JP4309716B2

JP4309716B2 - カメラ

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Publication number: JP4309716B2
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Inventors: 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-07-22
Also published as: JP2005045544A

Description

本発明は、電子モニタを介して被写体を観察することが可能なカメラに関する。

デジタルカメラの中には、撮影に先立って、撮像素子で取得した被写体の画像をリアルタイムに電子モニタに表示させることが可能なものがある。以下、このような機能を「スルー画表示機能」と称する。このような機能を用いることにより、光学式のファインダを用いずに電子モニタを介して被写体を観察可能である。

このようなスルー画表示機能を用いたファインダ表示、所謂電子ファインダ表示では、撮像素子で取得した被写体の画像をリアルタイムに確認できることから、デジタルカメラを用いて多様な撮影スタイルで撮影を行うことが可能である。これは、撮像素子によって電子化された被写体の画像情報を利用することができ、光学式のファインダ以上にモニタの方法に自由度が生じるためである。例えば、このようなスルー画表示機能を用いれば、カメラ本体から取り外し可能なモニタを構成して、遠隔地から画像を確認することもできる。

更に、撮像素子で取得した被写体の画像データを利用すれば、被写体のパターンを判定することによって主要被写体を検出したり、被写体のコントラストを検出することによって撮影レンズのオートフォーカス（ＡＦ）を行ったりする等の露出制御上の工夫も可能である。

また、特許文献１では、このようなスルー画表示機能を、一眼レフレックスカメラ（以下、一眼レフカメラと称する）に搭載する提案がなされている。これは、一眼レフカメラでスルー画表示機能を利用する際に、シャッタを開いた状態でクイックリターンミラー（以下、ミラーと称する）を撮影レンズの撮影光路から退避させるというものである。
特開２００２−３００４３５号公報

一眼レフカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体の像を高品位の光学式ファインダによって確認しながら撮影できるので、種々の撮影レンズを付けかえて被写体の像を確認して撮影できる。このような一眼レフカメラでは、ミラーによって光学式ファインダ側に光路を折り返す等の工夫が必要である。また、一眼レフカメラにおいてはミラーと共に撮像素子の前面にフォーカルプレンシャッタ（以下、シャッタと称する）が併用されることが多い。このシャッタの存在により通常状態で撮像素子に光が入射することはない。このため、撮影時やスルー画機能利用時には、上述したように、ミラーを撮影レンズの撮影光路から退避させ、シャッタを開放する必要がある。

しかしながら、特許文献１の提案では、一眼レフカメラにおけるミラーの制御についてしか述べられておらず、シャッタの制御については充分に述べられていない。

即ち、ミラーは、撮影光路から退避させるだけでよいが、シャッタを開放にしておくと、スルー画表示機能は利用できるが高品質の画像を撮影することが困難になる。ここで、デジタル画像の品位は、撮像素子の画素数、それぞれの画素の測定レンジ、及び撮像素子から出力される信号のＳ／Ｎ比によって決定されるので、測定レンジを大きく、かつＳ／Ｎ比が良好にするためには、撮像素子の画素を構成するセンサの受光面をなるべく大きくして、更に撮像素子に余計な回路を付加しないことが望ましい。

但し、この場合には、撮像素子に信号転送回路等を設けることができないので、電気的な制御のみで露出制御可能な所謂電子シャッタを構成することができない。したがって、機械式のシャッタ（ここでは、フォーカルプレンシャッタ）が必要になる。

また、シャッタの制御手法としては、単純に一旦シャッタを閉じてから再度撮影シーケンスを行うことも考えられるが、これでは、レリーズタイムラグが長くなってしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、一眼レフカメラにおいても、スルー表示画機能を利用できると共に、高品質の画像撮影が可能で、更にレリーズタイムラグも短縮できるカメラを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様によるカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段に入射する光の量を制御するためのフォーカルプレンシャッタとを具備し、上記フォーカルプレンシャッタを開状態にしたまま上記撮像手段によって上記被写体像を繰り返し取得して電子モニタに動画像を表示するスルー画表示が可能なカメラであって、上記スルー画表示中に画像記録のための撮影動作を行う場合に、被写体の条件に応じて、上記フォーカルプレンシャッタを開いたまま上記撮影動作を開始する第１のシャッタ制御モードと上記フォーカルプレンシャッタを閉じてから上記撮影動作を開始する第２のシャッタ制御モードの何れかを選択的に実行する露出制御手段を具備する。
また、上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様によるカメラは、撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段に入射する光の量を制御するためのフォーカルプレンシャッタとを具備し、上記フォーカルプレンシャッタを開状態にしたまま上記撮像手段によって上記被写体像を繰り返し取得して電子モニタに動画像を表示するスルー画表示が可能なカメラであって、上記スルー画表示中に画像記録のための撮影動作を行う場合に、被写体の条件に応じて、上記フォーカルプレンシャッタを開いたまま上記撮影動作を開始する第１のシャッタ制御モードと上記フォーカルプレンシャッタを閉じてから上記撮影動作を開始する第２のシャッタ制御モードの何れかを選択的に実行する露出制御手段と、上記露出制御手段によって上記第１のシャッタ制御モードが開始されるときに上記撮像手段で得られる信号をリセットするリセット手段と、上記第１のシャッタ制御モードの実行後に上記撮像手段で得られる信号に対して上記被写体の条件に応じた露出むら補正を行う露出むら補正手段とを具備することを特徴とする。

これらの第１及び第２の態様によれば、適切なシャッタ制御を行うことにより、スルー画表示機能を利用できると共に、高品質の画像撮影が可能で、更にレリーズタイムラグも短縮できる。

本発明によれば、一眼レフカメラにおいても、スルー表示画機能を利用できると共に、高品質の画像撮影が可能で、更にレリーズタイムラグも短縮できるカメラを提供することができる。

本発明は、機械式のシャッタの制御と撮像素子の制御とを最適に関連付けることにより、スルー表示画機能を利用できると共に、高品質の画像撮影が可能で、更にレリーズタイムラグも短縮できるカメラを実現する。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１に係るカメラにおける電気回路のブロック構成図である。この実施例１のカメラは、所謂一眼レフレックス方式のデジタルカメラである。

