(57)【要約】【課題】  従来の一眼レフカメラで光学ビューファインダーを使用する場合、露光期間中は光学ビューファインダーの視界がブラックアウトされ、グローバルシャッターの実現が難しいという問題があった。【解決手段】  本発明では、被写体から入射する光を結像する撮影レンズと、前記撮影レンズの光軸上に配置され、光の反射方向を制御可能な複数の可動微小ミラーが二次元状に配置された光学素子と、前記光学素子の第１の反射方向に配置された撮像素子と、前記光学素子の第２の反射方向に配置された光学ビューファインダーと、前記光学素子の反射方向を前記第１の反射方向または前記第２の反射方向に切り替える制御部とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体から入射する光を結像する撮影レンズと、
前記撮影レンズの光軸上に配置され、光の反射方向を制御可能な複数の可動微小ミラーが二次元状に配置された光学素子と、
前記光学素子の第１の反射方向に配置された撮像素子と、
前記光学素子の第２の反射方向に配置された光学ビューファインダーと、
前記光学素子の反射方向を前記第１の反射方向または前記第２の反射方向に切り替える制御部と
を備えることを特徴とする電子カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の電子カメラにおいて、
グローバルシャッターモードとローリングシャッターモードの２つの撮影モードを設け、
前記制御部は、撮影時以外は全ての前記微小ミラーを前記第２の反射方向に切り替え、グローバルシャッターモードでの撮影時は全ての前記微小ミラーを前記第１の反射方向に切り替え、ローリングシャッターモードでの撮影時は前記撮像素子で撮像する画素位置に対応する位置の前記微小ミラーのみを前記第１の反射方向に切り替える
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子カメラにおいて、
前記制御部は、時間的に連続して画像を撮影する場合に、前記微小ミラーを前記第１の反射方向に切り替えるタイミングをランダムに変化させる
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記光学ビューファインダーの位置と前記撮像素子の位置とは、前記撮影レンズの共役な焦点位置にある
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記光学ビューファインダーの位置に電子ビューファインダー用の第２の撮像素子を配置する
ことを特徴とする電子カメラ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の電子カメラにおいて、
前記撮影レンズは、入射光の方向を変える屈曲光学系で構成され、
前記光学素子は、前記屈曲光学系から投影される光を前記屈曲光学系の入射方向に反射する
ことを特徴とする電子カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子カメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
生の被写体の動きを観察できる光学ビューファインダーを備えた一眼レフカメラのニーズは多い。一般的な一眼レフカメラは、レンズと撮像素子との間に可動ミラーを配置して、被写体観察時は入射光を光学ビューファインダー側に反射し、露光時は可動ミラーを機械的に跳ね上げて入射光を撮像素子に投影する構造になっている（例えば、特許文献１参照）。一方、微小電気機械素子として可動式のマイクロミラー（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を形成する技術が知られている。ＤＭＤは、光の反射方向を変えることができるので、感光フィルム式カメラのシャッター代わりに利用する方法などが考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４３５６１号公報
【特許文献２】特開平０８−０４３９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の一眼レフカメラで光学ビューファインダーを使用する場合、露光時にミラーを跳ね上げて入射光を撮像素子に投影するので、露光期間中は光学ビューファインダーの視界がブラックアウトされるという問題がある。また、機械式の可動ミラーの動作時間によってシャッター動作開始時間が制限されるため、シャッタータイムラグが大きくなるという問題がある。