JP6417111B2 - 撮影装置、撮影装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮影装置、撮影装置の制御方法およびプログラムに関する。

従来より、光学式ファインダ（オプティカルビューファインダ：ＯＶＦ）の光路と撮像素子の光路とを切り替える種々の構成が知られている。最も一般的なものは、レンズと撮像素子の光路内にミラーを配し、撮影準備時はミラーによって光学式ファインダ前面のフォーカシングスクリーンに像を導き、撮影時のみミラーを回転させることで、ミラーを光路からそらす光路内ミラー方式である。光路内ミラー方式では、ペリクルミラーと呼ばれる半透明のミラーを用いたり、特許文献１に開示されているようにマイクロミラーを用いたりして光路の方向を変化させている。

特開２０１２−１１８４７７号公報

しかしながら、特許文献１のようにレンズ後方の光路内にミラーがある方式では、ミラーを配する部分の距離だけ撮像素子までの光路が伸びるので、レンズのバックフォーカス（ボディのフランジバック）を長くする必要があり、レンズが大型化するという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、小型のレンズを適用可能な撮影装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成する本発明に係る撮影装置は、
光学レンズからの光を結像するフォーカシングスクリーンと、
前記フォーカシングスクリーンにより結像された被写体像をファインダに導く光学手段と、
撮像素子と、
撮像指示を入力する入力手段と、
前記光学レンズからの光が前記フォーカシングスクリーンにて結像される第１状態から、前記光学レンズからの光が前記撮像素子にて結像される第２状態へ切り替わるように、前記入力手段による撮像指示の入力に応じて、前記フォーカシングスクリーンと前記撮像素子のそれぞれの物理的な位置を変更する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記フォーカシングスクリーンを回転移動するための第１の回転機構と、前記撮像素子を回転移動するための第２の回転機構とのそれぞれを制御することで、前記第１状態から第２状態へ切り替えることを特徴とする。

本発明によれば、小型のレンズを適用可能な撮影装置を提供することができる。

第１実施形態に係る撮影装置の構成例を示す図。 第１実施形態に係る撮像素子搭載板の構成例を示す図。 第２実施形態に係る、フォーカシングスクリーン、ミラーおよび撮像素子搭載板を同軸回転させる機構の説明図 第３実施形態に係る、フォーカシングスクリーンおよび撮像素子搭載板を入れ替えるとともに、入射光と出射光の方向が同じ正立光学系を用いた機構の説明図。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
＜１．撮影装置の構成＞
まず図１を参照して、第１実施形態に係る撮影装置（例えば、一眼レフカメラ）の構成について説明する。図１（ａ）は、撮影準備時の状態を示し、図１（ｂ）は、撮影時の状態を示している。

図１（ａ）において、１０１はカメラボディ、１０２はカメラボディ１０１に取り付けたレンズケース、１０３はレンズケース１０２内の光学レンズ、１０４はレンズ１０３の像を結ぶフォーカシングスクリーン、１０５はフォーカシングスクリーン１０４に結像した倒立像を上部に導くミラー、１０６は倒立像を正立像に変化させるペンタプリズム、１０７は接眼レンズである。ペンタプリズム１０６は、結像位置に位置するフォーカシングスクリーン１０４に結像された、被写体像である倒立像を正立像に光学的に変換して接眼レンズ１０７（ファインダ）に導く。

また、図１（ｂ）において、１０８はレンズ１０３の被写体像の結像を撮像する撮像素子、１０９は撮像素子１０８を搭載する撮像素子搭載板、１１０は撮像素子１０８からの信号を処理し、各種機構の動作を制御する電子回路モジュール、１１１は電子回路モジュールで処理した映像出力を表示する液晶パネルである。

ここで、フォーカシングスクリーン１０４、ミラー１０５、および撮像素子搭載板１０９のそれぞれは、片側を回転軸として、不図示の電磁機構により、瞬間的に回転移動することができるように構成されている。

撮影準備状態では、図１（ａ）に示すように、レンズ１０３からの被写体像はフォーカシングスクリーン１０４に結像し、結像はミラー１０５を介して上部に導かれ、ペンタプリズム１０６によって正立像に変換されて、その結果、接眼レンズ１０７を通して使用者が被写体像を確認することができる。

使用者が不図示のシャッターを全押しすると、電子回路モジュール１１０が不図示の電磁機構を用いて、フォーカシングスクリーン１０４、ミラー１０５、および撮像素子搭載板１０９を、それぞれの回転軸を中心に、図１（ｂ）の位置に移動させる。

