JP4360301B2 - 電子一眼レフカメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を用いて撮影する電子一眼レフカメラに関する。

静止画撮影の他に動画撮影を行う電子一眼レフカメラが知られている（特許文献１参照）。特許文献１によれば、撮影光学系を通過した被写体光は、レリーズ前はクイックリターンミラーで反射されてファインダーおよび測光装置に導かれ、レリーズ後はクイックリターンミラーが光路外へ退避するため撮像素子へ導かれる。

特開２００２−３００４３５号公報

上記電子一眼レフカメラは、動画撮影中にクイックリターンミラーが光路外へ継続して退避するので、動画撮影中の制御露出値はクイックリターンミラーが光路外へ退避する前に測光装置で測光された結果に基づいて決められる。このため、動画撮影中など被写体光が撮像素子へ導かれている状態で被写体輝度が変化すると、適正露出から外れてしまうおそれがある。

本発明による電子一眼レフカメラは、被写体光を受光して受光量を示す信号を出力する光量検出手段と、被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、撮影レンズを通過した被写体光束を光量検出手段および撮像手段のいずれか一方へ導くように光路を切り換える光路切り換え手段と、露出演算を行う露出演算手段と、光量検出手段から出力される信号のレベルと、撮像手段から出力される撮像信号のレベルとを揃える信号処理手段と、光路切り換え手段が被写体光束を光量検出手段側へ導いているとき、光量検出手段から出力される信号を用いて露出演算を行い、光路切り換え手段が被写体光束を撮像手段側へ導いているとき、撮像手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行うように露出演算手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
上記電子一眼レフカメラの撮像手段を第１の撮像素子によって構成してもよく、この場合の光量検出手段は第１の撮像素子より画素数が少ない第２の撮像素子を含めてもよい。また、信号処理手段は、第１の撮像素子から出力された信号に信号処理を施し、信号処理後の信号数を光量検出手段から出力される信号の信号数と揃えることもできる。
電子一眼レフカメラの制御手段は、動画撮影時に撮像手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行う一方、静止画撮影時に光量検出手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行うように露出演算手段を制御することもできる。

本発明による電子一眼レフカメラでは、撮影レンズを通過した被写体光束が光量検出手段および撮像手段のどちらへ導かれていても適正な露出を得ることができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態による電子一眼レフカメラを説明する図である。図１において、電子一眼レフカメラ本体７０にレンズ９１および絞り９２を内蔵する交換レンズ９０が装着されている。

交換レンズ９０を通過してカメラ本体７０に入射した被写体光束は、レリーズ前はクイックリターンミラー２により上方へ導かれて拡散スクリーン３に結像するとともに、被写体光束の一部はサブミラー７２で下方に反射されて焦点検出装置７３にも結像する。拡散スクリーン３に結像した被写体光束はさらに、コンデンサレンズ７４を介してペンタプリズム４へ入射される。ペンタプリズム４は、入射された被写体光束を接眼レンズ５へ導く一方、その一部を測光用プリズム７５へも導く。測光用プリズム７５へ入射された光束は測光用レンズ６を介して測光素子７に入射される。

レリーズ後はクイックリターンミラー２が上方へ回動して光路外へ退避し、被写体光束はメカシャッタ７６を介して撮影用の撮像装置７７へ導かれる。

図２は、図１の電子一眼レフカメラの構成を説明するブロック図である。演算回路１０１はマイクロコンピュータなどによって構成される。演算回路１０１は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。

撮像素子１２１（図１において７７）は撮影用のＣＣＤイメージセンサなどで構成される。撮像素子１２１を構成するイメージセンサはメガピクセルと呼ばれ、たとえば、横３０００×縦２０００の画素を有する。撮像素子１２１は交換レンズ９０によって撮像面上に結像される被写体像を撮像し、撮像信号をＡ／Ｄ変換回路１２２へ出力する。

