JP2016080742A

JP2016080742A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2016080742A
Application number: JP2014208506A
Authority: JP
Inventors: 聖也水野; Seiya Mizuno
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-10-10
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-05-16

Abstract

【課題】像面位相差ＡＦ動作を行う連写撮影において、被写体の遠近方向の移動が大きい場合でも、撮影を中断することなく素早く合焦を行うカメラを提供すること。
【解決手段】撮影光学系（２）と、第１の焦点検出手段（７）と、第２の焦点検出手段（１３）と、前記第１または第２の焦点検出手段から得られる焦点検出信号で前記撮影光学系（２）の少なくとも１つレンズを光軸方向に駆動して合焦動作を行う焦点検出制御手段（１０１）を有するカメラにおいて、連写撮影中、前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号で合焦動作中に所定値以上の焦点のずれを検出した場合は、前記第２の焦点検出手段（１３）からの焦点検出信号での合焦動作に切換え、前記第２の焦点検出手段（１３）で合焦後、前記第１の焦点検出手段（７）による焦点検出信号からの合焦動作に切換える制御手段を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、合焦位置検出手段を複数有する一眼レフカメラに関する。

近年、一眼レフタイプのデジタルカメラでは、被写体像までの距離に応じ、レンズを前後させて焦点を調節する自動焦点検出（以下ＡＦ）を行っている。

特許文献１では、通常位相差ＡＦおよび像面位相差ＡＦ（撮像素子によって焦点検出ズレ量を検出する）を併用し、ユーザの指定した連写速度を実現可能であれば通常位相差ＡＦによる焦点検出によって合焦させ撮影を行う。実現不可能であれば、像面位相差ＡＦによる焦点検出によって合焦し撮影を行っている。

特開２０１１−１１２９４１号公報

しかしながら、上記の特許文献１において、像面位相差ＡＦによる連写撮影を行っている際に、被写体が遠近方向へ大きく移動した場合、高精度で検出可能な通常位相差の範囲を超えてしまい被写体への正確な合焦ができない。そのため、正確な合焦ができるまで焦点検出を続行する、連写撮影を中断する、合焦未完了の状態で撮影を続行するといった問題が発生する場合がある。

そこで、本発明の目的は、像面位相差ＡＦ動作を行う連写撮影において、被写体の遠近方向の移動が速い場合でも、撮影を中断することなく素早く合焦を行うカメラを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮影光学系と、第１の焦点検出手段と、第２の焦点検出手段と、前記第１または第２の焦点検出手段から得られる焦点検出信号で前記撮影光学系の少なくとも１つのレンズを光軸方向に駆動して合焦動作を行う焦点検出制御手段を有するカメラにおいて、連写撮影中、前記第１の焦点検出手段からの焦点検出信号で合焦動作中に所定値以上の焦点のずれを検出した場合は、前記第２の焦点検出手段からの焦点検出信号での合焦動作に切換え、前記第２の焦点検出手段で合焦後、前記第１の焦点検出手段による焦点検出信号からの合焦動作に切換える制御手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、像面位相差ＡＦ動作を行う連写撮影において、被写体の遠近方向の移動が大きい場合でも、撮影を中断することなく素早く合焦を行うカメラを提供することができる。

本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの動作フローチャートである。本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラに内蔵された電気的構成を示すブロック図である。本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの別形態における動作フローチャートである。本発明の実施形態に係るデジタル一眼レフカメラの別形態における通常位相差ＡＦによる焦点検出動作フローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図２は本発明の実施形態にかかわるデジタル一眼レフカメラの概略断面図である。

１はカメラ本体、２は交換可能な撮影レンズユニットである。３は撮影レンズ２をカメラ本体１に着脱可能とするためのマウントであり、各種信号を通信したり、駆動電源を供給するためのインターフェイス部であるマウント接点３ａを有する。

４はハーフミラーで構成された主ミラーであり、カメラの動作状態に応じて回動可能となっており、被写体をファインダーで観察時は撮影光路に斜設され、撮影レンズ２からの光束を折り曲げて後述のファインダー光学へ導き、露光時は撮影光路から退避して、撮影レンズ２からの光束を後述の撮像素子７へ導いている。５は主ミラー４と共に回動するサブミラーであり、主ミラー４が斜設されている時に主ミラー４を透過した光束を折り曲げて、後述の焦点検出装置１３へ導く。

６はシャッターであり、撮影実行時に撮影レンズ２からの光束を調節し、撮像素子７に導くもので、前記用途で使用されるものであればどのようなものであってもよい。７はＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子であり、本発明の第１の焦点検出手段である像面位相差ＡＦを有している。