即ち、本実施例１のカメラ１は、撮影光学系１１と、撮像素子（撮像手段）１２と、シャッタ幕（シャッタ手段）１３と、可動ミラー１４と、サブミラー１５と、ＡＤ変換部１６（図１ではＡＤ部１６と記す）と、画像信号処理部１７と、表示制御部１８と、電子モニタ（ＬＣＤ）１９と、演算制御回路（露出制御手段、モード切換手段）２０と、操作スイッチ２１と、記録媒体部２２と、測光光学系２３と、ボディ内測光センサ２４と、調光部２５と、ストロボ部２６、ストロボ制御部２７と、ファインダ光学系（スクリーン２８、ペンタゴナルダハプリズム（以下ペンタプリズムと称する）２９、接眼レンズ３０等で構成される）と、ファインダ内測光センサ３１と、測光部３２と、フィールドレンズ３３と、光路屈曲鏡３４と、再結像レンズ３５と、センサアレイ３６と、レンズ駆動部３７とから構成されている。

撮影光学系１１は、複数のレンズ（撮影レンズ）から構成されており、被写体１１０からの光束を入射させる。また、この撮影光学系１１の近傍には絞り機構１１ａが配されていて、演算制御回路２０の制御に従って撮影光学系１１を介して入射する光の光量を調節する。

撮像素子１２は、撮影光学系１１を介して入射した被写体の像などの光を受光して電気信号に変換する機能を有する。ここで、この撮像素子１２は、高画素であり、かつ、各画素の面積も大型のものが適用されているものとする。また、本カメラ１は、一眼レフカメラであり、所謂電子シャッタ機能を有していないので、本カメラ１には、撮像素子１２の受光面側の近傍に、シャッタ幕１３が配設されている。即ち、撮像素子１２は、当該シャッタ幕１３が開状態となっている期間のみ撮影光学系１１からの光束を受光し得るように構成されている。

このシャッタ幕１３と撮影光学系１１の間には、可動ミラー１４が配置されている。この可動ミラー１４は、シャッタ幕１３と撮影光学系１１との間の空間において、撮影光学系１１の撮影光路から退避する位置（以下、退避位置と称する）と撮影光路上に配置される位置（以下、通常位置と称する）との間で回動自在に構成されている。ここで、当該可動ミラー１４が通常位置に配置されたときには、図１に示すように撮影光学系１１の光軸に対して角度略４５度だけ傾いた状態で固定される。この状態において、可動ミラー１４の反射面は、ファインダ光学系の側を向くように設定されている。

また、可動ミラー１４の一部の領域、例えば略中央部近傍の領域は、撮影光学系１１からの光束の一部を透過させ得るように半透過鏡によって構成されている。そして、この半透過鏡で構成される領域に対向する部位には、サブミラー１５が配設されている。即ち、サブミラー１５は、可動ミラー１４の背面側、即ち撮像素子１２に対向する側の面に対して、その一端部が所定方向に回動自在となるように軸支されており、これにより、サブミラー１５の反射面は、可動ミラー１４の半透過鏡の領域に対向するよう配置される。即ち、サブミラー１５は、可動ミラー１４が通常位置に配置されたときに、可動ミラー１４に対して図１に示すような所定の角度をなすように配置されている。また、サブミラー１５は、可動ミラー１４が退避位置に配置されたときには、可動ミラー１４に対して略平行となる所定の位置に配置される。これにより、可動ミラー１４が退避位置に移動すると同時にサブミラー１５も撮影光学系１１の光路上から退避する。

シャッタ幕１３は、図２に示すように、先幕（第１のシャッタ）１３ａ及び後幕（第２のシャッタ）１３ｂの二つの幕部材によって構成されている。通常状態においては先幕１３ａが撮像素子１２の受光面の前面に配置され、当該撮像素子１２の受光面は遮蔽された状態にある。

スルー画表示機能の利用時や露出時においては、可動ミラー１４及びサブミラー１５（これらを合わせてクイックリターンミラーと呼ぶ。なお、ここでは、単にミラーと称する）を図３に示すような所定の位置に退避移動させる。そして、この状態で図２に示すように先幕１３ａを矢印Ｙ１方向に移動させる。続いて所定の時間を置いてから後幕１３ｂをＹ２方向（Ｙ１と同じ方向である）に移動させる。このとき、先幕１３ａと後幕１３ｂとの間には所定の隙間が生じることになる。この隙間寸法を調節する、即ち先幕１３ａ及び後幕１３ｂの動き出す時間を調節することにより撮像素子１２への露出時間（即ちシャッタ速度）を調節することができる。

このようにミラーを撮影光学系１１の撮影光路から退避させ、シャッタ幕１３を開放すると、撮影光学系１１を介して入射した被写体１１０からの光束が撮像素子１２に結像する。撮像素子１２は、撮影光学系１１を介して入射する被写体像を電気信号に変換する。即ち、撮像素子１２は、入射した被写体像について光電変換処理等を行って画像信号を生成してＡＤ変換部１６に出力する。ＡＤ変換部１６は、撮像素子１２により生成され出力されるアナログ信号による画像信号を所定の形式のデジタル画像信号に変換して画像信号処理部１７に出力する。

画像信号処理部１７は、ＡＤ変換部１６によって変換したデジタル画像信号に対して所定の画像処理、例えば当該画像データによって表されるべき画像の、色調補正、階調補正、γ（ガンマ）補正といった調整等の処理を行う。

このような調整を行った後、画像信号処理部１７はこのデジタル画像信号を表示制御部１８に出力する。表示制御部１８は、画像信号処理部１７から入力されてきたデジタル画像信号に基づいて例えば、液晶モニタ等から構成される電子モニタ（以下、ＬＣＤと称する）１９に画像表示を行う。このＬＣＤ１９は、図３に示すように回動可能に構成してもよい。

