JP5760188B2 - 撮像装置及びカメラ本体 - Google Patents

Description

本発明は被写体を撮像して画像データを生成する撮像装置に関する。

撮像素子を内蔵し、被写体を撮像して画像データを生成する撮像装置の普及が著しい。このような撮像装置は光学系と本体が一体になった撮像装置から普及が始まった。しかし、より高画質な画像データに対する要求により光学系と本体が分離できる撮像装置も普及し始めている。

光学系と本体が分離できる撮像装置の原型はフィルム式一眼レフカメラにある。フィルムを撮像素子に置き換えたものがデジタル一眼レフカメラである。周知の通り、デジタル一眼レフカメラの本体内にはフィルム式一眼レフカメラと同様の可動式ミラーが配されている。可動式ミラーは、通常、交換レンズを介して入射した被写体光の光路上に配置されて、被写体光を光学ファインダーに導く。可動式ミラーは、撮影時のみ被写体光を撮像素子に導くように光路から退避する。従って、デジタル一眼レフカメラでは、ユーザは、光学ファインダーによって被写体を観察し構図を決定することになる。

光学系と本体が一体になったいわゆるコンパクトデジタルカメラからのステップアップユーザは、本体背面に備えられた大型の液晶モニターを観察しながら構図を決定することに慣れている。そのようなユーザは、覗き込まなければならない光学ファインダーにはなじめない場合も多い。

そこで、本体内に可動式ミラーを配するデジタル一眼レフカメラにおいて、撮像時以外にも、可動式ミラーを光路から退避させて、本体背面に備えられた大型の液晶モニターに被写体像を表示することができるものが現れた。このように本体背面に備えられた大型の液晶モニターに被写体像を表示する機能をライブビュー機能と呼ぶ場合がある。

しかし、デジタル一眼レフカメラでは、通常、撮影時のみ開放となるノーマリークローズシャッターが採用されている。従って、ライブビュー機能を実現するためには、ノーマリークローズシャッターを開放状態に保持する必要が生じ、消費電力が大きくなるという問題がある。

そこで、本体内に可動式ミラーを備えず、ノーマリーオープンシャッターを採用したデジタル一眼式のカメラが新たに登場した。以下、このようなデジタル一眼式のカメラを、可動式ミラーを備えたデジタル一眼レフカメラと区別するために、レフレックスミラーを意味する「レフ」を削除した「デジタル一眼カメラ」という。デジタル一眼カメラでは、コンパクトデジタルカメラと同様に、本体背面に備えられた大型の液晶モニターで被写体を常に観察することが可能となる。デジタル一眼カメラでは、可動式ミラーが備えられていないので、本体内に光学ファインダーを備えることができない。日中屋外等においては、本体背面に設けられた液晶モニターでの被写体の観察に支障をきたす場合がある。このような場合に備え、デジタル一眼カメラでは、覗き込むタイプの電子ファインダーが設けられることがある。デジタル一眼カメラは可動式ミラーを備えないので、本体を極めて小型化することができる。また、ノーマリーオープンシャッターは電力を与えなくても開放状態を保持することができるので消費電力も削減される。

特許文献１、２には、ライブビュー機能を備えたデジタル一眼レフカメラが開示されている。

特開２００８−０２８９９７号公報 特開２００８−０２８９９８号公報

ノーマリークローズシャッターを採用したデジタル一眼レフカメラであっても、ノーマリーオープンシャッターを採用したデジタル一眼カメラであっても、ライブビュー状態からの連写において所定時間内の撮影枚数を増加させる、すなわち連写速度を向上させることが困難であるという課題がある。以下、この点について、ノーマリーオープンシャッター（フォーカルプレーンシャッター）を採用したデジタル一眼カメラを例に挙げて簡単に説明する。

ライブビュー状態において、先幕はノーマリーオープンシャッターの下部に格納され、後幕はノーマリーオープンシャッターの上部に格納され、ノーマリーオープンシャッターは開放状態にある。

シャッターボタンが半押しされると、本体はオートフォーカス動作と露出制御動作を開始する。本体内に可動ミラーを備えないデジタル一眼カメラでは、オートフォーカス動作に位相差検出方式を採用することができない。従って、撮像素子が出力する画像信号に基づいてコントラスト検出方式のオートフォーカス動作を実施することになる。また、本体が独立した露出計を備えない場合、露出制御動作も撮像素子が出力する画像信号に基づいて行うことになる。

