JP2016173444A - デジタルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】流し撮り時にスピード感と撮影成功率の両立を可能にすること。
【解決手段】撮影時間を主露光時間領域と、副露光時間領域に分け主露光時間領域で絞りを開きシャッター速度を速くして、主となる被写体を露光し、副露光時間領域で絞りを閉じて、シャッター速度を比較的遅くする事で、スピード感を演出する事で、流し撮り時のスピード感と撮影成功率の両立を可能にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆる流し撮りにおいて、容易に迫力のある画像の撮影を、高い成功率で可能とするものである。

従来、動きのある被写体には、いわゆる、流し撮りと言う撮影技法が用いられている。特にモータースポーツなどでは頻繁に用いられ、高速で移動する被写体に合わせて、レンズの方向を回転しながらレリーズをするものである。これは、レリーズタイムラグによるフレーミングのミスを減少させるもので、カメラの方向を固定して、撮影した時に比較して格段にフレーミングの成功率が高まる。

流し撮りのも一つの効果が、スローシャッターでの迫力を演出することである。通常、スポーツ撮影においては、高速シャッターが常識である。球技スポーツ、陸上競技などでは、プレイヤーの瞬間の躍動した姿が写るため、肉眼で見たのとは違った迫力を表現できる。しかしながら、自動車レースなどで、特に箱型の自動車を高速シャッターで撮影すると、背景、タイヤが止まって見えるため、写真から速度感を感じられなくなる。それどころか、走っている車なのか、そこに止まっている車なのかすら、区別がつかない事になる。

そこで、流し撮りの際に、シャッター速度を遅くし、対象となる主被写体とシンクロさせる様に撮影を行うことで、主被写体は画面内に止まって見えるが、背景だけが流れる様に撮影を行う事がある。これがスローシャッターでの流し撮りである。モータースポーツを撮るカメラマンにおいては、これを単に「流し撮り」と呼んでいる。今後、この狭義の流し撮りのみを「流し撮り」と呼ぶ。

通常の撮影において、手振れを起こす限界のシャッター速度は、焦点距離との関係で決まる。一般的には、３５ｍｍフィルム換算の焦点距離がｆｍｍのレンズにおいて、１／ｆ［ｓｅｃ．］が限界のシャッター速度であると言われている。流し撮りにおいては、これより１、２段以上遅いシャッター速度で撮影を行う。例えば、３００ｍｍの望遠レンズでは、通常１／３００［ｓｅｃ．］程度で撮影を行うが、流し撮りでは、１／１２５［ｓｅｃ．］か、１／８０［ｓｅｃ．］くらいのシャッター速度で行う。

シャッター速度を遅くすれば遅くするほど、背景の流れる距離は大きくなる。画像としては、より被写体のスピードを感じる事が出来る。しかしながら、シャッター速度を遅くすると、対象となる主被写体とのシンクロが困難となる。多くの場合ブレが生じてしまい、不鮮明な画像となる。すなわち、シャッター速度のコントロールだけで、スピード感と写真の成功率を両立する事は不可能である。

主被写体と背景の両立のためには、多くの撮影枚数を撮影して偶然に任せるか、鍛練を続け高度な技術を身につけるしかなかった。

一方、露光中に、絞りを駆動する技術に関して、特許文献１に開示されているものがある。これは、フォーカルプレーンシャッターの膜の移動に合わせて絞りの開口を可変するものである。これにより画面内での露出を部分的にコントロールしようとしている。

また特許文献２には、露光中に絞りを駆動して、開放と同時にフラッシュを発光する、もので、ぼけ像にアポタイゼーションフィルターを用いたのと同様な効果を与えるものが提案されている。レリーズ後、可変絞りを絞り込み、シャッター膜の先幕が開いた後に、可変絞りを徐々に開放まで開けていく、開放まで開き切った状態で、フラッシュを発光し露光したのちに、後幕を閉じるものである。

特開平４−２４０６２６号公報 特開平１０−３３３２２１号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、画面内での露出をコントロールするためには、シャッター膜のスリット幅は少なくとも画面の半分以下の条件が好ましいとしている。スリット幅はシャッター速度で決まるため、比較的速いシャッター速度での撮影に限定される。そのため、スローシャッターの流し撮りには適さない。

