JP5173694B2

JP5173694B2 - デジタルカメラ

Info

Publication number: JP5173694B2
Application number: JP2008240292A
Authority: JP
Inventors: 寛之関根
Original assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Current assignee: Ricoh Imaging Co Ltd
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: US8314879B2; JP2010074581A; US20100073549A1

Description

本発明は、自動焦点調節機能及び連写機能を備えたデジタルカメラに関する。

従来、デジタルカメラにおいて、レリーズボタンが全押し（レリーズスイッチがオン）されている間連続撮影する連写モードが知られている（特許文献１）。従来のデジタルカメラでは、連写中は自動焦点調節処理（ＡＦ処理）を停止したＡＦロック状態になっていた。そのため、連写開始前に合焦していたとしても、動体を撮影する場合など、途中で非合焦状態になっている場合があった。
特開２００７-０１７７８７号公報

連写中も合焦状態を維持するためには、撮影する毎、つまり、メインミラーが撮影位置にダウンしたときにＡＦ処理を実行すればよいが、ＡＦ処理を実行するのに要する時間だけ連写速度が遅くなってしまう、という問題があった。又、撮影者が連写途中でレリーズボタンを半押し（レリーズスイッチをオフ）に戻して連写を中断すると共にＡＦ処理を実行させてから再びレリーズボタンを全押しして連写を再開する手法もあるが、初心者には困難な操作であった。

そこで本発明は、連写速度はできるだけ落とさずに、かつ非合焦状態をできるだけ少なくするデジタルカメラを提供することを目的とする。

本発明は、近年のデジタルカメラ用のイメージセンサは画素数が多くなって一枚の画像ファイルが大きくなり、連写中にバッファメモリーがフルになってしまうことがある点に着目してなされた。かかる着眼点に基づきなされ、上記課題を解決する本発明は、撮影した画像ファイルをバッファメモリーに記録する撮影装置と、焦点状態を検出する焦点検出処理及び焦点調節レンズを合焦位置まで移動させるレンズ駆動処理を行うＡＦ装置と、上記ＡＦ装置を作動させる第１のスイッチ及び上記撮影装置を作動させる第２のスイッチとを備えたデジタルカメラであって、上記ＡＦ装置は、上記第１のスイッチがオンしている間、焦点調節レンズを合焦位置まで移動した後さらに上記焦点検出処理及びレンズ駆動処理を繰り返すＡＦ-Ｃ動作と、上記第１のスイッチがオンしている間、焦点検出処理のみ繰り返し被写体が動体かどうか判別するＡＦ-Ａ動体判別動作のいずれかで動作すること；上記撮影装置は、上記第１のスイッチ及び第２のスイッチがオンしている間、撮影した画像ファイルをバッファメモリーに記録する処理を繰り返す連写動作を実行し、連写動作中にバッファメモリーがフルになったとき上記連写動作を中断すること；及び上記ＡＦ装置はさらに、上記第２のスイッチがオンして撮影装置が連写動作を開始したとき、上記ＡＦ-Ｃ動作またはＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、上記ＡＦ-Ｃ動作に移行したときには、焦点調節レンズ群を合焦位置まで移動した後に被写体が停止しているかどうか判別して被写体が停止していると判別したときに上記ＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、被写体が停止していると判別しなかったとき上記ＡＦ-Ｃ動作を継続すること、及び上記撮影装置がバッファメモリーがフルになって連写動作を中断したとき、上記ＡＦ-Ａ動体判別動作により上記被写体が動体かどうか判別し、動体と判別しなかったとき上記ＡＦ-Ａ動体判別動作を継続し、動体と判別したとき上記ＡＦ-Ｃ動作に移行し、上記バッファメモリーがフルでなくなったとき上記撮影装置が連写動作を再開すること；を特徴としている。

