JP2004191634A

JP2004191634A - カメラ

Info

Publication number: JP2004191634A
Application number: JP2002359503A
Authority: JP
Inventors: Osamu Nonaka; 修野中
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-12-11
Filing date: 2002-12-11
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】撮影シーンによって、ピントの精度を優先させるか撮影スピードを優先させるのかを適切に切り替えることができ、ストロボ光照射によるエネルギーロスを低減できるカメラを提供すること。
【解決手段】撮影レンズ５を介して得た被写体像のコントラストに基づいて撮影レンズ５のピント調節を行う第１のオートフォーカス動作が適当であるか否かを判定し、第１のオートフォーカス動作が適当であると判定した場合には、第１のオートフォーカス動作を実行する。一方、第１のオートフォーカス動作が適当でないと判定した場合には、受光レンズ２ａ，２ｂを介して得た一対の被写体像に基づいて上記撮影レンズ５のピント調節を行う第２のオートフォーカス動作を実行するとともに、発光部１１ａから被写体にストロボ光を照射する。このような制御をＣＰＵ１が行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズを介して撮像素子（イメージャ）が得た被写体像を電子的に記録する、所謂、デジタルカメラのオートフォーカス技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラのオートフォーカス（ＡＦ）技術は古くより、撮影レンズのピント位置を変えながら、それぞれのピント位置において撮像素子から得られる像のコントラストを判定してピント合わせを行うＡＦ方式（ここでは、「イメージャＡＦ方式」と称する）が一般的であった。しかし、このイメージャＡＦ方式では必ず、撮影のタイミングで複数のピント位置における画像データを取得する必要がある。このため、イメージャＡＦを用いたＡＦではレリーズタイムラグが長くなる傾向がある。このイメージャＡＦにおけるレリーズタイムラグを短縮するために、撮影レンズとは別の光学系を利用した測距装置による外光式のＡＦを併用する技術が特許文献１、特許文献２等で提案されている。また、イメージャＡＦに関する他の改良としては、イメージャＡＦ時に被写体にストロボ光を照射する技術が特許文献３等で提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４１９８５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００１−２４９２６７号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００１−３５０１７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
イメージャＡＦのメリットは、撮影レンズの停止位置に誤差があってもその誤差を含めてピント位置が制御できる点、つまり、レンズ位置特性が、温度や湿度、姿勢差などによって設計値とは異なる特性となっても、設計値との誤差をキャンセルしたフィードバック制御が行える点にある。
【０００７】
しかし、前述したようにイメージャＡＦではピント合わせが終了するまでに時間がかかってしまう。このため、前述した特許文献１及び特許文献２では、焦点深度の深いシチュエーションでは、先のレンズ位置誤差を無視して外光ＡＦの結果のみでピント位置制御を行っている。
【０００８】
しかし、焦点深度が深くとも、より正確なピント合わせを行いたいシーンもあれば、焦点深度が浅くともレリーズタイムラグを減らしたい場合もある。また、時間がかかるイメージャＡＦの際にストロボ光を照射すると、そのたびに莫大なエネルギーが消費されることになる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、撮影シーンによって、ピントの精度を優先させるか撮影スピードを優先させるのかを適切に切り替えることができ、ストロボ光照射によるエネルギーロスを低減できるカメラを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して得た被写体像のコントラストに基づいて、上記撮影レンズのピント調節を行う第１のオートフォーカス手段と、上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を介して得た一対の被写体像に基づいて、上記撮影レンズのピント調節を行う第２のオートフォーカス手段と、被写体に向けてストロボ光を照射するストロボ光照射手段と、上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当であるか否かを判定する判定手段と、上記判定手段により、上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当であると判定された場合には上記第１のオートフォーカス手段を動作させ、上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当でないと判定された場合には上記第２のオートフォーカス手段及び上記ストロボ光照射手段を動作させる制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影時に撮影レンズを介して写真画面内の被写体の像信号を取得する撮像素子と、上記撮影に先立って、上記撮影レンズとは異なる光学系を利用して写真画面内の被写体の像信号を取得し、該取得した像信号に基づいて主被写体の距離を求める測距手段と、上記測距手段によって取得した像信号が測距手段の測距動作に不適当である場合に、被写体に向けて発光する投光手段と、上記投光手段の発光を伴う場合の測距手段で求めた主被写体の距離に従って上記撮影レンズのピント制御を行うとともに、上記撮影レンズのピント位置移動に伴う上記撮像素子の出力コントラスト変化によるピント制御を継続して行うかを決定する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１２】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して撮像素子にて取得した被写体像信号のコントラスト情報を検出し、この検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの合焦制御を行うカメラにおいて、被写体に向けて投光する投光手段と、上記投光手段による投光中に、上記撮影レンズを介して取得した被写体像信号とは異なる被写体像信号を測距用光学系を介して取得し、それによって被写体距離を求める測距手段と、上記測距手段によって求めた被写体距離に従って、該被写体距離に基づく合焦制御を行うか又は上記コントラスト情報に基づく合焦制御を行うかを決定する決定手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
また、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、撮影レンズを介して撮像素子によって得られた被写体の像信号のコントラストに基づいて上記撮影レンズのピント合わせを行う第１のオートフォーカス手段と、上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を有し、該一対の光学系を介して得られた写真画面内の被写体の像信号を利用して測距を行う測距装置と、上記測距装置の測距結果に従って上記撮影レンズのピント合わせを行う第２のオートフォーカス手段と、被写体に向けてストロボ光を照射するストロボ光照射手段と、上記一対の光学系を介して得られた被写体の像信号、又は、上記撮像素子で得られた被写体の像信号が上記測距装置の測距動作に適当であるか否かを判定する判定手段と、上記判定手段の判定結果に従って上記ストロボ光照射手段から被写体に向けてストロボ光を照射するとともに上記第２のオートフォーカス手段を優先させて上記撮影レンズのピント合わせを行う制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
更に、上記の目的を達成するために、本発明によるカメラは、被写体に補助光を照射するストロボ手段と、撮影レンズとは異なる光学系によって被写体像信号を取得し、この取得した被写体像信号に基づいて被写体の距離を測定する測距手段と、上記撮影レンズを微少量変位させたときの被写体像信号を撮影レンズを介して取得し、この取得した被写体像信号のコントラスト変化によってピント合わせ位置を決定するピント合わせ制御を行うコントラスト式ピント合わせ手段と、上記ストロボ手段による補助光照射時の上記測距手段によって取得した被写体像信号に基づいて、上記コントラスト式ピント合わせ手段によるピント合わせ制御を継続するのか又は上記測距手段による測距結果に基づいてピント合わせ位置を決定するピント合わせ制御に変更するのかを決定する制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
つまり、本発明は被写体の像の変化を利用して外光ＡＦとイメージャＡＦとの切り替え、及び補助光照射の有無の切り替えを行い、最適なＡＦ方式を選択する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、本発明に係るカメラの働きを図３（Ａ）〜図３（Ｆ）を参照して説明する。
図３（Ａ）のように明るい風景の中のスナップショットでは、被写体に明瞭な明るさの分布があり、図３（Ｂ）のようにコントラストの高い像信号が得られる。この場合、像信号が明瞭であるので、外光ＡＦによる測距も高精度であり、また、イメージャＡＦを用いても比較的高速のピント合わせが可能である。
【００１７】
しかし、図３（Ｃ）のように暗いシーンでは、そのままでは明瞭な像信号が得られず、発光ダイオード（ＬＥＤ）やストロボなどで被写体に補助光を照射して初めて図３（Ｄ）に示すようなコントラストがある像信号が得られる。したがって、このようなシーンでは補助光を照射してピント合わせを行うことが好ましいが、時間のかかるイメージャＡＦ時に繰り返しストロボ光などを照射すると、被写体が眩しく感じることも多く、また、エネルギーも著しく消費されることになる。
【００１８】
本発明においては、このようなシーンでは、ピント合わせ時に用いられるエネルギーとピント合わせの正確さとのバランスを見て、ピント合わせの正確性がある程度保証される場合には、ピント合わせが１回の補助光照射ですむ外光ＡＦによってピント合わせを行う。
【００１９】
