JP2001183577A - シャッタレスディジタルカメラの焦点を自動調整する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラの焦点を高周囲光条件及び低周囲光条
件で自動的に調節する方法を提供すること。 【解決手段】 捕捉すべきオブジェクトイメージの焦点
合わせを自動的に行う方法であって、１つの静止レンズ
部材(24)及び少なくとも１つの可動レンズ部材(26)を備
えた主レンズ系(22)を通過して伝送された一連のイメー
ジを一時的に格納し、該一連の一時的に格納したイメー
ジ中の最も焦点の合ったイメージを決定し、決定した焦
点の合った位置へと前記少なくとも１つの可動レンズ部
材(26)を移動させる、という各ステップを有する方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、ディジタ
ル写真システム及び該システムを使用して電子スチル写
真を提供する方法に関し、特に、シャッタレスシングル
レンズディジタルスチルカメラ並びに該カメラの焦点を
高周囲光条件及び低周囲光条件で自動的に調節する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】小型で低コストのディジタル記憶装置の
登場により、ディジタルスチルカメラは、カメラの選択
肢としてハロゲン化銀フィルムカメラに急速に取って代
わりつつある。かかる低コストのディジタル記憶装置
は、ディジタルカメラが高解像度電子スチル写真を提供
することを可能にする。更に、現在のインクジェットプ
リンタ及びレーザプリンタ技術、インク、用紙、及びイ
メージ再現プロセスの改善により、捕捉したディジタル
イメージから、ハロゲン化銀カラープリントにより提供
されるものと実質的に同じ品質のカラープリントを生成
することが可能になっている。

【０００３】顧客の好ましい選択肢としてディジタルス
チルカメラがハロゲン化銀色プリントカメラに取って代
わってきているが、（全てではないにせよ）多くのディ
ジタルカメラの最大の欠点の１つはその大きさである。
即ち、ユーザが電子スチルイメージを捕捉してレビュー
するために、かかるディジタル装置は、大きくてかさば
り高価な液晶ディスプレイやその他の光変換装置（電荷
結合素子等）が組み込まれていた。より詳細には、捕捉
するイメージをユーザがプレビューするために、ディジ
タルカメラは、写真を撮る際にシーンのどの領域を写真
にするかをユーザにフィードバックしなければならな
い。従来、これは、ユーザがシーンを視覚化してシーン
のうちカメラのレンズ系により捕捉されることになる領
域を確実に確認できるようにする光学ビューファインダ
又は光学窓と呼ばれる内蔵装置を使用して達成されてき
た。捕捉されるイメージの正確な表現を提供する機能
は、最新技術ではＴＴＬ（through the lens）カメラ及
びＰＡＳ（point and shoot）カメラとして知られる２
つの異なる態様で実施されてきた。

【０００４】ＴＴＬカメラの場合、ユーザは、撮影する
シーンを見る際にカメラのビューファインダを利用す
る。より詳細には、ユーザは、カメラのレンズ系を通し
てシーンを見る。即ち、ＴＴＬカメラの内部に配置され
たミラーの助けにより、レンズ系を通った光が、その内
部ミラーによって反射されて、ユーザによる検討のため
に光学ファインダへと導かれる。ユーザが捕捉すべきシ
ーンに満足すると、ミラーの位置が変更されて、カメラ
の感光面への直接光路が提供され、これにより、光学フ
ァインダを通して見たようにシーンを捕捉することが可
能となる。

【０００５】ＰＡＳカメラは、ＴＴＬカメラより遙かに
安価なものであり、またユーザが主レンズ系を通してシ
ーンを見ることができないものである。その代わりに、
その光学ファインダは、主レンズ系と連携して出入りす
る第２のレンズ系を備える。要するに、ＰＡＳカメラで
は、２つの別々の光路、即ち、カメラの感光面までの主
レンズ系の１つの光路と、ユーザがシーンをプレビュー
するための第２レンズ系からビューファインダまでのも
う１つの光路とが確立される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＴＴＬ及びＰＡＳのい
ずれの実施態様においても、ユーザは、イメージを捕捉
した後、カメラの動作モードをプレビュー動作モードか
らレビュー動作モードへと切り換えることによっての
み、捕捉イメージを見ることができる。動作モードの変
更により、ユーザは、前に記憶した捕捉イメージをカメ
ラの液晶パネル上に表示させることができる。

【０００７】したがって、ユーザが、カメラの動作モー
ドを切り換えることなく、また外部に取り付けられた液
晶表示装置にイメージを表示させることなく、捕捉した
イメージをすぐに見ることを可能にする、新規の改善さ
れたディジタルカメラを提供することがきわめて望まし
い。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるシャッタレ
スディジタルカメラは、自動焦点アルゴリズムに応じて
動作するマイクロプロセッサを備えている。該自動焦点
アルゴリズムは、マイクロプロセッサに、該カメラの主
レンズ系を通過して伝送された一連のイメージの一時的
な格納を行わせる。該アルゴリズムはまた、主レンズ系
を異なる焦点位置へ移動させると共に各イメージ毎に焦
点係数を計算する。最良の焦点係数が決定された後、該
アルゴリズムは主レンズ系を該最良の集束位置へと移動
させる。

【０００９】図面に関連する本発明の実施形態に関する
以下の説明を参照することにより、本発明の上記特徴及
びその実施態様が明らかとなり、また本発明自体が最も
良好に理解されよう。

【００１０】

【発明の実施の形態】ここで図面（特に図１）を参照す
る。同図には、本発明に従って構成された薄型のポケッ
トサイズのシャッタレスディジタルカメラ10が示されて
いる。該ディジタルカメラ10は、外部から見ることがで
きる表示装置を使用することなく複数の格納されたディ
ジタルスチルイメージのうちの所望のイメージを捕捉し
て伝送することが可能なものである。

