JP2010048857A - 自動焦点調節カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】光電変換センサにおいて検討されている特性の好適な活用を提案する。
【解決手段】可視光域において６０％以上の量子効率を有するＣＩＧＳセンサ７０の出力に基づいてカメラの撮像部への焦点調節を行う。赤外カットフィルタ６８によりＣＩＧＳセンサ７０における赤外域の６０％以上の量子効率の感度域をカットする。赤外カットフィルタ６８を可視光カットフィルタ７６に差し替えることで赤外領域撮像用の焦点検出センサとして活用する。ＣＩＧＳセンサ７０と減光手段６６により広いダイナミックレンジでの焦点検出を可能にする。減光分は測光等に活用する。赤外域の感度における検出情報を可視光域での焦点検出に活用する。
【選択図】図２

Description

本発明は光電変換センサに関する。

光電変換センサとしては日々、種々の特性のものが提案されている。例えば、以下の特許文献等において、ＣＩＧＳ系薄膜を利用した光電変換センサに関する提案がなされている。
特開２００７−１２３７２０号公報 特開２００７−１２３７２１号公報

しかしながら、光電変換センサにおいて検討されている種々の特性は、まだ充分活用されているとは言えず、さらに検討すべき課題は多い。

本発明の課題は、上記に鑑み、光電変換センサにおいて検討されている特性の好適な活用を提案することにある。

上記課題を達成するため、本発明は、撮像部と、撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光域において６０％以上の量子効率を有するセンサと、センサの出力に基づいて前記撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部とを有する自動焦点調節カメラを提供する。上記のような、可視光域において６０％以上の量子効率を有するセンサとしては、ＣＩＧＳセンサ（銅、インジウム、ガリウムおよびセレンを材料とする光センサ）等が提案されており、このような高感度のセンサの出力に基づいて焦点調節の制御信号を出力するよう構成することにより、従来では焦点検出が不可能であった暗い被写体に対しても焦点調節が可能となる。これによって、暗い被写体に対する焦点検出の速度、信頼性が向上するとともに、従来必要であった、焦点調節のための補助光照明等も不要となる。

本発明の具体的な特徴によれば、センサは赤外域においても６０％以上の量子効率を有するものであるとともに、赤外域の光の入射をカットするための赤外カットフィルタを有する。これによって、焦点検出性能への支障なしに、センサの可視光における高感度特性を活用できる。本発明のさらに具体的な特徴によれば、赤外カットフィルタは前記センサへの光路から除去可能であるとともに、センサの赤外域における６０％以上の量子効率は前記赤外カットフィルタ除去時において利用される。より具体的には、赤外カットフィルタと差し替えて使用する可視光カットフィルタを用いることによってセンサの赤外域においても６０％以上の量子効率が利用され、赤外領域での撮像における焦点検出センサとして活用できるようになる。

本発明の他の具体的な特徴によれば、センサへの入射光量を制限する減光手段が設けられる。これによって、可視光域において６０％以上の量子効率を有するセンサを広いダイナミックレンジにおいて活用することができる。なお、さらに具体的な特徴によれば、センサはゲインコントロール手段を有するとともに、減光手段およびゲインコントロール手段によりセンサの感度が調整される。

本発明の他の特徴によれば、撮像部と、撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光域から赤外にわたる広い感度領域を有するセンサと、センサの出力に基づいて撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部と、センサの感度域を切り替えるために互いに差し替え可能にセンサへの光路に挿入される赤外カットフィルタおよび可視光カットフィルタとを有する自動焦点調節カメラが提供される。これによって、広い感度領域を有するセンサを活用し、撮像部の状況に合わせた可視光域または赤外域での焦点検出が可能となる。

上記本発明のより具体的な特徴によれば、撮像部が可視光域から赤外にわたる広い感度領域を有するようにし、このような撮像部が可視光領域において撮像を行う時はセンサへの光路に前記赤外カットフィルタを挿入するとともに、撮像部が赤外領域において撮像を行う時はセンサへの光路に前記可視光カットフィルタを挿入するよう構成される。

本発明の他の特徴によれば、撮像部と、撮像部への焦点調節状態の検出するためのセンサと、センサの出力に基づいて撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部と、センサへの入射光量を制限する減光手段を有することを特徴とする自動焦点調節カメラが提供される。これによって、高感度のセンサを用いつつ広いダイナミックレンジにおいて焦点検出を行うことが可能となる。

上記本発明のより具体的な特徴によれば、減光手段によってセンサに入射しなくなった光量を活用する活用手段が設けられる。活用の例としては測光手段または被写体領域中における焦点検出領の推定手段が挙げられる。また、このような活用手段の出力はより好適な焦点調節のために組み合わせて活用することも可能である。

本発明の他の特徴によれば、可視光領域に感度をもつ撮像部と、撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光領域に感度を持つ可視光センサと、赤外領域に感度を有する赤外センサと、赤外センサの出力に基づいて被写体領域中において可視光センサにより焦点検出すべき部分を推定する処理部と、可視光センサの出力に基づいて撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部とを有することを特徴とする自動焦点調節カメラが提供される。これによってより適切な焦点検出が可能となる。

上記本発明のより具体的な特徴によれば、可視光センサと、赤外領域に感度を有する赤外センサは必ずしも別に設けるものに限らず、可視光から赤外にわたる感度領域をもつ一つのセンサを切り替えて利用することも可能である。