実際的には、上記ＡＦ装置はさらに、上記第１のスイッチがオンしたとき、上記焦点検出処理及びレンズ駆動処理を実行し、焦点調節レンズを合焦位置まで移動した後は上記第１のスイッチがオンしている間少なくともレンズ駆動処理を停止するＡＦ-Ｓ動作し、上記第２のスイッチがオンになると上記ＡＦ-Ｃ動作またはＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、上記撮影装置が上記連写動作を開始する。上記撮影装置は、上記連写動作中に上記バッファメモリーの記憶容量がフルになったとき、上記連写動作を中断して上記バッファメモリーに書き込んだ画像ファイルを他の記憶手段に転送し、上記バッファーメモリーに一定量の空きができたとき上記連写動作を再開する。

以上の通り本発明によれば、連写中にバッファメモリーがフルになるとＡＦ処理を実行するので、連写速度を落とさずにＡＦ処理を適宜自動的に実行することが可能になり、連写したが殆どピンぼけであった、という失敗を防止できる。
撮影を中断してのＡＦ処理中はメインミラーが観察位置にダウンした状態なので、撮影者はファインダーにより被写体の観察を継続できるので、被写体を逃してしまうおそれも無い。

図１は、本発明をデジタル一眼レフカメラに適用した場合の主要構成を示すブロック図である。このデジタル一眼レフカメラ１０は、交換レンズ１１とカメラボディ２１とを備え、交換レンズ１１がカメラボディ２１に着脱自在に装着されている。

交換レンズ１１は、撮影光学系として焦点調節レンズ群Ｌｆを含む撮影レンズ群Ｌ及び絞り１３を含み、焦点調節レンズ群を駆動するギヤブロック１５、交換レンズ１１の機能を制御するレンズＣＰＵ１７が搭載されている。交換レンズ１１がカメラボディ２１に装着された状態で、カメラボディ２１側からレンズ駆動力がギヤブロック１５に伝達されて焦点調節レンズ群Ｌｆを光軸に沿って駆動し、またレンズＣＰＵ１７はカメラボディのＣＰＵとの間で通信し、交換レンズ１１に関する情報を授受する。

カメラボディ２１は、デジタル画像信号を処理するメインＣＰＵ（ＤＳＰ）３７と、ＡＦなどカメラとしての機能全般を制御するとともに、レンズＣＰＵ１７と通信するサブＣＰＵ４７を備えている。

撮影レンズ群Ｌ及び絞り１３の開口を透過した被写体光束は、一部がメインミラー２３で反射してファインダー光学系（ペンタプリズム）２５に導かれ、さらに一部が測光ＩＣ２７に入射する。メインミラー２３を透過した被写体光束はサブミラー２４で反射し、ＡＦモジュール２９に入射する。測光ＩＣ２７の測光信号、ＡＦモジュール２９の測距信号はサブＣＰＵ４７に出力される。サブＣＰＵ４７は、測光演算、ＡＦ処理などを実行するプログラム等が書き込まれたＲＯＭ４７ａ、変数等が読み書きされるＲＡＭ４７ｂ、露出時間、インターバル時間などを計時するタイマ４７ｃが内蔵されている。

メインミラー２３は、観察時には図の観察位置にダウンしているが、撮影（レリーズ）時には撮影位置にアップし、サブミラー２４がメインミラー２３の背面に密着して撮影光路が開放される。そうしてシャッター３１が開くと、被写体像が、撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサ３３上に形成される。被写体像はイメージセンサ３３によりアナログ画素信号に変換され、ＡＦＥ（Analog Front End）３５によって増幅され、Ａ／Ｄ変換されて、デジタル画像信号としてメインＣＰＵ３７に出力される。

シャッター３１は、駆動回路５７を介してサブＣＰＵ４７により駆動制御される。駆動回路５７により交換レンズ１１の絞り１３も駆動制御される。ＣＣＤイメージセンサ３３は、ＴＧ（Timing Generator）４５を介してメインＣＰＵ３７により駆動制御される。なお、撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサでもよい。

