JP6776039B2 - 光学機器 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置や交換レンズ等の光学機器に関し、特に照明光源を有する光学機器に関する。

撮像装置や交換レンズには、特許文献１にて開示されているように、レンズ鏡筒部の先端にＬＥＤ等の照明光源を設けることで、マクロ撮影時に被写体を明るく照明して撮影することができるものがある。また、特許文献２には、動画撮影時において動く被写体を照明しながら撮影する際にフレームごとに照明光源の発光輝度（光量）を徐々に変化させる制御を行うことで、違和感が少ない動画を生成できる撮像装置が開示されている。

特開２００１−０２７７８０号公報 特許第５６７３５９９号公報

特許文献２には、被写体を照明し続けて動画撮影を行う場合の照明光源の光量制御については開示されているが、動画撮影中に照明光源の光量を大きく変化させる（例えば、点灯と消灯を切り替える）場合の光量制御については開示されていない。動画撮影中に照明光源の光量が急に大きく変化すると、明るさが急変する違和感のある動画が生成される。一方、静止画撮影においては、ユーザ（撮影者）が意図した照明状態が素早く得られるように、ユーザによる照明光源の光量の変更操作に応じて素早く照明光源の光量を変化させる必要がある。

本発明は、動画撮影時における照明光源の急激な光量の変化を抑えつつ、静止画撮影時にはユーザ操作に応じて素早く照明光源の光量を変化させることができるようにした光学機器を提供する。

本発明の一側面としての光学機器は、被写体を照明する照明光を発する照明光源と、照明光源の光量を変化させる制御手段とを有する。制御手段は、該光学機器を用いた撮影が静止画撮影である場合に、ユーザ操作に応じて照明光源の光量を第１の時間で第１の光量と該第１の光量より高い第２の光量との間で変化させ、撮影が動画撮影である場合に、ユーザ操作に応じて照明光源の光量を第１の時間より長い第２の時間で第１の光量と第２の光量との間で変化させることを特徴とする。

なお、被写体を照明する照明光を発する照明光源を有する光学機器のコンピュータに上述した処理を実行させるコンピュータプログラムとしての照明制御プログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、動画撮影時には照明光源の急激な光量の変化を抑えることができる一方、静止画撮影時にはユーザ操作に応じて素早く照明光源の光量を変化させることができる。

本発明の実施例である撮像システムの構成を示すブロック図。 実施例における照明制御回路を示す図。 実施例における照明制御処理の流れを示すフローチャート。 実施例における静止画モード時のＤ／Ａ設定値を示す図。 実施例における動画モード時のＤ／Ａ設定値を示す図。

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、本発明の実施例である光学機器としての交換レンズ１０２と該交換レンズが取り外し可能に装着された撮像装置としてのカメラ本体１０１とを含む撮像システムの構成を示している。

カメラ本体１０１内のカメラＭＰＵ１０７は、カメラ本体１０１における後述する各動作を制御する。また、カメラＭＰＵ１０７は、カメラ本体１０１のインターフェース回路１２２および交換レンズ１０２のインターフェース回路１２３を介してレンズＭＰＵ１２４と相互に通信する。この通信によりカメラＭＰＵ１０７とレンズＭＰＵ１２４は様々な信号やデータのやり取りを行う。

撮影動作前において、不図示の被写体からの光は、交換レンズ１０２内の撮影光学系を通ってカメラ本体１０１内において撮影光路上に配置された主ミラー１０３に到達する。主ミラー１０３の中央部はハーフミラー部となっており、ここに到達した光の一部は反射されてペンタプリズム１０４を介して光学ファインダ１０５を覗くユーザ（撮影者）の眼に導かれる。これにより、ユーザは、光学ファインダ１０５を通じて被写体像を観察することができる。

カメラ本体１０１内において、測光回路１０６は、撮影準備動作の一部として、被写体の輝度を測定し、その測光結果をカメラシＭＰＵ１０７に入力する。カメラＭＰＵ１０７は、測光結果に基づいて、露光時間や絞り値等の撮影条件を決定し、レンズＭＰＵ１２４に絞り値を含む絞り制御信号を送信する。