８は撮影レンズ２からの１次結像面に配置されたピント板であり、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）が設けられ、射出面には被写体像（ファインダー像）が結像している。９はファインダー光路変更用のペンタプリズムであり、ピント板８の射出面に結像した被写体像を正立正像に補正する。１０は接眼レンズ、１１は測光センサであり、ピント板８の射出面に結像している被写体像から被写体の輝度分布を検出する。１４はファインダーを観察する瞳である。なお、ピント板８、ペンタプリズム９、接眼レンズ１０、測光センサ１１により構成されている光学系をファインダー光学系と称する。１２は撮影した画像を表示する液晶モニタである。

１３は本発明の第２の焦点検出手段において、合焦位置を判断する信号を出力する焦点検出装置であり、結像面近傍に配置されたフィールドレンズ１３ａ、反射ミラー１３ｂ，１３ｅ、２次結像レンズ１３ｄ、絞り１３ｃ、複数のＣＣＤからなるエリアセンサ１３ｆ等から構成されている。焦点検出装置１３は被写体の複数の領域について、周知の通常位相差方式で焦点検出可能に構成されている。

図３は図２の構成のデジタル一眼レフカメラに内蔵された電気的構成を示すブロック図である。

１０１はカメラ部の制御とカメラ全体の制御を行うマイクロコンピュータ（中央処理装置：以下ＭＰＵ）で本発明の通常位相差ＡＦ、像面位相差ＡＦの制御も１０１で行う。１０２は画像データの各種制御を行うメモリコントローラ、１０３は各種制御を行うための設定・調整データ等を格納しているＥＥＰＲＯＭである。

１０４は合焦位置を判断する焦点検出回路であり、ＭＰＵ１０１の信号に従い、エリアセンサ１３ｆの蓄積制御と読み出し制御とを行って、各測距点の画素情報をＭＰＵ１０１に出力する。エリアセンサ１３ｆは複数のラインセンサＣＣＤから構成されている。ＭＰＵ１０１は各測距点の画素情報を周知の通常位相差検出法による焦点検出を行い、検出した焦点検出情報を後述のレンズ制御回路１１１へ送出してレンズの焦点調節を行わせる。この焦点検出から焦点調節までの一連の動作をオートフォーカス（以下、ＡＦ）動作と称する。

１０５はモータ駆動回路であり、ＭＰＵ１０１からの信号に従い、主ミラー４を駆動するモータＭ１（１０６）シャッター６のチャージを行うモータＭ２（１０７）を制御する。１０８はシャッター駆動回路であり、ＭＰＵ１０１からの信号に従い、シャッター６の先幕を走行させるマグネットＭＧ−１（１０９）、シャッター６の後幕を走行させるマグネットＭＧ−２（１１０）を撮像素子７に所定光量を露光するように制御する。

１１１はレンズ制御回路であり、マウント接点３ａを介してＭＰＵ１０１からの信号に基づいて、後述する焦点調節回路１１２と絞り駆動回路１１３の制御を行う。焦点調節回路１１２は、フォトカプラ１１４で検知されたパルス板１１５の回転情報と、レンズ制御回路１１１からのフォーカスレンズ駆動量の情報に基づいて、フォーカス駆動用モータ１１６を所定量駆動させ、フォーカスレンズ２ｆを合焦位置に移動する。絞り駆動回路１１３は、レンズ制御回路１１１からの絞り情報に基づいて絞り１１７を駆動する。１１８はカメラを操作したり、撮影のための各種モード設定を行う操作ＳＷである。

１１９は撮像素子７から出力される画像信号をサンプルホールドおよび自動ゲイン調整するＣＤＳ（相関２重サンプリング）／ＡＧＣ（自動ゲイン調整）回路、１２０はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１９のアナログ出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１２１はＴＧ（タイミング発生）回路であり、撮像素子７に駆動信号を、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１９にサンプルホールド信号を、Ａ／Ｄ変換器１２０にサンプルクロック信号を供給する。

１２２はＡ／Ｄ変換器１２０でデジタル変換された画像等を一時的に記録するためのＳＤＲＡＭ、１２３は画像をＹ／Ｃ（輝度信号／色差信号）分離、ホワイトバランス補正、γ補正等を行う画像処理回路、１２４は画像をＩＰＥＧ等の形式に従って圧縮したり、圧縮された画像の伸長を行う画像圧縮／伸長回路である。

１２６はＳＤＲＡＭやメディア１２５に記録された画像を液晶モニタ１２に表示するために、画像をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器である。１２７は画像を記録保存するためのメディア１２５とのＩ／Ｆ（インターフェイス）である。１２８は電源１２９の電圧を各回路に必要な電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。