このカメラボディ２１は、撮影に必要な情報や、撮影した画像を表示するモニタ（I-LCD）３９を備えている。モニタ（I-LCD）３９の表示はメインＣＰＵ３７により制御されるが、メインＣＰＵ３７は、撮影状態では撮影に必要な情報をモニタ（I-LCD）３９に表示し、再生状態ではバッファメモリー４１又はメモリーカード４３に記録した画像ファイルを読み出してモニタ（I-LCD）３９に表示する。

ＡＦモジュール２９は、いわゆるＴＴＬ位相差方式のセンサであって、撮影レンズ群Ｌを透過し、メインミラー２３のハーフミラー部を透過してサブミラー２４で反射した被写体光束を受光する一対のラインセンサを複数組備えている。所定の測距エリア内の被写体像が二分割されて対応する組の一対のラインセンサ上に形成される。各組のラインセンサから出力された一対の画像信号は焦点検出信号としてサブＣＰＵ４７に入力され、サブＣＰＵ４７は一対の画像信号の位相差（間隔）から、設計上の焦点面から現在の被写体像面までの光軸方向ずれ量となるデフォーカス量を求め、合焦させるために焦点調節レンズ群Ｌｆを移動する方向及び移動量（レンズ駆動量）を演算する。そうしてサブＣＰＵ４７は、レンズ駆動量に基づいて、モータードライブＩＣ４９を介してＡＦモータ５１を駆動し、ギヤブロック５３を介して交換レンズ１１のギヤブロック１５に回転を伝達し、焦点調節レンズ群Ｌｆを光軸に沿って移動させて合焦させる。つまり、デフォーカス量の絶対値が０になる位置に焦点調節レンズ群Ｌｆを移動させる。ここで、レンズ駆動量は、ＡＦモータ５１の回転量を検出するエンコーダ５５の検出パルス数として求め、検出パル数数により制御する。焦点検出処理には、レンズ駆動量を求めるまでの処理を含み、レンズ駆動処理には、レンズ駆動量に基づいてＡＦモータ５１を駆動する処理を含む。この実施形態のＡＦモジュール２９、サブＣＰＵ４７、モータドライブＩＣ４９、ＡＦモータ５１及びギヤブロック５３はＡＦ装置を構成している。

サブＣＰＵ４７には、スイッチ類として、メインスイッチＳＷＭ、第１のスイッチとしての測光スイッチＳＷＳ及び第２のスイッチとしてのレリーズスイッチＳＷＲが接続されている。メインスイッチＳＷＭは電源をオン／オフするスイッチであって、メインスイッチＳＷＭがＯＮ操作されると、サブＣＰＵ４７は図示しないバッテリから電力を他の部材に供給し、メインスイッチＳＷＭがＯＦＦ操作されると他の部材への電力を遮断し、定期的にメインスイッチＳＷＭのチェックを繰り返すスリープ状態に移行する。測光スイッチＳＷＳ及びレリーズスイッチＳＷＲは公知の通りレリーズボタンに連動するスイッチであって、レリーズボタンの半押しで測光スイッチＳＷＳがＯＮし、全押しで測光スイッチＳＷＳがオンを維持した状態でレリーズスイッチＳＷＲがオンする。

さらにカメラボディ２１には、図示しないが公知の、メインミラー２３をアップダウンさせるミラーチャージ機構、シャッター３１を開閉駆動するシャッターチャージ機構と、これらのチャージ機構をチャージさせるモータ、チャージ機構をリリースするチャージリリース機構を備えている。サブＣＰＵ４７は、レリーズスイッチＳＷＲがオンすると、ミラーチャージ機構をリリースしてメインミラーをアップさせ、シャッターチャージ機構を順次リリースして、シャッター３１の先幕、後幕を走行させ、後幕走行終了後、チャージ機構をチャージするとともに、メインミラー２３を観察位置までダウンさせる。

このデジタルカメラは、ＡＦ処理として、測光スイッチＳＷＳがオンすると焦点検出して合焦位置まで合焦レンズ群を移動させるレンズ駆動を実行し、その後の焦点検出で合焦と判定したときは、少なくともレンズ駆動を測光スイッチＳＷＳがオンしている間停止する第１のＡＦ動作（ＡＦ-Ｓ動作、ＡＦ-Ｓモード）と、測光スイッチＳＷＳがオンしている間、焦点検出及びレンズ駆動を繰り返し実行する第２のＡＦ動作（ＡＦ-Ｃ動作、ＡＦ-Ｃモード）を実行することができる。なお、焦点検出処理は、ＡＦモジュール２９によって検出した一対の被写体像の位相差からデフォーカス量を検出し、デフォーカス量が０となる位置まで焦点調節レンズ群Ｌｆを駆動するのに必要なレンズ駆動方向及び駆動量を演算する処理であり、レンズ駆動処理は、焦点検出処理によって検出したデフォーカス量が０、つまり合焦するように焦点調節レンズ群Ｌｆを移動させるレンズ駆動処理である。焦点検出処理及びレンズ駆動処理は、メインミラー２３が観察位置にダウンしている間は繰り返し実行できる。

また、本実施形態では、第３のＡＦ動作（ＡＦ-Ａ動体判別、ＡＦ-Ａ動体判別動作、ＡＦ-Ａモード）において、レンズ駆動せずに焦点検出処理のみを繰り返してデフォーカス量の変化を検出することにより、被写体像の光軸方向移動を検知して動体であるかどうかを判別する。本実施形態では、被写体像が同一方向に所定値以下で連続的に移動している場合を動体、と判別している。例えば、被写体像が大きく変化した場合は構図変更の確率が高いので、かかる状況は動体と判別しない。以上の焦点検出処理、レンズ駆動処理及び動体判別処理は公知の方法を使用できる。

さらに本デジタルカメラは連写モードを備え、この連写モードでＡＦ-Ａモードが選択されている場合は、連写中に、状況に応じてＡＦ-Ｓ動作とＡＦ-Ａ動体判別動作とが切り換わる。ＡＦ-Ａ動体判別は、焦点検出処理のみを繰り返して、被写体が動体か否か判別する処理である。

ＡＦ-Ａ動体判別が選択された状態で連写中にバッファメモリー４１がフルになったときは、連写モードは維持した状態で撮影を中断してバッファメモリー４１からメモリーカード４３に画像ファイルを転送する処理中に、被写体が動体であるかどうかをＡＦ-Ａ動体判別処理によりチェックする。動体と判定したときは、ＡＦ-Ｃ動作によりレンズ駆動して合焦させる。そうしてバッファメモリー４１がフルでなくなったとき、つまりバッファメモリー４１の画像ファイルをメモリーカード４３に転送してバッファメモリー４１に一定量以上の空きができたときは、連写動作（撮影した画像ファイルをバッファメモリーに記録する処理）を再開する。動体ではなく、合焦していた場合は、そのままバッファメモリー４１が空くのを待ち、空いたら連写動作を再開する。この実施形態のＣＣＤ３３、ＡＦＥ３５、メインＣＰＵ３７及びＴＧ４５は撮影装置を構成している。

ＡＦ-Ａ連写処理の詳細について、図２に示したフローチャートを参照して説明する。この処理には、連写モードが選択され、測光スイッチＳＷＳ及びレリーズスイッチＳＷＲがオンされた後に、ＡＦ-Ａ動体判別動作またはＡＦ-Ｃ動作状態で入る。ＡＦ-Ｓ動作からこのＡＦ-Ａ連写処理に入るときは、合焦処理後、ＡＦ−Ａ動体判別に移行してから入るようにしてよもよい。なお、合焦する前にレリーズスイッチＳＷＲがオンされたときは、非合焦であっても焦点検出及びレンズ駆動処理を中止してこのＡＦ-Ａ連写処理に入るレリーズ優先、または合焦してからこのＡＦ-Ａ連写処理に入るＡＦ優先のいずれでもよい。

