JP2005106962A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】合焦位置を検索するためのレンズ移動を必要とせずに、ピントの合った画像データを記録することのできる撮像装置を提供する。
【解決手段】撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との間にハーフミラー２３を介在し、そのハーフミラー２３の分光経路上にフォーカス用ＣＣＤ２２を移動可能に設ける。そして、撮影時、特に動画の撮影時において、フォーカス用ＣＣＤ２２を動かし合焦位置を検索し、その検索後のフォーカス用ＣＣＤ２２の位置と撮影レンズ２の位置とから撮影レンズ２を移動させるべき位置を決定し、そこに直接移動させる。これにより、撮影中に合焦位置検索のためのレンズ移動がなくなり、ピントの合った画像データを記録することが可能となる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えばデジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置に係り、特にオートフォーカス機能を用いて動画の撮影を行う場合に用いて好適な撮像装置に関する。

デジタルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像装置では、被写体に対して自動的に焦点を合わせるための自動焦点調節機能を備えたものがある。この自動焦点調節機能は、「オートフォーカス機能」あるいは「ＡＦ機能」などと呼ばれ、デジタル系のカメラでは、通常、撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）から得られる輝度信号の高周波成分を抽出することにより合焦位置を評価し、最も高周波成分が高くなる位置に撮影用のレンズを移動させる方式が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−２８５４６７号公報

上述したような自動焦点調節機能を備えた撮像装置であれば、ユーザが特に意識しなくとも、撮影時にピントの合った画像を簡単に得ることができる。しかしながら、従来のオートフォーカス方式は、前記特許文献１に開示されているように、撮影レンズを光軸の前後に移動させて合焦位置を検索する方式であるため、動画の撮影（記録）を行うと、前記合焦位置の検索中に焦点の合っていない画像がそのまま記録されてしまうといった問題があった。

本発明は前記のような点に鑑みなされたもので、合焦位置を検索するためのレンズ移動を不要とし、撮影中にピントの合った画像データを記録することのできる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る撮像装置は、撮影レンズと、この撮影レンズを通過する光を受光し、その受光量に応じた画像データを取得する第１の撮像素子と、この第１の撮像素子によって得られた画像データを記録する記録手段と、前記撮影レンズと前記第１の撮像素子との間に介在し、前記撮影レンズを通過する光を分光するハーフミラーと、このハーフミラーの分光経路上に移動可能に設けられた第２の撮像素子と、撮影時に前記第２の撮像素子を所定の範囲内で移動させて合焦位置の検索を行い、その検索後の第２の撮像素子と前記撮影レンズとの相対位置に基づき前記撮影レンズを合焦位置に直接移動させて焦点を調節するフォーカス制御手段とを具備して構成される。

このような構成によれば、第１の撮像素子とは別に設けられた第２の撮像素子がフォーカス用として合焦位置の検索に用いられ、その検索後に撮影レンズが移動して焦点が調節される。したがって、合焦位置を検索するためのレンズ移動を不要とし、動画の撮影中であってもピントの合った画像データを連続して記録することができる。

本発明の請求項２に係る撮像装置は、撮影レンズと、この撮影レンズを通過する光を受光し、その受光量に応じた画像データを取得する第１の撮像素子と、この第１の撮像素子によって得られた画像データを記録する記録手段と、前記撮影レンズと前記第１の撮像素子との間に介在し、前記撮影レンズを通過する光を分光する可動型のハーフミラーと、このハーフミラーの分光経路上に移動可能に設けられた第２の撮像素子と、静止画の撮影時に、前記ハーフミラーを前記撮影レンズの光軸から退避させ、前記撮影レンズを所定の範囲内で移動させて焦点を調節する第１のフォーカス制御手段と、動画の撮影時に、前記ハーフミラーを前記撮影レンズの光軸上に位置させ、前記第２の撮像素子を所定の範囲内で移動させて合焦位置の検索を行い、その検索後の第２の撮像素子と前記撮影レンズとの相対位置に基づき前記撮影レンズを合焦位置に直接移動させて焦点を調節する第２のフォーカス制御手段とを具備して構成される。

このような構成によれば、撮影レンズと第１の撮像素子との間に可動型のハーフミラーが介在され、そのハーフミラーの分光経路上に第２の撮像素子が移動可能に設けられる。ここで、静止画の撮影時は、ハーフミラーが撮影レンズの光軸から退避し、撮影レンズの移動により焦点が調節される。一方、動画の撮影時には、ハーフミラーが撮影レンズの光軸上に設定され、第２の撮像素子がフォーカス用として合焦位置の検索に用いられ、その検索後に撮影レンズが移動して焦点が調節される。このように、静止画の撮影時にはハーフミラーを使用せずに撮影することで画質の低下を防ぐことができ、動画の撮影時には合焦位置検索のためのレンズ移動を不要として、ピントの合った画像データを記録することができる。

