JP2006243003A

JP2006243003A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2006243003A
Application number: JP2005054461A
Authority: JP
Inventors: Mikio Sasagawa; 幹夫笹川
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2005-02-28
Filing date: 2005-02-28
Publication date: 2006-09-14
Also published as: US7558474B2; US20060193619A1

Abstract

【課題】ＡＦ補助光を適切に制御することにより、ＡＦの精度を向上できる撮像装置を提供する。
【解決手段】ＡＦ補助光ランプ１８は、例えばＬＥＤランプで構成される。ＡＦ補助光ランプ１８の発光量は、撮影レンズ１２のズーム位置に基づいてＣＰＵ３０からの発光命令によりＡＦ補助光発光回路４０が制御されて発光制御される。また、ＡＦ補助光の照射される領域（照射範囲）は、撮影レンズ１２のズーム位置に基づいて、ＣＰＵ３０からの発光命令によりＡＦ補助光照射レンズ４２によって制御される。このＡＦ補助光照射レンズ４２は、ＣＰＵ３０からの命令に基づいてＡＦ補助光照射レンズ制御回路４４により制御される。
【選択図】図２

Description

本発明は撮像装置に係り、特に被写体に補助光を照射して合焦動作（ＡＦ）を行う撮像装置に関する。

従来、オートフォーカス（ＡＦ）機能を備えたカメラには、暗い被写体を撮影する際に、被写体に補助光（ＡＦ補助光）を照射してＡＦ動作を行うものがある。このＡＦ補助光を照射する際に、照射角を変更することができる例としては、特許文献１に記載のストロボ装置が提案されている。
特開２００３−１５６７８３号公報

ところで、ズーム機能を有するカメラにおいては、撮影レンズのズーム位置に応じて撮影範囲（視野）やレンズのＦ値が変化する。このため、撮影レンズのズーム位置によっては、ＡＦ補助光の光量等が不十分となり、ＡＦの精度が低下するという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、ＡＦ補助光を適切に制御することにより、ＡＦの精度を向上できる撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、ズーム機能を有する撮影光学系と、補助光を発光する補助光光源を含み、被写体に向けて補助光を照射する補助光照射手段と、前記被写体によって反射された前記補助光を前記撮影光学系に入射させて合焦動作を行う測距手段と、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光の発光量、又は前記補助光の照射範囲のうち少なくとも一方を制御する補助光制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る撮像装置によれば、撮影光学系のズーム位置に応じて、オートフォーカス（ＡＦ）時の補助光（ＡＦ補助光）の発光量や照射範囲を制御するようにしたため、ＡＦの精度を向上させることができる。

上記本発明に係る撮像装置において、前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光光源に印加される電源電圧を変更する印加電圧変更手段を更に備えていてもよい。この例は、上記補助光の発光量の制御を補助光光源に印加される印加電圧を変更することにより行うものである。

上記本発明に係る撮像装置において、前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光照射手段に流れる電流量を制御する電流量制御手段を更に備えていてもよい。この例は、上記補助光の発光量の制御を補助光光源に流れる電流量を変更することにより行うものである。

上記本発明に係る撮像装置において、前記補助光照射手段は、複数の補助光光源を含んでおり、前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、点灯する前記補助光光源の数を変更する点灯光源数変更手段を更に備えていてもよい。この例は、上記補助光の発光量の制御を点灯させる補助光光源の数を変更することにより行うものである。

上記本発明に係る撮像装置において、前記補助光照射手段は、前記補助光光源から照射される前記補助光を前記被写体に照射する複数の照射レンズを更に備え、前記補助光制御手段は、前記複数の照射レンズを交換又は組み合わせることにより、前記補助光の照射範囲を制御するようにしてもよい。この例は、上記補助光の照射範囲の制御を補助光照射する照射レンズの組み合わせを変更することにより行うものである。