サブミラー１０８は、主ミラー１０３の裏面に配置されており、主ミラー１０３のハーフミラー部を通過した光を焦点検出ユニット１０９に導く。焦点検出ユニット１０９は、撮影準備動作の一部として、入射した光を２分割してそれぞれの分割光（２像）を光電変換し、該光電変換により得られた２像信号に対する相関演算により該２像信号の位相差を算出する。位相差はカメラＭＰＵ１０７に入力される。カメラＭＰＵ１０７は、位相差から撮影光学系のデフォーカス量を算出し、該デフォーカス量に基づいて撮影光学系に含まれるフォーカスレンズ１２５の駆動量を算出し、該駆動量を含むフォーカス制御信号をレンズＭＰＵ１２４に送信する。このようにしてカメラＭＰＵ１０７は撮影光学系のＡＦ（オートフォーカス）制御を行う。

撮影動作に入ると、主ミラー１０３およびサブミラー１０８は撮影光路外に退避し、フォーカルプレーンシャッタ１１０がシャッター駆動回路１１１により駆動される。被写体からの光は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を含む撮像部１１２上に被写体像を形成する。撮像部１１２は、被写体像を光電変換して撮像信号を出力する。

タイミングジェネレータ１１３は、撮像部１１２の光電変換（電荷蓄積）動作、電荷読み出し動作および電荷リセット動作等を制御する。ＣＤＳ回路（２重相関サンプリング回路）１１４は、撮像信号におけるノイズを低減し、ゲインコントロール回路１１５は撮像信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１１６は、増幅された撮像信号をアナログ信号からデジタル信号（映像信号）に変換する。映像信号処理回路１１７は、Ａ／Ｄ変換器１１６からの映像信号に対して、フィルタ処理、色変換処理およびガンマ処理等を行う。映像信号処理回路１１７で処理された映像信号は、バッファメモリ１１８に格納され、ＬＣＤ１１９に表示されたり着脱可能なメモリカード１２０に記録されたりする。

操作部１２１は、ユーザが撮影モードおよび記録画像ファイルサイズの設定を行う設定スイッチや、撮影準備動作や撮影動作を指示するレリーズスイッチ等を含む。

交換レンズ１０２内の撮影光学系は、上述したフォーカスレンズ１２５、変倍レンズ１２６、防振レンズ１２７および絞り１２８を含む。フォーカスレンズ１２５は、カメラＭＰＵ１０７からのフォーカス制御信号を受信したレンズＭＰＵ１２４によりフォーカス制御回路１２９およびフォーカスモータ１３０を介して撮影光学系の光軸が延びる方向（以下、光軸方向という）に駆動されて焦点調節を行う。フォーカス制御回路１２９は、フォーカスモータ１３０を駆動する駆動回路のほか、フォーカスレンズ１２５の位置を検出するフォーカスエンコーダも含まれている。被写体距離は、このフォーカスエンコーダからの出力を用いて算出することができる。

変倍レンズ１２６は、ユーザが交換レンズ１０２の外周に設けられた不図示のズーム操作環を回転操作することにより光軸方向に移動して撮影光学系の変倍を行う。ズームエンコーダ１３１は、変倍レンズ１２６の位置を検出する。ズームエンコーダ１３１からの出力を用いて撮影光学系の焦点距離を算出することができ、焦点距離と被写体距離とから撮影光学系の像倍率を算出することができる。

防振レンズ１２７は、防振（ＩＳ）制御回路１３２がリニアモータ１３３を駆動することで、撮影光学系の光軸に直交する面内でシフト駆動される。角速度センサ１３５は、手振れ等によるカメラ振れの角速度を検出し、信号処理回路１３６は該角速度を積分することでカメラ振れ量を算出する。レンズＭＰＵ１２４は、カメラ振れ量に応じて防振レンズ１２７の目標シフト位置を算出し、防振レンズエンコーダ１３４により検出される防振レンズ１２７の位置が目標シフト位置に近づくようにシフト駆動信号を防振制御回路１３２に出力する。これにより、カメラ振れに起因する像振れが低減（補正）される。

