JP2004177476A - カメラ - Google Patents
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Abstract
【課題】脱調などのモータの異常を正確に検出することができるカメラを提供することを目的とする。
【解決手段】レンズを移動させるレンズ駆動部が稼動している間に、撮影画像のコントラストを検知する。通常、レンズが移動すると被写体のデフォーカス量が変化するため、コントラストも所定程度以上の変化を生じる。レンズ駆動部が稼動していながら、検知されたコントラストに所定程度以上の変化が生じていない場合には、レンズが移動していないことを示し、この場合に、レンズ駆動部に脱調などの異常が生じていると判定する。
【選択図】 図４
【解決手段】レンズを移動させるレンズ駆動部が稼動している間に、撮影画像のコントラストを検知する。通常、レンズが移動すると被写体のデフォーカス量が変化するため、コントラストも所定程度以上の変化を生じる。レンズ駆動部が稼動していながら、検知されたコントラストに所定程度以上の変化が生じていない場合には、レンズが移動していないことを示し、この場合に、レンズ駆動部に脱調などの異常が生じていると判定する。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズを移動させることによって被写体に焦点をあわせて被写体の撮影を行うカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フォーカスレンズやズームレンズなどのレンズを光軸に沿う方向に移動させることにより、所望の被写体に焦点を合わせたり（合焦）、所望の撮影画角を実現したり（変倍）することが行われている。これらのレンズを移動させるための駆動源としては、ステッピングモータが広範に用いられている。
【０００３】
上記のステッピングモータは、パルスモータともよばれ、パルス信号に同期して回転するモータである。ステッピングモータ以外の、例えばＤＣモータなどのようなモータは、印加電圧を変化させることによって回転を制御するものが多く、例えば、電圧の印加を中断してもモータが完全に停止するまでには時間がかかるなどというように、動きを正確に制御することは困難である。一方、ステッピングモータは、１パルスあたりの回転角度が決められており、ステッピングモータに入力するパルスの数を制御することで、ステッピングモータの回動を正確に制御することができる。したがって、このステッピングモータを上記のレンズに取り付けることにより、所定の位置にレンズを正確に移動させることができるため、精度よく被写体に焦点を合わせることができる。
【０００４】
このように、ステッピングモータは、正確な制御が行えるうえ、ステッピングモータと同様に正確な制御を目的としたサーボモータなどと比べて安価かつ小型であるという利点もある。しかし、カメラを使用する際の環境温度が低下したときなどのように、レンズを駆動する負荷が増加した場合に、モータの回転速度を無理に上昇させるような指示が与えらると、モータがその指示に追従できずに止まってしまう脱調という不具合を生じることがある。この脱調によって、モータの動きが不安定になると、レンズを正しい位置に移動させることが困難になり、撮影画像がぼやけたり、フォーカスレンズやズームレンズなどのレンズ同士が衝突してしまったり、さらには、レンズの移動ができなくなって、変倍や合焦の動作が行えなくなってしまう恐れがある。この不具合を解消するものとして、特許文献１には、レンズが所定の位置を通過したことを検出するための検出装置を備え、その検出装置で検出された結果を基に脱調の度合いなどを判定して、脱調の度合いに応じてステッピングモータの駆動電圧や駆動周波数を変化させる撮像装置について記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３１６１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されている撮像装置は、上記のような特別な検出装置を備えたカメラのみに適用範囲が限られるため、一般的であるとは言い難い。また、検出装置で検出された結果に基づいて脱調が生じていると判定されたとしても、本当に脱調が生じているのか、あるいは、その検出装置自体に異常が生じているのかという原因の切り分けが困難であるという問題がある。異常の原因の切り分けができない場合、検出装置あるいはモータのいずれかは正常であっても、両方を交換しなければならないなどという不都合が生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、脱調などのモータの異常を正確に検出することができるカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のカメラは、レンズによって被写体像を結像させ、被写体像を撮影するカメラにおいて、
レンズを光軸に沿う方向へ移動させるレンズ駆動部と、
被写体像のコントラストを検知するコントラスト検知部と、
レンズ駆動部が稼動している間にコントラスト検知部で検知されたコントラストの変化が所定程度以下の変化である場合に、レンズ駆動部に異常が生じていると判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする
従来、合焦動作を行う際には、レンズに取り付けられたモータを制御してレンズを光軸に沿う方向に移動させながら、所定時間ごとに固体撮像素子で被写体像を読み取り、その被写体像のコントラストが最大になるときのレンズの位置を検出することが行われている。被写体像のコントラストは、被写体像の鮮明さやぼけ具合などを表すものであり、被写体にピントが合っているときにはコントラストが高くなり、そのときのレンズの位置（以下、被写体にピントが合っているときのレンズの位置を合焦レンズ位置と称する）からレンズが離れるほど、被写体からピントがはずれてコントラストが低くなる。したがって、モータが正常に制御されてレンズが移動しているときには、そのレンズの動きに伴って、固体撮像素子で読み取られる被写体像のコントラストも変化する。逆に、脱調などによってレンズが止まっているときには、被写体像のコントラストは一定となる。
【０００９】
本発明のカメラは、上記のような原理を用いて、レンズ駆動部が稼動している間に検知される被写体像のコントラストの変化が所定程度以下である場合には、レンズ駆動部に異常が生じていると判定する。コントラストの検知は、従来からオートフォーカス機能などで一般的に行われており、その検知結果を利用することができるため、特別な装置や処理を必要とせずにレンズ駆動部の異常を検出することができる。また、例えば、レンズの位置を検出するセンサーなどによってレンズ駆動部の異常を判定する特別な装置も備えている場合には、その装置によってレンズ駆動部に異常が生じていると判定されたときに、コントラストの変化が所定程度以下である場合はレンズ駆動部の異常、あるいは、コントラストは所定程度以上変化している場合はその装置の異常というように、異常の原因の切り分けを適切に行うことができる。
【００１０】
また、本発明のカメラは、レンズによって結像された被写体像を読み取って画像データを得る固体撮像素子を備え、
コントラスト検知部は、固体撮像素子で得られた画像データに基づいて被写体像のコントラストを検知するものであることが好適である。
【００１１】
固体撮像素子によって被写体像を読み取って、その被写体像を表す画像データを得るデジタルカメラにおいては、オートフォーカス機能などにおいて、被写体像のコントラストの検知が一般的に行われている。この検知結果をレンズ駆動部の異常判定にも利用することにより、従来から使われているカメラにも本発明を容易に適用することができる。
【００１２】
また、本発明のカメラにおいて、上記のレンズ駆動部は、レンズを駆動するモータと、モータのトルクを調整するトルク調整部とを備え、
トルク調整部は、異常判定部でレンズ駆動部に異常が生じていると判定された場合に、モータのトルクを上昇させてレンズ駆動部の異常を復旧させるものであることが好ましい。
【００１３】
特に、ステッピングモータをレンズの駆動源として備えたカメラにおいては、モータの回転速度を急に変化させると、脱調が生じてモータが停止してしまい、レンズを制御できなくなってしまうことがある。この脱調は、ある程度軽いものであれば、モータのトルクを上昇させることによって回避することができる。
【００１４】
本発明のカメラによると、レンズ駆動部に異常が生じている場合には、トルク調整部で、例えば、モータの駆動電圧を上昇させたり、あるいはモータの回転速度を低下させることにより、モータのトルクを上昇させ、脱調などのようなモータの不具合を復旧させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態のデジタルカメラ１０を示す外観図である。
【００１７】
