JP2009300920A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本撮影前に被写体からの光を確実かつ簡潔に測定することが可能な撮像装置及び撮像方法を提供すること。
【解決手段】被写体からの光が入射する第１の入射部１０１と、第１の入射部とは異なり、被写体からの光が入射する第２の入射部１１４と、本撮影前に第２の入射部から光が入射し、本撮影時に第１の入射部から光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子１０７と、本撮影前に一面側で第１の入射部からの光を光電変換素子と異なる方向へ反射し、本撮影前に一面側と反対面の他面側で第２の入射部からの光を光電変換素子へ反射する導光部材１０５とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

デジタルスチルカメラ（撮像装置）には、例えば、クイックリターンミラー（可動反射ミラー）を備え、撮影前は結像光学系からの光をファインダー側に導く一眼レフカメラと、クイックリターンミラーを備えず、撮影前も結像光学系から撮像素子（光電変換素子）に光を導くコンパクトカメラがある。

また、撮像装置には、本撮影前又は本撮影時にフォーカス制御や露出制御を行うものがある。例えば特許文献１には、連写モードでフォーカス制御と露出制御を両立させる技術が開示されている。また、特許文献２には、半透過ミラーで反射した光によって被写体を撮影し、同時に撮影条件に関する情報を検出する技術が開示されている。更に、特許文献３には、本撮影前のライブビュー表示時にフォーカス制御を高速に行う技術が開示されている。

特開２００８−５２２４６号公報 特開２００８−１４９９８号公報 特開２００７−３１０２１９号公報

ところで、デジタル一眼レフカメラでは、本撮影前において、レンズなどからなる結像光学系からの光は、クイックリターンミラー（可動反射ミラー）で反射してファインダー側に導かれる。その結果、ユーザーはファインダーを通して被写体のフレーミングを確認することができる。しかし、本撮影前、クイックリターンミラーは、いわゆるミラーダウン状態にあり、被写体からの光はクイックリターンミラーで遮断され、撮像素子（例えばＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサーなど）に入射することはなかった。そのため、従来のデジタル一眼レフカメラでは、コンパクトカメラと異なり、本撮影前に撮像素子で測光することができなかった。

また、デジタル一眼レフカメラには、クイックリターンミラーの背面側にＡＦ（auto focus）センサー用サブミラー等が設けられ、クイックリターンミラーがハーフミラーであるものがある。ハーフミラーを透過した被写体からの光は、ＡＦセンサー用サブミラーで反射し、ＡＦセンサー側へ導かれる。その結果、ミラーダウン状態でハーフミラーを透過した被写体からの光の一部は、サブミラーで遮断され、撮像素子側へ導かれない。そのため、クイックリターンミラーがハーフミラーであっても、被写体像全てを撮像素子へ導くことができないため、本撮影前に撮像素子から出力される画像信号を有効に利用できないという問題があった。

そのため、従来のデジタル一眼レフカメラでは、別途測光センサー等を設けることで、本撮影前に露出制御、ホワイトバランス制御を行っていた。また、撮影後の画像信号を用いることで撮影後に測光又は測色していた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、本撮影前に被写体からの光を確実かつ簡潔に測定することが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び撮像方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、被写体からの光が入射する第１の入射部と、第１の入射部とは異なり、被写体からの光が入射する第２の入射部と、本撮影前に第２の入射部から光が入射し、本撮影時に第１の入射部から光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子と、本撮影前に一面側で第１の入射部からの光を光電変換素子と異なる方向へ反射し、本撮影前に一面側と反対面の他面側で第２の入射部からの光を光電変換素子へ反射する導光部材とを有する撮像装置が提供される。

かかる構成により、第１の入射部に、被写体からの光が入射され、第１の入射部と異なる第２の入射部に、被写体からの光が入射される。導光部材は、本撮影前に一面側で第１の入射部からの光を光電変換素子と異なる方向へ反射する。また、導光部材は、本撮影前に一面側と反対面の他面側で第２の入射部からの光を光電変換素子へ反射する。光電変換素子は、本撮影前に第２の入射部から光が入射し、本撮影時に第１の入射部から光が入射して、本撮影前及び本撮影時に撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する。

上記導光部材は、本撮影前に第１の入射部と光電変換素子とを結ぶ光路上に位置して光路を通過する光の少なくとも一部を遮断し、本撮影時に移動して光路を通過する光を光電変換素子側に開放してもよい。かかる構成により、本撮影前に第１の入射部と光電変換素子とを結ぶ光路を通過する光の少なくとも一部は、導光部材で遮断され、第１の入射部からの光の少なくとも一部は、本撮影前に光電変換素子に到達しない。また、本撮影時に導光部材が移動されることで、第１の入射部と光電変換素子とを結ぶ光路を通過する光は、光電変換素子に到達する。

上記導光部材は、本撮影前に一面側で第１の入射部からの光をファインダー側に反射する可動反射ミラーであってもよい。かかる構成により、導光部材としての可動反射ミラーの一面側によって、本撮影前の第１の入射部からの光はファインダー側に反射される。