特許文献２では、アポタイゼーションフィルターの様なボケの効果と後幕ストロボの効果が得られるが、ストロボ光の届く範囲でしか効果が無い。そのため、屋外でのスポーツ撮影など、ストロボ光の届きにくい撮影環境では、不向きであり、流し撮りでの効果は期待できない。

流し撮りにおいて、スピード感と写真の成功率を両立させる方法が無いと言う問題があった。

そこで、本発明の目的は、流し撮りにおいて、スピード感を出しながら、写真の成功率を高める撮影ができるカメラを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、フォーカルプレーンシャッターまたは、電子シャッターを有し、かつ可変絞りを有し、露光時間を主露光時間領域と、副露光時間領域に分け、それぞれの露光時間と絞り値を独立に設定する事を特徴とするデジタルカメラにおいて、主露光時間領域と、副露光時間領域の時間Ｔａ、Ｔｂ、および、それぞれでの絞り値Ａａ、Ａｂは下記条件式を満たす事を特徴とする。
Ｔａ ＜ Ｔｂ、Ａａ ＜ Ａｂ ・・・（１）

本発明によれば、流し撮りにおいて、主露光時間領域で被写体の撮影を完了し、副露光時間領域でスローシャッターの効果を与える事ができ、スピード感と、写真の成功率を両立させた撮影が可能なデジタルカメラの提供を実現できる。

実施例１の本発明のカメラを示す模式図である。 絞りユニットの模式図である。 実施例１のシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。 絞りの駆動が遅い場合の実施例１のシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。 実施例２のシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。

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１は本発明に係るカメラの概略内部模式図である。このカメラは、レンズ部１カメラボディー部２からなり、レンズ部１は、ボディー部２に設けられたマウント３に着脱可能に取り付けられている。

レンズ部１は略回転対称形状の鏡筒４の内部に、隣接してフォーカスカム筒（不図示）と隣接した固定筒（不図示）が配置されている。固定筒には、前群レンズ５と、リレーレンズ群７が固定配置されている。フォーカスカム筒には、カム溝にピンを合わせてフォーカスレンズ群６が配置されている。フォーカスカム筒の回転により、フォーカス群は光軸方法に移動し、フォーカシングが可能である。

リレーレンズ群７の前方に配置されているのが絞りユニット８である。これは図２に示す様に、絞り羽根９を８枚有するもので、絞り制御部１０からの信号により開口部を可変する事が可能である。図２において、（ａ）は絞り開放状態であり、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）と絞りを閉じた状態である。絞り制御部はレンズ制御部１１からの信号で制御されている。レンズ制御部１１には、レンズ光学系の焦点距離情報や、開放ＦＮｏ．情報などのデータが格納されている。

一方、カメラ部２は、レンズ部１とのマウント部３側から光軸上にクイックリターンミラー１２が配置されている。レンズ部からの光線はクイックリターンミラー１２で上方に反射され、ピント板１３に結像する。ピント板１３に結像した光線はペンタプリズム１４の内部で反射し、接眼レンズ１５に導かれ、撮影者により観察される。

それと同時に、接眼レンズ１５の上方より測光光学系１６がピント板１３を斜めから覗いている。測光光学系１６によりピント板１３の像は測光用センサー１７に結像する。

測光センサー１７に結像した光線はＡＥセンサー制御部１８により電気信号として読みだされる。ＡＥセンサー制御部１８からの露出情報は、システム制御回路１９で処理され、必要に応じて、レンズ制御部１１を介して、絞り制御部に送られ、絞り羽根９を開閉させる。

撮影時には、レリーズ（不図示）操作により、クイックリターンミラー１２は上方に跳ね上げられ、ミラーボックスをレンズ部１からの光線が通過できるようにする。

シャッター制御部２０により、シャッターユニット２１のシャッター膜２１ａ、２１ｂが同方向に移動する。シャッター膜２１ａが先に移動しシャッターを開き、次に、シャッター膜２１ｂが移動しシャッターを閉じる。高速シャッター時には、シャッター２１ａが開き切らないうちに、シャッター２１ｂを閉じ始める。その際は、シャッターはスリット上に移動する事になる。

スローシャッター時の場合は、シャッター２１ａが開き切ってから、シャッター２１ｂが閉じ始める。

シャッターユニット２１の開口によりイメージセンサー２２に結像する。イメージセンサー２２から像情報は電気情報としてセンサー制御部２３に送られる。センサー制御部に送られた画像情報はシステム制御回路１９で演算された後にメモリ２４に格納される。

