JP2000101907A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルムサイズより小さい撮像センサでも、
被写体周辺の情報を把握することが可能となり、測光お
よび測色等の測定精度を上げることができるデジタルカ
メラを提供する。 【解決手段】 被写体の光学像を取り込む撮影レンズ
と、撮影レンズからの光学像を受光して光電変換する２
個の撮像センサとを備え、一方の撮像センサの画角が他
方の撮像センサの画角よりも広く設定されている。これ
により、他方の撮像センサの画角が銀塩フィルムサイズ
よりも小さく、被写体情報が取り込みにくい場合でも、
広い画角の撮像センサが画角一杯まで光学像を結像する
ため、被写体の周辺の環境を認識でき、測光や測色等の
精度が上がり、適正な撮影画像を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はデジタルカメラに
関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタルカメラが普及の途にあるなか
で、銀塩カメラの資産を有効に活用するため、たとえば
銀塩一眼レフカメラのカメラ本体を利用し、このカメラ
本体内に電荷結合素子（ＣＣＤ）のような撮像センサを
配置し、撮影レンズによる被写体の光学像を上記撮像セ
ンサで受光させて光学像を光電変換させるようにしたデ
ジタルカメラが、すでに提案されている。

【０００３】このようなデジタルカメラにおいて、高画
質の画像を得るためには、レンズバック位置（フィルム
配設位置）に、このフィルムのサイズと同等の撮像セン
サを配置するのが望ましい。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記銀塩一
眼レフカメラを利用したデジタルカメラの場合、測光お
よび測色等の各情報が、撮影レンズを通しての情報のみ
に限られるため、被写体の周辺の環境条件を認識するこ
とができない。このため、フレーム内に入らない情報や
動画における過渡的条件の変化を読み取りにくく、測距
およ測色のエラーの原因となりやすい。

【０００５】加えて、上記カメラの場合、撮像センサの
撮像エリアは、センサの取り付け等の関係からどうして
も銀塩フィルムよりも小サイズとなるため、光学像のす
べてをカバーして撮像することができず、従ってますま
すフレーム内に入らない情報が多くなり、測距および測
色のエラーを増加させていた。

【０００６】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、フィルムサイズより小さい撮像センサでも、被写
体周辺の情報を把握することが可能となり、測光および
測色等の測定精度を上げることができるデジタルカメラ
の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、被写体の光
学像を取り込む撮影レンズと、該撮影レンズからの光学
像を受光して光電変換する２個の撮像センサとを備え、
一方の撮像センサの画角を他方の撮像センサの画角より
も広く設定したことを特徴とするデジタルカメラによっ
て解決される。

【０００８】このデジタルカメラによれば、一方の撮像
センサの画角が広いので、他方の撮像センサの画角が銀
塩フィルムサイズよりも小さく、被写体周辺の情報が取
り込みにくい場合でも、広い画角の撮像センサが画角一
杯まで光学像を結像する。このため、上記広い画角の撮
像センサによって被写体の周辺の環境を認識でき、測光
や測色等の精度が上がり、適正な撮影画像を得ることが
できる。

【０００９】また、請求項２の発明では、一方の広い画
角の撮像センサをプレビュー画像用としたので、本撮影
直前の被写体の変化等が発生しても、上記広角のプレビ
ュー画像用の撮像センサで上記変化を読み取らせること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態であ
るデジタルカメラにおける主要機構部分の概略構成図、
図２は撮影時の主要機構部分の動作状態図である。

【００１１】このデジタルカメラ１は、銀塩一眼レフカ
メラを利用して構成されたカメラ本体２を有し、このカ
メラ本体２の前面に撮影レンズ３が装着され、撮影レン
ズ３には、撮影レンズ部４および絞り５等が装備されて
いる。

【００１２】撮影レンズ部４の光路方向後方には、枢支
部６に回動変位可能に枢支されたクイックリターンミラ
ーＭ１が配置され、さらにこのクイックリターンミラー
Ｍ１の光路方向後方には、フォーカルプレーンシャッタ
ー７と、さらにその後方に第１撮像センサ８が配置され
ている。