【００１１】次に図１〜図６を参照してディジタルカメ
ラ10をより詳細に検討する。該ディジタルカメラ10は、
一般に、ユーザのシャツやブラウスのポケット（図示せ
ず）内に入れることができる薄型でコンパクトなハウジ
ング12を備えている。該ハウジング12は一般に、動作シ
ステム区画14と電源又は電池区画16が内部に配置された
長方形の形状を有している。動作システム区画14は、カ
メラ10の機能構成要素を従来の方法で収容して支持し、
電池区画16は、通常のカメラの動作に必要な電気エネル
ギーをカメラ構成要素に提供する一対の充電池18,19を
収容し支持する。

【００１２】所望のオブジェクトイメージ又はシーンを
捕捉するために、カメラ10は、シャッタレスイメージ捕
捉システム20と、主光路30内に少なくとも部分的に配置
された主レンズ系22とを、動作システム区画14内に備え
ている。マイクロプロセッサにより制御されるミラー系
21は、図７に最もよく示されているようにカメラ10内で
複数の異なる光路に沿って光を導くことにより、同一の
カメラ動作中に、イメージセンサ34によるイメージの捕
捉と、内部に取り付けられたマイクロディスプレイ44に
よるイメージレビューとの両方を容易にする。これにつ
いては後に詳述することとする。

【００１３】図３で最もよく分かるように、主レンズ系
22は、ハウジング12の前方の側壁に取り付けられた主レ
ンズ24と、それぞれ内部に取り付けられた一対の可動集
束レンズ25,26とを含む。集束レンズ25,26は、主光路30
の一部に沿って別々に移動可能であり、主レンズ24と協
働して、オブジェクトにより反射された光をシャッタレ
スイメージ捕捉システム20を構成するイメージセンサ34
に自動的に集束させるよう働く。主光路30内に配置され
た固定式取付けミラー32は、主光路30に沿って進行する
光を、イメージ捕捉経路40に沿ってイメージセンサ34内
へと下方に導く。本発明の好ましい実施形態では、イメ
ージセンサ34はＣＭＯＳセンサである。しかし、当業者
であれば、光変換のために電荷結合素子等の他のタイプ
及び種類のイメージセンサを利用することが可能である
ことが理解されよう。

【００１４】シャッタレスイメージ捕捉システム20はま
た、イメージセンサ34が接続されたマイクロプロセッサ
36、及び高密度記憶装置38を備えている。イメージ捕捉
アルゴリズム600及び自動焦点アルゴリズム800の制御下
にあるマイクロプロセッサ36は、ミラー系21及び集束レ
ンズ25,26を制御して、後で詳細に説明するように、カ
メラ10のユーザに鮮明な光学イメージ及びディジタルイ
メージを提供する。前述のように、イメージセンサ34
は、イメージ捕捉経路40に沿って伝搬する光を、オブジ
ェクトイメージを示す電気信号へと変換する、ＣＭＯＳ
素子という形を有することが好ましい。

【００１５】次に、図２及び図５を参照してミラー系21
について詳細に検討する。ミラー系21は、一般に、イメ
ージセンサ34と集束レンズ25,26との間で主光路30内に
取り付けられた回動可能な部分的に反射し部分的に透過
するミラー42を備えている。該ミラー42は、イメージセ
ンサ34へと伝搬する光を減衰させて、イメージの捕捉の
ためにイメージセンサ34が過駆動されるのを防止する
が、自動露出サブルーチン700による現在の周囲光条件
についての露出設定の自動的調整を防げるほどイメージ
センサ34へと伝搬する光を減衰させるものではない。周
囲光条件が、カメラ10の自動露出機能を起動させるには
不十分なものである場合には、マイクロプロセッサ36が
ミラー42を主光路30外へ回動させて、イメージ捕捉経路
40に沿って伝搬する光が減衰されることなくイメージセ
ンサ34に到達することが可能となるようにする。より詳
細には、自動露出アルゴリズム800の制御下のマイクロ
プロセッサ36は、カメラ10の露出設定を調整し、次いで
ミラー42を主光路30外へ移動させる前又はその移動後
に、イメージセンサ34が所望のオブジェクトイメージを
捕捉することが可能となる。カメラ10は、感光センサ34
が常に主レンズ系22を通る光を受容しているため、真の
シャッタレスカメラである。

【００１６】ディジタルカメラ10は更に、光学ビューフ
ァインダシステム42（図７）を備えており、該光学ビュ
ーファインダシステム42は、マイクロディスプレイ44
と、捕捉すべきオブジェクト（即ちオブジェクト）から
発せられる光又は捕捉されたオブジェクトのマイクロデ
ィスプレイ44を介したディジタルイメージから出る光を
収集し集束させるための二次レンズ系43とを備えてい
る。ミラー系21の一部を構成する経路選択ミラー46は、
部分反射・部分透過ミラー42と別々に又は同時に動作す
るようにレンズ透過経路50内に取り付けられる。ここ
で、経路選択ミラー46は、動作システム区画14内でレン
ズ透過光路50内に取り付けられ、主光路30に沿って伝搬
する光を、該光が部分反射・部分透過ミラー42を介して
レンズ透過光路50内へと偏向された後に遮断する。ミラ
ー42,46は、マイクロプロセッサ36の制御下で動作し、
ユーザが捕捉されるべきオブジェクトイメージをレンズ
透過光路50を介してプレビューすること、又は捕捉され
たオブジェクトイメージをレビュー光路60を介してレビ
ューすることを可能にする。端的に言えば、マイクロプ
ロセッサ36による制御下の光学ビューファインダシステ
ム42は、ユーザが、捕捉すべきオブジェクト又はシーン
を視覚化すること、又はオブジェクトイメージ若しくは
シーンの捕捉後に外部から見ることのできる表示装置を
使用することなくビューファインダシステム42によって
捕捉されたオブジェクト又はシーンを視覚化すること
を、選択的に可能とする。

