to a microcomputer 109, which is a processing device, to specify a light receiving area of the image sensor 118 and to control accumulation of photocharges. . The microcomputer 109 includes a CPU (central processing unit) 109a, a ROM 109b, a RAM 109c, and an EEPROM (electrically erasable programmable ROM) 109d, and executes a focus detection operation according to a program stored in the ROM 109b.
[0061]
  The EEPROM 109d stores optical information of the focus detection optical system in advance during the adjustment process. Further, the microcomputer 109 is connected to a switch SW1 that is turned on by a first stroke of a release button operated by a photographer and a switch SW2 that is turned on by a second stroke. Further, a mirror driving circuit 112 for driving the mirror driving means 111 for retracting the main mirror 103 and the sub mirror 107 out of the photographing optical path at the time of photographing, and a lens for adjusting and moving a focus lens row (not shown) of the photographing lens 101 according to the focus detection state. To drive the driving means 113ofA lens driving circuit 114 is connected to the microcomputer 109.
[0062]
Next, the operation of the microcomputer 109 that proceeds the processing according to the focus detection processing program stored in the ROM 109b will be described with reference to the flowchart of FIG.
[0063]
First, in step # 101, it is determined whether the release button is operated by the photographer and the hand switch SW1 is turned on, and the process proceeds to step # 102 when turned on. In step # 102, photocharge accumulation is started in each region of the image sensor 118 corresponding to at least one focus detection frame (not shown) selected in advance, and the accumulated charges are read out as a pair of image signals. And stored in the RAM 109c. In the subsequent step # 103, the reliability of the image signal is determined. If the reliability does not satisfy the predetermined condition, it is determined that the focus cannot be detected, the process proceeds to step # 104, and the process proceeds when the focus cannot be detected.
[0064]
On the other hand, if the reliability of the focus detection signal satisfies the predetermined condition, the process proceeds from step # 103 to step # 105, and after correcting the pair of image signals by the aberration of the focus detection optical system, the specific frequency component is removed. Executes digital filter calculation processing. In the next step # 106, a known image interval detection process is performed on the pair of image signals, thereby calculating an image shift amount from the image interval at the time of focusing and the current image interval. The image interval at the time of focusing differs for each focus detection area described with reference to FIG. 3, and the image interval at the time of focusing in each focus detection area is stored in the EEPROM 109d in advance. Thereafter, various corrections such as correction of the image interval due to temperature are performed, and the focus adjustment amount of the photographing lens 101 in the focus detection frame selected previously is calculated.
[0065]
Next, in step # 107, the driving amount of the focus lens (not shown) of the photographing lens 101 is calculated from the calculated focus adjustment amount, and the lens driving device 113 is driven by the driving amount calculated through the lens driving circuit 114. The focus of the photographic lens 101 is adjusted. Then, in the next step # 108, it is determined whether or not the focus adjustment state after driving the lens is within the in-focus range. If it is determined that it is within the in-focus range, the process proceeds to step # 109. If it is determined that it is not within the focal range, the process returns to the focus detection process in step # 102.
[0066]
Proceeding to step # 109, here, the photocharge accumulated in the region (3) of the pair of photoelectric conversion element arrays 4a, 4b and 6a, 6b of the image sensor 118 onto which the patterns 8a and 8b shown in FIG. 5 are projected. Are read out as a pair of image signals and stored in the RAM 109. Here, two pairs of image signals relating to the patterns 8a and 8b are stored. In the next step # 110, the reliability of the pair of image signals is determined, and the reliability of one or both of the pair of image signals satisfies a predetermined condition. If it is determined, the process proceeds to step # 111. If it is determined that the reliability does not satisfy the predetermined condition, the process immediately proceeds to step # 116, and the pattern detection process is terminated.
[0067]
Here, as described with reference to FIG. 5, as a reliability determination method, image signals related to the patterns 8a and 8b when a subject with uniform and appropriate luminance is detected are stored in the EEPROM 109d in advance during the manufacturing process. In addition, a method of determining based on the correlation amount between the image signal and the image signal at the time of pattern detection can be considered.