シャッターボタンが全押しされると、先幕がチャージされることによってノーマリーオープンシャッターの開口部が遮蔽され、しかる後に先幕と後幕が一定の間隔をもって走って露光時間が形成される。その後、撮像素子からの画像信号の読み出しが終わるまで、ノーマリーオープンシャッターの開口部は後幕によって遮蔽される。

撮像素子からの画像信号の読み出しが完了すると、後幕はノーマリーオープンシャッターの上部に格納される。このとき、先幕は、後幕に追従してノーマリーオープンシャッターの上部に向かって移動した後、途中で反転してノーマリーオープンシャッターの下部に向かって移動し、ノーマリーオープンシャッターの下部に格納される。これによって、ノーマリーオープンシャッターは、開口部の上下方向中央付近から先幕と後幕が開くことにより閉鎖状態から開放状態に移行する。ノーマリーオープンシャッターが再び開放状態に至ると、本体は次の撮影のためのオートフォーカス動作と露出制御動作を開始する。

ここで、ノーマリーオープンシャッターを採用したデジタル一眼カメラは、一枚目の撮影が完了してから二枚目の撮影が行なわれる前に一旦ノーマリーオープンシャッターを開放状態にしてオートフォーカス動作と露出制御動作を行なわなければならない。そのため、連写速度を向上させることが困難である。

また、ノーマリークローズシャッターを採用したデジタル一眼レフカメラにおいて、ライブビュー状態においてコントラスト検出方式によるオートフォーカス動作を行うときは、ノーマリークローズシャッターを一旦開放状態にしなければならない。さらに、ノーマリークローズシャッターを採用したデジタル一眼レフカメラが位相差検出方式によるオートフォーカス動作しかできないときは、撮影のたびに可動ミラーを光路上に移動させて被写体光の一部を位相差センサーに導いた後にこれを退避させてから露光時間を形成しなければならない。そのため、連写速度を向上させることが困難である。

本発明は前記課題を解決し、フォーカルプレーンシャッターを採用しコントラスト検出方式のオートフォーカス動作や画像信号に基づく露出制御動作を行なう撮像装置において、連写速度を向上させることを目的とする。

第１の態様において、フォーカスレンズを含み被写体光を集光する光学系と、前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて前記シャッター装置の開口部が全開に至る前に前記撮像素子から画像信号の取り込みを開始させる制御手段と、を備える撮像装置が提供される。

この構成では、シャッター装置の開口部が全開に至るまで待つことなく撮像素子からの信号の取り込みを開始させることができる。したがって、シャッター装置の開口部が全開に至るまで待つことなく、撮像素子から取り込んだ信号に基づいてコントラスト方式のオートフォーカス動作を開始し、あるいは露出制御動作を開始することができる。

第２の態様において、フォーカスレンズを含み被写体光を集光する光学系と、前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する合焦手段と、前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて前記シャッター装置の開口部が全開に至る前に前記合焦手段を動作させる制御手段と、を備える撮像装置が提供される。

この構成では、シャッター装置の開口部が全開に至るまで待つことなく合焦手段によるオートフォーカス動作を開始することができる。

第３の態様において、被写体光を集光する光学系と、前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、前記画像信号に基づいて露出を決定する露出決定手段と、前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて前記シャッター装置の開口部が全開に至る前に前記露出決定手段を動作させる制御手段と、を備える撮像装置が提供される。

この構成では、シャッター装置の開口部が全開に至るまで待つことなく露出決定手段による露出決定動作を開始することができる。

第４、第５、第６の態様において、第１、第２、第３の態様と同様の特徴を有するカメラ本体が提供される。

以上のように、上記各態様によれば、先幕と後幕を有するフォーカルプレーンシャッターを採用した撮像装置またはカメラ本体において、シャッター装置の開口部が全開に至るまで待つことなく、撮像素子からの画像信号の取り込み動作、オートフォーカス動作、あるいは露出決定動作を開始することができる。したがって、シャッター装置の開口部が全開してから上記各動作を開始する場合よりも、各動作を早く終了させることができる。すなわち、連写時に、次のコマの撮影を早く開始することができ、連写速度を向上させることができる。