図１は、本発明の実施の形態に係るオートフォーカスデジタル一眼レフカメラの第１実施例を示すブロック図である。オートフォーカスデジタル一眼レフカメラはカメラボディ２およびこれに交換可能に着脱される交換レンズ４を有している。交換レンズ４のレンズ光学系６から入射した被写体光は、観察位置にあるミラー８で上方に反射され、焦点板１０の位置に結像する。この像はペンタリズム１２で反射された後、アイピース１４で観察され、撮像ための構図決めなどが行われる。

撮影の際には、操作部１５のシャッタレリーズボタンを操作することによって、ミラー８がオートフォーカス用サブミラー１６とともに撮影位置に退避するとともにフォーカルプレーンシャッタ１８が開き、交換レンズ４のレンズ光学系６から入射した被写体光が撮像部２０に結像して撮像される。撮像部２０によって撮像された画像情報は、画像処理部２２で画像処理された後、カメラ制御部２４の制御により画像記憶部２６に記憶される。画像記憶部２６に記憶された画像情報は、適宜媒体スロット２８に挿入されたメモリーカードなどの記憶媒体に転送される。また、画像記憶部２６に記憶された画像情報は、カメラ制御部２４の制御により、適宜入出力部３０から外部に転送することができる。なお、撮影直後の画像情報は、カメラ制御部２４から表示部３２に送られて自動的に表示されるので、操作者は撮像した画像を確認することができる。

画像再生の際には、操作部１５の操作により、画像記憶部２６または媒体スロット２８に記憶された画像情報がカメラ制御部２４によって読み出され、カメラボディ２の背面に設けられた液晶等からなる表示部３２に表示される。以上が、図１のオートフォーカスデジタル一眼レフカメラにおける撮像および再生に関する基本構成および基本機能である。なお、上記から明らかなように、ミラー８が観察位置にあるときは、撮像部２０による被写体像の撮像は行われないので、以上の構成だけではアイピース１４で観察できるリアルタイムの被写体像は表示部３２に表示されることはなく、撮影後に確認ができるだけである。この点が、デジタル一眼レフカメラの特殊性であり、表示部３２の画像を観察しながら構図決めができる通常のコンパクトデジタルカメラと異なるところである。

次に、図１のオートフォーカスデジタル一眼レフカメラにおけるオートフォーカスに関する構成と機能について説明する。交換レンズ４のレンズ光学系６から入射した被写体光の一部は、観察位置にあるミラー８中央にある半透過部を透過し、サブミラー１６で下方に反射されて測光兼用オートフォーカス（以下「ＡＦ」）センサに導かれる。測光兼用ＡＦセンサ３４はサブミラー１６から入射する光をＡＦセンサ上に再結像して分析し結果をカメラ制御部２４に送る。この分析は、例えば、よく知られている瞳分割による位相差検出方式などによって撮像部２０の撮像面とレンズ光学系６による結像位置のずれ方向およびその程度を分析することによって行われる。カメラ制御部２４は、測光兼用ＡＦセンサ３４から得られたレンズ光学系６による結像位置のずれ方向およびその程度の情報に基づき、結像位置のずれを解消するためのレンズ光学系６の駆動量および駆動方向の情報を、ＡＦ制御部３６に送る。ＡＦ駆動部３８は、カメラボディ２と交換レンズ４との機械的または電気的インターフェースによってＡＦ制御部３６から伝えられる駆動量および駆動方向の情報に基づいてレンズ光学系６を駆動し、自動焦点合わせを行う。なお、測光兼用ＡＦセンサ３４の構成の詳細については後述する。

ライブビューセンサ４０は、デジタル一眼レフカメラにおいて、通常のコンパクトデジタルカメラと同様にして、表示部３２の画像を観察しながら構図決めができるようにするための「ライブビュー」機能のための構成である。ペンタプリズム１２の反射面１２ａ全体が半透過性になっており、ライブビューセンサ４０は、焦点板１０の画像をＣＩＧＳ撮像センサ上に再結像させることにより、焦点版１０の画像全体を撮像できるようになっている。ＣＩＧＳ撮像センサは、銅（Ｃｕ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）およびセレン（Ｓｅ）を材料とする光センサであり、その詳細は後述する。

ペンタプリズム１２の反射面１２ａは、可視光領域以外はほぼ全面的に光を透過させるとともに、可視光領域では、わずかに光を透過させるだけで大半が反射する分光透過特性になっており、アイピース１４で焦点版１０の像を観察する際に実質的に像が暗くなることはない。また、ライブビューセンサ４０に採用されているＣＩＧＳ撮像センサは、後述するように可視光領域において高い感度を有しているので、可視光領域での反射面１２ａの光透過率がわずかであっても、可視光領域における焦点版１０の像を充分撮像することが可能である。このライブビューセンサ４０への可視光の配分は、アイピース１４により光学的に被写体を観察し難い暗さになったとき、ＣＩＧＳ撮像センサによるライブビュー用の撮像についても光量不足となるレベルとする。ＣＩＧＳ撮像センサを用いたライブビューセンサ４０の詳細については後述する。ライブビューセンサ４０で撮像された画像はカメラ制御部２４に送られ、これが表示部３２で表示されるので、図１のオートフォーカスデジタル一眼レフカメラは、被写体が通常の明るさである限り、通常のコンパクトデジタルカメラと同様にして、表示部３２の画像を観察しながら構図決めが可能である。

図２は、図１のオートフォーカスデジタル一眼レフカメラの第１実施例における測光兼用ＡＦセンサ３４およびライブビューセンサ４０の構成を関連する部分とともに詳細に示したブロック図である。ペンタプリズム１２の反射面１２ａは、すでに述べたように可視光領域以外はほぼ全面的に光を透過させるとともに、可視光領域では、わずかに光を透過させるだけで大半が反射する分光透過特性を有するが、多層膜５２はこのような分光透過特性を実現するために反射面１２ａにコーティングされたものである。