ここで、このスルー画表示は、撮影者によって露出開始指示がなされるまで行われるものである。即ち、撮影者によって露出開始の指示がなされるまで、撮像素子１２による画像信号の取得及び表示制御部１８による表示制御が繰り返し行われる。これにより、ＬＣＤ１９上には、撮像素子１２で取得した動画像がリアルタイムに表示されることになる。このようにしてリアルタイムに表示を行うことにより、撮影者はファインダを覗かなくとも被写体の状態を確認することが可能である。

このような一連のスルー画表示の制御は、演算制御回路２０によって行われる。この演算制御回路２０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のワンチップマイクロコントローラ等によって構成されている。そして、演算制御回路２０は、カメラ１の操作者によって操作される図示しない操作部材に連動して切り換えられる操作スイッチ２１からの信号入力に基づいて、各種の制御処理を実行する。この操作スイッチ２１には、例えば、カメラ外部に設けられた図示しないレリーズボタンの操作に連動してＯＮ／ＯＦＦするレリーズスイッチやカメラのファインダモードを光学ファインダモードと電子ファインダモードとの間で切り換えるためのモード切換スイッチ等が含まれる。また、演算制御回路２０は、後に述べる合焦（ＡＦ）処理における演算処理やレンズ駆動部３７の駆動制御、露出制御時において画像データを記録媒体部２２に記録させる際の記録制御等も行う。

露出制御時において、画像信号処理部１７は、記録媒体部２２に記録するのに適する形式で圧縮を行って画像データを生成する。記録媒体部２２は、画像データを所定の形態で記録する各種の媒体等及びその駆動部等からなり、演算制御回路２０に制御されて画像信号処理部１７によって生成された画像データを記録する。

また、シャッタ幕１３の先幕１３ａの表面には、この先幕１３ａの表面で反射する光束が標準反射率となるように所定のパターンが形成されている。即ち、シャッタ幕１３が閉じている場合には、先幕１３ａの表面で反射された光束が、測光光学系２３を介してボディ内測光センサ２４で受光される。ボディ内測光センサ２４は、この入射された光束を電気信号に変換して調光部２５に出力する。

ここで、ボディ内測光センサ２４は、図４に示すように、その受光面全域を三つに分割した形態の三つの測光領域２４ａ、２４ｂ、及び２４ｃを有して構成されている。例えば、図５に示すような構図枠（撮影画面１２１）を設定し、プリ発光方式の調光制御を用いて撮影を行う場合においては、図４に示すボディ内測光センサ２４の測光領域２４ｃのみを用いて測光を行う。これは、例えば、図５に例示する構図のように太陽等の高輝度被写体が撮影画面１２１内に含まれているときに、その高輝度被写体を含めて測光を行うと測光値に誤差が生じてしまうのを避けるための措置である。

調光部２５は、ボディ内測光センサ２４から出力された電気信号に基づいて、被写体１１０からの入射光量の測定及びストロボ部２６の調光制御を行う。露出時においては、この調光部で算出されたストロボ発光量に従って、演算制御回路２０は、ストロボ制御部２７を制御してストロボ部２６を発光させる。

ここで、従来の一般的なカメラにおけるＴＴＬ調光方式の調光制御では、例えば露出動作中にフイルム表面からの反射光束を受光するようにしているものもある。しかし、撮像素子１２の表面は、一般的に光の反射に正反射成分が多くなるので、本実施例１のカメラ１においては、入射した光束を標準反射率で拡散反射させる先幕１３ａの表面からの反射光束により測光を行う。

ここで、スルー画表示を利用している際には、先幕１３ａが開いているので、先幕１３ａの表面から反射された光束から測光を行うことが困難である。

また、ミラーが通常位置にある場合、撮影光学系１１を介して入射した光束の光路は、ミラーによってファインダ光学系の側に折り曲げられ、撮影光学系１１を介して入射した光束がファインダ光学系に入射するようになっている。

このファインダ光学系においては、まず、スクリーン２８に入射した光束が光学像として結像され、また、ペンタプリズム２９に導かれる。ペンタプリズム２９では、スクリーン２８を透過した像が接眼レンズ３０方向（即ち、カメラ１の後方）に導かれると同時に、像の左右が反転される。そして、接眼レンズ３０では入射してきた像が拡大される。これにより、撮影者１１１は、カメラ外部に構成された図示しないファインダ窓を介して被写体の状態を観察することができる。

このようにファインダ光学系を構成することにより、撮影光学系１１を介して入射した光を電気信号に変換せずに、被写体の状態を確認することができる。

また、ペンタプリズム２９の近傍には、ファインダ内測光センサ３１が設けられている。このファインダ内測光センサ３１は、ペンタプリズム２９に入射した光束の一部を受光して所定の電気信号を測光部３２に出力する。測光部３２は、ファインダ内測光センサ３１から入力された電気信号に基づいて測光動作を行い、被写体の明るさを検出する。この測光部３２の検出結果に基づいて、露出制御時に演算制御回路２０は、シャッタ幕１３やストロボ制御部２７、及び絞り機構１１ａ等を制御する。

ここで、ファインダ内測光センサ３１は、図６に示すように撮影画面内の所定の受光領域において測光動作を行い得るように形成されている。即ち、ファインダ内測光センサ３１は、略中央部近傍の所定の領域を測光する受光部３１ａと、略周縁部近傍の所定の領域を測光する受光部３１ｂとからなり、例えば逆光状態の検出も可能に構成されている。

これら光学式のファインダ及びファインダ内測光センサは、ミラーが撮影光学系１１の撮影光路から退避している間は、光が入射してくることがないので、利用することができない。

更に、ミラーが通常位置にあるときには、撮影光学系１１を透過した入射光束の一部は、可動ミラー１４の半透過鏡領域を透過した後、サブミラー１５によって反射される。この反射された光束は、フィールドレンズ３３を透過し、更に光路屈曲鏡３４によってその光路が所定の方向へと折り曲げられた後、再結像レンズ３５を透過する。そして、センサアレイ３６の受光面上には、一対の被写体像が結像する。センサアレイ３６は、受光した被写体像を電気信号に変換して演算制御回路２０に出力する。これを受けて演算制御回路２０は、所定のＡＦ処理を行う。