なお、このような場合、イメージャＡＦでは撮影レンズを動かしながら撮像素子によって得られた像信号のコントラストを判定してピント合わせを行うので、撮影レンズの起動及び停止に時間がかかる。また、撮影レンズ停止のたびに像信号のコントラストを判定するので、そのたびに補助光を照射する必要がある。更に、前回の撮影レンズ位置におけるコントラストと次の撮影レンズ位置におけるコントラストとを比較判定するときに、補助光の照射量が大きく変動してはピント合わせの正確さを欠いてしまうので、補助光を照射するのにも複雑な制御が必要となる。
【００２０】
つまり、ある状況においては、撮像素子による像信号のコントラスト変化を利用したイメージャＡＦはシャッタチャンスを逃すことになったり、エネルギーが大量に消費される割には正確なピント合わせができなかったりするユーザにとって好ましくないピント合わせ方法となる。
【００２１】
一方、後で詳しく説明する外光ＡＦは、暗い所でも基本的に１回の補助光照射で得られた一対の像信号を用いて被写体距離測定を行うので、省エネルギー及びレリーズタイムラグ短縮に有効である。しかし、外光ＡＦはイメージャＡＦのように撮影レンズを通った像を利用しないのでオープンループ制御となる。このため、撮影レンズ制御時に温度や湿度の変化や姿勢差によるレンズ位置誤差がある場合、それをキャンセルすることができない。そこで、このような誤差までをキャンセルした正確なピント合わせを行うときには、イメージャＡＦを用いることが好ましい。
【００２２】
なお、イメージャＡＦ時における補助光照射でも、補助光の照射量が少ないものであれば、エネルギーの消費を抑えることができる。例えば、図３（Ｅ）のように装飾品などを撮影する場合には、小光量の補助光照射によっても大きな反射光が期待できるので、少ないエネルギー消費のイメージャＡＦが可能である。つまり、本発明では、このようなシーンを撮影する場合には、小光量の補助光を照射してイメージャＡＦを行う。このような小光量でも短い時間でイメージャＡＦを行うことが可能シーンを判定するには、外光ＡＦ時に得られた像信号や距離を利用すればよい。特に、補助光照射時に得られた像信号を利用すれば、有効な判定を行うことができる。
【００２３】
次に図６（Ａ）を用いて外光式の測距装置による測距原理について説明する。
一対の受光レンズ２ａ，２ｂは主点間距離が基線長Ｂだけ離間しており、被写体２０からの像をそれぞれ対応するセンサアレイ３ａ，３ｂに導く。このとき、被写体２０からの像は、三角測距の原理に従って、受光レンズの光軸を原点として相対位置差ｘでセンサアレイ３ａ，３ｂに導かれる。この相対位置差ｘにより被写体２０までの距離Ｌを求めることができる。なお、受光レンズ２ａ，２ｂは特許請求の範囲に記載の「測距用光学系」に対応する。
【００２４】
図６（Ａ）においては、受光レンズ２ａの光軸上の像がセンサアレイ３ｂ上で受光レンズ２ｂの光軸からｘの位置に入射する。なお、この測距装置では、受光レンズ２ａの光軸上に入射しない被写体の像についても被写体の距離を求めることができる。例えば、図６（Ａ）に示すように、受光レンズ２ａの光軸からθだけシフトした位置の被写体の距離を求める場合には、受光レンズの焦点距離をｆとすると、センサアレイのｆｔａｎθの位置に結像した像を利用して相対位置差ｘを検出すればよい。
【００２５】
このようにして、相対位置差ｘが検出されたならば、三角測距の原理式
Ｌ＝Ｂｆ／ｘ
により被写体の距離Ｌを求めることができる。
【００２６】
このような外光式の測距装置では、一対の受光レンズ２ａ，２ｂ及びセンサアレイ３ａ，３ｂを人間の両眼のように用いて三角測距の原理で被写体距離を検出し、この被写体距離に基づいて撮影レンズのピント合わせを行う。
【００２７】
また、このような測距装置ではセンサアレイの並び方向に対して複数の測距ポイントを有することができる。これにより図６（Ｂ）に示すような画面内の複数のポイントの距離データを得ることができる。このような複数ポイントを測距することが可能な測距装置を「多点測距装置」と呼ぶ。
なお、暗いシーンでは、被写体に補助光を照射することによって像のコントラストを強調して測距を行う。
【００２８】
［第１の実施の形態］
図１は本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。即ち、本発明の第１の実施の形態に係るカメラは、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１と、前述の受光レンズ２ａ，２ｂ及びセンサアレイ３ａ，３ｂと、測距部４と、撮影レンズ５と、レンズ駆動（ＬＤ）部６と、撮像素子７と、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部８と、画像処理部９と、記録媒体１０と、補助光回路１１及び発光部１１ａを含んで構成される。
【００２９】
ＣＰＵ１はカメラ全体のシーケンスを制御する演算制御手段である。ＣＰＵ１には撮影シーケンスを開始させるためのスイッチ１ａが接続されている。ＣＰＵ１は撮影者によるスイッチ１ａのＯＮ操作を判定して一連の撮影シーケンスを開始させる。
【００３０】
一対の受光レンズ２ａ，２ｂは被写体２０からの像を受光して一対のセンサアレイ３ａ，３ｂに結像させる。そして、一対のセンサアレイ３ａ，３ｂでは、結像した被写体２０からの像を電気信号（像信号）に変換して測距部４に出力する。
【００３１】