ライブビューセンサ４０は、このような多層膜５２を透過した焦点面１０からの光束をＣＩＧＳ撮像センサ５４の撮像面に再結像させるための再結像レンズ５６を備えている。赤外カットフィルタ５８は、多層膜５２を透過してきた可視光領域以外の光を実質的にカットしてＣＩＧＳ撮像センサ５４の波長感度特性を撮像部２０の波長感度特性に近似させるものであり、視感度に一致した被写体像を撮像してカメラ制御部２４に送り、図１の表示部３２でのライブビューを可能にする。なお、本発明にいう「赤外」とは主に「近赤外」と称される比較的可視光に近い領域の赤外線を指すが、学会により定義が必ずしも一定でないので、以下「赤外」と略称する。

ライブビューセンサ４０は、さらに焦点板１０における明るさを測定する全画面測光を可能にしている。つまり、ＣＩＧＳ撮像センサ５４から出力される画像情報は、全画面にわたる測光情報としてもカメラ制御部２４で処理され、必要に応じＡＦ対応部分測光センサ７２の出力と組合せ慮利される。そして、これら処理結果に基づいて交換レンズ４の絞り径、フォーカルプレーンシャッタ１８によるシャッタ速度、および撮像部２０の感度などをコントロールする自動露出制御が行われる。

可視光カットフィルタ６０は赤外カットフィルタ５８と差し替えてＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路中に挿入されるもので、「長波長モード」にて使用されるものである。多層膜５２からは可視光領域以外がほぼ全面的に透過してくるので、長波長モードの設定で赤外カットフィルタ５８に替えて可視光カットフィルタ６０が光路に挿入された場合は、可視光よりも長波長側域の光がＣＩＧＳ撮像センサ５４に入射するようになる。ＣＩＧＳ撮像センサ５４は、後述するように、長波長側が１３００ｎｍにおよぶ分光感度を持っている。従って、可視光カットフィルタ６０の挿入によってライブビューセンサ４０はこれら長波長域の光での撮影に好適な撮像センサとなる。そして、このような長波長域の画像出力を表示部３２でリアルタイムに観察したり、画像記憶部２６に記録したりすることが可能となる。

ミラー／フィルタ駆動部６２は、操作部１５によるモード切換に応じたカメラ制御部２４の制御により、上記の可視光カットフィルタ６０と赤外カットフィルタ５８の差し替えを駆動する。なお、図２では、撮影位置に退避したミラー８ａおよびサブミラー１６ａが二点鎖線で図示されているが、このようなミラー８とサブミラー１６における観察位置と撮影位置の間の駆動も、カメラ制御部２４の制御によりラー／フィルタ駆動部６２が行う。

測光兼用ＡＦセンサ３４の再結像レンズ６４は、交換レンズ４から入射して観察位置にあるミラー８中央にある半透過部を透過し、サブミラー１６で下方に反射される被写体光を再結像させるためのものである。再結像レンズ６４からの光束は、波長選択性のない可動半透ミラー６６および赤外カットフィルタ６８を透過してＣＩＧＳＡＦセンサ７０上に結像する。ＣＩＧＳＡＦセンサも、後述するように可視光領域において高い感度を有しており、暗い被写体であっても補助光なしに自動焦点検出が可能である。なお、赤外カットフィルタ６８は、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０をＡＦセンサとして働かせるために有害な赤外領域の波長をカットするものであり、ＣＩＧＳ撮像センサ５４のための赤外カットフィルタ５８とは必ずしも特性が同じものではない。例えば、赤外カットフィルタ８は赤外カットフィルタ５８よりも狭い透過分光特性に設定される。

このため、被写体が通常の明るさのときに減光のために可動半透ミラー６６を図示の位置に挿入し、ＣＩＧＳＡＦセンサへの入射光量をＣＩＧＳＡＦセンサの感度ダイナミックレンジに合わせこむ。一方、被写体が通常のＡＦセンサでは補助光を必要とするような暗さになったときには可動半透ミラーを６４ａの位置に退避させ、減光なしに被写体像をＣＩＧＳセンサに結像させる。なお、このとき可動半透ミラー６６の有無による光路長の補償が必要である。例えば、可動半透ミラー６６を退避させたときには、これと光路長が等しい全透過性の並行平板を代わりに光路中に挿入する。また、当然ながら、可動半透ミラーが６４ａの位置に退避した状態では、ＡＦ対応部分測光センサ７２による測光はできなくなる。

ＣＩＧＳＡＦセンサ７０への減光のために再結像光路中に可動半透ミラー６６が挿入されている時、これを反射した光は、ＡＦ対応部分測光センサ７２に入射する。ＡＦ対応部分測光センサ７２は、ＣＩＧＳＡＦセンサによって焦点検出が行われている部分の明るさを測光するものであり、全画面のうちで焦点検出の対象となっている部分の明るさを選択的に測光することにより、撮影において関心の高い部分が適正露出になるよう自動露出制御するための情報として用いられる。このように、被写体が明るい時に過剰となるＣＩＧＳＡＦセンサ７０への減光部分は、捨てられるのではなく、測光情報として有効に利用される。

ＡＦ対応部分測光センサ７２からの部分測光情報は、ライブビューセンサ４０のＣＩＧＳ撮像センサ５４からの全画面に関する測光情報と組合せてカメラ制御部２４で処理され、最終的に、交換レンズ４の絞り径、フォーカルプレーンシャッタ１８によるシャッタ速度、および撮像部２０の感度などがコントロールされる。

