JP2020067468A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影レンズから入射した被写体光がシャッター幕に結像した場合に熱で変形または穴があくことを軽減する撮像装置を提供すること。【解決手段】被写体光を集光する撮影レンズと、撮影レンズを通過した被写体光の光量を調節する絞りと、絞りを制御するレンズ制御手段と、複数の画素からなる撮像素子と、開口と、撮像素子の読み出し中には開口を遮光状態に保ち、開口を開放状態から遮光状態及び遮光状態から解放状態に走行する、少なくとも一つのシャッター幕を有するフォーカルプレーンシャッターと、撮像素子の読み出し中に撮影レンズを通過した被写体光がシャッター幕に結像し、熱によって変形または穴があく可能性を判別する判別手段とを有し、判別手段よりシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性があると判断された場合にはシャッター幕の開放状態から遮光状態への走行が終了したのちにレンズ制御手段が絞りを絞り込むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、シャッター装置を備える撮像装置に関する。

ミラーボックスを有していない所謂ミラーレスカメラにおいては、撮像素子の読み出し中は撮像素子を遮光する必要があり、この場合、シャッター装置が備えるシャッター幕で遮光するのが一般的である。

そして、上記遮光中に撮影レンズから入射した太陽等の高輝度の被写体光がシャッター幕に結像した場合にシャッター幕が熱により変形または穴があく問題がある。

上記問題の対策として、従来はシャッター幕の材質を耐熱性の高い金属またはカーボンファイバーを用いていたが、金属製の羽根を採用した場合には、重量が重い、コストが高いという問題があった。また、カーボンファイバー製の羽根を採用した場合は、コストが高い問題があった。

特許文献１には、電源オフの間、交換レンズを介して入射される被写体からの光に起因する撮像素子の劣化を軽減する対策が開示されている。

特開２００９−２６０９５９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術では、撮像素子の読み出し中は撮影レンズから入射した光がシャッター幕に結像しシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性がある。

そこで、本発明の目的は、撮影レンズから入射した被写体光がシャッター幕に結像した場合にシャッター幕が熱により変形または穴があくことを軽減することを可能にした撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
被写体光を集光する撮影レンズと、
撮影レンズを通過した被写体光の光量を調節する絞りと、
絞りを制御するレンズ制御手段と、
複数の画素からなる撮像素子と、
開口と、
上記撮像素子の読み出し中には、前記開口を遮光状態に保ち、前記開口を開放状態から遮光状態、及び遮光状態から解放状態に走行する少なくとも一つのシャッター幕を有するフォーカルプレーンシャッターと、
上記撮像素子の読み出し中に上記撮影レンズを通過した被写体光が上記シャッター幕に結像しシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性を判別する判別手段と、を有し、
上記判別手段よりシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性があると判断された場合には上記シャッター幕の開放状態から遮光状態への走行が終了したのちにレンズ制御手段が絞りを変形または穴があくことのない値に絞り込むことを特徴とする。

本発明によれば、撮影レンズから入射した被写体光がシャッター幕に結像した場合にシャッター幕が熱により変形または穴があくことを軽減する撮像装置の提供を実現できる。

本発明の撮像装置のブロック図 太陽がシャッター幕２０２に結像している状態の説明図 本発明の羽根変形判定手段の動作を説明するフローチャート 本発明の撮像装置の動作を説明するフローチャート

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、本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。

３０１は撮像レンズ、３０２は撮像レンズからの被写体光の光量を調節する絞り、３０３はＣＰＵ２０４からの信号により絞り３０２及び撮像レンズ３０１を制御するレンズ制御手段である。

撮像レンズ３０１（光学系）からの被写体光は絞り３０２により所定の光量に調節されたのちに撮像素子２０３に向かう。

撮像素子２０３は、ＣＭＯＳイメージセンサ等が使用され、撮像レンズ３０１により結像された被写体像を光電変換する。

撮像素子２０３と絞り３０２の間にはフォーカルプレーンシャッター２０１が設けられている。

フォーカルプレーンシャッター２０１には撮像素子を開放状態から遮光状態及び遮光状態から解放状態に移動するよう制御されるシャッター幕２０２が設けられている。

２０５はシャッター駆動回路であり、ＣＰＵ２０４の信号により、シャッターを駆動する。

第１スイッチ２１０は撮影準備を開始するスイッチであり、第２スイッチ２１１は撮影を開始するスイッチである。第１スイッチ２１０と第２スイッチ２１１は、２段スイッチで形成されており、第１ストロークで第１スイッチ２１０がＯＮし、第２ストロークで第２スイッチ２１１がＯＮする。