ノーマリーオープンシャッターを用いたデジタル一眼カメラの構成図 オートフォーカス動作の方式を説明する図 露出制御動作の方式を説明する図 ノーマリーオープンシャッターの外観図 ノーマリーオープンシャッターの駆動部の構成図 ノーマリーオープンシャッターの動作の概要を説明する図 ノーマリーオープンシャッターの動作の概要を説明する図 ノーマリーオープンシャッターの動作を示すタイミングチャート

（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係るデジタル一眼カメラについて、図面を用いて詳細に説明する。

１．構成
図１は本実施形態のノーマリーオープンシャッターを用いたデジタル一眼カメラの構成図である。デジタル一眼カメラ１は、交換レンズ１００と本体２００から構成され、交換レンズ１００は本体２００における所定の位置に着脱することができる。

１−１．本体
本体２００は、通信部（２）２０１、撮像素子２０２、本体制御部２０３、ノーマリーオープンシャッター２２０、液晶モニター２１０を有する。本体２００は、ユーザが撮影動作を指示するためのレリーズボタンや撮影動作によって得られた画像データを記憶する記憶部等も有するが、図１では省略している。

本体制御部２０３は、マイコンと本体２００内の各部を制御する制御回路と各種信号処理を行う信号処理回路を一体化したＬＳＩで構成される。本体制御部２０３は、本体２００内の各部を動作制御する。本体制御部２０３は、通信部（２）２０１、通信部（１）１０６を介して、レンズ制御部１０５に対して制御信号を出力する。本体制御部２０３は、撮像素子２０２に垂直同期信号を出力する。本体制御部２０３は、撮像素子２０２の動作を制御する。本体制御部２０３は、撮像素子２０２から出力される画像信号をデジタル信号である画像データに変換する。本体制御部２０３は、ホワイトバランス制御等の各種信号処理を行う。本体制御部２０３は、各種信号処理により得られた画像データを液晶モニター２１０に出力することができる。本体制御部２０３は、ノーマリーオープンシャッター２２０を駆動制御する。

本体制御部２０３は、マイコンと本体２００内の各部を制御する制御回路と各種信号処理を行う信号処理回路を一体化したＬＳＩであるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。

撮像素子２０２は、交換レンズ１００を介して入射する被写体光を画像信号に変換して出力する。撮像素子２０２は、ＣＭＯＳイメージセンサー等で構成することができる。

液晶モニター２１０は、本体制御部２０３で生成された表示用の画像データに基づく画像を表示可能な表示素子である。なお、表示素子は、液晶モニター２１０でなく、有機ＥＬモニター等その他の表示素子で構成することもできる。

ノーマリーオープンシャッター２２０は、撮像素子２０２の撮像面に対向する位置に配されている。ノーマリーオープンシャッター２２０は、交換レンズ１００側から撮像素子２０２に入射する被写体光を透過または遮蔽することができる。ノーマリーオープンシャッター２２０は、フォーカルプレーンシャッターであり、先幕２２５と後幕２２６を備える。

本体制御部２０３は、撮像素子２０２の出力する画像信号のコントラストから被写体光の合焦状態を検出することができる。撮像素子２０２の出力する画像信号のコントラストによる焦点検出は、コントラスト検出方式による焦点検出と呼ばれる。

図２は、各種のオートフォーカス方式を説明する図である。図２（ａ）は、画像データ中に人間の顔を検出したときに、検出した人間の顔に焦点を合わせる顔認識オートフォーカス方式の動作を示している。図２（ｂ）は、画像データ中の９個の領域Ｒ１のうちのいずれかの領域または複数の領域について焦点を合わせる９点オートフォーカス動作を示している。図２（ｃ）は、画像データ中の中央の領域Ｒ２に焦点を合わせる１点オートフォーカス動作を示している。本体制御部２０３は、いずれかの方式に基づいてオートフォーカス動作を行なう。

また、本体制御部２０３は、撮像素子２０２が出力する画像信号の輝度から撮影に最適な露出条件を決定することができる。露出条件は、撮像素子２０２に対する露光時間、すなわちノーマリーオープンシャッター２２０の先幕と後幕が走ることにより形成される露光時間、絞りユニット１０３の開度、すなわち絞り値、撮像素子２０２の感度または画像信号のゲイン等の組み合わせから最適な組み合わせを選択することによって決定される。