センサ制御部７４は、可動半透ミラー６６が挿入されている時および退避しているときのいずれの場合においても、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０の受光積分時間やゲインコントロールなどを行って、自動焦点調節を制御する。この受光積分時間やゲインコントロールを混乱なく行うためには、可動半透ミラー６６が挿入されているのか退避しているのかの情報も用いられる。センサ制御部７４は、また、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０およびＡＦ対応部分測光センサ７２に指示を出し、全画面のうちで焦点検出の対象とすべき部分と選択的に測光する部分を一致させる制御を行い、それぞれ対応する焦点検出情報と測光情報をカメラ制御部２４に出力させる。

一方、ライブビューセンサ４０が「長波長モード」に設定され、多層膜５２からＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路に赤外カットフィルタ５８に替えて可視光カットフィルタ６０が光路に挿入された場合は、測光兼用ＡＦセンサ３４でも、これに対応したフィルタの差し替え等が行われる。具体的には、「長波長モード」の場合、半透ミラー６６の退避を前提として赤外カットフィルタ６８が可視光カットフィルタ７６に差し替えられる。これによって、ＣＩＧＳ撮像センサ５４による長波長域での撮像のための焦点検出が、減光なしに、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０によって行われるようになる。なお、このとき、波長感度域あわせだけでなく、波長の違いによる光路長の変化および焦点検出の際の色収差の違い等の補償を行う。

以上のような可動半透ミラー６６の移動および赤外カットフィルタ６８と可視光カットフィルタ７６との差し替えは、操作部１５によるモード切換操作に基づくカメラ制御部２４の制御により、ミラー／フィルタ駆動部７８が司る。

図１および図２の第1実施例は、上記のような基本機能に加え、「複合ＡＦ機能」が可能である。操作部１５の操作により、「複合ＡＦ機能」が選択されると、ライブビュー機能が停止され、「複合ＡＦ機能」の開始が指示される。具体的には、操作部１５の操作により、「複合ＡＦ機能」が選択されると、カメラ制御部２４は、赤外カットフィルタ５８に替えて可視光カットフィルタ６０をＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部６２に対して行うとともにＣＩＧＳ撮像センサ５４の出力に基づく表示部３２でのライブビュー表示を停止する。

これに替わり、可視光カットフィルタ６０により長波長側の感度域となったＣＩＧＳ撮像センサ５４の画像信号は、赤外カットフィルタ６８により可視光の感度域にあるＣＩＧＳＡＦセンサの出力と組み合わされ、「複合ＡＦ機能」が実行される。具体的には、ＣＩＧＳ撮像センサ５４の画像信号に基づく画像処理により被写体の画像分析が行われ、その結果に基づいて、ＣＩＧＳＡＦセンサによる焦点検出領域が決定される。

図３は、図２のＣＩＧＳ撮像センサ５４およびＣＩＧＳＡＦセンサに用いられるＣＩＧＳセンサの分光感度（量子効率）をシリコンのＣＭＯＳセンサと比較したものである。図３（Ａ）は、各波長におけるＣＩＧＳセンサの量子効率（％）を示すものであり、図３（Ｂ）におけるシリコンのＣＭＯＳセンサについての同様の量子効率（％）と比較して、明らかな高感度および広帯域の特性を示している。具体的には、図３（Ａ）のＣＩＧＳセンサは、波長１３００ｎｍ近くにわたる広い感度域を持つ。さらに、４００ｎｍ付近から１２００ｎｍ付近の広い波長域に渡り量子効率５０％を超える分光感度を有しており、可視光およびこれに隣接する近赤外領域では特に顕著な高量子効率を示している。このような可視光域および赤外域において６０％以上の量子効率を有する高感度および広帯域の分光感度特性は、図３（Ｂ）におけるようなシリコンのＣＭＯＳセンサでは期待できないものである。

図４は、図１および図２の第１実施例におけるカメラ制御部２４の動作のフローチャートである。操作部１５によってカメラのメインスイッチがオンになるとフローがスタートし、ステップＳ２においてオートフォーカスデジタル一眼レフカメラが操作部１５によって再生モードに設定されているかどうかチェックする。再生モード設定が検出されなければ撮影モードなのでステップＳ４に進み、可動半透ミラー６６をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路内に設定して入射光量を減光する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に行う。

なお、ステップＳ４の指示に応答するミラー／フィルタ駆動部７８による可動半透ミラー６６設定の機械的実行には遅延期間が設けられており、例えば可動半透ミラー６６がＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路にセットされている状態で可動半透ミラー６６を光路から退避させる減光解除の指示が行われ、その後遅延時間内に、これを取り消す関係にある可動半透ミラー６６を光路内にセットする指示が続いて行われたような場合には、ミラー／フィルタ駆動部７８は実際には可動半透ミラー６６の駆動を実行せず、可動半透ミラー６６が光路内に設定されている状態が継続する。換言すれば、ミラー／フィルタ駆動部７８は遅延時間内に可動半透ミラー６６を異なる状態に駆動する指示が繰返し行われて初めて可動半透ミラー６６の駆動を実行することになる。なお、既に可動半透ミラー６６がＣＩＧＳＡＦセンサ７０の光路に設定されている状態でステップＳ４の指示が行われた時は、当然ながら、ミラー／フィルタ駆動部７８は可動半透ミラー６６に対する何の駆動も行わない。これらのことは、以下の各ステップにおける種々の「指示」に共通である。