また、本発明の請求項３では、前記請求項２記載の撮像装置において、前記ハーフミラーは、初期状態では前記撮影レンズの光軸上の位置にあり、静止画の撮影時に前記撮影レンズの光軸から退避した位置に設定されることを特徴とする。

このような構成によれば、ハーフミラーの初期位置を撮影レンズの光軸上の位置に設定しておくことで、その状態でハーフミラーを動かさずに動画の撮影を直ぐに行うことができる。

また、本発明の請求項４では、前記請求項２記載の撮像装置において、前記ハーフミラーは、初期状態では前記撮影レンズの光軸から退避した位置にあり、動画の撮影時に前記撮影レンズの光軸上の位置に設定されることを特徴とする。

このような構成によれば、ハーフミラーの初期位置を撮影レンズの光軸から退避させた位置に設定しておくことで、その状態でハーフミラーを動かさずに静止画の撮影を直ぐに行うことができる。

以上のように本発明によれば、フォーカス用として設けられた撮像素子を用いて合焦位置の検索を行い、その検索後に撮影レンズを移動させて焦点を調節するようにしたため、合焦位置を検索するためのレンズ移動を不要とし、動画の撮影中であっても、ピントの合った画像データを記録することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態における撮像装置としてコントラスト方式のＡＦ機能を備えたデジタルカメラを例にした場合の外観構成を示すものであり、図１（Ａ）が主に前面の、図１（Ｂ）が主に背面の構成を示す斜視図である。

このデジタルカメラ１は、略矩形の薄板状ボディの前面に、撮影レンズ２、セルフタイマランプ３、光学ファインダ窓４、マイクロホン部５、ストロボ発光部６、及びラバーグリップ７を配設し、上面の（ユーザにとって）右端側には電源キー８及びシャッタキー９を配する。

ラバーグリップ７は、ユーザが撮影時にデジタルカメラ１を右手で筐体右側面側から把持した場合に右手中指、薬指、及び小指が確実に該筐体を把持できるように配設されたゴム製の帯状突起である。また、電源キー８は、電源のオン／オフ毎に操作するキーであり、シャッタキー９は、撮影モード時に静止画の撮影タイミングを指示する。

また、デジタルカメラ１の背面には、モードスイッチ（ＳＷ）１０、動画撮影キー１０ａ、スピーカ部１１、メニューキー１２、十字キー１３、セットキー１４、光学ファインダ１５、ストロボチャージランプ１６、及び表示部１７を配する。

モードスイッチ１０は、例えばスライドキースイッチにより構成され、基本モードである記録モード「Ｒ」と再生モード「Ｐ」を切り換える。また、動画撮影キー１０ａは、記録モード「Ｒ」が設定された状態で、動画撮影の開始と終了を指示するためのキーである。すなわち、前記モードスイッチ１０を記録モード「Ｒ」にすると、画像を撮影（記録）するためのモードとなる。この状態で、動画撮影キー１０ａを押下すると動画の撮影（記録）を開始し、さらに動画撮影キー１０ａを押下すると、動画の撮影を終了するようになっている。

メニューキー１２は、各種メニュー項目等を選択させる際に操作する。十字キー１３は、上下左右各方向へのカーソル移動用のキーが一体に形成されたものであり、表示されているメニュー項目等を移動させる際に操作する。セットキー１４は、前記十字キー１３の中心位置に配置され、その時点で選択されているメニュー項目内容等を設定するために操作する。

ストロボチャージランプ１６は、光学ファインダ１５に近接して配設されたＬＥＤランプでなり、このデジタルカメラ１のユーザが光学ファインダ１５を覗いている場合と表示部１７を見ている場合のいずれであってもストロボのチャージ状態等をユーザに視認させる。

表示部１７は、バックライト付きのカラー液晶パネルで構成されるもので、撮影時（静止画あるいは動画の記録時）には電子ファインダとしてスルー画像のモニタ表示を行う一方で、再生時には選択した画像等を再生表示する。

なお、図示はしないがデジタルカメラ１の底面には、記録媒体として用いられるメモリカードを着脱するためのメモリカードスロットや、外部のパーソナルコンピュータ等と接続するためのシリアルインタフェースコネクタとして、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタ等が設けられる。

図２はデジタルカメラ１の電子回路構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１には、レンズ光学系を構成する撮影レンズ２が光軸方向に所定の範囲内で移動可能に設けられ、その光軸後方に撮像素子であるＣＣＤ２１が配設されている。このＣＣＤ２１は撮影用であり、撮影レンズ２を通過する光を受光し、その受光量に応じた画像データを取得する。

ここで、本実施形態では、撮影用ＣＣＤ２１とは別に動画撮影時にフォーカス用として用いられるＣＣＤ２２が撮影レンズ２の光軸に対して垂直方向に所定の範囲内で移動可能に設けられている。そして、撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との間には、撮影レンズ２を通過する光を撮影用ＣＣＤ２１側とフォーカス用ＣＣＤ２２側の２つの経路に分光するためのハーフミラー２３が配設されている。このハーフミラー２３は、撮影レンズ２の光軸上の位置（図中の実線で示す位置）と、その光軸上から退避する位置（図中の点線で示す位置）の２位置を以て回動自在に取り付けられている。

