JP2007221454A

JP2007221454A - 電子スチルカメラ

Info

Publication number: JP2007221454A
Application number: JP2006039587A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Konno; 吉彦今野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】シャッタ効率の低下による影響を排除する事を目的とする。
【解決手段】撮像素子による電子シャッタ機能と、メカシャッタを有し、電子シャッタとメカシャッタを撮影時の絞りにより使い分けを行う。シャッタ効率低下が問題な大口径絞り時に、電子シャッタを使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像素子等の撮像手段で被写体を撮影し、その映像信号を不揮発メモリ等に記録する電子スチルカメラに係り、特に、電子スチルカメラの露出制御に関するものである。

近年、固体撮像素子等の撮像手段で被写体を撮影し、その映像信号を圧縮して不揮発メモリ等に記録する電子スチルカメラが多数発売されている。

この電子スチルカメラの露出制御は、いくつかの方法により行われている。

第一の方法として、従来の一眼レフ型銀塩カメラと同様にフォーカルプレーン式のメカシャッタと絞りの組み合わせで制御される方法がある。

第二の方法として、従来のレンズシャッタ型銀塩カメラと同様に絞り兼用のメカシャッタで制御される方法がある。

第三の方法として、CCD等の固体撮像素子のコントロールにより実現される電子シャッタと絞りの組み合わせで制御される方法がある。

第四の方法として、露出の最初のタイミングは電子シャッタでタイミングを取り、露出終了をメカシャッタで決定する方法がある。

第五の方法として、シャッタ速度や連写モードに依存して電子シャッタとメカシャッタを使い分ける方法が特公平6-95733号公報で開示されている。

メカシャッタは、高輝度光源が画面内にあるような場合でもスミアの発生を抑止できる
特公平０６−９５７３３号公報

しかしながら、上記従来例である第一・第二の方法と第五の方法のメカシャッタ制御時では大口径絞り時にシャッタ効率が低下してしまうという問題点があった。

この問題点を図8、図9を用いて説明する。

図8はフォーカルプレーンシャッタの時の説明図で、同図において、63aはシャッタの先幕、63bはシャッタの後幕である。61は光学的ローパスフィルタ、62は撮像素子である。

撮像素子62はカラーCCDで、RGB原色フィルタがベイヤー配列で画素の前に配置されている。

従来の銀塩フィルムカメラと異なっているのは、光学ローパスフィルタ61があることで、この為、平行光では問題ないが通常の撮影光束、特に大口径絞り時にシャッタ速度の実効値が低下してしまうという問題点が生じる。

図8はこの問題の説明図であり、先幕63aと後幕63bの間のスリット間隔により露光が行われるときに、一点に集まる光束全体64(図中、点で指示)のうち部分光束65がスリットの移動に対応して露光されるので、トータルの露出時間としては一定であるが、瞬間を切り取るという意味のシャッタ速度の実効値は低下している。

図9はレンズシャッタの時の説明図で横軸は時間、縦軸は絞り兼用シャッタの開口径を示している。

同図を見てわかる様に絞り口径が大きいときには、絞りを所定開口径まで開く領域71と閉じる領域72が露出時間の大半を占めており、大口径絞りの効果であるボケが殆ど得られなくなる問題点が生じる。

第三の方法の従来例では高輝度光源が画面内にあったときにスミアが発生してしまうという問題点があった。

第四の方法の従来例では、フォーカルプレーンシャッタを使用すると画面の領域毎に露光時間が異なってしまうし、レンズシャッタを用いても大口径絞り時には図9の領域72の影響による絞り効果の低下は避けられない。

本発明は上記大口径絞り時のシャッタ効率の低下による影響の排除と通常時のスミア発生の防止することを目的とする。

前述の課題を解決する為に、本発明の電子スチルカメラは、撮像素子による電子シャッタ機能と、メカシャッタを有し、メカシャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第一のモードと、電子シャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第二のモードを有する電子スチルカメラにおいて、少なくとも撮影時の絞り値に依存して第一のモードと第二のモードの選択を行う事を特徴とする。

上記構成により、絞り値に適したシャッタ手段を選択する事が可能となり、シャッタ効率の低下の防止とスミアの抑制を効果的に行う事が出来る。

以上説明した様に、本発明の電子スチルカメラは、撮像素子による電子シャッタ機能と、メカシャッタを有し、メカシャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第一のモードと、電子シャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第二のモードを有する電子スチルカメラにおいて、少なくとも撮影時の絞り値に依存して第一のモードと第二のモードの選択を行う事により、絞り値に適したシャッタ手段を選択する事が可能となり、シャッタ効率の低下の防止とスミアの抑制を効果的に行う事が出来る効果が得られる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

