JP2020086191A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高輝度な被写体が画角内に入り込んだ場合に撮像素子に焼けが発生することを防ぐ撮像装置を提供すること。【解決手段】 被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子（１０４）と、前記撮像素子（１０４）の前方に配置され、羽根群を走行させることで前記撮像素子（１０４）を開放状態から遮光状態に切り替えるメカニカルシャッター手段（３）と、前記撮像素子（１０４）に蓄積される電荷量を検出可能な検出部（１０１）と、を備えた撮像装置（１００）において、前記撮像素子（１０４）の露光中に蓄積された電荷量が任意の閾値を超過したことを前記検出部（１０１）が検出した場合に、前記メカニカルシャッター手段（３）を走行させ、前記撮像素子（１０４）を開放状態から遮光状態に切り替えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、メカニカルシャッターを用いた撮影が可能である撮像装置に関し、特に被写体のスルー画を表示装置にて表示可能な撮像装置に関する。

従来のデジタルカメラでは、メカニカルシャッターを用いて撮像素子への露光を制御することで画像の撮影を行うものが知られており、また撮像素子を露出させた状態にてスルー画を表示部に表示する技術も既知のものである。

このようなデジタルカメラにおいて、撮影中に太陽のような高輝度な被写体が入り込んだ場合におけるトラブルへの対応が可能なカメラが知られている。

特許文献１のように、ファインダ内表示での撮影中に高輝度な被写体が入り込んだ場合に撮影者の眼を傷めないよう、ミラーを駆動させることによりファインダへの光路を遮断すると同時に被写体のスルー画を表示部に表示するようにしたシステムが知られている。

特開２０１０−７２３２０号公報

しかしながら上記の特許文献１に開示された既知の撮像装置では、高輝度な被写体が画角内に入り込んだ状態で撮像素子が露出することとなり、強力な被写体光が撮像素子上に結像した場合、その際に発生する熱によって撮像素子に焼けが生じてしまう。

そこで本発明の目的は、高輝度な被写体が画角内に入り込んだ場合に撮像素子に焼けが発生することを防ぐ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、
被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
前記撮像素子の前方に配置され、羽根群を走行させることで前記撮像素子を開放状態から遮光状態に切り替えるメカニカルシャッター手段と、
前記撮像素子に蓄積される電荷量を検出可能な検出部と、
を備えた撮像装置において、
前記撮像素子の露光中に蓄積された電荷量が任意の閾値を超過したことを前記検出部が検出した場合に、前記メカニカルシャッター手段を走行させ、前記撮像素子を開放状態から遮光状態に切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、高輝度な被写体が画角内に入り込んだ場合に撮像素子に焼けが発生することを防ぐ撮像装置を提供することが出来る。

実施形態における一眼レフタイプのデジタルカメラの構成を示すブロック図 （ａ）は実施形態における撮像素子内の通常画素の断面図、（ｂ）は実施形態における撮像素子内の低感度画素の断面図 実施形態における撮像素子内の画素の配置方法を示す正面図 実施形態におけるデジタルカメラの動作を示すフローチャート 実施形態におけるデジタルカメラの待機状態を示す断面図 実施形態におけるデジタルカメラのライブビュー状態を示す断面図 実施形態における撮像素子遮光状態を示す断面図

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、本発明の撮像装置の一実施形態である一眼レフタイプのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。

図１において、デジタルカメラは、カメラ本体１００と、カメラ本体１００に装着される交換レンズ２０１とを備えている。

まず、交換レンズ２０１内の構成について説明する。撮影レンズ２０１ａは、後述する撮像素子１０４上に被写体像を結像させるために光軸Ｌ方向に移動可能となっている。ここで、図１では、１つのレンズだけを示しているが、撮影レンズ２０１ａは複数のレンズユニットで構成されるのが一般的である。レンズＣＰＵ２０１ｂは、レンズ駆動回路２０１ｃを介して、撮影レンズ２０１ａの駆動を制御する。また、レンズＣＰＵ２０１ｂは、交換レンズ２０１側の通信接点２０１ｄおよびカメラ本体１００側の通信接点１１０を介して、カメラ本体１００内のカメラＣＰＵ１０１と通信可能である。