また、このデジタルカメラ１には、撮影レンズ２を移動させるためのレンズ駆動機構４１、フォーカス用ＣＣＤ２２を移動させるためのＣＣＤ駆動機構４２、ハーフミラー２３を回動させるためのハーフミラー駆動機構４３が設けられており、これらの駆動はマイクロコンピュータである制御部３２によって制御されている。

前記フォーカス用ＣＣＤ２２を通じて得られる画像データは、信号処理部４４によって信号処理されて制御部３２に与えられる。信号処理部４４には、例えばハイパスフィルタ、Ａ／Ｄ変換器など、画像データの輝度信号から高周波成分を抽出するための回路素子が含まれる。制御部３２は、この信号処理部４４から得られる輝度信号の高周波成分に基づいて合焦位置を検索する機能を備える。

図２において、基本モードである記録モード時には、撮影レンズ２の光軸後方に配置された撮影用ＣＣＤ２１が、タイミング発生器（ＴＧ）２４、垂直ドライバ２５によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力を１画面分出力する。

この光電変換出力は、アナログ値の信号の状態でＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、サンプルホールド回路２６でサンプルホールドされ、Ａ／Ｄ変換器２７でデジタルデータに変換され、カラープロセス回路２８で画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行われて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒが生成され、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ）コントローラ２９に出力される。

ＤＭＡコントローラ２９は、カラープロセス回路２８の出力する輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒを、同じくカラープロセス回路２８からの複合同期信号、メモリ書込みイネーブル信号、及びクロック信号を用いて一度ＤＭＡコントローラ２９内部のバッファに書込み、ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）３０を介してバッファメモリとして使用されるＤＲＡＭ３１にＤＭＡ転送を行う。

制御部３２は、ＣＰＵと、このＣＰＵで実行される動作プログラムを記憶したＲＯＭ、及びワークメモリとして使用されるＲＡＭなどを含むマイクロコンピュータにより構成される。この制御部３２は、デジタルカメラ１全体の制御動作を司り、前記輝度及び色差信号のＤＲＡＭ３１へのＤＭＡ転送終了後に、この輝度及び色差信号をＤＲＡＭインタフェース３０を介してＤＲＡＭ３１より読出し、ＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４に書込む。

デジタルビデオエンコーダ３５は、前記輝度及び色差信号をＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４より定期的に読出し、これらのデータを元にビデオ信号を発生して表示部１７に出力する。

この表示部１７は、上述した如く撮影時にはモニタ表示部（電子ファインダ）として機能するもので、デジタルビデオエンコーダ３５からのビデオ信号に基づいた表示を行うことで、その時点でＶＲＡＭコントローラ３３から取込んでいる画像情報に基づく画像をリアルタイムに表示することとなる。

このように表示部１７にその時点での画像がモニタ画像としてリアルタイムに表示されている状態で、静止画撮影を行いたいタイミングでキー入力部３６を構成するシャッタキー９を操作すると、トリガ信号を発生する。

制御部３２は、このトリガ信号に応じてその時点で撮影用ＣＣＤ２１から取込んでいる１画面分の輝度及び色差信号のＤＲＡＭ３１へのＤＭＡ転送の終了後、直ちに撮影用ＣＣＤ２１からのＤＲＡＭ３１への経路を停止し、記録保存の状態に遷移する。

この記録保存の状態では、制御部３２がＤＲＡＭ３１に書込まれている１フレーム分の輝度及び色差信号をＤＲＡＭインタフェース３０を介してＹ，Ｃｂ，Ｃｒの各コンポーネント毎に縦８画素×横８画素の基本ブロックと呼称される単位で読み出して、画像処理部３７の内部に存在するＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）処理ブロックに書込み、この画像処理部３７でＡＤＣＴ（Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：適応離散コサイン変換）、エントロピ符号化方式であるハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮する。

そして、得た符号データを１画像のデータファイルとして該画像処理部３７から読出し、このデジタルカメラ１の記録媒体として着脱自在に装着されるメモリカード３８か、またはこのデジタルカメラ１に固定的に内蔵される内蔵メモリ３９のいずれか一方に書込む。

そして、１フレーム分の輝度及び色差信号の圧縮処理及びメモリカード３８または内蔵メモリ３９への全圧縮データの書込み終了に伴なって、制御部３２は撮影用ＣＣＤ２１からＤＲＡＭ３１への経路を再び起動する。

また、制御部３２には、さらにＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）４０が接続される。ＵＳＢインタフェース４０は、ＵＳＢコネクタを介して有線接続されるパーソナルコンピュータ等の他の情報端末装置との間で画像データその他の送受を行う場合の通信制御を行う。