[0068]
When the process proceeds to step # 111 assuming that the reliability of the image signal satisfies the predetermined condition, a digital filter calculation process for removing the specific frequency component is performed after correcting the pair of image signals by the aberration of the focus detection optical system. Do. In the next step # 112, first, a known image interval detection process is performed on the pair of image signals determined to have reliability satisfying a predetermined condition, and the image interval is calculated. Next, from the initial image interval stored in the EEPROM 109d in the manufacturing process in advance, the image interval shift amount is calculated by the above equation (1), and at the same time, the total number of detections is calculated. The number of times of integration detection here means the number of times of integration up to the present when the predetermined condition is satisfied in the reliability determination in step # 110, and 1 when the next step # 112 is passed. It is rewritten to the value increased by times.
[0069]
Here, the image interval deviation amount by the pattern 8a when the cumulative number of detections is n is expressed as ΔZ.an, The image interval deviation amount by the pattern 8b is ΔZbnThen, the representative image interval deviation amount ΔZ by the following equation (2):n Is calculated.
[0070]
ΔZn = (ΔZan+ ΔZbn) / 2 ......... (2)
However, the image interval deviation amount ΔZ is determined based on the result of the reliability determination in step # 110.anOr image interval deviation amount ΔZbnIf only one of these is calculated, the calculated image interval deviation amount is represented by the representative image interval deviation amount ΔZ regardless of the above equation (2).n And
[0071]
In the next step # 113, the representative image interval deviation amount ΔZn And the number n of integrated detections at that time is stored in the EEPROM 109d. Then, in the next step # 114, it is determined whether or not the integrated detection count n is equal to or greater than the threshold value m. If the accumulated detection number n is equal to or greater than the threshold value m, the process proceeds to step # 115. move on. Here, the threshold value m is provided in order to eliminate the influence of slight variations in the stationary position for each operation of the sub mirror 107 and variations in the pattern detection signal depending on the subject. This is because high-precision focus detection can be realized by using and correcting. When the number of integrated detections n is extremely small compared to the increase in the number of actuations of the sub mirror 107 and is unlikely to reach the threshold value m, the value of the threshold value m is changed according to the number of actuations of the sub mirror 107. It is desirable to make corrections at appropriate timing.
[0072]
Proceeding to step # 115, here, a plurality of representative image interval deviation amounts ΔZ stored in the EEPROM 109d at step # 113 above.1 , ΔZ2 , ..., ΔZm Then, an image interval correction amount is derived from this, and this image interval correction amount is multiplied by a coefficient corresponding to each focus detection region to calculate an image interval correction amount for each focus detection region. Therefore, the image interval correction amount is set to ΔZC For example, the coefficient in the focus detection area corresponding to the focus detection frame 7a in FIG.FP1 Then, the image interval correction amount ΔZ for each focus detection areaFP1CIs calculated by the following equation (3).
[0073]
ΔZFP1C= CFP1 × ΔZC                           ………… (3)
Image interval correction amount ΔZ for each focus detection areaFP1CBased on the above, the image interval at the time of focusing in the initial state stored in the EEPROM 109d in advance is corrected, and the integrated detection number n stored in step # 113 is reset to zero.
[0074]
Now, the image interval at the time of focusing on the initial state in the focus detection area corresponding to the focus detection frame 7a is set to Z.FP1 Then, the image interval Z according to the following equation (4):FP1 Is rewritten, and the deviation of the image interval accompanying the change in the stationary position of the sub mirror 107 is corrected from the next focus detection.
[0075]
ZFP1 = ZFP1 + ΔZFP1C                          ………… (4)
Similarly, the image interval shift is corrected in the focus detection areas corresponding to the other focus detection frames 7b to 7e.
[0076]
The coefficient C corresponding to the focus detection areaFP1 Is a constant estimated from experimental results of experimentally measuring a change in the stationary position accompanying an increase in the number of actuations of the submirror 107, and is determined in advance. Therefore, the correction of the image interval shift accompanying the change in the stationary position of the sub mirror 107 is performed every m times of detection (m is a threshold value). Here, the image interval correction amount ΔZC The coefficient C corresponding to the focus detection areaFPAs shown in FIG. 7, assuming that the stationary position of the sub mirror 107 changes around the sub mirror rotation axis 107a, the change in the optical path length of the focus detection optical system differs depending on the light beam reflection position on the sub mirror 107, as shown in FIG. It is.