本発明によれば、撮影光学系のズーム位置に応じて、オートフォーカス（ＡＦ）時の補助光（ＡＦ補助光）の発光量や照射範囲を制御するようにして、ＡＦの精度を向上させることができる。

以下、添付図面に従って本発明に係る撮像装置の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面図である。同図に示す撮像装置１０はデジタルカメラであり、その正面には撮影レンズ１２、光学ファインダ１４、ストロボ１６、及びＡＦ補助光ランプ１８が露呈している。なお、同図中の符号２０は、レリーズスイッチである。

図２は、デジタルカメラ１０の内部構造を示すブロック図である。同図に示すように、ＣＰＵ３０は、バス３２を介してデジタルカメラ１０の各ブロックに接続されており、操作スイッチ３４からの操作入力に基づいて各ブロックを統括制御する。

操作スイッチ３４は、上記したレリーズスイッチ２０を備える。レリーズスイッチ２０は、２段階に構成されており、「半押し」によりＳ１＝ＯＮ信号が発生し、「全押し」によりＳ２＝ＯＮ信号が発生する。発生したＳ１＝ＯＮ信号及びＳ２＝ＯＮ信号はＣＰＵ３０に入力され、ＣＰＵ３０は、このＳ１＝ＯＮ信号とＳ２＝ＯＮ信号によりレリーズスイッチ２０の押下状態を検出する。

ＥＥＰＲＯＭ３６には、カメラの制御プログラムや制御に必要な各種の設定データ等が格納されている。電源回路３７は、デジタルカメラ１０の各ブロックに電源を供給する。

ストロボ１６は、ＣＰＵ３０からのストロボ発光命令に基づきストロボ発光回路３８により発光制御される。

ＡＦ補助光ランプ１８は、例えばＬＥＤランプで構成される。ＡＦ補助光ランプ１８の発光量は、撮影レンズ１２のズーム位置に基づいてＣＰＵ３０からの発光命令によりＡＦ補助光発光回路４０が制御されて発光制御される。また、ＡＦ補助光の照射される領域（照射範囲）は、撮影レンズ１２のズーム位置に基づいて、ＣＰＵ３０からの発光命令によりＡＦ補助光照射レンズ４２によって制御される。このＡＦ補助光照射レンズ４２は、ＣＰＵ３０からの命令に基づいてＡＦ補助光照射レンズ制御回路４４により制御される。なお、ＡＦ補助光の発光量及び照射範囲の制御方法については後述する。

デジタルカメラ１０は、撮像手段として、撮影レンズ１２、アイリス（絞り）４８、撮像素子（ＣＣＤ）５０を備える。

撮影レンズ１２のフォーカシングは、撮影レンズ１２を構成するフォーカスレンズをフォーカスモータ５２によって移動させることにより行われ、ズーミングは、撮影レンズ１２を構成するズームレンズをズームモータ５４で移動させることにより行われる。フォーカスモータ５２とズームモータ５４は、それぞれフォーカスモータドライバ５６とズームモータドライバ５８により駆動制御される。ＣＰＵ３０は、このフォーカスモータドライバ５６とズームモータドライバ５８に制御信号を出力して制御する。

絞り４８は、いわゆるターレット型絞りで構成されており、Ｆ２．８とＦ８の絞り孔が穿孔されたターレット板を回転させて絞り値（Ｆ値）を変化させる。この絞り４８の駆動はアイリスモータ６０によって行なわれる。アイリスモータ６０はアイリスモータドライバ６２により駆動制御される。ＣＰＵ３０は、このアイリスモータドライバ６２に制御信号を出力して制御する。

被写体を示す画像光は、撮影レンズ１２及び絞り４８を介してＣＣＤ５０の受光面上に結像される。ＣＣＤ５０の受光面には、多数のフォトセンサが配列されており、この受光面に結像された被写体の光学像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、タイミングジェネレータ（ＴＧ）５１から与えられるタイミングパルスに従って順次読み出され、信号電荷に応じた電圧信号としてアナログ信号処理回路６４に出力される。

