JP2010057125A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の撮像素子を簡潔に切り替えて撮像素子に適した複数のモードの撮影を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】第１の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第１の撮像素子１１８と、第２の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第２の撮像素子１１０と、被写体からの距離が被写体から第２の撮像面までの距離と同一となる位置に設けられた、被写体像が結像される結像面を有し、結像された被写体像を透過させて第１の撮像面に被写体像を照射するフォーカシングスクリーン１０７と、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持する支持部材１１６と、第２の撮影モードでは、第２の撮像素子が光軸上に配置されるように支持部材を駆動し、第１の撮影モードでは、フォーカシングスクリーンが光軸上に配置されるように支持部材を駆動する駆動部１４６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

主に静止画撮影が可能なデジタルスチルカメラ等の撮像装置には、例えば、デジタル一眼レフカメラ、コンパクトデジタルカメラなどがある。ユーザーは、通常、デジタル一眼レフカメラでは、光学式ファインダーを介して被写体を確認する。また、コンパクトデジタルカメラでは、ユーザーは本体に設けられた液晶パネル（ＬＣＤ）にライブビュー表示された被写体を確認する。

近年、デジタル一眼レフカメラでも、本体に設けられた液晶パネルにライブビュー表示された被写体を確認できるものがある。例えば、特許文献１には、ライブビュー表示用に、ミラー機構で反射した被写体からの光を受光する撮像素子と、本撮影用の撮像素子との２つの撮像素子を有するカメラが開示されている。

特開２００７−４９６６７号公報

しかし、近年のライブビュー表示が可能なデジタル一眼レフカメラは、通常、可動式のミラー機構を有しており、ミラーダウン時に撮像素子に直接被写体を結像させることができない。また、デジタル一眼レフカメラは、従来の光学式ファインダーをそのまま残しながら、本体の液晶パネルに撮影画像を表示させている。そのため、ライブビュー表示が可能な一眼レフカメラは、ミラー機構やペンタプリズム等において、従来以上に複雑な光学システムが必要であった。また、光学精度や取り付け精度によっては、表示位置がずれるという問題があった。更に、カメラの小型化、カメラ内部の塵芥対策やコストダウンを図ることが困難であった。

そこで、レンズを本体に対して着脱可能なカメラとして、コンパクトデジタルカメラのように光学式ファインダーを設けず、ＬＣＤのみで本撮影前に撮影画像を確認する方法が考えられる。

しかし、ライブビュー表示をする場合、静止画用の画素数の多い撮像素子からライブビュー用の小さい画像を取り出すときに、表示に時間がかかったり、画質の劣化が生じたりするという問題があった。また、コントラスト方式によるフォーカス制御を行う場合、画素数が多い撮像素子では、撮像素子からの読出し速度が遅いため、合焦位置を検出するまで時間がかかるという問題があった。更に、静止画用の撮像素子を動画撮影用に兼用する場合、撮像素子からの読出し速度が動画のフレームレートに間に合わず、必要とするフレームレートが得られなかったり、又は画質の劣化が生じたりするという問題があった。

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、複数の撮像素子を簡潔に切り替えて撮像素子に適した複数のモードの撮影をすることが可能な、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、光軸上に固定して配置され、第１の撮影モード時に第１の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第１の撮像素子と、第２の撮影モード時に光軸上かつ第１の撮像素子より被写体側に配置され、第２の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第２の撮像素子と、第１の撮影モード時に光軸上かつ第１の撮像素子より被写体側に配置され、被写体からの距離が被写体から第２の撮像面までの距離と同一となる位置に設けられた、被写体像が結像される結像面を有し、結像された被写体像を透過させて第１の撮像面に被写体像を照射するフォーカシングスクリーンと、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持する支持部材と、第２の撮影モードでは、第２の撮像素子が光軸上に配置されるように支持部材を駆動し、第１の撮影モードでは、フォーカシングスクリーンが光軸上に配置されるように支持部材を駆動する駆動部とを備える撮像装置が提供される。

かかる構成により、第１の撮像素子は、光軸上に固定して配置され、第１の撮影モード時に第１の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換し、第２の撮像素子は、第２の撮影モード時に光軸上かつ第１の撮像素子より被写体側に配置され、第２の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換し、フォーカシングスクリーンは、第１の撮影モード時に光軸上かつ第１の撮像素子より被写体側に配置され、被写体からの距離が被写体から第２の撮像面までの距離と同一となる位置に設けられた、被写体像が結像される結像面を有し、結像された被写体像を透過させて第１の撮像面に被写体像を照射する。また、支持部材は、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持し、駆動部は、第２の撮影モードでは、第２の撮像素子が光軸上に配置されるように支持部材を駆動し、第１の撮影モードでは、フォーカシングスクリーンが光軸上に配置されるように支持部材を駆動する。