なお、前記キー入力部３６は、上述したシャッタキー９の他に、前記電源キー８、モードスイッチ１０、動画撮影キー１０ａ、メニューキー１２、十字キー１３及びセットキー１４等から構成され、それらのキー操作に伴なう信号は直接制御部３２へ送出される。

また、静止画像ではなく動画像の撮影時においては、キー入力部３６の動画撮影キー１０ａが操作されると、、上述した画像処理部３７の内部に存在する動画処理ブロックで、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）やｍｏｔｉｏｎ−ＪＰＥＧなどの手法により撮影動画をデータ圧縮し、この撮影動画データを、メモリカード３８または内蔵メモリ３９へ記録する。そして、再度該動画撮影キー１０ａが操作されると、動画データの記録を終了する。

また、基本モードである再生モード時には、制御部３２がメモリカード３８または内蔵メモリ３９に記録されている画像データを選択的に読出し、画像処理部３７で記録モード時にデータ圧縮した手順と全く逆の手順で圧縮されている画像データを伸長し、伸長した画像データをＤＲＡＭインタフェース３０を介してＤＲＡＭ３１に保持させた上で、このＤＲＡＭ３１の保持内容をＶＲＡＭコントローラ３３を介してＶＲＡＭ３４に記憶させ、このＶＲＡＭ３４より定期的に画像データを読出してビデオ信号を発生し、表示部１７で再生出力させる。

選択した画像データが静止画像ではなく動画像であった場合、選択した動画像ファイルを構成するＭＰＥＧ動画データの再生を実行し、すべての動画像データの再生を終了した時点で、例えば、次に再生の指示がなされるまで先頭に位置する静止画像データを表示するなどする。

このような構成をとる、本発明に係るデジタルカメラ１にあっては、撮影時にフォーカス用ＣＣＤ２２を移動させて合焦位置を検索する。そして、合焦位置が決まったら、そのフォーカス用ＣＣＤ２２の位置に応じた位置に撮影レンズ２を移動させて、ピントを合わせるようにする。この場合、撮影レンズ２をどのくらい移動させるのかは、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との相対位置によって決まる。

ここで、図３乃至図７を参照して、デジタルカメラ１に備えられた撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１とフォーカス用ＣＣＤ２２との位置関係について説明する。

図３は撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との位置関係を示す図であり、図３（Ａ）は撮影用ＣＣＤ２１から撮影レンズ２が最も離れた位置（最大望遠位置）にある場合、同図（Ｂ）は撮影レンズ２が中間位置にある場合、同図（Ｃ）は撮影用ＣＣＤ２１に最も近接した位置（最大広角位置）にある場合を示している。

今、撮影レンズ２がｘの範囲内を移動可能に設置されているものとする。このｘの範囲は合焦位置の検索範囲に対応している。また、図３（Ａ）に示すように、撮影用ＣＣＤ２１から最も離れた位置（最大望遠位置）にある場合の撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１間の距離をｂ、同図（Ｃ）に示すように撮影用ＣＣＤ２１に最も近接した位置（最大広角位置）にある場合の撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１間の距離をａとする。この場合、ｂ＝ａ＋ｘの関係にある。また、同図（Ｂ）に示すように、最大望遠位置と最大広角位置との中間位置を初期位置とし、撮影レンズ２がその初期位置にある場合の撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１間の距離をｍとする。

図４は撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２がともに初期位置にある場合の状態と、撮影用レンズ２が最大望遠位置にある場合の状態との、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との位置関係を示す図であり、図４（Ａ）は初期位置、同図（Ｂ）は前記最大望遠位置に撮影レンズ２が移動した場合、同図（Ｃ）はさらに前記ａに対応した位置にフォーカス用ＣＣＤが移動した場合を示している。

また、図５は撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２がともに初期位置にある場合の状態と、撮影用レンズ２が最大広角位置にある場合の状態との、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との位置関係を示す図であり、図５（Ａ）は初期位置、同図（Ｂ）は前記最大広角位置に撮影レンズ２が移動した場合、同図（Ｃ）はさらに前記ｂに対応した位置にフォーカス用ＣＣＤが移動した場合を示している。

図４（Ａ）に示すように、撮影レンズ２、フォーカス用ＣＣＤ２２が共に初期位置（ｍの距離）にある状態で、撮影レンズ２を最大望遠位置（ｂの距離）に移動させた場合のフォーカス用ＣＣＤ２２との位置関係は同図（Ｂ）、（Ｃ）のようになる。この場合、撮影レンズ２のみを（Ｂ）のように最大望遠位置に移動させると、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離がｂとなり、さらにフォーカス用ＣＣＤ２２を初期位置からハーフミラー２３の方向にｘの距離だけ移動させると、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離がａとなる。