測距部４はＡ／Ｄ変換部４ａと測距演算部４ｂとを含んで構成される、所謂、「パッシブ方式」の測距手段である。測距部４内のＡ／Ｄ変換部４ａはセンサアレイ３ａ，３ｂから入力されてきた像信号をデジタル信号に変換して測距演算部４ｂに出力する。測距演算部４ｂでは、このデジタル信号に基づいてカメラから被写体２０までの距離、即ち、被写体距離を前述の三角測距の原理により演算する。なお、測距部４は特許請求の範囲に記載の「測距手段（装置）」に対応する。
【００３２】
そして、ＣＰＵ１は前述のようにして演算された被写体距離に基づいて撮影レンズ５のピント合わせ制御を行う。つまり、ＣＰＵ１は測距演算部４ｂで演算された被写体距離に基づいてＬＤ部６を制御して撮影レンズ５のピント合わせを行う。
【００３３】
撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は、露出動作を行う。撮像素子７はＣＣＤ等で構成されており、撮影レンズ５を介して結像した被写体２０からの像を電気的な像信号に変換してＡ／Ｄ変換部８に出力する。なお、撮像素子７は特許請求の範囲に記載の「撮像素子」に相当する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換部８は像信号をデジタル信号に変換した後、画像処理部９に出力する。画像処理部９では入力されてきたデジタル信号に基づいて、画像の色や階調の補正などをした後、画像信号の圧縮をして、記録媒体１０に画像を記録させて露出動作を完了する。
【００３５】
発光部１１ａからは撮影シーンに応じて露出用や測距用の補助光などが被写体２０に投射される。補助光回路１１は発光部１１ａの発光を制御する。
【００３６】
なお、撮影レンズ系にズームレンズを含むズームレンズ式カメラの場合には、前述した構成に加えてズームレンズの位置を検出するズーム位置検出部６ａがカメラに設けられる。
【００３７】
なお、受光レンズ２ａ，２ｂとセンサアレイ３ａ，３ｂ、及び撮影レンズ５と撮像素子７の位置関係は図２（Ａ）に示すような関係にある。つまり、センサアレイ３ａ，３ｂと撮像素子７とで同一の被写体２０の像が検出可能である。また、センサアレイ３ａ，３ｂの出力を被写体距離算出に用いる際に、図の実線で示す位置に結像した被写体２０の像の代わりに、異なる位置、例えば図２（Ａ）の破線で示す位置に結像した被写体の像を用いることにより、図６（Ｂ）のように撮影画面内における被写体２０以外の被写体の距離も検出可能である。
【００３８】
図２（Ｂ）に本第１の実施の形態に係るカメラの外観図を示す。つまり、カメラ３０の上面には前述のスイッチ１ａを操作するためのレリーズボタン１ｂが設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の撮影レンズ５及び受光レンズ２ａ，２ｂが、図２（Ａ）に示す位置関係で設けられている。また、カメラ３０の前面には前述の発光部１１ａが設けられている。
【００３９】
前述したように、撮影レンズを介して取得した撮像素子出力を利用するＡＦをイメージャＡＦと呼ぶ。このイメージャＡＦは、ＬＤ部６によって撮影レンズ５の位置を変化させながら、撮像素子７に結像した被写体の像のコントラストを検出していき、コントラストが最も高くなった撮影レンズ５の位置を判定してその位置をピント位置とする。
つまり、このイメージャＡＦは、前述の外光ＡＦのように被写体距離に基づいてピント位置を決定するものとは異なる原理に基づくピント合わせ制御である。
【００４０】
このようなイメージャＡＦでは、撮影レンズ５の位置制御に誤差が生じていた場合であっても、小さな誤差であればその誤差を考慮に入れた状態でピント位置を検出することができる。しかし、図２（Ｃ）に示すように主被写体である人物２０ａが撮影画面２１内の中央部以外に存在している場合には、撮影レンズ５のピントを迅速に人物２０ａに合わせることが困難である。つまり、主被写体を特定するために、人物２０ａと背景被写体の木２０ｂのそれぞれに対して、前述したようなコントラスト判定を行った後、いずれの被写体が主被写体としてふさわしいか、例えば、いずれの被写体が手前側に存在するかを判定する必要があるからである。このとき、それぞれの被写体に対応するピント位置における画像を一時取り込んでからコントラストを判定する過程が必要となるので、時間がかかってしまう。また、補助光照射時には前述のようにコントラスト判定のたびに発光部１１ａを発光させる必要があり、露出時にストロボ光を照射するためのエネルギーが残っていない場合もある。
【００４１】
これに対し、外光ＡＦでは、図２（Ａ）に示すセンサアレイ３ａ，３ｂからの像信号を検出して、受光レンズ２ａ，２ｂの視差に基づく被写体の像信号のずれを検出することにより被写体距離を決定する。つまり、撮影レンズ５を駆動するのはピント位置が決定した後のみであるのでピント合わせにかかる時間はイメージャＡＦに比べて短い。また、主被写体以外の被写体の距離も被写体距離演算に使用する被写体の像信号を切り替えるだけでよいので、主被写体の位置によらず、図６（Ｂ）の領域３ｃで示すような広範囲の領域における被写体の距離分布が検出可能である。また、補助光照射も基本的に１回でよく、省エネルギー上も好ましい。
【００４２】
図８に前述のようにして求めた距離分布の例を示す。この距離分布を求めれば、主被写体がどこに存在しているかを高速で検出することができる。
【００４３】
次に図４を用いて本実施の形態に係るカメラの撮影制御について説明する。スイッチ１ａがＯＮされてカメラが撮影状態に入ると、まず、外光方式により被写体の像（像信号）を検出する（ステップＳ１）。つまり、受光レンズ２ａ，２ｂを介して受光した被写体の像信号をセンサアレイ３ａ，３ｂで検出する。次に、この検出した像信号が、測距に適していない像信号であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００４４】
