JP2010016762A

JP2010016762A - カメラ

Info

Publication number: JP2010016762A
Application number: JP2008177000A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kanbayashi; 秀樹神林
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-07-07
Filing date: 2008-07-07
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】構造と機構を簡略化して小型化を図る。
【解決手段】撮影レンズ３を介した光に基づいて焦点検出信号を出力する第１画素と、撮影レンズ３を介した光に基づいて画像信号を出力する第２画素とを有する撮像素子８と、撮影レンズ３から撮像素子８までの光路中に設定される第１位置と、光路から退避した位置に設定される第２位置とを移動自在であり、第１位置に位置する際に撮影レンズ３を介した光を反射光と透過光とに分けるためのハーフミラー６と、ハーフミラー６が第１位置に位置する際に、画像信号に基づいて測光を行うとともに、焦点検出信号に基づいて焦点検出を行う制御手段２０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明はカメラに関する。

光学ファインダー使用時は、メインミラーの反射光をファインダー内の測光センサーで受光して測光を行い、ライブビュー使用時には、メインミラーの透過光を撮像素子で受光して測光を行うとともに、メインミラーの反射光をＡＦ(Auto Focus)センサーで受光して焦点検出を行うようにした一眼レフデジタルカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００５−２９２５２５号公報

しかしながら、上述した従来の一眼レフデジタルカメラでは、ファインダー側に測光センサーを、カメラボディ下部に焦点検出光学系とＡＦセンサーをそれぞれ設置し、駆動機構によりメインミラーとサブミラーの位置を複雑に変えて撮影レンズからの被写体光を測光センサー、撮像素子およびＡＦセンサーへ振り分けているため、構造と機構が複雑になり、カメラの小型化が難しいという問題がある。

（１）請求項１の発明は、撮影レンズを介した光に基づいて焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と、撮影レンズを介した光に基づいて画像信号を出力する第２画素とを有する撮像素子と、撮影レンズから撮像素子までの光路中に設定される第１位置と、光路から退避した位置に設定される第２位置とを移動自在であり、第１位置に位置する際に撮影レンズを介した光を反射光と透過光とに分けるための光路分割手段と、光路分割手段が第１位置に位置する際に、画像信号に基づいて測光を行うとともに、焦点検出に用いる信号に基づいて焦点検出を行う制御手段とを備えるカメラである。
（２）請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、画像信号に基づく画像を表示可能な表示手段を備え、制御手段は、光路分割手段が第１位置に位置する際に、表示手段による画像の表示を行う。
（３）請求項３の発明は、撮影レンズを介した光に基づいて位相差検出方式により焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と、撮影レンズを介した光に基づいて画像信号を出力する第２画素とを有する撮像素子と、焦点検出に用いる信号に基づいて焦点検出を行うとともに、画像信号に基づいて測光を行う制御手段と、画像信号に基づいて画像を表示する表示手段とを備えるカメラである。
（４）請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、撮像素子は、第１画素と第２画素とが略同一画面内に配列されている。
（５）請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のカメラにおいて、撮像素子は、複数の第１画素が並んで構成される第１画素群を有し、制御手段は、第１画素群の周囲に配置される第２画素からの画像信号に基づいて測光を行う。
（６）請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のカメラにおいて、撮像素子において測光を行う範囲を指定する指定手段を有し、制御手段は、指定手段により指定された範囲内に第１画素が含まれる場合、当該第１画素の周辺に配置される第２画素からの画像信号に基づいて測光を行う。
（７）請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載のカメラにおいて、撮像素子と撮影レンズとの間に配置され、撮影レンズからの光束を透過させる開口部と、開口部を開閉するためのバネ部材とを有するシャッター部材を備え、シャッター部材は、測光と焦点検出との少なくとも一方を行う際にはバネ部材のチャージが完了しており、開口部を開放状態とする。

本発明によれば、デジタルカメラの構造と機構を簡略にすることができ、小型化を図ることができる。

図１は一実施の形態のデジタルカメラの横断面図、図２は一実施の形態のデジタルカメラの電気的な構成を示す図である。まず、図１において、カメラボディ１にはレンズ鏡筒２が着脱可能に装着される。レンズ鏡筒２には撮影レンズ（フォーカシングレンズを含む）３、フォーカシングレンズ駆動制御装置４、絞り５などが設置されている。一方、カメラボディ１にはメインミラー６、フォーカルプレーンシャッター７、撮像素子８、モニター９、メインミラー回転軸１０、ファインダースクリーン１１、ペンタダハプリズム１２、接眼レンズ１３、ファインダー接眼窓１４、ライブビュースイッチ１５などが設置されている。