ここで、このＡＦ処理は、一般的に適用されているＴＴＬ位相差検出方式でよい。このＴＴＬ位相差検出方式について簡単に説明する。この方式において、演算制御回路２０は、レンズ駆動部３７を制御して撮影光学系１１をレンズ光軸方向に移動させながら、センサアレイ３６の出力を監視し、そして、センサアレイ３６から出力される一対の被写体像が所定の位置関係になったときに合焦状態であると判定して、その時点で撮影光学系１１の駆動を停止させる。

このようなＡＦ処理も、ミラーが撮影光学系１１の撮影光路から退避している間は行うことができない。

ここで、一眼レフレックスカメラでは、一般にストロボ発光制御が困難であり、閃光発光はシャッタ幕１３が全開のときにしか使用できない。このため、高速シャッタ時でも、比較的長時間にわたって同じ明るさでストロボ部２６を発光させる（ここではこのような発光をフラット発光と称する）制御を行う必要がある。しかし、このようなフラット発光を用いたストロボ制御では、あまり遠距離まで光を照射することができない。

また、一眼レフレックスカメラは、魚眼レンズのようなものを含む広角から望遠までの様々な画角を有するレンズに加え、マクロ機能に対応したマクロレンズなどの種々のレンズを選択して用いることができる。次に、このような種々のレンズのうち、マクロレンズを用いた場合のストロボ発光量の制御を適用した場合について説明する。

図３に示すように、主要被写体１１０として、例えば昆虫などをマクロで撮影する際には、ファインダ光学系を介して被写体１１０を確認して撮影を行うモード（以下、このようなファインダモードを光学ファインダモードと称する）よりも、スルー画表示機能を用いてＬＣＤ１９に撮像素子１２で取得した画像をリアルタイムに表示させ、ＬＣＤ１９上に表示された画像により被写体１１０を確認して撮影を行うモード（以下、このようなファインダモードを電子ファインダモードと称する）のほうが、様々なアングルからの撮影が可能であり、また、ファインダを覗き込みながら撮影を行う必要もないので撮影の自由度も高い。

ここで、電子ファインダモードにおいて、ＬＣＤ１９に画像をリアルタイムで表示させる際には、図３に示すようにクイックリターンミラー（可動ミラー１４及びサブミラー１５）を撮影光学系１１の光路上から退避させ、シャッタ幕１３を開いておく必要がある。このようなマクロ撮影時の制御を図７のフローチャートを参照して説明する。

即ち、図示しないマクロモードボタンが撮影者によって操作されると、演算制御回路２０は、それを判定して図３に示すようにミラーを撮影光学系１１の光路上から退避させ（ステップＳ１）、続いてシャッタ幕１３を開く（ステップＳ２）。その後、演算制御回路２０は、ＬＣＤ１９上にスルー画表示を行う。即ち、演算制御回路２０は、撮像素子１２に撮像動作を開始させると同時に、演算制御回路２０は、画像信号処理部１７に撮像素子１２から画像信号の読み出しを開始させ、画像信号処理部１７で処理された画像を、ＬＣＤ１９上に表示させる（ステップＳ３）。

次に演算制御回路２０は、レリーズスイッチがＯＮされたか否かを判定することにより、露出開始の指示がなされたか否かを判定し（ステップＳ４）、露出開始の指示がなされたと判定するまで、スルー画表示を続ける。一方、ステップＳ４の判定において、露出開始の指示がなされたと判定した場合に、演算制御回路２０は、露出制御を開始する。

ここで、マクロ撮影により撮影した写真には、図８（ａ）のように主要被写体と共に背景も正しく撮影されていることが重要なものと、図８（ｂ）のように主要被写体のみがクローズアップされていればよく、背景はそれほど重要でないものとがある。本実施例１では、背景が正しく撮影されることが重要な場合には、その背景の明るさを基準にして露出制御を行う。

即ち、露出制御開始後、まず、演算制御回路２０は、ストロボ部２６を微小光量でプリ発光させて、主要被写体１１０にストロボ光を照射する（ステップＳ５）。そして、このときにストロボ光照射によって被写体から反射された反射信号光が検出できない領域を背景の領域と判別する（ステップＳ６）。

次に、演算制御回路２０は、ステップＳ６で判別した背景の領域において彩度の判定を行う。即ち、この領域における撮像素子１２の出力から彩度を求める（ステップＳ７）。次に、演算制御回路２０は、求めた彩度が所定の彩度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ８）。このステップＳ８の判定において、所定の彩度よりも判別した背景の彩度が高いと判定した場合に、演算制御回路２０は、この領域の背景が露出に重要な背景であると判別する。そして、この背景の明るさを基準にして露出時間を決定する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ８の判定において、所定の彩度よりも判別した背景の彩度が低いと判定した場合には、レリーズスイッチのＯＮから手ブレが起こるまでの時間（手ブレ秒時）に基づいて露出時間を決定する（ステップＳ１０）。

このようにして露出時間を決定した後、演算制御回路２０は、この露出時間からストロボ部２６を本発光させる時間（ストロボ発光時間）を算出する（ステップＳ１１）。その後、演算制御回路２０は、ストロボ部２６を発光させて露出を開始する（ステップＳ１２）。そして、上記ステップＳ９又はステップ１０において決定した露出時間が経過した後、演算制御回路２０は、シャッタ幕１３を閉じて露出を終了させる（ステップＳ１３）。その後、演算制御回路２０は、スルー画表示を終了させた後、撮影結果をＬＣＤ１９上に表示させると共に（ステップＳ１４）、撮影結果を記録媒体部２２に記録させて（ステップＳ１５）、このフローチャートの制御を終了する。

なお、高速シャッタ時では、シャッタ幕１３が開の状態から閉の状態になるまでの時間も露出結果に影響してしまうので、絞り機構１１ａを絞ることによって露出時間を長くするようにし、シャッタ幕１３が閉じるまでの時間を無視できるようにしてもよい。

このように、状況に応じて光学式のファインダと電子式のファインダ表示とを切り換えて利用できるようにすれば、非常に機動性の高い撮影を行うことが可能な一眼レフカメラとなる。