上記ステップＳ２の判定において、センサアレイ３ａ，３ｂで検出した像信号が図３（Ｂ）のような測距に適した像信号であると判定した場合には、多点測距を行い、三角測距の原理式から主被写体距離Ｌ（ステップＳ３）及び背景被写体距離Ｌ_Ｂ（ステップＳ４）を求める。次に、主被写体距離Ｌの逆数と背景被写体距離Ｌ_Ｂの逆数の差Δ１／Ｌを求める（ステップＳ５）。そして、このΔ１／Ｌが所定値ａ未満であるか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００４５】
ステップＳ６の判定において、Δ１／Ｌが所定値ａ未満であると判定した場合には、主被写体距離Ｌに撮影レンズ５のピントを合わせる（ステップＳ７）。つまり、主被写体と背景との距離が近いので、これらの近くの距離に撮影レンズ５のピントを合わせれば、主被写体のみにぴったりピントを合わせなくともユーザが満足できる写真が得られる。この場合には、レリーズタイムラグの短縮を優先させて、イメージャＡＦを行わずに外光ＡＦでピント合わせを行う。撮影レンズ５のピント合わせを行った後、ステップＳ２２に移行する。
【００４６】
一方、上記ステップＳ６の判定において、Δ１／Ｌが所定値ａ以上であると判定した場合には、イメージャＡＦを行った後（ステップＳ８）、ステップＳ２２に移行する。つまりこの場合には、背景と人物の像を分離する必要がある。背景と人物の像が正しく分離されないままピント合わせが行われると、主被写体にも背景にもピントが合わない可能性もある。そこで、Δ１／Ｌが所定値ａ以上であると判定した場合には、ピント精度を優先させるためにイメージャＡＦを行う。
【００４７】
なお、イメージャＡＦを行う場合には、図２（Ａ）のような、外光ＡＦで選んだ主被写体の像のデータを用いる。つまり、まず、外光ＡＦの結果、主被写体距離Ｌが求め、そのＬに対応するピント位置に撮影レンズ５の位置を合わせて、そこからイメージャＡＦによるコントラスト検出を行うことにより、イメージャＡＦの高速化を図る。
【００４８】
次に、上記ステップＳ２の判定において、センサアレイ３ａ，３ｂで検出した像信号が測距に適していないと判定した場合には、被写体に補助光を照射して被写体の像信号を検出する（ステップＳ９）。なお、このとき照射する補助光は、ストロボ光の他にＬＥＤなどからの光でもよい。ストロボ光であれば露出制御用のものが代用できるので、補助光照射用の光源を新たに必要とせず低コスト化及び省スペース化が可能となるが発光時に多大なエネルギーを必要とする。これに対しＬＥＤは省エネルギー化が可能であり、また、ローコントラスト被写体にもコントラストを持たせることもできるが、コスト的、スペース的なデメリットを有する。
【００４９】
上記ステップＳ９で被写体の像信号を検出した後、この検出した像信号のコントラストを検出する（ステップＳ１０）。次に、検出したコントラストがピント合わせに適しているか、つまり、像信号のコントラストが所定レベルよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００５０】
上記ステップＳ１１において、コントラストが所定レベル以下であると判定した場合には、補助光照射による被写体からの反射光量（図３（Ｆ）のΔＣ_１）に基づいて主被写体距離Ｌを求める（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ７に移行し、この主被写体距離Ｌに撮影レンズ５のピントを合わせる。なお、この手法は、遠距離の被写体やローコントラストの被写体に対して有効であり、遠距離の被写体では反射光の光量が小さくなり、近距離の被写体では反射光の光量が大きくなるという単純な原理に基づいてピント合わせを行うものである。なお、このような距離測定手法を、図４では「光量測距」と記した。
【００５１】
一方、上記ステップＳ１１の判定において、コントラストが所定レベルよりも大きいと判定した場合には、前述した三角測距の原理式から主被写体距離Ｌを求める（ステップＳ１３）。次に反射光の光量が大きいか否か、つまり反射光の光量が所定値よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ１４）、更に、検出した像信号のコントラストが大きいか否か、つまり像信号のコントラストが所定レベルよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。
【００５２】
ステップＳ１４、ステップＳ１５の判定において、反射光の光量が所定値よりも大きい、又は、像信号のコントラストが所定レベルよりも大きいと判定した場合には、近距離の被写体であったり、図３（Ｅ）のような被写体であったりして小光量の補助光照射でもイメージャＡＦを行えるシーンであると判定して、小光量の補助光でイメージャＡＦを行う。そこで、上記ステップＳ１３で求めた主被写体距離Ｌに相当するピント位置に撮影レンズ５の位置を合わせる（ステップＳ１６）。次に、被写体に向けて補助光を微小光量で発光させて（ステップＳ１７）、コントラスト検出を行う（ステップＳ１８）。そして、検出したコントラストが最大であるか否かの判定する（ステップＳ１９）。検出したコントラストが最大であると判定した場合には、そのときの撮影レンズ５の位置をピント位置としてステップＳ２２に移行する。この場合には、像信号が明瞭であり補助光の光量も十分であるので短時間で正確にピント合わせが終了する。
