JP2006195292A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタル撮影における光学ファインダ、電子ファインダによるライブビュー観察が難しい。
【解決手段】メインミラー１０４の反射光は焦点板１０６に結像され、再結晶レンズ１２０によって観察用イメージャ１２２に再結像されてＥＶＦ表示ユニット１２４に表示される。ルーペレンズ１０８直前のミラー１１６は回動可能とされ、ミラー１１６が位置ＰＯにあれば、焦点板１０６上の被写体像が反射光学系１１０を経てミラー１１６で反射されてルーペレンズ１０８に入射され、位置ＰＥにあれば、観察用イメージャ１２２で再結像されてＥＶＦ表示ユニット１２４に表示された被写体像がミラー１１６で反射されてルーペレンズ１０８に入射され、ミラー１１６の切換えによって光学ファインダ、電子ファインダが選択される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学ファインダ、電子ファインダの併設された撮像装置に関する。

デジタル一眼レフカメラのような撮像装置（以下、適宜、「カメラ」という）において、一般的に、半透過性のメインミラーの反射光を光学ファインダに入射させ、撮影レンズが現在とらえている被写体像（ライブビュー）を光学ファインダで観察している。しかし、光学ファインダの場合、ファインダ窓に目を当てた状態での観察しかできず、ファインダ窓から目を放した状態ではライブビューを観察しながらの撮影ができない。

一方、一眼レフカメラ以外のデジタルカメラでは、ライブビューを撮像素子から出力して、カメラ背面の液晶ディスプレイなどの表示ユニットで観察する構成が一般的に採用されており、この構成では、ファインダ窓に目を当てずにライブビューが観察でき、自由な姿勢で撮影できる。
しかし、この方式を一眼レフカメラに適用すると、メインミラーを跳ね上げた状態で撮像素子からライブビューを得る構造となり、オートフォーカス（ＡＦ）のための測距は撮像素子の画像を用いてコントラストを検出し、コントラストのピークを合焦位置とするコントラスト方式での測距となる。そして、このコントラスト方式の測距では一般的なＴＴＬ位相差方式に比較して測距時間が長くなり、測距が迅速に行なえない。

たとえば、特開平１０−０３９４０８号公報では、固定されたメインミラーからの反射光を全反射ミラーの回動によって、光学ファインダ系の光路とビデオ撮影系の光路とに光路切換えする構成が開示されている。この構成では、銀塩フィルムへの撮影と撮像素子を利用したビデオ撮影（デジタル撮影）とが同時に行なえ、デジタル撮影の画像がライブビューとなるため、銀塩フィルムに撮影した撮影時のライブビューが直ちに確認できる。
特開平１０−０３９４０８号公報

上記特開平１０−０３９４０８号公報の構成では、撮像素子によって得られる画像は、メインミラーで光路分割された後の光束によって形成されており、光量が撮像素子側と銀塩フィルム側に分けられているため、光量不足が発生する。また、銀塩フィルム撮影系の光路中に固定のメインミラーが介在するため、画質の劣化がフィルム撮影で生じる。

本発明の撮像装置は、撮影光学系を通過した光を光電変換により画像信号に変換する第１の撮像素子と；前記撮影光学系と前記第１の撮像素子の間に位置し、前記撮影光学系を通過した光を撮影光軸と異なる方向に反射させる反射位置と、前記撮影光学系を通過した光をそのまま通過させる退避位置とに切り換わる反射手段と；前記反射手段が前記反射位置にあるとき、測距を行なう測距手段と；前記反射手段で反射した光が結像する焦点板と；前記焦点板上の像を観察するルーペと；前記焦点板と前記ルーペの間の光路に位置し、少なくとも１つの反射面を半透過面とした反射光学系と；前記反射光学系の半透過面を通過した焦点板の像を再結像させる結像光学系と；前記結像光学系によって再結像された画像を光電変換により画像信号に変換する第２の撮像素子と；前記第２の撮像素子からの画像を撮影前の観察画像として表示する表示手段と；を具備する。

本発明によれば、撮像用イメージャのような第１の撮像素子とは別に観察用イメージャのような第２の撮像素子を設け、第２の撮像素子（観察用イメージャ）に再結像された画像を観察画像として表示手段に表示しているため、第１の撮像素子（撮像用イメージャ）の画像を用いることなく、光学ファインダと電子ファインダが１つの光学系で実現される。

