JP2004145022A - デジタルカメラ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮影エリア40内に設けられ、AE検出及びAF検出を行う検出範囲42と、被写体41との間には、ズームレンズ及びフォーカスレンズの移動による光軸のズレに伴ってズレ量dX,dYが発生する。このズレ量dX,dYを補正する補正値を予め記憶させた記憶手段を備えたので、ズームレンズ及びフォーカスレンズのそれぞれの位置毎に検出範囲42の位置を補正することができる。これにより、固体撮像素子により所得された画像データに対して、補正された検出範囲43に対応する画像データを選定することが可能である。よって、この選定された画像データに基づいてAE検出及びAF検出が行われるので、適正な露出値、合焦位置を得ることができる。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルカメラに関し、更に詳しくは、TTL(Through The Lens)方式のAE(Auto Exposure) 制御/ AF(Auto Focus)制御を行うデジタルカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
TTL方式のAE制御及びAF制御は、実際にレンズを通ってきた光に対してAE制御及びAF制御を行うため、正確な露出が計れるという利点や、正確な合焦位置を得られるという利点があり、デジタルカメラに広く採用されている技術である。このようなAE制御やAF制御は、撮影エリア内に予め設定された検出範囲に対応する画像データを抽出することにより行っている。しかしながら、レンズ鏡筒の工作精度等により、ズームレンズやフォーカスレンズの移動に伴い、光軸にズレが生じることがある。このズレに伴い、撮影エリア内での被写体の位置にズレが発生し、前述した検出範囲内の被写体位置にもズレが生じるので、正確なAE制御とAF制御を行うのが困難であった。このようなズレに対してレンズ鏡筒の組立て時の調整だけで対応するのは非常に困難である。
【0003】
上記の問題を解決するために、ズームレンズ及びフォーカスレンズのそれぞれの位置に対応する光軸のズレ量を予め記憶させた記憶媒体を備えることにより、ズレ量を考慮した画像切出し範囲を設定することにより、画像内での被写体の位置のズレを補正する技術が知られている(特許文献1参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−317424号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の技術では、AE検出及びAF検出を行う検出範囲と被写体とのズレについては考慮されていないため、適正な露出値及び合焦位置を得ることが困難であった。
【0006】
本発明は、上記問題点を解決するためのもので、レンズ鏡筒の工作精度等に起因する光軸のズレを考慮して、正確な露出値及び合焦位置を得ることにより、鮮明な画像を撮影することが可能なデジタルカメラを提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明のデジタルカメラは、ズームレンズ、フォーカスレンズを有する撮影レンズと、撮影レンズの背後に位置し、撮影レンズを通して被写体の画像データを取得する固体撮像素子と、固体撮像素子により取得された画像データから、撮影エリア内に予め設定された検出範囲に対応する画像データを抽出して、この抽出データに基づいて露出値を検出する自動露出検出手段、または、この抽出データに基づいてフォーカスレンズの合焦に必要な情報を検出する自動焦点検出手段とを備え、さらに、ズームレンズ及びフォーカスレンズの移動に伴って発生する光軸のズレにより、被写体と検出範囲との間に発生するズレをズームレンズ及びフォーカスレンズの位置毎に補正する補正値が予め記憶された記憶手段と、ズームレンズ及びフォーカスレンズの移動後に、この記憶手段から対応する補正値を読み出して、この補正値に基づいて検出範囲の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明のデジタルカメラの電気構成を示すブロック図である。撮影レンズ2は、ズームレンズ3,フォーカスレンズ4,絞り5が設けられており、ズーミングを行うズーム用モータ6と、焦点調整を行うフォーカス用モータ7と、絞り調整を行う絞り用モータ8により、それぞれが駆動される。
【0009】
撮影レンズ2の背後には、CCDイメージセンサやCMOSイメージセンサ等で構成された固体撮像素子9が配置されている。撮影レンズ2を透過した被写体光が、固体撮像素子9に画像データとして取得される。固体撮像素子9は、ドライバ10及びタイミングジェネレータ11を介して、デジタルカメラ全体を制御するCPU12に接続されている。このCPU12が、クロック信号を発生させるタイミングジェネレータ11と、ドライバ10を制御することにより、水平転送路及び垂直転送路を駆動する高速パルスを発生させて固体撮像素子9を駆動させる。