ここで、一眼レフカメラにおいては、ストロボ部２６を制御することにより正しく露出制御を行うことができる場合と、ストロボ部２６の制御だけでは正しく露出制御を行うことができない場合とがある。このように、ストロボ部２６の制御だけでは正しく露出制御を行うことができない場合には、シャッタ幕１３を制御することにより露出制御を行う。

また、撮像素子についてはＣＭＯＳ型のものやＣＣＤ型のもの等、種々のものが提案されている。一般に高画質（高画素）の撮像素子は、各画素に蓄積された電荷の読み出しに非常に長い時間がかかるので、露出時の信号の読み出し中に撮像素子に光が入射してしまうと露出にむらが生じてしまうことがある。このような撮像素子を用いて露出を行う場合には、機械式のシャッタにより撮像素子を遮光する。

ここで、本発明の実施例１では、撮像素子の信号の読み出し時間と露出時間とを考慮して、機械式シャッタの制御手法を切り換え、スルー画表示を可能としながらも即写性に優れたカメラを提供する。

図９は、撮像素子から信号を読み出す際のタイミングチャートである。即ち、露出が行われる前に、各画素に蓄積された信号がリセットされ、その後、露出（各画素における光電変換信号の蓄積）が所定の露出時間ｔ_Ｅ１だけ行われる。この後、各画素から信号の読み出しが行われる。この読み出しは、画素毎に順次行われる。

ここで、信号の読み出しが行われている期間Δｔ_Ｒ中に撮像素子１２の各画素に光が入射してしまうと、その期間中も信号の蓄積が継続されてしまう。このため、信号の読み出しが最初に終了する画素（図９の「１」のタイミングで信号読み出しが終了する画素、以下画素１とする）では、露出時間ｔ_Ｅ１分の信号が出力されるが、信号の読み出しが画素１よりも後に行われる画素では、読み出しの終了が遅くなった分だけ出力される信号の量が増加してしまう。これは、その画素における露出時間が実質上長くなってしまったことに相当する。即ち、信号の読み出しが最後に行われる画素ｎでは、露出時間が、露出時間ｔ_Ｅ１に信号の読み出し時間Δｔ_Ｒを加えたｔ_Ｅｎになる。この露出時間ｔ_Ｅｎは、撮像素子１２の画素数が増加すると長くなり、減少すると短くなる。

信号の読み出し期間中において、撮像素子１２に光が入射するのを防止するためには、シャッタを用いて撮像素子を遮光する必要がある。

また、図１０（ａ）は、本カメラの種々の制御における信号読み出しに使用される画素について説明するための概念図である。即ち、画像の撮影時には、図１０（ａ）に示す全画素を使用する。この場合には、メガピクセル単位での高分解能の撮影が可能である。次に、スルー画表示（なお、このとき得られた画像から露出決定用の測光や輝度分布判定を行っても良い）は、構図を確認するため等に用いられるだけなので、それほど高い解像度を必要としない。このため、スルー画表示時には、図１０（ａ）の斜線部で示す画素１２ａのみを用いる。更に、センサアレイ３６を用いずにＡＦ処理を行う場合（例えばミラーを退避させた状態でＡＦ処理を行う場合等）には、撮影光学系１１をその光軸方向に移動させつつ撮像素子１２で取得した被写体の画像信号から被写体のコントラストを検出し、このコントラストが最も高くなる撮影光学系１１の位置を合焦位置と判定する、所謂山登り方式のＡＦを用いる。このような山登り方式のＡＦ時では、画面中央部、即ち図１０（ａ）の符号１２ｂ付近の画素のみを用いる。

このような種々の制御における信号の読み出し期間Δｔ_Ｒの一例を図１０（ｂ）に示す。即ち、撮影時、スルー画表示時、及び山登りＡＦ時では、それぞれ使用する画素数が大きく異なるので、それに応じて読み出し期間も大きく異なることが分かる。また、撮影時では、使用する画素数が多いので信号の読み出し期間が他の制御に比べて長く、高速シャッタが困難である。例えば、ｔ_Ｅ１が１００ｍｓｅｃであるとすると、最後の画素ｎの露出量は最初の画素１の倍以上の露出量になってしまう。

そこで、多くの一眼レフカメラでは、図２に示すような先幕１３ａと後幕１３ｂとで構成される機械式シャッタを用いて露出制御を行う。
このようなシャッタを用いた露出制御としては、まず、図１１（ａ）のような第２のシャッタ制御モードによる露出制御が考えられる。これは、図１１（ａ）に示すように、走行スピードが等しい２つの幕の隙間を利用した露出を行う。このとき、各露出エリアでは、信号の読み出し時間Δｔ_Ｒに依存せずに、一定の時間ｔ_Ｅ１だけ露出が行われる。勿論、後幕１３ｂを閉じて、撮像素子１２全体が遮光されてからΔｔ_Ｒの時間をかけて信号の読み出しを行ってもよい。

しかし、正確なｔ_Ｅ１の制御を行うには、まず、先幕１３ａによって撮像素子１２を遮光しておく必要がある。即ち、この場合には、スルー画表示機能を利用することができない。

また、図１１（ｂ）のような第１のシャッタ制御モードによる露出制御も考えられる。これは、図１１（ｂ）に示すように、先幕１３ａを用いて撮像素子１２を遮光する代わりに撮像素子１２に蓄積された信号をリセットしてから露出を開始させ、露出終了時のみ後幕１３ｂを用いて撮像素子１２を遮光するものである。この場合には、後幕１３ｂの走行スピードによって露出時間Δｔ_ｓの分だけ露出のむらが生じるが、露出時間ｔ_Ｅ１が充分長い場合には、このΔｔ_Ｓによる露出のむらを誤差の範囲に収めることができる。更に、このような制御ならば、常時先幕１３ａを閉じて撮像素子１２を遮光しておく必要がないので、スルー画表示機能を利用することも可能である。