上記導光部材は、光の反射機能又は光の屈折機能をもつ光学素子を更に有してもよい。かかる構成により、導光部材に含まれる光の反射機能又は光の屈折機能をもつ光学素子は、本撮影前に一面側で第１の入射部からの光を光電変換素子と異なる方向へ反射する。また、導光部材に含まれる光の反射機能又は光の屈折機能をもつ光学素子は、本撮影前に一面側と反対面の他面側で第２の入射部からの光を光電変換素子へ反射する。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、被写体からの光が入射する第１の入射部と、第１の入射部とは異なり、被写体からの光が入射する第２の入射部と、本撮影前に第２の入射部から光が入射し、本撮影時に第１の入射部から光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子と、本撮影前に第２の入射部から光電変換素子に光を導く、一端部から他端部へ光を伝達する光伝達部材とを有する撮像装置が提供される。

かかる構成により、第１の入射部に、被写体からの光が入射され、第１の入射部と異なる第２の入射部に、被写体からの光が入射される。光伝達部材は、一端部から他端部へ光を伝達して、本撮影前に第２の入射部からの光を光電変換素子へ導く。光電変換素子は、本撮影前に第２の入射部から光が入射し、本撮影時に第１の入射部から光が入射して、本撮影前及び本撮影時に撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する。

上記本撮影前に光電変換素子が第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をする制御部を有してもよい。かかる構成により、本撮影前に光電変換素子が第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御がされる。

上記本撮影前に光電変換素子が第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、フォーカス制御をするフォーカス制御部を有してもよい。かかる構成により、本撮影前に電気信号が光電変換素子において第２の入射部からの光によって生成され、生成された電気信号に基づいて、フォーカス制御がされる。

上記第２の入射部は、第１の入射部の画角に応じて、第２の入射部から光電変換素子に入射する光の範囲を変化させてもよい。かかる構成により、第２の入射部から光電変換素子に入射する光の範囲が、第１の入射部の画角に応じて変化する。

上記第２の入射部は、レンズを有し、本撮影前に光電変換素子が第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいた画像信号によって、画像を表示部に表示する表示制御部を有してもよい。かかる構成により、本撮影前に電気信号が光電変換素子において第２の入射部からの光によって生成され、生成された電気信号による画像信号が生成される。そして、生成された画像信号に基づいた画像が表示部に表示される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、本撮影前に導光部材の一面側で第１の入射部からの光が撮像面と異なる方向へ反射するステップと、本撮影前に第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光が、導光部材の一面側と反対面の他面側で反射するステップと、本撮影前に導光部材で反射した光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと、本撮影前に第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をするステップと、本撮影時に第１の入射部から被写体からの光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップとを有する撮像方法が提供される。

かかる構成により、本撮影前に導光部材の一面側で第１の入射部からの光が、撮像面と異なる方向へ反射し、本撮影前に第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光が、導光部材の一面側と反対面の他面側で反射する。そして、本撮影前に導光部材で反射された光が入射して撮像面に照射された被写体像が、電気信号に変換され、本撮影前に第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御がされる。また、本撮影時に第１の入射部から被写体からの光が入射して撮像面に照射された被写体像が、電気信号に変換される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、本撮影前に第１の入射部からの光が撮像面と異なる方向へ反射するステップと、本撮影前に第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光を光伝達部材の一端部から他端部へ伝達するステップと、本撮影前に光伝達部材の他端部に伝達された光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと、本撮影前に第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をするステップと、本撮影時に第１の入射部から被写体からの光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップとを有する撮像方法が提供される。

かかる構成により、本撮影前に第１の入射部からの光が、撮像面と異なる方向へ反射し、本撮影前に第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光が、光伝達部材の一端部から他端部へ伝達される。そして、本撮影前に光伝達部材の他端部に伝達された光が入射して撮像面に照射された被写体像が、電気信号に変換され、本撮影前に第２の入射部からの光によって生成した電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御がされる。また、本撮影時に第１の入射部から被写体からの光が入射して撮像面に照射された被写体像が、電気信号に変換される。

本発明によれば、本撮影前に被写体からの光を確実かつ簡潔に測定することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（一実施形態の構成）
まず、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る撮像装置１００を示すブロック図である。撮像装置１００は、例えば、デジタル一眼レフカメラである。

撮像装置１００は、例えば、結像光学系１０１と、クイックリターンミラー１０５と、シャッター１０６と、ＣＭＯＳセンサー１０７と、画像入力コントローラ１１０と、ＡＦセンサー１１１と、サブレンズ１１４と、サブミラー１１５と、ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０と、ＣＰＵ１３０と、操作部材１３５と、ドライバ１４１、１４３、１４５と、モータ１４２、１４４、１４６と、画像信号処理回路１５２と、圧縮処理回路１５４と、ＬＣＤドライバ１５６と、ＬＣＤ１５８と、ＶＲＡＭ１６２と、ＳＤＲＡＭ１６４と、メディアコントローラ１６６と、記録メディア１６８などからなる。