絞り１２８は、カメラＭＰＵ１０７からの絞り制御信号を受信したレンズＭＰＵ１２４により絞り制御回路１３７およびステッピングモータ１３８を介して駆動される。

また、交換レンズ１０２は、そのレンズ鏡筒部の先端に被写体照明用の発光部１４５を有する。発光部１４５は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の照明光源１４０と、照明光源１４０から発せられた照明光を拡散させる拡散板等により構成され、特に近接被写体をマクロ撮影する際に該近接被写体に対してこれを照明するための照明光を照射する。照明スイッチ１３９は、照明光源１４０の点灯（ＯＮ）と消灯（ＯＦＦ）を選択するためにユーザにより操作される（すなわち、ユーザ操作が行われる）。照明光源１４０は、その光量を制御する照明制御回路１４１を介してレンズＭＰＵ１２４により制御される。照明制御回路１４１およびレンズＭＰＵ１２４により制御手段が構成される。

照明制御回路１４１の詳細を図２に示す。照明制御回路１４１は、オペアンプとトランジスタにより定電流回路として構成されている。レンズＭＰＵ１２４は、オペアンプに対する不図示のＤ／Ａコンバータからの入力値を変化させることにより照明光源１４０に流れる電流（つまりは光量）を制御する。また、レンズＭＰＵ１２４は、照明スイッチ１３９のＯＮ／ＯＦＦ操作に応じてトランジスタのＬＥＤ＿ＰＯＲＴをＯＮ／ＯＦＦすることで照明光源１４０のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。

次に、図３のフローチャートを用いて、本実施例においてレンズＭＰＵ１２４が行う照明光源１４０の制御処理について説明する。コンピュータとしてのレンズＭＰＵ１２４は、コンピュータプログラムとしての照明制御プログラムに従って本処理を実行する。

本処理を開始したレンズＭＰＵ１２４は、カメラＭＰＵ１０７からカメラ本体１０１において設定されている撮影モードを示す情報を取得し、撮影モードが静止画モードか動画モードかを判別する。撮影モードが静止画モードである（つまり静止画撮影が行われる）場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ０２において照明光源１４０の光量の０と最大との間で変化させる時間である光量切り替え時間Ｔを第１の時間（例えば１００ｍｓｅｃ）に設定する。一方、撮影モードが動画モードである（つまり動画撮影が行われる）場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ０３において光量切り替え時間Ｔを第１の時間より長い第２の時間（例えば１５００ｍｓｅｃ）に設定する。

次にステップＳ０４では、レンズＭＰＵ１２４は、照明光源１４０の光量を変更するためのＤ／Ａコンバータの切り替えステップ量ｓｔｅｐを計算する。切り替えステップ量は、Ｄ／Ａコンバータ出力の設定値（以下、Ｄ／Ａ設定値という）の設定可能な最大値をＭＡＸとするとき、ＭＡＸ／Ｔにより求める。ＭＡＸは照明光源１４０において設定可能な光量の最大値（最大光量）に対応する。

次にステップＳ０５では、レンズＭＰＵ１２４は、照明スイッチ１３９がＯＦＦからＯＮ操作されたかＯＮからＯＦＦ操作されたかを判定する。照明スイッチがＯＮ操作された場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ０６において照明制御回路１４１のＬＥＤ＿ＰＯＲＴをＯＮにすることで、照明光源１４０への通電を開始してこれを点灯させる。一方、照明スイッチがＯＦＦ操作された場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ１２に進む。

