JP6455582B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像を取得する撮像装置に関する。

従来、撮像素子で受光した光の量を元に露出制御を行うカメラにおいて、撮影レンズの絞り値等の光学データを、露出制御値を決める演算に用いるものが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１１−６１６５９号公報

撮影レンズからカメラ本体に送られる光学データを元に周辺減光の補正を行うと、ズーム操作等により光学データが変化した場合に、スルー画像や動画像の露出制御が適切に出来ないことがあった。

本発明の目的は、適切な露出制御が可能な撮像装置を提供することにある。

本発明は、光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、前記光学系の第１光学データ及び第２光学データを取得する取得部と、前記撮像部で動画を撮影すると、前記第１光学データを取得した後に前記光学系の絞り値が変更されても前記第１光学データを用いた露出制御を行い、前記撮像部で静止画を撮影すると、前記第１光学データを取得した後に前記光学系の絞り値が変更されると前記第１光学データとは異なる前記第２光学データを用いた露出制御を行う制御部と、を備える撮像装置に関する。

本発明によれば、適切な露出制御が可能な撮像装置を提供することができる。

実施形態におけるカメラ１００の構成図である。 カメラ１００における静止画及び動画の撮影処理の基本動作を示す流れ図である。 カメラ１００における静止画及び動画の撮影処理の基本動作を示す流れ図である。 撮像素子７の分割領域を説明するための概念図である。

以下、図面を参照して、本発明に係る撮像装置の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態におけるデジタル一眼レフレックスカメラ（以下、「カメラ」ともいう）１００の構成図である。
カメラ１００は、カメラ本体１と、レンズユニット２と、から構成される。

レンズユニット２は、カメラ本体１のマウント部１８に対して交換可能に装着される交換レンズである。レンズユニット２は、結像光学系としての撮像光学系３や絞り４等を含む。レンズユニット２は、レンズ制御部（不図示）を有する。このレンズ制御部は、光学データ（後述）として、絞り４の絞り量に対応するデータを、レンズ通信部（不図示）を介してカメラ本体１の制御部１０（後述）に送信する。なお、光学データには、撮像光学系３の焦点距離等に関するデータが含まれていてもよい。

撮像光学系３は、複数のレンズ群を含む（図１では２つのレンズのみ図示）。複数のレンズ群は、ズーム光学系としてのズームレンズ群、フォーカス光学系としてのフォーカスレンズ群を含む。

絞り４は、撮像光学系３を通過して、カメラ本体１に備えられた後述の撮像素子７に至る光束の光量を制限する。

カメラ本体１は、クイックリターンミラー５と、フォーカルプレーンシャッター６と、被写体像を光電変換する撮像部としての撮像素子７と、撮像素子７で撮像された画像として、動画像（スルー画像を含む）及び静止画像を表示する表示部８と、を備えている。また、カメラ本体１は、レンズユニット２の前記レンズ通信部と通信を行うカメラ通信部（不図示）を備える。

またカメラ本体１は、ファインダ光学系２０と、被写体像を光電変換するエリアセンサ１６と、制御部１０と、記憶部９と、を有する。

クイックリターンミラー５、フォーカルプレーンシャッター６及び撮像素子７は、撮像光学系３の光軸ＯＡに沿って配置され、ファインダ光学系２０はクイックリターンミラー５の上部領域に配置されている。

撮影者がファインダ光学系２０を通して被写界を観察する時、つまり静止画撮影、及び動画撮影（スルー画像の撮影を含む）以外の時に、クイックリターンミラー５は、撮像光学系３から撮像素子７までの撮影光路と交差し、撮像光学系３を通過した光束を上方に反射させてファインダ光学系２０に導く（実線の位置）。

一方、静止画撮影、及び動画撮影（スルー画像の撮影を含む）時、クイックリターンミラー５は上方に跳ね上げられ、撮像光学系３を通過した光束は、フォーカルプレーンシャッター６及び撮像素子７に導かれる。これにより、撮像素子７の撮像信号に基づいて被写体の画像データを生成することができる（点線の位置）。

ファインダ光学系２０は、ファインダスクリーン１１、ペンタダハプリズム１２、接眼レンズ１４を含む。

被写体からの光束は、カメラ１００の撮像光学系３及び絞り４を通過した後、クイックリターンミラー５によって上部に反射される。そして、クイックリターンミラー５で反射された被写体からの光束は、撮像素子７と光学的に等価な面に配置されたファインダスクリーン１１に結像する。結像した被写体からの光束は、ペンタダハプリズム１２を経て、接眼レンズ１４を通った後、ファインダ１７へと向かう。