[0077]
Next, the process proceeds to step # 116, where it is determined whether or not the switch SW2 that is turned on by the second stroke of the release button has been operated by the photographer. If the switch SW2 is turned on, the process proceeds to step # 117, where the switch is turned on. If not, wait at this step. Thereafter, when the switch SW2 is turned on, the process proceeds to step # 117, where the mirror driving means 111 is driven via the mirror driving circuit 112, thereby retracting the main mirror 103 and the sub mirror 107 out of the photographing optical path and opening / closing a shutter (not shown). The shooting operation is executed by.
[0078]
As described above, according to the first embodiment, the stationary position of the sub mirror 107 changes due to the wear of the rotation support member and the member for regulating the stationary position due to an increase in the number of operations of the sub mirror 107. Even if the in-focus position of the taking lens 101 and the in-focus position obtained by the focus detection calculation are shifted due to the change in the optical path length of the focus detection optical system, the image interval shift due to the patterns 8a and 8b provided on the sub mirror 107 is detected. Thus, the focus detection result can be corrected according to the detection result, and high-precision focus detection that is not affected by the number of operations of the optical members constituting the focus detection optical system can be realized. In addition, since the patterns 8a and 8b are detected after the photographing lens 101 is focused, the focusing speed is not reduced.
[0079]
The image displacement direction of the pattern images 9a to 9d on the image sensor 118 due to a change in the stationary position of the submirror 107 in the rotation direction about the submirror rotation axis 107a, and the image displacement on the image sensor 118 by the phase difference method. The direction (division direction of the pupil 101b of the taking lens by the diaphragm 16) is the same, and the stationary position change in the rotation direction is efficiently detected. However, the two image shift directions are orthogonal to each other. The present invention can also be applied to the case where the division of the pupil 101b is the left-right direction (the vertical direction in FIG. 1).
[0080]
Furthermore, although the description has been made using the phase difference type focus detection device, the present invention can also be applied to a contrast detection method focus detection device. In this case, an image shift from an initial state due to a pattern is detected, and this detection is performed. The focus detection result may be corrected according to the result. Specifically, the contrast detection method is equivalent to the case where only one side of the pair of photoelectric conversion element arrays in the phase difference method is provided. In this case, the absolute position of the image by the initial pattern on the image sensor (where the image is located on the plurality of photoelectric conversion elements) is stored, and the absolute position of the image by the pattern after time is detected, Correction is performed based on the absolute position change amount from the initial state.
[0081]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, in the first embodiment, the number, position, and shape of patterns provided on the sub mirror 107 and the correction of the image interval deviation due to the change in the stationary position of the sub mirror 107 are improved. The other parts are the same as those in the first embodiment, so the description thereof is omitted, and the figures and symbols used in the first embodiment are used as they are as necessary.
[0082]
FIG. 11 is a plan view of the anti-inclined surface of the sub mirror 107 shown in FIG. 1 viewed from the photographing lens side. In the vicinity of the four corners on the anti-inclined surface side of the sub mirror 107, as shown in FIG. 11a, 11b, 11c, and 11d are provided by means such as printing.
[0083]
FIG. 12 is a diagram in which the patterns 11a to 11d on the sub mirror 107 are projected onto the image sensor 118 of FIG. 2 in the initial state where the stationary position of the sub mirror 107 has not changed, and the hatched pattern image 12a in FIG. , 12b, 12c, 12d, 12e, 12f, 12g, 12h.
[0084]
The pattern images 12a to 12h are formed on the areas (1) and (3) of the photoelectric conversion element arrays 4a, 4b, 6a, and 6b that are not used for focus detection in the image sensor 118. The pattern 11a and the pair of pattern images 12a and 12c, the pattern 11b and the pair of pattern images 12b and 12d, the pattern 11c and the pair of pattern images 12e and 12g, and the pattern 11d and the pattern images 12f and 12h, respectively. It is an image corresponding to.
[0085]
FIG. 13 is an enlarged view of a main part in which the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b shown in FIG. 12 are enlarged. In the figure, 13a, 13b, 13c and 13d are pattern images output from the photoelectric conversion element arrays 4a and 4b. The signal is ZB10 Is the image interval obtained from the image signals 13a and 13c through a known image interval detection process, similarly to ZB2.0 Indicates the image interval by the image signals 13b and 13d, respectively.