さらに、代表的なメカニカルシャッターとして利用されているフォーカルプレーンシャッターは、動作の開始時と終了時とに時間差が生じるため、一括露光（グローバルシャッター）を実現することが難しいという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、光学ビューファインダーのブラックアウト期間を短縮し、グローバルシャッターやローリングシャッターなどにも対応できる電子カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電子カメラは、被写体から入射する光を結像する撮影レンズと、前記撮影レンズの光軸上に配置され、光の反射方向を制御可能な複数の可動微小ミラーが二次元状に配置された光学素子と、前記光学素子の第１の反射方向に配置された撮像素子と、前記光学素子の第２の反射方向に配置された光学ビューファインダーと、前記光学素子の反射方向を前記第１の反射方向または前記第２の反射方向に切り替える制御部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、グローバルシャッターモードとローリングシャッターモードの２つの撮影モードを設け、前記制御部は、撮影時以外は全ての前記微小ミラーを前記第２の反射方向に切り替え、グローバルシャッターモードでの撮影時は全ての前記微小ミラーを前記第１の反射方向に切り替え、ローリングシャッターモードでの撮影時は前記撮像素子で撮像する画素位置に対応する位置の前記微小ミラーのみを前記第１の反射方向に切り替えることを特徴とする。
【０００８】
また、前記制御部は、時間的に連続して画像を撮影する場合に、前記微小ミラーを前記第１の反射方向に切り替えるタイミングをランダムに変化させることを特徴とする。
【０００９】
また、前記光学ビューファインダーの位置と前記撮像素子の位置とは、前記撮影レンズの共役な焦点位置にあることを特徴とする。
【００１０】
また、前記光学ビューファインダーの位置に電子ビューファインダー用の第２の撮像素子を配置することを特徴とする。
【００１１】
また、前記撮影レンズは、入射光の方向を変える屈曲光学系で構成され、前記光学素子は、前記屈曲光学系から投影される光を前記屈曲光学系の入射方向に反射することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電子カメラは、光学ビューファインダーのブラックアウト期間を短縮し、グローバルシャッターやローリングシャッターなどにも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る電子カメラ１０１の特徴を示す図である。
【図２】光学素子１０４の配置例を示す図である。
【図３】微小ミラー２０１の構造例を示す図である。
【図４】画素配置とミラー配置の一例を示す図である。
【図５】電子カメラ１０１の構成例を示す図である。
【図６】応用例１に係る電子カメラ１０１ａの特徴を示す図である。
【図７】応用例２に係る電子カメラ１０１ｂの特徴を示す図である。
【図８】応用例３に係る電子カメラ１０１ｃの特徴を示す図である。
【図９】光学素子１０４の制御例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る電子カメラの実施形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１５】
図１は、第１の実施形態に係る電子カメラ１０１の特徴を示す図である。図１において、電子カメラ１０１は、一眼レフ型のカメラで、カメラ本体１０２と、着脱可能な撮影レンズ１０３とで構成される。電子カメラ１０１は、撮影レンズ１０３から入射する光の光軸上に配置された光学素子１０４により、被写体から入射する光を反射する方向を負の方向や正の方向に変えることができる。例えば図１の場合、負（−）の方向（第１の反射方向）にある撮像素子１０５または正（＋）の方向（第２の反射方向）にあるファインダースクリーン１０６に投影することができる。撮像素子１０５では露光を行って画像を撮影し、ファインダースクリーン１０６に結像された被写体像は、ペンタプリズム１０７およびファインダー光学系１０８で構成される光学ビューファインダーにより観察できる。
【００１６】
ここで、光学素子１０４について説明する。光学素子１０４は、半導体製造工程を用いて製造され、高い面積度と高い反射率とを有し、図２（ａ）に示すように、光の反射方向を制御可能な二次元状に配置された複数の可動微小ミラー２０１で構成される。各微小ミラー２０１の構造は、例えば図３（ａ）から図３（ｃ）に示すように、対角位置にヒンジ２０２，２０３を配置して図３（ｂ）のような水平位置、図３（ａ）のような負の方向の角度、図３（ｃ）のような正の方向の角度に回転させることができる。回転角度は、不図示の電極に与える電圧などによって電気的に制御され、例えば±１０度の範囲内で任意の角度に制御することができる。尚、このような光学素子１０４は、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）として知られており、周知の技術なので詳しい説明は省略する。
【００１７】