メインミラー６は、撮影レンズ３からの被写体光の一部をファインダー側に反射するとともに、他の一部を撮像素子８側に透過するハーフミラーである。メインミラー６はメインミラー駆動装置１７により回転軸１０を中心として回転駆動され、非撮影時は図１に実線で示す撮影光路中に置かれ、撮影時は撮影光路から退避されて図１に破線で示す６ａの位置に置かれる。フォーカルプレーンシャッター７は先幕７ａと後幕７ｂを備え、先幕７ａと後幕７ｂのチャージ状態においてアパーチャー７ｃが開放状態にすることが可能なシャッターである。

図３は撮像素子８の焦点検出用画素配列部分を示す正面図である。撮像素子８は、ＲＧＢ撮像用画素３１０のベイヤー配列中に位相差検出方式の焦点検出用画素３１３，３１４を複数個備えている。ＲＧＢ撮像用画素３１０は、撮影時に撮影レンズ３により結像された被写体像を撮像するとともに、非撮影時にＡＥ(Auto Exposure)用の測光情報を算出するために必要な画像情報と、後述するライブビュー用の画像を生成するための画像信号とを出力する。このように、撮像素子８は、非撮影時にライブビューと測光と焦点検出のための信号出力を行うことができる。なお、焦点検出用画素３１３，３１４の配列は、図４に示すように、撮影画面１００に設定された焦点検出エリア１０１に対応して設けられる。なお、焦点検出用画素の形状および配列数、あるいは焦点検出エリアの位置および個数はこの一実施の形態に限定されない。

モニター９は画像、文字、記号などを表示する表示装置であり、撮像画像および撮影情報を表示するとともに、ライブビュー表示を行う。この一実施の形態ではモニター９にＬＣＤを用いた例を示す。ライブビューは、非撮影時に撮像素子８により連続的に撮像した被写体像をスルー画としてモニター９に表示する機能であり、撮影者がファインダーを覗かなくてもモニター画像を見ながら構図を決めることができる。このライブビューは、撮影者がカメラボディ１の背面に設けられたライブビュースイッチ１５をオンすると動作を開始する。なお、ライブビュースイッチ１５をオフにしてライブビュー表示を行わない場合の動作は、モニター９にライブビュー表示がなされないことを除いて、ライブビュースイッチ１５をオンにしてライブビュー表示を行う場合の動作と同じである。

カメラボディ１の上部には、ファインダースクリーン１１、ペンタダハプリズム１２、接眼レンズ１３、ファインダー接眼窓１４などから構成される周知の光学ファインダーが設けられ、メインミラー６で反射されファインダースクリーン１１上に結像された被写体像をファインダー接眼窓１４から視認することができる。なお、この一実施の形態のデジタルカメラは、モニター９のライブビュー表示の有無とは無関係に、メインミラー６が撮影光路から退避される撮影時を除いて常に、ファインダー接眼窓１４からファインダー像を視認することができる。

次に、図２において、撮像素子８による撮像画像は画像処理回路２１により各種の処理が施され、記録用画像やスルー画像が生成される。制御装置２０はＣＰＵ２０ａやメモリ２０ｂなどを備え、デジタルカメラの焦点検出演算、露出演算（測光演算）などの各種演算と、シーケンス制御などの各種制御を実行し、フォーカシング駆動制御装置４、撮像素子８、シャッター駆動制御装置２２、絞り駆動制御装置２３、メインミラー駆動装置１７、モニター表示制御回路２４、画像記録装置２５などを制御する。なお、焦点検出演算や測光演算は制御装置２０が実行することとしたが、制御装置２０とは別の演算装置を用いて焦点検出演算や測光演算を行い、演算結果を制御装置２０へ出力することとしてもよい。

図５は一実施の形態のデジタルカメラの動作を示すタイムチャート、図６はフォーカルプレーンシャッターの動作を示す図である。これらの図を参照して一実施の形態の動作を説明する。

時刻Ｔ１ではカメラのレリーズボタン１６が解放されている。時刻Ｔ２でカメラのレリーズボタンの半押し操作がなされると、制御装置２０は、ライブビュー表示、測光、焦点検出に用いる画像を取得するために撮像素子８に蓄積動作を行わせる。このとき、フォーカルプレーンシャッター７は、図６(ａ)に示すように先幕７ａと後幕７ｂがともにチャージ状態かつ開放状態にあり、したがってアパーチャー７ｃが開放されている。