本発明では、所定の撮影モードに設定すると、システム制御回路内に、主露光時間領域の絞り値Ａａとシャッター速度Ｔａ、副露光時間領域の絞り値Ａｂとシャッター速度Ｔｂの４つのパラメータを設定する。

４つのパラメータは最後に設定した値をシステム制御回路内１９内の記憶領域に保持し、撮影者の操作で変更設定が可能である。

レンズ１の焦点距離をｆ［ｍｍ］とするとき、主露光時間領域のシャッター速度Ｔａ＝１／ｆ［ｓ］に設定する。絞り値Ａａに関しては、ＡＥセンサー１７からの情報に基づき、適正露出となる露光量を計算し、設定する。ここでは、適正露出に対して１段暗い値を設定する。これにより、適正露出の約半分を主露光時間領域で露光する事になる。

副露光時間領域のシャッター速度Ｔｂは、通常、Ｔａの４倍以上の時間を設定する。絞り値Ａｂは、同様にＡＥセンサー１７の情報に基づき適正露出となる露光量を計算し、設定する。

ここでは、同様に適正露出に対して１段暗い値を設定する。これにより、主露光時間領域と副露光時間領域で同量の露光が行われる。
主露光時間領域は高速シャッターなので、ブレがなく、くっきりと結像した画像となる。一方、副露光時間領域では、スローシャッターなので、被写体のブレた画像となり、動きの効果が得られる。

それぞれ、１段暗く、主露光時間領域と副露光時間領域で同量となっているため、くっきりとして画像と、動きの効果的な画像の割合が半々となっている。この割合を変化させる事で、動きの効果の量を可変する事が可能で、作画を意図的に行う事ができる。副露光時間領域２倍以下のシャッター速度を設定する事も可能であるが、画像における効果がでないので無意味である。

（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例による、カメラについて説明する。図３は本発明のカメラのシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。撮影者はカメラを所定の撮影モードを切り替える。

撮影者は、主露光時間領域の絞り値Ａａ＝Ｆ８．０、シャッター速度Ｔａ＝１／２００［ｓ］、副露光時間領域の絞り値Ａｂ＝Ｆ２２、シャッター速度Ｔｂ＝１／４０［ｓ］を設定する。設定の方法はマニュアルモードで、それぞれのパラメータを設定する他に、シャッター速度、あるいは、絞り値のどちらかを設定して他方はＡＥセンサーの情報を元に、適正露出となる様に、設定してもよい。その場合はシャッター速度優先モードで設定する方がより効果に対して考えやすい。

撮影パラメータの設定後、撮影者の操作でレリーズボタン（不図示）が押されると、まず、図１のシステム制御回路１９からレンズ部１のレンズ制御部１１に絞りをＡａ＝Ｆ８．０に絞るための信号が送られる。レンズ制御１１は、絞り駆動制御部１０を通じて絞り羽根９を駆動し、Ｆ８．０まで閉じさせる。

レンズ制御部１１からの絞り駆動完了の信号がカメラ部２のシステム制御回路１９に届くと、システム制御回路１９はクイックリターンミラー１２を跳ね上げ、シャッター２１を開く。これにより主露光時間領域としてＡ露光域が露光される。５［ｍｓ］経過してところで、システム制御回路１９は絞りをＡｂ＝Ｆ２２まで絞るために、レンズ制御部１１に信号を送り、絞り制御部１０により絞り羽根９を更に閉じる。

システム制御回路は更に２５［ｍｓ］待機した後に、シャッター制御部２０に信号を送り、シャッター膜２１を閉じさせる。その後、システム制御回路はレンズの絞りを開放に戻す。

イメージセンサー２２に露光した像はセンサー制御部で電気信号として取り出され、システム制御回路１９で、画像処理されメモリ２４に格納される。

Ａ露光域での露光量を１とすると、Ｂ露光域での露光量は５／８となっている。焦点距離２００〜４００ｍｍ程度のレンズで車の流し撮りに用いれば、Ａ露光域で車はブレずに、くっきりと結像する。Ｂ露光域においては、１／４０［ｓ］とかなりスローシャッターなので、どんなに上手な人でも多少のブレが生じる。そのため、くっきりとした車の像にブレの画像が重なる画像となる。これは、車の細部まではっきりと結像しているが、動きが表現される理想の流し撮り画像である。