【0010】
この固体撮像素子9から出力された画像データは、相関二重サンプリング回路(CDS)13に入力され、固体撮像素子9の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したR,G,Bの画像データとして出力される。CDS13から出力された画像データは、増幅器(AMP)14で増幅されて、A/D変換器15でデジタルデータに変換される。デジタル化された画像データは、画像信号処理部16に送信される。画像信号処理部16は、データバス20を介して、ビデオメモリ17及びバッファメモリ18に接続されており、それぞれに画像データを書き込む。
【0011】
ビデオメモリ17は、画像表示用LCD19を電子ビューファインダとして使用する際に、解像度の低い画像データが一時的に記録される。ビデオメモリ17に記録された画像データは、データバス20を介してLCDドライバ21に送信され、画像表示用LCD19に表示される。バッファメモリ18は、撮像された高解像度の画像データが一時的に記録される。このバッファメモリ18から読み出された画像データは、データバス20を介して接続されている圧縮・伸張処理部22により、JPEG等の圧縮方式により圧縮される。圧縮された画像データは、CPU12がメディアコントローラ23を制御して、メモリカード等の記録媒体である記録メディア24に記録される。
【0012】
また、CPU12は、複数のボタンで構成される操作部26によって、ユーザからの画像再生の命令を取得した場合には、メディアコントローラ23を制御して、記録メディア24から画像データを読み出す。CPU12は、圧縮・伸張処理部22を制御して、読み出した画像データの伸張を行う。その後、CPU12は、LCDドライバ21を制御して伸張された画像データを画像表示用LCD19に表示させる。
【0013】
画像信号処理回路16は、撮像された高解像度の画像データがバッファメモリ18内に記録されている間に、例えば階調変換、色変換、画像の超低周波輝度成分の階調を圧縮するハイパートーン処理、粒状を抑制しながらシャープネスを強調するハイパーシャープネス処理等の画像処理を施す。
【0014】
また、画像信号処理部16は、データバス20を介して、CPU12、AE検出部27、AF検出部28、及びメモリ33に接続されている。CPU12は、画像信号処理部16の画像データに対して、AE検出及びAF検出を行うために撮影エリアの中央部に設定された検出範囲に対応する画像データの選定を行う。本実施形態では、AE検出とAF検出の両方を1つの検出範囲で行うものとして説明を行う。
【0015】
AE検出部27は、CPU12により選定された検出範囲に対応する画像データを画像信号処理部16から抽出して、この抽出された画像データの輝度信号を積分することによって測光を行う。この測光方式は、中央重点測光と呼ばれ、画面の中央部分に重点を置いて、画面全体の平均的な明るさを測る方式であり、殆どのデジタルカメラに採用されている。
【0016】
この測光により得られた測光データは、AE検出部27からCPU12に送信される。CPU12は、取得した測光データに基づき、モータ制御部29を制御して絞り用モータ8を駆動することにより、絞り5を調整する。これにより、露出制御が行われる。この露出制御は、電子シャッタによって光量を制御して行っても良い。
【0017】
AF検出部28は、CPU12により選定された検出範囲に対応する画像データを画像信号処理部16から抽出する。焦点位置を検出する方法は、合焦位置で画像データの高周波成分が最大振幅になるという特徴を利用して行う。AF検出部28は、抽出された画像データの高周波成分を1フィールド期間積分することにより、振幅値を算出する。AF検出部28は、CPU12がモータ制御部30を制御することによりフォーカス用モータ7を駆動してフォーカスレンズ4を移動させている間に順次振幅値の計算を実行し、最大振幅を検出した時に検出値をCPU12に送信する。CPU12は、この検出値を取得して対応する合焦位置に、フォーカスレンズ4を移動させるようにモータ制御部30に指令を出す。モータ制御部30は、フォーカス用モータ7を制御してフォーカスレンズ4を合焦位置に移動させる。
【0018】
CPU12には、シャッタボタン31が接続されており、ユーザによりシャッタボタン31が半押しされた時に、この合焦位置の検出が行われる。また、CPU12には、モータ制御部32を介して、ズーム用モータ6が接続されており、CPU12が、操作部26によってユーザからのズームの指令を取得した場合に、モータ制御部32を制御してズーム用モータ6を駆動させることにより、ズームレンズをWIDE端とTELE端との間で移動させる。