時刻Ｔ３で撮像素子８の電荷蓄積と蓄積電荷の読み出しとが完了し、制御装置２０は、撮像画像データをメモリ２０ｂに記憶するとともに、画像処理回路２１により撮像画像からライブビュー用画像を生成し、モニター表示制御回路２４によりモニター（ＬＣＤ）９の画像を更新する。また、制御装置２０は、メモリ２０ｂの画像データのうちのＲＧＢ撮影画素のデータを用いて撮影時の露出制御のための測光演算を行う。さらに、制御装置２０は、メモリ２０ｂの画像データのうちの焦点検出用画素のデータを用いて焦点検出演算を行い、撮影レンズ３のデフォーカス量とレンズ駆動量を算出するとともに、フォーカシングレンズ駆動制御装置４により撮影レンズ３のフォーカシングレンズを駆動して焦点調節を行う。以後、レリーズボタンの全押し操作が行われるまで、これらの動作を繰り返す。

時刻Ｔ４でレリーズボタンの全押し操作が行われると、撮影動作を開始する。まず、制御装置２０は、メインミラー駆動装置１７によりメインミラー６を図１に破線で示す６ａの位置まで駆動し、撮影光路から退避させる。また、制御装置２０は、絞り駆動制御装置２３によりレリーズボタンの全押し操作直前に算出された測光演算結果の絞り値まで絞り５を絞り込む。

時刻Ｔ５において、制御装置２０は、シャッター駆動制御装置２２によりフォーカルプレーンシャッター７の先幕７ａを復帰させる。図６(ｂ)は、先幕７ａが復帰してアパーチャー７ｃが閉じられた状態を示す。

時刻Ｔ６で、制御装置２０は、撮像素子８に撮像のための蓄積動作を開始させるとともに、シャッター駆動制御装置２２によりフォーカルプレーンシャッター７の先幕７ａを走行させ、アパーチャー７ｃを開放する。測光演算結果のシャッター秒時が経過した時刻Ｔ７において、制御装置２０は、シャッター駆動制御装置２２によりフォーカルプレーンシャッター７の後幕７ｂを走行させ、アパーチャー７ｃを閉じる。図６(ｃ)は、後幕７ｂがアパーチャー７ｃを閉じ始めた状態を示す。

時刻Ｔ８で、フォーカルプレーンシャッター７の後幕７ｂの走行が完了し、アパーチャー７ｃが閉じられる。図６(ｄ)は、後幕７ｂが閉じてアパーチャー７ｃが遮光されている状態を示す。制御装置２０は、撮像素子８の蓄積動作を終了させるとともに、撮像素子８から撮像画像データを読み出し、画像処理回路２１により撮像画像に各種処理を施し、画像記録部２５に撮像画像を記録する。また、シャッター駆動制御装置２２は、フォーカルプレーンシャッター７の先幕７ａのばねと後幕７ｂのばねのチャージを行う。このとき、先幕７ａを動かさずに開いたままとし、後幕７ｂを開いてアパーチャー７ｃを開放する。また、制御装置２０は、絞り駆動制御装置２３により絞り５を開放する。

時刻Ｔ９で先幕７ａのばねと後幕７ｂのばねのチャージが完了すると、フォーカルプレーンシャッター７は図６(ａ)に示すように開放状態に戻る。制御装置２０は、所定時間が経過するまで上述した撮像、画像データの読み出し、画像処理、ライブビューのためのモニター画像の更新、測光演算、焦点検出演算を繰り返し行う。

上述した一実施の形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。まず、一実施の形態のデジタルカメラは、上述した従来のデジタルカメラのような光学ファインダー側の測光センサー、カメラボディ下部の焦点検出光学系とＡＦセンサー、およびメインミラーとサブミラーの位置を複雑に変えるミラー駆動機構が不要となり、構造と機構が簡略になってカメラを小型化することができる。また、一実施の形態では、撮影時以外はメインミラー６を撮影光路中に設定したまま、撮像素子８の撮像画像によるライブビュー表示、測光、焦点検出を行うことができる上に、光学ファインダーによるファインダー像の視認も可能である。

なお、ライブビュー用の画像信号を出力するタイミングと、ＡＥ用の画像信号を出力するタイミングと、ＡＦ用の焦点検出信号を出力するタイミングとは、それぞれ同じでもよく、異ならせてもよい。例えば、ＡＥ結果とＡＦ結果との両方を用いる制御を行う場合（例えば、ＡＥ結果とＡＦ結果とを用いて被写体を追尾するときなど）、ＡＥ用の画像信号を出力するタイミングとＡＦ用の焦点検出信号を出力するタイミングとを一致させた方が好ましいこともある。

また、ライブビュー用の画像信号とＡＥ用の画像信号とは同じでもよいが、間引き量や出力タイミングなどが異なるものでもよい。ライブビュー用の画像信号を出力するために用いる画素とＡＥ用の画像信号を出力するために用いる画素とを異ならせてもよい。