この連続撮影処理に入ると、先ずＡＦ状態をチェックする（Ｓ１０１）。この実施形態では、ＡＦ-Ｃであるか、ＡＦ-Ａ動体判別であるかをチェックする。

『ＡＦ-Ｃ』
ＡＦ-Ｃ動作の場合（Ｓ１０１：ＡＦ-Ｃ）は、ＡＦ-Ｃ動作により焦点検出及びレンズ駆動を実行する（Ｓ１０３）。そうして、被写体停止確認処理（Ｓ１０５）により被写体が停止しているかどうかを確認する。この被写体停止確認処理は、ＡＦ-Ｃ動作によりレンズ駆動した後の焦点検出処理により合焦状態であったかどうかにより判別する。

被写体停止と判定した場合（Ｓ１０７：ＹＥＳ）は、ＡＦ状態をＡＦ-Ａ動体判別に移行してステップＳ１１９に進む。被写体停止と判定できなかった場合（Ｓ１０７：ＮＯ）はそのままステップＳ１１９に進むのでＡＦ-Ｃ動作が維持される。

ステップＳ１１９では、バッファメモリーがフルかどうかチェックし、バッファフルでなければ（Ｓ１１９：ＮＯ）、レリーズ処理を実行して（Ｓ１２１）、レリーズスイッチＳＷＲがＯＮであれば（Ｓ１２３：ＹＥＳ）Ｓ１０１に戻る。ステップＳ１２１のレリーズ処理は、設定された絞り値及びシャッター速度で撮影し、撮影した画像ファイルをバッファメモリー４１に書き込む処理である。

以上の通り、被写体が停止していない場合（Ｓ１０７：ＮＯ）はＡＦ-Ｃ動作が維持されるので、レリーズ毎に焦点検出及びレンズ駆動処理が実行されて、合焦状態または合焦に近い状態が維持される。

『ＡＦ-Ａ動体判別』
ＡＦ-Ａ動体判別動作の場合（Ｓ１０１：ＡＦ-Ａ動体判別）は、バッファメモリーがフルかどうかチェックし（Ｓ１１１）、バッファフルでない場合（Ｓ１１１：ＮＯ）はステップＳ１１９に飛ぶ。バッファフルの場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）は、ＡＦ-Ａ動体判別処理を実行して（Ｓ１１３）、動体かどうかをチェックし（Ｓ１１５）、動体でなければ（Ｓ１１５：ＮＯ）、ステップＳ１１９に進む。動体であれば（Ｓ１１５：ＹＥＳ）、ＡＦ状態をＡＦ-Ｃ動作に移行し（Ｓ１１７）、ステップＳ１０３に進む。つまり、ＡＦ-Ａ動体判別処理によって、被写体が動体でないと判別されたときはレリーズ処理に進むので高速連写が可能になり、被写体が動体と判別したときは、ＡＦ状態をＡＦ-Ｃ動作に移行するので、合焦または可及的に合焦状態での撮影が可能になる

なお、バッファメモリー４１がフルになった場合は、メインＣＰＵ３７の制御下で、バッファメモリー４１の画像ファイルをメモリーカード４３に転送する。そうして、バッファメモリー４１がエンプティ、または空き容量が所定量以上になったらその旨をメインＣＰＵ３７からサブＣＰＵ４７に伝達し、連写を再開する。

以上の通りこのデジタル一眼レフカメラは、連写動作するときは、ＡＦロック状態でメインミラー２３のアップダウン、シャッター３１のチャージ、リリースを繰り返しながら撮影、撮影した画像ファイルをバッファメモリー４１に書き込む高速連写処理を実行するが、バッファメモリー４１がフルになると撮影を中断し、ＡＦ-Ａ動体判別処理に移行して動体かどうか判別し、動体であると判別したときＡＦ-Ｃ動作に移行してＡＦ処理を実行する。バッファメモリー４１がフルになる前に被写体停止でないと判定、または動体と判定されたときはレリーズ毎にＡＦ-Ｃ動作するので合焦状態または合焦に近い状態を維持しながら連写できる。以上の通り、バッファメモリー４１がフルになったときにはＡＦ処理を実行して合焦状態とするので、非合焦状態で高速連写を継続してしまう問題を生じない。