移動が終わると、図１（ｂ）の位置において撮影がなされる。レンズ１０３からの被写体像は撮像素子１０８に結像し、撮像素子１０８からの信号は不図示のケーブルによって電子回路モジュール１１０に入力され、電子回路モジュール１１０により処理された画像は、不図示のメモリに記憶されるとともに、液晶パネル１１１に表示される。これにより使用者が撮影中の画像を確認することができる。１枚ずつ静止画を撮影している時は、シャッターから使用者の指が離れたことを検知したことに応じて、フォーカシングスクリーン１０４、ミラー１０５、および撮像素子搭載板１０９を図１（ａ）の撮影準備状態の位置に戻す。このように、電子回路モジュール１１０は、１つの結像位置に対してフォーカシングスクリーンの位置と撮像素子の位置とを入れ替えるように制御する。

動画撮影や連続撮影においては、図１（ｂ）の状態を継続し、動画撮影、連続撮影の終了に応じて、フォーカシングスクリーン１０４、ミラー１０５、および撮像素子搭載板１０９を図１（ａ）の撮影準備状態の位置に戻す。これにより、使用者が液晶パネル１１１に表示される画像を確認しながら、撮影を続けることができる。なお、光学ファインダと電気式ファインダとの両方を搭載する構成にしてもよい。フォーカシングスクリーンが結像位置にある時は、光学ファインダからの像を接眼レンズに導光し、撮像素子が結像位置にある時は、電気式ファインダからの像を接眼レンズに導光する。当該構成により、使用者は接眼レンズ１０７を見ている状態のままで動画撮影を続けることができる。

＜２．撮像素子搭載板の構成＞
次に図２を参照して、本実施形態に係る撮像素子搭載板の構成について説明する。図２（ａ）は撮像素子搭載板１０９の正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。側面図の実線は、撮影状態の位置を示し、点線は撮影準備状態の位置を示す。

撮像素子１０８と撮像素子搭載板１０９は図１と同じであり、２０１は撮像素子搭載板１０９の支点となる回転軸、２０２は回転軸２０１にテンションをかける回転バネ、２０３は電磁的に動かすための永久磁石、２０４は停止位置を確定させるための突き当り板、２０５は電磁的に動かすための電磁石、２０６は撮像素子搭載板１０９の撮影状態での位置を決める停止位置板、２０７は撮像素子搭載板１０９の撮影準備状態での位置を決める停止位置板、２０８、２０９は、撮影状態、撮影準備状態での位置決めの際に撮像素子搭載板１０９の振動を防止するシリコンゲルなどを使用した振動防止部材、２１０は撮像素子１０８と不図示の電子回路モジュール１１０とを接続するフレキシブルケーブルである。

撮影準備時には、電磁石２０５に電流を流さないので、回転バネ２０２によって、撮像素子搭載板１０９は図２（ｂ）の点線の位置にある。撮影時には、電磁石２０５に対して電流を流し、永久磁石２０３と同極方向の磁束を発生させると、反発力によって、撮像素子搭載板１０９は実線の位置に、回転軸２０１を中心として回転移動する。移動が止まるのは、突き当り板２０４が停止位置板２０６に突き当った位置である。

突き当り板２０４が停止位置板２０６に突き当った後、跳ね返りによる振動を短時間に吸収するために、シリコンゲルやクッションゴムなどの素材からなる振動防止部材２０８があり、突き当り板２０４に突き当たることで、衝撃を吸収し振動を防ぐことができる。この衝撃吸収機構により、衝撃が繰り返すことによって撮像素子１０８が故障することを、未然に防ぐことも可能になっている。なお、撮像素子１０８は正確にピント位置にある必要があるので、回転軸２０１および停止位置板２０６の位置は工場で微調整を行なえるようにしておくことが望ましい。

撮影が終了したら、電磁石２０５が逆極になるように電流を流し、永久磁石２０３を引き付けると、撮像素子搭載板１０９は点線の位置に、回転軸２０１を中心として回転移動する。

撮影準備時の位置に止まるための突き当り機構については、撮影時の突き当り機構と同様なので説明を省略する。最後に電磁石２０５の電流を切ると、回転バネ２０２のテンションによって、撮像素子搭載板１０９は撮影準備時の位置にとどまる。なお、回転バネ２０２のテンションを強くしておくと、電磁石２０５の電流を切るだけで、撮影準備時の位置に戻る。

