JP2006254191A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 被写体を撮像して得られる撮像信号に基づいてフォーカス制御と露出制御を行なう電子カメラにおいて、合焦位置にフォーカスレンズを設定するまでの一連の動作を高速化すること。
【解決手段】 フォーカスレンズを移動させフォーカスレンズの位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係を検出する対応関係検出手段と、対応関係検出手段の検出動作を開始するフォーカスレンズの開始位置にフォーカスレンズを移動させる開始位置設定手段と、フォーカスレンズを開始位置から終了位置まで移動させる間に検出された対応関係に基づいてフォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦位置設定手段と、撮像信号を所定期間積算し露出評価値を算出する露出評価値算出手段と、露出評価値に基づいて露出量を制御する露出制御手段と、開始位置設定手段と露出評価値算出手段とを並行して動作させる制御手段と、を具備した。
【選択図】図１

Description

この発明は、ビデオカメラ、スチルカメラ等の電子カメラに関し、より特定的には、被写体を撮像して得られる撮像信号に基づいてフォーカス制御と露出制御を行なう電子カメラに関する。

一般的に、電子カメラでは、フォーカス制御は露出制御を行なった後に行なっている。すなわち、シャッターボタンが押されると、被写体を撮像して得られる撮像信号を用いて露出制御を行い、被写体を撮像して得られる撮像信号の高域成分を積算して得られる焦点評価値を得るのに最適な露光時間や撮像素子の感度レベル、所謂露出量を求め設定する。次にフォーカス制御を行なうために、まずフォーカスレンズを無限端点まで移動させる。そして該無限端点を開始位置としてフォーカスレンズを光軸方向に至近側へ移動させることによって、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズの位置を検出し、該位置にフォーカスレンズを設定する所謂オートフォーカス動作を行なっている。

露出制御とフォーカス制御を撮像素子からの信号を用いて行なうものの一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術では、自動露出調整および自動焦点調節を行う撮像調節における処理時間を短縮させるために、相対的に広い面積を有する高感度の高感度画素と、相対的に狭い面積を有する低感度の低感度画素とを一つの組画素として形成されて、組画素の画素ピッチの二分の一ずつ水平および垂直走査方向にずらしてそれぞれ配置された特別な固体撮像素子を用いる必要がある。
特開２００４−３２０１４７号公報

しかしながら、特別な固体撮像素子を用いることを必要としないフォーカス制御と露出制御を行なう電子カメラでは、撮像信号を用いた露出制御には、撮像素子による露光と読み出し、更に露出評価値の算出を行なう必要があるため、最低でも２から３フレームの時間を要する。また、フォーカスレンズを所望の位置に移動させるにも時間を要し、特にインナーフォーカス方式のズームレンズを用いた場合、フォーカスレンズの無限端点から至近端点までの移動可能範囲はズームレンズのテレ側で大きくなる傾向がある。よって、露出制御を行なった後にフォーカス制御を行なうと合焦位置にフォーカスレンズを設定するまでの一連の動作に多大な時間を要してしまうという課題がある。

本発明は、被写体を撮像して得られる撮像信号に基づいてフォーカス制御と露出制御を行なう電子カメラにおいて、合焦位置にフォーカスレンズを設定するまでの一連の動作を高速化することを目的とする。

本発明は上記課題を解決するために、電子カメラとして、フォーカスレンズおよび撮像素子を有し被写体像からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる駆動手段と、前記撮像手段から出力される撮像信号の高域成分を所定期間積算し焦点評価値を算出する焦点評価値算出手段と、前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを移動させ前記フォーカスレンズの位置の変化と前記焦点評価値算出手段により出力される焦点評価値の変化との対応関係を検出する対応関係検出手段と、前記対応関係検出手段の検出動作を開始するフォーカスレンズの開始位置に前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを移動させる開始位置設定手段と、前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを前記開始位置から終了位置まで移動させる間に前記対応関係検出手段によって検出された対応関係に基づいて前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦位置設定手段と、前記撮像手段から出力される撮像信号を所定期間積算し露出評価値を算出する露出評価値算出手段と、前記露出評価値算出手段から出力される露出評価値に基づいて前記撮像手段の露出量を制御する露出制御手段と、開始位置設定手段と前記露出評価値算出手段とを並行して動作させる制御手段と、を具備した。