図３は、露出制御動作の方式を説明する図である。図３（ａ）は、複数に分割された測光エリアＣ１の輝度に基づいて画像データ全体の輝度を評価して露出を決定するマルチ測光方式を示している。図３（ｂ）は、画像データの中央の所定の測光領域Ｃ２を中心として輝度を評価して露出を決定する中央重点測光方式を示している。図３（ｃ）は、画像データの中央における中央重点測光の領域Ｃ２よりも狭い領域Ｃ３の輝度を評価して露出を決定するスポット測光方式を示している。本体制御部２０３は、いずれかの方式に基づいて露出制御動作を行なう。

１−２．交換レンズ

図１に戻り、交換レンズ１００は、対物レンズ１０１、ズームレンズ１０２、絞りユニット１０３、フォーカスレンズ１０４、レンズ制御部１０５、通信部（１）１０６を有する。なお、交換レンズ１００の基本構成は、本実施形態のようにノーマリーオープンシャッター２２０を用いたデジタル一眼カメラ１であっても、ノーマリークローズシャッターを用いたデジタル一眼レフカメラであっても同じである。

レンズ制御部１０５は、マイコンと、交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路とを一体化したＬＳＩで構成される。レンズ制御部１０５は、本体制御部２０３から出力された基準信号を通信部（２）２０１、及び通信部（１）１０６を介して入力し、この入力された基準信号に同期してフォーカスレンズ１０４を制御することができる。レンズ制御部１０５は、本体制御部２０３から出力された動作要求を通信部（２）２０１、及び通信部（１）１０６を介して入力し、この入力された動作要求に基づいて、ズームレンズ１０２、絞りユニット１０３、及びフォーカスレンズ１０４を制御することができる。レンズ制御部１０５は、本体制御部２０３から出力された動作要求に基づき、フォーカスレンズ１０４を光軸Ｌ方向へ進退させる。これによって、交換レンズ１００は、被写体光を撮像素子２０２に合焦させることができる。レンズ制御部１０５は、フォーカスレンズ１０４の駆動のみならず、絞りユニット１０３、ズームレンズ１０２の駆動制御等も行っているが、詳細は省略する。

なお、レンズ制御部１０５は、マイコンと交換レンズ１００内の各部を制御する制御回路を一体化したＬＳＩであるとしたが、複数のＬＳＩで構成されていてもよい。交換レンズ１００は、ぶれを検出する機構や、交換レンズ１００に固有の情報を記憶した記憶部等も有するが図１では省略している。

１−３．ノーマリーオープンシャッター
ノーマリーオープンシャッター２２０について、図４、図５を参照しながら説明する。

図４は、ノーマリーオープンシャッター２２０の外観図である。図４は、ノーマリーオープンシャッター２２０を光軸Ｌ側から見た外観を示している。

ノーマリーオープンシャッター２２０は、チャージモーター２２１、駆動ギヤ２２２、減速ギヤ２２３、駆動部２２４、先幕２２５、後幕２２６、パルスカウンター２２７、及び開口部２２８を有している。

チャージモーター２２１の回転力は、駆動ギヤ２２２、減速ギヤ２２３を介して駆動部２２４に伝達される。駆動部２２４は、後述する機構によって先幕２２５と後幕２２６を駆動する。パルスカウンター２２７は、チャージモーター２２１の駆動軸に設けられ、駆動軸の回転数等を検出する。パルスカウンター２２７の検出結果に基づいて、先幕２２５と後幕２２６がどの位置にあるかを知ることができる。なお、図４は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が一部だけ開口している状態を示している。

図５は、ノーマリーオープンシャッター２２０の駆動部２２４の構成図である。ノーマリーオープンシャッター２２０は、レバー３００、後幕駆動ピン３１０、先幕駆動ピン３２０、第１カム３３０、及び第２カム３４０を有する。

レバー３００は、第１アーム３０１と第２アーム３０２を接続ピン３０５によって回動自在に接続して構成されている。第１アーム３０１は、固定ピン３０４によって回動自在に支持されている。第２アーム３０２は、接続ピン３０６によって第１カム３３０に回動自在に接続されている。第１アーム３０１の一端に設けられた押圧部３０３を図において左向きに押圧して移動させることで、固定ピン３３１を中心に第１カム３３０を時計回りに回転させることができる。押圧部３０３の図における左方向への押圧は、チャージモーター２２１から駆動ギヤ２２２及び減速ギヤ２２３を介して伝達される回転力を図示しないカム機構によって変換した押圧力により行なわれる。押圧部３０３の図における右方向への移動は、図示しない付勢バネによって行なわれる。

