JP4444750B2 - 撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、光電変換素子を用いて撮影を行うデジタルカメラ等の撮影装置に関するものである。

上記のような撮影装置としては、撮影光束をクイックリターンミラーを介してファインダ光学系側と撮像素子（光電変換素子）側とに分岐させる一眼レフタイプのデジタルカメラが知られている。図５は従来の一眼レフデジタルカメラの動作シーケンスを示すものである。

図５において、デジタルカメラのレリーズスイッチ（ＳＷ１，ＳＷ２）が押されると、シャッタの先幕マグネットおよび後幕マグネットに通電を開始した状態で、シーケンスモータを回転させる。シーケンスモータが回転することによって、クイックリターンミラーは跳ね上げられ、またシャッタの機械的係止が解除される。シャッタの機械的係止が解除されても、シャッタの先幕および後幕は、マグネットによって保持されている。

シーケンスモータが所定量回転して上記動作が完了すると、シーケンスモータは停止し、撮像素子は不要な蓄積電荷を排出し、撮影のための電荷蓄積を開始する。

クイックリターンミラーは、アップ位置（撮影光路からの退避位置）においてストッパーへの衝突によるバウンドを伴う。このために、このバウンドを避けるために、所定時間（図５のタイマーＴ７７）だけ待機した後、先幕マグネットへの通電が停止され、先幕は走行を開始する。

先幕走行開始から撮影者により又はカメラにより自動的に設定された露光時間を経過した後、後幕マグネットへの通電が停止され、後幕が走行を開始する。後幕が走行を完了すると、撮像素子は電荷蓄積を終了し、電荷の読み出しが開始される。

前記電荷の読み出しが完了した後、シーケンスモータが再び回転し、次の撮影のための準備駆動（ミラーダウン駆動およびシャッタチャージ駆動）が行われる。ミラーダウン駆動の完了によって、撮影光束はカメラ内の測光センサおよびＡＦセンサへと導かれる。

ところで、近年のデジタルカメラでは、より高解像度の画像を撮像するために、撮像素子の高解像度化が進んでいる。撮像素子の高解像度化により、撮像素子から電荷を読み出す際に要する時間が長くなる傾向にある。そして、電荷の読み出し時間が長くなった分、１回の撮影当たりに要する時間が長くなり、撮影速度が遅くなってしまうという問題がある。

この問題の解決策として、電荷の読み出し期間中に次の撮影のための準備駆動を開始することが考えられる（例えば、特許文献１参照）。次の撮影のための準備駆動を、今回の撮影における電荷読み出し期間中に開始することによって、１回の撮影に要する時間を短縮することが可能となる。
特開２０００−５０１３７（段落００３３〜００３４、図４等）

しかしながら、電荷の読み出し期間中に次の撮影のための準備駆動を開始する場合、該準備駆動を行う駆動源となるモータの起動電流によって、電源電圧が急激に低下してしまう。これにより、読み出し中の電荷の電圧変換時にノイズが発生し、画像劣化の原因となる。

従来の銀塩カメラにおいては、フィルムに被写体像を露光中に次の撮影の準備駆動を行うことは、フィルム給送系の駆動との関係から難しかった。そして、デジタルカメラにおいても、このような慣習から撮影シーケンス上、撮像素子からの電荷読み出し後に次の撮影の準備駆動を行うことが一般的である。

そこで、本発明は、画像劣化を生じることなく次の撮影のための準備駆動を行うことができ、しかも１回の撮影に要する時間を短縮できるようにした撮影装置を提供することを目的の１つとしている。

このような課題に対して、本発明の撮影装置は、光電変換素子を用いて撮影を行う撮影装置であって、撮影状態から撮影前状態に駆動する駆動機構と、前記駆動機構を駆動する駆動源と、前記駆動源に対する通電を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記光電変換素子からの電荷の読み出し前に、前記駆動源への通電を開始することを特徴とする。