なお、このＣＣＤ５０には電荷掃き出しドレインが備えられており、この電荷掃き出しドレインに各フォトセンサに蓄積された信号電荷を掃き出すことにより、各フォトセンサに蓄積される信号電荷の蓄積時間（シャッタ速度）が制御される。

アナログ信号処理回路６４は、相関二重サンプリング処理回路（ＣＤＳ）及び増幅器（ＡＭＰ）を含んでいる。ＣＣＤ５０から順次読み出された電圧信号は、アナログ信号処理回路６４によって画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がサンプリングホールドされて増幅され、Ａ／Ｄ変換器６６に加えられる。

Ａ／Ｄ変換器６６は、順次入力されるアナログのＲ、Ｇ、Ｂ信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して出力し、Ａ／Ｄ変換器６６から出力されたデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号は画像入力コントローラ６８を介してメモリ（ＳＤＲＡＭ）７０に一時格納される。そして、このＲ、Ｇ、Ｂ信号はこのＳＤＲＡＭ７０から画像信号処理回路７２に出力される。

画像信号処理回路７２は、入力された画像信号に対して、オフセット処理、ホワイトバランス補正及び感度補正を含むゲイン・コントロール処理、ガンマ補正処理等の所定の信号処理を行い、その処理後の画像データをＶＲＡＭ７４に出力する。

ＶＲＡＭ７４には、それぞれ１コマ分の画像データが記憶可能なＡ領域とＢ領域とが含まれており、このＡ領域とＢ領域とに１コマ分の画像データが交互に書き換えられる。そして、書き換えられた画像データが交互に読み出される。

ＶＲＡＭ７４から読み出された画像データは、ビデオエンコーダ７６によりエンコーディングされ、デジタルカメラ１０のモニタ７８に出力される。撮影者は、このモニタ７８に表示された画像（スルー画像）をもとに構図を決定し、ピント状態を確認する。

さて、上記の撮影モードの下、レリーズスイッチ２０が半押し（Ｓ１＝ＯＮ）されると、自動露出調整（ＡＥ）、及びオートフォーカス（ＡＦ）が作動する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器６６から出力される画像データが、画像入力コントローラ６８を介してＡＥ・ＡＷＢ検出回路８０並びにＡＦ検出回路８２に入力される。

ＡＥ・ＡＷＢ検出回路８０は、撮像領域を６４分割（水平８、垂直８）して得られる分割領域ごとにＲ、Ｇ、Ｂの画像データをＲ、Ｇ、Ｂごとに積算し、分割領域ごとのＲ、Ｇ、Ｂごとの積算データをＣＰＵ３０に出力する。

ＡＦ検出回路８２は、あらかじめ設定された特定のフォーカスエリア（たとえば、撮像領域の中央）内における画像のコントラストあらわすコントラスト評価値を算出し、そのコントラスト評価値をＣＰＵ３０に出力する。

ＣＰＵ３０は、ＡＦ検出回路８２から入力されたコントラスト情報に基づいてフォーカスモータドライバ５６に制御信号を出力し、撮影レンズ１２をＡＦ制御して、主要被写体にピントを合わせる。

また、ＣＰＵ３０は、ＡＥ・ＡＷＢ検出回路８０から入力された積算データに基づいて被写体の明るさ（ＥＶ値）を算出し、このＥＶ値に基づいて絞り４８の絞り値（Ｆ値）及びＣＣＤ５０のシャッタ速度（電荷蓄積時間）を決定する。

ＡＥ・ＡＦが完了し、レリーズスイッチ２０が全押し（Ｓ２＝ＯＮ）されると、ＣＰＵ３０は、決定した絞り値（Ｆ値）に基づいてアイリスモータドライバ６２に駆動信号を出力し、決定した絞り値（Ｆ値）の絞り径となるように絞り４８を駆動制御するとともに、決定したシャッタ速度となるようにＣＣＤ５０の電荷蓄積時間を制御する。