撮像素子１２１の撮像面に構成される画素領域上には、周知のカラーフィルタ（不図示）が設けられている。カラーフィルタは、たとえば、Ｒ成分、Ｇ成分、およびＢ成分のいずれかの光を通過させる原色フィルタが画素位置に対応して所定の配列（たとえば、ベイヤー配列）で構成された色分解フィルタである。撮像素子１２１は、このようなカラーフィルタを通して被写体像を撮像することにより、光の３原色ごとの撮像信号を出力する。

Ａ／Ｄ変換回路１２２はアナログ撮像信号をディジタル信号に変換する。撮像素子１２１およびＡ／Ｄ変換回路１２２は、タイミング回路１２４から出力される駆動信号によって所定の動作タイミングで駆動される。

画像処理回路１２３はＡＳＩＣなどによって構成される。画像処理回路１２３は、ディジタル変換後の画像データにホワイトバランス処理などの画像処理を行う他、画像処理後の画像データを所定の形式で圧縮する圧縮処理、圧縮された画像データを伸長する伸長処理などを行う。ホワイトバランス処理は、上記３原色ごとの画像データ（Ｒ信号、Ｇ信号、およびＢ信号）の信号比率を所定の色温度基準に対応させて調節するものである。

バッファメモリ１２５は、画像処理回路１２３によって処理される画像データを一時的に格納する。記録媒体１２６は、カメラに対して着脱可能なメモリカードなどによって構成される。記録媒体１２６には画像処理後の画像データが記録される。

測光装置１０３は測光素子７（図１）を含む。測光素子７はＣＣＤイメージセンサによって構成される。測光素子７を構成するイメージセンサはＶＧＡクラスと呼ばれ、横６４０×縦４８０の画素を有する。測光素子７の画素領域上にも撮像素子１２１の画素領域上に配設されているカラーフィルタと同様のカラーフィルタが配設される。これにより、測光素子７も３原色ごとの撮像信号を出力する。

測光装置１０３は、測光素子７から出力される撮像信号について、撮影画面を２５６分割した領域ごとの信号に分割し、それぞれの分割領域に対応する信号値に基づいて各分割領域ごとの被写体光量を検出する。検出信号は演算回路１０１へ出力される。ここで検出される光量は、撮影レンズ９０を通して検出される被写体光量である。

焦点検出装置１０４は交換レンズ９０による焦点位置の調節状態を検出し、検出信号を演算回路１０１へ出力する。

レンズ駆動装置１０５は、演算回路１０１の指令により交換レンズ９０の不図示のフォーカスレンズを光軸方向に進退駆動させ、交換レンズ９０の焦点位置を調節する。

レリーズスイッチＳＷ１は、不図示のレリーズ操作ボタンに連動して半押し操作信号、全押し操作信号、および深押し操作信号を演算回路１０１に出力する。半押し操作信号は、レリーズ操作ボタンが通常ストロークの半分程度まで押し下げ操作されると出力され、半ストロークの押し下げ操作解除で出力が解除される。全押し操作信号は、レリーズ操作ボタンが通常ストロークまで押し下げ操作されると出力され、通常ストロークの押し下げ操作が解除されると出力が解除される。深押し操作信号は、レリーズ操作ボタンが通常ストロークからさらに深く押し下げ操作されると所定時間出力され、所定時間が経過すると出力が解除される。

表示装置１１１は演算回路１０１の指令により、設定されている露出モード、感度、シャッタ速度、絞り値などの撮影情報を表示する。

シャッタ駆動回路１１４は、シャッタ１１５（図１において７６）の不図示の先幕および後幕の保持および解除をそれぞれ制御する。絞り位置検出装置１１６は、絞り（図１において９２）位置を検出して検出信号を演算回路１０１に出力する。絞り係止装置１１７は駆動中の絞り９２を係止し、所定の絞り値で絞り９２を停止させる。

モータ駆動回路１１２は演算回路１０１の指令によってシーケンスモータ１１３を駆動制御する。シーケンスモータ１１３は不図示のシーケンス駆動装置を構成し、ミラー（図１において２）のアップ／ダウン、絞り（図１において９２）の駆動、およびシャッタ１１５のチャージなどを行う。シーケンススイッチＳＷ２は、上述したシーケンス駆動装置を構成し、シーケンスモータ１１３のブレーキ制御タイミングなどを発生するスイッチである。