デジタルカメラ１０の正面には、外観上、撮影時に押されるシャッタボタン１１、シャッタボタン１１の押下に同期して発光する閃光発光装置１２、閃光発光装置１２から発光された光量を計測する調光センサ１３、撮影者が被写体の位置などを定めるために覗くファインダ１４、および被写体に焦点を合わせるフォーカスレンズや撮影画角を切り替えるズームレンズなどで構成されるレンズ群１５が備えられている。シャッタボタン１１は半押しおよび全押しの２段階に押下可能であり、シャッタボタン１１を半押しすると、レンズ群１５内のフォーカスレンズを光軸に沿う方向に駆動して被写体に焦点を合わせて、フォーカスレンズの位置を撮影まで維持するフォーカスロックが設定され、シャッタボタン１１を全押しするとシャッタが切られて実際の撮影が行われる。また、図示しないが、デジタルカメラ１０の背面には、撮影画像やメニュー画面を表示する画像表示装置、および各種スイッチなどが備えられている。
【００１８】
ここで、デジタルカメラ１０の内部の構造について説明する。
【００１９】
図２は、デジタルカメラ１０のブロック図である。
【００２０】
デジタルカメラ１０には、ＣＰＵ１１０、シャッタスイッチ１１１、動作切替スイッチ１１２、ズームモータドライバ１１３、ズームモータ１１４、ズームレンズ１１５、フォーカスモータドライバ１１６、フォーカスモータ１１７、フォーカスレンズ１１８、タイミングジェネレータ１２１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１２２、サンプリング回路１２３、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換回路１２４、画像入力コントローラ１２０、ＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）検出回路１３０、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）検出回路１４０、画像信号処理回路１５０、圧縮処理回路１６０、メモリ１７０、ビデオエンコーダ１８０、メディアコントローラ１９０、および画像表示装置２００が具備されており、さらに、記録メディア３００が接続されている。デジタルカメラ１０の内部には、これらの他にも、シャッタ、絞りなどが備えられているが、これらは、本発明の主題とは無関係であるので図示を省略する。
【００２１】
まず、スイッチについて説明する。
【００２２】
シャッタスイッチ１１１は２段階に設定可能なスイッチであり、一段目のスイッチが入るとフォーカスロックが設定され、二段目のスイッチが入ると被写体の撮影が行われる。動作切替スイッチ１１２は、撮影者が図示しない動作切替レバーを使って選択した動作（この例では、撮影者は、静止画を撮影する写真撮影、動画を撮影するビデオ撮影、および撮影画像の再生のうちいずれかの動作を選択することができる）をＣＰＵ１１０に指示するスイッチである。
【００２３】
また、図示しないが、望遠撮影・広角撮影に撮影画角を切り替えるズームスイッチ、撮影画像を画像表示装置２００に表示する画像表示スイッチなどの各種スイッチが備えられている。これらの各スイッチが設定されると、ＣＰＵ１１０に各スイッチの設定状況が伝えられる。
【００２４】
次に、被写体を撮影し、その撮影画像に信号処理を施す要素について説明する。
【００２５】
ズームレンズ１１５は、撮影画角を調節するためのレンズである。このズームレンズ１１５は、変倍動作に伴って焦点がずれるように設計されている。ズームレンズ１１５には、パルス信号を受け取って回転するステッピングモータであるズームモータ１１４が取り付けられており、さらに、ズームモータ１１４にパルス信号を与えてズームモータ１１４を駆動するズームモータドライバ１１３が備えられている。ズームモータドライバ１１３は、ＣＰＵ１１０からズームレンズ１１５のレンズ位置の指示を受けて、ズームレンズ１１５を指示されたレンズ位置に移動させるためのパルス信号をズームモータ１１４に与え、ズームモータ１１４を駆動する。また、ズームモータドライバ１１３は、ズームモータ１１４の回転速度を変えたり、ズームモータ１１４に印加される電圧を制御したりしてズームモータ１１４のトルクを調整する。ズームモータ１１４は、ズームモータドライバ１１３から与えられたパルス信号に従って回転し、ズームレンズ１１５をレンズ位置に移動させる。
【００２６】
フォーカスレンズ１１８は、被写体に焦点をあわせるためのレンズである。フォーカスレンズ１１８にも、ズームレンズ１１５と同様に、ステッピングモータであるフォーカスモータ１１７およびフォーカスモータ１１７を駆動するフォーカスモータドライバ１１６が備えられている。フォーカスモータドライバ１１６は、ＣＰＵ１１０から、フォーカスレンズ１１８を駆動可能範囲内で移動させる指示や、フォーカスレンズ１１８を合焦レンズ位置に向かわせるための合焦レンズ位置の指示などを受けて、それらの指示に従ったパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える。また、フォーカスモータドライバ１１６は、ズームモータドライバ１１３と同様に、フォーカスモータ１１７のトルクの調整を行う。フォーカスモータ１１７は、フォーカスモータドライバ１１６から与えられたパルス信号に従って回転し、フォーカスレンズ１１８を移動させる。
【００２７】
上記のズームレンズ１１５およびフォーカスレンズ１１８は、本発明にいうレンズの一例に相当する。また、ズームモータ１１４およびフォーカスモータ１１７は、本発明のカメラにおけるモータの一例にあたり、ズームモータドライバ１１３およびフォーカスモータドライバ１１６は、本発明のカメラにおけるトルク調節部の一例に相当する。さらに、ズームモータ１１４とズームモータドライバ１１３をあわせたもの、およびフォーカスモータ１１７とフォーカスモータドライバ１１６をあわせたものは、本発明のカメラにおけるレンズ駆動部の一例に相当する。
【００２８】
ＣＣＤ１２２は、図１のレンズ群１５を通ってきた被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像を、アナログ信号である被写体信号として読み取る。この被写体信号は、タイミングジェネレータ１２１からの指示に従って、サンプリング回路１２３に出力される。ＣＣＤ１２２は、本発明にいう固体撮像素子の一例にあたる。
【００２９】
タイミングジェネレータ１２１は、所定時間ごと、あるいは図１のシャッタボタン１１が押されたときに、被写体信号を出力させる指示をＣＣＤ１２２に送る。サンプリング回路１２３は、被写体信号をサンプリングし、サンプリング後の被写体信号のゲインの調節を行なう。Ａ／Ｄ変換回路１２４は、被写体信号をデジタルデータである撮影画像データに変換する。画像コントローラ１２０は、撮影画像データの出力先を制御する。デジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置を検出する合焦動作を行うために、本撮影の前にも撮影画像データを生成する。この合焦動作の際の撮影画像データは、解像度が低い一時的なデータであり、ＡＥ検出回路１３０やＡＦ検出回路１４０に送られる。また、本撮影時に生成される解像度の高い撮影画像データは、メモリ１７０に送られる。画像信号処理回路１５０は、本撮影時に生成された撮影画像データのＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整などを行ない、さらに、撮影画像データを圧縮できるデータ形式に変換する。圧縮処理回路１６０は、圧縮できるデータ形式の撮影画像データを、記録メディア３００に記録するために圧縮する。ビデオエンコーダ１８０は、ＣＰＵ１１０からの指示に従い、圧縮された撮影画像データを画像表示装置２００で表示できるデータの形に変換する。変換後の撮影画像データは、画像表示装置２００に送られ、画像表示装置２００では、撮影画像データが表す撮影画像が表示される。メディアコントローラ１９０は、記録メディア３００への撮影画像データの記録や読み出しを制御する。画像表示装置２００はメニュー画面や撮影画像データが表す撮影画像を表示させるためのものである。また、記録メディア３００は、撮影画像データを記録しておく記録媒体である。
【００３０】
ＡＦ検出回路１４０は、画像入力コントローラ１２０から送られてきた解像度の低い撮影画像データを基に、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストは、ＣＰＵ１１０に送られる。このＡＦ検出回路１４０は、本発明のカメラにおけるコントラスト検知部の一例に相当する。
【００３１】
ＡＥ検出回路１３０は、解像度の低い撮影画像データを基に、撮影画像の明るさを測定する。測定された明るさはＣＰＵ１１０に送られる。
【００３２】