【００１７】ユーザが、オブジェクトイメージのプレビ
ュー及びレビューに対してカメラ10の焦点を自分の目に
合わせることを可能にするために、二次レンズ系43は、
第２の組をなすレンズ（包括的に符号61で示す）と、ハ
ウジングに取り付けられリムアジャスタ66を有するジオ
プタ(diopter)64へとオブジェクトイメージ又はマイク
ロディスプレイ44からの光を集束させるための、方向変
換ミラー62とを含む。該リムアジャスタ66は、ユーザに
よる制御下で回転して光学ビューファインダシステム42
の焦点を変更又は調整して、マイクロディスプレイ44上
に表示される捕捉されたイメージ又は捕捉に先だってプ
レビューされるレンズ透過オブジェクトイメージがユー
ザの目に「焦点が合って」見えるようにするものであ
る。

【００１８】カメラ10はまた、低周囲光条件下でオブジ
ェクトイメージを照明するストロボフラッシュ（包括的
に符号74で示す）を備えている。該ストロボフラッシュ
74は、外部制御スイッチのグループ68の一部をなすフラ
ッシュオン／オフスイッチ78から接続されたフラッシュ
オン／オフ信号に応じて動作する。

【００１９】図２で最もよく分かるように、カメラ10
は、電池区画16の近くにあるジャック区画15内に配置さ
れたユニバーサルシステムバス（ＵＳＢ）又はジャック
28を備えている。前記ジャック区画15は、１組の内部ヒ
ンジ部材56,58によってカメラハウジング12に取り付け
られたジャック区画扉54を介してアクセスすることがで
きる。内部ヒンジ部材56,58は、カメラ10の下側又は底
部が支持面上に載置されている際に通常の水平面方向か
らカメラハウジング12を変位させることなくジャック区
画扉54を自由に開くことができるように配置される。

【００２０】ディジタルカメラ10はまた、外部制御スイ
ッチグループ68とフラットパネル液晶ディスプレイとい
う形の状態表示ユニット72とを含むユーザインタフェイ
ス機構67を備えている。制御スイッチグループ68は、ス
イッチ入出力バッファ装置69（図７）及び入出力バス
（包括的に符号80で示す）を介してマイクロプロセッサ
36に接続される。

【００２１】図１から最もよく分かるように、状態表示
部72及びスイッチグループ68は、ユーザからの視認性及
び操作が容易となるようにハウジングに取り付けられ
る。ここで、ユーザインタフェイス機構67は、ユーザ
が、マイクロプロセッサ36とイメージ捕捉アルゴリズム
700を含む制御プログラム100とによって生成されたＧＵ
Ｉを使用して、カメラの操作を迅速かつ便利に制御でき
るよう働く。制御プログラム100は、後に詳述するよう
に、電源のオン／オフ、メニュー選択、フラッシュのオ
ン／オフ、ズームイン、ズームアウト、前方スクロー
ル、後方スクロール、及びセルフタイマ設定モードを含
むカメラ動作を制御する。ユーザが外部から見るために
カメラ10の上側に取り付けられた状態表示ユニット72に
より、ユーザは、英数字及びグラフィック情報のみを見
ることが可能であることに留意されたい。ここで、状態
表示ユニット72は、捕捉すべきオブジェクトイメージ又
は捕捉したオブジェクトイメージのどちらも表示するも
のではない。状態表示ユニット72は、カメラの電源オン
／オフ指示や選択されたフラッシュモードの指示といっ
たカメラの様々な動作状態の視覚的な指示をユーザに提
供するためにのみ利用されるものである。

【００２２】ユーザインタフェイス制御スイッチ及びそ
れに関連する機能の完全なリストを表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】ここで、図１ないし図６を参照してカメラ
10の動作を一層詳細に考察する。ユーザは、ディジタル
スチルイメージとして所望のオブジェクト又はシーンを
捕捉したい場合に、電源オン／オフプッシュボタン82を
押してカメラ10を起動させる。カメラ10が起動されたこ
とを確認するために、ユーザは、状態表示部72の電源オ
ン表示を見る。

【００２５】次いで、ユーザは、メニュー／イメージモ
ードスイッチ76を作動させてカメラをイメージ動作モー
ドにする。ユーザは、ジオプタ64を覗いてレンズ透過動
作を確認することにより、該動作モードを確認すること
ができる。即ち、ユーザは、ジオプタ64によりビューフ
ァインダシステム42を介して捕捉すべきオブジェクト又
はシーンを確認することができる。

【００２６】次いで、ユーザは、捕捉すべきオブジェク
トにカメラ10を向けてイメージ捕捉プッシュボタン84を
半分又は第１の停止位置まで押す。マイクロプロセッサ
36は、プッシュボタン84の作動に応じて２つのアルゴリ
ズム、即ち自動露出アルゴリズム70及び自動焦点アルゴ
リズム800を実行する。これらのアルゴリズムについて
は後に詳述することとする。現時点では、アルゴリズム
700,800の実行によりカメラ10の露出及び焦点が自動的
に設定され又は調整されることを示すだけで十分であ
る。