【0019】
また、CPU12には、CPU12の動作に必要な制御プログラムが記憶されたROM25が接続されており、この制御プログラムに基づいて動作する。
【0020】
前述したように、ズームレンズ3とフォーカスレンズ4は、ズーム用モータ6とフォーカス用モータにより移動される。このズームレンズ3またはフォーカスレンズ4の移動に伴い、レンズ鏡筒の工作精度等に起因して撮影光学系の光軸のズレが生じる。
【0021】
この光軸のズレについて、以下に説明を行う。図2(A)に示す状態から、図2(B)に示す状態にフォーカスレンズ4が移動量W動いた場合に、撮影光学系の光軸のズレが発生する。Y軸方向のズレ量Yと、図示せぬX軸方向のズレ量Xが発生する。これにより、撮影エリア40内の被写体の位置にもdX及びdYのズレ量が発生する。
【0022】
このズレ量を補正しない場合は、検出範囲42がズレたまま測光及び合焦を行うので適正露出及び適正な合焦位置での撮影が不可能である。図3(A)は、フォーカスレンズ4が移動する前の撮影エリア40内の検出範囲42の位置を示している。図3(B)は、フォーカスレンズ4が移動して、撮影光学系の光軸にズレが発生した場合の検出範囲42の位置であり、被写体41に対してdX,dYのズレ量が発生している。この検出範囲42のズレ量を補正するために補正量dX,補正量dY分だけ検出範囲42を移動したのが、補正後の検出範囲43である。これにより、適正露出及び適正な合焦位置での撮影が可能となる。ここでは、フォーカスレンズ4での光軸のズレについて、説明したが、ズームレンズ3が移動する場合も同様に光軸のズレが発生するので、同様に補正を行う。
【0023】
以上のように説明したズームレンズ3とフォーカスレンズ4の移動に伴う撮影光学系の光軸のズレは、それぞれのレンズの位置毎に検出範囲42のズレ量を補正する補正値を予め測定して記憶させておけば、検出範囲42による撮影の不具合は発生しない。
【0024】
この補正値を図1に示すメモリ33に記憶させておく。このメモリ33は、例えば、EEPROMのような基板に実装したままデータを電気的に消去して書き換えるのが容易なものを使用する。CPU12は、データバス20を介して、メモリ33と接続されており、ズームレンズ3とフォーカスレンズ4のそれぞれの位置に対応する補正値を読み出す。CPU12は、画像信号処理部16の画像データに対して、この補正値に基づいて検出範囲42の位置を補正した後に、検出範囲の選定を行う。AE検出及びAF検出は、この補正後の検出範囲43に基づいて行われる。
【0025】
次に、このデジタルカメラのAE制御及びAF制御の処理について説明を行う。図4は、AE制御及びAF制御の処理を説明するフローチャート図である。
【0026】
最初に、AE制御の処理を行う。ステップS1において、CPU12は、ズームレンズ3とフォーカスレンズ4の位置情報を、モータ制御部32及びモータ制御部30から取得する。CPU12は、ステップS1の処理にて取得した位置情報に対応する補正値をデータバス20を介してメモリ33から取得する(ステップS2)。
【0027】
CPU12は、ステップS2の処理にて取得した補正値に基づいて検出範囲42のズレ量を補正し、画像信号処理部16の画像データに対して、補正後の検出範囲43に対応する画像データの選定を行う(ステップS3)。
【0028】
ステップS3の処理にて選定された画像データの輝度信号が、CPU12の制御により、画像信号処理部16からAE検出部27に送信される。AE検出部27は、取得した輝度信号を積分して平均値を算出することにより、測光を行う。この測光により得た検出値は、CPU12により取得される(ステップS4)。
【0029】
CPU12は、ステップS4の処理にて取得した検出値に基づいて、モータ制御部29を制御して絞り用モータ8を駆動させて、絞り5の調整を行う(ステップS5)。
【0030】
次に、AF制御の処理を行う。ステップS6において、CPU12は、ズームレンズ3とフォーカスレンズ4の位置情報を、モータ制御部32及びモータ制御部30から取得する。CPU12は、ステップS6の処理にて取得した位置情報に対応する補正値をデータバス20を介してメモリ33から取得する(ステップS7)。
【0031】
CPU12は、ステップS7の処理にて取得した補正値に基づいて検出範囲42のズレ量を補正し、画像信号処理部16の画像データに対して、補正後の検出範囲43に対応する画像データの選定を行う(ステップS8)。
【0032】