本発明によれば、光電変換素子からの電荷読み出し中に駆動源への通電を行うことによる画像の劣化を回避することができるとともに、光電変換素子からの電荷読み出し後に駆動源への通電を行うよりも、次の撮影のための準備駆動に要する時間を短縮することができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１には、本発明の実施例１に係るデジタルカメラシステムの概略構成を示している。また、図２には、上記デジタルカメラシステムの主として電気的構成を示す。

これらの図において、１００は撮影装置としてのカメラ本体である。３００はカメラ本体１００に取り付け可能な交換レンズユニットである。該交換レンズユニット３００には、レンズ３１０と絞り３２０とが設けられており、これらは図２に示すレンズモータ３４０によって駆動される。

１４は交換レンズユニット３００により形成された被写体像を光電変換し、電荷を蓄積する光電変換素子としての撮像素子であり、具体的にはＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等である。１５０は撮像素子１４への露光量を制御するシャッタである。１３０はミラーであり、交換レンズユニット３００からの光束の光路上に配置され、該光束をガイドミラー１３２（図２参照）を介して光学ファインダ１０４に導くダウン位置と、該光路外に退避するアップ位置との間で回動可能である。

レンズ３１０に入射した被写体からの光束は、絞り３２０およびシャッタ１５０を介して撮像素子１４上に結像する。

図２において、５０はシステム制御回路であり、該カメラシステム全体の制御を行う。システム制御回路５０は、撮像素子１４に電荷読み出し用の駆動パルスを与える。撮像素子１４から読み出された信号は、ホワイトバランス処理やＡ／Ｄ変換などを行う撮像回路１５で処理され、画像データに変換されてシステム制御回路５０に入力される。

また、システム制御回路５０は、モータ制御回路１２０を介してシーケンスモータ１２１およびレンズモータ３４０を制御する。シーケンスモータ１２１が回転することにより、ミラー１３０を含むミラー駆動機構１２２およびシャッタ１５０を含むシャッタ駆動機構１２３とが所定の順序で駆動される。また、レンズモータ３４０が回転することにより、絞り３２０およびレンズ３１０を含むレンズ駆動機構（絞り機構）３３０が駆動される。

ミラー駆動機構１２２は、ミラー１３０をダウン位置と破線で示すアップ位置との間で回動させる。シャッタ駆動機構１２３は、シャッタ（フォーカルプレーンシャッタ）１５０の先幕１５１および後幕１５６を不図示の係合機構によって走行前の所定位置にて機械的係合による保持を行うとともに、走行後に先幕１５１および後幕１５６を該所定位置に戻すシャッタチャージ動作を行う。

先幕１５１および後幕１５６に対しては、上記所定位置での機械的係合保持が解除された状態で磁力によりこれらの保持を行うための先幕マグネット１５２および後幕マグネット１５７がそれぞれ設けられている。システム制御回路５０は、先幕駆動回路１５３および後幕駆動回路１５８を介して先幕マグネット１５２および後幕マグネット１５７それぞれへの電流の供給を制御する。先幕１５１および後幕１５６を磁力保持している先幕マグネット１５２および後幕マグネット１５７への通電をカットすることで、先幕１５１および後幕１５６は不図示のバネの付勢力によって走行する（シャッタ駆動機構の第１の動作）。

その他、システム制御回路５０には、電源スイッチ１８０、ＡＦ（オートフォーカス）処理を行うためのＡＦセンサ１８１、ＡＥ（自動露出）処理を行うための測光センサ１８２、レリーズスイッチ（ＳＷ１、ＳＷ２）１８３、制御プログラムやデータを格納するメモリ１８４などが接続されている。

図３には、本実施例のデジタルカメラシステムの動作タイミングを示している。また、図４Ａ、Ｂは、本実施例のデジタルカメラシステム（主としてシステム制御回路５０）の動作を示すフローチャートである。以下、図３および図４Ａ、Ｂを用いて該デジタルカメラシステムの動作について説明する。該動作は、メモリ１８４に格納された処理プログラムに従って実行される。