[0086]
  Here, as in the first embodiment, the pattern 11 on the sub-mirror 107 is separated from the primary imaging plane 102a, and thus the pair of pattern images 12a to 12d actually formed on the image sensor 118 are The image is blurred and the positions where the pattern images 12a to 12d are formed on the image sensor 118 are also slightly deviated from the optically conjugate positions. However, if an object with appropriate and uniform brightness is detected, the image intervalZB1 0 ,ZB2 0  Can be calculated by the image interval detection process. Furthermore, in the present embodiment, the pattern on the sub-mirror 107 has a single line shape, and the pattern image signal has one high-intensity part (peak part) and two flat low-intensity parts. It is possible to detect the image interval with higher accuracy than the first embodiment. In the photoelectric conversion element arrays 6a and 6b, the image interval is calculated based on the same principle. Further, the case where the stationary position of the sub mirror 107 is changed is the same as in the first embodiment.
[0087]
Since the actual camera operation related to focus detection and pattern detection is the same as in the first embodiment described above, the description thereof is omitted. Here, correction of the image interval change due to the change in the stationary position of the submirror 107 is corrected. The part related to is described.
[0088]
First, the number of times of total detection by the patterns 11a, 11b, 11c, and 11d is set to o, p, q, and r, and the image interval image shift amount at that time calculated by the equation (1) of the first embodiment. , ΔZao, ΔZbp, ΔZcq, ΔZdrAnd At this time, the minimum number of integration detection times o, p, q, r is set as the integration detection number n, and is stored in the EEPROM 109d. At the same time, image interval deviation amount ΔZ by patternao, ΔZbp, ΔZcq, ΔZdrAre stored in the EEPROM 109d.
[0089]
Next, when the integrated detection count n reaches the threshold value m, the image interval is corrected in the same manner as in the first embodiment.
[0090]
First, a plurality of image interval deviation amounts ΔZ related to the pattern 11a.a1, ΔZa2, ..., ΔZamAnd the image interval correction amount related to the pattern 11a calculated based on these is ΔZaCThen, a plurality of image interval deviation amounts ΔZ stored in the EEPROM 109da1, ΔZa2, ..., ΔZamBased on the image interval correction amount ΔZaCIs calculated. Similarly, the image interval correction amounts for the patterns 11b, 11c, and 11d are set to ΔZ, respectively.bC, ΔZcC, ΔZdCThen, through the same process, the image interval correction amount ΔZbC, ΔZcC, ΔZdCIs calculated.
[0091]
Next, calculation of the image interval correction amount for each focus detection area will be described.
[0092]
In FIG. 12, when attention is paid to the upper photoelectric conversion element arrays 4a, 5a and 6a in the pair of photoelectric conversion element arrays, pattern images 12a, 12b, 12e and 12f by the patterns 11a to 11d on the sub mirror 107 are It is formed in the four corner regions of the upper photoelectric conversion element arrays 4a, 5a, 6a. Therefore, it is possible to interpolate and calculate the image shift amount in the region in between, that is, the region used for focus detection, from the image shift amount in the four corner regions.
[0093]
The same applies to the lower photoelectric conversion element arrays 4b, 5b, and 6b in FIG. 12, and accordingly, the image interval correction amount ΔZ calculated in the previous step.aC, ΔZbC, ΔZcC, ΔZdC, The image interval correction amount in the five focus detection areas in FIG. 3 can be calculated by interpolation.
[0094]
Specifically, the focus detection area corresponding to the focus detection frame 7a in FIG. 3 is the pattern 11a, 11b, and the focus detection area corresponding to the focus detection frame 7b is the pattern 11a, 11c, the focus corresponding to the focus detection frame 7a. Focus detection areas are detected by the patterns 11a and 11b, focus detection areas corresponding to the focus detection frame 7c are detected by the patterns 11a and 11d or patterns 11b and 11c, and focus detection areas corresponding to the focus detection frame 7d are detected by the patterns 11b and 11d. The focus detection area corresponding to the frame 7e is compensated from the image interval correction amount by the patterns 11c and 11d. Therefore, for example, the image interval correction amount for each focus detection region in the focus detection region corresponding to the focus detection region 7a is expressed as ΔZ.FP1CThen, based on the assumption that the image interval correction amount related to the light beam that has passed between the patterns on the submirror 107 is linear, the image interval correction amount ΔZ for each focus detection regionFP1CIs calculated by the following equation (6).