また、ＲＧＢ撮像用画素３１０が画像信号を出力する際、焦点検出用画素３１３，３１４から出力される画像信号は、ＲＧＢ撮像用画素と比べて感度と分光特性が異なるため、撮影画像や測光に用いるには不適である。よって、焦点検出用画素３１３，３１４の周囲に配置されているＲＧＢ撮像用画素３１０を用いて補間処理を行うこととしてもよい。

また、測光方式（例えば、中央部重点測光やスポット測光など）は、カメラボディ１に備えられた各種設定を指示可能な設定ボタン１６を介してユーザーが指定したり、撮影モードに応じて変更可能である。その場合、撮像素子８のＡＥ用の画像信号を出力するＲＧＢ撮像用画素３１０は、測光方式によって異なり、測光する範囲に焦点検出用画素３１３，３１４が含まれてしまう場合は、焦点検出用画素３１３，３１４の信号を用いずに測光演算を行うことが好ましい。また、周囲のＲＧＢ撮像用画素３１０を用いて補間処理を行ってもよい。

さらに、ＲＧＢ撮像用画素３１０と焦点検出用画素３１３，３１４との電荷蓄積時間は一致させてもよいし、異ならせてもよい。

焦点検出用画素３１３，３１４は複数を一列に並べる。複数の焦点検出用画素３１３，３１４が並んで構成される画素群は、撮像素子の同一面上に点在させるのが好ましい。なお、メインミラー６とフォーカルプレーンシャッター７は省略可能である。また、ペンタダハプリズム１２などを省略し、いわゆる電子ビューファインダーを採用してもよい。

一実施の形態のデジタルカメラの横断面図一実施の形態のデジタルカメラの電気的な構成を示す図撮像素子の部分正面図撮影画面における焦点検出エリアの配置図一実施の形態のデジタルカメラの動作を示すタイムチャート一実施の形態のフォーカルプレーンシャッターの動作を示す図

符号の説明

３；撮影レンズ、６；メインミラー、６ａ；メインミラーの撮影光路からの退避位置、７；フォーカルプレーンシャッター、７ａ；先幕、７ｂ；後幕、８；撮像素子、９；モニター、１１〜１４；光学ファインダー

Claims

撮影レンズを介した光に基づいて焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と、前記撮影レンズを介した光に基づいて画像信号を出力する第２画素とを有する撮像素子と、
前記撮影レンズから前記撮像素子までの光路中に設定される第１位置と、前記光路から退避した位置に設定される第２位置とを移動自在であり、前記第１位置に位置する際に前記撮影レンズを介した光を反射光と透過光とに分けるための光路分割手段と、
前記光路分割手段が前記第１位置に位置する際に、前記画像信号に基づいて測光を行うとともに、前記焦点検出に用いる信号に基づいて焦点検出を行う制御手段とを備えることを特徴とするカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記画像信号に基づく画像を表示可能な表示手段を備え、
前記制御手段は、前記光路分割手段が前記第１位置に位置する際に、前記表示手段による前記画像の表示を行うことを特徴とするカメラ。
撮影レンズを介した光に基づいて位相差検出方式により焦点検出に用いる信号を出力する第１画素と、前記撮影レンズを介した光に基づいて画像信号を出力する第２画素とを有する撮像素子と、
前記焦点検出に用いる信号に基づいて焦点検出を行うとともに、前記画像信号に基づいて測光を行う制御手段と、
前記画像信号に基づいて画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とするカメラ。
請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記撮像素子は、前記第１画素と前記第２画素とが略同一画面内に配列されていることを特徴とするカメラ。
請求項１〜４のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記撮像素子は、複数の前記第１画素が並んで構成される第１画素群を有し、
前記制御手段は、前記第１画素群の周囲に配置される前記第２画素からの前記画像信号に基づいて前記測光を行うことを特徴とするカメラ。
請求項１〜５のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記撮像素子において前記測光を行う範囲を指定する指定手段を有し、
前記制御手段は、前記指定手段により指定された前記範囲内に前記第１画素が含まれる場合、当該第１画素の周辺に配置される前記第２画素からの前記画像信号に基づいて前記測光を行うことを特徴とするカメラ。
請求項１〜６のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
前記撮像素子と前記撮影レンズとの間に配置され、前記撮影レンズからの光束を透過させる開口部と、前記開口部を開閉するためのバネ部材とを有するシャッター部材を備え、
前記シャッター部材は、前記測光と前記焦点検出との少なくとも一方を行う際には前記バネ部材のチャージが完了しており、前記開口部を開放状態とすることを特徴とするカメラ。