(第一の実施の形態)
図1は第一の実施の形態を示すブロック図であり、レンズ交換式の一眼レフ型電子スチルカメラに適用した例を示している。

図1において1はカメラ本体、2は交換レンズである。

交換レンズ2には第一レンズ群3、第二レンズ群4、絞り5、絞り駆動部6、レンズコントロール回路7が含まれている。

8はカメラコントロール回路でカメラ本体1の全体をコントロールすると共に、レンズコントロール回路7と通信してレンズ情報の受け取りと絞り5の制御命令を出している。

9は着脱式のメモリーカードで、不揮発メモリが内蔵されている。

12はクイックリターンミラーで、図はファインダー観察時を示しており、撮影時には上方に跳ね上げられる。

13はフォーカルプレーンシャッタで、撮影光束を光学的に透過・遮断を行う事で露出時間をコントロールするメカシャッタである。

14.は光学ローパスフィルタで偽信号の軽減の為に配置されている。

15は撮像素子であるCCDで電子シャッタ機能を有している。CCD15は、カラーCCDで、RGB三色のベイヤー配列を持つカラーフィルタを有している。

11は画像処理回路で、CCD15から得られる生データに対して画像処理を加え、デジタル画像データを出力する。

10は画像圧縮回路で、画像処理回路11から出力される画像データの圧縮を行う。

16はピント板で、片面がマットになっていると共にもう片面にフレネルレンズが構成されている。

17はペンタプリズム、19はファインダーレンズである。

ピント板16、ペンタプリズム17、ファインダーレンズ19によりファインダー光学系が構成されている。

撮影レンズを通った光束はクイックリターンミラー12により上方に折り曲げられ、ピント板16に結像し、ペンタプリズム17により反射され、ファインダーレンズ19を通してファインダー像として観察される。

18は測光手段で、ピント板16に結像したファインダー像から散乱した光を受光して、測光を行う。

次に図2のフローチャートを用いて実施例の特徴的な部分について動作を説明する。

レリーズが行われると、S101から動作が開始される。

(S101)
カメラコントロール回路は測光手段18から信号を取り出す。

(S102)
測光手段18からの信号を所定のプログラム線図に基づき撮影絞りとシャッタ速度の組み合わせを決定する。

(S103)
S102で決定された絞り値がF2.0よりも明るい場合にはS104に、F2.0より暗い場合にはS106に進む。

(S104)
S102で決定されたシャッタ速度が1/500より高速の場合はS105に、低速の場合にはS106に進む。

S105は電子シャッタが選択された場合である。

(S105)
電子シャッタを利用して撮影動作を行う。

実際の撮影手順は最初にクイックリターンミラー12が上方に退避させられ、その後、カメラコントロール回路8はレンズコントロール回路7に絞込み命令を送る。

絞込み命令を受け取ったレンズコントロール回路7は絞り駆動部6をコントロールして絞り5をS102で決定された絞り値まで絞り込む。

その後、カメラコントロール回路8はフォーカルプレーンシャッタ13を全開にする。

フォーカルプレーンシャッタ13が全開になったら、カメラコントロール回路8はCCD15をコントロールしS102で決定されたシャッタ速度の時間だけ電子シャッタにより露光を行う。

露光終了後、直ちにフォーカルプレーンシャッタ13は全閉され、スミア発生を最低限で抑える。

以上で露光が終了し、S107に進む。

(S107)
絞り開放、クイックリターンミラー復帰等が行われるのと平行して、CCD15から画像信号が読み出され、画像処理回路11〜画像圧縮回路10を介してメモリーカード9に記録され、撮影が終了する。

S106はメカシャッタが選択された場合である。

(S106)
メカシャッタを利用して撮影動作を行う。

その後、カメラコントロール回路8はCCD15をコントロールし、蓄積を開始する。

カメラコントロール回路8はフォーカルプレーンシャッタ13をコントロールしS102で決定されたシャッタ速度の時間だけメカシャッタにより露光を行う。

露光終了後、直ちにCCD15の蓄積を終了する
以上で露光が終了し、S107に進む。

上記動作により、絞り口径が大きい場合でシャッタ速度が速い場合には電子シャッタ動作が行われ、図3に示された様に、撮影光束20の開き角が大きく、光学ローパスフィルタ14の影響でCCD15に近い場所でシャッタを動作させられない場合でも電子シャッタにより撮影がコントロールされるので、シャッタ効率が低下する事は無い。

また、絞り口径が小さい場合には図4に示された様に撮影光束21の開き角が小さいので、フォーカルプレーンシャッタ13の先幕13aと後幕13bの間のスリットにより露光時間が決定される場合においてもシャッタ効率の低下は低く抑えられる。
更に、特にスミアの影響が問題になる主被写体と点光源の輝度差が大きく点光源が鮮明に結像している場合には、絞りが絞り込まれているのでメカシャッタで露出制御が行われるのでスミアの影響は殆ど問題にならない。