上記第１の撮像素子の第１の撮像面は、第２の撮像素子の第２の撮像面に比して狭い。かかる構成により、撮影モードに応じて異なる種類の信号を取得できる。第２の撮像素子は、例えば静止画撮影用の画素数を有し、第１の撮像素子は、第２の撮像素子より画素数が少ない、例えば動画撮影用の画素数を有する。

上記支持部材に、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンが互いに隣接し、第２の撮像面と結像面が同一基準面に位置するように配置される。かかる構成により、撮影モードの切り替えがスムーズになり、第２の撮像面と結像面で同一の大きさの被写体像を取得できる。

上記第２の撮影モードは、静止画撮影を行うモードであり、第１の撮影モードは動画撮影を行うモードである。かかる構成により、第２の撮像素子と第１の撮像素子を切り替えることで、静止画撮影と動画撮影を切り替えることができる。

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、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持し、第１の撮像素子より被写体側に配置された支持部材を、第２の撮影モードで、第２の撮像素子が光軸上に配置されるように駆動するステップと、第２の撮影モードで第２の撮像素子が、第２の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、支持部材を、第１の撮影モードで、フォーカシングスクリーンが光軸上に配置されるように駆動するステップと、第１の撮影モードで、被写体からの距離が被写体から第２の撮像面までと同一となる距離に位置する結像面を有するフォーカシングスクリーンが、結像面に結像された被写体像を透過させて第１の撮像素子の第１の撮像面に被写体像を照射するステップと、第１の撮影モードで第１の撮像素子が、第１の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、第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持し、第１の撮像素子より被写体側に配置された支持部材が、第２の撮影モードで、第２の撮像素子が光軸上に配置されるように駆動され、第２の撮影モードで第２の撮像素子によって、第２の撮像面に照射された被写体像が電気信号に変換される。そして、支持部材が、第１の撮影モードで、フォーカシングスクリーンが光軸上に配置されるように駆動され、第１の撮影モードで、被写体からの距離が被写体から第２の撮像面までと同一となる距離に位置する結像面を有するフォーカシングスクリーンによって、結像面に結像された被写体像が透過されて第１の撮像素子の第１の撮像面に被写体像が照射される。また、第１の撮影モードで第１の撮像素子によって、第１の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、複数の撮像素子を簡潔に切り替えて撮像素子に適した複数のモードの撮影をすることができる。

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及び図２は、本実施形態に係る撮像装置１００を示す概略的な断面図である。図１のセンサユニット１１６の位置は、第２撮影モードにおける位置を示しており、図２のセンサユニット１１６の位置は、第１撮影モードにおける位置を示している。図３は、本実施形態の撮像装置１００のセンサユニット１１６を示す正面図である。図４は、図３のＡ−Ａ線で切断して切断面を見た断面図である。

撮像装置１００は、例えばデジタルカメラであり、静止画撮影用の撮像素子１１０と動画撮影又はライブビュー表示撮影用の撮像素子１１８を有し、静止画撮影モードと動画撮影モードで撮像素子１１０，１１８を切り替えて撮影を行う。

撮像装置１００は、例えば、レンズ本体１０２と、カメラ本体１０３とからなる。
レンズ本体１０２は、内部に光学系としてのレンズブロック１０４を内蔵する。レンズブロック１０４は、図示しないが、例えばズームレンズ、フォーカスレンズ、絞りなどから構成される。被写体からの光束は、レンズブロック１０４を通過してカメラ本体１０３内部に到達する。レンズ本体１０２は、カメラ本体１０３に対して着脱可能な構成を有する。カメラ本体１０３に適合するレンズ本体１０２であれば、画角、焦点距離等の特性が異なる様々なレンズ本体１０２をカメラ本体１０３に交換可能に取り付けられる。

