(57)【要約】【課題】  ブルーミング現象などによる画像の劣化を回避しつつも駒速低下を極力抑える。【解決手段】  露光後に絞りを絞り込むことで撮像素子に導かれる光を低減し、ブルーミングなどの発生を防止する。この露光後の絞り込みは、被写界の測光結果あるいは露光時の絞り込み量に応じて許可／禁止される。測光結果と絞り込み量の双方を加味して露光後の絞り込みの要否を決めてもよい。連写モードが設定されているときは、露光後の絞り込みは禁止することが望ましい。複数の撮影モードを有するカメラでは、開放寄りの絞り値を設定する撮影モードが設定されているときにのみ露光後の絞り込みを許可するようにする。【選択図】        図４
2006196950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光束を受光して電気的画像信号を生成する電荷蓄積型の撮像素子を有し、該撮像素子の電子シャッタ機能によって露光時間を制御するデジタルスチルカメラにおいて、
露光時の光量調節のために露光に先立って絞りを制御するとともに、露光後には、前記撮像素子へ導かれる光量を低減すべく前記絞りを絞り込む絞り込み手段と、
条件に応じて前記絞り込み手段による前記露光後の絞り込みを許可／禁止する制御手段とを具備することを特徴とするデジタルスチルカメラ。
【請求項２】
前記制御手段は、被写界の測光結果に応じて前記露光後の絞り込みを許可／禁止することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項３】
前記制御手段は、露光時の絞り込み量に応じて前記露光後の絞り込みを許可／禁止することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項４】
前記制御手段は、連写モードが設定されているときは前記露光後の絞り込みを禁止することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【請求項５】
前記制御手段は、開放寄りの絞り値を設定する撮影モードが設定されているときには前記露光後の絞り込みを許可し、それ以外のときは禁止することを特徴とする請求項１に記載のデジタルスチルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子シャッタ機能を持つ撮像素子を備えたデジタルスチルカメラに関し、高輝度被写体に起因する画像劣化を阻止するものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラにおいて、例えばＣＣＤのような電子シャッタ機能を持つ撮像素子を用いた場合には、その電子シャッタで露光時間を制御することで、メカニカルなシャッタでは実現が困難な高速秒時（例えば、１／１６０００秒）を実現している。
【０００３】
ところで、デジタルスチルカメラでの撮影においては、たとえ電子シャッタによる露光終了後であっても、撮像素子に強い光が入射するとフォトダイオードから他の画素にまで電荷があふれ出し、いわゆるブルーミング現象による白飛びが発生することがある。このような現象は、例えば開放側の絞り値でポートレート撮影を行う際に、背景に太陽を入れるなどすると起こり易い。
【０００４】
かかるブルーミング現象を回避するには、撮像素子への入射光量を極力減らす必要がある。そこで、電子シャッタを採用するカメラにおいてもメカニカルなシャッタ（フォーカルプレーンシャッタ）を設け、電子シャッタによる露光後にメカニカルシャッタを速やかに閉じて撮像素子を遮光している（例えば、特許文献１参照）。また、レンズの絞りを露光後に最小絞りまで絞ることで、撮像素子への入射光量を低減するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２２５４２号公報
【特許文献２】特開２００１−５４０２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