なお、図１におけるフォーカシングスクリーン１０４およびミラー１０５についても、図２における撮像素子搭載板１０９と同様の機構によって、回転移動させることができるので、説明を省略する。ここで、図１に戻り、フォーカシングスクリーン１０４およびミラー１０５および撮像素子搭載板１０９の動作機序を説明する。

図１（ａ）の撮影準備時から図１（ｂ）の撮影時（ｂ）に遷移するためには、まずミラー１０５を後方に移動し、フォーカシングスクリーン１０４を上方に移動し、撮像素子搭載板１０９を前方に移動する。図１（ｂ）の撮影時から図１（ａ）の撮影準備時に遷移するためには、まず撮像素子搭載板１０９を後方に移動し、フォーカシングスクリーン１０４を前方に移動し、ミラー１０５を前方に移動する。

なお、これらの制御は、電子回路モジュール１１０内のマイクロプロセッサがあらかじめプログラムされた制御方法によって行なうものとするが、電子回路モジュール内の電子回路でシーケンサを組んで行なっても良い。

なお、本発明の要旨を実現するためには、第１実施形態で説明した機構以外にも、様々なバリエーションが可能である。本発明の要旨は、被写体像が結像する同じ位置に、撮影準備時および撮影時に、それぞれフォーカシングスクリーンおよび撮像素子を移動して、フォーカシングスクリーンの結像を、正立像に変換して接眼部に導くところにある。そのための移動機構としては、回転移動させる機構だけでなく、水平方向や前後方向にスライドさせる機構でもよい。

移動機構を動作させるには、電磁機構だけでなく静電容量を使用してもよいし、超音波モータなどの小型でトルクの大きいモータを使用してもよい。またフォーカシングスクリーンとペンタプリズムとの間には必ずしもミラーがなくともよいし、像を正立させるには、ペンタプリズムだけでなく、ダハミラーやポロプリズムやポロミラーなどの正立光学系でも同様に実施できる。また液晶パネルは、有機ＥＬディスプレイなど小型の表示装置であれば、同様に実施できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、レンズと撮像素子との間にミラーを置くことなく、フォーカシングスクリーンと撮像素子を切り替えることができるので、小型でマニュアルフォーカスが容易な撮影装置を提供することができる。

さらに、レンズ交換時において、撮像素子を奥まった位置に配置することができるので、撮像素子へのゴミの付着がしづらいという効果がある。仮に撮像素子にゴミが付着したとしても、撮像素子が高速に動くことによりゴミが離脱するという効果がある。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して、第２実施形態として、フォーカシングスクリーン、ミラーおよび撮像素子搭載板を同軸回転させる機構例を説明する。第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照符号を付している。

図３は、フォーカシングスクリーン、ミラーおよび撮像素子搭載板を同軸回転させる機構の説明図である。図３（ａ）は撮影準備時の側面図であり、図３（ｂ）は撮影時の側面図であり、図３（ｃ）は撮影準備時の正面図であり、図３（ｄ）は撮影時の正面図である。

図３（ａ）−図３（ｄ）において、光学式のレンズ１０３、ペンタプリズム１０６、接眼レンズ１０７は図１で説明した構成と同様である。３０１は回転部を構成する回転板、３０２は回転部の回転中心軸、３０３は回転板３０１に固定されたフォーカシングスクリーン、３０４は回転板３０１に固定されたミラー、３０５は回転板３０１に固定された撮像素子搭載板、３０６は撮像素子搭載板３０５上に搭載した撮像素子、３０７はフォーカシングスクリーン３０３上に搭載した位相差検出素子である。

フォーカシングスクリーン３０３が（仮想的な）第１の面に、撮像素子３０６が第１の面とは異なる（仮想的な）第２の面に、ミラー３０４が第１の面および第２の面とは異なる（仮想的な）第３の面上にそれぞれ設けられている。図３の例では第１の面と第２の面とは直交しており、第１の面と第３の面とのなす角度および第２の面と第３の面とのなす角度は４５度である。ただし、これらの面のなす角度は図３の例には限定されず、種々の変形が可能である。

撮影準備時においては、図３（ａ）および図３（ｃ）に示すように、レンズ１０３からの被写体像をフォーカシングスクリーン３０３に結像し、ミラー３０４で上方に導き、ペンタプリズム１０６で正立像に直し、接眼レンズ１０７を通して、使用者が視認する。

また撮影準備時においては、フォーカシングスクリーン３０３上に１個あるいは複数配置した位相差検出素子３０７によって、結像のフォーカスがどちらにどれだけずれているかの位相差を検出する。位相差検出素子３０７からの信号は不図示のケーブルを通じて、図１に示した電子回路モジュール１１０に送られる。