【００２７】次いで、ユーザは、プッシュボタン86,88
を使用してカメラ10をズームイン又はズームアウトさせ
ることにより捕捉すべきイメージを変化させたい場合が
ある。ここで、ユーザは、オブジェクトイメージ捕捉ス
イッチ84を放してプッシュボタン86又はプッシュボタン
88を押して捕捉すべき所望のイメージを獲得する。ユー
ザは、ジオプタ64を介して見た捕捉すべきイメージに満
足すると、オブジェクトイメージ捕捉スイッチ84を再度
第１の停止位置まで押して、カメラ10がその焦点及び露
出設定を設定することを可能にする。ユーザは、捕捉す
べきイメージに満足した場合には、単に捕捉イメージプ
ッシュボタン84を完全に押された位置又は第２の停止位
置まで押す。

【００２８】プッシュボタン84が完全に押されたとき、
マイクロプロセッサ36は、イメージ捕捉アルゴリズム60
0を実行する（これについては以下で詳述する）。端的
に言えば、該アルゴリズム600は、回動可能に取り付け
られたミラー42を主光路30外へと回動させ又は揺動させ
て、主レンズ系22から入る光をイメージセンサ34上に集
束させることを可能にする。これと同時に、経路選択ミ
ラー46が揺動又は回動してレンズ透過光路50を遮断し
て、ジオプタ64からマイクロディスプレイ44までレビュ
ー光路60による光路を確立するため、ユーザは捕捉動作
を確認することが可能となる。ここで、ユーザが以前に
見たオブジェクト又はシーンは、一時的に黒のイメージ
に切り換わる。

【００２９】次いで、マイクロプロセッサ36は、ＣＭＯ
Ｓイメージセンサ装置34に、主レンズ系22から集束され
た光を、捕捉されたオブジェクト又はシーンを示す電気
信号へと変換させる。イメージがイメージセンサ34によ
り捕捉された後、マイクロプロセッサ36は、該捕捉され
たイメージを、圧縮イメージ形式（例えばJPEGイメージ
形式）で記憶装置38に格納する。

【００３０】捕捉されたイメージが記憶装置38に格納さ
れるとき、マイクロプロセッサ36は、捕捉されたイメー
ジを記憶装置38からアクセスしてマイクロディスプレイ
44上に表示させる。ここで、ユーザが見ている黒いイメ
ージが捕捉されたイメージへと切り換わる。端的に言え
ば、ユーザは、捕捉されたイメージを直ちに見て所望の
イメージが実際に捕捉されたか否かを判定することがで
きる。次いで、ユーザは、オブジェクトイメージ捕捉プ
ッシュボタン84を放す。

【００３１】捕捉イメージプッシュボタン84を放すと、
イメージ捕捉アルゴリズム600による制御下のマイクロ
プロセッサ36が、ミラー46,48を再びそれぞれの元の位
置へと揺動又は回動させて、ユーザが捕捉されるシーン
のオブジェクトをレンズ透過光路50を介して見ることを
可能にする。次いで、前述のイメージ捕捉プロセスを、
所望の回数又は記憶装置38が満杯になるまで、その早い
方まで繰り返す。

【００３２】次に、図７を参照してカメラ10について更
に詳しく考察する。ユーザがオブジェクトイメージ捕捉
スイッチ84を第１の停止位置まで押したとき、自動露出
アルゴリズム700による制御下のマイクロプロセッサ36
は、イメージセンサ34の適切な露出設定値を決定する。
より詳細には、マイクロプロセッサ36は、第１の停止位
置まで押されたイメージ捕捉スイッチ84から焦点調整信
号を受信すると、第１のサンプリング期間Ｔ₁にわたり
イメージセンサ34からの周囲光出力信号をサンプリング
する。該サンプリング期間Ｔ₁は、捕捉すべきイメージ
全体をサンプリングする必要がないので短いサンプリン
グ期間である。アルゴリズム700は、主光路30を介して
カメラ10に入り、及びミラー48により減衰された後に固
定ミラー32及びイメージ捕捉経路40を介してイメージセ
ンサ34に達する光の強さのサンプリングだけを対象とす
るものである。

【００３３】マイクロプロセッサ36は、イメージセンサ
34からの周囲光出力信号に応じて、該信号を一連の小さ
いサンプルへと細分化し、次いで該細分化されたサンプ
ルを所望の順序に配列する（マトリクス配列、連続する
サンプル領域のストリップ、又は一組の重複したサンプ
ル領域等）。ここで、所与の領域について、グレーレベ
ルが約Ｎ％という所定の輝度レベルと等しいかそれを超
える場合に２進値１が確立され、所与の領域について、
グレーレベルが約Ｎ％という所定の輝度レベルよりも低
い場合に２進値０が確立される。数値Ｎは、ほとんどの
露出設定に関して約10〜約30となる。より好ましい数値
Ｎは約15〜約25であり、最も好ましい数値Ｎは約18であ
る。次いで、個々のイメージ領域又はイメージ領域の組
から得られた２進値が、カメラのイメージセンサ34に適
用すべき対応する露出設定値又はレベルを探し出すポイ
ンタを形成するために利用される。

【００３４】イメージセンサ34からの周囲光出力信号が
所与のしきい値レベルを超えない場合には、マイクロプ
ロセッサ36がミラー48を主光路30外へと回動させて、主
レンズ系22に入る光を減衰させずにイメージセンサ34上
に直接集束させることを可能にする。細分化、割当て、
及び形成の各ステップが繰り返されて、イメージセンサ
34の利得設定を変更するために適用されるべき別の対応
する露出設定又はレベルを探し出し、これにより所望の
露出レベルが達成される。