一方、図５（Ａ）に示すように、撮影レンズ２、フォーカス用ＣＣＤ２２が共に初期位置（ｍの距離）にある状態で、撮影レンズ２を最大広角位置（ａの距離）に移動させた場合のフォーカス用ＣＣＤ２２との位置関係は同図（Ｂ）、（Ｃ）のようになる。この場合、撮影レンズ２のみを（Ｂ）のように最大広角位置に移動させると、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離がａとなり、さらにフォーカス用ＣＣＤ２２を初期位置からハーフミラー２３とは反対の方向にｘの距離だけ移動させると、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離がｂとなる。

このことから、撮影レンズ２の各位置でフォーカス用ＣＣＤ２２を動かすべき範囲は図６のようになる。図６（Ａ）は撮影レンズ２が最大望遠位置にあるときのフォーカス用ＣＣＤ２２の移動範囲、同図（Ｂ）は撮影レンズ２が中間位置にあるときのフォーカス用ＣＣＤ２２の移動範囲、同図（Ｃ）は撮影レンズ２が最大広角位置にあるときのフォーカス用ＣＣＤ２２の移動範囲を示している。

これらをまとめると、図７のようになる。すなわち、撮影レンズ２がｘの範囲内で移動可能な場合、これに対するフォーカス用ＣＣＤ２２の移動範囲は図示のように初期位置を基準に前後にｘずつとなる。

以上のことを踏まえて、第１の実施形態におけるデジタルカメラ１の撮影時の処理動作について説明する。なお、以下のフローチャートで示される処理は、マイクロコンピュータである制御部３２が内蔵メモリ３９等に記録されているプログラムを読み込むことにより実行される。

図８は第１の実施形態におけるデジタルカメラ１の撮影時の処理動作を示すフローチャートである。

電源キー８の押下により電源がＯＮすると（ステップＡ１１）、制御部３２は初期設定処理として、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２を初期位置にセットし、それに伴い撮影レンズ２の現在位置を示す位置変数ｒとフォーカス用ＣＣＤ２２の現在位置を示す位置変数ｋを初期化する（ステップＡ１２）。なお、前記位置変数ｒ、ｋは、制御部３２内の図示せぬＲＡＭに保持されている。

ここで、被写体に対して撮影レンズ２が向けられ、動画撮影キー１０ａの操作により動画の撮影が開始されると（ステップＡ１３）、デジタルカメラ１に備えられたＡＦ機能が働く。これにより、制御部３２は以下のようなオートフォーカス処理を実行する。

なお、ここでの撮影とは、動画像の撮影を前提としているが、静止画の撮影の場合も同様のオートフォーカス処理を行うような構成であっても良い。

また、このときにハーフミラー２３は撮影レンズ２の光軸上に位置しており、撮影レンズ２を通過する光は、このハーフミラー２３を介して撮影用ＣＣＤ２１側とフォーカス用ＣＣＤ２２側に分光される。

動画撮影キー１０ａの操作により動画の撮影が開始された際、制御部３２は、まず、ＣＣＤ駆動機構４２を介してフォーカス用ＣＣＤ２２を撮影レンズ２の光軸に対して垂直方向に前後に所定の範囲内を移動させることにより、現在撮影対象となっている被写体に対する合焦位置の検索を行う（ステップＡ１４）。

ここで、フォーカス用ＣＣＤ２２に与えられている入射光は、ハーフミラー２３を介して与えられているものであるから、フォーカス用ＣＣＤ２２をハーフミラーの方向に近づける若しくは遠ざけるように動かすことにより、フォーカス用ＣＣＤ２２を撮影レンズ２の光軸に対して垂直方向に動かす動作を実現することができる。

また、撮影レンズ２を通して入射された光はハーフミラー２３を介して撮影用ＣＣＤ２１とフォーカス用ＣＣＤ２２の両方に与えられており、このうちの撮影用ＣＣＤ２１によって得られる画像データが所定のメモリ（メモリカード３８または内蔵メモリ３９）に記録される。

一方、フォーカス用ＣＣＤ２２によって得られる画像データは焦点調整用に用いられ、制御部３２はその画像データの輝度信号に含まれる高周波成分が最も高くなるときのフォーカス用ＣＣＤ２２の位置を合焦位置として決定する（ステップＡ１５）。従って、このフォーカス用ＣＣＤ２２を合焦位置探索のために移動させた場合でも、撮影用ＣＣＤ２１に与えられて記録される映像には影響が及ばないように構成されている。

そして、制御部３２は、フォーカス用ＣＣＤ２２の位置と現在の撮影レンズ２の位置とから、撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との距離が、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離と等しくなるように、撮影レンズ２を移動させるべき位置を決定し（ステップＡ１６）、レンズ駆動機構４１を駆動して撮影レンズ２を前記決定された位置に移動させる（ステップＡ１７）。なお、このときの撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２の動きについて、後に図９を参照して詳しく説明する。