【００５３】
一方、上記ステップＳ１９の判定において、検出したコントラストが最大でないと判定した場合には、撮影レンズ５を微少量移動させた後（ステップＳ２０）、上記ステップＳ１７に戻り、イメージャＡＦを続ける。
【００５４】
上記ステップＳ１４、ステップＳ１５の判定において、反射光の光量が所定値以下であり、像信号のコントラストも所定レベル以下であると判定した場合には、上記ステップＳ１３で求めた主被写体距離Ｌに撮影レンズ５のピントを合わせて（ステップＳ２１）、ステップＳ２２に移行する。つまり、このようなシーンでイメージャＡＦを行っても正確なピント合わせは期待できず、またエネルギーの消費も大きいので、これらとピント合わせの正確性のバランスとを考慮して、撮影レンズ５の位置誤差は無視し省エネルギー重視の外光ＡＦによるピント合わせを行う。
以上のようにして撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は、露出動作を行い（ステップＳ２２）、撮影した画像を記録する。
【００５５】
次にステップＳ１５におけるコントラストの判定について図７を参照して更に詳しく説明する。
つまり、図３（Ｆ）において補助光照射がないときの像のデータと補助光照射時の像信号データの差の最大値をΔＣ_１とし、補助光照射時の像の振幅をΔＣ_２とする。コントラスト判定においては、まず、ΔＣ_１が所定値ｂよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４１）。ΔＣ_１が所定値ｂよりも大きいと判定した場合には、ΔＣ_２が所定値ｃよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ４２）。ΔＣ_２が所定値ｃよりも大きいと判定した場合には、検出した像信号のコントラストが大きいと判定し（ステップＳ４３）、このコントラスト判定のフローチャートを抜ける。
【００５６】
一方、ステップＳ４１又はステップＳ４２の判定において、ΔＣ_１が所定値ｂ以下である、又はΔＣ_２が所定値ｃ以下であると判定した場合には、検出した像信号のコントラストが小さいと判定して（ステップＳ４４）、このコントラスト判定のフローチャートを抜ける。
【００５７】
図５は、本実施の形態の撮影時のタイミングチャートを示す。撮影開始時には、まず、外光ＡＦによって測距を行い、その後、外光ＡＦの結果にピントを合わせるように撮影レンズ５を駆動する。次に、撮像素子７を用いてイメージャＡＦを行うためにコントラスト検出を繰り返し、検出したコントラストが最大である撮影レンズ５の位置で露出を行う。なお、図５にはこのとき得られるコントラスト信号も図示している。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、補助光照射による効果があるときのみ、補助光照射を伴うイメージャＡＦを行うので、エネルギーを無駄にすることなく、適切なピント合わせが可能となる。また、イメージャＡＦを行わないときは、図５のＴ_１のタイミングで露出動作がなされ、イメージャＡＦを行うときの露出動作のタイミングＴ_２よりもΔｔだけ短い時間で露出動作がなされる。これにより、撮影に時間がかかった割にはピント状態が不十分な写真であり、なおかつ電池も消耗してしまうというユーザが不満を持つような状況を著しく改善することができる。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。本第２の実施の形態は、構成については前述した第１の実施の形態と同様であるが、撮影時の制御手順が異なっている。
【００６０】
図９は、本第２の実施の形態に係るカメラの撮影制御のフローチャートである。このフローチャートにおいては、まず、被写体に補助光を照射して外光方式により像信号の検出を行う（ステップＳ５１）。そして、この検出した像信号から主被写体距離Ｌを算出する（ステップＳ５２）。次に、算出したＬに相当する位置に撮影レンズ５のピントを合わせる（ステップＳ５３）。
【００６１】
次に、その撮影レンズ位置で再度被写体に補助光を照射して像信号を検出する（ステップＳ５４）。そして、ステップＳ５４で検出した像信号のコントラストがピント合わせに適しているか否か、つまり、補助光照射の効果があったか否かを判定する（ステップＳ５５）。これは、図７で説明したのと同様にして検出した像信号のコントラストの大きさを判定することで判定することができる。
【００６２】
ステップＳ５５の判定において、補助光照射の効果があると判定した場合には、ステップＳ５６以後のイメージャＡＦを行う。このイメージャＡＦでは、まず、撮影レンズ５を微少量駆動して（ステップＳ５６）、その状態で微小光量の補助光を被写体に照射して（ステップＳ５７）、コントラストを検出する（ステップＳ５８）。次に、ステップＳ５８で検出した像信号のコントラストがピント合わせに適しているか否か、つまり、補助光照射の効果があったか否かを再び判定する（ステップＳ５９）。ステップＳ５９の判定において、補助光照射の効果があると判定した場合には、検出したコントラストが最大であるか否かを判定する（ステップＳ６２）。検出したコントラストが最大でないと判定した場合には、上記ステップＳ５６に戻り、イメージャＡＦを継続する。一方、上記ステップＳ６２の判定において、コントラストが最大であると判定した場合には、その位置をピント位置としてステップＳ６３に移行する。