【００１３】一方、上記クイックリターンミラーＭ１の
上方位置において、カメラ本体２には、銀塩カメラのフ
ァインダー相当部位９が形成されており、このファイン
ダー相当部位９には、フォーカシングスクリーン１０を
介してペンタ形プリズム１１が配置されている。さら
に、プリズム１１の後方には所定のリレーレンズ１２が
配置され、リレーレンズ１２の後方には、銀塩カメラの
接眼部の位置に第２の撮像センサ１３が配置されてい
る。この第２撮像センサ１３の画角は、第１撮像センサ
８の画角よりも広く設定されている。

【００１４】なお、図２では、リレーレンズは省略され
ている。

【００１５】上記クイックリターンミラーＭ１は、図示
しないシャッターボタンが押されるまでは、図１および
図２（Ａ）に示す定常位置にあり、上記撮影レンズ部４
からの光路Ｌをフォーカシングスクリーン１０へと向か
わせる。また、上記プリズム１１は、フォーカシングス
クリーン１０に結像した光学像を反転縮小して、前記第
２撮像センサ１３へと向かわせる役割を果たす。

【００１６】また、上記クイックリターンミラーＭ１
は、シャッターボタンが全押しされると、図２（Ｄ）に
示すように、枢支部６を中心にしてほぼ水平位置まで上
方に回動変位して撮影レンズ部４からの光路Ｌを開放す
る。その後、フォーカルプレーンシャッター７が所定の
シャッタースピードで開閉動作し、これにより、撮影レ
ンズ部４による光学像が第１撮像センサ８に結像される
ようになっている。

【００１７】カメラ本体２の背面には、前記第２撮像セ
ンサ１３の出力に基いて得られた画像を表示する液晶表
示器からなる表示部１６が設けられており、この表示部
１６にプレビュー画像が表示され、撮影前に被写体像を
確認できるようになっている。

【００１８】図３は、デジタルカメラの制御系を示すブ
ロック図である。

【００１９】図３において、３は撮影レンズ、４は撮影
レンズ部、５は絞り、Ｍ１はクイックリターンミラー、
７はフォーカルプレーンシャッター、８は第１撮像セン
サ、１１はプリズム、１３は第２撮像センサ、１６は表
示部であり、これらは図１および図２に示したものと同
一である。

【００２０】２０はカメラ制御ＣＰＵであり、このカメ
ラ制御ＣＰＵ２０は、第２撮像センサ１６を介して得ら
れた画像データから、測光、測色、測距データを演算処
理し、その結果に基づいて、自動合焦制御（ＡＦ）、自
動露光制御（ＡＥ）、自動ホワイトバランス制御（ＡＷ
Ｂ）を行う。また、図示は省略したが、クイックリター
ンミラーＭ１やフォーカルプレーンシャッター７などの
他の部品も制御する。

【００２１】このカメラ制御ＣＰＵ２０には、カメラ操
作スイッチ２４が接続されている。カメラ操作スイッチ
２４は、シャッターボタンや電源スイッチなどを含む。

【００２２】上記第１撮像センサ８および第２撮像セン
サ１３は、この実施形態では電荷結合素子（ＣＣＤ）か
らなるが、それぞれ画角が異なるものに設定されてい
る。すなわち、第１撮像センサ８は、本撮影を行うため
のもので、レンズバック面に配置されるとともに、銀塩
３５ｍｍフィルムに比べて８０％の画角をもつものが用
いられている。この画角は、撮像センサ８のパッケージ
形状からの制約、さらには、一眼レフカメラの機構的制
約からして最適な大きさである。

【００２３】これに対して、ファインダー相当部９に配
置された上記第２撮像センサ１３は、比較的小サイズの
ものである。このため、プリズム１１とリレーレンズ１
２を含む画像縮小光学系を介して、縮小された画像が結
像されるようになっており、機構的な制約とは関係な
く、画角一杯の画像を結像することが可能である。この
第２撮像センサ１３は、プレビュー画像撮影、測光、測
色および測距データ等の取り込みのために使用される。

【００２４】上記した第１撮像センサ８、第２撮像セン
サ１３は共に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色透
過フィルターが画素単位に市松模様に張られたエリアセ
ンサであり、撮影レンズ部４による被写体の光学像を、
Ｒ、Ｇ、Ｂの色成分の画像信号（各画素で受光された画
素信号の信号列からなる信号）に光電変換して出力する
全画素読み出しタイプのものが用いられている。