レンズブロック１０４は、外部の光情報を撮像素子１１０、フォーカシングスクリーン１０７に結像させる光学系システムであり、被写体からの光を撮像素子１１０、フォーカシングスクリーン１０７まで透過させる。ズームレンズは、焦点距離を変化させて画角を変えるレンズであり、絞りは、透過する光量を調節する機構である。フォーカスレンズは、光軸方向に移動することで撮像素子１１０の撮像面１１０Ａ、フォーカシングスクリーン１０７の結像面１０７Ａに被写体像を合焦させる。フォーカスレンズは、モータによって駆動される。モータは、ＡＦドライバ１４４から駆動信号を受けて駆動する。

カメラ本体１０３は、内部に例えばフォーカルプレーンシャッター１０９と、フォーカシングスクリーン１０７及び撮像素子１１０が設けられたセンサユニット１１６と、レンズ１１７と、撮像素子１１８などを有する。

フォーカルプレーンシャッター１０９は、レンズブロック１０４を通過する光束の光軸上に設けられる。また、フォーカルプレーンシャッター１０９は、第２の撮影モードで撮像素子１１０が被写体からの光束の光軸上に移動したとき、撮像素子１１０の撮像面１１０Ａの近傍となる位置に設けられる。フォーカルプレーンシャッター１０９は、図１に示す静止画撮影（第２の撮影モード）時、所定のシャッター速度で開閉して、撮像素子１１０を露光する。一方、フォーカルプレーンシャッター１０９は、図２に示す動画撮影（第１の撮影モード）時、開放した状態を継続する。

なお、撮像素子１１０の露光時間を制御するため、非撮影時に光を遮って撮影時のみ光が当たるように、フォーカルプレーンシャッター１０９を適用する例について説明したが、これに限定されず、電子シャッター（図示せず。）を適用してもよい。なお、フォーカルプレーンシャッター１０９又は電子シャッターの動作は、全体信号処理部・制御部１４０に接続されたシャッターボタン（操作部１８０）のスイッチによって行われる。

センサユニット１１６は、支持部材の一例であり、撮像素子１１０とフォーカシングスクリーン１０７とを支持する。センサユニット１１６は、撮像素子１１０の撮像面１１０Ａとフォーカシングスクリーン１０７の結像面１０７Ａが、光軸方向に対して垂直方向の面内に収まるように、撮像素子１１０とフォーカシングスクリーン１０７とを支持する。

センサユニット１１６は、例えば、図３及び図４に示すように、例えば板状部材である。フォーカシングスクリーン１０７が設置される部分には、開口部１１６Ａが設けられる。これにより、第１の撮影モード時に、フォーカシングスクリーン１０７に結像した被写体像を、撮像素子１１８に結像させることができる。

センサユニット１１６は、例えばセンサユニット駆動部１４６（図５参照）によって駆動される。センサユニット１１６は、フォーカシングスクリーン１０７の中心と撮像素子１１０の中心を結ぶ方向と平行方向に、駆動される。センサユニット１１６は、第２の撮影モード時、図１に示すように、撮像素子１１０に被写体像が照射されるように駆動され、第１の撮影モード時、図２に示すように、フォーカシングスクリーン１０７に被写体像が照射されるように駆動される。図５に示す例では、センサユニット１１６の可動方向は、ベアリング１２２によって規定されている。なお、センサユニット１１６の駆動手段や駆動方向の規定手段は、上記の例に限定されず、他の手段を適用して実現することができる。

フォーカシングスクリーン１０７は、センサユニット１１６に設けられる。フォーカシングスクリーン１０７は、被写体像が照射される結像面１０７Ａを有する。結像面１０７Ａは、フォーカシングスクリーン１０７の一面であり、例えばマット加工されている。結像面１０７Ａには、第１の撮影モード時に被写体像が結像される。フォーカシングスクリーン１０７は透明部材であり、結像面１０７Ａに結像した被写体像は、撮像素子１１８側に透過される。

撮像素子１１０は、第２の撮像素子の一例であり、レンズブロック１０４を透過して入射した光情報を電気信号に変換する光電変換が可能な複数の素子から構成される。各素子は受光した光に応じた電気信号を生成する。撮像素子１１０は、ＣＣＤ（charge coupled device）センサー、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサー等を適用することができる。

撮像素子１１０は、静止画撮影用であり、動画撮影用の撮像素子１１８よりもサイズが大きく、高解像度高画質に対応したものが適用される。撮像素子１１０は、センサユニット１１６に設けられる。撮像素子１１０は、被写体像が照射される撮像面１１０Ａを有する。撮像面１１０Ａには、第２の撮影モード時に被写体像が結像される。これにより、第２の撮影モードでは、高画質な静止画を撮影することができる。