ＣＰＵ１１０は、ＡＥ検出回路１３０から送られてきた明るさを基に絞り値やシャッタスピードを決定し、ＡＦ検出回路１４０から送られてきたコントラストを基にフォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置を決定し、上記のズームスイッチから送られてきた撮影画角を基にズームレンズ１１５のレンズ位置を決定する。決定された合焦レンズ位置はフォーカスモータドライバ１１６に送られ、ズームレンズ１１５のレンズ位置はズームモータドライバ１１３に送られる。絞り値およびシャッタスピードは、図１のシャッタボタン１１の押下に同期して絞り（図示しない）およびシャッタ（図示しない）に送られ、絞りが指定された絞り値に調節された後に、指定されたシャッタスピードでシャッタが切られて本撮影が始まる。また、ズームモータドライバ１１３で変倍動作のための制御が行われている間、あるいはフォーカスモータドライバ１１６で合焦動作のための制御が行われている間に、ＡＦ検出回路１４０から送られてきたコントラストが所定程度以上の変化を生じなかった場合には、ズームモータ１１４あるいはフォーカスモータ１１７に異常が生じていると判定して、ズームモータドライバ１１３あるいはフォーカスモータドライバ１１６に各モータのトルクを上昇させる指示を送る。このＣＰＵ１１０は、本発明のカメラにおける異常判定部の一例に相当する。
【００３３】
本実施形態のデジタルカメラ１０は、基本的には以上のように構成されている。ここで、デジタルカメラ１０における、本発明の一実施形態としての特徴は、合焦動作時および変倍動作時のレンズの移動に関するものであり、以下、特にこの合焦動作の説明を中心として、デジタルカメラ１０で被写体を撮影する手順について説明する。
【００３４】
図３は、デジタルカメラ１０で被写体を撮影して、撮影画像を記録メディア３００に記録するまでの一連の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを使って説明する。
【００３５】
撮影者は、図示しない動作切替レバーを使って写真撮影を選択する。このとき、デジタルカメラ１０の内部では、図２の動作切替スイッチ１１２からＣＰＵ１１０に、写真撮影が選択されたことが伝えられる。
【００３６】
次に、撮影者は図示しないズームボタンにおいて、撮影画角を選択する。この例では、デジタルカメラ１０は、撮影画角の初期状態として、望遠撮影と広角撮影と通常撮影のうちの通常撮影が設定されており、撮影者は、通常撮影を選択するものとして説明する。
【００３７】
このとき、デジタルカメラ１０の内部では、ズームボタンで選択された撮影画角がズームスイッチからＣＰＵ１１０に伝えられ、ＣＰＵ１１０では、その撮影画角を実現するズームレンズ１１５のレンズ位置が決定される。決定されたレンズ位置は、ズームモータドライバ１１３に送られる。ズームモータドライバ１１３は、ズームモータ１１４を駆動してズームレンズ１１５を指定されたレンズ位置に移動させ、撮影画角を調整する（図３のステップ（Ａ））。この例では、撮影画角として、初期状態の撮影画角と同じ通常撮影が選択されたため、ズームレンズ１１５の移動は行われない。
【００３８】
この例では、ズームレンズ１１５の移動は行われず、ズームモータ１１４は駆動されない。したがって、ズームモータ１１４は正常であるとして、図３のステップ（Ｂ）からステップ（Ｄ）に進む。尚、ステップ（Ｃ）の動作については、ステップ（Ｆ）と同じ動作であるため、ステップ（Ｆ）でいっしょに説明する。
【００３９】
続いて、撮影者は、図１のファインダ１４を覗き、所望の被写体が撮影画角内に配置されるようにデジタルカメラ１０を動かして、シャッタボタン１１を半押しする。
【００４０】
撮影者によって図１のシャッタボタン１１が半押しされると、デジタルカメラ１０の内部では、図２のシャッタスイッチ１１１の一段目が入り、シャッタスイッチ１１１の一段目が入ったことがＣＰＵ１１０に伝えられる。
【００４１】
ＣＰＵ１１０は、シャッタスイッチ１１１の一段目が入ったことが伝えられると、フォーカスモータドライバ１１６に合焦動作を開始する指示を送る。
【００４２】
フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に所定のパルス信号を与え、フォーカスモータ１１７を駆動する。フォーカスモータ１１７は、与えられたパルス信号に従って回転し、フォーカスレンズ１１８を光軸に沿う方向に移動させる（図３のステップ（Ｄ））。
【００４３】
フォーカスレンズ１１８が移動している間、画像入力コントローラ１２０には、所定時間ごとに、合焦動作などに用いられる解像度の低い撮影画像データが取得される。即ち、タイミングジェネレータ１２１は、所定時間ごとにＣＣＤ１２２に指示を送り、ＣＣＤ１２２は、指示が送られたタイミングで被写体光を解像度の低い被写体信号に変換して、被写体信号をサンプリング回路１２３に送る。被写体信号は、サンプリング回路１２３で増幅およびゲインの調整が行われ、その後、Ａ／Ｄ変換回路１２４に送られて、Ａ／Ｄ変換回路１２４でデジタル信号である撮影画像データに変換される。この撮影画像データは、画像入力コントローラ１２０に送られる。低解像度の撮影画像データは、さらに、ＡＥ検出回路１３０およびＡＦ検出回路１４０に送られる。
【００４４】
ＡＥ検出回路１３０は、低解像度の撮影画像データを基に、撮影画像の明るさを検出する。検出された明るさは、ＣＰＵ１１０に送られる。
【００４５】
また、ＡＦ検出回路１４０は、所定時間ごとに送られてくる低解像度の撮影画像データを基に、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストは、ＣＰＵ１１０に送られる。
【００４６】
ＣＰＵ１１０は、ＡＥ検出回路１３０から送られてきた明るさを基に、絞り値およびシャッタスピードを決定する。また、ＣＰＵ１１０は、ＡＦ検出回路１４０からコントラストを取得する。
【００４７】
図４は、ＡＦ検出回路から送られてきたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、予測されるフォーカスレンズのレンズ位置（以下、予測されるレンズの位置を予測レンズ位置と称する）との関係を示すグラフである。
【００４８】
グラフ４００は、横軸に予測レンズ位置、縦軸にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像から検出されるコントラストが対応付けられている。グラフ４００には、予測レンズ位置Ｓ１から予測レンズ位置Ｓ２にフォーカスレンズ１１８が移動したと予測されるときには、コントラストが所定値Ｔ以上変化しているが、予測レンズ位置Ｓ２以降の位置にフォーカスレンズ１１８が移動したと予測されるときには、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であることが示されている。ＣＰＵ１１０は、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であることを認識し、フォーカスモータ１１７に異常が生じていると判定する。この所定値Ｔは、本発明にいう所定程度の一例にあたる。
【００４９】
図３において、ステップ（Ｅ）からステップ（Ｆ）に進む。
【００５０】
図５は、フォーカスモータ１１７の異常を復旧する一連の動作を示すフローチャートである。ここで、一旦、図３のフローチャートの説明を中断し、図５のフローチャートを使って、図３のステップ（Ｆ）における異常復旧動作について説明する。
【００５１】
ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７を所定回数駆動させる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ａ））。
【００５２】
ＣＰＵ１１０は、合焦動作（図３のステップ（Ｄ））と同様に、フォーカスモータドライバ１１６が稼動している間にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像を基に検出されるコントラストをＡＦ検出回路１４０から取得し、そのコントラストの変化が所定値Ｔ以上であるか否かを判定する。この例では、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であるとして、図５のステップ（ｂ）からステップ（ｃ）に進む。
【００５３】
コントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７の印加電圧を上げる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に与える印加電圧を上昇させる（図５のステップ（ｃ））。
【００５４】
フォーカスモータ１１７の印加電圧が上昇すると、ＣＰＵ１１０は、ステップ（ａ）と同様に、フォーカスモータ１１７を所定回数駆動させる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送り、その指示を受けたフォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ｄ））。
【００５５】