[0095]
ΔZFP1C= (ΔZaC  + ΔZbC) / 2 ............ (6)
Similarly, the image interval correction amount for each focus detection area in the focus detection area corresponding to the focus detection frames 7b, 7c, 7d, and 7e is ΔZ, respectively.FP2C, ΔZFP3C, ΔZFP4C, ΔZFP5CThen, it is calculated by the following formulas (7) to (10), respectively.
[0096]
ΔZFP2C= (ΔZaC  + ΔZcC) / 2 (7)
ΔZFP3C= (ΔZaC  + ΔZdC) / 2 ............ (8)
ΔZFP4C= (ΔZbC  + ΔZdC) / 2 ............ (9)
ΔZFP5C= (ΔZcC  + ΔZdC) / 2 ......... (10)
It should be noted that the image interval correction amount ΔZ for each focus detection area in the above equation (8).FP3CIs the image interval correction amount ΔZbC, ΔZdCIt is also possible to calculate using both of the calculation results. By applying this focus detection-specific image interval correction amount to Equation (4) of the first embodiment, it is possible to correct the image interval shift due to the change in the stationary position of the sub mirror 107 with high accuracy.
[0097]
As described above, in the second embodiment, as shown in the equation (3) of the first embodiment, the coefficient corresponding to the focus detection area determined from the experimental result is set.FPIs used for each focus detection area based on the detection results of the patterns 11a to 11d provided in the vicinity of the four corners of the sub-mirror 107, so that the change in the stationary position of the sub-mirror 107 has a large individual difference variation. Even if it does, high-precision correction can be performed.
[0098]
Further, since the pattern on the single line is used as the pattern on the sub mirror 107, it is possible to reduce the calculation error in the image interval calculation process as compared with the first embodiment. If a double-line pattern having a different width is used, the calculation error can be further reduced.
[0099]
In the second embodiment, the five focus detection areas are corrected based on the detection results of the four patterns 11a to 11d. However, even if more focus detection areas are provided, the patterns 11a to 11a are provided. By correcting the detection result of 11d, correction can be performed with high accuracy. Conversely, more accurate correction can be achieved by increasing the number of patterns and interpolating a large number of detection results.
[0100]
According to each of the above embodiments, a pattern is provided within the effective range of the sub-mirror 107 that is an optical member used to guide the light beam to the image sensor 118, and the image sensor 118 detects the light amount distribution related to the pattern. Therefore, even if the relative positional relationship between the sub mirror 107 and the image sensor 118 changes from the initial state due to an increase in the number of operations of the sub mirror 107, the position change is detected by the image sensor 118 detecting the deviation of the light amount distribution related to this pattern. Can know.
[0101]
In addition, since the focus adjustment amount (information regarding focus detection) of the photographic lens 101 is corrected based on the result of detecting the light quantity distribution related to the pattern by the image sensor 118, high accuracy that is not affected by the position change of the sub mirror 107 is obtained. Focus detection can be realized.
[0102]
In addition, since at least one pattern is provided in the vicinity of the end of the sub mirror 107, the effective range used for focus detection of the sub mirror 107 is not greatly occupied, and the pattern detection without disturbing the focus detection area. The light amount distribution can be detected. In addition, more accurate focus detection is possible by performing correction using light quantity distributions related to a plurality of patterns.
[0103]
In the second embodiment, since the shape of the pattern is a linear shape, the calculation error due to the image interval processing calculation can be reduced, and the pattern image interval can be detected with higher accuracy.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the first, second, third, or fourth aspect of the present invention, the position change with respect to these fixed positions due to the increase in the number of operations of the optical member, the mirror member, or the sub-mirror is calculated, and this position is calculated. Even if the optical path length of the focus detection optical system changes due to the change, it is possible to provide a camera that can correct the deviation between the focus position and the focus position on the imaging surface appropriately and perform high-precision focus detection It is.
[0105]
According to the seventh aspect of the present invention, a camera capable of performing high-precision focus adjustment can be provided.
[0106]
According to the invention described in claim 11, 12 or 13, the focus information is calculated in many focus detection areas without occupying the effective range used for focus detection of the optical member, mirror member or sub-mirror. It is possible to provide a camera that makes it possible to do this.
[0107]
According to the invention described in claim 14, it is possible to provide a camera capable of detecting a predetermined image by the light receiving means with higher accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an optical configuration of a camera according to a first embodiment of the present invention.