フォーカシングスクリーン１０７の結像面１０７Ａの画角サイズは、撮像素子１１０の撮像面１１０Ａの画角サイズと同一である。図３に示す例では、結像面１０７Ａの画角サイズは、縦Ｌ_１×横Ｗ_１であり、撮像面１１０Ａの画角サイズは、縦Ｌ_２×横Ｗ_２である。そして、Ｌ_１＝Ｌ_２、Ｗ_１＝Ｗ_２を満たす。

また、撮像素子１１０の撮像面１１０Ａとフォーカシングスクリーン１０７の結像面１０７Ａとは、同一の基準面内に位置する。これにより、焦点距離、画角を変えてレンズ本体１０２を使用した場合でも、結像面１０７Ａに結像される被写体像と撮像素子１１０の撮像面１１０Ａに結像される被写体像とが一致する。また、フォーカシングスクリーン１０７に結像した、静止画撮影用の撮像素子１１０における被写体像と一致する被写体像が動画撮影用の撮像素子１１８に照射される。その結果、第１の撮影モードのライブビュー表示において、静止画撮影の際の被写体のフレーミングやズーミングを確認することができる。

レンズ１１７は、フォーカシングスクリーン１０７に結像した被写体像を撮像素子１１８に導く光学部材である。レンズ１１７は、フォーカシングスクリーン１０７に結像した被写体像を、撮像素子１１８の撮像面の大きさに合うように、撮像素子１１８の撮像面に結像させる。

撮像素子１１８は、第１の撮像素子の一例であり、レンズブロック１０４を透過し、フォーカシングスクリーン１０７を介して入射した光情報を電気信号に変換する光電変換が可能な複数の素子から構成される。各素子は受光した光に応じた電気信号を生成する。撮像素子１１０，１１８は、ＣＣＤ（charge coupled device）センサー、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）センサー等を適用することができる。

撮像素子１１８は、動画撮影用又はライブビュー表示撮影用であり、静止画撮影用の撮像素子１１０よりもサイズが小さく、画素数が少ないが、撮像素子１１８は、静止画撮影用の撮像素子１１０よりも高速読出しが可能である。撮像素子１１８は、センサユニット１１６を挟んでレンズ本体１０２と反対側に設けられる。撮像素子１１８の撮像面には、第１の撮影モード時に、フォーカシングスクリーン１０７で結像した被写体像が結像される。これにより、第１の撮影モードでは、動画用又はライブビュー表示用の撮影をすることができる。

また、撮像素子１１８を用いて、高速読出しされた映像信号に基づいて、コントラスト方式のフォーカス制御（コントラストＡＦ）を行うことができる。また、撮像素子１１８から、動画の記録に最適なフレームレート、画素数で映像信号を読み出すことによって、静止画用の撮像素子１１０では読み出すことが困難な高画質、高品質な動画像を得ることができる。

次に、図５を参照して、本実施形態に係る撮像装置１００の構成について説明する。図５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、図１及び図２を参照して説明したレンズブロック１０４、センサユニット１１６、撮像素子１１０、レンズ１１７、撮像素子１１８などに加えて、前処理部１３０、画像メモリ１３２、映像信号処理部１３４、全体信号処理部・制御部１４０、ＡＦ制御部１４２、ＡＦドライバ１４４、センサユニット駆動部１４６、ＪＰＥＧ処理部１５２、ＭＰＥＧ処理部１５４、ＬＣＤ１６０、メモリカード１７０、操作部１８０などからなる。

撮像素子１１０，１１８は、更にＣＤＳ／ＡＭＰ部、Ａ／Ｄ変換部を有する。ＣＤＳ／ＡＭＰ部（相関二重サンプリング回路（correlated double sampling）／増幅器（amplifier））は、撮像素子１１０，１１８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変換部は、ＣＤＳ／ＡＭＰ部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変換部は、生成したデジタル信号を前処理部１３０に出力する。

スイッチ１２４は、第１の撮影モード及び第２の撮影モードにあわせて、撮像素子１１０と撮像素子１１８を切り替える。第２の撮影モードでは、スイッチ１２４は、撮像素子１１０から出力される信号が前処理部１３０に送られるように接続される。第１の撮影モードでは、スイッチ１２４は、撮像素子１１８から出力される信号が前処理部１３０に送られるように接続される。