【００６３】
ステップＳ５９の判定において、補助光照射の効果がなくなってしまったと判定した場合には、上記ステップＳ５２で算出した外光ＡＦによって求めた主被写体距離Ｌを用いる（ステップＳ６０）。そして、このＬに撮影レンズ５のピントを合わせた後（ステップＳ６１）、ステップＳ６３に移行する。また、ステップＳ５５の判定において補助光照射の効果がないと判定した場合には、ステップＳ５３で合わせた位置をそのままピント位置として採用し、ステップＳ６３に移行する。
【００６４】
以上の動作により、撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は、露出動作を行い（ステップＳ６３）、撮影した画像を記録する。
【００６５】
以上説明したように本実施の形態によれば、イメージャＡＦ時に補助光の効果を常にモニタして、補助光の効果がなくなってしまった場合にはスピードを優先した外光ＡＦに切り替える。
【００６６】
これによって、余計なエネルギー消費や時間のロスがなく、高速でピント合わせを行うことができる。なお、補助光の照射が必要なシーンとしては、明るさが不足するシーンやローコントラストのシーンがある。また、夜景シーンや逆光シーンでも状況に応じて補助光の照射が有効となる。
【００６７】
なお、図９の例ではセンサアレイで得られた出力像信号のコントラスト情報に基づいてストロボ投光の外光ＡＦとイメージャＡＦとの切替えの判定を行ったが、図１０に示す例のように撮像素子で得られた出力像信号のコントラスト情報に基づいてストロボ投光の外光ＡＦとイメージャＡＦとの切替え判定を行ってもよい。
【００６８】
この場合には、まず、撮像素子７での画像の取得を停止させる（ステップＳ７１）。そして、この停止時の撮像素子７の出力像信号からコントラストを検出する（ステップＳ７２）。次にこのコントラストの高低を判定する（ステップＳ７３）。
【００６９】
コントラストが低いと判定した場合にはストロボ発光により光量を補って外光ＡＦによりピント合わせを行う（ステップＳ７４）。この後、ステップＳ７６に移行する一方、コントラストが高いと判定した場合にはイメージャＡＦによりピント合わせを行った後（ステップＳ７５）、ステップＳ７６に移行する。
そして撮影レンズ５のピント合わせが終了した後は露出動作を行う（ステップＳ７６）。
【００７０】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、撮影シーンによって、ピントの精度を優先させるか撮影スピードを優先させるのかを適切に切り替えることができ、ストロボ光照射によるエネルギーロスを低減できるカメラを提供することができる。
【００７２】
つまり、本発明では微小光量の発光でも補助光照射の効果があるときのみ、補助光を利用してイメージャＡＦを行うので、使用するエネルギーや時間のロスとピント精度のバランスをとったユーザの満足度の高いカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの内部構成を示すブロック図である。
【図２】図２（Ａ）はカメラの光学系の位置関係について説明するための図であり、図２（Ｂ）はカメラの外観構成図であり、図２（Ｃ）は主被写体が画面内の中央部以外に存在している場合の撮影シーンの例を示す図である。
【図３】種々の撮影シーンとそのとき得られる像信号を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの撮影制御時のフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るカメラの撮影制御時のタイミングチャートである。
【図６】図６（Ａ）は外光方式の測距装置による測距原理について説明するための図であり、図６（Ｂ）は多点測距装置の測距ポイントを示す図である。
【図７】コントラスト判定についてのフローチャートである。
【図８】被写体距離の分布図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るカメラの撮影制御時のフローチャートである。
【図１０】撮像素子を用いてコントラスト検出を行う場合の撮影制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）
１ａスイッチ
２ａ，２ｂ受光レンズ
３ａ，３ｂセンサアレイ
４測距部
４ａ，８アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４ｂ測距演算部
５撮影レンズ
６レンズ駆動（ＬＤ）部
６ａズーム位置検出部
７撮像素子
９画像処理部
１０記録媒体
１１補助光回路
１１ａ発光部

Claims

撮影レンズを介して得た被写体像のコントラストに基づいて、上記撮影レンズのピント調節を行う第１のオートフォーカス手段と、
上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を介して得た一対の被写体像に基づいて、上記撮影レンズのピント調節を行う第２のオートフォーカス手段と、
被写体に向けてストロボ光を照射するストロボ光照射手段と、
上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段により、上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当であると判定された場合には上記第１のオートフォーカス手段を動作させ、上記第１のオートフォーカス手段によるオートフォーカス動作が適当でないと判定された場合には上記第２のオートフォーカス手段及び上記ストロボ光照射手段を動作させる制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