メカニカルシャッタで撮像素子の遮光を図る場合、ブルーミング回避効果を高めるには、露光後にメカニカルシャッタを高速で閉じる必要があるが、かかる高速駆動を実現するにはメカニカルシャッタの耐久性や精度を上げなければならず、コストアップを招来する。一方、絞りを絞り込んで減光を図るものでは、露光後の絞り込みという通常はない動作を行うことになるため、その分だけ駒速が低下し、また電源電池の消耗を早める。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被写体光束を受光して電気的画像信号を生成する電荷蓄積型の撮像素子を有し、撮像素子の電子シャッタ機能によって露光時間を制御するデジタルスチルカメラに適用される。そして、露光時の光量調節のために露光に先立って絞りを制御するとともに、露光後には、撮像素子へ導かれる光量を低減すべく絞りを絞り込む絞り込み手段と、条件に応じて絞り込み手段による上記露光後の絞り込みを許可／禁止する制御手段とを具備する。
請求項２の発明は、被写界の測光結果に応じて露光後の絞り込みを許可／禁止するものである。
請求項３の発明は、露光時の絞り込み量に応じて露光後の絞り込みを許可／禁止するものである。
請求項４の発明は、連写モードが設定されているときは前記露光後の絞り込みを禁止するものである。
請求項５の発明は、開放寄りの絞り値を設定する撮影モードが設定されているときには露光後の絞り込みを許可し、それ以外のときは禁止するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露光後の絞り込みを条件付きで許可するようにしたので、不要な絞り込みによる駒速の低下や、電源電池の無駄な消耗を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１〜図４により本発明の一実施の形態を説明する。
図１は本実施形態におけるデジタルスチルカメラの構造を示している。カメラ本体１のレンズマウント２に装着される撮影レンズ鏡筒（交換レンズ）３は、レンズ３ａと絞り３ｂとを内蔵し、レンズ３ａを透過した被写体光束は、絞り３ｂで絞られてカメラ本体１内に入射する。本体１への入射光はメインミラー（ハーフミラー）５で一部が上方に反射され、フォーカシングスクリーン６，ペンタプリズム７，接眼レンズ８および接眼窓９を介して観察される。また一部の光はペンタプリズム７から測光素子４に導かれ、被写界の測光に寄与する。一方、メインミラー５を透過した光束は、サブミラー１０を介して焦点検出素子１３に入射し、焦点検出に寄与する。
【００１０】
撮影が指示されると、メインミラー５およびサブミラー１０が跳ね上げられるとともに、メカニカルシャッタ（フォーカルプレーンシャッタ）１２が開き、被写体光束はシャッタ開口を通って撮像ユニット１１に入射する。撮像ユニット１１は、ＣＣＤ等の撮像素子１１ａや光学ローパスフィルタ１１ｂなどから成り、撮像素子１１ａは光束を受光して光電変換し、画像信号を生成する。
【００１１】
ここで、本実施形態では撮像素子１１ａの電子シャッタ機能を用いて露光時間を制御しており、撮像素子１１ａの電荷蓄積時間が露光時間に相当する。このため、メカニカルシャッタ１２は露光時間を制御するためではなく、露光前後に撮像素子１１ａを遮光するために設けられる。よってシャッタ羽根を先幕のみの構成とするなど構成を簡素化できるとともに、精度の高いシャッタ制御も不要となり、コストダウンが図れる。
【００１２】
図２はカメラの制御系を示している。カメラ全体の制御を統括するマイクロコンピュータ（以下、マイコン）３１には、以下に示す回路やメモリ、スイッチ類などが接続されている。