次に、カメラ本体１００内の構成について説明する。

カメラが非撮影状態（図１に示す状態）にある場合において、撮影レンズ２０１ａを通過した被写体光束のうちの一部の光束は、撮影光路内に位置するミラー部材１０２で反射されてファインダ光学系１０３に導かれる。これにより、撮影者は、ファインダ光学系１０３を介して被写体像を観察することができる。

カメラが非撮影状態から撮影状態に移行すると、ミラー部材１０２が撮影光路から退避することで、撮影レンズ２０１ａからの被写体光束は、ＣＭＯＳセンサからなる撮像素子１０４側に向かう。ここで、撮像素子１０４の被写体に近い側には、フォーカルプレンシャッター１０５が配置されており、フォーカルプレンシャッター１０５が閉じた状態から開いた状態に移行することで、被写体光束は撮像素子１０４に到達する。

フォーカルプレンシャッター１０５は、複数の遮光羽根（羽根群）が回動可能に軸支され平行リンクを形成したメカ先幕４およびメカ後幕３有しており、それぞれ重畳状態（アパチャ開状態）と展開状態（アパチャ閉）に可動である。

ここで、カメラＣＰＵ１０１は、シャッター駆動回路１０６を介してフォーカルプレンシャッター１０５の駆動を制御する。また、撮像素子１０４には、パルス発生回路１０７から走査クロックや所定の制御パルスが供給される。パルス発生回路１０７で発生した走査クロックのうち垂直走査用のクロックは、垂直駆動変調回路１０８によって所定の周波数に変調されて、撮像素子１０４に入力される。

そして、撮像素子１０４は、その受光面に入射する光量に応じて発生する電荷を蓄積する蓄積モード、蓄積された電荷を排出するリセットモード、及び蓄積された電荷を読み出す読み出しモードなどで制御される。これらのモードにおける撮像素子１０４の駆動制御はＣＰＵ１０１によって行われる。また、パルス発生回路１０７は、信号処理回路１０９にもクロック信号を出力する。

信号処理回路１０９は、撮像素子１０４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）を施すことにより画像データを生成する。生成された画像データは、画像表示回路１１４に出力されて表示部１１５へ撮影画像として表示されたり、画像記録回路１１１に記録されたりする。

スイッチユニット１１２は、撮影条件等を設定するために操作されるスイッチや、撮影準備動作および撮影動作を開始させるために操作されるスイッチを含む。そして、カメラＣＰＵ１０１は、スイッチユニット１１２の操作に応じた動作を行う。

図２の（ａ）は撮像素子１０４内に配置される通常画素３０１の断面を簡易的に表したものである。マイクロレンズ３０３は単一画素に入射される光を光センサ３０４上に合焦させ、光センサ３０４はマイクロレンズ３０３によって合焦された光を光電変換により電荷として蓄積する。

図２の（ｂ）は撮像素子１０４に配置される画素であり、通常画素３０１よりも光センサに合焦される光量が少なくなるように構成された低感度画素３０２である。通常画素の構成に加えて、遮光材料３０５がマイクロレンズ３０３と光センサ３０４の間に設けられ、マイクロレンズ３０３が光センサ３０４上に合焦する光の一部を遮光することで、光センサ３０４が蓄積する電荷量を減少させている。つまり高輝度な被写体光の入射により通常画素３０１では蓄積電荷量が飽和してしまう場合においても、低感度画素では飽和すること無く被写体の輝度を検出することが可能である。