後幕駆動ピン３１０は、カム部３１１とピン部３１２が一体に構成されている。ピン部３１２は接続ピン３１４によって後幕２２６に回動自在に接続されている。第１カム３３０が固定ピン３３１を中心に回転すると、後幕駆動ピン３１０は固定ピン３１３を中心に回転する。そうすると、接続ピン３１４が案内溝３５０に沿って移動する。このようにして後幕２２６が上下移動する。

先幕駆動ピン３２０は、カム部３２１とピン部３２２が一体に構成されている。ピン部３２２は接続ピン３２４によって先幕２２５に回動自在に接続されている。第１カム３３０が固定ピン３３１を中心として回転するか第２カム３４０が固定ピン３４１を中心として回転すると、先幕駆動ピン３２０は固定ピン３２３を中心として回転する。そうすると、接続ピン３２４が案内溝３６０に沿って移動する。このようにして先幕２２５が上下移動する。

２．動作
２−１．ノーマリーオープンシャッターの動作
図６、図７は、ノーマリーオープンシャッター２２０の動作の概要を説明する図である。図６は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８を光軸Ｌ方向から見た図である。図６（ａ）から図６（ｈ）は、時系列順に並んでいる。図６は、ノーマリーオープンシャッター２２０が開放状態から露光時間を形成し、再度、開放状態に戻るまでの概要を示している。図７は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８を光軸Ｌに垂直な方向から見た図である。

図６（ａ）では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開放状態にある。図７（ａ）は、この状態を光軸Ｌに垂直な方向から見た図である。先幕２２５はノーマリーオープンシャッター２２０における開口部２２８の下方の部分に格納され、後幕２２６はノーマリーオープンシャッター２２０における開口部２２８の上方の部分に格納されている。

図６（ｂ）では、先幕２２５がノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて移動を始める。

図６（ｃ）では、先幕２２５によってノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が完全に遮蔽されている。図７（ｂ）は、この状態を光軸Ｌに垂直な方向から見た図である。

図６（ｄ）では、露光時間を形成するために先幕２２５がノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動し、これを追って後幕２２６がノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動している。図７（ｃ）は、この状態を光軸Ｌに垂直な方向から見た図である。

図６（ｅ）では、露光時間が終了し、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８は、後幕２２６によって完全に遮蔽されている。図７（ｄ）は、この状態を光軸Ｌに垂直な方向から見た図である。

図６（ｆ）では、ノーマリーオープンシャッター２２０を開放状態にするために、後幕２２６を追うようにして先幕２２５もノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて移動する。

図６（ｇ）では、後幕２２６はそのままノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて移動を続けるものの、先幕２２５はノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動を始める。これは、先幕駆動ピン３２０のカム部３２１と第一カム３３０の噛み合いが開放され、第二カム３４０が先幕駆動ピン３２０のカム部３２１と第一カム３３０の間に入ることで先幕駆動ピン３２０が反転を始めるからである。このようにして、ノーマリーオープンシャッター２２０は、開口部２２８の上下方向中央付近から開放状態に移行していく。

図６（ｈ）では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開放状態に至る。この状態は、図６（ａ）の状態と同じである。

２−２．動作タイミング
本実施の形態では、本体制御部２０３は、ノーマリーオープンシャッター２２０が開放状態に移行していく段階（図６（ｇ）の状態）で、すなわちノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前に、撮像素子２０２から画像信号の取り込みを開始する。具体的には、オートフォーカス動作または露出制御動作において、これらの動作を開始することが可能な程度に、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開いたときに、撮像素子２０２から画像信号の取り込みを開始し、オートフォーカス動作及び露出制御動作を開始する。

オートフォーカス動作の開始タイミングについて説明する。前述のように、本実施形態に係るデジタル一眼カメラ１では、オートフォーカス動作の方式として、顔認識オートフォーカス動作、９点オートフォーカス動作、及び１点オートフォーカス動作を行うことが可能である。ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前のどの段階でオートフォーカス動作を開始可能かは、オートフォーカス動作の方式に応じて異ならせてもよい。例えば、顔認識オートフォーカス動作においては、完全な開放状態に至る前にノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８を通して得られた画像信号から人間の顔が検出されたときに、顔認識オートフォーカス動作を開始するようにしてもよい。また、９点オートフォーカス動作においては、上下方向中央付近の領域Ｒ１の範囲分、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開いたときにオートフォーカス動作を開始するようにしてもよい。さらに、１点オートフォーカス動作においては、領域Ｒ４の範囲分、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開いたときにオートフォーカス動作を開始するようにしてもよい。１点オートフォーカス動作の検出領域Ｒ２は、他のオートフォーカス動作の領域と比べて上下方向の範囲が最も小さいので、最も早くオートフォーカス動作を開始することができる