以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、カメラの動作について説明する。Ｓ３０２では、レリーズスイッチの半押し操作を検知する。Ｓ３０３では、レリーズスイッチの半押し操作を受けて通常位相差ＡＦを実行する。Ｓ３０４では、通常位相差ＡＦによって検出した被写体像の焦点検出ズレ量に基づいてレンズの駆動を行う。

Ｓ３０５では、通常位相差ＡＦによって合焦した結果を確認し、結果が像面位相差ＡＦによる合焦可能な許容範囲内であればＳ３０６のミラーを上げる動作へ移る。結果が像面位相差ＡＦによる合焦可能な許容範囲外であれば、再度通常位相差ＡＦによる合焦を行うよう、Ｓ３０２に処理を返す。

Ｓ３０７では、レリーズスイッチの全押し操作を検知する。撮影者がレリーズスイッチの全押し操作を行わない、あるいは解除した場合はＳ３１３へ処理を返す。Ｓ３０８では、レリーズスイッチの全押し操作を受けて像面位相差ＡＦを実行する。

Ｓ３０９では、像面位相差ＡＦによって検出した被写体像の焦点検出ズレ量が正確な合焦が可能な許容判定値内かを判断し、許容判定値内であれば像面位相差ＡＦの結果に基づいてレンズを駆動する（Ｓ３１０）。許容範囲から外れている場合は、再度通常位相差ＡＦによって許容判定値内に合焦するためにＳ３１４に処理を渡す。

Ｓ３１１では、Ｓ３１０でレンズを駆動した結果、被写体に合焦しているかを確認し、合焦していればＳ３１２の撮影動作に移る。合焦していなければ、再度像面位相差ＡＦによる合焦を行うために、Ｓ３０７に処理を返す。

Ｓ３１３では、レリーズスイッチ半押し動作を検知する。撮影者がレリーズスイッチ半押し動作の解除を行わない場合はＳ３０７に処理を渡し、解除した場合は、ミラーダウンを行う（Ｓ３１４）。Ｓ３１５では、Ｓ３１４のミラーダウンと共にＳ３０８の像面位相差ＡＦによる被写体像の焦点検出ズレ量に基づいてレンズを駆動させる。その後Ｓ３０２へ処理を返す。

これまでは像面位相差ＡＦでの合焦は判定範囲が狭く、連写撮影においては被写体の移動によって途中で合焦不能となる可能性があったが、以上の通り、像面位相差ＡＦでの合焦判定がＮＧとなった場合は、再度通常位相差ＡＦによって調節することで素早く像面位相差ＡＦに復帰することが可能となる。

上記の実施例では像面位相差ＡＦでの正確な合焦が可能な許容範囲内であり続けると常にミラーアップしている状態のため、液晶モニタ１２による被写体確認を基本とする。また、上記の実施例では連写撮影モードについて説明しているが、ミラーアップ状態で撮影を行うライヴビュー撮影モードにおいても本発明は実施することが可能である。

以下、図４，図５を参照して、本発明の第２の実施例による、本発明の実施形態で実施例１とは別形態の動作フローについて説明する。Ｓ３０１〜Ｓ３１５までは実施例１と同等のため省略する。Ｓ４０１では、像面位相差ＡＦでの合焦判定回数を記憶するカウンタｎの初期化を行う。

Ｓ４０２では、Ｓ３１３で像面位相差ＡＦでの焦点検出がＮＧとなった回数をカウントする。Ｓ４０３では、Ｓ４０２でカウントしたｎが一定回数以上（例えばＸとする。）に達していない場合Ｓ３０２へ、一定回数以上に達する場合図５、Ｓ５０１へ処理を渡す。
Ｓ５０１では、レリーズスイッチの半押し操作を検知する。Ｓ５０２では、レリーズスイッチの半押し操作を受けて通常位相差ＡＦを実行する。Ｓ５０３では、通常位相差ＡＦによって検出される焦点検出ズレ量に基づいてレンズを駆動させる。

Ｓ５０４では、通常位相差ＡＦによって合焦した結果を確認し、被写体像に正常に合焦できていればＳ５０５のミラーを上げる動作へ移る。Ｓ５０６では、レリーズスイッチの全押し操作を検知して、全押しされると撮影実行する（Ｓ５０７）。Ｓ５０８では、次の通常位相差ＡＦに備えるためにミラーダウンを行う。