本発明では、撮影光学系と撮像用イメージャの間に位置するメインミラーで反射された反射光を焦点板に結像し、焦点板上の像を再結像レンズで観察用イメージャに再結像し、光電変換された画像信号をライブビューとしてＥＶＦ表示ユニットに表示している。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図１は、デジタル一眼レフカメラとして具体化された本発明の実施例に係る撮像装置の概略縦断面図を示し、図２は背面からの斜視図を示す。
図１に示すように、カメラ（デジタル一眼レフカメラ）１０は、ミラーボックスユニット１０２を持つカメラボディ１００と、撮影光学系であるフォーカスレンズ２１２を持ち、レンズマウント２００ａをボディマウント１００ａに取付けてカメラボディに着脱可能に装着されるレンズユニット（いわゆる交換レンズ）２００とを備えて構成されている。

カメラボディのミラーボックスユニット１０２には、反射手段である跳ね上げ可能なメインミラー１０４と、焦点板（フォーカシングスクリーン）１０６と、ＡＦ測距ユニット１０８とが収納され、焦点板はメインミラーの上方に配置され、ＡＦ測距ユニットはメインミラーの下方に配置されている。メインミラー１０４は後述のシャッタのレリーズに同期して跳ね上げられ、シャッタの閉によって光軸上の初期位置に直ちに復帰するいわゆるクイックリターンミラーとされ、メインミラーが光軸上の初期位置にあれば、レンズユニットのフォーカスレンズ２１２を介した被写体からの撮影光線（被写体光束）はメインミラー１０４で上方に反射されて焦点板１０６上に結像される。

メインミラー１０４はハーフミラーであるため、被写体光束はメインミラーを透過し、透過光はＡＦ測距ユニット１０８に入射される。ＡＦ測距ユニット１０８は、公知のものであり詳細に説明しないが、メインミラー１０４の背面（撮像側）にメインミラーに対して回動可能に設けられたＡＦミラー（サブミラー）１０８ａと、ＡＦミラーで反射された反射光から被写体距離を算出するための測距素子（ＡＦセンサ）１０８ｂとから構成される。そして、メインミラー１０４の透過光はＡＦ測距ユニット１０８で反射されて測距素子に入射され、測距素子からの出力によって被写体距離が算出され、フォーカスレンズ２１２がフォーカシングされる。

焦点板１０６の上方には、反射光学系、たとえば、プリズム１１２、ダハミラー１１４、ミラー１１６を、その光路軌跡が略Ｍ字状になるように配置したいわゆるＭ型ファインダ１１０が設けられ、ミラー１１６に隣接してルーペレンズ（ルーペ）１０８が配置されている。そして、焦点板１０６に結像された被写体像は、プリズム１１２の第１反射面１１２ａ、第２反射面１１２ｂで反射され、さらに、ダハミラー１１４で２回反射されてからミラー１１６で反射されてルーペレンズ１１８に入射し拡大されてファインダ窓１１９から観察され、ファインダ１１０、ルーペレンズ１１８から光学ファインダ（光学ビューファインダ；ＯＶＦ）の光路が構成される。なお、ミラー１１６は回動可能とされ、後述するように、光学ファインダと電子ファインダとを切換える切換えミラーとして機能する。

また、焦点板１０６の上方で焦点板と同軸に、結像光学系である再結像レンズ１２０と、ＣＣＤなどの撮像素子からなる観察用イメージャ（第２の撮像素子）１２２が配置されている。プリズム１１２の第１反射面１１２ａは半透過性の半透過面（ハーフミラー）となっているため、焦点板１０６に結像された被写体像は、プリズムの第１反射面１１２ａを透過し、再結像レンズ１２０によって観察用イメージャ１２２に結像（再結像）される。

観察用イメージャ１２２で結像された被写体像は光電変換によりデジタル画像信号に変換されて、ＥＶＦ表示ユニット１２４にライブビュー画像として表示される。後述するように、ＥＶＦ表示ユニット１２４に表示されたライブビュー画像がミラー１１６によってルーペレンズ１１８に反射され、拡大されてファインダ窓１１９で観察される。つまり、再結像レンズ１２０、観察用イメージャ１２２、ＥＶＦ表示ユニット１２４、ルーペレンズ１１８から電子ファインダ（電子ビューファインダ；ＥＶＦ）の光路が構成される。