露出制御動作の開始タイミングについて説明する。本実施形態に係るデジタル一眼カメラ１では、測光方式として、前述のように、マルチ測光方式、中央重点測光方式、スポット測光方式を備えている。ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前のどの段階で測光を開始可能かは測光方式に応じて異ならせてもよい。マルチ測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が上下方向中央付近の領域Ｃ１の範囲分開いたときに、撮像素子２０２から画像信号を読み出して露出制御動作を開始するようにしてもよい。中央重点測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が中央付近の領域Ｃ２の範囲分開いたときに、撮像素子２０２から画像信号を読み出して露出制御動作を開始するようにしてもよい。スポット測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が中央の狭い領域Ｃ３の範囲分開いたときに、撮像素子２０２から画像信号を読み出して露出制御動作を開始するようにしてもよい。スポット測光方式の検出領域Ｃ３は、他の測光方式の領域と比べて上下方向の範囲が最も小さいので、最も早く露出制御動作を開始することができる。

なお、１点オートフォーカス動作やスポット測光方式による露出制御動作において、合焦すべき点や測光すべき点が中央以外に指定されている場合は、完全な開放状態に至る前のノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が、上記指定された点を含むようになった時点から１点オートフォーカス動作やスポット測光方式による露出制御動作を開始することができる。

図８は、ノーマリーオープンシャッター２２０の動作を示すタイミングチャートである。図８において、先幕２２５の位置を実線で、後幕２２６の位置を破線で、それぞれ示している。また、図８において、撮像素子２０２の状態が露光中であるか画像信号転送中であるかを示している。

期間Ｐ１において、先幕２２５はノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８を完全に遮蔽している。後幕２２６は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上方に格納されている。この状態のとき、先幕２２５、後幕２２６は、それぞれ図示しないソレノイドコイルに通電することで着磁固定されている。この状態は、図６（ｃ）、図７（ｂ）に示す状態である。

期間Ｐ２において、先幕２２５を着磁固定しているソレノイドコイルの通電を停止し、この停止から所定時間後に後幕２２６を着磁固定しているソレノイドコイルの通電も停止する。そうすると、先幕２２５がノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動し、これを追って後幕２２６が、先幕２２５に対して所定量の間隔を空けた状態でノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動する。この状態は、図６（ｄ）、図７（ｃ）に示す状態である。これによって、露光時間を形成することができる。

期間Ｐ３において、撮像素子２０２は画像信号を転送している。このとき、撮像素子２０２に被写体光が到達してはならないので、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８は後幕２２６によって遮蔽されている。この状態は、図６（ｅ）、図７（ｄ）に示す状態である。

期間Ｐ４において、ノーマリーオープンシャッター２２０を開放状態にするために、後幕２２６を追うようにして先幕２２５もノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて間隔を明けずに移動する。このとき、撮像素子２０２からの画像信号の転送が継続しているが、後幕２２６と先幕２２５は間隔を明けずに移動しているので、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８から被写体光が入光することはないので問題はない。この状態は、図６（ｆ）に示す状態である。

期間Ｐ５において、後幕２２６はそのままノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて移動を続けるものの、先幕２２５は途中からノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の下部に向けて移動を始める。これは、先幕駆動ピン３２０のカム部３２１と第一カム３３０の噛み合いが開放され、第二カム３４０が先幕駆動ピン３２０のカム部３２１と第一カム３３０の間に入ることで先幕駆動ピン３２０が反転を始めるからである。このようにして、ノーマリーオープンシャッター２２０は、開口部２２８の上下方向中央付近から開放状態に移行していく。