また、ペンタダハプリズム１２を通った光束の一部は、エリアセンサ用再結像光学系１３を通って、エリアセンサ１６に結像する。

エリアセンサ１６は、ＣＭＯＳイメージセンサ等で構成される。エリアセンサ１６は、撮影の際の露出値を演算するため、撮影画面を複数の領域に分割して領域ごとの輝度に応じた出力信号を出力する。

撮像素子７は、カメラ本体１の、光軸ＯＡ上であって、撮像光学系３の予定焦点面となる位置に設けられる。フォーカルプレーンシャッター６は、その前面に設けられている。撮像素子７は、複数の光電変換素子が二次元に配列されたものであり、二次元ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等で構成される。

撮像素子７で光電変換された画像信号は、画像データとして制御部１０に送信される。この画像データは、制御部１０で画像処理され、内部のメモリ（不図示）に保存される。なお、撮影された画像データを保存するメモリは、内蔵型メモリやカード型メモリ等で構成される。

記憶部９は、制御プログラムを含む各種のデータを記憶する。
制御部１０は、マイクロプロセッサにより構成され、記憶部９に記憶された動作制御プログラムに基づいて、レンズユニット２、ファインダ光学系２０、エリアセンサ１６等の動作を統括的に制御する。また、制御部１０は、記憶部９に記憶された露出制御プログラムに基づいて、撮像素子７で撮影された画像に対して、露出制御を行う。

制御部１０は、レンズユニット２から送信された第１光学データを取得した後、第２光学データを取得する取得部としての機能を備える。

第１光学データは、動画撮影（スルー画像の撮影を含む）を開始した際に最初に取得するデータである。制御部１０は、後述する第１撮影及び第２撮影の少なくとも一方が開始された後に、第１光学データを取得する。また、第２光学データは、第１光学データを取得した以後に取得する静止画用のデータであり、所定の周期で更新される（後述する図３のＳ１１１参照）。

本実施形態において、第１光学データ及び第２光学データは、絞り４の絞り量に対応するデータである（以下、単に「光学データ」ともいう）。光学データは、ズームレンズ群の移動、フォーカスレンズ群の移動、及び絞り４の開口の変化のうち少なくとも１つに応じて変化する。なお、絞り４の開口は、使用者による絞り４の手動操作、又はオートアイリス（自動絞り制御）機能により変化する。

制御部１０は、第１光学データ及び第２光学データを、カメラ通信部（不図示）を介してレンズユニット２から取得する。

また、制御部１０は、第１撮影に用いられる第１露出制御、及び第２撮影に用いられる第２露出制御を行う露出制御部としての機能を備える。

制御部１０は、第１露出制御において、第１光学データを取得した後、この第１光学データを用いて露出制御を行うと共に、第２光学データを取得した後、この第２光学データを用いて露出制御を行う。また、制御部１０は、第２露出制御においては、第１光学データを取得した後、この第１光学データを用いて露出制御を行うと共に、第２光学データを取得した後も、第１光学データを用いて露出制御を行う。

本実施形態において、第１撮影は、静止画像の撮影である。第２撮影は、動画像の撮影及びスルー画像の撮影の少なくとも一方である。
また、制御部１０は、絞り４の絞り値、撮像素子７のゲイン及び蓄積時間のうち少なくとも１つを決定する。
なお、制御部１０による静止画及び動画（スルー画像の撮影を含む）の撮影処理については後に詳述する。

カメラ本体１は、操作部２１を備える。操作部２１は、レリーズスイッチ、ズームボタン、及び撮影者がカメラ本体１の各種動作モードを設定するための入力スイッチ等である。

例えば、使用者がレリーズスイッチを押下すると、カメラ１００は、静止画の撮影動作を開始する。また、使用者がライブビュースイッチ（不図示）操作すると、カメラ１００は、スルー画像の表示を開始する。そして、スルー画像の表示中に、使用者がレリーズスイッチを半押してピントを合わせ、更に動画撮影ボタン（不図示）を操作すると、カメラ１００は、動画撮影を開始する。

撮影動作において、まず、クイックリターンミラー５が上部（点線）へ跳ね上がる。カメラ１００は、フォーカルプレーンシャッター６のシャッター幕を開き、撮像素子７で光束を受光し、撮像信号を出力する。