結像光学系１０１は、例えば、ズームレンズ１０２、絞り１０３、フォーカスレンズ１０４などからなる。結像光学系１０１は、外部の光をＣＭＯＳセンサー１０７に結像させる光学系システムであり、被写体からの光をＣＭＯＳセンサー１０７まで透過させる。ズームレンズ１０２は、焦点距離を変化させて画角を変えるレンズである。ズームレンズ１０２は、ユーザーによって画角が調節されてもよいし、図示しないモータ及びドライバによって制御されてもよい。絞り１０３は、透過する光量を調節する機構であり、モータ１４２によって駆動される。フォーカスレンズ１０４は、光軸方向に移動することでＣＭＯＳセンサー１０７の撮像面に被写体像を合焦させる。フォーカスレンズ１０４は、モータ１４４によって駆動される。モータ１４２、１４４は、それぞれドライバ１４１、１４３から駆動信号を受けて駆動する。

クイックリターンミラー１０５は、入射光を反射し、かつ入射光の一部を透過させるハーフミラー部材１０５Ａと、ハーフミラー部材１０５Ａの背面（ＣＭＯＳセンサー１０７）側に設けられたＡＦ用サブミラー１０５Ｂなどからなる（図２参照）。クイックリターンミラー１０５は、本撮影前、図２に示すように、いわゆるミラーダウン状態にあり、結像光学系１０１とＣＭＯＳセンサー１０７とを結ぶ光路上に配置されて、光路を遮断している。また、クイックリターンミラー１０５のハーフミラー部材１０５Ａは、本撮影前、結像光学系１０１からの光をファインダー１４８側に反射する（図２参照）。さらに、クイックリターンミラー１０５のＡＦ用サブミラー１０５Ｂは、本撮影前、ハーフミラー部材１０５Ａを透過した光をＡＦセンサー１１１側に反射する。

クイックリターンミラー１０５は、本撮影時、図３に示すように、いわゆるミラーアップして、結像光学系１０１とＣＭＯＳセンサー１０７とを結ぶ光路を開放し、被写体からの光をＣＭＯＳセンサー１０７に到達させる。

シャッター１０６は、メカニカルシャッターであり、本撮影時はＣＭＯＳセンサー１０７に光が当たるように結像光学系１０１とＣＭＯＳセンサー１０７とを結ぶ光路を開放し、非撮影時は光を遮断する。シャッター１０６は、ＣＭＯＳセンサー１０７の露光時間を制御する。クイックリターンミラー１０５及びシャッター１０６は、モータ１４６によって駆動され連動する。モータ１４６は、ドライバ１４５から駆動信号を受けて駆動する。

ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサー１０７は、撮像素子の一例であり、結像光学系１０１を透過して入射した光情報を電気信号に光電変換する複数の光電変換素子から構成される。各光電変換素子は光量に応じた電気信号を生成する。なお、撮像素子は、ＣＭＯＳセンサーに限定されず、ＣＣＤ（charge coupled device）センサー等を適用することができる。このとき、シャッター１０６でなく、電子シャッター（図示せず。）を適用してもよい。なお、シャッター１０６又は電子シャッターの動作は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０に接続されたシャッターボタン（操作部材１３５）のスイッチによって行われる。

ＣＭＯＳセンサー１０７は、更にＣＤＳ／ＡＭＰ部１０８、Ａ／Ｄ変換部１０９を有する。ＣＤＳ／ＡＭＰ部（相関二重サンプリング回路（correlated double sampling）／増幅器（amplifier））１０８は、ＣＭＯＳセンサー１０７から出力された電気信号に含まれる低周波ノイズを除去すると共に、電気信号を任意のレベルまで増幅する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、ＣＤＳ／ＡＭＰ部１０８から出力された電気信号をデジタル変換してデジタル信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部１０９は、生成したデジタル信号を画像入力コントローラ１１０に出力する。

画像入力コントローラ１１０は、Ａ／Ｄ変換部１０９から出力されたデジタル信号に対して処理を施し、画像処理が可能となる画像信号を生成する。画像入力コントローラ１１０は、生成した画像信号を例えば画像信号処理回路１５２に出力する。また、画像入力コントローラ１１０は、ＳＤＲＡＭ１６４への画像データの読み書きを制御する。

ＡＦセンサー１１１は、例えば、複数の光電変換素子が１次元方向に配置されたラインセンサーである。ＡＦセンサー１１１は、本撮影前にクイックリターンミラー１０５のＡＦ用サブミラー１０５Ｂから光を受けて、光量に応じた電気信号を生成する。ＡＦセンサー１１１は、生成した電気信号をＣＰＵ１３０に出力する。ＡＦセンサー１１１は、更にＣＤＳ／ＡＭＰ部１１２、Ａ／Ｄ変換部１１３を有する。

サブレンズ１１４は、撮像装置１００本体に設けられ、本撮影前に外部の光をＣＭＯＳセンサー１０７側に導く。サブミラー１１５は、サブレンズ１１４から光を受けて、クイックリターンミラー１０５へ光を反射する。

ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０、ＣＰＵ１３０は、プログラムによって演算処理装置及び制御装置として機能し、撮像装置１００内に設けられた各構成要素の処理を制御する。ＣＰＵ１３０は本撮影前及び本撮影時に主に動作し、ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０は、撮影後に主に動作する。