【００３５】次いで、図７を参照してカメラ10について
詳細に考察する。ユーザがオブジェクトイメージ捕捉ス
イッチ84を第１の停止位置まで押したとき、自動焦点ア
ルゴリズム800による制御下のマイクロプロセッサ36
は、主レンズ系22の適切な焦点設定値を決定する。より
詳細には、マイクロプロセッサ36は、第１の停止位置ま
で押されたイメージ捕捉スイッチ84から焦点調整信号を
受信すると、第１のサンプリング期間Ｔ₁にわたり集束
レンズ26を初期の過焦点位置から最大範囲焦点位置まで
移動させる。集束レンズ26が移動している間、自動焦点
アルゴリズム800は、マイクロプロセッサ36に、イメー
ジセンサ34からの一連の出力信号の捕捉及び一時的な格
納を行わせる。

【００３６】サンプリング期間Ｔ₁の終わりで、自動焦
点アルゴリズム800による制御下のマイクロプロセッサ3
6は、別のサンプリング期間Ｔ₂にわたり集束レンズ26を
その初期の過焦点位置へと戻らせる。該サンプリング期
間Ｔ₂の間に、自動焦点アルゴリズム800による制御下の
マイクロプロセッサ36は、捕捉し格納したイメージ信号
のうちのどれが最も焦点の合ったイメージであるかを決
定する。これは、各イメージにおける複数のピクセルラ
インの導関数をとり、中心に周囲よりも大きい重みを付
与することによって達成される。最も大きい導関数の絶
対値を有するイメージが最も鮮明な焦点にあるイメージ
であると決定される。

【００３７】期間Ｔ₂の間に最も焦点の合ったイメージ
が決定された場合には、自動焦点アルゴリズム800によ
る制御下のマイクロプロセッサ36は、別の期間Ｔ₃の間
に集束レンズ26を該最も焦点の合った位置（以下、最良
焦点位置と称す）へ移動させる。また、期間Ｔ₂の間に
自動焦点アルゴリズム800が最良焦点位置を決定しなか
った場合には、マイクロプロセッサ36は、集束レンズ26
を過焦点位置に留まらせる。

【００３８】ユーザが、期間Ｔ₃の終わりから所定の期
間Ｔ₄内にオブジェクトイメージ捕捉スイッチ84を完全
に押した場合には、自動焦点アルゴリズム800により決
定された自動焦点位置がカメラ10に設定されたままとな
る。それ以外の場合には、自動焦点機能がディセーブル
にされ、主レンズ系は、自動焦点アルゴリズム800によ
り決定された最後の焦点位置にセットされたままとな
る。

【００３９】ユーザが、期間Ｔ₃の終わりから所定の期
間Ｔ₄内にオブジェクトイメージ捕捉スイッチ84を完全
に押さなかった場合には、自動焦点機能が再び起動され
て前述の処理が行われる。

【００４０】ここで、図２及び図５を参照してビューフ
ァインダシステム42をより詳細に考察する。ミラー系21
は、ハウジング12内で回動運動を行うように取り付けら
れた支持アーム81を備えている。該支持アーム81は、マ
イクロプロセッサ36に応じて動作するモータサーボシス
テム96の一部を形成するモータ83に連結される。また、
モータサーボシステム96（より詳細にはモータ83）はま
た集束レンズ25,26に連結され、これにより焦点合わせ
のために該集束レンズ25,26が主光路30に沿って移動す
ることが容易となる。支持アーム81は、その末端が経路
選択ミラー46に取り付けられる。ここで、該支持アーム
81がその長手軸のまわりに回転すると、経路選択ミラー
46が回動してレンズ透過光路50内に移動される。経路選
択ミラー46がこのように位置決めされたとき、ビューフ
ァインダシステム42は主光路30に沿って伝搬する光を観
察できなくなる。経路選択ミラー46はまた、ビューファ
インダシステム42がマイクロディスプレイ44から発せら
れる光を観察できるように位置決めされる。

【００４１】ここで、図２、図５、及び図７を参照して
イメージ捕捉システム20についてより詳細に考察する。
該イメージ捕捉システム20は、ユーザが捕捉されたイメ
ージを記憶装置38に格納した後に該捕捉されたイメージ
を直ちに見ることを可能にする。ここで、イメージセン
サ34は、光をディジタル信号出力という形で電気信号へ
と変換し、該電気信号は、記憶装置38に記憶するために
バッファメモリ90からマイクロプロセッサ36へとバッフ
ァされる。バッファメモリ90はまた、光変換システム19
の一部を形成し、該光変換システム19は、カメラ10の自
動焦点機能、自動露出機能、及びイメージ捕捉機能を容
易にするタイミングジェネレータ92及び利得制御回路94
を備えている。

【００４２】イメージ捕捉システム20はまた、モータ83
に連結された回動可能に取り付けられた機械式リンク機
構85を備えている。支持アーム81は、その末端に部分反
射・部分透過ミラー42が取り付けられている。ここで、
機械式リンク機構85が遮蔽位置から解放位置まで回転す
るとき、ミラー42がレンズ透過光路50内へと移動され
て、ビューファインダシステム42が遮蔽されると共に主
光路30が十分に解放され、これにより光が減衰されずに
偏向ミラーに32に到達することが可能となる。好ましい
動作モードではミラー42及びミラー46が同時に移動す
る。しかし、当業者であれば、ミラー42,46を互いに別
々に移動させて上記と同一結果を達成できることが理解
されよう。したがって、例えば、低い周囲光条件下でユ
ーザがイメージ捕捉プッシュボタン84を中間位置まで押
した場合には、ミラー42,46が静止した状態のまま、自
動露出アルゴリズム700及び自動焦点アルゴリズム800が
マイクロプロセッサ36により実行される。ここで、ユー
ザがプッシュボタン84を完全に押した際に、周囲光が不
十分な場合には、イメージ捕捉ルーチン600は経路選択
ミラー46の移動を遅らせることが可能である。かかる状
況では、イメージ捕捉ルーチン600は、まずミラー42を
レンズ透過光路50内に移動させて、自動露出アルゴリズ
ム700がオブジェクトイメージの捕捉前にカメラの露出
設定を調整することを可能にする。自動露出サブルーチ
ン700が実行されると、イメージ捕捉ルーチン600が進行
してイメージの捕捉及び経路選択ミラー46の移動を行
い、ユーザがビューファインダシステム42を介してマイ
クロディスプレイ44から発せられる光を観察することを
可能にする。したがって、この例では、ミラー42,46は
互いに別々に移動し、本発明の好ましい実施形態で説明
したように同時に移動するものではない。