前処理部１３０は、Ａ／Ｄ変換部から出力されたデジタル信号に対して処理を施し、映像処理が可能となる映像信号を生成する。前処理部１３０は、例えば、撮像素子１１０，１１８の画素欠陥補正、黒レベル補正、ＡＦ（auto focus：自動焦点）評価値の算出、シェーディング補正などの処理を行う。前処理部１３０は、生成した画像信号を例えば映像信号処理部１３４に出力する。また、前処理部１３０は、画像メモリ１３２への画像データの読み書きを制御する。

画像メモリ１３２は、例えばＳＤＲＡＭ（synchronous DRAM）であり、撮影した画像の画像データを一時的に保存する。画像メモリ１３２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。画像メモリ１３２への画像の読み書きは、前処理部１３０によって制御される。

映像信号処理部１３４は、前処理部１３０から映像信号を受け、輝度信号と色信号に変換処理する。また、映像信号処理部１３４は、ＷＢ制御値、γ値、輪郭強調制御値などに基づいて、映像処理された映像信号を生成する。映像信号処理部１３４は、生成した映像信号を全体信号処理部・制御部１４０に送る。

全体信号処理部・制御部１４０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。全体信号処理部・制御部１４０は、例えば、ＡＦ制御部１４２を介してＡＦドライバ１４４に信号を出力してレンズブロック１０４のフォーカスレンズを駆動させる。また、全体信号処理部・制御部１４０は、操作部１８０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。なお、本実施形態においては、全体信号処理部・制御部１４０が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。

ＡＦ制御部１４２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ＡＦドライバ１４４に出力する。ＡＦ制御部１４２は、前処理部１３０で算出されたＡＦ評価値に基づいて、フォーカスレンズの合焦位置を算出する。なお、ＡＦ評価値は、画像信号の輝度値に基づいて前処理部１３０で算出されたものである。ＡＦ評価値は、例えば画像のコントラスト値であり、コントラスト値が最大となったとき、被写体像が撮像素子１１０の撮像面１１０Ａで合焦していると判断する（コントラスト検出方式）。フォーカス制御では、撮像素子１１８からの信号を使用してＡＦ評価値を算出することで、画素数が多い静止画用の撮像素子１１０を用いて算出する場合に比べて、高速に合焦位置を検出することができる。

ＡＦ制御部１４２は、算出の結果得られた合焦位置を制御信号としてＡＦドライバ１４４に出力する。ＡＦドライバ１４４は、ＡＦ制御部１４２から受けた制御信号に基づいて駆動信号を生成する。ＡＦドライバ１４４は、生成した駆動信号をフォーカスレンズの駆動部に送る。

センサユニット駆動部１４６は、駆動部の一例であり、センサユニット１１６を撮像素子１１０とフォーカシングスクリーン１０７とを結ぶ方向と平行に駆動する。また、センサユニット駆動部１４６は、第２の撮影モードでは、撮像素子１１０に被写体像が照射されるようにセンサユニット１１６を駆動し、第１の撮影モードでは、フォーカシングスクリーン１０７に被写体像が照射されるようにセンサユニット１１６を駆動する。

ＪＰＥＧ処理部１５２は、全体信号処理部・制御部１４０からの映像データに対して、例えばＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）規格などの静止画像の符号化方式で圧縮符号化処理を行う。また、メモリカード１７０から供給された静止画像の符号化データに対して伸張復号化処理を行う。

ＭＰＥＧ処理部１５４は、全体信号処理部・制御部１４０から受け取った映像データに対して、例えばＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）などの動画像の符号化方式で圧縮符号化処理を行う。また、メモリカード１７０から供給された動画の符号化データに対して伸張復号化処理を行う。また、伸長復号化処理した映像信号をＬＣＤ（liquid crystal display：液晶画面）１６０に出力する。

ＬＣＤ１６０は、例えば画像メモリ１３２から受け取った画像データに基づいて、画面に画像を表示する。ＬＣＤ１６０は、例えばカメラ本体１０３に設けられる。ＬＣＤ１６０が表示する画像は、例えば、画像メモリ１３２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。本実施形態では、表示部としてＬＣＤ１６０としたが、本発明はかかる例に限定されず、例えば有機ＥＬディスプレイなどであってもよい。

メモリカード１７０は、画像データの書き込み、又は記録された画像データや設定情報などの読み出しがされる。メモリカード１７０は、例えば、磁気ディスク、半導体記憶媒体などの記録媒体であり、撮影された画像データを記録する。記録媒体であれば、メモリカード１７０に限定されず、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク等）、光磁気ディスクなどでもよい。メモリカード１７０は、撮像装置１００から着脱可能に構成されてもよい。