図３は撮像素子１０４内における通常画素３０１と低感度画素３０２の配置方法を示している。

１０４ａは撮影時に撮像素子１０４内で実際に露光する撮像領域を示しており、１０４ｂは撮像領域１０４ａ内に任意に設定される画素配置境界１０４ｂを示している。撮像素子１０４の外周から画素配置境界１０４ｂまでの領域には複数の低感度画素３０２と複数の通常画素３０１が任意の配列で配置される。画素配置境界１０４ｂよりも内側の領域には低感度画素３０２は配置されず、通常画素３０１のみが配置される。本実施形態においては画素配置境界１０４ｂを設け、低感度画素３０２を配置する領域と配置しない領域を区別しているが、画素配置境界１０４ｂを設けずに撮像素子全体に低感度画素３０２を配置しても良い。

図４は本実施形態におけるデジタルカメラの動作を表したフローチャートであり、図５〜図７は図４に示す各動作中におけるデジタルカメラの状態を示す断面図である。これらの動作はカメラＣＰＵ１０１が主体となって実行される。

まず図５に示す待機状態からＳ４０１にてスイッチユニット１１２が操作され、ライブビューモードが開始されるとＳ４０２へ移行する。Ｓ４０２にてミラー部材１０２のアップ駆動とメカ先幕４の走行を実行することで、図６に示すように撮像素子１０４が露出した状態（ライブビュー状態）へと移行する。

次にＳ４０３にて撮像素子１０４に配置された通常画素３０１及び低感度画素３０２が入射光を光電変換により電荷として蓄積する。Ｓ４０４ではＳ４０３にて蓄積された電荷量を信号処理回路１０９へ出力し、Ｓ４０５にて信号処理回路１０９が表示部１１５へ被写体のスルー画を表示する。

次にＳ４０６にてカメラＣＰＵ１０１が低感度画素３０２へ蓄積された電荷量を確認し、任意の閾値以上かを判定する。この閾値は撮像素子１０４に焼けが生じる時に低感度画素３０２が蓄積しうる電荷量に設定するのが好ましい。判定の結果、蓄積した電荷量が閾値以下であればＳ４０３へと戻り、スルー画の表示を続行することで被写体像がリアルタイムに更新される。蓄積した電荷量が閾値以上であった場合は撮像素子１０４に焼けが発生する虞があると判断し、Ｓ４０７へと移行する。

Ｓ４０７ではメカ後幕３を走行させアパチャを閉状態とすることで撮像素子１０４へ入射する光を遮断し、Ｓ４０８にて通常画素３０１及び低感度画素３０２の蓄積と読み出しを終了することでスルー画の表示を終了する。

Ｓ４０７及びＳ４０８の動作にて表示部１１５はブラックアウトされるため、Ｓ４０９にて撮像素子１０４に焼けが生じる虞があった旨と注意を促すメッセージを表示する。

その後Ｓ４１０にてミラー部材１０２のダウン駆動とメカ後幕３及びメカ先幕４のチャージ駆動を実行することでデジタルカメラを図５に示す待機状態とし、ライブビューモードを終了する。

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。

３ メカ後幕、１００ カメラ本体、１０１ カメラＣＰＵ、１０４ 撮像素子、
３０１ 通常画素、３０２ 低感度画素

Claims (3)

1. 被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子の前方に配置され、羽根群を走行させることで前記撮像素子を開放状態から遮光状態に切り替えるメカニカルシャッター手段と、
   前記撮像素子に蓄積される電荷量を検出可能な検出部と、
   を備えた撮像装置において、
   前記撮像素子の露光中に蓄積された電荷量が任意の閾値を超過したことを前記検出部が検出した場合に、前記メカニカルシャッター手段を走行させ、前記撮像素子を開放状態から遮光状態に切り替えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子は、画像生成のための通常画素と、前記通常画素よりも露光量が少なくなるように構成された低感度画素を有し、前記低感度画素に蓄積された電荷量が任意の閾値を超過したことを前記検出部が検出した場合に、前記メカニカルシャッター手段を走行させ、前記撮像素子を開放状態から遮光状態に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記低感度画素は前記撮像素子内の周辺に配置され、前記撮像素子の中央部には前記通常画素が配置されることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。