以上の通り、被写体像の遠近方向の移動量が常に大きい場合、あるいは被写体像が遠近方向に急激に大きく動作した場合で、像面位相差ＡＦから通常位相差ＡＦに頻繁に切換る場合においては、自動的に通常位相差ＡＦでの焦点検出方法に切換え、素早い焦点検出を維持することが可能となる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１カメラ本体、２撮影レンズ、３レンズマウント、４主ミラー、
５サブミラー、６シャッター、７撮像素子８ピント板、９ペンタプリズム、
１０接眼レンズ、１１測光センサ、１２液晶モニタ、１３焦点検出装置、
１４観察瞳、１０１マイクロコンピュータ（ＭＰＵ）、
１０２メモリコントローラ、１０３ＥＥＰＲＯＭ、１０４焦点検出回路、
１０５モータ駆動回路、１０８シャッター駆動回路、１１１レンズ制御回路、
１１２焦点調節回路、１１３絞り駆動回路、１１４フォトカプラ、
１１５パルス板、１１６フォーカス駆動用モータ、１１７絞り、
１１８操作ＳＷ、１１９ＣＤＳ／ＡＧＣ回路、１２０Ａ／Ｄ変換器、
１２１ＴＧ（タイミング発生）回路、１２２ＳＤＲＡＭ、１２３画像処理回路、
１２４画像圧縮／伸長回路、１２６Ｄ／Ａ変換器、
１２７Ｉ／Ｆ（インターフェイス）、１２８ＤＣ／ＤＣコンバータ

Claims

撮影光学系（２）と、第１の焦点検出手段（７）と、第２の焦点検出手段（１３）と、前記第１または第２の焦点検出手段から得られる焦点検出信号で前記撮影光学系（２）の少なくとも１つレンズを光軸方向に駆動して合焦動作を行う焦点検出制御手段（１０１）を有するカメラにおいて、
連写撮影中、前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号で合焦動作中に所定値以上の焦点のずれを検出した場合は、前記第２の焦点検出手段（１３）からの焦点検出信号での合焦動作に切換え、前記第２の焦点検出手段（１３）で合焦後、前記第１の焦点検出手段（７）による焦点検出信号からの合焦動作に切換える制御手段を有することを特徴とするカメラ。
前記第１の焦点検出手段（７）は前記撮影光学系（２）を介した光束を受けて、撮像素子に複数配置した像検出センサ（ＳＨＡ、ＳＨＢ、ＳＶＣ、ＳＶＤ）を用いて出力される通常位相差に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記第２の焦点検出手段（１３）は前記撮影光学系（２）を介した光束を受けて、撮像に関係のない専用の像検出センサ（１３）を用いて出力される通常位相差に基づいて焦点検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記焦点検出制御手段において、前記第１の焦点検出手段（７）、前記第２の焦点検出手段（１３）、前記第１および第２の焦点検出手段の複合制御手段（７、１３）のいずれかの検出手段を選択可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のカメラ。
前記連写撮影中、前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号で合焦動作中に所定値以上の焦点のずれを検出した場合は、前記第２の焦点検出手段（１３）からの焦点検出信号での合焦動作に切換える手段において、前記第１の焦点検出手段（７）において、所定値以上の焦点のずれを検出した回数が一定回数以上となった場合は、前記第２の焦点検出手段（１３）のみの焦点検出信号での合焦動作に切換え、以降連写撮影終了まで合焦手段を切り替えないことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
前記連写撮影開始時は、前記第２の焦点検出手段（１３）からの焦点検出信号での合焦動作を行い、前記第２の焦点検出手段（１３）で合焦後、前記第１の焦点検出手段（７）による焦点検出信号からの合焦動作に切換える制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
撮影光学系（２）と、第１の焦点検出手段（７）と、第２の焦点検出手段（１３）と、前記第１または第２の焦点検出手段から得られる焦点検出信号で前記撮影光学系（２）の少なくとも１つレンズを光軸方向に駆動して合焦動作を行う焦点検出制御手段（１０１）を有するカメラにおいて、
前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号による合焦動作結果と前記撮影光学系（２）の駆動状態を記憶する記憶部（１０１内の不図示のＲＡＭ）を有し、連写撮影中、前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号で合焦動作中に所定値以上の焦点のずれを検出した場合は、前記第２の焦点検出手段（１３）からの焦点検出信号での合焦動作に切換え、前記切換え動作中に前記第１の焦点検出手段（７）からの焦点検出信号による合焦動作結果と前記撮影光学系（２）の状態から前記撮影光学系（２）の合焦予測位置を算出し、前記撮影光学系（２）の駆動を行うことを特徴とするカメラ。