メインミラー１０４の背後（被写体と反対側、即ち被写体の像側）で焦点板１０６と光学的に等価な位置にＣＣＤなどの撮像素子からなる撮像用イメージャ（第１の撮像素子）１３０が配置され、メインミラー、撮像用イメージャの間に、シャッター１３２、ローパスフィルター１３４が配置されている。撮像用イメージャ１３０で撮像されて画像処理された画像はカメラボディ背面の背面表示ユニット１３６に再生表示される。たとえば、ＥＶＦ表示ユニット１２４、背面表示ユニット１３６は液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）から構成される。

ＣＰＵなどからなるシステムコントローラ１４０が、カメラボディ１００に設けられてカメラボディの各構成要素の動きを制御している。レンズユニット２００にもシステムコントローラ(図示しない)が設けられ、カメラボディのシステムコントローラ１４０とレンズユニットのシステムコントローラとは、カメラボディおよびレンズユニットの通信手段（図示しない）によって電気的に連結されて情報を交換している。たとえば、ＡＦ測距ユニット１０８で出力された被写体距離情報がシステムコントローラ１４０に入力され、カメラボディおよびレンズユニットの通信手段を介してレンズユニット２００のシステムコントローラに伝達され、レンズ駆動手段（図示しない）を駆動してフォーカスレンズ２１２がフォーカシングされる。

上記のように、光学ファインダの光路に配置された反射光学系のミラー(切換えミラー)１１６は回動可能に構成されている。ファインダ切換えスイッチ１５０がカメラボディ２００に設けられ、たとえば、ファインダ切換えスイッチの押込みによって光学ファインダと電子ファインダとが交互に切換えられる。即ち、ファインダ切換えスイッチ１５０が押されると、システムコントローラ１４０に切換え信号が入力され、切換えミラー駆動手段１５２が駆動して、ミラー(切換えミラー)１１６が図１の実線で示す位置ＰＯと、二点鎖線で示す位置ＰＥとに回動され、切換えられる。

切換えミラー１１６が位置ＰＯにあれば、ダハミラー１１４からの反射光は切換えミラーで反射されてルーペレンズ１１８に投影され、ルーペレンズで拡大されて観察され、光学ファインダ（ＯＶＦ）が機能する。これに対して、切換えミラー１１６が位置ＰＥにあれば、ダハミラー１１４からの反射光は切換えミラーに遮られてルーペレンズ１１８に投影されず、光学ファインダ（ＯＶＦ）は機能しない。そして、切換えミラー１１６が位置ＰＥにあれば、ダハミラー１１４からの反射光の代わりにＥＶＦ表示ユニット１２４の画像が切換えミラーで反射されてルーペレンズ１１８に投影され、ルーペレンズで拡大されて観察され、電子ファインダ（ＥＶＦ）が機能する。

このように、ファインダ切換えスイッチ１５０の操作によって、切換えミラー１１６が回動されて、光学ファインダ（ＯＶＦ）、電子ファインダ（ＥＶＦ）が切換えられる。たとえば、初期位置では、切換えミラー１１６は位置ＰＯにあって光学ファインダ（ＯＶＦ）で観察され、ファインダ切換えスイッチ１５０を押すと、位置ＰＥに回動して電子ファインダ（ＥＶＦ）で観察され、ファインダ切換えスイッチを再度押すと、位置ＰＯに復帰する構成とされる。光学ファインダ（ＯＶＦ）での観察位置（位置ＰＯ）を初期位置とし、切換えミラー１１６が位置ＰＥに切換えられるとＥＶＦ表示ユニット１２４が起動する構成では、ＥＶＦ表示ユニットによる電力の浪費が避けられる。

また、光学ファインダ（ＯＶＦ）、電子ファインダ（ＥＶＦ）のいずれが有効かを目視できる構成とすることが好ましい。たとえば、ファインダ切換えスイッチ１５０の押し込みに連動して異なる色（たとえば、光学ファインダＯＶＦでは緑色、電子ファインダＥＶＦでは橙色）のランプ１５０ａをファインダ切換えスイッチ１５０の近くで点灯させるとよい。