図４は絞りの駆動が遅い場合の本発明のカメラのシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。撮影者はカメラを所定の撮影モードを切り替え、主露光時間領域の絞り値Ａａ＝Ｆ１６．０、シャッター速度Ｔａ＝１／１００［ｓ］、副露光時間領域の絞り値Ａｂ＝Ｆ４５、シャッター速度Ｔｂ＝１／２５［ｓ］を設定する。撮影者のレリーズ操作が行われると、システム制御回路が絞りをＦ１６まで閉じる作業を行う。

その後、先と同様にシャッター膜が駆動し、イメージセンサーに露光する。絞りの駆動の時間が遅い場合は、その駆動時間分を予想してＡ露光域のシャッター時間Ｔａ＝１／１００［ｓ］を待たずに、絞りの駆動を開始する。この場合、絞りが絞り終える時間を持ってシャッター速度とする事が必要である。それは、主露光時間領域での露光は主に、像を止めてくっきり結像させるためである。そのため、露光量よりも、シャッター速度が重要であって、絞りの速度に依存して、シャッター速度が伸びてしまう事は好ましくない。シャッター速度を優先して決定する事が重要である。

絞りがＡｂまで駆動して後、Ｂ露光域の露光時間Ｔｂ＝１／２５［ｓ］待機する。その後、シャッター膜２１を閉じて、絞りを開放に戻す。そして、イメージセンサー２２上に露光した光線をセンサー制御部２３は電気信号としてシステム制御回路１９に送り、そこで画像処理を行い、画像データを得る。得られた画像データはメモリ２４に格納される。Ａ露光域での露光量を１とすると、Ｂ露光域での露光量は１／２となっている。主露光時間領域のシャッター時間が多少長いので、流し撮りとしての撮影画像が得られる。更に、そこに副露光時間領域の画像を重ねる事になるので、露光量の比を少なく設定している。

（実施例２）
以下、本発明の第２の実施例による、カメラについて説明する。図５は本発明のカメラのシャッターの露光時間と絞りとの関係の模式図である。実施例１とは異なり、主露光時間領域に対して、副露光時間領域を先に露光させるものである。これは、ストロボ撮影において、いわゆる後幕スローシンクロと同じような効果が得られるものである。便宜的に後幕モードと呼ぶ事にする。

撮影者はカメラを所定の撮影モードを切り替える。撮影者は、主露光時間領域の絞り値Ａａ＝Ｆ８．０、シャッター速度Ｔａ＝１／２００［ｓ］、副露光時間領域の絞り値Ａｂ＝Ｆ２２、シャッター速度Ｔｂ＝１／４０［ｓ］を設定する。ここまでは、実施例１と同様であるが、設定において、後幕モードを設定する。

レリーズ操作を行うと、システム制御回路はまず、レンズの絞りをＡｂ＝Ｆ２２に絞る。絞り駆動完了後、シャッター膜２１を駆動してシャッターを開く。Ｔｂ＝１／４０［ｓ］待機して後、絞りをＡａ＝Ｆ８．０まで開く。その後、Ｔａ＝１／２００［ｓ］経過したの後にシャッター２１を閉じる。

イメージセンサー２２に露光した像をセンサー制御部２３は電気信号として、システム制御回路１９に送る。そこで画像処理を行い、画像データを得る。得られた画像データはメモリ２４に格納される。

主露光時間領域と副露光時間領域の露光量の比は実施例１と同様に１：５／８となる。
ただし、先に動きのあるブレ画像が撮られ、最後にくっきりとした止まった画像が撮られる。

移動して行く物体を追わずに、撮る場合はこの後幕モードが最適で、主被写体のくっきりして画像の後ろに残像が残る様な画像が得られる。

実施例１、２とも、主露光時間領域の絞り値Ａａとシャッター速度Ｔａ、副露光時間領域の絞り値Ａｂとシャッター速度Ｔｂの４つのパラメータの設定に関しては、次のような方法がある。

Ｍ（マニュアルモード）：全てを撮影者が自由に手動で設定する。

Ｔｖ（シャッター優先モード）：主露光時間領域と、副露光時間領域の露光量の比を固定し、それぞれにシャッター速度だけを設定し、適正露光になる様に、それに合った絞り値を自動設定する。