ＣＰＵ１３０は、例えば、フォーカス制御や露出制御に基づいてドライバ１４１、１４３、１４５に信号を出力して結像光学系１０１、クイックリターンミラー１０５、シャッター１０６を駆動させる。また、ＣＰＵ１３０は、操作部材１３５からの信号に基づいて撮像装置１００の各構成要素を制御する。ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０は、撮影によって取得された画像信号に対する画像処理などを制御する。

なお、本実施形態においては、ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０、ＣＰＵ１３０がそれぞれ１つだけからなる構成であるが、信号系の命令と操作系の命令とを別々のＣＰＵで行うなど複数のＣＰＵから構成されてもよい。

ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０は、図１に示すように、例えば、タイミングジェネレータ１２１と、適正ＡＷＢ算出部１２２と、画像処理選択部１２３、ＳＩＯ１２４などを有する。ＣＰＵ１３０は、例えば、画像入力コントローラ１３１と、ＡＦ演算制御部１３２と、ＡＥ演算制御部１３３と、ＧＵＩ管理部１３４と、ＳＩＯ１３６などを有する。

タイミングジェネレータ１２１は、ＣＭＯＳセンサー１０７やＣＤＳ／ＡＭＰ部１０８にタイミング信号を出力し、ＣＭＯＳセンサー１０７を構成している各光電変換素子の電荷の読み出し制御を行う。

適正ＡＷＢ算出部１２２は、ＣＭＯＳセンサー１０７で受光した被写体像に応じた画像信号の色情報に基づいて、ＷＢ制御値を算出する。適正ＡＷＢ算出部１２２は、例えば、被写体に応じた適正なホワイトバランス（ＷＢ）が得られるようにＷＢ制御値を算出する。適正ＡＷＢ算出部１２２は、算出したＷＢ制御値を画像信号処理回路１５２に送る。

画像処理選択部１２３は、画像信号に対するガンマ補正、輪郭強調処理などの画像処理を行うか否かを選択したり、各画像処理に必要なパラメータを設定したりする。画像処理選択部１２３は、選択結果や設定したパラメータを画像信号処理回路１５２に送る。

画像入力コントローラ１３１は、Ａ／Ｄ変換部１１３から出力されたデジタル信号に対して処理を施し、フォーカス制御が可能となる信号を生成する。画像入力コントローラ１３１は、生成した信号を例えばＡＦ演算制御部１３２に出力する。

ＡＦ演算制御部１３２は、フォーカス制御開始の操作信号を受けると、フォーカスレンズ１０４を一方向に移動する制御信号を生成して、生成した制御信号をドライバ１４３に出力する。
ＡＦ演算制御部１３２は、ＡＦ（auto focus：自動焦点）評価値を算出し、更にＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１０４の合焦位置を算出する。なお、ＡＦ評価値は、ＡＦセンサー１１１から出力された信号の輝度値に基づいて算出される。
ＡＦ演算制御部１３２は、算出の結果得られた合焦位置を制御信号としてドライバ１４３に出力する。ドライバ１４３は、ＡＦ演算制御部１３２から受けた制御信号に基づいて駆動信号を生成する。ドライバ１４３は、生成した駆動信号をモータ１４４に送る。

ＡＥ演算制御部１３３は、ＡＥ（auto exposure：自動露光）評価値を算出し、算出したＡＥ評価値に基づいて、絞り１０３の絞り量やシャッター１０６のシャッター速度を算出する。なお、ＡＥ評価値は、ＣＭＯＳセンサー１０７の輝度値に基づいて算出される。ＡＥ演算制御部１３３は、算出した絞り量やシャッター速度をそれぞれ制御信号としてドライバ１４１、１４５に出力する。ドライバ１４１、１４５は、ＡＥ演算制御部１３３から受けた制御信号に基づいて駆動信号を生成する。ドライバ１４１、１４５は、生成した駆動信号をモータ１４２、１４６に送る。

ＧＵＩ管理部１３４は、ＬＣＤ１５８に表示される画像のサムネイル画面や、撮像装置１００の操作のためのメニュー画面などのＧＵＩ（graphic user interface）を管理する。ＧＵＩ管理部１３４は、例えば、操作部材１３５からの操作信号を受けて、操作信号に基づいた制御信号をＬＣＤドライバ１５６に送る。

ＳＩＯ１２４、１３６は、相互に信号の入出力を行う入出力インターフェースである。

操作部材１３５は、例えば、撮像装置１００に設けられた上下左右キー、電源スイッチ、モードダイアル、シャッターボタンなどである。操作部材１３５は、ユーザーによる操作に基づいて操作信号をＣＰＵ１３０等に送る。例えば、シャッターボタンは、ユーザーによる半押し、全押し、解除が可能である。シャッターボタンは、半押しされたときフォーカス制御開始の操作信号を出力し、半押し解除でフォーカス制御が終了する。また、フォーカスボタンは、全押しされたとき、撮影開始の操作信号を出力する。