実施例では、観察用イメージャ１２２の画像はＥＶＦ表示ユニット１２４に表示されて、切換えミラー１１６が位置ＰＥにあるとき、ルーペレンズ１１８で観察可能となっている。しかし、観察用イメージャ１２２の画像を背面表示ユニット１３６にも表示する構成としてもよい。観察用イメージャ１２２の画像が、ＥＶＦ表示ユニット１２４、背面表示ユニット１３６の双方を表示する構成では、切換えミラー１１６が位置ＰＥにあるときは、電子ファインダとして、ルーペレンズ１１８、背面表示ユニット１３６がいずれも利用でき、また、切換えミラー１１６が位置ＰＯにあるときは、光学ファインダとしてルーペレンズ１１８が利用できるだけでなく、電子ファインダとして背面表示ユニット１３６も利用できるため、デジタル撮影でのライブビュー観察に対する撮影者の多様な要望に対応できる。

上記のようにＡＦ測距ユニット１０８は公知のものであり、従来の一般的な一眼レフカメラのＡＦ測距ユニットを変更することなくそのまま用いながら、光学ファインダ（ＯＶＦ）と電子ファインダ（ＥＶＦ）とを一つの光学系で実現できる。つまり、従来の一般的な一眼レフカメラの基本構造を変えることなく、光学ファインダ（ＯＶＦ）、電子ファインダ（ＥＶＦ）の併存するカメラが得られる。撮像用イメージャ１３０からの画像をライブビューとしておらず、オートフォーカスの測距方式としてＴＴＬ位相差方式が採用できるため、電子ファインダを持ちながら短い測距時間で撮影が行なえる。
また、撮影時にはメインミラー１０４は跳ね上げられて光路から退避するため、光量の減少や画質の劣化を招くことなく撮影できる。

ミラーボックスとして、メインミラー、メインミラーの回動機構や、ＡＦミラー、測距素子などのＡＦ測距ユニットなどの収納された公知のものが使用されるため、ミラーボックスが大型化することもない。

図３はファインダ切換え動作のフローチャートを示す。撮影メインフロー(図示しない)からファインダ切換えのサブルーチンに入ってスタートし（Ｓ１０１）、ファインダ切換えスイッチ１５０が押されたかどうかをモニタし（Ｓ１０２）、ファインダ切換えスイッチが押されていれば（Ｓ１０２）、Ｓ１０３に進み、押されていなければ、撮影メインフローに直ちにリターンする（Ｓ１０８）。

Ｓ１０３でフラグＦが１であるのかが判断される。ここで、フラグＦが０であれば、カメラのファインダは電子ファインダ（ＥＶＦ）状態にあり（切換えミラーは位置ＰＥにあり）、フラグＦが１であればファインダは光学ファインダ（ＯＶＦ）状態にある（切換えミラーは位置ＰＯにある）とする。

Ｓ１０３でフラグＦが１であれば、ファインダは光学ファインダ（ＯＶＦ）状態にあり、ファインダ切換えスイッチ１５０が押されたことによりファインダを電子ファインダ（ＥＶＦ）状態にしなければならず、そのための処理のＳ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７がなされる。すなわち、観察用イメージャ１２２が画像の取り込みを開始し（Ｓ１０５）、取り込んだ画像をＥＶＦ表示ユニット１２４に表示し（Ｓ１０６）、切換えミラー駆動手段１５２を駆動して切換えミラー１１６が電子ファインダ（ＥＶＦ）の位置（位置ＰＥ）に回動される（Ｓ１０７）。その後、撮影メインフローにリターンする（Ｓ１０８）。なお、切換えられたファインダ状態をカメラに記憶するために、Ｓ１０５に先立ってＳ１０４でフラグＦが０とされる。

Ｓ１０３でフラグＦが１でなく０であれば、ファインダは電子ファインダ（ＥＶＦ）状態にあるから、ファインダ切換えＳＷ１５０が押されたことによりファインダを光学ファインダ（０ＶＦ）状態にしなければならず、そのための処理、Ｓ１１０、Ｓ１１１、Ｓ１１２がなされる。すなわち、観察用イメージャ１２２による画像の取込みが停止され（Ｓ１１０）、ＥＶＦ表示ユニット１２４の表示が停止され（Ｓ１１１）、切換えミラー駆動手段１５２を駆動して切換えミラー１１６が光学ファインダ（ＯＶＦ）の位置（位置ＰＯ）に回動される（Ｓ１１２）。その後、撮影メインフローにリターンする（Ｓ１０８）。なお、Ｓ１１０に先立ってＳ１０９でフラグＦが１とされ、切換えられたファインダ状態がカメラに記憶される。