焦点検出回路３２は、焦点検出素子１３を用いて焦点検出を行い、その結果をマイコン３１に入力する。フォーカシング回路３３は、焦点検出結果から得られるデフォーカス量に基づいてフォーカシングを行う。測光回路３４は、測光素子４を用いて被写界を測光し、その測光値をマイコン３１に入力する。本実施形態では、画面を複数の領域に分割して測光するいわゆる分割測光が可能とされ、マイコン３１は各領域の測光値やＩＳＯ感度などを加味して撮影時の絞り値やシャッタ秒時を演算する。露出制御回路３５は、露光を行うためにミラー５，絞り３ｂ，シャッタ１２などの撮影動作部材を駆動する。本実施形態では、絞り駆動にステッピングモータを用いており、このため絞り３ｂを所定値まで絞り込んでいったん停止し、その状態から更に絞り込むような駆動が可能である。
【００１３】
撮像回路４１は、撮像素子１１ａから入力された画像信号に対してノイズ除去、ゲインコントロールなどのアナログ処理を行うとともに、処理後のアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル画像データに対して輪郭補償やガンマ補正、ホワイトバランス調整などの画像処理を施す。画像処理後の画像データは、画像記憶メモリ（バッファメモリ）４２にいったん記憶され、そのデータに基づく画像が液晶駆動回路４３を介して液晶モニタ４４に表示される。
【００１４】
また画像記憶メモリ４２に記憶された画像データは、必要に応じて圧縮／伸張回路４５にて所定の圧縮形式（例えば、Ｊｐｅｇ形式）に圧縮され、カメラのコネクタ４６に装着されたメモリカードＭＣに記録される。さらに、いったんメモリカードＭＣに記録された画像データを圧縮／伸張回路４５にて伸張した後、画像記憶メモリ４２に記憶させ、その画像データに基づく画像を液晶モニタ４４に表示させることも可能である。
４７は画像データ以外の種々のデータを記憶するＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリである。
【００１５】
半押しスイッチＳＷ１およびレリーズスイッチＳＷ２は、それぞれレリーズボタン（不図示）の半押し操作，全押し操作でオンし、マイコン３１は半押しスイッチＳＷ１のオンに応答して焦点検出や測光等の撮影準備動作を開始し、レリーズスイッチＳＷ２のオンに応答して撮影動作を開始する。
【００１６】
次に、カメラのブルーミング回避機能について説明する。
背景技術の欄で説明したブルーミング現象は、露光中（電荷蓄積中）は勿論、露光後であっても撮像素子１１ａに強い光が入射すると発生する。露光中のブルーミング回避は困難であり、ここでは露光後のブルーミングを回避すべく、露光終了後直ちにメカニカルシャッタ１２を閉じ、撮像素子１１ａを遮光する。しかし、上述したようにメカニカルシャッタ１２は高速駆動されるものではないため、完全な遮光が達成されるまでにはある程度の時間を要し、その間にブルーミングが発生する可能性がある。そこで、メカニカルシャッタ１２による遮光に加えて、絞り３ｂを絞り込むことで撮像素子１１ａへの入射光量を極力減らし、ブルーミング回避効果を高める。以下、その詳細を説明する。
【００１７】
図３はある条件下での各撮影動作部材の動きを説明するタイムチャートである。レリーズボタンが全押し操作されると、メインミラー５がアップすると同時に絞り３ｂが絞り込まれ、さらにメカニカルシャッタ１２が開放される。ミラー５がアップ位置に達し、絞り３ｂが設定絞り値ＡＶまで絞り込まれ、シャッタ１２の開放が完了すると、撮像素子１１ａの電荷蓄積が開始される（電子シャッタ閉→開）。設定シャッタ秒時ＴＶに応じた露光時間が経過すると蓄積が停止され（電子シャッタ開→閉）、電荷の読み出しが開始される。ここで、上記設定絞り値ＡＶおよび設定シャッタ秒時ＴＶは、カメラが測光結果に基づいて演算した値、あるいは撮影者が指定した値である。なお、設定絞り値ＡＶが開放値に相当する場合は、絞り込みは行われない。
【００１８】