使用者が不図示のシャッターを半押しすると、位相差検出素子３０７による位相差の検出値から、電子回路モジュール１１０が、レンズ１０３のフォーカスを動かす距離を推定計算し、レンズ１０３内のレンズ群を移動させて、フォーカス合わせを行なう。

使用者が不図示のシャッターを全押しすると、回転板３０１は回転軸３０２を中心軸として９０度回転し、撮影時の位置に回転移動する。この回転部分を駆動する方法としては、図２に示したような電磁的方法でもよいし、超音波モータのような駆動力の大きいモータを使用してもよい。

撮影時においては、図３（ｂ）および図３（ｄ）に示すように、レンズ１０３からの被写体像を撮像素子３０６に結像し、撮像素子からの信号は不図示のケーブルを用いて、不図示の電子回路モジュールに送られる。なお、信号を送る電気的な構成は、ケーブルでもいいし、回転軸上に配置した端子による接続でもよいし、無線通信部を使用してもよい。使用者がシャッターを離し、撮影が終了すると、回転板３０１は回転軸３０２を中心軸として逆方向に９０度回転し、撮影準備時の位置に回転移動する。

本実施形態では、フォーカシングスクリーン上に位相差検出素子として、電気的接続が必要な素子を搭載する例を示した。その他、光学素子部分だけをフォーカシングスクリーン上に搭載し、固定部に搭載したマイクロカメラによって光学素子を観察することで、位相差を検出する構成にしてもよい。当該構成によれば、ファインダスクリーン上に信号を伝達するための配線を設ける必要がなくなるため、視野が明瞭となる。

本実施形態によれば、フォーカシングスクリーン上に配した位相差検出素子によって、オートフォーカスが高速に行なわれる効果がある。また、一体化した回転機構を同一軸で９０度回転させるだけで、撮影準備状態と撮影状態とを切り替えることができるので、シャッタータイムラグを少なくすることが可能である。

（第３実施形態）
次に、図４を参照して、第３実施形態として、フォーカシングスクリーンおよび撮像素子搭載板を入れ替えるとともに、入射光と出射光の方向が同じ正立光学系を用いた機構例を説明する。第１実施形態と同じ構成要素には同一の参照符号を付している。

図４（ａ）は撮影準備時の側面図であり、図４（ｂ）は撮影時の側面図である。図４（ａ）−図４（ｂ）において、レンズ１０３、フォーカシングスクリーン１０４、接眼レンズ１０７、撮像素子１０８、撮像素子搭載板１０９は図１で説明した構成と同様である。４０１は入射光と出射光の方向が同じ正立光学系であるポロプリズムである。

まず、撮影準備時は、図４（ａ）に示すように、レンズ１０３からの被写体像をフォーカシングスクリーン１０４に結像させる。その後、第１実施形態においてはミラーによって上方に導いていたが、本実施形態ではミラーを有していない。その代わり、入射光と出射光の方向が同じ正立光学系の一例であるポロプリズム４０１を用いて正立像に変換し、接眼レンズ１０７を通して、使用者が結像状態を観察する。なお、ポロプリズム４０１により光路の軸はレンズの光軸からずれるので、カメラの左側上方にずらすようにするのが、使用者が右目で観察するのに好適である。

本実施形態においても、使用者がシャッターを半押しすると、図３で示したものと同様に、フォーカシングスクリーン１０４上の位相差検出素子を用いて、オートフォーカスを行なうものとする。

次に、使用者がシャッターを全押しすると、フォーカシングスクリーン１０４を跳ね上げた後、撮像素子搭載板１０９を前方に回転移動し、図４（ｂ）の位置になる。撮像素子１０８によって結像が信号に変換され、不図示のケーブルによって電子回路モジュール１１０に送られ、画像処理後に記憶するとともに、不図示の液晶パネルに表示される。動画を撮影する場合は、この位置のまま、撮像素子１０８によるコントラスト方式あるいは像面位相差検出方式によってオートフォーカスを継続しながら録画を行なう。