レンズ制御手段３０３は、撮像レンズ３０１の焦点距離、絞り径、射出瞳径、射出瞳と撮像素子２０３との距離等のレンズ情報をＣＰＵ２０４に出力するとともに、ＣＰＵ２０４からの制御に応じて絞り、レンズ等を駆動する。

ＣＰＵ２０４は、シャッター駆動回路２０５、信号処理回路２０９、撮像素子駆動回路２０７、レンズ制御手段３０３の制御および演算を行う。

撮像素子駆動回路２０７はＣＰＵ２０４からの信号により、撮像素子２０３に電子先幕としてのリセット走査（電子先幕走行）を行わせる。

信号処理回路２０９は、撮像素子２０３から読み出された信号に対して所定の処理（色処理やガンマ補正等）を施すことによりライブビュー画像データ及び静止画画像データを生成する。

記録媒体２１２は、信号処理回路２０９により処理された静止画画像データを記録する。表示部２１３は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）等が使用され、ライブビュー画像、撮影した画像や各種メニュー画面などを表示する。メモリ部であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２１４は、信号処理回路２０９に接続され、画像データなどを一時的に記憶する。

また、ＣＰＵ２０４は信号処理回路２０９が生成した画像データより被写体光の光量を演算する。

撮影レンズから入射した光がシャッター幕に結像しシャッター幕が熱により変形または穴があく条件は
ａ：太陽がシャッター羽根にピントが合っている
かつ
ｂ：シャッター羽根に到達する被写体光の光量が所定値より大きいこと
である。

図２は太陽がシャッター幕２０２に結像している状態の説明図である。

図において、撮像レンズ３０１は２枚のレンズで構成されている。

Ｓ１は被写体とレンズの前側主点間の距離（負の値）
Ｓ２はレンズの後側主点と撮像素子２０３のセンサ面間の距離
ｆはレンズの焦点距離
σはレンズの後側主点とシャッター幕２０２の間の距離
δはシャター幕２０２と撮像素子２０３のセンサ面間の距離
である。

被写体がセンサ面に結像している時の条件は
１／ｆ＝１／Ｓ２−１／Ｓ１
である。

したがって被写体がセンサ面に結像している時の被写体距離Ｓ１は
Ｓ１＝１／（１／Ｓ２−１／ｆ）
また、太陽は無限遠の被写体と考えることができ
太陽がシャッター幕２０２に結像しているので
σ＝ｆ
Ｓ２＝ｆ＋δとなる。

以上より
太陽がシャッター幕２０２に結像している時の被写体距離Ｓ１は
Ｓ１＝１／（１／（ｆ＋δ）−１／ｆ））
となる。

図３のフローチャートで本発明の羽根変形判定手段の動作を説明する。

羽根変形判定手段はシャッター羽根に到達する被写体光がシャッター羽根を変形させるまたは穴があく条件かどうか判定する。

Ｓ１０１：スタート
Ｓ１０２：ＣＰＵが被写体距離Ｓ１が太陽がシャッター幕２０２に結像している時の条件を満足する条件
Ｓ１＝１／（１／（ｆ＋δ）−１／ｆ））
か判定する。

ＹＥＳなら１０３に進み ＮＯならＳ１０５に進む。

Ｓ１０３：ＣＰＵ２０４が被写体の光量が所定値α以上かどうか判定する。

所定値αはシャッター羽根を変形させるまたは穴があく光量である。

ＹＥＳなら１０４に進み ＮＯならＳ１０５に進む。

Ｓ１０４：Ｋ＝１を設定する。

Ｓ１０５：終了。

図４のフローチャートで本発明の撮像装置の動作を説明する。

本フローチャートはライブビュー状態からスタートする。

ライブビュー状態では
絞り開放
シャッター幕開放
ライブビュー画像読み込み
になっている。

Ｓ２０１：スタート
Ｓ２０２：Ｋ＝０
羽根変形手段の判定値Ｋをリセットする。

Ｓ２０３：レンズ情報取得
ＰＵ２０４がレンズ制御手段３０３から撮像レンズ３０１の焦点距離、絞り径、射出瞳径、射出瞳と撮像素子２０３との距離等のレンズ情報を取得する。

Ｓ２０４：ＣＰＵ２０４が信号処理回路２０９からライブビュー画像を取得する。

Ｓ２０５：ＣＰＵ２０４が取得したライブビュー画像から被写体の光量を演算する。

Ｓ２０６：ＣＰＵ２０５が取得したライブビュー画像から焦点検出すなわち、被写体とレンズの前側主点間の距離（負の値）Ｓ１及びレンズの後側主点と撮像素子２０３のセンサ面間の距離Ｓ２を演算する。