【００４３】次に、図８を参照してイメージ捕捉ルーチ
ン600についてより詳細に考察する。イメージ捕捉ルー
チン600は、ユーザがイメージ捕捉スイッチ84を半分の
位置まで押したときに必ず出される開始コマンド602で
始まる。イメージ捕捉スイッチ84の作動が検出される
と、イメージ捕捉ルーチン600が判定ステップ604へと進
んで、最後にスイッチが完全に押された時刻からＴ秒以
内にユーザがイメージ捕捉スイッチ84を完全押下位置ま
で押したか否かを判定する。ここで、イメージ捕捉スイ
ッチ84が完全に押されなかった場合には、ルーチン600
は、自動露出サブルーチン700を呼び出すコマンド呼び
出しステップ620へと進行する。該自動露出サブルーチ
ン700については後に詳述する。

【００４４】呼び出しステップ620で露出サブルーチン7
00が実行された後、プログラムは、自動焦点サブルーチ
ン800を呼び出す呼び出しステップ622へと進行する。該
自動焦点サブルーチン800については後に詳述する。自
動焦点サブルーチン800が実行された後、プログラム
は、同プログラムをコマンドステップ606へ進行させるG
OTOコマンド624へと進行する。

【００４５】ここで判定ステップ604について再び検討
する。該判定ステップ604でイメージ捕捉スイッチ84が
Ｔ秒以内に完全に押されたと判定された場合には、イメ
ージ捕捉ルーチン600は、コマンドステップ606へと進行
して、部分反射・部分透過ミラー48をｔミリ秒間にわた
り主光路外へ回動させる。該期間ｔミリ秒は、イメージ
センサ34がオブジェクトイメージを表す光を捕捉し、及
び該捕捉した光をオブジェクトイメージを示す電気信号
へと変換するのに十分な期間である。ここで、ミラー48
が主光路外へ回動されて二次光路内に入ると、ユーザ
は、主レンズを通るオブジェクトイメージを見ることが
できなくなる。

【００４６】次いで、イメージ捕捉ルーチン600は、判
定ステップ607へと進んで、自動露出サブルーチン700が
以前に実行されたときにカメラ10の露出が設定されたか
否かが判定される。ミラー42が主光路30内に配置された
際にカメラの露出が以前に設定されていない場合には、
ルーチン600は、自動露出サブルーチン700を呼び出す呼
び出しコマンド609へと進行する。自動露出サブルーチ
ン700の実行が成功した場合には、サブルーチン700から
抜けてコマンドステップ608へと進行する。

【００４７】ここで判定ステップ607について再び考察
する。ミラー42が主光路30内に配置された際にカメラ10
の露出が以前に設定されている場合には、ルーチン600
は、前述のように自動露出サブルーチン700を呼び出す
ことなくコマンドステップ608へと直接進行する。コマ
ンドステップ608は、オブジェクトイメージにより反射
された光を２進電気信号へと変換するのに十分な期間に
わたりイメージセンサ34を起動させる。オブジェクトイ
メージを示す２進信号がイメージセンサ34により生成さ
れた後、ルーチン600は、記憶システム38に2進信号を記
憶させるコマンドステップ610へと進行する。コマンド6
10はまた、経路選択ミラー46をレンズ透過光路又は二次
光路50内へと回動させて、ユーザがマイクロディスプレ
イ44の画面を見ることができるようにする。

【００４８】経路選択ミラー46が、二次光路50内へと回
動されると、ルーチン600は、コマンドステップ612へと
進行して、記憶システム38に格納されたオブジェクトイ
メージを直ちに読み出してマイクロディスプレイ44へ送
る。このようにして、ユーザは、カメラの動作モードを
プレビューモードからレビューモードに変更することな
く、捕捉したオブジェクトイメージを直ちに見ることが
可能となる。

【００４９】次いで、ルーチン600は、判定ステップ614
へと進んで、ユーザがイメージ捕捉スイッチ84を放した
か否かを判定する。ユーザがイメージ捕捉スイッチ84を
放していない場合には、プログラムは、スイッチ84が放
されるまで判定ステップ614で待機する。スイッチ84が
放された場合には、ルーチン600は、コマンドステップ6
16へと進行して、ミラー42,46をその最初の位置に戻
す。また、コマンドステップ616で、判定ステップ604に
関して上述したような自動露出アルゴリズム700及び自
動焦点アルゴリズム800を再び実行する必要があるか否
かの判定を容易にするためにプログラムタイマーが作動
される。プログラムタイマーが設定された後、制御プロ
グラム600は、終了コマンド618へと進み、ルーチン600
を終了して、ユーザが捕捉イメージスイッチ84を再び押
すのを待つ。

【００５０】次に、図１０を参照して自動露出アルゴリ
ズム700について詳細に考察する。ステップ620（図８）
から自動露出アルゴリズム702が呼び出されると、自動
露出サブルーチンは、開始コマンド702から捕捉開始コ
マンド704へと進行する。捕捉開始コマンドは、イメー
ジセンサ34が、主レンズ24を通して見た周囲光の状態を
示す露出較正信号を生成することを可能にする。ここ
で、イメージセンサ34により生成される信号は、主レン
ズ34を通して見たイメージ全体の一部のみを示すもので
ある。