続いてステップＳ０７では、レンズＭＰＵ１２４は、照明光源１４０の光量を徐々に増加させるために、Ｄ／Ａ設定値の目標値ｔａｒｇｅｔにＭＡＸを設定する。次にステップＳ０８において、レンズＭＰＵ１２４は、現在のＤ／Ａ設定値ｎｏｗにｓｔｅｐを加算して次のＤ／Ａ設定値ｖａｌｕｅ＿ｔを算出し、ステップＳ０９において現在のＤ／Ａ設定値ｎｏｗを次のＤ／Ａ設定値ｖａｌｕｅ＿ｔで更新する。

次にステップＳ１０では、レンズＭＰＵ１２４は、実際にＤ／Ａコンバータのレジスタに設定するＤ／Ａ設定値（以下、実Ｄ／Ａ設定値という）ｄａ＿ｖａｌｕｅを求める。このとき、ステップＳ１１において実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが最大値ＭＡＸを超えていた場合は、レンズＭＰＵ１２４は実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅをＭＡＸに制限する。実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが目標値ｔａｒｇｅｔに達していない場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ０８に戻って処理を継続する。一方、実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅがｔａｒｇｅｔに達した場合は、レンズＭＰＵ１２４は、Ｄ／Ａ設定値の変更を終了する。

照明スイッチ１３９がＯＦＦ操作されてステップＳ１２に進んだレンズＭＰＵ１２４は、照明光源の光量を徐々に減少させるため、目標値ｔａｒｇｅｔに０を設定する。次にステップＳ１３においてレンズＭＰＵ１２４は現在のＤ／Ａ設定値ｎｏｗからｓｔｅｐを減算し、次のＤ／Ａ設定値ｖａｌｕｅ＿ｔを算出し、ステップＳ１４において現在のＤ／Ａ設定値ｎｏｗを次のＤ／Ａ設定値ｖａｌｕｅ＿ｔで更新する。

次にステップＳ１５において、レンズＭＰＵ１２４は実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅを求める。このとき、実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが最小値０を下回った場合は、レンズＭＰＵ１２４は、ステップＳ１６において実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅを０（ｔａｒｇｅｔ）に制限する。実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが目標値ｔａｒｇｅｔに達していない場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ１３に戻って処理を継続する。実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが目標値ｔａｒｇｅｔに達した場合は、レンズＭＰＵ１２４はステップＳ１７においてＬＥＤ＿ＰＯＲＴをＯＦＦにして、照明光源１４０への通電を停止してこれを消灯する。この照明光源１４０の消灯時には光量は０となる。

図４には、撮影モードが静止画モードである場合における照明スイッチ１３９、ＬＥＤ＿ＰＯＲＴおよび実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅの関係を示している。図５には、撮影モードが動画モードである場合における照明スイッチ１３９、ＬＥＤ＿ＰＯＲＴおよび実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅの関係を示している。

図４に示すように、静止画モードでは、照明スイッチ１３９がＯＦＦからＯＮ操作されると、短い光量切り替え時間Ｔ（第１の時間＝１００ｍｓｅｃ）で実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが０からＭＡＸに増加する。つまり、第１の時間で照明光源１４０の光量も０（第１の光量）から最大値（第２の光量）まで増加する。また、照明スイッチ１３９がＯＮからＯＦＦ操作された場合も同様に第１の時間で実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅがＭＡＸから０に減少して照明光源１４０の光量も最大値から０に減少する。

これに対して、図５に示すように、動画モードでは、照明スイッチ１３９がＯＦＦからＯＮ操作されると、第１の時間より長い光量切り替え時間Ｔ（第２の時間＝１５００ｍｓｅｃ）で実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅが０からＭＡＸに漸次増加する。つまり、第２の時間で照明光源１４０の光量も０（第１の光量）から最大値（第２の光量）まで漸次増加する。また、照明スイッチ１３９がＯＮからＯＦＦ操作された場合も同様に第２の時間で実Ｄ／Ａ設定値ｄａ＿ｖａｌｕｅがＭＡＸから０に漸次減少して照明光源１４０の光量も最大値から０に漸次減少する。