また、特にシャッタ効率の低下が問題になる高速シャッタ時で絞りが開かれている場合には電子シャッタが利用されるのでシャッタ効率の低下はおこらない。

本実施の形態例では、絞り値とシャッタ速度の組み合わせで極めて効果的にシャッタ効率の低下の防止とスミアの影響軽減を達成しているが、最低限、絞り値で電子シャッタとメカシャッタの使い分けを決定すれば、最小限の機能は達成される。

(第二の実施の形態)
図5は第二の実施の形態を示すブロック図であり、レンズシャッタ式の電子スチルカメラに適用した例を示している。

図5において、31は電子スチルカメラ本体である。

32は第一レンズ群、33は絞り兼用のレンズシャッタ、34のレンズシャッタ駆動部、35は第二レンズ群である。

36は光学ローパスフィルタで偽信号の軽減の為に配置されている。

37は撮像素子であるところのCCDで、電子シャッタ機能を有している。

CCD37は、カラーCCDでRGB三色のベイヤー配列を持つカラーフィルタを有している。

38はカメラコントロール回路、39は画像圧縮回路、40は画像処理回路、41は着脱式のメモリーカードである。

カメラコントロール回路38は電子スチルカメラ31全体の動作をコントロールする。

画像処理回路40はCCD37から得られる生データに対して画像処理を加え、デジタル画像データを出力する。

画像圧縮回路39は画像所為回路40から出力される画像データの圧縮を行う。

画像圧縮回路39により圧縮された画像データはカメラコントロール回路38により所定のファイル形式でメモリーカード41に記録される。

42は測光手段、43はファインダー光学系である。

上記実施の形態の動作は、第一の実施の形態と同様に行うことが可能であり、F2.0より絞りが明るくシャッタ速度が1/125より速い場合に電子シャッタを使用している。

図6は電子シャッタ制御時の露光動作を示す図で、絞り兼用のレンズシャッタ33が所定の絞り値まで開く領域51と閉じる領域53は露光には使用せず、絞りが所定の絞り値に至ってからの領域52で電子シャッタにより露光が行われているのでシャッタ効率の低下は防止されている。

図7はメカシャッタ制御時の露光動作を示す図で、絞り兼用のレンズシャッタ33が所定の絞り値まで開く領域54と閉じる領域56も露光に使用しているが、絞り口径が小さいので露光時間全体に占める領域は小さくなっており、シャッタ効率の低下は軽減されている。

更に、特にスミアの影響が問題になる主被写体と点光源の輝度差が大きく点光源が鮮明に結像している場合には、絞りが絞り込まれているのでメカシャッタで露出制御が行われるのでスミアの影響は殆ど問題にならない。

本実施の形態では撮影素子としてCCDを使用していたが、CMOS型撮像素子など他の方式の撮像素子であっても電子シャッタ機能を有していれば利用する事が可能な事は言うまでも無い。また、光束全体の透過と遮断が可能であれば、物性シャッタのような他の手段を電子シャッタに代えて用いる事も可能である。

第一の実施の形態を示すブロック図。第一の実施の形態の動作フローチャート。電子シャッタ使用時の露光動作の説明図。メカシャッタ使用時の露光動作の説明図。第二の実施の形態を示すブロック図。電子シャッタ使用時の露光動作の説明図。メカシャッタ使用時の露光動作の説明図。従来例の問題の説明図。従来例の問題の説明図。

符号の説明

1 カメラ本体
2 交換レンズ
3 第一レンズ群
4 第二レンズ群
5 絞り
6 絞り駆動部
7 レンズコントロール回路
8 カメラコントロール回路
9 メモリーカード
10 画像圧縮回路
11 画像処理回路
12 クイックリターンミラー
13 フォーカルプレーンシャッタ
14 光学ローパスフィルタ
15 CCD
16 ピント板
17 ペンタプリズム
18 測光手段
19 ファインダーレンズ

Claims

撮像素子による電子シャッタ機能と、メカシャッタを有し、メカシャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第一のモードと、電子シャッタに依存したシャッタ速度に露光時間をコントロールする第二のモードを有する電子スチルカメラにおいて、少なくとも撮影時の絞り値に依存して第一のモードと第二のモードの選択を行う事を特徴とする電子スチルカメラ。
請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、絞りが所定値より小絞りの場合に第一のモードを選択する事を特徴とする電子スチルカメラ。
請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、絞りが所定値より小絞りであって、かつシャッタ速度が所定値より高速側である場合に第一のモードを選択する事を特徴とする電子スチルカメラ。