撮影時に撮影レンズを介して写真画面内の被写体の像信号を取得する撮像素子と、
上記撮影に先立って、上記撮影レンズとは異なる光学系を利用して写真画面内の被写体の像信号を取得し、該取得した像信号に基づいて主被写体の距離を求める測距手段と、
上記測距手段によって取得した像信号が測距手段の測距動作に不適当である場合に、被写体に向けて発光する投光手段と、
上記投光手段の発光を伴う場合の測距手段で求めた主被写体の距離に従って上記撮影レンズのピント制御を行うとともに、上記撮影レンズのピント位置移動に伴う上記撮像素子の出力コントラスト変化によるピント制御を継続して行うかを決定する制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
撮影レンズを介して撮像素子にて取得した被写体像信号のコントラスト情報を検出し、この検出したコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの合焦制御を行うカメラにおいて、
被写体に向けて投光する投光手段と、
上記投光手段による投光中に、上記撮影レンズを介して取得した被写体像信号とは異なる被写体像信号を、測距用光学系を介して取得し、それによって被写体距離を求める測距手段と、
上記測距手段によって求めた被写体距離に従って、該被写体距離に基づく合焦制御を行うか又は上記コントラスト情報に基づく合焦制御を行うかを決定する決定手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
上記投光手段は、上記被写体にストロボ光を照射するストロボ光照射手段であることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
上記測距手段は、上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を介して一対の被写体信号を取得し、該一対の被写体像信号の位相差から上記被写体距離を求めることを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
上記測距手段は、上記測距用光学系を介して取得した像信号のコントラスト値を検出する検出手段を含み、
上記決定手段は、上記測距手段によって求めた被写体距離が近距離であり、かつ、上記検出手段で得られたコントラスト値が大きいときに、上記投光手段による投光を繰り返しながら上記撮像素子にて取得した被写体像信号のコントラスト情報に基づいて上記撮影レンズの合焦制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
上記測距手段は、上記測距用光学系を介して取得した被写体像信号のコントラスト値を検出する検出手段を含み、
上記検出手段で検出したコントラスト値が小さいときには、上記投光手段によって被写体に投光された光の反射光の光量に基づいて上記撮影レンズの合焦制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のカメラ。
撮影レンズを介して撮像素子によって得られた被写体の像信号のコントラストに基づいて上記撮影レンズのピント合わせを行う第１のオートフォーカス手段と、
上記撮影レンズとは異なる一対の光学系を有し、該一対の光学系を介して得られた写真画面内の被写体の像信号を利用して測距を行う測距装置と、
上記測距装置の測距結果に従って上記撮影レンズのピント合わせを行う第２のオートフォーカス手段と、
被写体に向けてストロボ光を照射するストロボ光照射手段と、
上記一対の光学系を介して得られた被写体の像信号、又は、上記撮像素子で得られた被写体の像信号が上記測距装置の測距動作に適当であるか否かを判定する判定手段と、
上記判定手段の判定結果に従って上記ストロボ光照射手段から被写体に向けてストロボ光を照射するとともに上記第２のオートフォーカス手段を優先させて上記撮影レンズのピント合わせを行う制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
被写体に補助光を照射するストロボ手段と、
撮影レンズとは異なる光学系によって被写体像信号を取得し、この取得した被写体像信号に基づいて被写体の距離を測定する測距手段と、
上記撮影レンズを微少量変位させたときの被写体像信号を撮影レンズを介して取得し、この取得した被写体像信号のコントラスト変化によってピント合わせ位置を決定するピント合わせ制御を行うコントラスト式ピント合わせ手段と、
上記ストロボ手段による補助光照射時の上記測距手段によって取得した被写体像信号に基づいて、上記コントラスト式ピント合わせ手段によるピント合わせ制御を継続するのか又は上記測距手段による測距結果に基づいてピント合わせ位置を決定するピント合わせ制御に変更するのかを決定する制御手段と、
を具備することを特徴とするカメラ。
上記制御手段は、上記ストロボ手段によるストロボ光照射時の上記測距手段によって測定した被写体の距離が近距離であり、かつ、上記測距手段で取得した被写体像信号のコントラストが大きいときに、上記ストロボ手段による被写体への補助光の照射制御及びコントラスト式ピント合わせ手段によるピント合わせ制御を行うことを特徴とする請求項９に記載のカメラ。