特に、本実施形態では、開放状態に移行する途中から、本体制御部２０３は、撮像素子２０２から画像信号を読み出してオートフォーカス動作と露出制御動作を開始する。具体的には、現在設定されているオートフォーカス方式及び測光方式において必要とされる開口量まで開口部２２８が開口したときに、例えば、図８に示すように期間Ｐ５の開始から所定時間Ｔが経過したときに、撮像素子２０２から画像信号を読み出してオートフォーカス動作と露出制御動作を開始する。この状態は、図６（ｇ）に示す状態である。ここで、所定時間Ｔは、現在設定されているオートフォーカス方式及び測光方式に基づいて設定すればよい。例えば、顔検出オートフォーカス動作においては、画像信号から人間の顔が検出されるまでの時間、９点オートフォーカス動作においては、上下方向中央付近の領域Ｒ１の範囲分、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開くまでの時間、１点オートフォーカス動作においては、領域Ｒ４の範囲分、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が開くまでの時間を最低限確保すればよい。あるいは、マルチ測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が上下方向中央付近の領域Ｃ１の範囲分開くまでの時間、中央重点測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が中央付近の領域Ｃ２の範囲分開くまでの時間、スポット測光方式では、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が中央の狭い領域Ｃ３の範囲分開くまでの時間を最低限確保すればよい。なお、オートフォーカス方式から要求される時間と測光方式から要求される時間が異なるときは、いずれか長い方の時間を設定すればよい。

期間Ｐ６において、ノーマリーオープンシャッター２２０は開放状態を維持している。期間Ｐ５において、本体制御部２０３によるオートフォーカス動作と露出制御動作が完了しない場合は、期間Ｐ６において、本体制御部２０３によるオートフォーカス動作と露出制御動作が完了するまでノーマリーオープンシャッター２２０の開放状態が維持される。この状態は、図６（ｈ）に示す状態である。

このように期間Ｐ５から本体制御部２０３によるオートフォーカス動作と露出制御動作を開始する。これにより、期間Ｐ６が始まってから、すなわちノーマリーオープンシャッター２２０が完全に開放状態に至ってから本体制御部２０３によるオートフォーカス動作と露出制御動作が開始される場合に比べ、期間Ｐ５において動作した時間の分、次の撮影までに要する時間を短縮することができる。

期間Ｐ７において、先幕２２５がノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８の上部に向けて移動を始める。この状態は、図６（ｂ）に示す状態である。連写の継続中は上述したのと同じ動作が繰り返される。よって、連写の継続中の動作の説明は省略する。

３．まとめ
以上説明したように、本実施形態のデジタル一眼カメラ１では、本体制御部２０３は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前に撮像素子２０２から画像信号の取り込みを開始する。

また、本実施形態のデジタル一眼カメラ１では、本体制御部２０３は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前にレンズ制御部１０５を動作させる。

また、本実施形態のデジタル一眼カメラ１では、本体制御部２０３は、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至る前に露出決定動作を開始する。

上記のような構成によれば、先幕２２５と後幕２２６を有するノーマリーオープンシャッター２２０（フォーカルプレーンシャッター）を採用したデジタル一眼カメラ１または本体２００において、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開に至るまで待つことなく、撮像素子２０２からの画像信号の取り込み動作、オートフォーカス動作、及び露出決定動作を開始させることができる。したがって、ノーマリーオープンシャッター２２０の開口部２２８が全開してから上記各動作を開始する場合よりも、各動作を早く終了させることができる。すなわち、連写時に、次のコマの撮影を早く開始することができ、連写速度を向上させることができる。

特に、コントラスト検出方式による焦点検出においては、撮像、測光（露出制御動作）、及びオートフォーカス動作が一つの撮像素子２０２からの画像信号を利用して行われるので、測光及びオートフォーカスを早く完了させることは、コントラスト検出方式における連写速度の向上に大きく貢献する。コントラスト検出方式を利用した合焦方式としては、フォーカスレンズを光軸方向に微小に振動させながら移動させて合焦位置を検出するウォブリング方式や、フォーカスレンズを光軸方向に移動させて合焦位置を一旦通過させて合焦位置を検出した後、フォーカスレンズを合焦位置に戻す山登り方式等に適用可能である。

（その他の実施の形態）
本実施の形態では、露光時間を形成した後に、再度、開放状態に移行するに際して開口部２２８の上下方向中央付近から開放状態に移行するノーマリーオープンシャッター２２０について説明した。しかし、本実施形態の技術思想は、開口部の下部から開放状態に移行するノーマリーオープンシャッターやノーマリークローズシャッターにも適用することができる。

本実施形態では、ユーザによって設定されたオートフォーカス方式や露出制御方式に応じて開始タイミングを変更する。しかし、連写時には、連写速度の向上のため、強制的に所定のオートフォーカス方式や露出制御方式に設定してもよい。例えば、オートフォーカス方式としては、最も早くオートフォーカス動作を完了させることができる一点オートフォーカス方式に設定し、露出制御方式としては、最も早く露出制御を完了させることができるスポット測光方式に設定してもよい。