フォーカスモータドライバ１１６が稼動してフォーカスモータ１１７にパルス信号が与えられている間、ＣＰＵ１１０は、ステップ（ｅ）と同様にして、コントラストをＡＦ検出回路１４０から取得し、さらに、そのコントラストの変化が所定値Ｔ以上であるか否かを判定する。ここでも、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であるとして、図５のステップ（ｅ）からステップ（ｆ）に進む。
【００５６】
コントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７の回転速度を下げる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に与えるパルス信号の周波数を低くして、フォーカスモータ１１７の回転速度を下げる（図５のステップ（ｆ））。
【００５７】
フォーカスモータ１１７の回転速度が下げられると、フォーカスモータドライバ１１６は、ＣＰＵ１１０からの指示に従って、ステップ（ａ）およびステップ（ｄ）と同様に、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ｇ））。
【００５８】
ここで、ステップ（ｂ）およびステップ（ｅ）と同様の手順で、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータドライバ１１６が稼動している間に検出されたコントラストをＡＦ検出回路１４０から取得する。
【００５９】
図６は、ＡＦ検出回路から送られたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【００６０】
グラフ５００は、図４のグラフ４００と同様に、横軸に予測レンズ位置、縦軸にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像から検出されるコントラストが対応付けられている。図４のグラフ４００では、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ２から予測レンズ位置Ｓ７に移動したと予測される間、コントラストが所定値Ｔ以上は変化していないが、図６のグラフ５００では、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ１から予測レンズ位置Ｓ４に移動したと予測される間、コントラストはほぼ一定の割合で増加し、予測レンズ位置Ｓ４のときのコントラストをピークとして、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ４から予測レンズ位置Ｓ７まで移動したと予測される間は、ほぼ一定の割合でコントラストが減少している。ＣＰＵ１１０は、コントラストの変化が所定値Ｔ以上であることを認識し、フォーカスモータ１１７は正常であると判定する。
【００６１】
図５のフローチャートにおいて、ステップ（ｈ）からステップ（ｊ）に進む。さらに、ＣＰＵ１１０は、図６のグラフ５００でコントラストが最大となったときの予測レンズ位置Ｓ４を、フォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置と決定する。また、ここでコントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスレンズ１１８には未だ異常が生じていると判定する（図５のステップ（ｉ））。この場合、フォーカスレンズ１１８の復旧は困難であり、撮影が中止される。
【００６２】
図３のフローチャートに戻って説明する。
【００６３】
ＣＰＵ１１０で合焦レンズ位置が決定されると、その合焦レンズ位置がフォーカスモータ１１７に送られる。フォーカスモータドライバ１１６は、合焦レンズ位置にフォーカスレンズ１１８を移動させるためのパルス信号をフォーカスモータ１１７に送り、フォーカスモータ１１７はそのパルス信号に従って駆動して、フォーカスレンズ１１８が指定された合焦レンズ位置に移動する。
【００６４】
ここで、撮影者は、図１のシャッタボタン１１を全押しする。
【００６５】
シャッタボタン１１が全押しされると、図２に示すシャッタスイッチ１１１の二段目が入り、シャッタスイッチ１１１の二段目が入ったことがＣＰＵ１１０に伝えられる。
【００６６】
ＣＰＵ１１０は、シャッタスイッチ１１１の二段目が入ったことが伝えられると、シャッタスピードおよび絞り値の情報を図示しない絞りおよびシャッタに送る。絞りが指示された絞り値に絞られると、指示されたシャッタスピードでシャッタが切られて本撮影が開始する（図３のステップ（Ｇ））。
【００６７】
シャッタが切られると、ＣＣＤ１２２で受光された被写体光は、解像度の高い被写体信号に変換されてサンプリング回路１２３へ送られて増幅およびゲインの調整が施され、さらにＡ／Ｄ変換回路で解像度の高い撮影画像データに変換される。さらに、撮影画像データは画像入力コントローラ１２０を経由してメモリ１７０に送られる。
【００６８】
メモリ１７０に送られた解像度の高い撮影画像データは、画像信号処理回路１５０でＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整などが施され、圧縮可能なデータ形式に変換される。また、データ形式が変換された撮影画像データは、圧縮回路１６０で圧縮され、メディアコントローラ１９０を経由して記録メディア３００に記録される（図３のステップ（Ｈ））。
【００６９】
このように、デジタルカメラ１０によると、モータの異常を検出する特別な装置を必要とせずに、通常の合焦動作を行う際に検知されるコントラストを使って、レンズに取り付けられたモータの異常を検出することができる。
【００７０】
ここで、上記では、固体撮像素子で読み取られた被写体像に基づく撮影画像データを記録するデジタルカメラについて説明したが、本発明のカメラは、撮影画像データを使ってコントラストを検知するコントラスト検知部を備えたものであれば、フィルム上に被写体像を焼き付ける銀塩カメラなどであってもよい。
【００７１】
また、上記では、固体撮像素子としてＣＣＤを備えたデジタルカメラについて説明したが、固体撮像素子はＣＣＤに限らず、本発明のカメラは、例えば、固体撮像素子としてＭＯＳなどを備えたカメラであってもよい。
【００７２】
また、上記では、ステッピングモータを備えたカメラについて説明したが、本発明のカメラは、例えば、モータとしてＡＣモータやＤＣモータなどを備えたカメラであってもよい。
【００７３】
また、上記では、モータの回転速度を下げたり、印加電圧を上げたりすることによって、モータの異常を復旧するトルク調整部を備えたカメラについて説明したが、本発明のカメラにおけるトルク調整部は、モータのトルクを調整するものであれば、その方法はこれらに限らない。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、脱調などのモータの異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラのブロック図である。
【図３】デジタルカメラで被写体を撮影して、撮影画像を記録メディアに記録するまでの一連の動作を示すフローチャートである。
【図４】ＡＦ検出回路から送られてきたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【図５】フォーカスモータの異常を復旧する一連の動作を示すフローチャートである。
【図６】ＡＦ検出回路から送られたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ
１１ シャッタボタン
１２ 閃光発光装置
１３ 調光センサ
１４ ファインダ
１５ レンズ群
１１０ ＣＰＵ
１１１ シャッタスイッチ
１１２ 動作切替スイッチ
１１３ ズームモータドライバ
１１４ ズームモータ
１１５ ズームレンズ
１１６ フォーカスモータドライバ
１１７ フォーカスモータ
１１８ フォーカスレンズ
１２０ 画像入力コントローラ
１２１ タイミングジェネレータ
１２２ ＣＣＤ
１２３ サンプリング回路
１２４ Ａ／Ｄ変換回路
１３０ ＡＥ検出回路
１４０ ＡＦ検出回路
１５０ 画像信号処理回路
１６０ 圧縮処理回路
１７０ メモリ
１８０ ビデオエンコーダ
１９０ メディアコントローラ
２００ 画像表示装置
３００ 記録メディア
４００ グラフ
５００ グラフ
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズを移動させることによって被写体に焦点をあわせて被写体の撮影を行うカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フォーカスレンズやズームレンズなどのレンズを光軸に沿う方向に移動させることにより、所望の被写体に焦点を合わせたり（合焦）、所望の撮影画角を実現したり（変倍）することが行われている。これらのレンズを移動させるための駆動源としては、ステッピングモータが広範に用いられている。
【０００３】