【００２５】タイミングジェネレータ２２および２３
は、それぞれ、カメラ制御ＣＰＵ２０から送信される基
準クロックに基づき、第１撮像センサ８、第２撮像セン
サ１３の駆動制御信号を生成し出力するものである。タ
イミングジェネレータ２２および２３は、たとえば積分
開始／終了（露出開始／終了）のタイミング信号、各画
素の受光信号の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期
信号、転送信号等）等のクロック信号を生成し、ドライ
バを介して各撮像センサ８、１３に出力する。

【００２６】各撮像センサ８、１３の出力は、それぞれ
ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路８１および１３
１、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路８２およ
び１３２、Ａ／Ｄ変換器８３および１３３によって信号
処理される。ＣＤＳ回路８１および１３１は画像信号の
ノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路８２および１３２はゲ
イン調整により画像信号のレベル調整を行う。Ａ／Ｄ変
換器８３および１３３は、ＡＧＣ回路８２および１３２
で正規化されたアナログ信号を１０ビットのデジタル信
号に変換するものである。

【００２７】４０は上記Ａ／Ｄ変換器の出力を画像処理
して画像ファイルを形成する画像処理部であり、画像処
理ＣＰＵにより制御される。

【００２８】また、５０は、２個のＡ／Ｄ変換器８３お
よび１３３のいずれかを画像処理部４０に切り替え接続
するスイッチ回路であり、プレビュー時には、第２撮像
センサ１３からの画像データを処理可能とするため、Ａ
／Ｄ変換器１３１と画像処理部４０とを接続し、撮影時
には、第１撮像センサ８からの画像データを処理可能と
するため、Ａ／Ｄ変換器８３と画像処理部４０とを切り
替え接続するように、制御される。

【００２９】画像処理部４０に取り込まれた各Ａ／Ｄ変
換器８３および１３３からの信号は、各撮像センサ８、
１３からの読み出しに同期して画像メモリ６１に書き込
まれ、以後この画像メモリ６１のデータをアクセスして
各ブロックの処理が行われるようになっている。

【００３０】画像処理部４０において、画素補間ブロッ
ク４１は、所定の補間パターンで画素補間を行うブロッ
クであり、この実施形態では、Ｒ、Ｇ、Ｂ各画素をそれ
ぞれのフィルターパターンでマスキングした後、高帯域
まで画素を持つＧについては、メディアン（中間値）フ
ィルターで周辺４画素の中間２値の平均値に置換し、
Ｒ、Ｂに関しては、平均補間して、それぞれの出力を得
る。

【００３１】カラーバランス制御ブロック４２は、上記
画素補間ブロック４１により画素補間が行われたＲ、
Ｇ、Ｂの各出力を独立にゲイン補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂの
色補正を行うものである。カラーバランスについては、
Ｒ、Ｇ、Ｂ出力それぞれの平均値に対してカメラ制御Ｃ
ＰＵ２０により、Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇを演算し、Ｒ、Ｂの補
正ゲインとしている。

【００３２】ガンマ補正ブロック４３は、カラーバラン
スを正規化した各Ｒ、Ｇ、Ｂ出力に対して非線形変換を
行うものであり、表示部１６に適した階調変換が行われ
る。ガンマ補正された画像データは、画像メモリ６１に
格納される。

【００３３】ビデオエンコーダー４４は、画像メモリ６
１に格納された上記データを呼び出してＮＴＳＣ／ＰＡ
Ｌにエンコードし、表示部１６に表示する。プレビュー
時には、画像は所定のフレーム周期で更新され、動画レ
ートで表示部１６に表示されるようになっている。一
方、撮影後には、撮影された画像が表示部１６に表示さ
れ、所定時間後に再びプレビュー状態に復帰する構成と
なっている。

【００３４】画像圧縮ブロック４５は、第１撮像センサ
８から得られた撮影画像について、画像データを画像メ
モリ６１から呼び出して圧縮処理を行うもので、撮影画
像は圧縮後はメモリカードドライバ４６を介してメモリ
カード６２に記録される。