このようにして、取り込まれた１コマ分の画像データは、アナログ信号処理回路６４、Ａ／Ｄ変換器６６を介して画像入力コントローラ６８からＳＤＲＡＭ７０に入力され、ここに一時的に記憶される。そして、ＳＤＲＡＭ７０から画像信号処理回路７２に読み出され、ここで輝度データ及び色差データの生成処理（ＹＣ処理）を含む所定の信号処理が行われる。

信号処理後の画像データは、一旦ＳＤＲＡＭ７０に記憶されたのち、圧縮／伸張処理回路８４に出力され、ここでＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）などの所定の圧縮処理が実行される。そして、画像データは再びＳＤＲＡＭ７０に一時的に格納されたのち、メモリコントローラ８６によって読み出され、カードスロットに装着された記録メディア８８に記録される。

このようにして撮影、記録された画像データは、カメラのモードを再生モードに設定することにより、モニタ７８上に再生表示される。再生モード時には、記録メディア８８に記録されている画像データがＳＤＲＡＭ７０に読み出され、ＳＤＲＡＭ７０から圧縮／伸張処理回路８４に出力される。そして、圧縮／伸張処理回路８４で伸張処理が施され、処理後の画像データがＳＤＲＡＭ７０に一時格納されたのち、ビデオエンコーダ７６を介してモニタ７８に出力される。これにより、記録メディア８８に記録されている画像データがモニタ７８上に再生表示される。

次に、ＡＦ補助光の発光量を制御する方法について、図３を参照して説明する。図３は、ＡＦ補助光発光回路の構成例を示す回路図である。同図に示すＡＦ補助光発光回路４０は、電圧変更回路１００と、電圧増幅器１０２を備える。ＥＥＰＲＯＭ３６には、ＡＦ補助光ランプ１８に印加される電圧値と、ＡＦ補助光ランプ１８の発光量の対応関係が記録されたテーブル（電圧値−発光量テーブル）が格納されている。ＡＦ補助光の発光を行う場合には、ＣＰＵ３０は、ズーム位置に応じてこの電圧値−発光量テーブルを参照し、電圧調節回路１００の電子ボリューム（ＥＶＲ）が制御される。電圧調節回路１００は、ＥＶＲからの入力に基づいて、電源回路３７から供給される電源の電圧を調節する。そして、この電源の電圧は、電源増幅器１０２によって所定の比率（抵抗値Ｒ１とＲ２の比）で増幅されてＡＦ補助光ランプ（ＬＥＤ）１８に印加される。これにより、ＡＦ補助光ランプ１８の発光量が制御される。

次に、ＡＦ補助光の照射範囲を制御する方法について、図４及び図５を参照して説明する。図４はＡＦ補助光照射レンズを示す平面図であり、図５はＡＦ補助光の照射範囲の制御方法を模式的に示す図である。図４に示すように、ＡＦ補助光照射レンズ４２は、板状の部材１０４にレンズ１０６が嵌め込まれて構成される。ＡＦ補助光の発光を行う場合には、ＣＰＵ３０は、ズーム位置に応じてＡＦ補助光照射レンズ制御回路４４を制御する。すると、図５に示すように、ＡＦ補助光ランプ１８の光軸Ｌ１上のレンズ１０６が交換又は追加される。これにより、ＡＦ補助光ランプ１８の照射範囲が制御される。

なお、図６に示すように、ＡＦ補助光ランプ１８の光軸Ｌ１と平行に、ＡＦ補助光照射レンズ４２を移動させるためのガイド１０８を設けて、ＡＦ補助光照射レンズ４２を光軸Ｌ１方向に移動させることにより、ＡＦ補助光ランプ１８の照射範囲を制御するようにしてもよい。

図７は、撮影時におけるＡＦ補助光制御の処理の流れを示すフローチャートである。まず、レリーズスイッチ２０が半押し（Ｓ１＝ＯＮ）されると（ステップＳ１０）、ＣＰＵ３０によりズーム位置が検出され（ステップＳ１２）、ＡＦ補助光の発光量（ステップＳ１４）、及び照射範囲（ステップＳ１６）が制御される。