上記のステッピングモータは、パルスモータともよばれ、パルス信号に同期して回転するモータである。ステッピングモータ以外の、例えばＤＣモータなどのようなモータは、印加電圧を変化させることによって回転を制御するものが多く、例えば、電圧の印加を中断してもモータが完全に停止するまでには時間がかかるなどというように、動きを正確に制御することは困難である。一方、ステッピングモータは、１パルスあたりの回転角度が決められており、ステッピングモータに入力するパルスの数を制御することで、ステッピングモータの回動を正確に制御することができる。したがって、このステッピングモータを上記のレンズに取り付けることにより、所定の位置にレンズを正確に移動させることができるため、精度よく被写体に焦点を合わせることができる。
【０００４】
このように、ステッピングモータは、正確な制御が行えるうえ、ステッピングモータと同様に正確な制御を目的としたサーボモータなどと比べて安価かつ小型であるという利点もある。しかし、カメラを使用する際の環境温度が低下したときなどのように、レンズを駆動する負荷が増加した場合に、モータの回転速度を無理に上昇させるような指示が与えらると、モータがその指示に追従できずに止まってしまう脱調という不具合を生じることがある。この脱調によって、モータの動きが不安定になると、レンズを正しい位置に移動させることが困難になり、撮影画像がぼやけたり、フォーカスレンズやズームレンズなどのレンズ同士が衝突してしまったり、さらには、レンズの移動ができなくなって、変倍や合焦の動作が行えなくなってしまう恐れがある。この不具合を解消するものとして、特許文献１には、レンズが所定の位置を通過したことを検出するための検出装置を備え、その検出装置で検出された結果を基に脱調の度合いなどを判定して、脱調の度合いに応じてステッピングモータの駆動電圧や駆動周波数を変化させる撮像装置について記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１３１６１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載されている撮像装置は、上記のような特別な検出装置を備えたカメラのみに適用範囲が限られるため、一般的であるとは言い難い。また、検出装置で検出された結果に基づいて脱調が生じていると判定されたとしても、本当に脱調が生じているのか、あるいは、その検出装置自体に異常が生じているのかという原因の切り分けが困難であるという問題がある。異常の原因の切り分けができない場合、検出装置あるいはモータのいずれかは正常であっても、両方を交換しなければならないなどという不都合が生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、脱調などのモータの異常を正確に検出することができるカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のカメラは、レンズによって被写体像を結像させ、被写体像を撮影するカメラにおいて、
レンズを光軸に沿う方向へ移動させるレンズ駆動部と、
被写体像のコントラストを検知するコントラスト検知部と、
レンズ駆動部が稼動している間にコントラスト検知部で検知されたコントラストの変化が所定程度以下の変化である場合に、レンズ駆動部に異常が生じていると判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする
従来、合焦動作を行う際には、レンズに取り付けられたモータを制御してレンズを光軸に沿う方向に移動させながら、所定時間ごとに固体撮像素子で被写体像を読み取り、その被写体像のコントラストが最大になるときのレンズの位置を検出することが行われている。被写体像のコントラストは、被写体像の鮮明さやぼけ具合などを表すものであり、被写体にピントが合っているときにはコントラストが高くなり、そのときのレンズの位置（以下、被写体にピントが合っているときのレンズの位置を合焦レンズ位置と称する）からレンズが離れるほど、被写体からピントがはずれてコントラストが低くなる。したがって、モータが正常に制御されてレンズが移動しているときには、そのレンズの動きに伴って、固体撮像素子で読み取られる被写体像のコントラストも変化する。逆に、脱調などによってレンズが止まっているときには、被写体像のコントラストは一定となる。
【０００９】
本発明のカメラは、上記のような原理を用いて、レンズ駆動部が稼動している間に検知される被写体像のコントラストの変化が所定程度以下である場合には、レンズ駆動部に異常が生じていると判定する。コントラストの検知は、従来からオートフォーカス機能などで一般的に行われており、その検知結果を利用することができるため、特別な装置や処理を必要とせずにレンズ駆動部の異常を検出することができる。また、例えば、レンズの位置を検出するセンサーなどによってレンズ駆動部の異常を判定する特別な装置も備えている場合には、その装置によってレンズ駆動部に異常が生じていると判定されたときに、コントラストの変化が所定程度以下である場合はレンズ駆動部の異常、あるいは、コントラストは所定程度以上変化している場合はその装置の異常というように、異常の原因の切り分けを適切に行うことができる。
【００１０】
また、本発明のカメラは、レンズによって結像された被写体像を読み取って画像データを得る固体撮像素子を備え、
コントラスト検知部は、固体撮像素子で得られた画像データに基づいて被写体像のコントラストを検知するものであることが好適である。
【００１１】
固体撮像素子によって被写体像を読み取って、その被写体像を表す画像データを得るデジタルカメラにおいては、オートフォーカス機能などにおいて、被写体像のコントラストの検知が一般的に行われている。この検知結果をレンズ駆動部の異常判定にも利用することにより、従来から使われているカメラにも本発明を容易に適用することができる。
【００１２】
また、本発明のカメラにおいて、上記のレンズ駆動部は、レンズを駆動するモータと、モータのトルクを調整するトルク調整部とを備え、
トルク調整部は、異常判定部でレンズ駆動部に異常が生じていると判定された場合に、モータのトルクを上昇させてレンズ駆動部の異常を復旧させるものであることが好ましい。
【００１３】
特に、ステッピングモータをレンズの駆動源として備えたカメラにおいては、モータの回転速度を急に変化させると、脱調が生じてモータが停止してしまい、レンズを制御できなくなってしまうことがある。この脱調は、ある程度軽いものであれば、モータのトルクを上昇させることによって回避することができる。
【００１４】
本発明のカメラによると、レンズ駆動部に異常が生じている場合には、トルク調整部で、例えば、モータの駆動電圧を上昇させたり、あるいはモータの回転速度を低下させることにより、モータのトルクを上昇させ、脱調などのようなモータの不具合を復旧させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態のデジタルカメラ１０を示す外観図である。
【００１７】
デジタルカメラ１０の正面には、外観上、撮影時に押されるシャッタボタン１１、シャッタボタン１１の押下に同期して発光する閃光発光装置１２、閃光発光装置１２から発光された光量を計測する調光センサ１３、撮影者が被写体の位置などを定めるために覗くファインダ１４、および被写体に焦点を合わせるフォーカスレンズや撮影画角を切り替えるズームレンズなどで構成されるレンズ群１５が備えられている。シャッタボタン１１は半押しおよび全押しの２段階に押下可能であり、シャッタボタン１１を半押しすると、レンズ群１５内のフォーカスレンズを光軸に沿う方向に駆動して被写体に焦点を合わせて、フォーカスレンズの位置を撮影まで維持するフォーカスロックが設定され、シャッタボタン１１を全押しするとシャッタが切られて実際の撮影が行われる。また、図示しないが、デジタルカメラ１０の背面には、撮影画像やメニュー画面を表示する画像表示装置、および各種スイッチなどが備えられている。
【００１８】
ここで、デジタルカメラ１０の内部の構造について説明する。
【００１９】
図２は、デジタルカメラ１０のブロック図である。
【００２０】
デジタルカメラ１０には、ＣＰＵ１１０、シャッタスイッチ１１１、動作切替スイッチ１１２、ズームモータドライバ１１３、ズームモータ１１４、ズームレンズ１１５、フォーカスモータドライバ１１６、フォーカスモータ１１７、フォーカスレンズ１１８、タイミングジェネレータ１２１、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅ Ｄｅｖｉｃｅ）１２２、サンプリング回路１２３、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｅｇｉｔａｌ）変換回路１２４、画像入力コントローラ１２０、ＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）検出回路１３０、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）検出回路１４０、画像信号処理回路１５０、圧縮処理回路１６０、メモリ１７０、ビデオエンコーダ１８０、メディアコントローラ１９０、および画像表示装置２００が具備されており、さらに、記録メディア３００が接続されている。デジタルカメラ１０の内部には、これらの他にも、シャッタ、絞りなどが備えられているが、これらは、本発明の主題とは無関係であるので図示を省略する。