次いでステップＳ６に進み、ライブビュー用の赤外フィルタ５８をＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部６２に行う。なお、ミラー／フィルタ駆動部６２のミラー差し替え動作についても、上記でミラー／フィルタ駆動部７８において説明したのど同様の指示に対する駆動実行への遅延時間が設けられている。

次いで、ステップＳ８でＡＦ用の赤外カットフィルタ６８をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に行う。そして、ステップＳ１０に進み、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０の出力に基づき、減光を解除すべきレベルまで被写体が暗いかどうかのチェックを行う。該当すればステップＳ１２に進んで、可動半透ミラー６６を光路から退避させる減光解除の指示を行ってステップＳ１４に移行する。一方、被写体が充分明るい場合は直接ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４では、操作部１５によって「複合ＡＦモード」が選択されたかどうかのチェックを行う。そして選択があればステップＳ１６に進み、複合ＡＦを行うために赤外フィルタ５８に替えて可視光カットフィルタ６０をＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部６２に対して行う。さらに、ステップＳ１８でＣＩＧＳ撮像センサ５４の出力に基づく表示部３２でのライブビュー表示を停止するとともに、長波長側の感度域のＣＩＧＳ撮像センサ５４の画像信号と可視光の感度域にあるＣＩＧＳＡＦセンサの出力とを組み合わせる「複合ＡＦ機能」の開始が指示してステップＳ２０に移行する。一方、ステップＳ１４で「ＡＦモード」の選択が検出されない場合は、直接ステップＳ２０に移行する。

ステップＳ２０では、撮像部２０による撮像が光量不足となるほど暗いかどうかのチェックを行う。通常、このレベルまで被写体が暗くなるとフラッシュなどの補助光を用いた撮影が必要となる。ステップＳ２０で光量不足が検知されるとステップＳ２２に進み、操作部１５の操作によって「長波長モード」が選択されているかどうかチェックする。そして該当すればステップＳ２４に進み、赤外フィルタ５８に替えてライブビュー用の可視光カットフィルタ６０をＣＩＧＳ撮像センサ５４への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部６２に対して行う。さらに、ステップＳ２６で、赤外カットフィルタ６８に替えてＡＦ用の可視光カットフィルタ７６をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に対して行ってステップＳ２８に移行する。

一方、ステップＳ２０で撮像部の光量不足が検出されない場合は、直接ステップＳ２８に移行する。このように、撮像部の光量不足となるような暗さでない場合、通常はステップＳ２２に進むことができず、「長波長モード」は禁止される。これは設定の混乱を防止するためである。なお、被写体が明るい場合でも特に「長波長モード」を選択したい場合は、操作部１５で特別の操作を行うことによってステップＳ２２に進むことも可能である。また、ステップＳ２２で「長波長モード」設定が検出されない場合も、直接ステップＳ２８に移行する。

ステップＳ２８では、操作部１５のシャッタレリーズボタンによるレリーズ操作が行われたかどうかチェックする。レリーズ操作が検知できなければステップＳ３０に進み、操作部１５によってカメラのメインスイッチをオフする操作が行われたかどうかチェックする。そしてカメラオフ操作が検出されなければフローはステップＳ２に戻り、以下、ステップＳ２で再生モード操作が検出されるかステップＳ２８でレリーズ操作が検出されない限り、ステップＳ２からステップＳ３０を繰り返す。

上記の繰返しは充分高速で行われ、上記したミラー／フィルタ駆動部６２、７８に設けられる遅延時間内に何度も繰り返される。従って、ステップＳ１０、ステップＳ１４、ステップＳ２０およびステップＳ２２に基づく検知結果が変化するとミラー／フィルタ駆動部６２、７８の遅延時間内にこの変化基づく同一の指示が繰返し行われ、ミラー／フィルタ駆動部６２、７８による適切な指示の実行が行われる。これによって、被写体の明るさの変化に基づく減光の設定／解除と波長域カットフィルタの切り替え、およびモード切り替えに基づく波長域カットフィルタの切り替えがスムーズに実行される。

なお、ステップＳ２で操作部１５による再生モード設定操作が検出された時はステップＳ３２の再生モード処理に移行する。そして、再生モード処理内部の機能によって撮影モードが選択されたときには、フローはステップＳ４に戻る。また、再生モード処理内部の機能によってカメラオフ操作が検出されたときにはフローを終了する。

一方、ステップＳ２８で操作部１５のシャッタレリーズボタンによるレリーズ定操作が検出された時はステップＳ３４の撮像記録処理に移行する。そして、撮像記録および表示部での撮像結果表示が終わると、フローは自動的にステップＳ２に戻る。なお、ステップＳ３０でカメラオフ操作が検出されたときは、図４のフローが終了となる。

図５は、本発明の実施の形態に係るオートフォーカスデジタル一眼レフカメラの第２実施例を示すブロック図である。その構成の大部分は図１の第１実施例と同様なので、共通する部分には同一の番号を付し、特に必要がない限り説明を省略する。図５の第２実施例が図１の第１実施例と異なるのは、カメラボディ１００であり、特にそのライブビューセンサ１０２およびこれに関連する構成および機能が第１実施例と異なる。