画像信号処理回路１５２は、画像入力コントローラ１１０から画像信号を受け、ＷＢ制御値、γ値、輪郭強調制御値などに基づいて、画像処理された画像信号を生成する。圧縮処理回路１５４は、圧縮処理前の画像信号を受けて、例えばＪＰＥＧ圧縮形式、又はＬＺＷ圧縮形式などの圧縮形式で画像信号を圧縮処理する。圧縮処理回路１５４は、圧縮処理で生成した画像データを例えばメディアコントローラ１６６に送る。

ＬＣＤドライバ１５６は、例えばＶＲＡＭ１６２から画像データを受けて、ＬＣＤ（liquid crystal display：液晶画面）１５８に画像を表示する。ＬＣＤ１５８は、撮像装置１００本体に設けられる。ＬＣＤ１５８が表示する画像は、例えば、ＶＲＡＭ１６２から読み出された撮影前の画像（ライブビュー表示）、撮像装置１００の各種設定画面や、撮像して記録された画像などである。なお、本実施形態では、表示部としてＬＣＤ１５８、表示駆動部としてＬＣＤドライバ１５６としたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば有機ＥＬディスプレイ、その表示駆動部などであってもよい。

ＶＲＡＭ（video RAM）１６２は、画像表示用のメモリであり、複数のチャネルを有する。ＶＲＡＭ１６２は、ＳＤＲＡＭ１６４からの画像表示用の画像データの入力と、ＬＣＤドライバ１５６への画像データの出力を同時に実行できる。ＬＣＤ１５８の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１６２の容量に依存する。

ＳＤＲＡＭ（synchronous DRAM）１６４は、メモリの一例であり、撮影した画像の画像データを一時的に保存する。ＳＤＲＡＭ１６４は、複数の画像の画像データを記憶できる記憶容量を有している。また、ＳＤＲＡＭ１６４は、ＤＳＰ／ＣＰＵ１２０の動作プログラムを保存する。ＳＤＲＡＭ１６４への画像の読み書きは、画像入力コントローラ１１０によって制御される。

メディアコントローラ１６６は、記録メディア１６８への画像データの書き込み、又は記録メディア１６８に記録された画像データや設定情報などの読み出しを制御する。記録メディア１６８は、例えば、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等）、光磁気ディスク、磁気ディスク、半導体記憶媒体などであり、撮影された画像データを記録する。メディアコントローラ１６６、記録メディア１６８は、撮像装置１００から着脱可能に構成されてもよい。

なお、撮像装置１００における一連の処理は、ハードウェアで処理してもよいし、コンピュータ上のプログラムによるソフトウェア処理で実現してもよい。

（一実施形態の内部構成及びその動作）
次に、図２〜図５を参照して、本実施形態に係る撮像装置１００の内部構成及びその動作について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る撮像装置１００を示す断面図である。図２は、クイックリターンミラー１０５がミラーアップした状態（以下、「ミラーアップ状態」ともいう。）であり、図３は、クイックリターンミラー１０５がミラーダウンした状態（以下、「ミラーダウン状態」ともいう。）である。図４は、本実施形態に係るＣＭＯＳセンサー１０７の撮像面を示す正面図であり、被写体からの光の入射側から見た図である。図５は、クイックリターンミラー１０５のハーフミラー部材１０５Ａを示す背面図であり、ＣＭＯＳセンサー１０７側から見た図である。

撮像装置１００は、図２及び図３に示すように、結像光学系１０１、クイックリターンミラー１０５、ＣＭＯＳセンサー１０７、ＡＦセンサー１１１、サブレンズ１１４、サブミラー１１５、サブレンズ用遮光板１１６、ペンタプリズム１４７、ファインダー１４８を有する。

結像光学系１０１は、撮像装置１００の本体に対して着脱可能な構成を有している。結像光学系１０１と撮像装置１００本体は、接続部１４０で接続される。結像光学系１０１が取り外された状態では、接続部１４０が被写体からの光が入射する第１の入射部であるということができる。結像光学系１０１が撮像装置１００本体に取り付けられた状態では、結像光学系１０１が第１の入射部である。

クイックリターンミラー１０５は、ハーフミラー部材１０５Ａ、ＡＦ用サブミラー１０５Ｂ、ヒンジ１０５Ｃからなる。ハーフミラー部材１０５Ａ、ＡＦ用サブミラー１０５Ｂは、例えば端部でヒンジ１０５Ｃに固定され、ヒンジ１０５Ｃを中心に回動する。クイックリターンミラー１０５は、結像光学系１０１からＣＭＯＳセンサー１０７を結ぶ光路上に配置される。

ハーフミラー部材１０５Ａは、入射した光の一部を反射したり透過したりする。ハーフミラー部材１０５Ａは、図２に示すようにミラーダウン状態では、光路Ｐで示すように結像光学系１０１からの光をペンタプリズム１４７側へ反射する。また、ハーフミラー部材１０５Ａは、ミラーダウン状態で、光路Ｒで示すように被写体からの光をＡＦ用サブミラー１０５Ｂ側へ透過する。