ここで、露出時に生じた露出のむらは、電気的な処理を施すことで補正することができる場合がある。例えば、撮像素子１２から出力される画像信号が、図１２（ａ）のように明るさの幅がほぼ均一の画像信号の場合には、Δｔ_ｓの誤差分だけ各画素の出力信号を増幅することで露出のむらを補正することができる。また、図１２（ａ）のように均一でなくとも図１２（ｂ）のように明るさの幅が小さい画像信号であれば、露出量が少ない（暗い）部分の信号を増幅することで補正できる。

しかし、図１２（ｃ）のように明るさの幅が大きな画像信号の場合には、信号を増幅してしまうと、図１２（ｄ）のようになってしまう。即ち、増幅の結果、露出がアンダーな部分はＳ／Ｎ比が劣化してノイズが目立つようになり、露出がオーバーな部分は飽和してしまう。

本実施例１は、以上説明したことを考慮して、後幕走行による露出の誤差が大きいほど露出時間を長く設定する。また、露出のむらによる影響が無視できる場合、又は電気的な補正により露出のむらの影響を無くすことができる場合には、図１１（ｂ）に示す後幕１３ｂのみを用いた第１のシャッタ制御で露出制御を行う。一方、露出のむらによる影響が無視できず、電気的な補正により露出のむらの影響を無くすことができない場合には、図１１（ａ）に示す先幕１３ａ及び後幕１３ｂの２つの幕を用いた第２のシャッタ制御モードで露出制御を行う。

図１３及び図１４は、シャッタ幕１３の制御時における状態変化を示す図である。ここで、図１３（ａ）〜（ｄ）はファインダ光学系を利用して被写体を観察可能なモードにおけるシャッタ幕１３の状態を示し、図１４（ａ）〜（ｃ）は電子モニタを利用して被写体を観察可能なモードにおけるシャッタ幕１３の状態を示す。

図１３（ａ）の状態では、ファインダ光学系を介して接眼レンズ３０から被写体の状態を観察することができる。撮影者が接眼レンズ３０を覗きつつ撮影構図を決定し、図示しないレリーズボタンを操作すると、演算制御回路２０は、図１３（ｂ）に示すようにクイックリターンミラー（可動ミラー１４及びサブミラー１５）を撮影光学系１１の撮影光路上から退避させると共に先幕１３ａを開いて、露出を開始させる。これにより、撮像素子１２に光が入射する。露出終了後は、図１３（ｃ）に示すように後幕１３ｂを閉じて撮像素子１２を遮光する。このときに、撮像素子１２から信号の読み出しを行う。この信号の読み出しは図９のタイミングチャートで説明したとおりである。最後に、図１３（ｄ）に示すように先幕１３ａ、後幕１３ｂ、及びクイックリターンミラーを元の位置に戻す。

また、ＬＣＤ１９上にスルー画像表示を行う場合には、図１４（ａ）に示すように、ミラーを退避させると共に先幕１３ａを開いて、撮像素子１２に像を導き、その結果をＬＣＤ１９上に表示させる。この状態から露出を行う際には、所定の露出時間経過後に後幕１３ｂを閉じて図１３（ｃ）の状態にする。この露出時には、絞り機構１１ａを絞って閃光ストロボのみで露出を行うようにしてもよい。

ここで、画像信号における明るさの幅が大きく、このような露出制御が行えない場合には、図１４（ｂ）や図１４（ｃ）に示すように、一旦先幕１３ａ及び後幕１３ｂを元の位置に戻した後、図１３（ｂ）〜（ｄ）を参照して説明した露出制御を行えばよい。このような露出制御によれば、図１１（ａ）で説明したような露出のむらがない正確な露出制御を行うことが可能であるが、開いた状態の先幕１３ａを一旦閉じる必要があるので、レリーズタイムラグが長くなってしまうという副作用もある。

そこで、本実施例１では、これらの露出制御を適切に切り換えて使用する。このような制御の例を図１５及び図１６のフローチャートに示す。
まず、演算制御回路２０は、撮影者による操作によりスルー画像表示を実行するか否かを判定する（ステップＳ２１）。この判定の結果に応じてステップＳ２２以後の光学ファインダモード又はステップＳ３６以後の電子ファインダモードに移行する。

まず、光学ファインダモードについて説明する。この光学ファインダモードは、ステップＳ２１の判定において、スルー画表示を実行しないと判定された場合に移行するモードである。このモードにおいて、演算制御回路２０は、まず、シャッタ幕１３及びミラーを初期状態にする（ステップＳ２２）。ここで、初期状態とは、図１４（ａ）に示すようなクイックリターンミラーが通常位置にあり、シャッタ幕１３が閉じている状態である。この状態では、ファインダ光学系を介して被写体を観察することが可能である。次に、演算制御回路２０は、撮像素子１２に蓄積された信号電荷をリセットする（ステップＳ２３）。

次に、演算制御回路２０は、レリーズスイッチがＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ２４）、この判定において、レリーズスイッチがＯＮされていないと判定した場合には、ステップＳ２１に戻る。一方、ステップＳ２４の判定において、レリーズスイッチがＯＮされたと判定した場合に、演算制御回路２０は、ファインダ光学系近傍に設けられたファインダ内測光センサ３１を用いて測光を行う（ステップＳ２５）と共にセンサアレイ３６を用いて位相差検出方式のＡＦを行う（ステップＳ２６）。

ステップＳ２５及びＳ２６で露出量や合焦位置などが決定された後、演算制御回路２０は、ミラーを撮影光学系１１の撮影光路から退避させる（ステップＳ２７）。次に演算制御回路２０は、ステップＳ２６の測光結果から、ストロボ部２６を発光させて露出を行う必要があるか否かを判定する（ステップＳ２８）。この判定の結果、ストロボ部２６を発光させる必要があると判定した場合に、演算制御回路２０は、ストロボ部２６を微小光量でプリ発光させ、このプリ発光の結果、被写体１１０から反射された信号光をボディ内測光センサ２４によって検出し、この検出した信号光に基づいてストロボ部２６の本発光時の発光光量を決定する（ステップＳ２９）。