本実施形態に係る電子カメラ１０１は、ＤＭＤのような光学素子１０４を用いることにより、図１に示した撮像素子１０５またはファインダースクリーン１０６に撮影レンズ１０３から入射する光を結像することができる。特に、従来の一眼レフ型カメラでは、光学ビューファインダー側と撮像素子側とを機械的な跳ね上げ式の可動ミラーで行っていたが、機械式であるため稼動ミラーの製造時に高い精度が要求され、大きいために高速動作が難しく、露光時の光学ビューファインダーのブラックアウト時間が長くなるという問題があった。これに対して、ＤＭＤ１０４は、マイクロ秒オーダーの高速動作が可能で耐久回数も高いので、シャッター代わりに使用することができ、ブラックアウト期間を大幅に短縮することができる。例えば、ＤＭＤを用いることにより、動作時間を１０μ秒（＝１／１００，０００秒）程度まで短縮できる。
【００１８】
また、従来のメカニカルシャッター（例えばフォーカルプレーン式など）では、シャッターの動作開始時と動作終了時との間に時間差があり、同時一括露光（グローバルシャッター）が非常に困難であったが、ＤＭＤ１０４により、動作開始から終了までの時間差をなくしたグローバルシャッターを実現することができる。
【００１９】
また、ＤＭＤ１０４の行列状に配置された微小ミラー２０１を行毎または列毎に線順次で動作させることにより、フォーカルプレーン動作（ローリングシャッター）も可能である。この場合は、図２（ｃ）に示すように、露光中の行または列のみを撮像素子１０５側に反射する位置に制御し、その他の行または列の微小ミラー２０１をファインダースクリーン１０６側に反射する位置にすることにより、光学ビューファインダーにおける視界が完全にブラックアウトされてしまうことがなくなる。
【００２０】
尚、撮像素子１０５の各画素の位置とＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の位置とが一対一に対応していてもよいし、１つの微小ミラー２０１が複数の画素に対応していてもよい。例えば図４（ａ）は、撮像素子１０５の画素配列を示す図で、撮像素子１０５は、画素ｐ（１，１）から画素ｐ（１６，１６）までの２５６画素を有する。また、図４（ｂ）は、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の配列を示す図で、図４（ａ）の撮像素子１０５の撮像領域に対応する。例えば、画素ｐ（１，１）から画素ｐ（１，４）までの４画素と、画素ｐ（２，１）から画素ｐ（２，４）までの４画素と、画素ｐ（３，１）から画素ｐ（３，４）までの４画素と、画素ｐ（４，１）から画素ｐ（４，４）までの４画素の合計１６個の画素が１つの微小ミラー２０１（ミラーｍ（１，１））に対応する。
［電子カメラ１０１］
次に、電子カメラ１０１の構成例について図５を用いて説明する。図５において、電子カメラ１０１は、図１で説明したように、カメラ本体１０２と、着脱可能な撮影レンズ１０３とを有する一眼レフ型のカメラである。カメラ本体１０２は、ＤＭＤ１０４と、撮像素子１０５と、ファインダースクリーン１０６と、ペンタプリズム１０７と、ファインダー光学系１０８と、画像バッファ１０９と、画像処理部１１０と、制御部１１１と、表示部１１２と、メモリカードＩＦ１１３と、操作部１１４と、メモリ１１５と、ＤＭＤ駆動部１１６とを有する。尚、図１と同符号のブロックは同じものである。また、図１の光学素子１０４として周知のＤＭＤを用いるものとし、図５ではＤＭＤ１０４と表記する。
【００２１】
図５において、撮影レンズ１０３は、被写体から入射する光を撮像素子１０５の受光面またはファインダースクリーン１０６上に結像する。ここで、撮像素子１０５の受光面と、ファインダースクリーン１０６とは撮影レンズ１０３の共役な焦点位置に配置されている。ファインダースクリーン１０６上に結像された被写体像は、図１で説明したように、ペンタプリズム１０７およびファインダー光学系１０８を介して撮影者により光学的に観察できるようになっている。尚、図５はブロック図なので、ファインダースクリーン１０６と撮像素子１０５の位置は正確に描かれておらず、図１で説明したように、ＤＭＤ１０４で制御可能な光の反射方向にファインダースクリーン１０６と撮像素子１０５とが配置されている。また、ＤＭＤ１０４の光の反射方向は、制御部１１１からＤＭＤ駆動部１１６に与えられる指令に応じて、ＤＭＤ駆動部１１６はＤＭＤ１０４の各微小ミラー２０１に与える制御電圧を可変することによって変えることができる。例えば、先に説明した図２（ａ）の状態のＤＭＤ１０４の光の反射方向がファインダースクリーン１０６に対応し、図２（ｂ）の状態のＤＭＤ１０４の光の反射方向が撮像素子１０５に対応するように制御できる。
【００２２】
撮像素子１０５の受光面に結像された被写体像は、二次元状に配置された画素の光電変換素子により光量に応じた電気信号に変換され、さらに電気信号をＡ／Ｄ変換したデジタルの画像データが画像バッファ１０９に取り込まれる。画像バッファ１０９に取り込まれた画像データは、画像処理部１１０により、ホワイトバランス処理、色補間処理、階調処理、輪郭強調処理などが施される。そして、制御部１１１は、画像処理部１１０が処理後の画像データを読み出して、表示部１１２に表示したり、メモリカードＩＦ１１３を介して装着されているメモリカード１１３ａに撮影画像として保存する。
【００２３】