撮影レンズ２の移動後、その移動先の位置に合わせて位置変数ｒを更新しておく（ステップＡ１８）。また、そのまま撮影が継続される場合には（ステップＡ１９のＮｏ）、制御部３２はフォーカス用ＣＣＤ２２を現在の撮影レンズ２の位置に基づいて合焦位置検索の開始位置（撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２の距離がｍとなるような位置をいう。）まで移動させ（ステップＡ２０）、その位置に合わせて位置変数ｋを更新した後（ステップＡ２１）、前記ステップＡ１４からの処理を繰り返し実行する。

ここで、図９に具体例を挙げて撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２の動きについて詳しく説明する。図９（Ａ）〜（Ｅ）は撮影開始からの撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２の動きを順に示している。

図９（Ａ）は撮影開始前の状態であり、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２はそれぞれ初期位置に設定されている（前記図８のステップＡ１２）。この状態で撮影が開始されると、フォーカス用ＣＣＤ２２が撮影レンズ２の光軸に対して垂直方向に前後にｘの範囲内で移動し、その間にフォーカス用ＣＣＤ２２から得られる画像データに基づいて合焦位置の検索が行われる（前記図８のステップＡ１４参照）。このとき、撮影用ＣＣＤ２１は撮影動作中にあり、この撮影用ＣＣＤ２１から得られる画像データが所定のメモリに記録されている。

ここで、同図（Ｂ）に示す位置でピントが合ったとすると（最も高周波成分が高かったとすると）、その位置が合焦位置として決定される（前記図８のステップＡ１５）。そして、このときのフォーカス用ＣＣＤ２２の位置と撮影レンズ２の位置との相対関係から撮影レンズ２の移動位置が決定され（前記図８のステップＡ１６）、同図（Ｃ）に示すように、撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との距離が、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離と等しくなるように、すなわち、撮影レンズ２が撮影用ＣＣＤ２１からａの距離つまり最広角位置まで移動する（前記図８のステップＡ１８）。

また、その際に、移動後の撮影レンズ２に合わせて合焦位置検索の開始位置が変更され、移動後の撮影レンズ２の位置に対して、フォーカス用ＣＣＤ２２と撮影レンズ２との距離がｍとなるよう、フォーカス用ＣＣＤ２２が同図（Ｄ）に示すように初期位置からｘ／２下がった位置に移動する（前記図８のステップＡ２０）。

以後は前記同様の動作が繰り返しである。すなわち、撮影レンズ２が最広角位置にある状態では、フォーカス用ＣＣＤ２２が同図（Ｅ）に示すように初期位置からｘ／２下がった位置を基準にして合焦位置の検索が開始される。そして、同図（Ｆ）に示す位置が合焦位置として検索された場合には、同図（Ｇ）に示すように撮影レンズ２が撮影用ＣＣＤ２１からｂの距離つまり最望遠位置となるように移動する。その際に、次の検索動作に備えるべく、フォーカス用ＣＣＤ２２が同図（Ｈ）に示すように移動する。

このように、オートフォーカスを行う場合に、フォーカス用ＣＣＤ２２を用いて合焦位置を検索し、その位置に対応して、撮影レンズ２と撮影用ＣＣＤ２１との距離が、撮影レンズ２とフォーカス用ＣＣＤ２２との距離と等しくなるように、撮影レンズ２を直接動かすようにしているので、従来のような撮影レンズ２の移動による検索動作を不要とし、また、フォーカス用ＣＣＤ２２を合焦位置探索のために移動させた場合でも、撮影用ＣＣＤ２１に与えられて記録される映像には影響が及ばないように構成されているので、動画の撮影中にピントのずれた画像をそのまま記録してしまう不具合を解消して、常にピントの合った画像を連続して記録することができる。

（第２の実施形態）
前記第１の実施形態では、静止画／動画の撮影に関係なく、常にハーフミラー２３を介して撮影を行うものとした。しかしながら、ハーフミラー２３を使用すると十分な光量が得られないため、画質が低下する問題がある。

そこで、第２の実施形態では、動画を撮影するときのみハーフミラー２３を使用するものとし、静止画を撮影するときにはハーフミラー２３を使わないように制御することを特徴とする。この場合、静止画の撮影時には通常のオートフォーカス処理が適用される。また、ハーフミラー２３は、図２に示すようにハーフミラー駆動機構４３の駆動により撮影レンズ２の光軸上に介在する位置と、その光軸上から退避する位置との間を回動可能であるとする。

図１０は第２の実施形態におけるデジタルカメラ１の撮影時の処理動作を示すフローチャートである。

電源キー８の押下により電源がＯＮすると（ステップＢ１１）、制御部３２は動画撮影の開始が指示されたか否かを判断する（ステップＢ１２）。動画撮影は、図１に示すモードスイッチ１０を記録モード「Ｒ」に切り換えた状態で、動画撮影キー１０ａを押下することで開始される。なお、電源ＯＮなどの初期状態において、ハーフミラー２３は撮影レンズ２の光軸上つまり図２の実線で示す使用時の位置に設定されている。