CPU12は、ステップS8の処理にて選定された画像データが、CPU12の制御により、画像信号処理部16からAF検出部28に送信される。AF検出部28は、取得した画像データの高周波成分を1フィールド期間積分を行う。これにより、AF検出部28が積算データを取得する(ステップS9)。AF検出部28は、この積算データに基づいて、高周波成分の振幅が最大となる合焦位置の検出が終了したか否か判定を行う。(ステップS10)。
【0033】
ステップS10の処理にて、検出が終了したと判定された場合には、ステップS12の処理に進む。検出が終了していないと判定された場合には、ステップS11の処理に進む。ステップS11において、CPU12は、モータ制御部30を制御してフォーカス用モータ7を駆動することにより、フォーカスレンズ4を微少移動させる。その後、ステップS6の処理に戻る。ステップS10の処理にて合焦位置の検出が終了したと判定されるまで、ステップS6からステップS11の処理が繰り返し行われる。
【0034】
ステップS12において、CPU12は、AF検出部28から検出値を取得する。その後、CPU12は、モータ制御部30を制御してフォーカス用モータ7を駆動することにより、検出値に対応する合焦位置にフォーカスレンズ4を移動させる(ステップS13)。これにより、AE制御及びAF制御の処理が終了する。
【0035】
AE制御の処理が終了した後に、AF制御を行うように説明したが、これに限るものではなく、AE制御とAF制御の処理を平行して行っても良い。この場合、ステップS1からステップS5までの処理と、ステップS6からステップS13までの処理を並列に処理する。
【0036】
なお、本実施形態においては、AE検出を行うのに中央重点測光方式を用いたが、これに限るものではなく、例えば、スポット測光方式や平均測光方式等を行っても良い。また、本実施形態では、1つの検出範囲を使用してAE検出とAF検出の両方を行ったが、これに限るものではなく、AE検出とAF検出のそれぞれに別々の検出範囲を設定しても良い。例えば、AE検出では、検出範囲を全画面に設定して平均測光を行い、AF検出では、検出範囲を中央エリアに設定するなど様々なパターンが可能である。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデジタルカメラによれば、ズームレンズ及びフォーカスレンズの移動による光軸のズレに伴い、AE検出及びAF検出を行う検出範囲と被写体との間に発生するズレ量を補正する補正値を予め記憶させた記憶手段を備えたので、ズームレンズ及びフォーカスレンズのそれぞれの位置毎に検出範囲の位置を補正して、補正された検出範囲に対応する画像データを選定することにより、適正な露出値、合焦位置を得ることができる。これにより、適正な露出でピントが合った鮮明な画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図2】フォーカスレンズの移動に伴って発生する光軸のズレを説明する図である。
【図3】検出範囲の補正を説明する図である。
【図4】AE制御及びAF制御の処理を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
2 撮影レンズ
3 ズームレンズ
4 フォーカスレンズ
5 絞り
6 ズーム用モータ
7 フォーカス用モータ
8 絞り用モータ
9 固体撮像素子
12 CPU
16 画像信号処理部
27 AE検出部
28 AF検出部
29,30,31 モータ制御部
33 メモリ
Claims (1)
- ズームレンズ、フォーカスレンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズの背後に位置し、前記撮影レンズを通して被写体の画像データを取得する固体撮像素子と、前記固体撮像素子により取得された前記画像データから、撮影エリア内に予め設定された検出範囲に対応する画像データを抽出して、この抽出データに基づいて露出値を検出する自動露出検出手段、または、この抽出データに基づいて前記フォーカスレンズの合焦に必要な情報を検出する自動焦点検出手段とを備えたデジタルカメラにおいて、
前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズの移動に伴って発生する光軸のズレにより、前記被写体と前記検出範囲との間に発生するズレを前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズの位置毎に補正する補正値が予め記憶された記憶手段と、
前記ズームレンズ及び前記フォーカスレンズの移動後に、前記記憶手段から対応する前記補正値を読み出して、この補正値に基づいて前記検出範囲の位置を制御する制御手段とを設けたことを特徴とするデジタルカメラ。
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