操作部材１１９は各種設定スイッチを含み、設定操作信号に応じた操作信号を演算回路１０１へ出力する。

本発明による電子一眼レフカメラは、露出演算に必要な輝度情報の取得に特徴を有し、とくに、動画撮影時において撮像素子１２１の出力信号を用いて輝度情報を算出する。

電子一眼レフカメラ７０の演算回路１０１で行われるカメラ動作の処理について、図３〜図５に示すフローチャートを参照して説明する。図３〜図５のフローチャートによるプログラムは、電子カメラ７０に不図示の電池が装填されると起動して繰り返し行われる。図３のステップＳ１において、演算回路１０１は半押し操作されたか否かを判定する。演算回路１０１は、レリーズスイッチＳＷ１から半押し操作信号が入力された場合にステップＳ１を肯定判定してステップＳ２へ進み、半押し操作信号が入力されない場合にはステップＳ１を否定判定し、当該判定処理を繰り返す。

ステップＳ２において、演算回路１０１はＡＥ処理を行ってステップＳ３へ進む。具体的には、被写界の分割領域ごとのレンズ透過光量を示す信号を測光装置１０３から入力し、各領域ごとのレンズ透過光量を用いて周知の演算を行うことにより、被写体輝度ＢＶを算出する。演算回路１０１はさらに、たとえば、電子一眼レフカメラ７０の露出モードがプログラム自動露出モードに設定されている場合、被写体輝度ＢＶおよび撮像素子１２１に設定されている撮像感度ＳＶに基づいて、制御露出値（制御シャッタ速度ＴＶおよび制御絞り値ＡＶ）を演算する。

ステップＳ３において、演算回路１０１はＡＦ処理を行ってステップＳ４へ進む。具体的には、焦点検出装置１０４に指令を送り、交換レンズ９０による焦点位置の調節状態を検出させ、焦点検出装置１０４で検出された結果に基づいてフォーカスレンズのデフォーカス量を算出する。演算回路１０１はさらに、デフォーカス量に対応するレンズ駆動量を算出し、交換レンズ９０のフォーカスレンズを算出したレンズ駆動量だけ駆動するようにレンズ駆動装置１０５に指令を送る。

ステップＳ４において、演算回路１０１は全押し操作（レリーズ）されたか否かを判定する。演算回路１０１は、レリーズスイッチＳＷ１から全押し操作信号が入力された場合にステップＳ４を肯定判定してステップＳ６へ進み、深押し操作信号が入力された場合にはステップＳ４を否定判定してステップＳ７へ進む。演算回路１０１は、全押し操作信号も深押し操作信号も入力されない場合にはステップＳ４を否定判定し、ステップＳ５へ進む。ステップＳ６へ進む場合は静止画撮影を行う場合であり、ステップＳ７へ進む場合は動画撮影を行う場合である。

ステップ５において、演算回路１０１は半押し操作が継続されているか否かを判定する。演算回路１０１は、レリーズスイッチＳＷ１から半押し操作信号が継続して入力されている場合にステップＳ５を肯定判定してステップＳ４へ戻り、半押し操作信号が入力されない場合にはステップＳ５を否定判定し、図３による処理を終了する。

静止画撮影処理の詳細について、図４のフローチャートを参照して説明する。図４のステップＳ２１において、演算回路１０１はミラーアップおよび絞り込みを指示してステップＳ２２へ進む。具体的には、モータ駆動回路１１２に指令を出力し、シーケンスモータ１１３の正転を開始させる。これにより、クイックリターンミラー２のミラーアップおよび絞り９２の絞り込みが開始される。演算回路１０１は、絞り位置検出装置１１６から入力される検出パルス信号が所定絞り値（この場合は制御絞り値）に対応するパルス数に達すると、絞り係止装置１１７に指令を出力して絞り９２を係止させる。

ステップＳ２２において、演算回路１０１はシャッタ１１５を開く指示を行ってステップＳ２３へ進む。具体的には、シャッタ駆動回路１１４に指令を出力し、シャッタ１１５の先幕保持を解除させる。これにより、シャッタ先幕の走行が開始される。演算回路１０１は、シャッタ幕が開くと撮像素子１２１の電荷蓄積を開始させる。