撮像信号は、エリアセンサ１６の出力と同様に制御部１０で処理される。そして、撮影された画像は、表示部８に表示される。

スルー画像の表示モード（動画撮影も含む）の場合も、カメラ１００は、クイックリターンミラー５を上部に跳ね上げる。そしてカメラ１００は、フォーカルプレーンシャッター６を開き、撮像素子７で被写体からの光束を受光する。撮像素子７の出力は、制御部１０で処理され、表示部８にスルー画として表示される。

次に、本実施形態における静止画及び動画（スルー画像を含む）の撮影処理の流れについて説明する。図２及び図３は、カメラ１００における静止画及び動画の撮影処理の基本動作を示す流れ図である。また、図４は、撮像素子７の分割領域を説明するための概念図である。

電源ＯＮとなったカメラ１００において、使用者がライブビュースイッチ（不図示）を操作すると、クイックリターンミラー５が上部に跳ね上がり、フォーカルプレーンシャッター６が開いて、撮像光学系３から入射した被写体からの光束が撮像素子７に導かれる。

図２に示すＳ１０１において、制御部１０は、レンズユニット２から第１光学データを取得する。この第１光学データは、電源ＯＮの後に最初に取得するデータである。

Ｓ１０２において、制御部１０は、撮像素子７を制御して、画像を蓄積させる。電源ＯＮ時の初回蓄積では、露出制御に用いるＡＶ（撮像光学系３の絞り値のＡＰＥＸ値）、ＴＶ（シャッター秒時のＡＰＥＸ値）、ＳＶ（撮像感度のＡＰＥＸ値）は固定値とする。例えば、ＡＶ＝５、ＴＶ＝６、ＳＶ＝５とする。Ｓ１０２で蓄積された画像は、画像データとして制御部１０に送信される。

Ｓ１０３において、制御部１０は、Ｓ１０２で取得した画像データに基づいて、測光用の評価値を算出する。本実施形態において、撮像素子７の評価領域は、図４に示すように、横５×縦５のブロック（分割領域）に分けられる。

各分割領域の出力は、座標（ｉ，ｊ）を用いて、Ｙ［ｉ］［ｊ］として表される。各分割領域の評価値は、分割領域の範囲内における撮像素子７の各画素のＹ出力を加算したものである。
ＹＣ［ｉ］［ｊ］＝ΣΣＹ［Ｘ］［Ｙ］ ・・・（式１）

式（１）において、ＹＣ［ｉ］［ｊ］は、図４の各分割領域における評価値の出力である。Ｙ［Ｘ］［Ｙ］は、撮像素子７の座標Ｘ、ＹにおけるＹ出力値であり、例えば、０〜４０９５の値をとる。２つのΣの範囲は、１つの評価値を構成する画素すべての座標範囲である。例えば、撮像素子７の画素数が横２４００×縦１６００の場合に、１つの評価値は、横４８０×縦３２０画素となる。ｉが０、ｊが０であれば、Σの範囲は、Ｘが０〜４７９、Ｙが０〜３１９となる。

Ｓ１０４において、制御部１０は、測光用の評価値に対して、撮像光学系３で発生する周辺減光（光量低下）を補正する。
ＹＣＺ［ｉ］［ｊ］＝ＹＣ［ｉ］［ｊ］×Ｚ［ｒ］ ・・・（式２）

式２において、Ｚ［ｒ］は、Ｓ１０１で取得した第１光学データを元に決められる補正値である。ｒは、ｉ、ｊの座標で特定される評価値の中心と撮像面上の光軸中心との距離である。

Ｓ１０５において、制御部１０は、動画像用の測光演算として、周辺減光を補正した測光用の評価値の出力を元に、動画像制御用測光値ＢＶＴｈを算出する。
ＢＶＴｈ＝Ｌｏｇ２（（ΣΣＹＣ［ｉ］［ｊ］）／２４）＋
ＢＶＣＯＮＳＴ−ＡＶ ・・・（式３）

式３において、Ｌｏｇ２（ ）は、底を２とした引数の対数値を返す関数である。ＢＶＣＯＮＳＴは、蓄積時間、撮像感度により決まる値である。ＡＶは、Ｓ１０１で取得した第１光学データ（ＡＰＥＸ値）であり、撮像光学系３の実制御絞り値である。

Ｓ１０６において、制御部１０は、静止画用の測光演算として、周辺減光を補正した測光用の評価値の出力を元に、静止画像制御用測光値ＢＶＩＭＧを算出する。
ＢＶＩＭＧ＝
Ｌｏｇ２（（ΣΣＹＣＺ［ｉ］［ｊ］）／２４）＋
ＢＶＣＯＮＳＴＩＭＧ−ＡＶＲＥＡＬ ・・・（式４）