操作部１８０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１８０は、ユーザーによる操作に基づいて操作信号を全体信号処理部・制御部１４０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（Ｓ１操作）、全押し（Ｓ２操作）、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、シャッターボタンは、全押しされたとき、撮影開始の操作信号を出力する。

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。

（一実施形態の動作）
次に、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００の撮影動作について説明する。

まず、静止画撮影について説明する。撮像装置１００は、電源がＯＮにされると同時に、第１の撮影モードが開始される。そして、センサユニット１１６に設けられたフォーカシングスクリーン１０７が光軸上に位置するように、センサユニット駆動部１４６がセンサユニット１１６を駆動する。その結果、フォーカシングスクリーン１０７上に被写体像が結像され、動画撮影用の撮像素子１１８は、フォーカシングスクリーン１０７上の被写体像を撮像する。

次に、動画撮影用の撮像素子１１８を制御して、一定間隔で露光し、画像データの読出しをする。この一定間隔は、例えば１／６０秒単位であり、一定間隔で読み出された画像を１フレームと呼ぶ。１フレーム毎の画像は、例えば撮像装置１００の背面に設けられたＬＣＤ１６０にリアルタイム（実時間）で表示される（ライブビュー表示）。

次に、ユーザーによってシャッターボタンが半押し操作（Ｓ１操作）されることで、フォーカス制御動作が開始される。フォーカス制御では、フォーカスレンズが、例えば無限遠撮影距離時の位置から最短撮影距離時の位置まで（または反対の方向で）駆動しながら、前処理部１３０がＡＦ評価値を算出する。

フォーカス制御が開始されると、動画撮影用の撮像素子１１８の制御と連動して、フォーカスレンズが一定速度で駆動される。そして、撮像素子１１８に被写体像が露光されながら、撮像素子１１８から読み出された画像データに基づいてコントラスト値（ＡＦ評価値）が算出され、サンプリングされる。サンプリング後、ＡＦ評価値のピークが検出されたかが判断される。ピークが複数検出された場合は、例えば、撮像装置１００から最も近い位置にある被写体を主被写体と判定する。一方、ＡＦ評価値のピークが検出されないような被写体の場合（例えば、被写体にコントラスト変化が少ない場合等）、フォーカス制御を終了する。

ＡＦ評価値のピークが検出された場合、最大のＡＦ評価値（ピーク値）に対応するフォーカスレンズの位置を最終的な合焦位置として算出する。例えば、サンプリングによって得られるＡＦ評価値は離散的に取得されるため、対応するフォーカスレンズ位置を合焦位置として決定してもよい。または、合焦位置を更に正確に算出するため、ピーク及びピーク前後のＡＦ評価値を抽出し、これらのＡＦ評価値を用いて補間計算を行ってもよい。補間計算によって、最終的な合焦位置が算出される。その後、ＡＦ制御部１４２は、算出された合焦位置にフォーカスレンズを駆動する。以上により、フォーカス制御の一連の動作が完了する。

次に、ユーザーによってシャッターボタンが全押し（Ｓ２操作）されることで、本撮影が行われる。まず、フォーカルプレーンシャッター１０９が全閉状態となる。そして、第２の撮影モードが開始され、センサユニット１１６に設けられた静止画撮影用の撮像素子１１０が光軸上に位置するように、センサユニット駆動部１４６がセンサユニット１１６を駆動する。そして、上記フォーカス制御によって得られた合焦位置や、露光制御によって得られた露光値などに基づいて、撮像素子１１０が露光される。そして、撮像素子１１０から出力された画像データに基づいて、各画像処理が行われ、処理後の画像データが例えばメモリカード１７０に記録される。以上により静止画の本撮影が完了する。

次に、動画撮影について説明する。撮像装置１００は、電源がＯＮにされると同時に、第１の撮影モードが開始される。そして、センサユニット１１６に設けられたフォーカシングスクリーン１０７が光軸上に位置するように、センサユニット駆動部１４６がセンサユニット１１６を駆動する。その結果、フォーカシングスクリーン１０７上に被写体像が結像され、動画撮影用の撮像素子１１８は、フォーカシングスクリーン１０７上の被写体像を撮像する。

次に、動画撮影用の撮像素子１１８を制御して、一定間隔で露光し、画像データの読出しをする。１フレーム毎の画像は、例えば撮像装置１００の背面に設けられたＬＣＤ１６０にリアルタイム（実時間）で表示される（ライブビュー表示）。次に、ユーザーによってボタンが押圧されることで、動画の本撮影が行われる。