操作部１１４は、電源ボタン、レリーズボタン、撮影モード選択ダイヤルなどの操作ボタンを有し、これらのボタンの操作情報は制御部１１１に出力される。制御部１１１は、操作部１１４から入力する操作情報に応じて、各部の動作を制御する。例えば、操作部１１４のレリーズボタンが押下された場合は、撮像素子１０５により画像を撮影し、撮影モード選択ダイヤルにより、静止画撮影、連写撮影、動画撮影などが選択された場合は、選択された撮影モードに応じた処理を行う。特に、本実施形態に係る電子カメラ１０１は、撮像素子１０５に入射する被写体からの光を一括して同じタイミングで露光するグローバルシャッタモードと、例えば行順にスキャンしながら露光するローリングシャッタモードとを選択できるようになっている。
【００２４】
メモリ１１５は、電子カメラ１０１の動作に必要なパラメータなどが記憶され、例えば撮影画像の解像度や撮影モードに応じた露出データなどが保持される。特に本実施形態に係る電子カメラ１０１では、撮影モードに対応するＤＭＤ１０４の制御位置や反射角度、或いは制御電圧などのパラメータが予め記憶されている。
【００２５】
ここで、グローバルシャッターとローリングシャッターにおける制御部１１１によるＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の制御について説明する。尚、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の位置が先に説明した図２（ａ）の状態（０度の水平位置）にある場合は、撮影レンズ１０３の入射光をファインダースクリーン１０６側に反射し、図２（ｂ）の状態（負の角度）にある場合は、撮影レンズ１０３の入射光を撮像素子１０５側に反射するものとする。
【００２６】
制御部１１１は、撮影モード選択ダイヤルによりグローバルシャッターの撮影モードが選択されている場合、操作部１１４のレリーズボタンが押下されると、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の角度を図２（ａ）の状態から図２（ｂ）の状態に切り替えて必要な露光時間が経過後に再び図２（ａ）の状態に戻す。これにより、撮像素子１０５による一括露光を行うことができる。
【００２７】
一方、制御部１１１は、撮影モード選択ダイヤルによりローリングシャッターの撮影モードが選択されている場合、操作部１１４のレリーズボタンが押下されると、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１の角度を図２（ａ）の状態から図２（ｃ）の状態に切り替え、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１を行毎に順次切り替えながら１画面分の露光を行った後、再び図２（ａ）の状態に戻す。尚、微小ミラー２０１の１行に撮像素子１０５の複数行の画素が含まれる場合、これらの複数行の画素について行毎に露光制御を行ってもよいし、一括露光を行ってもよい。いずれの場合でも、図２（ｃ）や図２（ｄ）に示すように、露光中の画素位置に対応する行の微小ミラー２０１のみを撮像素子１０５側に反射する位置に制御し、その他の行の微小ミラー２０１をファインダースクリーン１０６側に反射する位置にしておくので、光学ビューファインダーにおける視界が完全にブラックアウトされてしまうことを防止できる。
【００２８】
（応用例１）
次に、第１の実施形態に係る電子カメラ１０１の応用例１について説明する。ＤＭＤ１０４は、先に説明したように光路の切り替え時間が短く、任意のタイミングで切り替えることができるので、人の目に検知されにくいようにランダムに光路切り替えを行うことができる。この特徴を利用して、応用例１に係る電子カメラ１０１では、時間的に連続した周期的な画像を撮影する動画や連写時などに起こるフリッカーを低減することができる。
【００２９】
例えば、動画や連写を行う場合、ＤＭＤ１０４で周期的に光路を切り替えるため、光量が周期的に変化する蛍光灯などの照明下で撮影を行うと、撮像素子１０５の出力画像に周期的なちらつき（フリッカー）が発生することがある。この場合、制御部１１１は、時間的に連続して画像を撮影するために、ＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１を撮像素子１０５側に周期的に切り替えることになる。そこで、本応用例に係る電子カメラ１０１では、ＤＭＤ１０４を撮像素子１０５側に切り替える周期をランダムに変化させて周期性を持たないようにすることでちらつきが分散され、人間の目に知覚されにくくすることができる。
【００３０】
特に図６の電子カメラ１０１ａのように、図１の光学ビューファインダーを構成するファインダースクリーン１０６およびペンタプリズム１０７の代わりに電子ビューファインダー用の第２の撮像素子１０５ａで置き換えた場合、蛍光灯下での撮影時にＤＭＤ１０４による光路切り替えを周期的に行うと、電子ビューファインダーの画面や表示部１１２の画面上にフリッカーが発生する。しかし、本応用例に係る電子カメラ１０１では、ＤＭＤ１０４を撮像素子１０５または撮像素子１０５ａに切り替える周期をランダムにすることで、撮像素子１０５または撮像素子１０５ａで撮影される画面のちらつきが周期的ではなくなり、目立たなくなる。