まず、システム制御回路５０は、レリーズスイッチ１８３の全押し状態（ＳＷ２→ＯＮ）か否かを判定する（Ｓ１０１）。レリーズスイッチ１８３が全押しされると、システム制御回路５０は、先幕マグネット１５２および後幕マグネット１５７に通電を開始し、さらにシーケンスモータ１２１への通電、すなわちシーケンスモータ１２１の駆動を開始する（Ｓ１０２）。

シーケンスモータ１２１が回転することによってミラー駆動機構１２２はミラー１３０をダウン位置からアップ位置へと上昇させる（ミラー駆動機構１２２の第１の動作）。一方、シャッタ駆動機構１２３は、シャッタ１５０の機械的係合保持を解除する（シャッタ駆動機構１２３の第１の動作）。

システム制御回路５０は、タイマーＥのカウント開始から時間Ｔ３３が経過した後に（Ｓ１０３）、レンズモータ３４０に通電を行う（Ｓ１０４）。時間Ｔ３３は、シーケンスモータ１２１の起動時のラッシュと、レンズモータ３４０の起動時のラッシュが確実に重ならないように予めマージンを見込んで設定された絞り待機時間である。レンズモータ３４０の回転により、レンズ駆動機構３３０は絞り３２０を開放位置から設定された絞り値に応じた絞り位置まで絞り込む（絞り駆動機構の第１の動作）。

シーケンスモータ１２１による動作が完了すると、不図示のシーケンススイッチがＯＮ状態に変化する。システム制御回路５０は、シーケンススイッチのＯＮ状態を確認した後（Ｓ１０５）、シーケンスモータ１２１を一旦停止させる。一方、システム制御回路５０は、タイマーＡのカウントを開始する（Ｓ１０６）。タイマーＡのカウントが時間Ｔ１１に達すると、システム制御回路５０はミラー１３０のストッパー（図示せず）への衝突によるバウンドが十分に収束したと判断し、先幕マグネット１５２への通電を停止する。これにより、先幕１５１は不図示のバネの付勢力によって走行を開始し、シャッタ１５０が開き始める。また、システム制御回路５０は、撮像素子１４の電荷蓄積を開始させる（Ｓ１０８）。

次に、システム制御回路５０は、タイマーＢのカウント値を監視し、所定の値に設定された露光時間Ｔ６６の経過を待つ（Ｓ１０９）。該露光時間が経過すると、システム制御回路５０は、後幕マグネット１５７への通電を停止する（Ｓ１１０）。これにより、後幕１５６が先幕１５１の後を追って走行を開始する。

そして、システム制御回路５０は、タイマーＣのカウントを監視し、時間Ｔ２２が経過すると（Ｓ１１１）、シーケンスモータ１２１への通電を開始し（Ｓ１１２）、シーケンスモータ１２１は再度回転を開始する。シーケンスモータ１２１が再度回転することによって、ミラー駆動機構１２２はミラー１３０をアップ位置からダウン位置へと下降させる（ミラー駆動機構１２２の第２の動作）。ここで、ミラー駆動機構１２２としては、ミラー１３０をシーケンスモータ１２１によって直接駆動する機構でもよいし、シーケンスモータ１２１が不図示の係止部材の係止を解除してバネ付勢力によってミラー１３０の駆動を行う機構でもよい。また、時間Ｔ２２は、ミラーダウンの開始よりも前に、後幕走行が確実に完了するために予めマージンを見込んで設定されたチャージ待機時間である。

また、シャッタ駆動機構１２３は、先幕１５１および後幕１５６を走行前の位置まで戻して機械的係合保持を行う（シャッタチャージ動作、シャッタ駆動機構１２３の第２の動作）。

上記のように制御することによって、次の撮影に対する準備駆動（第２の動作）を行うためのシーケンスモータ１２１への通電開始（シーケンスモータ１２１の駆動開始）は、後幕走行開始後における撮像素子１４の電荷蓄積中に行われることとなる。ここで、後幕走行開始後（露光途中）にシーケンスモータ１２１への通電を開始しても、後幕走行よりもミラーダウンの動作が追い越してしまうことのないようにチャージ待機時間Ｔ２２を設けているので、適正な露光が妨げられない。また、シーケンスモータ１２１への通電開始とミラーダウンの開始との間には、機構上のタイムラグがあるために、後幕走行完了を待たずにシーケンスモータ１２１への通電を開始することができる。さらに、上記タイムラグ等のマージンがあれば、後幕走行の開始と同時にミラーダウンのためのシーケンスモータ１２１への通電開始も可能である。