【００２１】
まず、スイッチについて説明する。
【００２２】
シャッタスイッチ１１１は２段階に設定可能なスイッチであり、一段目のスイッチが入るとフォーカスロックが設定され、二段目のスイッチが入ると被写体の撮影が行われる。動作切替スイッチ１１２は、撮影者が図示しない動作切替レバーを使って選択した動作（この例では、撮影者は、静止画を撮影する写真撮影、動画を撮影するビデオ撮影、および撮影画像の再生のうちいずれかの動作を選択することができる）をＣＰＵ１１０に指示するスイッチである。
【００２３】
また、図示しないが、望遠撮影・広角撮影に撮影画角を切り替えるズームスイッチ、撮影画像を画像表示装置２００に表示する画像表示スイッチなどの各種スイッチが備えられている。これらの各スイッチが設定されると、ＣＰＵ１１０に各スイッチの設定状況が伝えられる。
【００２４】
次に、被写体を撮影し、その撮影画像に信号処理を施す要素について説明する。
【００２５】
ズームレンズ１１５は、撮影画角を調節するためのレンズである。このズームレンズ１１５は、変倍動作に伴って焦点がずれるように設計されている。ズームレンズ１１５には、パルス信号を受け取って回転するステッピングモータであるズームモータ１１４が取り付けられており、さらに、ズームモータ１１４にパルス信号を与えてズームモータ１１４を駆動するズームモータドライバ１１３が備えられている。ズームモータドライバ１１３は、ＣＰＵ１１０からズームレンズ１１５のレンズ位置の指示を受けて、ズームレンズ１１５を指示されたレンズ位置に移動させるためのパルス信号をズームモータ１１４に与え、ズームモータ１１４を駆動する。また、ズームモータドライバ１１３は、ズームモータ１１４の回転速度を変えたり、ズームモータ１１４に印加される電圧を制御したりしてズームモータ１１４のトルクを調整する。ズームモータ１１４は、ズームモータドライバ１１３から与えられたパルス信号に従って回転し、ズームレンズ１１５をレンズ位置に移動させる。
【００２６】
フォーカスレンズ１１８は、被写体に焦点をあわせるためのレンズである。フォーカスレンズ１１８にも、ズームレンズ１１５と同様に、ステッピングモータであるフォーカスモータ１１７およびフォーカスモータ１１７を駆動するフォーカスモータドライバ１１６が備えられている。フォーカスモータドライバ１１６は、ＣＰＵ１１０から、フォーカスレンズ１１８を駆動可能範囲内で移動させる指示や、フォーカスレンズ１１８を合焦レンズ位置に向かわせるための合焦レンズ位置の指示などを受けて、それらの指示に従ったパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える。また、フォーカスモータドライバ１１６は、ズームモータドライバ１１３と同様に、フォーカスモータ１１７のトルクの調整を行う。フォーカスモータ１１７は、フォーカスモータドライバ１１６から与えられたパルス信号に従って回転し、フォーカスレンズ１１８を移動させる。
【００２７】
上記のズームレンズ１１５およびフォーカスレンズ１１８は、本発明にいうレンズの一例に相当する。また、ズームモータ１１４およびフォーカスモータ１１７は、本発明のカメラにおけるモータの一例にあたり、ズームモータドライバ１１３およびフォーカスモータドライバ１１６は、本発明のカメラにおけるトルク調節部の一例に相当する。さらに、ズームモータ１１４とズームモータドライバ１１３をあわせたもの、およびフォーカスモータ１１７とフォーカスモータドライバ１１６をあわせたものは、本発明のカメラにおけるレンズ駆動部の一例に相当する。
【００２８】
ＣＣＤ１２２は、図１のレンズ群１５を通ってきた被写体光を受光して、被写体光に基づく被写体像を、アナログ信号である被写体信号として読み取る。この被写体信号は、タイミングジェネレータ１２１からの指示に従って、サンプリング回路１２３に出力される。ＣＣＤ１２２は、本発明にいう固体撮像素子の一例にあたる。
【００２９】
タイミングジェネレータ１２１は、所定時間ごと、あるいは図１のシャッタボタン１１が押されたときに、被写体信号を出力させる指示をＣＣＤ１２２に送る。サンプリング回路１２３は、被写体信号をサンプリングし、サンプリング後の被写体信号のゲインの調節を行なう。Ａ／Ｄ変換回路１２４は、被写体信号をデジタルデータである撮影画像データに変換する。画像コントローラ１２０は、撮影画像データの出力先を制御する。デジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置を検出する合焦動作を行うために、本撮影の前にも撮影画像データを生成する。この合焦動作の際の撮影画像データは、解像度が低い一時的なデータであり、ＡＥ検出回路１３０やＡＦ検出回路１４０に送られる。また、本撮影時に生成される解像度の高い撮影画像データは、メモリ１７０に送られる。画像信号処理回路１５０は、本撮影時に生成された撮影画像データのＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整などを行ない、さらに、撮影画像データを圧縮できるデータ形式に変換する。圧縮処理回路１６０は、圧縮できるデータ形式の撮影画像データを、記録メディア３００に記録するために圧縮する。ビデオエンコーダ１８０は、ＣＰＵ１１０からの指示に従い、圧縮された撮影画像データを画像表示装置２００で表示できるデータの形に変換する。変換後の撮影画像データは、画像表示装置２００に送られ、画像表示装置２００では、撮影画像データが表す撮影画像が表示される。メディアコントローラ１９０は、記録メディア３００への撮影画像データの記録や読み出しを制御する。画像表示装置２００はメニュー画面や撮影画像データが表す撮影画像を表示させるためのものである。また、記録メディア３００は、撮影画像データを記録しておく記録媒体である。
【００３０】
ＡＦ検出回路１４０は、画像入力コントローラ１２０から送られてきた解像度の低い撮影画像データを基に、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストは、ＣＰＵ１１０に送られる。このＡＦ検出回路１４０は、本発明のカメラにおけるコントラスト検知部の一例に相当する。
【００３１】
ＡＥ検出回路１３０は、解像度の低い撮影画像データを基に、撮影画像の明るさを測定する。測定された明るさはＣＰＵ１１０に送られる。
【００３２】
ＣＰＵ１１０は、ＡＥ検出回路１３０から送られてきた明るさを基に絞り値やシャッタスピードを決定し、ＡＦ検出回路１４０から送られてきたコントラストを基にフォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置を決定し、上記のズームスイッチから送られてきた撮影画角を基にズームレンズ１１５のレンズ位置を決定する。決定された合焦レンズ位置はフォーカスモータドライバ１１６に送られ、ズームレンズ１１５のレンズ位置はズームモータドライバ１１３に送られる。絞り値およびシャッタスピードは、図１のシャッタボタン１１の押下に同期して絞り（図示しない）およびシャッタ（図示しない）に送られ、絞りが指定された絞り値に調節された後に、指定されたシャッタスピードでシャッタが切られて本撮影が始まる。また、ズームモータドライバ１１３で変倍動作のための制御が行われている間、あるいはフォーカスモータドライバ１１６で合焦動作のための制御が行われている間に、ＡＦ検出回路１４０から送られてきたコントラストが所定程度以上の変化を生じなかった場合には、ズームモータ１１４あるいはフォーカスモータ１１７に異常が生じていると判定して、ズームモータドライバ１１３あるいはフォーカスモータドライバ１１６に各モータのトルクを上昇させる指示を送る。このＣＰＵ１１０は、本発明のカメラにおける異常判定部の一例に相当する。
【００３３】
本実施形態のデジタルカメラ１０は、基本的には以上のように構成されている。ここで、デジタルカメラ１０における、本発明の一実施形態としての特徴は、合焦動作時および変倍動作時のレンズの移動に関するものであり、以下、特にこの合焦動作の説明を中心として、デジタルカメラ１０で被写体を撮影する手順について説明する。
【００３４】
図３は、デジタルカメラ１０で被写体を撮影して、撮影画像を記録メディア３００に記録するまでの一連の動作を示すフローチャートである。以下、このフローチャートを使って説明する。
【００３５】
撮影者は、図示しない動作切替レバーを使って写真撮影を選択する。このとき、デジタルカメラ１０の内部では、図２の動作切替スイッチ１１２からＣＰＵ１１０に、写真撮影が選択されたことが伝えられる。
【００３６】
次に、撮影者は図示しないズームボタンにおいて、撮影画角を選択する。この例では、デジタルカメラ１０は、撮影画角の初期状態として、望遠撮影と広角撮影と通常撮影のうちの通常撮影が設定されており、撮影者は、通常撮影を選択するものとして説明する。