まず、引き続き、センサユニット１１６に設けられたフォーカシングスクリーン１０７が光軸上に位置した状態で、撮像素子１１８が露光される。そして、撮像素子１１８から出力された画像データに基づいて、各画像処理が行われ、処理後の画像データが例えばメモリカード１７０に記録される。その後、再びユーザーによってボタンが押圧されることで、動画の本撮影が完了する。

以上によれば、本実施形態の撮像装置１００は、駆動可能なセンサユニット１１６に設けられた静止画用撮像素子１１０と、動画撮影用撮像素子１１８を備える。そして、第２の撮影モードでは、光軸上に撮像素子１１０が位置するようにセンサユニット１１６を移動することで、静止画を撮影できる。また、第１の撮影モードでは、光軸上にフォーカシングスクリーン１０７が移動するようにセンサユニット１１６を移動し、撮像素子１１８を露光することで、動画を撮影できる。

本実施形態の撮像装置１００は、光学式ファインダーを備えずに、ＬＣＤ１６０でライブビュー表示が可能であり、ミラーやビームスプリッタなどの光路を切り替える部材が不要である。また、静止画撮影と動画撮影それぞれに適した撮像素子を備えているため、静止画撮影用の撮像素子で画像処理を施さずに、例えばライブビュー表示、高速ＡＦ、動画撮影に適したデータを簡潔に得ることができる。

例えば、画素数の多い静止画撮影用の撮像素子からライブビュー用の小さい画像を取り出す場合、前画素のデータを取り出すとすると表示に時間がかかるという問題があった。また、一部のデータを取り出すとすると、画素データの読み飛ばし等の処理が必要であり、画質が劣化するという問題があった。一方、本実施形態によれば、動画撮影用の撮像素子でライブビュー表示を実行することができるため、従来の問題点が生じることはない。

また、コントラスト方式のフォーカス制御を行う場合、画素数の多い静止画撮影用の撮像素子を用いると、撮像素子からの読出し速度が遅いため、合焦位置検出までの時間がかかるという問題があった。一方、本実施形態によれば、動画撮影用の撮像素子でフォーカス制御を実行することができ、高速読出しできるため、従来の問題点が生じることはない。

また、静止画撮影用の撮像素子を用いて、動画撮影を行う場合、静止画撮影用の撮像素子は動画の画素数、解像度と適合していないため、動画データを得るための画像処理を施す必要があった。また、静止画撮影用の撮像素子からの読出し速度が、動画用のフレームレート（例えば６０ｆｐｓ）に間に合わず、必要なフレームレートが得られないという問題があった。更に、静止画撮影用の撮像素子からのデータに基づいて、動画データを得るための画像処理を施すと、画質の劣化が生じるという問題があった。一方、本実施形態によれば、動画撮影用の撮像素子を備えるため、上記の問題が発生することはない。

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、センサユニット１１６が板状部材である場合について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、撮像素子１１０とフォーカシングスクリーン１０７を支持することができれば、他の形状または構造を有していてもよい。

また、上記実施形態では、図１及び図２で、センサユニット１１６がカメラ本体１０３の上下方向に可動する場合について示したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、図６に示すように、センサユニット２１６上にフォーカシングスクリーン１０７と撮像素子１１０とをカメラ本体１０３の左右方向に配置してもよい。図６は、本実施形態の撮像装置１００のセンサユニット２１６を示す正面図である。このとき、センサユニット２１６は、カメラ本体１０３の左右方向に可動する。この例では、上記実施形態のセンサユニット１１６の場合に比べてセンサユニット２１６の移動距離が長くなるが、カメラ本体１０３の上下方向（高さ方向）の寸法を抑えることができる。

更に、センサユニット１１６，２１６における撮像素子１１０、フォーカシングスクリーン１０７の位置関係は、図３や図６で示した例と上下反対、又は左右反対であってもよい。

そのほか、カメラ本体１０３の形状に合わせて、センサユニット上の撮像素子とフォーカシングスクリーンは、カメラ本体１０３の垂直または水平方向に対して所定の角度を有する位置関係（斜め方向）で配置されてもよい。