したがって、従来のように撮像素子からの電荷の読み出し中にシーケンスモータ１２１を起動することに伴うノイズの発生がなくなり、良好な撮影画像を得ることができる。また、シャッタ１５０の後幕１５６の走行完了より先に、ミラー１３０がダウン位置への移動を開始してしまい、被写体像を形成している光束がけられてしまうというような撮影シーケンスの矛盾を確実に防止することが可能となる。

さらに、準備駆動の順序（タイミング）や準備駆動のためのモータ駆動開始前の待機時間を適切に設定することで、各駆動機構の準備動作に要する時間の違いや各駆動機構の機械的な動作の不安定さ等を見込んだ矛盾のない、かつ最短所要時間の撮影シーケンスを構築することができる。

次に、システム制御回路５０は、タイマーＥのカウント値を監視し、時間Ｔ３３が経過すると、レンズモータ３４０に通電を行い（Ｓ１１４）、測光動作やＡＦ動作の精度を高めるために、レンズ駆動機構３３０によって絞り３２０を一旦開放位置に戻す（絞り機構の第２の動作）。

次に、システム制御回路５０は、タイマーＤのカウント値を監視し（Ｓ１１５）、時間Ｔ５５が経過すると、撮像素子１４に電荷読み出し用の駆動パルスを与え、電荷の読み出しを開始する（Ｓ１１６）。時間Ｔ５５は、シャッタ１５０によって確実に撮像素子１４に到達する光量を制御できるように予めマージンを見込んで設定された時間である。このように、撮像素子１４の電荷蓄積中に、シーケンスモータ１２１およびレンズモータ３４０への通電を開始し、準備駆動を行う。

ここで、本実施例では、撮像素子１４の電荷蓄積中に確実にシーケンスモータ１２１およびレンズモータ３４０への通電を開始するために、
蓄積時間Ｔ５５＞露光時間Ｔ６６＋チャージ待機時間Ｔ２２＋絞り待機時間Ｔ３３
という条件が成立している。

また、マージンが十分確保されているのであれば、チャージ待機時間Ｔ２２および絞り待機時間Ｔ３３はそれぞれのタイマーのカウント値が０秒でも構わない。

そして、シーケンスモータ１２１による準備駆動が完了すると、シーケンススイッチがＯＮ状態に変化する。システム制御回路５０は、シーケンススイッチのＯＮ状態を確認した後（Ｓ１１７）、シーケンスモータ１２１を停止させる（Ｓ１１８）。

次に、システム制御回路５０は、タイマーＦのカウント値を監視し、時間Ｔ４４が経過すると（Ｓ１１９）、レリーズスイッチ１８３が全押し状態か否かを判断する（Ｓ１２０）。ここで既にレリーズスイッチ１８３の全押し状態が解除されている場合には、システム制御回路５０は撮影動作を終了させる。一方、レリーズスイッチ１８３が全押し状態にある場合、システム制御回路５０はステップＳ１０２の動作に戻り、上記した一連の撮影動作を繰り返し、次の撮影動作（連写動作）を行う。

以上説明したように、撮像素子１４の電荷蓄積中に準備駆動のためのモータ駆動を開始することにより、電荷の読み出し終了後や読み出し中に準備駆動のためのモータ駆動を開始する場合に比べて、１回の撮影に要する時間を短縮することができ、連写速度をアップさせることができる。