次に、演算制御回路２０は、第２のシャッタ制御モードで以後の露出制御を行う。このために、まず先幕１３ａを開いて露出を開始させる（ステップＳ３０）。その後、演算制御回路２０は、所定の露出時間ｔ_Ｅ１が経過したか否かを判定することにより、露出を終了させるか否かを判定する（ステップＳ３１）。この判定の結果、まだ露出を終了させないと判定した場合に、演算制御回路２０は、ステップＳ２８でストロボ部２６を発光させると判定されていたか否かを判定する（ステップＳ３２）。この判定において、ストロボ部２６を発光させると判定されていた場合には、ストロボ部２６を発光させた後（ステップＳ３３）、ステップＳ３１に戻る。一方、このステップＳ３２の判定において、ストロボ部２６を発光させないと判定されていた場合もステップＳ３１に戻る。

また、ステップＳ３１の判定において、露出を終了させると判定した場合に、演算制御回路２０は、後幕１３ｂを閉じて（ステップＳ３４）、撮像素子１２を遮光する。このときに撮像素子１２から信号の読み出しを行う（ステップＳ３５）。次に、演算制御回路２０は、ミラーを通常位置に戻して（ステップＳ３６）、このフローチャートの制御を終了する。

次に、電子ファインダモードについて説明する。この電子ファインダモードは、ステップＳ２１の判定において、スルー画表示を実行すると判定された場合に移行するモードである。このモードにおいて、演算制御回路２０は、まず、ファインダ内測光センサ３１を用いた測光（ステップＳ３７）及び位相差検出方式のＡＦを行って（ステップＳ３８）、スルー画表示時における露出量や撮影光学系１１の合焦位置を決定する。そして、演算制御回路２０は、ミラーを退避させると共に（ステップＳ３９）、先幕１３ａを開いて（ステップＳ４０）、ＬＣＤ１９にスルー画像表示を行う（ステップＳ４１）。

続いて演算制御回路２０は、スルー画像表示用に撮像素子１２で取得された画像信号を用いて測光（ステップＳ４２）及び山登りＡＦ（ステップＳ４３）を行う。図１０（ａ）を参照して説明したように、これら測光及び山登りＡＦでは、撮像素子の全ての画素から出力される画像信号を用いる必要はなく、画素１２ａや画素１２ｂから出力される画像信号を用いる。このように電子ファインダモードにおいて、光学ファインダモードと異なる測光及びＡＦを行うのは、電子ファインダモードにおいては、クイックリターンミラーが撮影光学系１１の撮影光路上から退避しているためである。

次に、演算制御回路２０は、図示しないレリーズスイッチがＯＮされたか否かを判定する（ステップＳ４４）。この判定において、レリーズスイッチがＯＮされていないと判定した場合に、演算制御回路２０は、スルー画表示を継続させるか否かを判定する（ステップＳ４５）。このステップＳ４５の判定において、スルー画表示を継続させると判定した場合には、ステップＳ４１に戻る。これにより、ＬＣＤ１９にはスルー画表示が継続されるので、撮影者はこのＬＣＤ１９に表示された画像を見ながら構図を決定することが可能である。

一方、ステップＳ４５の判定において、スルー画表示を継続させないと判定した場合に、演算制御回路２０は、スルー画表示を終了させた後（ステップＳ４６）、このフローチャートの制御を終了する。

また、ステップＳ４４の判定において、レリーズスイッチがＯＮされたと判定した場合に、演算制御回路２０は、閃光のストロボ発光のみで露出を決定することが可能であるか否かを判定する（ステップＳ４７）。

このステップＳ４７の判定において、閃光のストロボ発光のみで露出を決定できると判定した場合には、第１のシャッタ制御モードで露出制御を行う。この場合に演算制御回路２０は、まず、露出時間ｔ_Ｅを長めに設定して（ステップＳ４８）、後幕走行による露出のむらの影響を無視できるようにする。次にストロボ部２６の発光量を最大光量に設定する（ステップＳ４９）。そして、演算制御回路２０は、ステップＳ３８で行った位相差ＡＦで求めた被写体までの距離（被写体距離）のデータ等から絞り機構１１ａの絞り値を決定する（ステップＳ５０）。

その後、演算制御回路２０は、撮像素子１２に蓄積された信号電荷をリセットして露出を開始させる（ステップＳ５１）。次に、ストロボ部２６を閃光発光させる（ステップＳ５２）。次に、演算制御回路２０は、ステップＳ１３で設定した露出時間ｔ_Ｅが経過したか否かを判定し（ステップＳ５３）、露出時間ｔ_Ｅが経過するまで待機する。一方、ステップＳ５１の判定において、露出時間ｔ_Ｅが経過したと判定した場合に、演算制御回路２０は、後幕１３ｂを閉じて露出を終了させ（ステップＳ５４）、このフローチャートの制御を終了する。

このように、閃光のストロボ発光のみで露出を決定することができる場合には、被写体の露出は閃光のストロボ発光のみで制御し、また、後幕走行による露出のむらが露出の結果に影響しないように露出時間を長めに設定している。これにより、先幕を閉じることなく露出制御が可能であり、即写性を高めることが可能である。

また、ステップＳ４７において、閃光のストロボ発光のみで露出を決定できないと判定した場合に、演算制御回路２０は、ステップＳ４１の測光結果等から露出時間ｔ_Ｅを決定する（ステップＳ５５）。次に、演算制御回路２０は、ステップＳ５３で決定した露出時間ｔ_Ｅが長秒時であるか否か判定する（ステップＳ５６）。この判定において、露出時間ｔ_Ｅが長秒時であると判定した場合に、演算制御回路２０は、撮像素子１２で検出した画像信号における明るさの幅が所定量よりも小さいか否かを判定する（ステップＳ５７）。