また、ハーフミラー部材１０５Ａの背面には、図５に示すように、ミラー皮膜面２２が形成されている。ミラー皮膜面２２は、導光部材の一例であり、入射した光を透過させず反射のみさせる鏡面である。ハーフミラー部材１０５Ａの背面のミラー皮膜面２２以外の領域２１は、ミラー皮膜がされておらず、ハーフミラー性能を有している。ハーフミラー部材１０５Ａのミラー皮膜面２２は、図２に示すようにミラーダウン状態で、光路Ｑで示すようにサブミラー１１５で反射したサブレンズ１１４からの光をＣＭＯＳセンサー１０７側へ反射する。

ＡＦ用サブミラー１０５Ｂは、ミラーダウン状態で、ハーフミラー部材１０５Ａ側から入射した光をＡＦセンサー１１１側へ反射する。

ミラーアップした状態では、ハーフミラー部材１０５Ａ及びＡＦ用サブミラー１０５Ｂは、いずれも下端部が撮像装置１００の上側へ移動し、結像光学系１０１からＣＭＯＳセンサー１０７への光路Ｓが開放されて、被写体からの光が結像光学系１０１から直接ＣＭＯＳセンサー１０７へ到達する。

ＣＭＯＳセンサー１０７は、ミラーダウン状態では、ハーフミラー部材１０５Ａのミラー皮膜面２２で反射し、ＡＦ用サブミラー１０５Ｂを回避した、光路Ｑの光を受光する。光路Ｑの光は、サブレンズ１１４から導かれた光であり、ＣＭＯＳセンサー１０７の撮像面で図４に示すイメージサークル１２として結像する。イメージサークル１２は、ＣＭＯＳセンサー１０７の全面ではなく、ＣＭＯＳセンサー１０７の一部の領域で結像する。これにより、ミラーダウン状態でも、ＣＭＯＳセンサー１０７へ被写体像を結像させることができる。

ＣＭＯＳセンサー１０７は、ミラーアップ状態では、結像光学系１０１から導かれた光路Ｓの光を受光する。光路Ｓの光は、ＣＭＯＳセンサー１０７の撮像面で図４に示す撮像エリア１１へ結像する。結像光学系１０１を介して入射した被写体からの光が撮像エリア１１で結像することにより、被写体の撮影をすることができる。

ＡＦセンサー１１１は、ミラーダウン状態では、ＡＦ用サブミラー１０５Ｂから導かれた光路Ｒの光を受ける。光路Ｒの光は、上述した光路Ｑと重なることはない。ＡＦセンサー１１１は、光路Ｒの光に基づいて、フォーカス制御のための演算又は制御をする。

サブレンズ１１４は、被写体からの光を受けてサブミラー１１５側へ光を導入する。ミラーダウン状態では、図２に示すように、図３と異なりサブレンズ用遮光板１１６が開放されている。従って、サブレンズ１１４からの光は、サブミラー１１５へ到達して、クイックリターンミラー１０５やＣＭＯＳセンサー１０７側へ導かれる。

一方、ミラーアップ状態では、図３に示すように、サブレンズ用遮光板１１６が遮断しており、サブレンズ１１４からの光は、サブミラー１１５へ到達することなく、光路Ｔのように遮断される。従って、ミラーアップ状態では、ＣＭＯＳセンサー１０７には、結像光学系１０１からの光のみが到達する。

サブレンズ１１４は、ミラーダウン状態で、被写体像をＣＭＯＳセンサー１０７の撮像面に合焦させることができるとしてもよい。これにより、撮像装置１００が一眼レフカメラであっても、本撮影前にＬＣＤ１５８に被写体像をライブビュー表示させることができる。

また、サブレンズ１１４は、結像光学系１０１の画角に合わせて駆動し、ミラーダウン状態でＣＭＯＳセンサー１０７の撮像範囲を調整するとしてもよい。これにより、本撮影前に、本撮影に必要な被写体の光情報をより正確に取得することができる。例えば、従来の一眼レフカメラが備えているＡＥ（auto exposure）センサーを省略することができる。なお、サブレンズ１１４が駆動して光学的に撮像範囲を調整するのではなく、ＣＭＯＳセンサー１０７が、結像光学系１０１の画角に合わせて抽出する信号を選択して撮像範囲を調整するとしてもよい。

サブミラー１１５は、導光部材の一例であり、ミラーダウン状態で、サブレンズ１１４からの光をクイックリターンミラー１０５へ反射する。なお、本実施形態では、サブミラー１１５が設けられる場合について説明したが、他の光学素子であってもよく、プリズムなどが設けられてもよい。サブレンズ用遮光板１１６は、ミラーダウン状態で、サブレンズ１１４からの光を光路Ｑのように開放し、ミラーアップ状態で、サブレンズ１１４からの光を光路Ｔのように遮断する。

ペンタプリズム１４７は、ミラーダウン状態で、クイックリターンミラー１０５から光を受けて、光を反射させ、ファインダー１４８へ光を光路Ｐのように導く。ファインダー１４８は、ミラーダウン状態で被写体のフレーミングを確認することができる。

（一実施形態の撮影処理動作）
次に、図６を参照して、本実施形態の撮像装置１００の撮影処理動作について説明する。図６は、本実施形態の撮像装置１００の撮影処理動作を示すフローチャートである。