ステップＳ２３において、演算回路１０１は、電荷蓄積時間が制御シャッタ速度ＴＶに相当する時間に達すると撮像素子１２１の電荷蓄積を終了させるとともに、シャッタ１１５を閉じるように指示してステップＳ２４へ進む。シャッタ駆動回路１１４は、シャッタ閉鎖指令を受けるとシャッタ１１５の後幕保持を解除させる。これにより、シャッタ後幕の走行が開始され、撮像素子１２１へ入射する被写体光が遮断される。このように、制御シャッタ速度ＴＶに対応する露出制御が行われる。

ステップＳ２４において、演算回路１０１は、撮像素子１２１から蓄積電荷の読み出しを開始させてステップＳ２５へ進む。これにより、撮像素子１２１からはき出された画像信号がＡ／Ｄ変換回路１２２でディジタルデータに変換され、変換後のデータが画像処理回路１２３へ送られる。

ステップＳ２５において、演算回路１０１はミラーダウンおよび絞り開放復帰を指示してステップＳ２６へ進む。具体的には、モータ駆動回路１１２に指令を出力し、シーケンスモータ１１３の逆転を開始させる。これにより、クイックリターンミラー２のミラーダウンおよび絞り９２の開放復帰が開始される。

ステップＳ２６において、演算回路１０１は画像処理および画像記録を行わせて図４による処理を終了する。具体的には、画像処理回路１２３に画像処理を指示し、画像処理後の画像データを記録媒体１２６に記録する。

動画撮影処理の詳細について、図５のフローチャートを参照して説明する。図５のステップＳ４１において、演算回路１０１はミラーアップおよび絞り込みを指示してステップＳ２２へ進む。具体的には、モータ駆動回路１１２に指令を出力し、シーケンスモータ１１３の正転を開始させる。これにより、クイックリターンミラー２のミラーアップおよび絞り９２の絞り込みが開始される。演算回路１０１は、絞り位置検出装置１１６から入力される検出パルス信号が所定絞り値（この場合は制御絞り値）に対応するパルス数に達すると、絞り係止装置１１７に指令を出力して絞り９２を係止させる。

ステップＳ４２において、演算回路１０１はシャッタ１１５を開くように指示してステップＳ２３へ進む。具体的には、シャッタ駆動回路１１４に指令を出力し、シャッタ１１５の先幕保持を解除させる。これにより、シャッタ先幕の走行が開始される。

ステップＳ４３において、演算回路１０１は撮像素子１２１の電荷蓄積を開始させる。電荷蓄積時間は、６０フレーム／秒に対応する時間である。

ステップＳ４４において、演算回路１０１は撮像素子１２１から蓄積電荷の読み出しを開始させてステップＳ４５へ進む。これにより、撮像素子１２１からはき出された画像信号がＡ／Ｄ変換回路１２２でディジタルデータに変換され、変換後のデータが画像処理回路１２３へ送られる。

ステップＳ４５において、演算回路１０１は画像処理および画像記録を指示してステップＳ４６へ進む。具体的には、画像処理回路１２３に画像処理を指示し、画像処理後の画像データを記録媒体１２６に逐次記録する。

ステップＳ４６において、演算回路１０１は深押し操作されたか否かを判定する。演算回路１０１は、レリーズスイッチＳＷ１から深押し操作信号が入力された場合にステップＳ４６を肯定判定してステップＳ４７へ進み、深押し操作信号が入力されない場合にはステップＳ４６を否定判定し、ステップＳ４９へ進む。ステップＳ４９へ進む場合は動画撮影を終了する場合であり、ステップＳ４７へ進む場合は動画撮影を継続する場合である。

ステップＳ４９において、演算回路１０１はシャッタ１１５を閉じる指示を行ってステップＳ５０へ進む。シャッタ駆動回路１１４は、シャッタ閉鎖指令を受けるとシャッタ１１５の後幕保持を解除させる。これにより、シャッタ後幕の走行が開始され、撮像素子１２１へ入射する被写体光が遮断される。