このステップＳ５７の判定において、画像信号における明るさの幅が小さいと判定した場合には、電気的な処理によって画像信号を補正することで露出のむらの影響を無くすことができる。この場合には、第１のシャッタ制御モードで露出制御を行う。この場合に、演算制御回路２０は、撮像素子１２に蓄積された信号電荷をリセットして露出を開始させる（ステップＳ５８）。その後、露出時間ｔ_Ｅが経過したか否かを判定し（ステップＳ５９）、露出時間ｔ_Ｅが経過するまで待機する。一方、ステップＳ５９の判定において、露出時間ｔ_Ｅが経過したと判定した場合、演算制御回路２０は、後幕１３ｂを閉じて露出を終了させ（ステップＳ６０）、更に露出のむらを電気的な増幅処理によって補正した後（ステップＳ６１）、このフローチャートの制御を終了する。

ここで、ステップＳ６１の補正においては、画素毎に後幕１３ｂの走行スピードによる露出時間Δｔ_ｓが異なる場合が考えられる。この場合、露出量を露出時間ｔ_Ｅ１に合わせるには、それぞれの画素におけるΔｔ_ｓに応じて、それぞれの画素の出力信号をｔ_Ｅ１/（ｔ_Ｅ１＋Δｔ_ｓ）倍すればよい。

この場合も、先幕を閉じることなく露出制御が可能であり、即写性を高めることが可能である。

また、ステップＳ５６の判定において、露出時間ｔ_Ｅが長秒時でないと判定した場合又はステップＳ５７の判定において、明るさの幅が所定量よりも大きいと判定した場合には、第２のシャッタ制御モードで露出制御を行う。この場合に、演算制御回路２０は、先幕１３ａを閉じた後（ステップＳ６２）、撮像素子１２に蓄積された信号電荷をリセットする（ステップＳ６３）。この後、演算制御回路２０は、ストロボ部２６を発光させる必要があるか否かを判定し（ステップＳ６４）、必要であればストロボ部２６を発光させる（ステップＳ６５）。なお、ここでのストロボ発光は、均一の光量のストロボ発光を露出終了まで行うフラット発光とする。続いて、演算制御回路２０は、先幕１３ａを開いて露出を開始させる（ステップＳ６６）。

その後、演算制御回路２０は、露出時間ｔ_Ｅが経過したか否かを判定し（ステップＳ６７）、露出時間ｔ_Ｅが経過するまで待機する。一方、ステップＳ６７の判定において、露出時間ｔ_Ｅが経過したと判定した場合、演算制御回路２０は、後幕１３ｂを閉じて露出を終了させると共に（ステップＳ６８）、ストロボ部２６の発光を終了させて（ステップＳ６９）、このフローチャートの制御を終了する。

なお、このフローチャートでは、図示を省略しているが、露出終了後には、読み出された画像信号に対して所定の画像処理を施した後、記録媒体部２２に記録させる制御が行われることは言うまでもない。

以上説明したように、本実施例１では、機械式のシャッタを用いながらもスルー画表示機能を利用可能な一眼レフカメラを提供することができる。これにより、様々なアングルでの撮影を楽しむことができる。

以上実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

更に、上記した実施例には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施例に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の実施例１に係るカメラにおける電気回路構成を示すブロック構成図である。シャッタ幕について説明するための図である。実施例１における重要機能を抜き出して記したブロック構成図である。ボディ内測光センサの測光領域について説明するための図である。高輝度物体が存在するシーンの例を示す図である。ファインダ内測光センサの構成について説明するための図である。マクロモード時の露出制御について示したフローチャートである。マクロ撮影時の画像の撮影例を示す図である。信号電荷読み出し時のタイミングチャートである。種々の制御における信号読み出しについて説明するための図である。シャッタ制御モードについて説明するための図である。画像信号の例を示す図である。ファインダ光学系を介して被写体を観察可能なモードにおけるミラー及びシャッタの制御について説明するための図である。電子モニタを介してフ被写体を観察可能なモードにおけるミラー及びシャッタの制御について説明するための図である。本発明の実施例１における撮影時の制御について示したフローチャートの前半部である。本発明の実施例１における撮影時の制御について示したフローチャートの後半部である。

符号の説明

１１…撮影光学系、１２…撮像素子、１３…シャッタ幕、１３ａ…先幕、１３ｂ…後幕、１４…可動ミラー、１５…サブミラー、１８…表示制御部、１９…電子モニタ（ＬＣＤ）、２０…演算制御回路、２６…ストロボ部、２７…ストロボ制御部、２９…ペンタプリズム、３０…接眼レンズ

Claims

撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段に入射する光の量を制御するためのフォーカルプレンシャッタとを具備し、上記フォーカルプレンシャッタを開状態にしたまま上記撮像手段によって上記被写体像を繰り返し取得して電子モニタに動画像を表示するスルー画表示が可能なカメラであって、
上記スルー画表示中に画像記録のための撮影動作を行う場合に、被写体の条件に応じて、上記フォーカルプレンシャッタを開いたまま上記撮影動作を開始する第１のシャッタ制御モードと上記フォーカルプレンシャッタを閉じてから上記撮影動作を開始する第２のシャッタ制御モードの何れかを選択的に実行する露出制御手段を具備し、
上記露出制御手段は、上記被写体の明るさ分布の幅が所定量よりも小さい場合に上記第１のシャッタ制御モードを実行することを特徴とするカメラ。
撮影レンズを介して入射した被写体像を電気信号に変換する撮像手段と、該撮像手段に入射する光の量を制御するためのフォーカルプレンシャッタとを具備し、上記フォーカルプレンシャッタを開状態にしたまま上記撮像手段によって上記被写体像を繰り返し取得して電子モニタに動画像を表示するスルー画表示が可能なカメラであって、
上記スルー画表示中に画像記録のための撮影動作を行う場合に、被写体の条件に応じて、上記フォーカルプレンシャッタを開いたまま上記撮影動作を開始する第１のシャッタ制御モードと上記フォーカルプレンシャッタを閉じてから上記撮影動作を開始する第２のシャッタ制御モードの何れかを選択的に実行する露出制御手段と、
上記露出制御手段によって上記第１のシャッタ制御モードが開始されるときに上記撮像手段で得られる信号をリセットするリセット手段と、
上記第１のシャッタ制御モードの実行後に上記撮像手段で得られる信号に対して上記被写体の条件に応じた露出むら補正を行う露出むら補正手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。