まず、撮像装置１００は電源ＯＮによって駆動を開始する（ステップＳ１０１）。また、ＣＭＯＳセンサー（撮像素子）１０７がスリープ（待機）状態となる（ステップＳ１０２）。ユーザーによってシャッターボタンが半押しされるまで、ＣＭＯＳセンサー１０７は待機状態を継続している（ステップＳ１０３）。

ユーザーによってシャッターボタンが半押しされると（ステップＳ１０３）、ＡＦセンサー１１１及びＡＦ演算制御部１３２は、フォーカス制御のためのＡＦ測距（ステップＳ１０４）を開始する。

また、ステップＳ１０４と同時にＣＭＯＳセンサー１０７が駆動して（ステップＳ１０５）、サブレンズ１１４からの光を図４に示す測光エリア１３で受光する。ＣＭＯＳセンサー１０７が測光エリア１３に該当するデータを取得する（ステップＳ１０６）と、撮像装置１００は、自動露出制御（ＡＥ）、ホワイトバランス制御（ＡＷＢ）のための統計処理を行う（ステップＳ１０６）。これにより、本撮影前に自動露出やホワイトバランス制御のための制御値を取得することができる。

上記の統計処理は、シャッターボタンが半押しされ続けている間繰り返される（ステップＳ１０８）。シャッターボタンの半押しが解除されると、撮像装置１００の電源オン直後の状態に戻る。

一方、ユーザーによってシャッターボタンが全押しされると、本撮影動作へ移行する（ステップＳ１０９）。まず、クイックリターンミラー（可動反射ミラー）１０５がＡＦ用サブミラー１０５Ｂと共にミラーアップする（ステップＳ１１０）。そして、サブレンズ用遮光板１１６が光路を遮断し（ステップＳ１１１）、ＣＭＯＳセンサー１０７は露光処理をする（ステップＳ１１２）。

露光完了後、撮像装置１００は、キャプチャデータを取得し（ステップＳ１１３）、キャプチャ時に自動露出やホワイトバランス制御のための制御値に基づいて露出制御やホワイトバランス制御を行う（ステップＳ１１４）。また、クイックリターンミラー１０５はＡＦ用サブミラー１０５Ｂと共にミラーダウンし（ステップＳ１１５）、サブレンズ用遮光板１１６は光路を解放する（ステップＳ１１６）。その後、撮像装置１００は初期状態に復帰する。

ステップＳ１１４における露出制御、ホワイトバランス制御は、本撮影前のＣＭＯＳセンサー１０７における測光データや、本撮影によって取得された画像データから算出された制御値に基づいて行われる。

なお、上記図６に示した動作では、ＡＦ測距と、測光エリア１３のデータ取得とは、関連性がないが、本実施形態はかかる例に限定されない。例えば、測光エリア１３で取得されたデータが、環境光の測光結果、又は測色データであるとき、フォーカスレンズ１０４の駆動シーケンスを変化させるとしてもよい。具体的には、ＢＶ値が１０以上で、色温度が5000〜6000Ｋであれば、屋外の風景撮影である可能性が高いため、フォーカスレンズ１０４が無限遠からフォーカシングをするとしてもよい。これにより合焦するまでの時間を短縮することができる。

また、ＣＭＯＳセンサー１０７を使用して測光しているため、本撮影前に被写体の色情報を取得することができる。従って、ホワイトバランス制御により、撮影状態が屋内である又は屋外であるかを推測することができる。本実施形態では、その結果に基づいて、フォーカス制御のためのＡＦセンサー１１１のダイナミックレンジを調整することもできる。

上記のとおり、本実施形態によれば、本撮影時に被写体像を電気信号に変換する光電変換素子のほかに別のセンサーを設けることなく、本撮影前に被写体からの光を測定することができ、被写体の光情報（輝度情報、色情報）を取得することができる。特に、ＣＭＯＳセンサー１０７を使用しているため、本撮影前にも露出制御、ホワイトバランス制御に関する統計処理を行うことができる。その結果、撮像装置１００における露出制御、ホワイトバランス制御の性能を向上させることができる。

例えば、従来のデジタル一眼レフカメラでは、本撮影前にＣＭＯＳセンサーを使用することができなかったため、本撮影で取得された画像データに基づいてのみホワイトバランス制御を行っていたが、本実施形態によれば、本撮影前のフレーミング中の画像データを利用した処理を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、第２の入射部は、レンズ機能を有するサブレンズ１１４であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。第２の入射部は、被写体からの光が入射すればよく、ガラス板やプラスチック板のように平板状の透明部材であるとしてもよい。この場合でも、本撮影前のミラーダウン状態で、ＣＭＯＳセンサー１０７が被写体からの光を受光することができれば、本撮影時の被写体の光情報を取得することができる。