【００３５】なお、メモリカード６２は、カメラ本体２
の所定部位に着脱自在に装着されるようになっている。

【００３６】次に、図１〜３に示したデジタルカメラ１
の動作を説明する。

【００３７】撮影に際し、シャッターボタンが押される
までは、図２（Ａ）に示すように、撮影レンズ部４およ
び絞り５を通って入射した光は、カメラ本体２内のクイ
ックリターンミラーＭ１によってその光路Ｌを上方へと
変更され、フォーカシングスクリーン１０に結像したの
ち、ペンタ形プリズム１１によって反転縮小され、第２
撮像センサ１３に結像する。結像した光学像は、第２撮
像センサ１３によって光電変換される。光電変換された
信号はバッファを介して出力されたのち、ＣＤＳ回路１
３１、ＡＧＣ回路１３２、Ａ／Ｄ変換器１３３により所
定の信号処理を施される。

【００３８】シャッターボタンが全押しされるまでは、
スイッチ回路５０の切り替えスイッチはＡ／Ｄ変換器１
３３側に保持され、第２撮像センサ１３の出力系と画像
処理部４０とが接続されているから、Ａ／Ｄ変換された
第２撮像センサ１３からの画像データは、画像処理部４
０に取り込まれるとともに、第２撮像センサ１３の読み
出しに同期して画像メモリ６１に書き込まれる。

【００３９】画像メモリ６１に書き込まれた画像データ
は、画像処理部４０の画素補間ブロック４１、カラーバ
ランス制御ブロック４２、ガンマ補正ブロック４３で、
前述したような画素補間処理、カラーバランスの制御、
ガンマ補正処理がそれぞれ施され、再度画像メモリ６１
に格納される。そして、画像メモリ６１から読み出され
てビデオエンコーダ４４でＮＴＳＣ／ＰＡＬにエンコー
ドされたのち、表示部１６に出力され、プレビュー画像
として表示される。このような動作が所定のフレーム周
期で繰り返される結果、表示部１６に表示される画像は
前記フレーム周期で更新される。

【００４０】また、第２撮像センサ１３は、第１撮像セ
ンサ８に比べて画角が大きく設定されているから、この
第２撮像センサ１３によって得られたプレビュー画像の
画角は広く、高速被写体等に対するフレーミングが容易
になる。

【００４１】次に、図２（Ｂ）のようにシャッターボタ
ンが半押しされると、プレビュー画像がホールドされ、
前記カメラ制御ＣＰＵ２０は、このプレビュー画像の画
像データから、測光、測距、測色を行い、必要な制御値
を演算する。

【００４２】而して、第２撮像センサ１３は、第１撮像
センサ８に比べて画角が大きく設定されているから、こ
の第２撮像センサ１３によって得られたプレビュー画像
の画像データから測光および測色等を行うことにより、
本撮影用の第２撮像センサ１３の画角に入らない周辺の
情報や撮影直前の被写体の変化を考慮した安定した制御
値を設定することができる。

【００４３】シャッターボタンがさらに押し込まれて全
押しされると、前記演算結果に基づいて、自動合焦制御
（ＡＦ）、自動露光制御（ＡＥ）、自動カラーバランス
制御（ＡＷＢ）が行われる。即ち、撮影レンズ部４の繰
り出し量が設定され、算出された露出制御データに基づ
き、撮像センサ８、１３への露光量が適正値となるよう
に、絞り制御ドライバ２１を介して絞り５が制御される
とともに、撮像センサ８、１３への駆動制御信号を供給
するタイミングジェネレータ２２、２３が制御され、カ
ラーバランス制御ブロック４２のゲイン補正値が設定さ
れる。

【００４４】同時に、図２（Ｃ）のようにクイックリタ
ーンミラーＭ１が枢支部６を介してミラーアップし上方
に回動する。また、スイッチ回路５０の切り替えスイッ
チが切り替わって、第１撮像センサ８側のＡ／Ｄ変換器
８３と画像処理部４０とが接続される。

【００４５】ついで、クイックリターンミラーＭ１のミ
ラーアップが図２（Ｄ）のように完了すれば、フォーカ
ルプレーンシャッター７が所定のスピードで開閉し、撮
影レンズ部４および絞り５を通過した光学像がそのまま
第１撮像センサ８に結像され、ここで光電変換される。
光電変換された信号はバッファを介して出力される。