【００３７】
このとき、デジタルカメラ１０の内部では、ズームボタンで選択された撮影画角がズームスイッチからＣＰＵ１１０に伝えられ、ＣＰＵ１１０では、その撮影画角を実現するズームレンズ１１５のレンズ位置が決定される。決定されたレンズ位置は、ズームモータドライバ１１３に送られる。ズームモータドライバ１１３は、ズームモータ１１４を駆動してズームレンズ１１５を指定されたレンズ位置に移動させ、撮影画角を調整する（図３のステップ（Ａ））。この例では、撮影画角として、初期状態の撮影画角と同じ通常撮影が選択されたため、ズームレンズ１１５の移動は行われない。
【００３８】
この例では、ズームレンズ１１５の移動は行われず、ズームモータ１１４は駆動されない。したがって、ズームモータ１１４は正常であるとして、図３のステップ（Ｂ）からステップ（Ｄ）に進む。尚、ステップ（Ｃ）の動作については、ステップ（Ｆ）と同じ動作であるため、ステップ（Ｆ）でいっしょに説明する。
【００３９】
続いて、撮影者は、図１のファインダ１４を覗き、所望の被写体が撮影画角内に配置されるようにデジタルカメラ１０を動かして、シャッタボタン１１を半押しする。
【００４０】
撮影者によって図１のシャッタボタン１１が半押しされると、デジタルカメラ１０の内部では、図２のシャッタスイッチ１１１の一段目が入り、シャッタスイッチ１１１の一段目が入ったことがＣＰＵ１１０に伝えられる。
【００４１】
ＣＰＵ１１０は、シャッタスイッチ１１１の一段目が入ったことが伝えられると、フォーカスモータドライバ１１６に合焦動作を開始する指示を送る。
【００４２】
フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に所定のパルス信号を与え、フォーカスモータ１１７を駆動する。フォーカスモータ１１７は、与えられたパルス信号に従って回転し、フォーカスレンズ１１８を光軸に沿う方向に移動させる（図３のステップ（Ｄ））。
【００４３】
フォーカスレンズ１１８が移動している間、画像入力コントローラ１２０には、所定時間ごとに、合焦動作などに用いられる解像度の低い撮影画像データが取得される。即ち、タイミングジェネレータ１２１は、所定時間ごとにＣＣＤ１２２に指示を送り、ＣＣＤ１２２は、指示が送られたタイミングで被写体光を解像度の低い被写体信号に変換して、被写体信号をサンプリング回路１２３に送る。被写体信号は、サンプリング回路１２３で増幅およびゲインの調整が行われ、その後、Ａ／Ｄ変換回路１２４に送られて、Ａ／Ｄ変換回路１２４でデジタル信号である撮影画像データに変換される。この撮影画像データは、画像入力コントローラ１２０に送られる。低解像度の撮影画像データは、さらに、ＡＥ検出回路１３０およびＡＦ検出回路１４０に送られる。
【００４４】
ＡＥ検出回路１３０は、低解像度の撮影画像データを基に、撮影画像の明るさを検出する。検出された明るさは、ＣＰＵ１１０に送られる。
【００４５】
また、ＡＦ検出回路１４０は、所定時間ごとに送られてくる低解像度の撮影画像データを基に、撮影画像のコントラストを検出する。検出されたコントラストは、ＣＰＵ１１０に送られる。
【００４６】
ＣＰＵ１１０は、ＡＥ検出回路１３０から送られてきた明るさを基に、絞り値およびシャッタスピードを決定する。また、ＣＰＵ１１０は、ＡＦ検出回路１４０からコントラストを取得する。
【００４７】
図４は、ＡＦ検出回路から送られてきたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、予測されるフォーカスレンズのレンズ位置（以下、予測されるレンズの位置を予測レンズ位置と称する）との関係を示すグラフである。
【００４８】
グラフ４００は、横軸に予測レンズ位置、縦軸にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像から検出されるコントラストが対応付けられている。グラフ４００には、予測レンズ位置Ｓ１から予測レンズ位置Ｓ２にフォーカスレンズ１１８が移動したと予測されるときには、コントラストが所定値Ｔ以上変化しているが、予測レンズ位置Ｓ２以降の位置にフォーカスレンズ１１８が移動したと予測されるときには、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であることが示されている。ＣＰＵ１１０は、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であることを認識し、フォーカスモータ１１７に異常が生じていると判定する。この所定値Ｔは、本発明にいう所定程度の一例にあたる。
【００４９】
図３において、ステップ（Ｅ）からステップ（Ｆ）に進む。
【００５０】
図５は、フォーカスモータ１１７の異常を復旧する一連の動作を示すフローチャートである。ここで、一旦、図３のフローチャートの説明を中断し、図５のフローチャートを使って、図３のステップ（Ｆ）における異常復旧動作について説明する。
【００５１】
ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７を所定回数駆動させる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ａ））。
【００５２】
ＣＰＵ１１０は、合焦動作（図３のステップ（Ｄ））と同様に、フォーカスモータドライバ１１６が稼動している間にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像を基に検出されるコントラストをＡＦ検出回路１４０から取得し、そのコントラストの変化が所定値Ｔ以上であるか否かを判定する。この例では、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であるとして、図５のステップ（ｂ）からステップ（ｃ）に進む。
【００５３】
コントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７の印加電圧を上げる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に与える印加電圧を上昇させる（図５のステップ（ｃ））。
【００５４】
フォーカスモータ１１７の印加電圧が上昇すると、ＣＰＵ１１０は、ステップ（ａ）と同様に、フォーカスモータ１１７を所定回数駆動させる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送り、その指示を受けたフォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ｄ））。
【００５５】
フォーカスモータドライバ１１６が稼動してフォーカスモータ１１７にパルス信号が与えられている間、ＣＰＵ１１０は、ステップ（ｅ）と同様にして、コントラストをＡＦ検出回路１４０から取得し、さらに、そのコントラストの変化が所定値Ｔ以上であるか否かを判定する。ここでも、コントラストの変化が所定値Ｔ以下であるとして、図５のステップ（ｅ）からステップ（ｆ）に進む。
【００５６】
コントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータ１１７の回転速度を下げる指示をフォーカスモータドライバ１１６に送る。フォーカスモータドライバ１１６は、フォーカスモータ１１７に与えるパルス信号の周波数を低くして、フォーカスモータ１１７の回転速度を下げる（図５のステップ（ｆ））。
【００５７】
フォーカスモータ１１７の回転速度が下げられると、フォーカスモータドライバ１１６は、ＣＰＵ１１０からの指示に従って、ステップ（ａ）およびステップ（ｄ）と同様に、フォーカスモータ１１７を所定回数回転させるようなパルス信号をフォーカスモータ１１７に与える（図５のステップ（ｇ））。
【００５８】
ここで、ステップ（ｂ）およびステップ（ｅ）と同様の手順で、ＣＰＵ１１０は、フォーカスモータドライバ１１６が稼動している間に検出されたコントラストをＡＦ検出回路１４０から取得する。
【００５９】
図６は、ＡＦ検出回路から送られたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【００６０】
グラフ５００は、図４のグラフ４００と同様に、横軸に予測レンズ位置、縦軸にＣＣＤ１２２で読み取られた被写体像から検出されるコントラストが対応付けられている。図４のグラフ４００では、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ２から予測レンズ位置Ｓ７に移動したと予測される間、コントラストが所定値Ｔ以上は変化していないが、図６のグラフ５００では、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ１から予測レンズ位置Ｓ４に移動したと予測される間、コントラストはほぼ一定の割合で増加し、予測レンズ位置Ｓ４のときのコントラストをピークとして、フォーカスレンズ１１８が予測レンズ位置Ｓ４から予測レンズ位置Ｓ７まで移動したと予測される間は、ほぼ一定の割合でコントラストが減少している。ＣＰＵ１１０は、コントラストの変化が所定値Ｔ以上であることを認識し、フォーカスモータ１１７は正常であると判定する。