また、本実施形態によれば、センサユニット１１６，２１６を上下または左右方向に移動させることができる。そのため、撮像素子１１０やフォーカシングスクリーン１０７に付着した塵芥を除去する手段を有する撮像装置を容易に構成できる。例えば、塵芥が振り落ちるような振動をセンサユニット１１６，２１６に与えてもよいし、センサユニット１１６，２１６の表面の塵芥が払い落ちるブラシ部材を設けてもよい。

更に、本実施形態のセンサユニット１１６，２１６は、１方向にのみ移動する場合について説明したが、更に２方向に移動可能な手段を有してもよい。これにより、撮影時の手振れ補正と兼用できる撮像装置を容易に構成できる。

また、センサユニット１１６，２１６は、カメラ本体１０３に固定されていないため、カメラ本体１０３から着脱可能な構成としやすい。従って、将来的に静止画撮影用の撮像素子１１０がより高性能、高画素化した場合でも、撮像素子１１０を交換することができる。そのため、カメラ本体１０３の買い替えが不要になるなど、ユーザーにとって大きなメリットがある。

本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す概略的な断面図である。 本発明の一実施形態に係る撮像装置を示す概略的な断面図である。 同実施形態の撮像装置のセンサユニットを示す正面図である。 図３のＡ−Ａ線で切断して切断面を見た断面図である。 同実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。 同実施形態の撮像装置のセンサユニットを示す正面図である。

符号の説明

１００ 撮像装置
１０２ レンズ本体
１０３ カメラ本体
１０４ レンズブロック
１０７ フォーカシングスクリーン
１０７Ａ 結像面
１０９ フォーカルプレーンシャッター
１１０，１１８ 撮像素子
１１０Ａ 撮像面
１１６，２１６ センサユニット
１１６Ａ 開口部
１１７ レンズ
１３０ 前処理部
１３２ 画像メモリ
１３４ 映像信号処理部
１４０ 全体信号処理部・制御部
１４２ ＡＦ制御部
１４４ ＡＦドライバ
１４６ センサユニット駆動部
１５２ ＪＰＥＧ処理部
１５４ ＭＰＥＧ処理部
１６０ ＬＣＤ
１７０ メモリカード
１８０ 操作部

Claims (5)

1. 光軸上に固定して配置され、第１の撮影モード時に第１の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第１の撮像素子と、
   第２の撮影モード時に前記光軸上かつ前記第１の撮像素子より被写体側に配置され、第２の撮像面に照射された被写体像を電気信号に変換する第２の撮像素子と、
   前記第１の撮影モード時に前記光軸上かつ前記第１の撮像素子より被写体側に配置され、被写体からの距離が前記被写体から前記第２の撮像面までの距離と同一となる位置に設けられた、被写体像が結像される結像面を有し、結像された前記被写体像を透過させて前記前記第１の撮像面に前記被写体像を照射するフォーカシングスクリーンと、
   前記第２の撮像素子と前記フォーカシングスクリーンとを前記光軸方向に対して垂直方向に支持する支持部材と、
   第２の撮影モードでは、前記第２の撮像素子が前記光軸上に配置されるように前記支持部材を駆動し、第１の撮影モードでは、前記フォーカシングスクリーンが前記光軸上に配置されるように前記支持部材を駆動する駆動部と
   を備える、撮像装置。
2. 前記第１の撮像素子の第１の撮像面は、前記第２の撮像素子の第２の撮像面に比して狭い、請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記支持部材には、前記第２の撮像素子と前記フォーカシングスクリーンが互いに隣接し、前記第２の撮像面と前記結像面が同一基準面に位置するように配置される、請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記第２の撮影モードは、静止画撮影を行うモードであり、前記第１の撮影モードは動画撮影を行うモードである、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 第２の撮像素子とフォーカシングスクリーンとを光軸方向に対して垂直方向に支持し、第１の撮像素子より被写体側に配置された支持部材を、第２の撮影モードで、前記第２の撮像素子が前記光軸上に配置されるように駆動するステップと、
   第２の撮影モードで前記第２の撮像素子が、第２の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、
   前記支持部材を、第１の撮影モードで、前記フォーカシングスクリーンが前記光軸上に配置されるように駆動するステップと、
   前記第１の撮影モードで、被写体からの距離が前記被写体から前記第２の撮像面までと同一となる距離に位置する結像面を有するフォーカシングスクリーンが、前記結像面に結像された被写体像を透過させて前記第１の撮像素子の第１の撮像面に前記被写体像を照射するステップと、
   第１の撮影モードで前記第１の撮像素子が、前記第１の撮像面に照射された前記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。
   
   

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