第１実施例のライブビューセンサ４０では、半透過性の反射面１２ａを介して光を受けるよう構成され、反射面１２ａを透過する可視光領域の光が抑えられている。これは、アイピース１４で光学的に被写体像を支障なく観察することができるようにするとともに、同時にライブビューも常に可能とするためである。ライブビューセンサ４０にはＣＩＧＳ撮像センサが用いられているので、反射面１２ａを透過する可視光領域の光が抑えられていても、通常の明るさの被写体をライブビューするには充分である。しかしながら、アイピース１４で充分観察できないような暗い被写体の場合は、ライブビューセンサ４０でも光量が不足する。これに対し、図５の第２実施例は、アイピース１４で充分観察できないような暗い被写体の場合でも、ライブビューセンサ１０２に採用したｃＩＧＳ撮像センサによってライブビューが可能となるよう構成している。なお、図５のライブビューセンサ１０２の詳細構造は、図２におけるライブビューセンサ４０と基本的には同様であって、再結像光学系およびＣＩＧＳ撮像センサを有する。但し、ペンタプリズム１０４に対するライブビューセンサ１０２の配置場所が異なるので、その再結像光学系は図２の再結像レンズ５６とは異なったものとなる。

上記の考え方に基づき、第２実施例では、通常のペンタプリズム１０４が採用されており、ライブビューモードに設定しない場合は、ペンタプリズム１０４からの光はすべてアイピースに向かう。このとき可動全反射ミラー１０６は図５のようにアイピース１４への光路から退避している。従ってこの状態ではライブビューができない。

操作部１５の操作によってライブピューモードを選択すると、可動全反射ミラーが１０６ａの位置に下がり、ペンタプリズム１０４からの光を全てライブビューセンサ１０２の方向に反射する。従って、アイピース１４による光学的なファインダー像の観察はできなくなる。可動減光フィルタ１０８は、被写体が通常の明るさのときに図５のようにライブビューセンサへの光路中に挿入され、ライブピューセンサ１０２への入射光量をＣＩＧＳ撮像センサの感度ダイナミックレンジに合わせこむ。一方、被写体がアイピースでは観察し難い程度の暗さになったときには可動減光フィルタ１０８がライブビューセンサ１０２への光路から退避し、減光なしに被写体像をライブビューセンサに導く。なお、このとき可動減光フィルタ１０８の有無による光路長の補償が必要であり、例えば、可動減光フィルタを退避させたときには、これと光路長が等しい全透過性の並行平板を代わりに光路中に挿入する。このようにして、光学的には観察し難い暗い被写体の場合でも、図５の第２実施例の場合にはＣＩＧＳ撮像センサによりライブビューが可能となる。このライブビューセンサ１０２からの可視光域の画像は表示部３２でのライブビューだけでなく、画像記憶部２６に記録することも可能である。したりすることが可能となる。

赤外カットフィルタ１１０は、ライブビューモードにおいて可動全反射ミラー１０６ａから反射される可視光領域以外の光をカットし、ＣＩＧＳ撮像センサの波長感度特性を撮像部２０の波長感度特性に近似させるものであり、視感度に一致した被写体像を撮像してカメラ制御部１１６に送り、自然なライブビューを可能にする。

可視光カットフィルタ１１２は、赤外カットフィルタ１１０と差し替えてライブビューセンサ１０２への光路中に挿入されるもので、「長波長モード」にて使用されるものである。可動全反射ミラー１０６ａからは可視光領域以外もほぼ全面的に反射されてくるので、長波長モードの設定で赤外カットフィルタ１１０に替えて可視光カットフィルタ１１２がライブビューセンサ１０２への光路に挿入された場合は、可視光よりも長波長側域の光がライブビューセンサ１０２のＣＩＧＳ撮像センサに入射するようになる。従って、第１実施例と同様、長波長域の画像についてその画像出力を表示部３２でリアルタイムに観察したり、画像記憶部２６に記録したりすることが可能となる。なお、可視光カットフィルタ１１２を用いる長波長モードにおいては、可動減光フィルタ１０８をライブビューセンサへの光路から退避させる。以上のような可動全反射ミラーが１０６、可動減光フィルタ１０８、赤外カットフィルタ１１０および可視光カットフィルタ１１２の駆動は、カメラ制御部１１６によって制御されるミラー／フィルタ駆動部１１４によって行われる。

図６は、図５の第２実施例におけるカメラ制御部１１６の動作のフローチャートである。第１実施例と同様にして操作部１５によってカメラのメインスイッチがオンになるとフローがスタートし、ステップＳ４２においてオートフォーカスデジタル一眼レフカメラが操作部１５によって再生モードに設定されているかどうかチェックする。再生モード設定が検出されなければ撮影モードなのでステップＳ４４に進み、光学ファインダ光路に設定する指示を行う。具体的には、可動全反射ミラー１０６がアイピース14への光路中から退避するようミラー／フィルタ駆動部１１４に指示する。ステップＳ４４ではさらに、可動減光フィルタ１０８をライブビューセンサ１０２への光路中に挿入して入射光量を減光する指示をミラー／フィルタ駆動部１１４に行とともに、図２における可動半透ミラー６６をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路内に設定して入射光量を減光する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に行う。

次いでステップＳ４６に進み、操作部１５によって「ライブピューモード」が設定されているかどうかチェックする。該当すればステップＳ４８に進み、ライブビューへの光路切り替えの指示が行われる。具体的には、可動全反射ミラー１０６をアイピース14への光路中に進出させるようミラー／フィルタ駆動部１１４に指示してステップＳ５０に移行する。この指示が実行されると、ファインダ像をアイピース１４から光学的に観察することはできなくなり、代わりにライブビューセンサ１０２の出力に基づく表示部３２でのライブビューが可能となる。ステップＳ４８ではさらに、ライブビュー用の赤外カットフィルタ１１０をライブビューセンサ１０２への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部１１４に行う。なお、ミラー／フィルタ駆動部１１４についても、第１実施例で説明したのと同様の、指示に対する駆動実行への遅延時間が設けられている。一方、ステップＳ４６で「ライブビューモード」への設定が検知されない場合は、直接ステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５０では、ＡＦ用の赤外カットフィルタ６８をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に行う。そして、ステップＳ５２に進み、ＣＩＧＳＡＦセンサ７０の出力に基づき、減光を解除すべきレベルまで被写体が暗いかどうかのチェックを行う。該当すればステップＳ５４に進み、操作部１５によって「ライブピューモード」が設定されているかどうかチェックする。該当すればステップＳ５６に進み、可動減光フィルタ１０８をライブビューセンサ１０２への光路から退避させる減光解除の指示を行ってステップＳ５８に移行する。一方、ステップＳ５４で「ライブビューモード」の設定が検知されなければ直接ステップＳ５８に移行する。そして、ステップＳ５８では、可動半透ミラー６６をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路から退避させてＡＦ用の減光を解除する指示を行う。このように、ステップＳ５２で被写体が暗いことが検知された場合は、「ライブビューモード」の設定如何にかかわらずＡＦ用の減光を解除する。