ステップＳ５０において、演算回路１０１はミラーダウンおよび絞り開放復帰を指示して図５による処理を終了する。具体的には、モータ駆動回路１１２に指令を出力し、シーケンスモータ１１３の逆転を開始させる。これにより、クイックリターンミラー２のミラーダウンおよび絞り９２の開放復帰が開始される。

上述したステップＳ４６を肯定判定して進むステップＳ４７において、演算回路１０１はＡＥ処理を行ってステップＳ４８へ進む。この場合のＡＥ処理は、バッファメモリ１２５に格納されている直近のフレーム画像について、撮影画面を２５６分割した領域ごとの信号に分割し、それぞれの分割領域に対応する信号値に基づいて各分割領域ごとの被写体光量を検出する。

なお、２５６分割の領域は測光装置１０３による分割領域と同等とする。測光素子７と撮像素子１２１との間では画素数が異なるので、間引き処理を施したり、分割領域内の信号値の平均を算出することによって双方の信号数を揃える。また、測光素子７による信号値と撮像素子１２１による信号値とが同等の信号レベル（等価階調で表す）となるように、撮像素子１２１による信号値に対してゲインをかけて調節する（ただし、被写体光量検出時）。ステップＳ４７において検出される光量も、撮影レンズ９０を通して検出される被写体光量である。演算回路１０１は、被写界の分割領域ごとのレンズ透過光量を用いて周知の演算を行うことにより、被写体輝度ＢＶを算出する。

演算回路１０１はさらに、被写体輝度ＢＶおよび撮像素子１２１に設定されている撮像感度ＳＶに基づいて制御露出値（制御絞り値ＡＶ）を演算し、絞り９２の値を制御絞り値ＡＶとするようにシーケンスモータ１１３を駆動させる。これにより、絞り９２が新たに演算された制御絞り値ＡＶで係止される。なお、６０フレーム／秒の動画撮影中において、ブランキング期間中に絞り９２を開放方向へ少量駆動してから、最新の制御絞り値ＡＶまで絞り込む方向に駆動するようにシーケンス駆動装置が構成されている。

ステップＳ４８において、演算回路１０１はＡＦ処理を行ってステップＳ４３へ戻る。ＡＦ処理の内容はステップＳ３と同様である。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）電子一眼レフカメラは動画撮影中にクイックリターンミラー２のミラーアップを継続する。測光装置１０３は、撮影用の撮像素子１２１による信号を用いてレンズ透過光量を検出する。演算回路１０１は、検出したレンズ透過光量を用いて被写体輝度ＢＶを算出する（ステップＳ４７）。したがって、クイックリターンミラー２が回動（ミラーアップ）して測光素子７へ被写体光束が導かれない状態でも、最新の被写体輝度ＢＶを取得してリアルタイムに露出演算を行い、絞り９２を最新の制御絞り値ＡＶに駆動することができる。この結果、動画撮影中に被写体輝度ＢＶが変化しても常に適正露出の動画像が得られる。

（２）撮影用の撮像素子１２１による信号を用いてレンズ透過光量を検出する際に、測光装置１０３によってレンズ透過光量を検出する際の領域分割と分割領域数（２５６）を揃えるとともに、両者の信号レベルが同等になるように撮像素子１２１による信号値に対してゲインをかけて調節するようにした。これにより、撮像素子１２１による信号および測光素子７による信号のいずれの信号を用いる場合でも、測光アルゴリズムを共通にすることができる。

（３）動画撮影中でない状態では、クイックリターンミラー２をミラーダウンすることによって撮像素子１２１に比べて画素数が少ない測光素子７へ被写体光束を導き、測光素子７による信号を用いてレンズ透過光量を検出するようにした。これにより、常に撮像素子１２１による信号を用いてレンズ透過光量を検出する場合に比べてカメラの消費電力が低減され、電池寿命を延ばすことができる。