2 is a diagram showing a schematic configuration of a light receiving surface of the image sensor of FIG. 1;
3 is a diagram in which a photoelectric conversion element array and a focus detection frame of an image sensor are back-projected on the image recording medium of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a pattern of sub-mirror opposite slopes in the first embodiment of the present invention.
5 is a diagram in which the pattern of FIG. 4 is projected on the light receiving surface of the image sensor of FIG. 1;
6 is a diagram in which the main part of the image sensor of FIG. 5 is omitted from enlargement.
7 is an enlarged view of a main part in which the vicinity of the sub mirror in FIG. 1 is enlarged. FIG.
8 is a diagram in which the main part of the image sensor in FIG. 5 is omitted from enlargement.
FIG. 9 is a block diagram showing a circuit configuration of the camera according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the main part of the camera according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a pattern of a sub-mirror opposite slope according to the second embodiment of the present invention.
12 is a diagram in which the pattern of FIG. 11 is projected onto the light receiving surface of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
13 is a diagram in which the main part of the image sensor in FIG. 12 is omitted from enlargement.
FIG. 14 is a schematic diagram illustrating an optical configuration and a circuit configuration of a conventional camera.
FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of a phase difference (image shift) method.
[Explanation of symbols]
8a, 8b pattern
101 Photography lens
103 Main mirror
107 Submirror
109 Microcomputer
110 Focus detection circuit
111 Mirror drive means
112 Mirror drive circuit
117 Secondary imaging lens
118 Image sensor

Claims (16)

複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材とを有するカメラにおいて、
前記光学部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記受光手段上の前記所定の像に関する光量分布に基づき、前記光学部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けることを特徴とするカメラ。
In a camera having a light receiving means composed of a plurality of photoelectric conversion elements and an optical member that is moved from the outside of the photographing optical path to a fixed position in the photographing optical path at the time of focus detection and guides the light beam that has passed through the photographing lens onto the light receiving means. ,
An image forming part for forming a predetermined image on the light receiving means by providing the light flux is provided within an effective range of the optical member used for guiding the light flux to the light receiving means, and the light receiving means. A camera comprising: a calculation unit that calculates a change in position of the optical member with respect to the fixed position based on a light amount distribution relating to the predetermined image.
複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導く光学部材とを有するカメラにおいて、
前記光学部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記光学部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けることを特徴とするカメラ。
In a camera having a light receiving means composed of a plurality of photoelectric conversion elements and an optical member that is moved from the outside of the photographing optical path to a fixed position in the photographing optical path at the time of focus detection and guides the light beam that has passed through the photographing lens onto the light receiving means. ,
An image forming portion for forming a predetermined image on the light receiving means by the incidence of the light flux is provided in an effective range of the optical member used for guiding the light flux to the light receiving means. Computation means is provided for calculating a positional change of the optical member with respect to the fixed position based on outputs outputted from the plurality of photoelectric conversion elements constituting the light receiving means when an image is formed. camera.
複数の光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導くミラー部材とを有するカメラにおいて、
前記ミラー部材の、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記ミラー部材の前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けることを特徴とするカメラ。
In a camera having a light receiving means composed of a plurality of photoelectric conversion elements and a mirror member that is moved from the outside of the photographing optical path to a fixed position in the photographing optical path at the time of focus detection and guides the light beam that has passed through the photographing lens onto the light receiving means. ,
An image forming portion for forming a predetermined image on the light receiving means by providing the light flux is provided in an effective range of the mirror member used for guiding the light flux to the light receiving means, and Computation means is provided for calculating a positional change of the mirror member with respect to the fixed position based on outputs outputted from the plurality of photoelectric conversion elements constituting the light receiving means when an image is formed. camera.
複数の対を成す光電変換素子から成る受光手段と、焦点検出時には、撮影光路外から撮影光路内の定位置まで移動させられ、撮影レンズを通過した光束を前記受光手段上に導くサブミラーとを有する、位相差方式により焦点情報を検出するカメラにおいて、
前記サブミラーの、前記光束を前記受光手段に導く為に使用する有効範囲内に、前記光束が入射することにより前記受光手段上に所定の像を形成する像形成部を設けると共に、前記所定の像が形成されることにより前記受光手段を構成する前記複数の光電変換素子より出力される各出力に基づき、前記サブミラーの前記定位置に対する位置変化を算出する演算手段を設けることを特徴とするカメラ。
A light receiving means including a plurality of pairs of photoelectric conversion elements; and a sub-mirror that guides a light beam that has been moved from outside the photographing optical path to a fixed position in the photographing optical path and passed through the photographing lens upon focus detection. In a camera that detects focus information by the phase difference method,
An image forming portion for forming a predetermined image on the light receiving means by the incident of the light flux is provided in an effective range of the sub mirror used to guide the light flux to the light receiving means, and the predetermined image And a calculation means for calculating a position change of the sub mirror with respect to the fixed position based on outputs outputted from the plurality of photoelectric conversion elements constituting the light receiving means.