【００４６】出力が完了すると、クイックリターンミラ
ーＭ１が元の位置に回動復帰し、光路Ｌは再び第２撮像
センサ１３側へと切り替わる。

【００４７】第１撮像センサ８から出力された画像デー
タは、ＣＤＳ回路８１、ＡＧＣ回路８２、Ａ／Ｄ変換器
８３により所定の信号処理を施されたのち、スイッチ回
路５０を介して画像処理部４０に取り込まれるととも
に、第１撮像センサ８の読み出しに同期して画像メモリ
６１に書き込まれる。

【００４８】画像メモリ６１に書き込まれた画像データ
は、画像処理部４０で、前述したような画素補間処理、
カラーバランスの制御、ガンマ補正処理がそれぞれ施さ
れ、再度画像メモリ６１に格納されるとともに、画像メ
モリ６１から読み出されて撮影画像として表示部１６に
表示される。同時に、画像圧縮ブロック４３で画像圧縮
されたのち、メモリカードドライバ４６を介してメモリ
カード６２に記録される。

【００４９】撮影画像が表示された表示部１６は、予め
設定された所定時間後に再びプレビュー状態に復帰し、
以下、同様の動作が繰り返される。

【００５０】図４は、このデジタルカメラ１により得ら
れる各画像を示す。

【００５１】図４において、Ａは、撮影レンズ部４から
得られるイメージエリアであり、フォーカシングスクリ
ーン１０に結像した画像である。Ｂは、プリズム１１お
よびリレーレンズ１２等からなる画像縮小光学系を経て
第２撮像センサ１３に結像した画像である。Ｃは、レン
ズバック位置に配置してある第１撮像センサ８に結像さ
れた画像である。記録される画像は、第１撮像センサ８
の画像であり、第２撮像センサ１３の画角は記録画角よ
り広い領域を有している。なお、プレビュー時には、表
示部には図４Ｂに対応する全エリアが表示されており、
その内で図４Ｃに対応するエリアが枠で表示されること
によってフレーミングが行ないやすくなっている。

【００５２】このため、前述したように、撮影時にプレ
ビュー画像の画角が広く、高速被写体等に対するフレー
ミングが容易になる。また、第２撮像センサ１３の画像
から測光、測色および測距データを演算することによ
り、移動物体に対する画角外の挙動を予測した自動合焦
制御、自動露光制御等が可能となる。また、より広い画
角から光源等の状態が判別できるので、安定した自動カ
ラーバランス制御が可能となる。

【００５３】なお、上記実施形態では、銀塩一眼レフカ
メラのカメラ本体を利用し、レンズバック位置に第１撮
像センサ８を配置し、ファインダー相当部９に第２撮像
センサ１３を配置した例で説明したが、これら撮像セン
サ８、１３の配置は、変更可能である。また、銀塩一眼
レフカメラのカメラ本体を利用することなく、専用のカ
メラ本体を有するデジタルカメラであっても良い。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、光学
像を光電変換する２個の撮像センサのうちの一方のもの
の画角を他方のものの画角よりも広くしたので、広い画
角の撮像センサにより、フレームに入らない光源情報や
被写体の変化などの情報を検出することができ、測距お
よび測色等に基づく撮影画像の信頼性を高めることがで
きる。

【００５５】とくに、請求項２に係る発明では、一方の
広画角の撮像センサをプレビュー画像用とし、他方の撮
像センサを本撮影画像用としたので、撮影直前の被写体
の変化等を、上記広画角の撮像センサの画像から的確に
把握し、本撮影に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係るデジタルカメラの
主要機構部分の概略構成図である。

【図２】同じく、撮影時の主要機構部分の動作状態図で
ある。

【図３】図１、図２に示したデジタルカメラの制御系を
示すブロック図である。

【図４】図１のデジタルカメラにより得られる各画像を
示す図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・デジタルカメラ ３・・・・・・・・撮影レンズ ８・・・・・・・・第１撮像センサ １３・・・・・・・第２撮像センサ ２０・・・・・・・カメラＣＰＵ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の光学像を取り込む撮影レンズ
   と、 該撮影レンズからの光学像を受光して光電変換する２個
   の撮像センサとを備え、 一方の撮像センサの画角が他方の撮像センサの画角より
   も広く設定されていることを特徴とするデジタルカメ
   ラ。
2. 【請求項２】 一方の撮像センサがプレビュー画像用と
   して、他方の撮像センサが本撮影画像用としてそれぞれ
   設定されてなる請求項１に記載のデジタルカメラ。