式４において、ＢＶＣＯＮＳＴＩＭＧは、画像データの取得時における絞り値、蓄積時間、撮像感度により決まる値である。ＡＶＲＥＡＬは、Ｓ１０１で取得した第１光学データ又はＳ１１１（後述）で更新された第２光学データ（ＡＰＥＸ値）であり、撮像光学系３の実制御絞り値である。

Ｓ１０７において、制御部１０は、スルー画像用の露出条件として、Ｓ１０５で算出した動画像制御用測光値ＢＶＴｈを元に、撮像素子７の蓄積時間ＴＶ（ＡＰＥＸ値）、ゲインＳＶ（ＡＰＥＸ値）を決定する。
ＴＶ＝ ６ ・・・（式５）
ＳＶ＝ ＡＶ＋ＴＶ−ＢＶＴｈ ・・・（式６）

式５、６により決定された蓄積時間ＴＶ、ゲインＳＶに基づいて、スルー画像の露出制御が行われる。スルー画像の露出制御では、レンズユニット２の絞り４を動かすことはなく、電源ＯＮ時の絞り値のままとなる。

Ｓ１０８において、制御部１０は、Ｓ１０７で露出制御されたスルー画像を、表示部８に表示させる。

図３に示すＳ１０９において、制御部１０は、使用者が動画撮影の開始操作を行ったか否かを判定し、ＮＯであれば、Ｓ１１０の処理へ移行する。また、制御部１０は、Ｓ１０９の判定がＹＥＳであれば、Ｓ１１７の処理へ移行する。

Ｓ１１０において、制御部１０は、光学データの変化が生じたか否かを判定する。光学データは、先に説明したように、ズームレンズ群の移動、フォーカスレンズ群の移動、及び絞り４の開口の変化のうち少なくとも１つにより変化する。制御部１０は、Ｓ１１０の判定がＹＥＳであれば、Ｓ１１１の処理へ移行する。また、制御部１０は、Ｓ１１０の判定がＮＯであれば、Ｓ１１２の処理へ移行する。

Ｓ１１１において、制御部１０は、レンズユニット２から第２光学データを再取得し、式４で用いるＡＶＲＥＡＬ（実制御絞り値）を更新する。

Ｓ１１２において、制御部１０は、レリーズスイッチが押下（ＯＮ）された否かを判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ１１３の処理へ移行する。また、制御部１０は、Ｓ１１２の判定がＮＯであれば、Ｓ１１６の処理へ移行する。

Ｓ１１３において、制御部１０は、静止画像用の露出条件として、撮像素子７の蓄積時間ＴＶ（ＡＰＥＸ値）、ゲインＳＶ（ＡＰＥＸ値）を決定する。
ＡＶ＝撮像光学系３の実制御絞り値（ＡＰＥＸ値） ・・・（式７）
ＴＶ＝ ６ ・・・（式８）
ＳＶ＝ ＡＶ＋ＴＶ−ＢＶＩＭＧ ・・・（式９）

Ｓ１１４において、制御部１０は、Ｓ１１３で決定した静止画用の露出条件に基づいて、撮像素子７による静止画像の蓄積を行う。

Ｓ１１５において、制御部１０は、Ｓ１１３で蓄積した静止画像を撮像素子７から読み出し、画像処理を施した後、画像データとして出力する。この静止画像の画像データは、内部のメモリ（不図示）に保存される。

Ｓ１１６において、制御部１０は、カメラ１００が電源ＯＦＦとなったか否かを判定し、ＹＥＳであれば、処理を終了する。また、制御部１０は、Ｓ１１６の判定がＮＯであれば、Ｓ１０２（図２参照）にリターンする。このように、Ｓ１１６でカメラ１００が電源ＯＦＦとならない限り、Ｓ１０２〜Ｓ１１５の処理が繰り返し実行される。

一方、Ｓ１１７（Ｓ１０９でＹＥＳ）において、制御部１０は、Ｓ１０７で決定したスルー画像用の露出条件に基づいて、撮像素子７による動画像の撮影を開始する。

Ｓ１１８において、制御部１０は、使用者が動画撮影の終了操作を行ったか否かを判定し、ＹＥＳであれば、Ｓ１１９の処理へ移行する。また、制御部１０は、Ｓ１１８の判定がＮＯであれば、Ｓ１１８の処理へリターンする。