上述した実施例は本発明を説明するためのものであり、本発明は実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記以外の変形や応用が可能であることはいうまでもない。
たとえば、実施例では、撮像装置はデジタル一眼レフカメラとして具体化されているが、デジタル一眼レフカメラに限定されず、デジタルビデオカメラ（報道用、映画用のものも含む）、顕微鏡、内視鏡にも応用でき、デジタル一眼レフカメラに限定されない。

本発明によれば、従来の一般的な基本構造を変えることなく、１つの光学系で光学ファインダ（ＯＶＦ）および電子ファインダ（ＥＶＦ）での観察がデジタル撮影において可能となり、光学ファインダ、電子ファインダの併存を要するデジタル撮影の分野に本発明が広範囲に応用できる。

デジタル一眼レフカメラとして具体化された本発明の実施例に係る撮像装置の概略縦断面図を示す。 実施例における撮像装置の背面斜視図を示す。 実施例におけるファインダ切換え動作のフローチャートを示す。

符号の説明

１０ 撮像装置（デジタル一眼レフカメラ）
１００ カメラボディ
１０４ メインミラー
１０６ 焦点板
１０８ ＡＦ測距ユニット
１０８ａ ＡＦミラー（ハーフミラー）
１０８ｂ 測距素子（ＡＦセンサ）
１１０ Ｍ型ファインダ（反射光学系）
１１２ プリズム
１１２ａ プリズムの第１反射面（ハーフミラー）
１１４ ダハミラー（第１の反射部材）
１１６ 切換えミラー（第２の反射部材）
１１８ ルーペレンズ（ルーペ）
１２０ 再結像レンズ（結像光学系）
１２２ 観察用イメージャ（第２の撮像素子）
１２４ ＥＶＦ表示ユニット（第１の表示部材）
１３０ 撮像用イメージャ（第１の撮像素子）
１３６ 液晶ディスプレィ（第２の表示部材）
２００ レンズユニット
２１２ フォーカスレンズ

Claims (4)

1. 撮影光学系を通過した光を光電変換により画像信号に変換する第１の撮像素子と、
   前記撮影光学系と前記第１の撮像素子の間に位置し、前記撮影光学系を通過した光を撮影光軸と異なる方向に反射させる反射位置と、前記撮影光学系を通過した光をそのまま通過させる退避位置とに切換えられる反射手段と、
   前記反射手段が前記反射位置にあるとき、測距を行なう測距手段と、
   前記反射手段で反射した光が結像する焦点板と、
   前記焦点板上の像を観察するルーペと、
   前記焦点板と前記ルーペの間の光路に位置し、少なくとも１つの反射面を半透過面とした反射光学系と、
   前記反射光学系の半透過面を通過した焦点板の像を再結像させる結像光学系と、
   前記結像光学系によって再結像された画像を光電変換により画像信号に変換する第２の撮像素子と、
   前記第２の撮像素子からの画像を撮影前の観察画像として表示する表示手段と、
   を具備する撮像装置。
2. 上記表示手段は、当該撮像装置の外部から観察可能に当該撮像装置の外面に設けられた第１の表示部材を備え、
   上記反射光学系は、
   上記焦点板からの入射光を上記第２の撮像素子に導くための上記半透過面として機能する第１の反射面と、上記第１の反射面で反射された反射光をさらに反射する第２の反射面とを持つプリズムと、
   上記プリズムから射出した光を反射する反射面を持つダハ反射部材と、
   上記ダハ反射部材からの反射光を上記ルーペに向けて反射する反射部材とを備えていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 上記表示手段は、当該撮像装置の内部に設けられた第２の表示部材をさらに備え、
   上記反射部材は上記第２の表示部材の画像を上記ルーペに向けて反射する位置に切換え可能であることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記表示手段は、当該撮像装置の内部に設けられ、
   前記反射光学系は
   前記焦点板からの入射光を２回反射した後に出射するプリズムと、
   前記プリズムからの入射光を反射する第１の反射部材と、
   前記第１の反射部材からの反射光を前記ルーペに向けて反射する第２の反射部材とを備え
   前記プリズムの１回目の反射面が半透過性の半透過面であり、
   第２の反射部材は、前記第１の反射部材からの反射光を前記ルーペに向けて反射して前記焦点板上の画像をルーペを介して観察する位置と、前記表示手段からの画像を前記ルーペに向けて反射してルーペを介して観察する位置とに切換え可能であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
   
   

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