時点Ｔ１で露光（蓄積）が終了すると、ラインＬ１で示すように直ちに絞り３ｂの絞り込みが開始されるとともに、メカニカルシャッタ１２が閉じられ、さらにミラー５がダウンされる。図ではメカニカルシャッタ１２が閉じ切る前に絞り３ｂが最小絞りに達している。これによれば、メカニカルシャッタ１２によって撮像素子１１ａが完全に遮光される前に撮像素子１１ａへの入射光量を最小限に減らすことができ、その間のブルーミング回避に大いに貢献する。時点Ｔ２でメカニカルシャッタ１２が閉じ切ると、もはや撮像素子１１ａは完全に遮光されたので、直ちに絞り３ｂを開放に復帰させ、次の撮影に備える。
【００１９】
このようにシャッタ１２が閉じ切る前に最小絞りまで絞り込むのが理想的であるが、設定絞り値ＡＶが開放値あるいはそれに近い値であった場合には、メカニカルシャッタ１２が閉じ切ったときにまだ最小絞りに達していないケースもあり得る。しかし、それでも絞り込み動作を行うことで撮像素子１１ａへの入射光量を確実に減少させることができる。たとえ１段分の絞り込み（例えば、Ｆ４→Ｆ５．６）であっても光量を半分に減らすことができ、２段分であれば１／４まで減らすことができる。したがって、絞り込みを行わない場合と比べてブルーミング回避効果は大幅に向上する。
【００２０】
以上、ブルーミング回避のための絞り込み（露光後の絞り込み）について説明したが、かかる絞り込み動作は撮影の都度必ず行われるわけではない。ブルーミングは、画面に太陽などの極めて高輝度な物体が存在する特殊な条件下でのみ発生するものであり、それ以外の一般的な撮影シーンでは発生し難く、露光終了後に必ず絞り込みを行っていたのでは無駄が多くなる。そこで本実施形態では、被写体の輝度および設定絞り値ＡＶを考慮して露光後の絞り込みの可否を決定するようにした。
【００２１】
具体的には、上記分割測光によって得られた複数領域の測光値のうちの最大値Ｌｍａｘに着目し、その最大値Ｌｍａｘと設定絞り値ＡＶとから撮像素子１１ａの撮像面における最大照度Ｓｍａｘを求める。このＳｍａｘは、測光値の最大値Ｌｍａｘが大きいほど、また設定絞り値ＡＶで決まる絞り込み量が少ないほど大きくなる。そして、このＳｍａｘが所定の閾値Ｓｂ以上であれば、ブルーミング発生のおそれがあると判断し、上記露光後の絞り込みを行う。
【００２２】
一方、ＳｍａｘがＳｂ未満の場合には、ブルーミング発生のおそれはないと判断し、露光後の絞り込みは行わず、図３のラインＬ２に示すように時点Ｔ１後に絞り３ｂを開放に復帰させる。この場合は、露光後の絞り込みを行った場合と比べて早く次の撮影の準備を整えることができる。
【００２３】
以上の制御によれば、画面に高輝度被写体が存在しない場合や、存在しても露光時の絞り込み量が多いためにブルーミングのおそれのない場合には、無意味な動作である露光後の絞り込みは行われなず、駒速の不所望な低下や電源電池の無駄な消耗を抑えることが可能となる。
【００２４】
図４は上述の動作を実現するためのフローチャートの一例を示している。
レリーズボタンの半押し操作で半押しスイッチＳＷ１がオンすると、マイコン３１によりこのプログラムが起動され、まずステップＳ１で分割測光を行う。ステップＳ２では、分割測光値に基づいて露出演算を行い、適正露出を得るための絞り値およびシャッタ秒時を求める。これらが設定絞り値ＡＶ，設定シャッタ秒時ＴＶとなる。ステップＳ９では、撮像素子１１ａの撮像面における最大照度Ｓｍａｘを演算する。演算には上述したように測光値の最大値Ｌｍａｘと設定絞り値ＡＶとを用いるが、ＬｍａｘはステップＳ１の測光で得た値が用いられる。
【００２５】
ステップＳ３では、レリーズ操作（全押し操作）の有無を全押しスイッチＳＷ２のオン・オフにて判定し、オフであればステップＳ４で半押しスイッチＳＷ１のオン・オフを判定する。半押しスイッチＳＷ１がオフであれば処理を終了させ、オンであればステップＳ１に戻る。
【００２６】