（４）レリーズ操作ボタンが全押しされると静止画撮影処理（ステップＳ６）へ進み、深押しされると動画撮影処理（ステップＳ７）へ進むようにしたので、レリーズ操作ボタンのみの操作で静止画撮影および動画撮影を行うことができる。なお、連写撮影は、全押し操作が継続される場合の動作（静止画撮影を繰り返し行う状態）が対応する。

（５）動画撮影中に制御露出値（制御絞り値ＡＶ）を演算（ステップＳ４７）した後で絞り９２の値を制御絞り値ＡＶにする場合に、ブランキング期間を利用して絞り９２を一旦開放方向へ少量駆動してから、制御絞り値ＡＶまで絞り込む方向に駆動するようにした。この結果、絞り９２を正確に制御絞り値ＡＶで係止させることができる。

上述した測光素子７の出力信号は、レンズ透過光量の算出に用いられる他に、ホワイトバランス処理時の調整係数を算出するための測色処理や、撮影シーンの解析にも用いられる。

以上の説明では、レリーズ操作ボタンが深押し操作されると動画撮影を開始するようにしたが、動画開始操作ボタンを備え、このボタンが押下操作されることによって動画撮影を開始するように構成してもよい。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。光量検出手段は、たとえば、測光装置１０３によって構成される。撮像手段（第１の撮像素子）は、たとえば、撮像素子１２１（７７）によって構成される。撮影レンズは、たとえば、交換レンズ９０によって構成される。光路切り換え手段は、たとえば、クイックリターンミラー２によって構成される。露出演算手段、制御手段、および信号処理手段は、たとえば、演算回路１０１によって構成される。第２の撮像素子は、たとえば、測光素子７によって構成されるなお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態による電子一眼レフカメラを説明する図である。 電子一眼レフカメラの構成を説明するブロック図である。 演算回路で行われるカメラ処理の流れについて説明するフローチャートである。 静止画撮影処理の詳細について説明するフローチャートである。 動画撮影処理の詳細について説明するフローチャートである。

符号の説明

２…クイックリターンミラー
３…拡散スクリーン
４…ペンタプリズム
５…接眼レンズ
６…測光用レンズ
７…測光素子
７４…コンデンサレンズ
７５…測光用プリズム
７６…シャッタ
７７…撮像装置
７０…カメラ本体
９０…交換レンズ
１０１…演算回路

Claims (5)

1. 被写体光を受光して受光量を示す信号を出力する光量検出手段と、
   被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像手段と、
   撮影レンズを通過した被写体光束を前記光量検出手段および前記撮像手段のいずれか一方へ導くように光路を切り換える光路切り換え手段と、
   露出演算を行う露出演算手段と、
   前記光量検出手段から出力される信号の信号値レベルと、前記撮像手段から出力される前記撮像信号の信号値レベルとを揃える信号処理手段と、
   前記光路切り換え手段が前記被写体光束を前記光量検出手段側へ導いているとき、前記光量検出手段から出力される信号を用いて露出演算を行い、前記光路切り換え手段が前記被写体光束を前記撮像手段側へ導いているとき、前記撮像手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行うように前記露出演算手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とする電子一眼レフカメラ。
2. 請求項１に記載の電子一眼レフカメラにおいて、
   前記撮像手段は第１の撮像素子によって構成され、
   前記光量検出手段は前記第１の撮像素子より画素数が少ない第２の撮像素子を含むことを特徴とする電子一眼レフカメラ。
3. 請求項２に記載の電子一眼レフカメラにおいて、
   前記信号処理手段は、前記第１の撮像素子から出力された信号に信号処理を施し、前記信号処理後の信号数を前記光量検出手段から出力される信号の信号数と揃えることを特徴とする電子一眼レフカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電子一眼レフカメラにおいて、
   前記制御手段は、動画撮影時に前記撮像手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行う一方、静止画撮影時に前記光量検出手段から出力される撮像信号を用いて露出演算を行うように前記露出演算手段を制御することを特徴とする電子一眼レフカメラ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の電子一眼レフカメラにおいて、
   前記露出演算手段は、前記光量検出手段による信号を用いて行う露出演算と前記撮像手段による信号を用いて行う露出演算とで共通の測光アルゴリズムを用いることを特徴とする電子一眼レフカメラ。

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