本発明によれば、連写速度を向上させることができる。よって、フォーカルプレーンシャッターを採用したデジタル一眼レフカメラやデジタル一眼カメラ及び光学系と本体が一体になった撮像装置全般に適用して有用である。

１００ 交換レンズ
１０１ 対物レンズ
１０２ ズームレンズ
１０３ 絞りユニット
１０４ フォーカスレンズ
１０５ レンズ制御部
１０６ 通信部（１）
２００ 本体
２０１ 通信部（２）
２０２ 撮像素子
２０３ 本体制御部
２１０ 液晶モニター
２２０ ノーマリーオープンシャッター
２２１ チャージモーター
２２２ 駆動ギヤ
２２３ 減速ギヤ
２２４ 駆動部
２２５ 先幕
２２６ 後幕
２２７ パルスカウンター
２２８ 開口部
３００ レバー
３０１ 第１アーム
３０２ 第２アーム
３０３ 押圧部
３０４ 固定ピン
３０５ 接続ピン
３０６ 接続ピン
３１０ 後幕駆動ピン
３１１ カム部
３１２ ピン部
３１３ 固定ピン
３１４ 接続ピン
３２０ 先幕駆動ピン
３２１ カム部
３２２ ピン部
３２３ 固定ピン
３２４ 接続ピン
３３０ 第１カム
３３１ 固定ピン
３４０ 第２カム
３４１ 固定ピン
３５０ 案内溝
３６０ 案内溝

Claims (13)

1. 被写体光を集光する光学系と、
   前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
   前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
   前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記撮像素子から画像信号の取り込みを開始させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. フォーカスレンズを含み被写体光を集光する光学系と、
   前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
   前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
   前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
   前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する合焦手段と、
   前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記合焦手段を動作させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記合焦手段による合焦のための動作が可能な状態まで前記シャッター装置の開口部が開いたときに、前記合焦手段を動作させる、
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 被写体光を集光する光学系と、
   前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
   前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
   前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
   前記画像信号に基づいて露出を決定する露出決定手段と、
   前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記露出決定手段を動作させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記露出決定手段による露出決定のための動作が可能な状態まで前記シャッター装置の開口部が開いたときに、前記露出決定手段を動作させる、
   ことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記シャッター装置は、ノーマリーオープン式のシャッターである、
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 被写体光を集光する光学系と、
   前記被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
   前記光学系と前記撮像素子の間に配され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
   前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
   前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記撮像素子から画像信号の取り込みを開始させる制御手段と、
   を備えることを特徴とするカメラ本体。
8. 被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
   前記撮像素子に対向配置され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
   前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
   前記画像信号に基づいて合焦状態を検出する合焦検出手段と、
   前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記合焦検出手段を動作させる制御手段と、
   を備えることを特徴とするカメラ本体。
9. 前記制御手段は、前記合焦検出手段による合焦状態の検出のための動作が可能な状態まで前記シャッター装置の開口部が開いたときに、前記合焦検出手段を動作させる、
   ことを特徴とする請求項８に記載のカメラ本体。
10. 被写体光に基づく画像信号を生成する撮像素子と、
    前記撮像素子に対向配置され先幕と後幕よりなるシャッター装置と、
    前記先幕と後幕の位置を検出する位置検出手段と、
    前記画像信号に基づいて露出を決定する露出決定手段と、
    前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記露出決定手段を動作させる制御手段と、
    を備えることを特徴とするカメラ本体。
11. 前記制御手段は、前記露出決定手段による露出決定のための動作が可能な状態まで前記シャッター装置の開口部が開いたときに、前記露出決定手段を動作させる、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のカメラ本体。
12. 前記シャッター装置は、ノーマリーオープン式のシャッターである、
    ことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項に記載のカメラ本体。
13. 前記制御手段は、前記位置検出手段が検出した前記先幕と後幕の位置に基づいて、前記撮像素子から画像信号を転送する期間となる前記シャッター装置の開口部が遮蔽されている状態から全開状態に向けて開き始めた後、前記開口部が全開に至る前の所定量開口した状態となったときに前記撮像素子から画像信号の取り込みを開始させる、請求項１記載の撮像装置。

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