さらに、前記開始位置は、前記開始位置設定手段の動作前の前記フォーカスレンズの位置と前記焦点評価値算出手段によって算出される焦点評価値の大きさに応じて算出される。

本発明によれば、フォーカス制御におけるフォーカスレンズ位置の初期化と撮像信号を用いた露出評価値の算出を並行して行なうため、合焦位置にフォーカスレンズを設定するまでの一連の動作を高速化することができる。

図１は本発明の実施例である電子カメラを示した機能ブロック図である。電子カメラ１０はフォーカスレンズ１２、絞り機構１４、ＣＣＤ等で構成される撮像素子１６を含む。フォーカスレンズ１２は、レンズ駆動回路３６によって駆動されるモータ１２ａによって光軸方向に移動する。モータ１２ａはパルスモータであり、レンズ駆動回路３６から供給される駆動パルスによって駆動される。制御回路３８はレンズ駆動回路３６が出力する駆動パルスの数を管理、制御しているので、制御回路３８はフォーカスレンズ１２の位置を把握している。絞り機構１４は、絞り駆動回路３４によって駆動されるモータ１４ａによって絞り量を変化させる。モータ１４ａはパルスモータであり、絞り駆動回路３４から供給される駆動パルスによって駆動される。制御回路３８は絞り駆動回路３４が出力する駆動パルスの数を管理、制御しているので、制御回路３８は絞り機構１４の開口状態を把握している。撮像素子１４は、ＴＧ回路２８によって作成される複数のタイミング信号によって駆動される。フォーカスレンズ１２、絞り機構１４を通って入力された被写体像からの光は、撮像素子１４によって電気信号に変換され、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１８によって相関２重サンプリング、自動ゲイン調整が施されアナログの撮像信号に変換される。ＡＤ変換回路２０はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１８の出力信号であるアナログの撮像信号をデジタル信号に変換し信号処理回路２２に出力する。信号処理回路２２は入力された撮像信号をバッファメモリを用いてＹＵＶ画像信号に変換すると共に、該ＹＵＶ画像信号をバッファメモリを用いて圧縮画像信号に変換しメモリカード２６に記録する。なお、メモリカード２６に記録される圧縮画像信号は主として静止画像であるが、動画像であってもよい。

一方、露出評価値算出回路３０は、信号処理回路２２にて作成されるＹＵＶ画像信号の内、Ｙ画像信号を１フレーム期間積算することによって露出評価値を算出し、制御回路３８に入力する。露出評価値の算出は撮影画面全体を均一に積算することに限らず、画面中央部のみを積算したり画面中央部に重み付けして積算してもよい。焦点評価値算出回路３２は、信号処理回路２２にて作成されるＹＵＶ画像信号の内、Ｙ画像信号の高周波成分を１フレーム期間積算することによって焦点評価値を算出し、制御回路３８に入力する。焦点評価値の算出は撮影画面全体を均一に積算することに限らず、画面の一部に焦点検出領域を設定し、その中のＹ画像信号の高域成分のみを積算してもよい。制御回路３８では、入力された露出評価値を基にＣＤＳ／ＡＧＣ回路１８や絞り駆動回路３４を動作させることによって露出制御を行ない、入力された焦点評価値とレンズ駆動回路３６から得られるフォーカスレンズ１２の位置情報を基に、フォーカスレンズの位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係を検出しフォーカス制御を行なう。制御回路３８はシャッターボタン４０の操作状況を検出する。