使用者がシャッターを離すと、撮像素子搭載板１０９を下方に回転移動し、フォーカシングスクリーン１０４を前方に回転移動し、図４（ａ）の撮影準備時の位置に戻る。

本実施形態においては、移動するミラーが必要ないため、より小型化が可能である。なお、本実施形態においても、フォーカシングスクリーンと撮像素子搭載板との移動は、回転移動に限るものではなく、光軸に対して垂直に、上下方向や左右方向に水平移動してもかまわない。その場合は、さらに小型化が可能である。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明の要旨の範囲内で、一眼レフカメラ以外の装置に適用することができる。たとえば、レンズを内蔵したコンパクトカメラでも同様に実施可能であるし、撮影可能な双眼鏡として実施することもできる。ビデオカメラにおいても、撮影前の構図やフォーカスを確認するために使用できる。また内視鏡や顕微鏡などにおいて、観察と撮影を切り替えるために使用することも可能である。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１：カメラボディ、１０２：レンズケース、１０３：レンズ、１０４：フォーカシングスクリーン、１０５：ミラー、１０６：ペンタプリズム、１０７：接眼レンズ、１０８：撮像素子、１０９：撮像素子搭載板、１１０：電子回路モジュール、１１１：液晶パネル

Claims (12)

1. 光学レンズからの光を結像するフォーカシングスクリーンと、
   前記フォーカシングスクリーンにより結像された被写体像をファインダに導く光学手段と、
   撮像素子と、
   撮像指示を入力する入力手段と、
   前記光学レンズからの光が前記フォーカシングスクリーンにて結像される第１状態から、前記光学レンズからの光が前記撮像素子にて結像される第２状態へ切り替わるように、前記入力手段による撮像指示の入力に応じて、前記フォーカシングスクリーンと前記撮像素子のそれぞれの物理的な位置を変更する制御手段とを有し、
   前記制御手段は、前記フォーカシングスクリーンを回転移動するための第１の回転機構と、前記撮像素子を回転移動するための第２の回転機構とのそれぞれを制御することで、前記第１状態から第２状態へ切り替えることを特徴とする撮影装置。
2. 前記光学手段は、前記フォーカシングスクリーンにて結像された倒立像を正立像に光学的に変換するペンタプリズムと、
   前記フォーカシングスクリーンにて結像された倒立像を前記ペンタプリズムへ導くためのミラーを有し、
   前記制御手段は、前記入力手段による撮像指示の入力に応じて、前記ミラーの物理的な位置を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記入力手段はシャッターボタンであり、
   前記撮像指示は前記シャッターボタンの押下により入力されることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影装置。
4. 前記制御手段は、前記シャッターボタンの開放に応じて前記第２状態から前記第１状態に切り替えることを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
5. 前記制御手段は、動画撮影中又は連続撮影中においては前記第２状態を継続し、動画撮影又は連続撮影の終了に応じて前記第２状態から前記第１状態へ切り替えることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
6. 前記撮像素子を搭載する撮像素子搭載板と、
   前記撮像素子搭載板の前記第２状態での位置を決める第１の停止位置板と、
   前記第１状態から第２状態への移動において前記撮像素子搭載板の振動を防止する第１の振動防止部材と
   を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮影装置。
7. 前記撮像素子搭載板の前記第１状態での位置を決める第２の停止位置板と、
   前記第１状態において前記撮像素子搭載板の振動を防止する第２の振動防止部材と
   を有することを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
8. 前記第１状態においては前記光学手段により前記被写体像が前記ファインダに導光され、前記第２状態においては電気式ファインダからの像が前記ファインダに導光されることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の撮影装置。
9. 前記フォーカシングスクリーンによる結像のフォーカスのズレ量を検出するための検出素子を有し、
   前記検出素子により検出された前記ズレ量に基づいて前記光学レンズを移動させるレンズ制御手段を有することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載の撮影装置。
10. マイクロカメラと、
    光学素子と、
    前記マイクロカメラが前記フォーカシングスクリーンに配置された光学素子を撮影することで得られる撮像画像に基づいて検出されるズレ量に基づいて前記光学レンズを移動させるレンズ制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
11. 光学レンズからの光を結像するフォーカシングスクリーンと、
    前記フォーカシングスクリーンにより結像された被写体像をファインダに導く光学手段と、
    撮像素子と、
    撮像指示を入力する入力手段とを有する撮影装置の制御方法であって、
    前記光学レンズからの光が前記フォーカシングスクリーンにて結像される第１状態から、前記光学レンズからの光が前記撮像素子にて結像される第２状態へ切り替わるように、前記入力手段による撮像指示の入力に応じて、前記フォーカシングスクリーンと前記撮像素子のそれぞれの物理的な位置を変更する変更工程であって、前記フォーカシングスクリーンを回転移動するための第１の回転機構と、前記撮像素子を回転移動するための第２の回転機構とのそれぞれを制御することで、前記第１状態から第２状態へ切り替える変更工程を有する制御方法。
12. 請求項１１に記載の撮影装置の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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