【００５１】次に、サブルーチンは、細分コマンド706
へと進行して、前記露出較正信号を複数のグレーレベル
区分へと細分化させる。各区分が形成される際、結果的
に得られた区分は、配列及び格納コマンド708を介して
格納される。ここで、該複数の区分は、マトリクス配
列、連続する複数区分からなるストリップ、又は重複す
る複数の区分からなる複数の組として格納することが可
能である。

【００５２】次いで、サブルーチンは、変換コマンド71
0へと進行して、各区分を読み出し、該読み出した各区
分に２進値を割り当てる。所与の区分について、そのグ
レーレベル値が約18％の所定の輝度レベルを超えた場合
に、２進値１が確立される。また、所与の区分が、約18
％のしきい値を超えない場合には、該区分に２進値０が
割り当てられる。この２進値の割り当ては、配列内の全
ての区分に値１又は０が割り当てられるまで続行され
る。割り当てられた値は、格納コマンド712によって格
納され、その後にポインタとして利用される。次いで、
サブルーチンは、露出レベル設定コマンド714へと進
み、マイクロプロセッサが、決定されたポインタ値に基
づき所望の露出設定値に対応する露出値を読み出す。該
読み出された露出値がカメラ10に適用される。次いでサ
ブルーチンは、リターンコマンド716へと進行して、呼
び出しコマンド622（図６）においてメインプログラム
に制御を返す。

【００５３】ここで図９を参照して自動焦点アルゴリズ
ム800についてより詳細に考察する。自動焦点サブルー
チン800がステップ622（図６）から呼び出されると、該
自動焦点サブルーチン800は、開始コマンド802から捕捉
シーケンス開始コマンド804へと進行する。捕捉シーケ
ンス開始コマンド804は、サンプリング期間Ｔ₁秒を複数
のサンプリング期間t₁へと細分化して一連のイメージを
捕捉する。ここで、各時間t₁毎に、１つのイメージが捕
捉されて一時的に格納される。次いで、アルゴリズム
は、コマンドステップ806へと進み、主カメラレンズを
サンプリング期間Ｔ₁の間に最初の過焦点位置からフル
レンジ焦点位置まで移動させる。上記説明より、主レン
ズ系がその全焦点範囲にわたり移動する際に異なる焦点
特性を有する一連のイメージが捕捉される、ということ
が当業者には理解されよう。

【００５４】次いで、サブルーチンは、判定ステップ80
8へと進み、主レンズ系がその全焦点範囲にわたり進行
されたか否かが判定される。レンズが、その全範囲にわ
たり移動されていない場合には、サブルーチンはコマン
ドステップ810へと進み、主レンズを通して見た現在の
イメージを一時的に格納する。次いでサブルーチンは判
定ステップ808に戻る。上述より、主レンズ系がその全
焦点範囲にわたり移動する際に、捕捉されたイメージの
異なる各々が一時的に格納される、ということが当業者
には理解されよう。

【００５５】主レンズが、その全移動範囲にわたって移
動されたと判定されると、サブルーチンは、判定ステッ
プ808からレンズ戻しコマンド812へと進行する。レンズ
戻しコマンド812は、主レンズをその最初の過焦点位置
へと戻す。

【００５６】該レンズ戻しコマンド812が実行された
後、サブルーチンは、計算コマンド814へと進んで、一
時的に格納された各イメージ毎に焦点係数を計算して、
捕捉したイメージのどれが最も良い焦点係数を有するか
を判定する。ここで、サブルーチンは、現在の焦点係数
が、以前に格納されたイメージよりも良好に焦点の合っ
たイメージを示すものである場合には、格納コマンド81
6に進んで現在の焦点係数を格納する。次いで、サブル
ーチンは、判定ステップ818へと進み、主レンズがその
最初の過焦点位置に戻されたか否かを判定する。

【００５７】主レンズがその最初の過焦点位置に戻され
ていない場合には、サブルーチンは、計算ステップ814
に戻り、上述と同様に進行する。また、主レンズがその
最初の過焦点位置に戻されている場合には、サブルーチ
ンは判定ステップ820に進み、最良の焦点位置が決定さ
れたか否かを判定する。最良の焦点位置が決定されてい
ない場合には、プログラムは戻りステップ824に進み、
サブルーチンを、GO TOステップ624（図８）において主
制御プログラムに戻す。最良の焦点位置が決定された場
合には、プログラムはレンズ移動コマンド822に進み、
主レンズをその最良焦点位置へと移動させる。レンズが
最良焦点位置に移動されると、サブルーチンは戻りステ
ップ824へと進行する。

【００５８】ここで図７を参照してカメラ10について更
に詳細に考察する。状態ディスプレイ72は、カメラのユ
ーザが見るためにカメラハウジング12の上側に取り付け
られる。該ディスプレイ72は、英数字及びグラフィック
情報を表示することができる液晶ディスプレイであるこ
とが好ましい。ディスプレイ72は、従来の態様でディス
プレイドライバ回路70により駆動される（従ってその詳
細な説明は省略する）。該ディスプレイドライバ回路70
は、図７から最もよく分かるように、バス80を介してマ
イクロプロセッサ36に接続される。