Ｓ２０７：レンズ制御手段３０３はＣＰＵが演算したレンズの後側主点と撮像素子２０３のセンサ面間の距離Ｓ２になるように撮像レンズ３０１を駆動する。

Ｓ２０８：図３のフローチャートに示す方法で、シャッター羽根に到達する被写体光がシャッター羽根を変形させるまたは穴があく条件かどうか判定する。

上記判定を実施するので、必要な場合にのみ絞りを駆動し不要な駆動を行わないので消費電力の増加及び絞りの作動回数の増加を最低限にとどめることができる。

Ｓ２０９：撮影開始スイッチＳＷ２がオンしているか判定する。

ＹＥＳの場合はＳ２０６に進み、ＮＯの場合はＳ２０２に進む。

Ｓ２１０：ＣＰＵ２０４はＳ２０５で演算した被写体光の光量から適正露光になる絞り値を演算しレンズ制御手段３０３に通信する。

レンズ制御手段３０３は上記絞り値に絞り３０２を絞り込む。

Ｓ２１１：ＣＰＵ２０４はＳ２０３で取得した撮像レンズ３０１の焦点距離、絞り径、射出瞳径、射出瞳と撮像素子２０３との距離等のレンズ情報から撮像電子先幕としてのリセット走査（電子先幕走行）の走行カーブを決定する。

撮像素子駆動回路２０７はＣＰＵ２０４からの信号により、上記走行カーブで撮像素子２０３の電子先幕走行を行わせる。

Ｓ２１２：ＣＰＵ２０４からの信号によりシャッター駆動回路２０５はシャッター幕２０２を開放状態から遮光状態に走行させる。

Ｓ２１３：不図示のシャッター走行判定手段がシャッター幕の走行が完了したか判定する。

ＹＥＳならＳ２１０にＮｏならＳ２０９に進む。

Ｓ２１４：羽根変形手段の判定値Ｋが１すなわち、被写体の光がシャッター羽根を変形させるまたは穴があく条件の場合はＳ２１５に進み、Ｋが１でない場合はＳ２１６に進む。

Ｓ２１５：ＣＰＵ２０４はＳ２０５で演算した被写体光の光量から被写体の光量がシャッター羽根を変形または穴があけることのない絞り値を演算しレンズ制御手段３０３に通信する。

レンズ制御手段３０３は上記絞り値に絞り３０３を絞り込む。

Ｓ２１６：信号処理回路２０９は撮像素子２０３の画像データの読み出しを開始する
Ｓ２１７：読み出し終了を判定する。

ＹＥＳならＳ２１８にＮｏならＳ２１７に進む。

Ｓ２１８：ＣＰＵ２０４からの信号によりシャッター駆動回路２０５はシャッター幕２０２を遮光状態から解放状態にチャージする。

Ｓ２１９：レンズ制御手段３０３は絞り３０３を開放する。

Ｓ２２０：終了。

上記フローチャートによると、シャッター幕２０２が撮像素子２０３を遮光している時は絞り３０３が被写体光の光量をシャッター幕２０２を変形させるまたは穴があく光量より少ない光量に調整しているために、シャッター幕２０２が変形、または穴があくことが無い。

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。

３０１ 撮像レンズ、３０２ 絞り、３０３ レンズ制御手段、
２０１ フォーカルプレーンシャッター、２０２ シャッター幕、
２０３ 撮像素子、２０４ ＣＰＵ、２０５ シャッター駆動回路

Claims (1)

1. 被写体光を集光する撮影レンズと、
   撮影レンズを通過した被写体光の光量を調節する絞りと、
   絞りを制御するレンズ制御手段と、
   複数の画素からなる撮像素子と、
   開口と、
   上記撮像素子の読み出し中には、前記開口を遮光状態に保ち、前記開口を開放状態から遮光状態、及び遮光状態から解放状態に走行する少なくとも一つのシャッター幕を有するフォーカルプレーンシャッターと、
   上記撮像素子の読み出し中に上記撮影レンズを通過した被写体光が上記シャッター幕に結像しシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性を判別する判別手段と、を有し、
   上記判別手段よりシャッター幕が熱により変形または穴があく可能性があると判断された場合には上記シャッター幕の開放状態から遮光状態への走行が終了したのちにレンズ制御手段が絞りを変形または穴があくことのない値に絞り込むことを特徴とする撮像装置。