次いで、ステップＳ６０では、撮像部２０による撮像が光量不足となるほど暗いかどうかのチェックを行う。そして該当すればステップＳ６２に進み、操作部１５の操作によって長波長モードが選択されているかどうかチェックする。そして該当すればステップＳ６４に進み、赤外フィルタ１１０に替えてライブビュー用の可視光カットフィルタ１１２をライブビューセンサ１０２への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部１１４に対して行う。さらに、ステップＳ６６で、赤外カットフィルタ６８に替えてＡＦ用の可視光カットフィルタ７６をＣＩＧＳＡＦセンサ７０への光路に設定する指示をミラー／フィルタ駆動部７８に対して行う。

以上のステップを経て、フローはステップＳ６８に進む。一方、ステップＳ５２で減光を解除すべきレベルまで被写体が暗いことが検知されなかった場合、ステップＳ６０で撮像部２０による撮像が光量不足となるほど被写体が暗いことが検知されなかった場合、およびステップＳ６２で長波長モードへの選択が検知されなかった場合は、いずれも直接ステップＳ６８に移行する。

ステップＳ６８では、操作部１５のシャッタレリーズボタンによるレリーズ操作が行われたかどうかチェックする。レリーズ操作が検知できなければステップＳ７０に進み、操作部１５によってカメラのメインスイッチをオフする操作が行われたかどうかチェックする。そしてカメラオフ操作が検出されなければフローはステップＳ４２に戻り、以下、ステップＳ４２で再生モード操作が検出されるかステップＳ６８でレリーズ操作が検出されない限り、ステップＳ４２からステップＳ７０を繰り返す。

第1実施例と同様にして、上記の繰返しは充分高速で行われ、上記したミラー／フィルタ駆動部７８、１１４に設けられる遅延時間内に何度も繰り返される。従って、ステップＳ４６、ステップＳ５２、ステップＳ５４、ステップＳ６０およびステップＳ６２に基づく検知結果が変化するとミラー／フィルタ駆動部７８、１１４の遅延時間内にこの変化基づく同一の指示が繰返し行われ、ミラー／フィルタ駆動部７８、１１４による適切な指示の実行が行われる。これによって、被写体の明るさの変化に基づく減光の設定／解除と波長域カットフィルタの切り替え、およびモード切り替えに基づく波長域カットフィルタの切り替えがスムーズに実行される。

なお、第１実施例と同様にして、ステップＳ４２で操作部１５による再生モード設定操作が検出された時はステップＳ７２の再生モード処理に移行する。そして、再生モード処理内部の機能によって撮影モードが選択されたときには、フローはステップＳ４４に戻る。また、再生モード処理内部の機能によってカメラオフ操作が検出されたときにはフローを終了する。

また、ステップＳ６８で操作部１５のシャッタレリーズボタンによるレリーズ定操作が検出された時はステップＳ７４の撮像記録処理に移行する。そして、撮像記録および表示部での撮像結果表示が終わると、フローは自動的にステップＳ４２に戻る。なお、ステップＳ７０でカメラオフ操作が検出されたとき、図６のフローは終了となる。

上記における本発明の種々の特徴は、実施例に限らず、広く活用できるものである。例えば、第１実施例においては、可視光カットフィルタ６０により長波長域に感度を有するＣＩＧＳ撮像センサ５４と赤外カットフィルタ６８により可視光に感度域を有するＣＩＧＳＡＦセンサの出力とを組合せて「複合ＡＦ機能」は実施するものとして説明した。しかしながら、「複合ＡＦ機能」の実施はこのようなものに限るものではない。例えば、図２における波長選択性のない可動半透ミラー６６をダイクロイックミラーで構成し、可視光透過させてＣＩＧＳＡＦセンサ７０上に導くとともに、長波長域を反射させてＡＦ対応部分測光センサ７２に導くようにする。そして、ＡＦ対応部分測光センサ７２にも、ＣＩＧＳセンサを用いるようにする。なお、この場合、赤外カットフィルタ６８は不要となる。

以上のように構成すれば、長波長域に感度を有するＡＦ対応部分測光センサ７２によりＡＦ対応部分のうちのどこに人物が存在するかの推定が可能となり、その部分に対してＣＩＧＳＡＦセンサ７０による焦点検出を行うことが可能となる。

さらに「複合ＡＦ機能」の実施は以上のように二つのＣＩＧＳセンサを用いるものに限るものではない。例えば図２において、可視光カットフィルタ７６がＣＩＧＳＡＦセンサの光路中に挿入された状態においてＣＩＧＳＡＦセンサ自体でＡＦ対応部分のうちのどこに人物が存在するかの推定を行うとともに、赤外カットフィルタ１８が光路中に挿入された状態においてその部分に対してＣＩＧＳＡＦセンサ７０による焦点検出を行うことも可能である。このように広い感度領域を有する一つのＣＩＧＳを時分割で異なる感度領域にて使い分け、それらの出力を組合せることによって「複合ＡＦ機能」を実現することも可能である。