前記所定の像は、前記複数の光電変換素子のうちの対を成す光電変換素子上にそれぞれ、対を成す像として形成されることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のカメラ。  The camera according to claim 1, wherein the predetermined image is formed as a paired image on a pair of photoelectric conversion elements among the plurality of photoelectric conversion elements. . 前記受光手段を構成するうちの、前記所定の像が形成される複数の光電変換素子以外の、複数の光電変換素子の出力を用いて焦点情報を算出し、該焦点情報に対して、前記演算手段により得られる位置変化の情報によって補正を加え、最終的な焦点情報を算出する焦点検出手段を有することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載のカメラ。  Focus information is calculated using outputs of a plurality of photoelectric conversion elements other than the plurality of photoelectric conversion elements on which the predetermined image is formed out of the light receiving means, and the calculation is performed on the focus information. 6. The camera according to claim 1, further comprising a focus detection unit that corrects the position change information obtained by the unit and calculates final focus information. 前記焦点検出手段により得られる焦点情報を前記撮影レンズの駆動量に変換し、焦点調節を行う焦点調節手段を有することを特徴とする請求項6に記載のカメラ。  The camera according to claim 6, further comprising a focus adjustment unit that converts focus information obtained by the focus detection unit into a driving amount of the photographing lens and performs focus adjustment. 前記演算手段は、カメラ使用時に得られる前記対を成す像の間隔と、予め記憶している像間隔との差を求め、この差の情報を基に、前記位置変化の情報を算出することを特徴とする請求項5に記載のカメラ。  The arithmetic means obtains a difference between the paired image interval obtained when the camera is used and an image interval stored in advance, and calculates the position change information based on the difference information. The camera according to claim 5, wherein 前記演算手段は、前記差の情報が所定回数得られることにより、前記位置変化の情報を算出することを特徴とする請求項8に記載のカメラ。  The camera according to claim 8, wherein the calculation unit calculates the position change information by obtaining the difference information a predetermined number of times. 前記回数は、前記対を成す像の光電変換信号の信頼性が所定の条件を満たしている場合に、加算されることを特徴とする請求項9に記載のカメラ。  The camera according to claim 9, wherein the number of times is added when reliability of photoelectric conversion signals of the paired images satisfies a predetermined condition. 前記像形成部は、前記光学部材の端部近傍に少なくとも1つ以上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。  The camera according to claim 1, wherein at least one image forming unit is provided in the vicinity of an end of the optical member. 前記像形成部は、前記ミラー部材の端部近傍に少なくとも1つ以上設けられていることを特徴とする請求項3に記載のカメラ。  The camera according to claim 3, wherein at least one image forming unit is provided in the vicinity of an end of the mirror member. 前記像形成部は、前記サブミラーの端部近傍に少なくとも1つ以上設けられていることを特徴とする請求項4に記載のカメラ。  The camera according to claim 4, wherein at least one image forming unit is provided in the vicinity of an end of the submirror. 前記像形成部の形状は、線形状であることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のカメラ。  The camera according to claim 1, wherein the shape of the image forming unit is a linear shape. 前記像形成部により形成される対を成す像の並び方向と、前記対を成す光電変換素子の並び方向は、同一であることを特徴とする請求項5に記載のカメラ。  The camera according to claim 5, wherein an arrangement direction of a pair of images formed by the image forming unit and an arrangement direction of the photoelectric conversion elements forming the pair are the same. 前記像形成部により形成される対を成す像の並び方向と、前記対を成す光電変換素子の並び方向は、直交する方向であることを特徴とする請求項5に記載のカメラ。  The camera according to claim 5, wherein the alignment direction of the paired images formed by the image forming unit and the alignment direction of the photoelectric conversion elements forming the pair are orthogonal to each other.
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