なお、本実施例では、撮像素子の電荷蓄積中に各駆動機構の準備駆動のためにモータ（アクチュエータ）の駆動を開始する場合について説明したが、言い換えれば、撮像素子からの電荷の読み出し前に該準備駆動のためにモータの駆動を開始することに等しい。さらに言えば、撮像素子の電荷蓄積が露光終了とほぼ同時に終了するような場合であって、電荷の読み出しまでに何らかの待機時間が設定されているような場合の該待機時間中若しくはそのような待機時間がなくても撮像素子の露光中に、準備駆動のためのアクチュエータ駆動を開始してもよい。この場合でも、電荷の読み出し中に準備駆動を開始する場合に比べて良好な撮影画像を得ることができる。

本発明の実施例１に係るデジタルカメラシステムの概略構成を示す図である。 実施例１のデジタルカメラシステムの電気的構成を示すブロック図である。 実施例１のデジタルカメラシステムの動作を示すタイミングチャートである。 実施例１のデジタルカメラシステムの動作を示すフローチャートである。 実施例１のデジタルカメラシステムの動作を示すフローチャートである。 従来のデジタルカメラシステムの動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１００ カメラ本体
３００ 交換レンズユニット
１４ 撮像素子
５０ システム制御回路
１２１ シーケンスモータ
１２２ ミラー駆動機構
１２３ シャッタ駆動機構
１３０ ミラー
１５０ シャッタ
１５１ 先幕
１５６ 後幕
３２０ 絞り
３３０ レンズ（絞り）駆動機構

Claims (10)

1. 光電変換素子を用いて撮影を行う撮影装置であって、
   撮影状態から撮影前状態に駆動する駆動機構と、
   前記駆動機構を駆動する駆動源と、
   前記駆動源に対する通電を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記光電変換素子からの電荷の読み出し前に、前記駆動源への通電を開始することを特徴とする撮影装置。
2. 前記制御手段は、前記光電変換素子への露光後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記駆動源への通電を開始することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 走行することで前記光電変換素子への露光を終了するシャッタ後幕を有し、
   前記制御手段は、前記シャッタ後幕が走行を開始した後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記駆動源への通電を開始することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
4. 前記動作機構は、ミラー部材をアップ状態からダウン状態に駆動するミラー駆動機構であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮影装置。
5. 前記動作機構は、シャッタ部材を走行完了状態から走行前状態に駆動するシャッタ駆動機構であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮影装置。
6. 前記動作機構は、絞り部材を設定された絞り値となるように絞り込んだ状態から開放状態に駆動する絞り駆動機構であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮影装置。
7. 光電変換素子を用いて撮影を行う撮影装置であって、
   シャッタ部材を走行完了状態から走行前状態に駆動するシャッタ駆動機構と、
   前記シャッタ駆動機構を駆動する第１の駆動源と、
   絞り部材を設定された絞り値となるように絞り込んだ状態から開放状態に駆動する絞り駆動機構と、
   前記絞り駆動機構を駆動する第２の駆動源と、
   前記第１および第２の駆動源に対する通電を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段は、前記光電変換素子からの電荷の読み出し前に、前記第１および第２の駆動源の一方への通電を開始するとともに、前記通電を開始してから所定時間経過後であって、前記光電変換素子からの電荷の読み出し前に、前記第１および第２の駆動源の他方への通電を開始することを特徴とする撮影装置。
8. 前記制御手段は、前記光電変換素子への露光後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記第１および第２の駆動源の一方への通電を開始するとともに、前記通電を開始してから所定時間経過後であって、前記光電変換素子への露光後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記第１および第２の駆動源の他方への通電を開始することを特徴とする請求項７に記載の撮影装置。
9. 前記シャッタ部材は走行することで前記光電変換素子への露光を終了するシャッタ後幕を有し、
   前記制御手段は、前記シャッタ後幕が走行を開始した後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記第１および第２の駆動源の一方への通電を開始するとともに、前記通電を開始してから所定時間経過後であって、前記シャッタ後幕が走行を開始した後の前記光電変換素子の電荷蓄積中に、前記第１および第２の駆動源の他方への通電を開始することを特徴とする請求項７に記載の撮影装置。
10. ミラー部材をアップ状態からダウン状態に駆動するミラー駆動機構を有し、
    前記第１の駆動源が前記ミラー駆動機構を駆動することを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の撮影装置。

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