レリーズスイッチＳＷ２がオンされると、ミラーアップ、設定絞り値ＡＶまでの絞り込み、およびメカニカルシャッタ１２の開放を開始する（ステップＳ５〜Ｓ７）。これらの処理が完了すると、ステップＳ８で露光、すなわち撮像素子１１ａの電荷蓄積を行う。露光時間は、設定シャッタ秒時ＴＶに応じた時間となる。露光が完了すると、蓄積電荷の読み出しを開始するとともに、ステップＳ１０において、先のステップＳ９で演算したＳｍａｘを閾値Ｓｂと比較する。Ｓｍａｘ≧Ｓｂであれば、ステップＳ１１で上述したブルーミング回避のための絞り込みを開始するとともに、メカニカルシャッタ１２の閉塞およびミラーダウンを開始する（ステップＳ１２，Ｓ１３）。ステップＳ１４では、メカニカルシャッタ１２が完全に閉じるまで待ち、閉じるとステップＳ１５で絞り３ｂの開放への復帰動作を行い、処理を終了させる。
【００２７】
なお、露光にあたって最小絞りまで絞り込んだ場合は、それ以上の絞り込みは行えないから、ステップＳ１１の絞り込みは当然行われない。そもそも最小絞りまで絞り込んだときは、Ｓｍａｘ＜Ｓｂとなる可能性が極めて高く、この場合はステップＳ１１は通過しない。
【００２８】
ステップＳ１０でＳｍａｘ＜Ｓｂと判定されると、ブルーミング回避のための絞り込みを行わずに絞り３ｂを開放へ復帰させるとともに、メカニカルシャッタ１２の閉塞およびミラーダウンを行い、処理を終了させる（ステップＳ１６〜Ｓ１８）。
【００２９】
以上では、露光後の絞り込みの可否を測光値と設定絞り値とから演算される撮像面照度にて判定したが、測光値と設定絞り値のいずれか一方のみによって判定してもよい。例えば、測光値（最大測光値）が所定値を超える場合には、ブルーミング発生のおそれがあると判断して露光後の絞り込みを行い、所定値未満の場合にはブルーミングのおそれはないと判断して露光後の絞り込みを行わないようにしてもよい。また設定絞り値が所定値よりも開放側であれば、ブルーミング発生のおそれがあると判断して露光後の絞り込みを行い、所定値以上絞り込む場合は、ブルーミングのおそれはないと判断して露光後の絞り込みを行わないようにしてもよい。
【００３０】
さらに、複数の撮影モードを有し、各撮影モードに応じたアルゴリズムで絞り値を自動設定するカメラでは、その撮影モードの設定状況に応じて露光後の絞り込みの可否を決めてもよい。例えばポートレートモードでは、専ら開放寄りの絞り値が設定されるので、ブルーミング発生の可能性が高く、よって無条件に露光後の絞り込みを行う。逆に遠景モードでは、大きく絞り込むように絞り値が設定されるので、ブルーミング発生の可能性が低く、よって露光後の絞り込みは行わない。
また撮影モードに拘わらず、連写モードが設定されているときには、駒速低下の要因となる露光後の絞り込みは無条件に禁止することが望ましい。
【００３１】
なお、以上ではフォーカルプレーンシャッタを持つ一眼レフカメラについて説明したが、レンズシャッタを持つカメラにも本発明を適用できる。レンズシャッタが絞りと兼用の場合には、露光後にシャッタを閉じることが露光後の絞り込みに相当する。またブルーミングに似た現象としていわゆるスミアがある。スミアは、電荷読み出し時に撮像素子に強い光が当たることで電荷が転送ラインにあふれ出す現象で、画像に転送ラインに沿った白い線が表出する。本発明は、かかるスミアの回避にも効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一実施形態におけるカメラの構造を説明する図。
【図２】カメラの制御ブロック図。
【図３】露光時および露光後の各部の動作を示すタイムチャート。
【図４】露光時および露光後の制御内容を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３３】
１  カメラ本体
３  撮影レンズ鏡筒
３ａ  レンズ
３ｂ  絞り
４  測光素子
１１  撮像ユニット
１１ａ  撮像素子
３１  マイクロコンピュータ
３４  測光回路
３５  露出制御回路
４１  撮像回路
ＳＷ１  半押しスイッチ
ＳＷ２  レリーズスイッチ
【図１】
2006196950.tif 000003
【図２】
2006196950.tif 000004
【図３】
2006196950.tif 000005
【図４】
2006196950.tif 000006