ここで、ステップＳ１４のＡＦ補助光の発光量の制御方法について説明する。図８は、ＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャートである。まず、上記ステップＳ１２において検出されたズーム位置に基づいて、ＥＥＰＲＯＭ３６の電圧値−発光量テーブルが参照される（ステップＳ１４０）。そして、電圧調節回路１００の電子ボリューム（ＥＶＲ）が制御され（ステップＳ１４２）、ＡＦ補助光の発光量が制御される。

次いで、ステップＳ１６のＡＦ補助光の照射範囲の制御方法について説明する。図９は、ＡＦ補助光の照射範囲の制御方法を示すフローチャートである。まず、上記ステップＳ１２において検出されたズーム位置に基づいて、ＡＦ補助光の照射に用いられるレンズ１０６の組み合わせが判定される（ステップＳ１６０）。そして、ＣＰＵ３０によりＡＦ補助光照射レンズ制御回路４４が制御されて、ＡＦ補助光ランプ１８の光軸Ｌ１上のレンズ１０６が交換又は追加される（ステップＳ１６２）。

図７のフローチャートの説明に戻ると、ステップＳ１８に進み、画面の輝度等に基づいて、ＡＦ時にＡＦ補助光が必要かどうか判断される。ステップＳ１８においてＡＦ補助光が必要と判断された場合には、ＡＦ補助光ランプ１８を点灯され（ステップＳ２０）、ＡＦ測光が行われる（ステップＳ２２）。一方、ステップＳ１８においてＡＦ補助光が必要ないと判断された場合には、ＡＦ補助光ランプ１８を点灯させずに、ＡＦ測光が行われる（ステップＳ２２）。

次に、レリーズスイッチ２０が全押し（Ｓ２＝ＯＮ）されると（ステップＳ２４）、撮影が行われて画像が記録メディア８８に記録される。また、記録メディア８８から画像が読み出されて、モニタ７８に表示される（ステップＳ２６）。

本実施形態によれば、撮影レンズ１２のズーム位置に応じて、ＡＦ補助光の発光量や照射範囲が制御されるため、ＡＦの精度を向上させることができる。

次に、ＡＦ補助光発光回路の別の構成例について説明する。図１０は、ＡＦ補助光発光回路の第２の構成例を示す回路図である。図１０に示すＡＦ補助光発光回路４０は、ＡＦ補助光ランプ１８に流れる電流を制御するための電流制御回路１１０を備える。電流制御回路１１０は、抵抗切り替えスイッチＳＷ１を制御することにより、抵抗値を制御する。なお、図１０においては、抵抗及び抵抗切り替えスイッチＳＷ１が３つずつ並列に接続されているが、抵抗の個数や回路の構成はこれに限定されるものではなく、例えば可変抵抗を用いてもよい。

図１１は、第２の構成例に係るＡＦ補助光発光回路を用いたＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャートである。まず、上記ステップＳ１２において検出されたズーム位置に基づいて、ＡＦを行うためのＡＦ補助光の発光量が算出され、ＡＦ補助光の発光に必要な電流値が判定される（ステップＳ３０）。そして、電流制御回路１１０の抵抗切り替えスイッチＳＷ１が制御され（ステップＳ３２）、ＡＦ補助光の発光量が制御される。

図１２は、ＡＦ補助光発光回路の第３の構成例を示す回路図である。図１２に示す例では、ＡＦ補助光ランプ１８が複数（図の例では３つ）設けられており、ＡＦ補助光発光回路４０は点灯させるＡＦ補助光ランプ１８の数を制御するための点灯数切り替えスイッチＳＷ２を備える。なお、図１２においては、抵抗及びＡＦ補助光ランプ１８が３つ並列に接続されているが、ＡＦ補助光ランプ１８の個数はこれに限定されるものではない。