ここで、動画撮影の開始が指示されなければ（ステップＢ１２のＮｏ）、制御部３２はハーフミラー駆動機構４３を駆動し、ハーフミラー２３を図２の点線で示す位置に上げて撮影レンズ２の光軸から退避させる（ステップＢ１３）。そして、シャッタキー９が半押しされたときのタイミングで（ステップＢ１４のＹｅｓ）、制御部３２は通常のオートフォーカス処理を実行する（ステップＢ１５）。

前記通常のオートフォーカス処理とは、レンズ駆動機構４１の駆動により撮影レンズ２を光軸の前後に移動させて、その間に撮影用ＣＣＤ２１から得られる画像データの輝度信号に基づいて合焦位置を検索し、そこに撮影レンズ２を位置決めすることである。このオートフォーカス処理により焦点が調節された後、その位置で撮影用ＣＣＤ２１から得られた画像データが所定のメモリ（メモリカード３８または内蔵メモリ３９）に記録される（ステップＢ１６）。

一方、動画撮影の開始が指示された場合（ステップＢ１２のＹｅｓ）、そのときにハーフミラー２３が上がっていれば、制御部３２はハーフミラー駆動機構４３を駆動し、ハーフミラー２３を図２の実線で示す位置に降ろして撮影レンズ２の光軸上に設定した後（ステップＢ１７）、本方式のオートフォーカス処理を実行する（ステップＢ１８）。

前記本方式のオートフォーカス処理とは、前記第１の実施形態で説明したように、フォーカス用ＣＣＤ２２を用いて合焦位置を検索し、その位置に撮影レンズ２を直接移動させることである。このときの処理動作については、前記図８のフローチャートと同様であるため、ここではその説明を省略する。

なお、電源ＯＮ時にはハーフミラー２３は予め使用位置に設定されているので、動画撮影の開始が指示された際にハーフミラー２３を動かすことなく、そのまま直ぐに撮影することができる。

制御部３２は、オートフォーカス中に撮影用ＣＣＤ２１から得られる画像データを所定のメモリ（メモリカード３８または内蔵メモリ３９）に連続して記録する（ステップＢ１９、Ｂ２０）。この場合、オートフォーカス中でも、前記本方式のオートフォーカス処理によりピントずれのない良好な画像データを得ることができることは既に説明した通りである。

このように、動画撮影時にのみハーフミラー２３を使用し、静止画を撮影するときにはハーフミラー２３を使わないように制御することで、動画撮影時のオートフォーカスによる記録画像のピントずれの問題を解消する一方、静止画撮影時にはその静止画の画質の低下を防いで良好な画像を記録することができる。

なお、ここではハーフミラー２３の初期位置を撮影レンズ２の光軸上とし、静止画の撮影時にハーフミラー２３を上げて撮影レンズ２の光軸から退避させるようにしたが、その逆の場合であっても良い。

すなわち、ハーフミラー２３の初期位置を撮影レンズ２の光軸から退避させた位置（不使用位置）とし、動画撮影を行うときのみ、ハーフミラー２３を下げて撮影レンズ２の光軸上に位置させることでも良い。これにより、電源をＯＮした後、ハーフミラー２３を動かすことなく直ぐに静止画を撮影することができる。

また、動画撮影中以外の、例えば静止画の構図を決めるためのスルー画像（撮影レンズ２から得られた映像をそのままファインダに表示している場合の画像をいう。）をファインダに表示しているような場合にも、ハーフミラー２３を使用せずに、撮影用ＣＣＤ２１に撮影レンズ２からの入射光をすべて照射させることで、スルー画像表示時においても、入射光量が減少してしまうことを防ぐことができる。

また、ハーフミラー２３の駆動機構については特に限定されるものではなく、図２に示すように一端を支点に上下に回動させる構成の他に、例えばスライド移動可能なハーフミラーを用いて、動画撮影時にミラーを光軸上にスライド移動させて使用するような構成であっても良い。

また、前記各実施形態では、デジタルカメラを例にして説明したが、例えばカメラ付き携帯電話など、カメラ機能を備えた電子機器であれば、その全てに本発明を適用することができる。

要するに、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。更に、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態で示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、「発明が解決しようとする課題」で述べた効果が解決でき、「発明の効果」の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、そのプログラム自体をネットワーク等の伝送媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムあるいは伝送媒体を介して提供されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。

また、前述したＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体の他にも、例えば、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（Ｒ）やＡＯＤ(Advanced Optical Disc)などの青色レーザを用いた次世代光ディスク、赤色レーザを用いるＨＤ−ＤＶＤ９、青紫色レーザを用いるＢｌｕｅ Ｌａｓｅｒ ＤＶＤなど、今後開発される種々の大容量記録媒体を用いて本発明を実施することが可能である。