また、以上の実施例では、減光のために可動半透ミラーまたはフィルタを光路中に出し入れするものとして説明したが、入射光量の調節はこのような二段階のものに限るものではない。例えば、透過率が段階的に異なる複数の減光フィルタを用意し、これらの一つを光路に挿入することにより、減光の度合いをきめ細かく段階的に変化させるよう構成してもよい、また、透過率が連続的に変化する減光手段を用い、減光の度合いを連続的に変化させるよう構成してもよい。

上記の実施例においては、可視光域および赤外域において６０％以上の量子効率を有する高感度および広帯域の分光感度特性をもつセンサとしてＣＩＧＳセンサを用いている。ＣＩＧＳセンサは銅、インジウム、ガリウムおよびセレンよりなる多結晶のＣＩＧＳ系薄膜を用いた光電センサであるが、その組成制御によりバンドギャップを変化させることで吸収波長域を制御することができる。このうちガリウムの含有率をゼロとしたものは「ＣＩＳ系薄膜」とも称されるが、本明細書で「ＣＩＧＳセンサ」という場合は、このようなガリウムを含まない「ＣＩＳ系薄膜」を用いた光電センサをも意味するものとする。

本発明の第１実施例を示すブロック図である。 図１の測光兼用ＡＦセンサおよびライブビューセンサの構成を関連する部分とともに詳細に示したブロック図である 図２のＣＩＧＳ撮像センサおよびＣＩＧＳＡＦセンサに用いられるＣＩＧＳセンサの分光感度をシリコンのＣＭＯＳセンサと比較したグラフである。 第１実施例におけるカメラ制御部の動作のフローチャートである。 本発明の第２実施例を示すブロック図である。 第２実施例におけるカメラ制御部の動作のフローチャートである。

符号の説明

２０ 撮像部
７０ センサ
２４ 制御部
６８ 赤外カットフィルタ
７６ 可視光カットフィルタ
６６ 減光手段
７２ 活用手段
７２ 測光手段
７０、７２ 推定手段
６８、７０、可視光センサ
５４、６０、７０、７６ 赤外センサ、

Claims (15)

1. 撮像部と、前記撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光域において６０％以上の量子効率を有するセンサと、前記センサの出力に基づいて前記撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部とを有することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
2. 前記センサは赤外域においても６０％以上の量子効率を有するものであるとともに、赤外域の光の入射をカットするための赤外カットフィルタを有することを特徴とする請求項１記載の自動焦点調節カメラ。
3. 前記赤外カットフィルタは前記センサへの光路から除去可能であるとともに、前記センサの赤外域における６０％以上の量子効率は前記赤外カットフィルタ除去時において利用されることを特徴とする請求項２記載の自動焦点調節カメラ。
4. 前記赤外カットフィルタと差し替えて使用する可視光カットフィルタを有することを特徴とする請求項３記載の自動焦点調節カメラ。
5. 前記センサへの入射光量を制限する減光手段を有することを特徴とする請求項１から4のいずれかに記載の自動焦点調節カメラ。
6. 前記センサはゲインコントロール手段を有するとともに、前記減光手段および前記ゲインコントロール手段により前記センサの感度を調整することを特徴とする請求項５記載の自動焦点調節カメラ。
7. 撮像部と、前記撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光域から赤外にわたる広い感度領域を有するセンサと、前記センサの出力に基づいて前記撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部と、前記センサの感度域を切り替えるために互いに差し替え可能に前記センサへの光路に挿入される赤外カットフィルタおよび可視光カットフィルタとを有することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
8. 前記撮像部が可視光域から赤外にわたる広い感度領域を有するとともに、前記撮像部が可視光領域において撮像を行う時は前記センサへの光路に前記赤外カットフィルタを挿入するとともに、前記撮像部が赤外領域において撮像を行う時は前記センサへの光路に前記可視光カットフィルタを挿入することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
9. 前記センサへの入射光量を制限する減光手段を有することを特徴とする請求項７または８記載の自動焦点調節カメラ。
10. 撮像部と、前記撮像部への焦点調節状態の検出するためのセンサと、前記センサの出力に基づいて前記撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部と、前記センサへの入射光量を制限する減光手段を有することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
11. 前記減光手段によってセンサに入射しなくなった光量を活用する活用手段を有することを特徴とする請求項１０記載の自動焦点調節カメラ。
12. 前記活用手段は、測光手段であることを特長とする請求項１１記載の自動焦点調節カメラ。
13. 前記活用手段は、被写体領域中における焦点検出領の推定手段であることを特長とする請求項１１記載の自動焦点調節カメラ。
14. 可視光領域に感度をもつ撮像部と、前記撮像部への焦点調節状態の検出するための可視光領域に感度を持つ可視光センサと、赤外領域に感度を有する赤外センサと、前記赤外センサの出力に基づいて被写体領域中において前記可視光センサにより焦点検出すべき部分を推定する処理部と、前記可視光センサの出力に基づいて前記撮像部への焦点調節を行う制御信号を出力する制御部とを有することを特徴とする自動焦点調節カメラ。
15. 前記可視光センサと前記赤外センサは、可視光から赤外にわたる感度領域をもつ一つのセンサが切り替えられたものであることを特徴とする請求項１４記載の自動焦点調節カメラ。

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