このように本実施例では、動画モードでは静止画モードよりも緩やかに照明光源１４０の光量を０と最大値との間で漸次変化させることで、動画撮影時に明るさが急変する違和感のある動画が生成されることを回避できる。一方、静止画モードではユーザによる照明スイッチ１３９のＯＮ／ＯＦＦ操作に応じて素早く照明光源１４０の光量を０と最大値との間で変化させることができる。

なお、光量切り替え時間Ｔである第１の時間としての１００ｍｓｅｃや第２の時間としての１５００ｍｓｅｃは例に過ぎず、他の値であってもよい。ただし、第２の時間は、第１の時間に対して十分に長いことが望ましく、撮像により生成される動画像上での急激な輝度変化を生じさせない程度の時間に設定することが望ましい。

また、光量切り替え時間ＴおよびＤ／Ａ設定値の最大値ＭＡＸは、ユーザにより任意に指定できるようにしてもよい。また、カメラ本体１０１の撮像部１１２の設定感度に応じて光量切り替え時間ＴおよびＤ／Ａ設定値の最大値ＭＡＸを変更してもよい。また、光量切り替え時間Ｔで変化させる照明光源１４０の光量は０と最大値でなくてもよい。つまり、第１および第２の光量は、０と最大値に限られない。

さらに、上記実施例（図５）では、動画モードにおいて照明光源１４０の光量が０と最大値との間でリニアに漸次変化する場合について説明したが、照明光源１４０の光量が０と最大値との間で漸次(段階的または二次関数的に)変化するようにしてもよい。

また、上記実施例では、交換レンズ１０２に照明光源１４０が設けられている場合について説明したが、光学機器としてのレンズ一体型撮像装置におけるレンズ鏡筒部またはカメラボディ部等に照明光源が設けられていてもよい。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１０２ 交換レンズ
１２４ レンズＭＰＵ
１３９ 照明スイッチ
１４０ 照明光源
１４１ 照明制御回路

Claims (6)

1. 被写体を照明する照明光を発する照明光源と、前記照明光源の光量を変化させる制御手段とを有する光学機器であって、
   前記制御手段は、
   該光学機器を用いた撮影が静止画撮影である場合に、ユーザ操作に応じて前記光量を第１の時間で第１の光量と該第１の光量より高い第２の光量との間で変化させ、
   前記撮影が動画撮影である場合に、前記ユーザ操作に応じて前記光量を前記第１の時間より長い第２の時間で前記第１の光量と前記第２の光量との間で変化させることを特徴とする光学機器。
2. 前記第１の光量は、前記照明光源を消灯させたときの光量であることを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
3. 前記第２の光量は、前記照明光源において設定可能な最大光量であることを特徴とする請求項１または２に記載の光学機器。
4. 前記第２の時間は、前記第１の時間の１０倍以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光学機器。
5. 前記光学機器は、撮像装置に対して取り外し可能に装着される交換レンズであり、
   前記制御手段は、
   前記撮影装置において設定された撮影モードが静止画モードか動画モードかを示す情報を取得し、
   前記撮影モードが前記静止画モードである場合は、前記ユーザ操作に応じて前記光量を前記第１の時間で前記第１の光量と前記第２の光量との間で変化させ、
   前記撮影モードが前記動画モードである場合は、前記ユーザ操作に応じて前記光量を前記第２の時間で前記第１の光量と前記第２の光量との間で変化させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の光学機器。
6. 被写体を照明する照明光を発する照明光源を有する光学機器において、前記照明光源の光量を変化させる処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムであって、
   前記コンピュータに、
   前記光学機器を用いた撮影が静止画撮影である場合に、ユーザ操作に応じて前記光量を第１の時間で第１の光量と該第１の光量より高い第２の光量との間で変化させ、
   前記撮影が動画撮影である場合に、前記ユーザ操作に応じて前記光量を前記第１の時間より長い第２の時間で前記第１の光量と前記第２の光量との間で変化させることを特徴とする照明制御プログラム。