【００３１】
（応用例２）
図１の電子カメラ１０１および図６の電子カメラ１０１ａでは、一般的な一眼レフ型カメラの従来の跳ね上げ式の可動ミラー部分にＤＭＤ１０４を配置するようにしたが、図７（ａ）に示すように、本応用例２に係る電子カメラ１０１ｂは、撮影レンズ１０３を入射光の方向を変える屈曲光学系２５１で構成するカメラである。この場合、屈曲光学系２５１の一部にＤＭＤ１０４を配置して屈曲光学系２５１の入射方向に配置された撮像素子１０５または撮像素子１０５ａに反射する。或いは、図７（ｂ）に示すように、ＤＭＤ１０４の反射方向を被写体光の入射方向と直交する方向（電子カメラ１０１ｂの筐体の長手方向（横幅方向））に反射するようにしてもよい。
【００３２】
このように、屈曲光学系２５１とＤＭＤ１０４とを組み合わせることにより、電子カメラ１０１のレンズや撮像素子１０５などの配置の自由度が高くなり、筐体のサイズを薄くすることができる。
【００３３】
（応用例３）
先に説明した図１の電子カメラ１０１および図６の電子カメラ１０１ａにおいて、ＤＭＤ１０４は入射光を２方向に反射するようにしたが、応用例３に係る電子カメラ１０１ｃは、図８に示すように３方向に反射するようにして、Ｒ用の撮像素子１０５ｂ、Ｇ用の撮像素子１０５ｃおよびＢ用の撮像素子１０５ｄの三板式の電子カメラ１０１ｂを実現することができる。尚、撮像素子や光学ビューファインダー以外にも測光素子やＡＦ（オートフォーカス）用素子など複数の受光素子を撮影レンズ１０３の共役な焦点位置に配置して、ＤＭＤ１０４によって切り替えられるようにしても構わない。さらに、ＤＭＤ１０４で複数の微小ミラー２０１を部分的に異なる方向に反射するようにしてもよい。例えば図９は、同時に３方向に反射する場合のＤＭＤ１０４の様子を示し、微小ミラー２０１の１行目（＋θ度）と、２行目および３行目（０度）と、４行目（−θ度）とをそれぞれ異なる方向（＋θ度、０度、−θ度）に光を反射できる。この場合の応用として、例えば１行目は撮像素子側に光を反射し、２行目および３行目は光学ビューファインダー側に光を反射し、４行目は測光素子（或いはＡＦ素子）側に光を反射することにより、撮像素子と光学ビューファインダーと測光素子とに部分的に同時に光を入射することができる。そして、高速にＤＭＤ１０４の微小ミラー２０１を切り替えて、＋θ度の行を２行目に切り替え、０度の行を３行目および４行目に切り替え、−θ度の行を１行目に切り替える。さらに、＋θ度の行を３行目に切り替え、０度の行を４行目および１行目に切り替え、−θ度の行を２行目に切り替える。同様にＤＭＤ１０４の各行の微小ミラー２０１の反射方向を高速に順次切り替えていくことにより、撮像画面全体を同じ時間タイミングでスキャンすることができ、撮像素子と測光素子とから得られる画像情報のずれを少なくすることができる。また、この場合、常に光学ビューファインダーに光が投影されるため、完全なブラックアウトを回避でき被写体の動きを見失うことがなくなる。特に、微小ミラー２０１の分解能が高い場合、例えばＸＧＡ（１０２４×７６４）行程度の分解能がある場合は７６４行のうちの１０％程度が撮像素子や測光素子側に向いていたとしても７００行程度の分解能があれば問題なく光学ビューファインダーで被写体の確認を行うことができる。
【００３４】
以上、各実施形態で説明してきたように、本発明に係る電子カメラは、光学ビューファインダーのブラックアウト期間を短縮し、グローバルシャッターやローリングシャッターなどにも対応できる電子カメラを提供することができる。
【００３５】
尚、本発明に係る電子カメラについて、各実施形態で例を挙げて説明してきたが、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の多様な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明は、特許請求の範囲によって示されるものであって、本発明は明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。
【符号の説明】
【００３６】
１０１，１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ・・・電子カメラ
１０２・・・カメラ本体
１０３・・・撮影レンズ
１０４・・・光学素子（ＤＭＤ）
１０５・・・撮像素子
１０６・・・ファインダースクリーン
１０７・・・ペンタプリズム
１０８・・・ファインダー光学系
１０９・・・画像バッファ
１１０・・・画像処理部
１１１・・・制御部
１１２・・・表示部
１１３・・・メモリカードＩＦ
１１３ａ・・・メモリカード
１１４・・・操作部
１１５・・・メモリ
１１６・・・ＤＭＤ駆動部
２０１・・・微小ミラー
２０２，２０３・・・ヒンジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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