また、第２の入射部は、一端部から他端部へ光を伝達する光伝達部材、例えば光ファイバーであってもよい。これにより、撮像装置１００内部で光の伝達路を自由に設定することができる。その結果、第２の入射部材がレンズなどである場合に比べて、被写体からの光を受光する受光面の位置を自由に決定することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。 同実施形態に係る撮像装置を示す断面図である。 同実施形態に係る撮像装置を示す断面図である。 同実施形態に係るＣＭＯＳセンサーの撮像面を示す正面図である。 同実施形態に係るクイックリターンミラーのハーフミラー部材を示す背面図である。 同実施形態の撮像装置の撮影処理動作を示すフローチャートである。 同実施形態の撮像装置の撮影処理動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 撮像装置
１０１ 結像光学系
１０２ ズームレンズ
１０３ 絞り
１０４ フォーカスレンズ
１０５ クイックリターンミラー
１０５Ａ ハーフミラー部材
１０５Ｂ ＡＦ用サブミラー
１０６ シャッター
１０７ ＣＭＯＳセンサー
１０８、１１２ ＣＤＳ／ＡＭＰ部
１０９、１１３ Ａ／Ｄ変換部
１１０、１３１ 画像入力コントローラ
１１４ サブレンズ
１１５ サブミラー
１１６ サブレンズ用遮光板
１２０ ＤＳＰ／ＣＰＵ
１２１ タイミングジェネレータ
１３０ ＣＰＵ
１３５ 操作部材
１４１、１４３、１４５ ドライバ
１４２、１４４、１４６ モータ
１４７ ペンタプリズム
１４８ ファインダー
１５２ 画像信号処理回路
１５４ 圧縮処理回路
１５６ ＬＣＤドライバ
１５８ ＬＣＤ
１６２ ＶＲＡＭ
１６４ ＳＤＲＡＭ
１６６ メディアコントローラ
１６８ 記録メディア

Claims (11)

1. 被写体からの光が入射する第１の入射部と、
   前記第１の入射部とは異なり、被写体からの光が入射する第２の入射部と、
   本撮影前に前記第２の入射部から光が入射し、本撮影時に前記第１の入射部から光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子と、
   前記本撮影前に一面側で前記第１の入射部からの光を前記光電変換素子と異なる方向へ反射し、前記本撮影前に前記一面側と反対面の他面側で前記第２の入射部からの光を前記光電変換素子へ反射する導光部材と
   を有する、撮像装置。
2. 前記導光部材は、前記本撮影前に前記第１の入射部と前記光電変換素子とを結ぶ光路上に位置して前記光路を通過する光の少なくとも一部を遮断し、前記本撮影時に移動して前記光路を通過する光を前記光電変換素子側に開放する、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記導光部材は、前記本撮影前に一面側で前記第１の入射部からの光をファインダー側に反射する可動反射ミラーである、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記導光部材は、光の反射機能又は光の屈折機能をもつ光学素子を更に有する、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 被写体からの光が入射する第１の入射部と、
   前記第１の入射部とは異なり、被写体からの光が入射する第２の入射部と、
   本撮影前に前記第２の入射部から光が入射し、本撮影時に前記第１の入射部から光が入射して撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する光電変換素子と、
   前記本撮影前に前記第２の入射部から前記光電変換素子に前記光を導く、一端部から他端部へ光を伝達する光伝達部材と
   を有する、撮像装置。
6. 前記本撮影前に前記光電変換素子が前記第２の入射部からの光によって生成した前記電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をする制御部を有する、請求項１〜５のいずれかに記載の撮像装置。
7. 前記本撮影前に前記光電変換素子が前記第２の入射部からの光によって生成した前記電気信号に基づいて、フォーカス制御をするフォーカス制御部を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の撮像装置。
8. 前記第２の入射部は、前記第１の入射部の画角に応じて、前記第２の入射部から前記光電変換素子に入射する光の範囲を変化させる、請求項１〜７のいずれかに記載の撮像装置。
9. 前記第２の入射部は、レンズを有し、
   前記本撮影前に前記光電変換素子が前記第２の入射部からの光によって生成した前記電気信号に基づいた画像信号によって、画像を表示部に表示する表示制御部を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の撮像装置。
10. 本撮影前に導光部材の一面側で第１の入射部からの光が撮像面と異なる方向へ反射するステップと、
    前記本撮影前に前記第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光が、前記導光部材の前記一面側と反対面の他面側で反射するステップと、
    前記本撮影前に前記導光部材で反射した前記光が入射して前記撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと、
    前記本撮影前に前記第２の入射部からの光によって生成した前記電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をするステップと、
    本撮影時に前記第１の入射部から被写体からの光が入射して前記撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと
    を有する、撮像方法。
11. 本撮影前に第１の入射部からの光が撮像面と異なる方向へ反射するステップと、
    前記本撮影前に前記第１の入射部と異なる第２の入射部から被写体からの光を光伝達部材の一端部から他端部へ伝達するステップと、
    前記本撮影前に前記光伝達部材の前記他端部に伝達された前記光が入射して前記撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと、
    前記本撮影前に前記第２の入射部からの光によって生成した前記電気信号に基づいて、露光制御又はホワイトバランス制御をするステップと、
    本撮影時に前記第１の入射部から被写体からの光が入射して前記撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換するステップと
    を有する、撮像方法。
    

Images