図１３は、第３の構成例に係るＡＦ補助光発光回路を用いたＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャートである。まず、上記ステップＳ１２において検出されたズーム位置に基づいて、ＡＦを行うためのＡＦ補助光の発光量が算出され、ＡＦ補助光の発光に必要なＡＦ補助光ランプ１８の点灯数が判定される（ステップＳ４０）。そして、点灯数切り替えスイッチＳＷ２が制御され（ステップＳ４２）、ＡＦ補助光の発光量が制御される。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の正面図デジタルカメラ１０の内部構造を示すブロック図ＡＦ補助光発光回路の構成例を示す回路図ＡＦ補助光照射レンズを示す平面図ＡＦ補助光の照射範囲の制御方法を模式的に示す図ＡＦ補助光の照射範囲の制御方法の別の例を模式的に示す図撮影時におけるＡＦ補助光制御の処理の流れを示すフローチャートＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャートＡＦ補助光の照射範囲の制御方法を示すフローチャートＡＦ補助光発光回路の第２の構成例を示す回路図第２の構成例に係るＡＦ補助光発光回路を用いたＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャートＡＦ補助光発光回路の第３の構成例を示す回路図第３の構成例に係るＡＦ補助光発光回路を用いたＡＦ補助光の発光量の制御方法を示すフローチャート

符号の説明

１０…撮像装置（デジタルカメラ）、１２…撮影レンズ、１４…光学ファインダ、１６…ストロボ、１８…ＡＦ補助光ランプ、２０…レリーズスイッチ、３０…ＣＰＵ、３２…バス、３４…操作スイッチ、３６…ＥＥＰＲＯＭ、３７…電源回路、３８…ストロボ発光回路、４０…ＡＦ補助光発光回路、４２…ＡＦ補助光照射レンズ、４４…ＡＦ補助光照射レンズ制御回路、４８…絞り、５０…撮像素子（ＣＣＤ）、５１…タイミングジェネレータ（ＴＧ）、５２…フォーカスモータ、５４…ズームモータ、５６…フォーカスモータドライバ、５８…ズームモータドライバ、６０…アイリスモータ、６２…アイリスモータドライバ、６４…アナログ信号処理回路、６６…Ａ／Ｄ変換器、６８…画像入力コントローラ、７０…メモリ（ＳＤＲＡＭ）、７２…画像信号処理回路、７４…ＶＲＡＭ、７６…ビデオエンコーダ、７８…モニタ、８０…ＡＥ・ＡＷＢ検出回路、８２…ＡＦ検出回路、８４…圧縮／伸張処理回路、８６…メモリコントローラ、８８…記録メディア、１００…電圧調節回路、１０２…電圧増幅器、１０４…板状の部材、１０６…レンズ、１０８…ガイド、１１０…電流制御回路、ＳＷ１…抵抗切り替えスイッチ、ＳＷ２…点灯数切り替えスイッチ

Claims

ズーム機能を有する撮影光学系と、
補助光を発光する補助光光源を含み、被写体に向けて補助光を照射する補助光照射手段と、
前記被写体によって反射された前記補助光を前記撮影光学系に入射させて合焦動作を行う測距手段と、
前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光の発光量、又は前記補助光の照射範囲のうち少なくとも一方を制御する補助光制御手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光光源に印加される電源電圧を変更する印加電圧変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、前記補助光照射手段に流れる電流量を制御する電流量制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
前記補助光照射手段は、複数の補助光光源を含んでおり、
前記補助光制御手段は、前記撮影光学系のズーム位置に応じて、点灯する前記補助光光源の数を変更する点灯光源数変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像装置。
前記補助光照射手段は、前記補助光光源から照射される前記補助光を前記被写体に照射する複数の照射レンズを更に備え、
前記補助光制御手段は、前記複数の照射レンズを交換又は組み合わせることにより、前記補助光の照射範囲を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。