【００５９】ディスプレイドライバ回路70はまた、マイ
クロディスプレイ44に接続され、該マイクロディスプレ
イ44上には、カメラ10がイメージ捕捉動作モードで動作
している際にユーザがイメージ捕捉スイッチ84を作動さ
せるたびに、記録されたイメージが表示される。該マイ
クロディスプレイ44はまた、カメラがメニュー動作モー
ドで動作している際にメニュー情報を表示する。ここ
で、カメラがメニュー動作モードで動作している場合、
ユーザは、スクロールスイッチ86,88を介して、記憶シ
ステム38に格納されているイメージをスクロールさせる
ことが可能であり、また、格納されているイメージのう
ち選択された１つ又は全てのイメージをユニバーサルシ
ステムバス26を介してダウンロードするため、又は格納
されているイメージのうちの１つ又は全てを削除するた
めの、メニュー選択項目を表示することが可能である。
端的に言えば、マイクロディスプレイ44は、内部メモリ
38に格納された制御プログラムを使用して、マイクロプ
ロセッサ36により生成されるグラフィカルユーザインタ
フェイス（ＧＵＩ）の一部としてユーザが選択すること
ができる複数のコマンドオプションを提供する一連のメ
ニューを表示することが可能である。

【００６０】手動操作可能な制御部86,88を押して、Ｇ
ＵＩを提供するためにマイクロディスプレイ44上に表示
されるコマンドオプションを上下にスクロールさせるこ
とが可能である。プッシュボタン86は、メニュー動作モ
ードで押された際に、内部メモリ38に格納されている制
御プログラムのコマンドの制御下にあるマイクロプロセ
ッサ36に、マイクロディスプレイ44の表示画面上でハイ
ライト表示されているコマンドオプションを選択させ
る。

【００６１】本発明の好ましい実施形態について説明し
及び図示してきたが、本発明の構成及び詳細の両者を変
更可能であることが当業者には理解されよう。したがっ
て、本発明に与えられる保護は、特許請求の範囲によっ
てのみ制限されるべきである。

【００６２】以下においては、本発明の種々の構成要件
の組み合わせからなる例示的な実施態様を示す。 １．捕捉すべきオブジェクトイメージの焦点合わせを自
動的に行う方法であって、１つの静止レンズ部材(24)及
び少なくとも１つの可動レンズ部材(26)を備えた主レン
ズ系(22)を通過して伝送された一連のイメージを一時的
に格納し、該一連の一時的に格納したイメージ中の最も
焦点の合ったイメージを決定し、決定した焦点の合った
位置へと前記少なくとも１つの可動レンズ部材(26)を移
動させる、という各ステップを有する、捕捉すべきオブ
ジェクトイメージの焦点合わせを自動的に行う方法。 ２．前記一連のイメージを一時的に格納する前記ステッ
プを容易化するために、前記少なくとも１つの可動レン
ズ部材(26)をイメージ捕捉期間中に開始位置からフルレ
ンジ集束位置まで直線的な移動経路に沿って移動させ、
前記直線的な移動経路に沿った何れかの場所に存在す
る、決定された焦点の合ったレンズ位置の計算を容易化
するために、前記少なくとも１つの可動レンズ部材(26)
を、前記フルレンジ焦点位置から前記開始位置まで前記
直線的な移動経路に沿って反対方向に移動させ、前記少
なくとも１つの可動レンズ部材(26)を前記開始位置から
前記決定された焦点の合った位置まで移動させる、とい
う各ステップを有する、前項１に記載のオブジェクトイ
メージの焦点合わせを自動的に行う方法。 ３．前記の最初の移動ステップが、前記開始位置から前
記フルレンジ集束位置までの連続的な移動である、前項
２に記載のオブジェクトイメージの焦点合わせを自動的
に行う方法。 ４．前記の二番目の移動ステップが、前記フルレンジ集
束位置から前記開始位置までの連続的な移動である、前
項２に記載のオブジェクトイメージの焦点合わせを自動
的に行う方法。 ５．焦点の合ったレンズ位置が決定されない場合に前記
の最後の移動ステップを阻止するステップを更に有す
る、前項２に記載のオブジェクトイメージの焦点合わせ
を自動的に行う方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って構成されたシャッタレスディジ
タルカメラを示す斜視図である。

【図２】図１のカメラの平面図であり、捕捉すべきイメ
ージをプレビューするためのレンズ透過光路が示されて
いる。

【図３】図１のカメラの側面図であり、カメラ動作条件
の自動設定を容易にするミラー経由光路が示されてい
る。

【図４】図１のカメラの正面図である。

【図５】図１のカメラのもう１つの平面図であり、捕捉
したディジタルイメージのビューを容易にする別の光路
が示されている。

【図６】図１のカメラのもう１つの側面図であり、オブ
ジェクトイメージを捕捉するためのもう１つのレンズ透
過光路が示されている。

【図７】図１のシャッタレスディジタルカメラの構成要
素を示すブロック図である。

【図８】図１のカメラでオブジェクトイメージを捕捉す
るための制御プログラムの各ステップを示す高レベルフ
ローチャートである。

【図９】図１のカメラの焦点を自動設定するための制御
プログラムの各ステップを示す高レベルフローチャート
である。

【図１０】図１のカメラの露出レベルを自動調整するた
めの制御プログラムの各ステップを示す高レベルフロー
チャートである。

【符号の説明】

10 ディジタルカメラ 22 主レンズ系 24 主レンズ 26 集束レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイソン・ブラウン アメリカ合衆国カリフォルニア州94301, パロアルト，タッソ・ストリート・アパー トメント・エイ・415

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】捕捉すべきオブジェクトイメージの焦点合
   わせを自動的に行う方法であって、 １つの静止レンズ部材(24)及び少なくとも１つの可動レ
   ンズ部材(26)を備えた主レンズ系(22)を通過して伝送さ
   れた一連のイメージを一時的に格納し、 該一連の一時的に格納したイメージ中の最も焦点の合っ
   たイメージを決定し、 決定した焦点の合った位置へと前記少なくとも１つの可
   動レンズ部材(26)を移動させる、という各ステップを有
   する、捕捉すべきオブジェクトイメージの焦点合わせを
   自動的に行う方法。