なお、図３には示していないが、本実施形態において、動画像の撮影中にレリーズスイッチが押下された場合に、静止画像の撮影を行うようにしてもよい。すなわち、Ｓ１１７で動画像の撮影が開始された後、Ｓ１１８でＹＥＳの判定となるまでの間、Ｓ１１２と同じくレリーズスイッチが押下された否かの判定を行い、ＹＥＳとなった場合には、Ｓ１１３以降と同じ処理を行い、静止画像の撮影、蓄積を行う。

Ｓ１１９において、制御部１０は、撮影した動画像に記録用処理を施した後、動画像の画像データとして出力する。この動画像の画像データは、内部のメモリ（不図示）に保存される。Ｓ１１９の終了後、制御部１０は、Ｓ１１６の処理へ移行する。

上述した本実施形態のカメラ１００によれば、以下のような効果を奏する。
カメラ１００では、動画像の撮影及びスルー画像の撮影時において、最初に取得した第１光学データに基づいて露出制御が行われる。そのため、動画像やスルー画像の撮影中に、ズームレンズ群の移動等により撮像光学系３の実制御絞り値が変化しても、動画像やスルー画像の露出が変動することがない。

例えば、ズームレンズ群の移動に伴って実制御絞り値が変化するレンズの場合、スルー画像を撮像しながらズーム操作を行うと、表示部６に表示されるスルー画像や撮像された動画像に露出のちらつきが生じ、画像品質が低下する。これは、ズーム操作により撮像光学系３の焦点距離が連続的に変化するのに対して、レンズユニット２からカメラ本体１に送信される第２光学データが、所定の制御周期で更新されるためである。すなわち、第２光学データが更新されてから次の更新までの間、撮像光学系３の実制御絞り値が変化するのに対して、露出制御は前回の第２光学データに基づいて行われるため、第２光学データが更新される度に、その時点での実制御絞り値との誤差が、表示部６に表示されるスルー画像や撮像された動画像の明暗の変化として認識されるためである。

これに対して、本実施形態のカメラ１００では、ズームレンズ群の移動等により撮像光学系３の実制御絞り値が変化しても、最初に取得した第１光学データ（固定値）に基づいて露出制御が行われるため、第２光学データが更新されても、動画像やスルー画像の露出が変動することがない。そのため、表示部６に表示されるスルー画像や撮像された動画像に明暗の変化が生じることがなく、安定した露出の画像を撮影（表示）することができる。
このように、本実施形態のカメラ１００によれば、光学データの変化に係わらず、スルー画像及び動画像の適切な露出制御が可能となる。

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、以下に示すような種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明の範囲内である。
本実施形態では、本発明に係る撮像装置を、デジタル一眼レフレックスカメラに適用した例について説明した。これに限らず、本発明に係る撮像装置は、クイックリターンミラー、ファインダ光学系等を備えていないミラーレス一眼カメラにも適用することができる。

また、上記実施形態及び変形形態は適宜に組み合わせて用いることができるが、各実施形態の構成は図示と説明により明らかであるため、詳細な説明を省略する。更に、本発明は以上説明した実施形態によって限定されることはない。

１：カメラ本体、２：レンズユニット、３：撮像光学系、４：絞り、７：撮像素子、８：表示部、９：記憶部、１０：制御部、１８：マウント部、１００：カメラ

Claims (6)

1. 光学系による像を撮像して信号を出力する撮像部と、
   前記光学系の第１光学データ及び第２光学データを取得する取得部と、
   前記撮像部で動画を撮影すると、前記第１光学データを取得した後に前記光学系の絞り値が変更されても前記第１光学データを用いた露出制御を行い、前記撮像部で静止画を撮影すると、前記第１光学データを取得した後に前記光学系の絞り値が変更されると前記第１光学データとは異なる前記第２光学データを用いた露出制御を行う制御部と、
   を備える撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記第１光学データ及び第２光学データは、前記光学系の絞りの絞り値に関する情報である撮像装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
   前記第１光学データ及び第２光学データは、ズーム光学系の移動、フォーカス光学系の移動、及び、絞りの開口の変化のうちの少なくとも１つに応じて変化する撮像装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記第１光学データは、前記光学系の周辺減光に関する情報を有する撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置において、
   前記制御部は、前記撮像部が出力した信号と、前記周辺減光に関する情報により決定された補正値と、から評価値を算出し、算出した前記評価値と、前記第１光学データ及び前記第２光学データのいずれかと、を基に露出制御を行う撮像装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の撮像装置において、
   前記取得部は、前記第２光学データを周期的に取得する撮像装置。

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