本実施の形態では、レリーズ(撮影）処理の中断の条件をバッファメモリーがフルになったときとしたが、所定枚数連続撮影したとき、またはＡＦ-Ａ動体判別において被写体像面の移動量が非常に大きかったとき（例えばカメラがパーンされたとき）としてもよい。

本発明を適用したデジタル一眼レフカメラの実施形態の主要構成をブロックで示す図である。同デジタル一眼レフカメラにおけるＡＦ-Ｃ撮影処理をフローチャートで示す図である。

符号の説明

１０デジタル一眼レフカメラ
１１交換レンズ
１５ギヤブロック
１７レンズＣＰＵ
２１カメラボディ
２３メインミラー
２４サブミラー
２９ＡＦモジュール
３３ＣＣＤイメージセンサ
３７メインＣＰＵ（ＤＳＰ）
３９モニタ（I-LCD）
４７サブＣＰＵ
４９モータードライブＩＣ
５１ＡＦモータ
５３ギヤブロック
Ｌ撮影レンズ群
Ｌｆ焦点調節レンズ群

Claims

撮影した画像ファイルをバッファメモリーに記録する撮影装置と、焦点状態を検出する焦点検出処理及び焦点調節レンズを合焦位置まで移動させるレンズ駆動処理を行うＡＦ装置と、上記ＡＦ装置を作動させる第１のスイッチ及び上記撮影装置を作動させる第２のスイッチとを備えたデジタルカメラであって、
上記ＡＦ装置は、上記第１のスイッチがオンしている間、焦点調節レンズを合焦位置まで移動した後さらに上記焦点検出処理及びレンズ駆動処理を繰り返すＡＦ-Ｃ動作と、上記第１のスイッチがオンしている間、焦点検出処理のみ繰り返し被写体が動体かどうか判別するＡＦ-Ａ動体判別動作のいずれかで動作すること；
上記撮影装置は、上記第１のスイッチ及び第２のスイッチがオンしている間、撮影した画像ファイルをバッファメモリーに記録する処理を繰り返す連写動作を実行し、連写動作中にバッファメモリーがフルになったとき上記連写動作を中断すること；及び
上記ＡＦ装置はさらに、上記第２のスイッチがオンして撮影装置が連写動作を開始したとき、上記ＡＦ-Ｃ動作またはＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、上記ＡＦ-Ｃ動作に移行したときには、焦点調節レンズ群を合焦位置まで移動した後に被写体が停止しているかどうか判別して被写体が停止していると判別したときに上記ＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、被写体が停止していると判別しなかったとき上記ＡＦ-Ｃ動作を継続すること、及び上記撮影装置がバッファメモリーがフルになって連写動作を中断したとき、上記ＡＦ-Ａ動体判別動作により上記被写体が動体かどうか判別し、動体と判別しなかったとき上記ＡＦ-Ａ動体判別動作を継続し、動体と判別したとき上記ＡＦ-Ｃ動作に移行し、上記バッファメモリーがフルでなくなったとき上記撮影装置が連写動作を再開すること；
を特徴とするデジタルカメラ。
請求項１記載のデジタルカメラにおいて、上記ＡＦ装置はさらに、上記第１のスイッチがオンしたとき、上記焦点検出処理及びレンズ駆動処理を実行し、焦点調節レンズを合焦位置まで移動した後は上記第１のスイッチがオンしている間少なくともレンズ駆動処理を停止するＡＦ-Ｓ動作し、上記第２のスイッチがオンになると上記ＡＦ-Ｃ動作またはＡＦ-Ａ動体判別動作に移行し、上記撮影装置が上記連写動作を開始するデジタルカメラ。
請求項１または２記載のデジタルカメラにおいて、上記撮影装置は、上記連写動作中に上記バッファメモリーの記憶容量がフルになったとき、上記連写動作を中断して上記バッファメモリーに書き込んだ画像ファイルを他の記憶手段に転送し、上記バッファーメモリーに一定量の空きができたとき上記連写動作を再開するデジタルカメラ。