【００６１】
図５のフローチャートにおいて、ステップ（ｈ）からステップ（ｊ）に進む。さらに、ＣＰＵ１１０は、図６のグラフ５００でコントラストが最大となったときの予測レンズ位置Ｓ４を、フォーカスレンズ１１８の合焦レンズ位置と決定する。また、ここでコントラストの変化が所定値Ｔ以下である場合、ＣＰＵ１１０は、フォーカスレンズ１１８には未だ異常が生じていると判定する（図５のステップ（ｉ））。この場合、フォーカスレンズ１１８の復旧は困難であり、撮影が中止される。
【００６２】
図３のフローチャートに戻って説明する。
【００６３】
ＣＰＵ１１０で合焦レンズ位置が決定されると、その合焦レンズ位置がフォーカスモータ１１７に送られる。フォーカスモータドライバ１１６は、合焦レンズ位置にフォーカスレンズ１１８を移動させるためのパルス信号をフォーカスモータ１１７に送り、フォーカスモータ１１７はそのパルス信号に従って駆動して、フォーカスレンズ１１８が指定された合焦レンズ位置に移動する。
【００６４】
ここで、撮影者は、図１のシャッタボタン１１を全押しする。
【００６５】
シャッタボタン１１が全押しされると、図２に示すシャッタスイッチ１１１の二段目が入り、シャッタスイッチ１１１の二段目が入ったことがＣＰＵ１１０に伝えられる。
【００６６】
ＣＰＵ１１０は、シャッタスイッチ１１１の二段目が入ったことが伝えられると、シャッタスピードおよび絞り値の情報を図示しない絞りおよびシャッタに送る。絞りが指示された絞り値に絞られると、指示されたシャッタスピードでシャッタが切られて本撮影が開始する（図３のステップ（Ｇ））。
【００６７】
シャッタが切られると、ＣＣＤ１２２で受光された被写体光は、解像度の高い被写体信号に変換されてサンプリング回路１２３へ送られて増幅およびゲインの調整が施され、さらにＡ／Ｄ変換回路で解像度の高い撮影画像データに変換される。さらに、撮影画像データは画像入力コントローラ１２０を経由してメモリ１７０に送られる。
【００６８】
メモリ１７０に送られた解像度の高い撮影画像データは、画像信号処理回路１５０でＲＧＢレベルの調節、ガンマ調整などが施され、圧縮可能なデータ形式に変換される。また、データ形式が変換された撮影画像データは、圧縮回路１６０で圧縮され、メディアコントローラ１９０を経由して記録メディア３００に記録される（図３のステップ（Ｈ））。
【００６９】
このように、デジタルカメラ１０によると、モータの異常を検出する特別な装置を必要とせずに、通常の合焦動作を行う際に検知されるコントラストを使って、レンズに取り付けられたモータの異常を検出することができる。
【００７０】
ここで、上記では、固体撮像素子で読み取られた被写体像に基づく撮影画像データを記録するデジタルカメラについて説明したが、本発明のカメラは、撮影画像データを使ってコントラストを検知するコントラスト検知部を備えたものであれば、フィルム上に被写体像を焼き付ける銀塩カメラなどであってもよい。
【００７１】
また、上記では、固体撮像素子としてＣＣＤを備えたデジタルカメラについて説明したが、固体撮像素子はＣＣＤに限らず、本発明のカメラは、例えば、固体撮像素子としてＭＯＳなどを備えたカメラであってもよい。
【００７２】
また、上記では、ステッピングモータを備えたカメラについて説明したが、本発明のカメラは、例えば、モータとしてＡＣモータやＤＣモータなどを備えたカメラであってもよい。
【００７３】
また、上記では、モータの回転速度を下げたり、印加電圧を上げたりすることによって、モータの異常を復旧するトルク調整部を備えたカメラについて説明したが、本発明のカメラにおけるトルク調整部は、モータのトルクを調整するものであれば、その方法はこれらに限らない。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、脱調などのモータの異常を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラの外観図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラのブロック図である。
【図３】デジタルカメラで被写体を撮影して、撮影画像を記録メディアに記録するまでの一連の動作を示すフローチャートである。
【図４】ＡＦ検出回路から送られてきたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【図５】フォーカスモータの異常を復旧する一連の動作を示すフローチャートである。
【図６】ＡＦ検出回路から送られたコントラストと、そのコントラストが検出された被写体像が読み取られた時間における、フォーカスレンズの予測レンズ位置との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ デジタルカメラ
１１ シャッタボタン
１２ 閃光発光装置
１３ 調光センサ
１４ ファインダ
１５ レンズ群
１１０ ＣＰＵ
１１１ シャッタスイッチ
１１２ 動作切替スイッチ
１１３ ズームモータドライバ
１１４ ズームモータ
１１５ ズームレンズ
１１６ フォーカスモータドライバ
１１７ フォーカスモータ
１１８ フォーカスレンズ
１２０ 画像入力コントローラ
１２１ タイミングジェネレータ
１２２ ＣＣＤ
１２３ サンプリング回路
１２４ Ａ／Ｄ変換回路
１３０ ＡＥ検出回路
１４０ ＡＦ検出回路
１５０ 画像信号処理回路
１６０ 圧縮処理回路
１７０ メモリ
１８０ ビデオエンコーダ
１９０ メディアコントローラ
２００ 画像表示装置
３００ 記録メディア
４００ グラフ
５００ グラフ
Claims (3)
- レンズによって被写体像を結像させ、該被写体像を撮影するカメラにおいて、
前記レンズを光軸に沿う方向へ移動させるレンズ駆動部と、
前記被写体像のコントラストを検知するコントラスト検知部と、
前記レンズ駆動部が稼動している間に前記コントラスト検知部で検知されたコントラストの変化が所定程度以下の変化である場合に、該レンズ駆動部に異常が生じていると判定する異常判定部とを備えたことを特徴とするカメラ。 - レンズによって結像された被写体像を読み取って画像データを得る固体撮像素子を備え、
前記コントラスト検知部は、前記固体撮像素子で得られた画像データに基づいて前記被写体像のコントラストを検知するものであることを特徴とする請求項１記載のカメラ。 - 前記レンズ駆動部は、前記レンズを駆動するモータと、該モータのトルクを調整するトルク調整部とを備え、
前記トルク調整部は、前記異常判定部で前記レンズ駆動部に異常が生じていると判定された場合に、前記モータのトルクを上昇させて該レンズ駆動部の異常を復旧させるものであることを特徴とする請求項１記載のカメラ。
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101617333B1 (ko) | 2009-10-26 | 2016-05-02 | 삼성전자주식회사 | 렌즈 경통 구동 장치, 렌즈 경통 구동 방법, 디지털 촬영 장치, 및 컴퓨터 판독가능 매체 |
| WO2019167483A1 (ja) * | 2018-03-01 | 2019-09-06 | 富士フイルム株式会社 | 焦点調節操作検出装置、焦点調節操作検出方法及び焦点調節操作検出プログラム、並びに、撮像装置本体及び撮像装置 |
-
2002
- 2002-11-25 JP JP2002340841A patent/JP2004177476A/ja not_active Withdrawn
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| JPWO2019167483A1 (ja) * | 2018-03-01 | 2021-03-11 | 富士フイルム株式会社 | 焦点調節操作検出装置、焦点調節操作検出方法及び焦点調節操作検出プログラム、並びに、撮像装置本体及び撮像装置 |
| JP7012142B2 (ja) | 2018-03-01 | 2022-01-27 | 富士フイルム株式会社 | 焦点調節操作検出装置、焦点調節操作検出方法及び焦点調節操作検出プログラム、並びに、撮像装置本体及び撮像装置 |
| US11317013B2 (en) | 2018-03-01 | 2022-04-26 | Fujifilm Corporation | Focus adjustment operation detection device, focus adjustment operation detection method, focus adjustment operation detection program, imaging device main body, and imaging device |
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