Ａｖ（絞り優先モード）：主露光時間領域と、副露光時間領域の露光量の比を固定し、それぞれに絞りだけを設定し、適正露光になる様に、それに合ったシャッター速度を自動設定する。

Ｐ（プログラムモード）
主露光時間領域と、副露光時間領域の露光量の比を固定し、主露光時間領域のシャッター速度をレンズの焦点距離ｆからＴａ＝１／ｆに設定し、主露光時間領域のシャッター速度をレンズの焦点距離ｆからＴｂ＝５＊１／ｆに設定、適正露光になる様に、それに合った絞り値を自動設定する。

これらのモードを選択する事で、撮影者は経験に因らず、自動的に、流し撮りに最適なパラメータの設定ができるようになる。

以上、本発明により、透過型または、反射型液晶パネルを用いたプロジェクタや、ＤＭＤパネルを用いたプロジェクタにおいて、回折の影響の無い高コントラストで高品位な画像を提供することが可能である。

１ レンズ部、２ カメラ部、３ マウント、４ レンズ鏡筒、５ 前群レンズ、
６ フォーカスレンズ群、７ リレー系レンズ群、８ 絞りユニット、９ 絞り羽根、
１０ 絞り制御部、１１ レンズ制御部、１２ クイックリターンミラー、
１３ ピント板、１４ ペンタプリズム、１５ 接眼レンズ、１６ 測光光学系、
１７ 測光センサー、１８ ＡＥセンサー制御部、１９ システム制御回路、
２０ シャッター制御部、２１ シャッターユニット、２１ａ，２１ｂ シャッター膜、
２２ イメージセンサー、２３ センサー制御部、２４ メモリ、２５ 三脚座、
２６ 一脚

Claims (10)

1. フォーカルプレーンシャッターまたは、電子シャッターを有し、かつ可変絞りを有し、露光時間を主露光時間領域と、副露光時間領域に分け、それぞれの露光時間と絞り値を独立に設定する事を特徴とするデジタルカメラにおいて、主露光時間領域と、副露光時間領域の時間Ｔａ、Ｔｂ、および、それぞれでの絞り値Ａａ、Ａｂは、下記条件式を満たすことを特徴とするデジタルカメラ。
   Ｔａ＜Ｔｂ
   Ａａ＜Ａｂ
2. 主露光時間領域と、副露光時間領域での露光量は、下記条件式を満たすことを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。ただし、Ｅｖａは主露光時間領域の露光量、Ｅｖｂは副露光時間領域の露光量。
   Ｅｖａ ≧ Ｅｖｂ
3. 主露光時間領域と、副露光時間領域は、レリーズと同時に主露光時間領域の露光を行い、続いて副露光時間領域の露光を行うことを特徴とする請求項２に記載のデジタルカメラ。
4. 主露光時間領域と、副露光時間領域は、カメラの設定により、レリーズと同時に副露光時間領域の露光を行い、続いて主露光時間領域の露光を行うことを特徴とする請求項３に記載のデジタルカメラ。
5. 主露光時間領域と、副露光時間領域のそれぞれの露光時間Ｔａ，Ｔｂと、絞り値Ａａ、Ａｂをそれぞれ独立に設定する機能を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のデジタルカメラ。
6. 主露光時間領域と、副露光時間領域のそれぞれの露光時間Ｔａ，Ｔｂと、主、副の露光量の＋／−増減を設定して、絞り値は測光量から算出した値を用いることを特徴とする請求項５に記載のデジタルカメラ。
7. その際、初期の露光量は主、副ともに−１段を基準にすることを特徴とする請求項６に記載のデジタルカメラ。
8. Ｔａがある値よりも高速の場合はＡａの設定できる範囲に制限を設けるとともに、ＩＳＯ感度を上げて適正露出を確保することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のデジタルカメラ。
9. レンズの焦点距離情報から以下の式でＴａを算出して自動設定する際に、以下の条件式を満たすことを特徴とする請求項５に記載のデジタルカメラ。
   １／Ｔａ＝ ｋ ×ｆ
   ０．５＜ｋ＜２．０
10. ぶれセンサーからの信号に基づき、ｋを決定し、レンズの焦点距離情報を用いてＴａを算出して自動設定することを特徴とする請求項９に記載のデジタルカメラ。