本発明の第１の実施形態における撮像装置としてコントラスト方式のＡＦ機能を備えたデジタルカメラを例にした場合の外観構成を示す斜視図。 前記デジタルカメラの電子回路構成を示すブロック図。 前記デジタルカメラに設けられた撮影レンズと撮影用ＣＣＤとの位置関係を示す図。 前記デジタルカメラに設けられた撮影レンズとフォーカス用ＣＣＤがともに初期位置にある場合の状態と、撮影用レンズが最大望遠位置にある場合の状態との、撮影レンズとフォーカス用ＣＣＤ２２の位置関係を示す図。 前記デジタルカメラに設けられた撮影レンズとフォーカス用ＣＣＤがともに初期位置にある場合の状態と、撮影用レンズ２が最大広角位置にある場合の状態との、撮影レンズとフォーカス用ＣＣＤとの位置関係を示す図。 前記デジタルカメラに設けられた撮影レンズの各位置でフォーカス用ＣＣＤを動かすべき範囲を示す図。 前記デジタルカメラに設けられた撮影レンズが範囲範囲とこれに対するフォーカス用ＣＣＤの移動範囲を示す図。 第１の実施形態におけるデジタルカメラの撮影時の処理動作を示すフローチャート。 前記デジタルカメラの撮影時における撮影レンズとフォーカス用ＣＣＤの動きを説明するための図。 第２の実施形態におけるデジタルカメラの撮影時の処理動作を示すフローチャート。

符号の説明

１…デジタルカメラ、２…撮影レンズ、３…セルフタイマランプ、４…光学ファインダ窓、５…マイクロホン部（ＭＩＣ）、６…ストロボ発光部、７…ラバーグリップ、８…電源キー、９…シャッタキー、１０…モードスイッチ（ＳＷ）、１０ａ…動画撮影キー、１１…スピーカ部（ＳＰ）、１２…メニューキー、１３…十字キー、１４…セットキー、１５…光学ファインダ、１６…ストロボチャージランプ、１７…表示部、２１…撮影用ＣＣＤ、２２…フォーカス用ＣＣＤ、２３…ハーフミラー、２４…タイミング発生器（ＴＧ）、２５…垂直ドライバ、２６…サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、２７…Ａ／Ｄ変換器、２８…カラープロセス回路、２９…ＤＭＡコントローラ、３０…ＤＲＡＭインタフェース（Ｉ／Ｆ）、３１…ＤＲＡＭ、３２…制御部、３３…ＶＲＡＭコントローラ、３４…ＶＲＡＭ、３５…デジタルビデオエンコーダ、３６…キー入力部、３７…画像処理部、３８…メモリカード、３９…内蔵メモリ、４０…ＵＳＢインタフェース（Ｉ／Ｆ）、４１…レンズ駆動機構、４２…ＣＣＤ駆動機構、４３…ハーフミラー駆動機構、４４…信号処理部。

Claims (4)

1. 撮影レンズと、
   この撮影レンズを通過する光を受光し、その受光量に応じた画像データを取得する第１の撮像素子と、
   この第１の撮像素子によって得られた画像データを記録する記録手段と、
   前記撮影レンズと前記第１の撮像素子との間に介在し、前記撮影レンズを通過する光を分光するハーフミラーと、
   このハーフミラーの分光経路上に移動可能に設けられた第２の撮像素子と、
   撮影時に前記第２の撮像素子を所定の範囲内で移動させて合焦位置の検索を行い、その検索後の第２の撮像素子と前記撮影レンズとの相対位置に基づき前記撮影レンズを合焦位置に直接移動させて焦点を調節するフォーカス制御手段と
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 撮影レンズと、
   この撮影レンズを通過する光を受光し、その受光量に応じた画像データを取得する第１の撮像素子と、
   この第１の撮像素子によって得られた画像データを記録する記録手段と、
   前記撮影レンズと前記第１の撮像素子との間に介在し、前記撮影レンズを通過する光を分光する可動型のハーフミラーと、
   このハーフミラーの分光経路上に移動可能に設けられた第２の撮像素子と、
   静止画の撮影時に、前記ハーフミラーを前記撮影レンズの光軸から退避させ、前記撮影レンズを所定の範囲内で移動させて焦点を調節する第１のフォーカス制御手段と、
   動画の撮影時に、前記ハーフミラーを前記撮影レンズの光軸上に位置させ、前記第２の撮像素子を所定の範囲内で移動させて合焦位置の検索を行い、その検索後の第２の撮像素子と前記撮影レンズとの相対位置に基づき前記撮影レンズを合焦位置に直接移動させて焦点を調節する第２のフォーカス制御手段と
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
3. 前記ハーフミラーは、初期状態では前記撮影レンズの光軸上の位置にあり、静止画の撮影時に前記撮影レンズの光軸から退避した位置に設定されることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記ハーフミラーは、初期状態では前記撮影レンズの光軸から退避した位置にあり、動画の撮影時に前記撮影レンズの光軸上の位置に設定されることを特徴とする請求項２記載の撮像装置。

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