次に制御回路３８を中心に動作するフォーカス制御と露出制御ついて、図２〜図４に示したフローチャートを用いて説明する。シャッターボタン４０の半押し状態になったことを検出すると、フォーカスレンズ１０の位置の変化と焦点評価値算出回路３２により出力される焦点評価値の変化との対応関係を検出するための前処理として、フォーカスレンズ１０を開始位置に設定する指示をレンズ駆動回路３６に対し行なう（Ｓ１）。

該設定指示動作を図３に示す。駆動する前のフォーカスレンズ１０の位置における焦点評価値の大きさを確認する（Ｓ１０１）。そして、フォーカスレンズ１０の位置と被写体像に合焦するフォーカスレンズ１０の位置との差が小さいほど焦点評価値が大きくなるという現象に基づき、駆動する前のフォーカスレンズ１０の位置と焦点評価値の大きさに応じて無限側の開始位置を算出し（Ｓ１０２）、算出された開始位置にフォーカスレンズ１０を移動させる駆動命令を発生させる（Ｓ１０３）。焦点評価値が大きいほど駆動する前のフォーカスレンズ１０の位置と開始位置との距離は短くなり、後述するフォーカスレンズ１０の位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係の検出動作の時間が短くなる。制御回路３８は該駆動命令を実行してレンズ駆動回路３６を制御し、ステップＳ１０２で算出された開始位置にフォーカスレンズ１０を移動させるようモータ１２ａの駆動を開始する。なお、目標となる位置を設定し駆動命令を実行することでフォーカスレンズ１０の移動を行ない、後述するように位置設定が完了したか否かを検出するために、制御回路３８の動作として、ＰＰＧ（プログラマブルパルスジェネレータ）方式や、割り込み方式が採用されている。

次に露出制御を行なう（Ｓ３）。露出制御の詳細を図４に示す。先ず初めに、露出評価値算出回路３０における露出評価値を検出しやすくするために、絞り駆動回路３４を制御し絞り機構１４を露出評価検出用絞りとして開放状態に設定する（Ｓ３０１）。そして、撮像素子１８による露光及び露出評価値算出回路３０における露出評価値の算出が完了したかを検出し（Ｓ３０３）、検出すれば露出評価値を露出評価値算出回路３０から読み出し（Ｓ３０５）、その大きさが規定の範囲内か否かを検出する（Ｓ３０７）。範囲内であれば露出制御は終了するが、範囲外であれば、ＴＧ回路２８を制御することによって、大きさが規定の範囲内となる露出評価値が得られるようにステップＳ３０５で得られた露出評価値の大きさに基づいて撮像素子１６の電子シャッター速度を変更し、再度露光と露出評価値の算出・読み出しを行なう（Ｓ３０９、Ｓ３１０）。よって、露出制御が終了すれば、撮像素子１６から得られる撮像信号の大きさ（明るさ）は規定の範囲内に収まることになる。

次に、ステップＳ１０３によって発生された駆動命令を制御回路３８が実行してフォーカスレンズ１０の開始位置設定が完了したか否かを検出し（Ｓ５）、完了が検出させると、レンズ駆動回路３６を制御しフォーカスレンズ１０を開始位置から終了位置である至近端点まで移動させ、フォーカスレンズ１０の位置の変化と焦点評価値算出回路３２により算出される焦点評価値の変化との対応関係を検出する（Ｓ７）。その結果、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１０の位置を検出できたか否かを判別する（Ｓ９）。そして、検出できた場合、焦点評価値が最大となる位置を合焦位置としてレンズ駆動回路３６を制御してフォーカスレンズ１０を設定し（Ｓ１１）、検出できなかった場合、エラー処理として２メートル離れた被写体に合焦する位置にレンズ駆動回路３６を制御してフォーカスレンズ１０を設定する（Ｓ１３）。その後、再度露出制御を行ない（Ｓ１５）、シャッターボタン４０が半押し状態になったことを検出した際に行なわれるフォーカス制御と露出制御を終了する。なお、ステップＳ１５における露出制御はステップＳ３とは異なり、絞り機構１４の制御も行ない露出量をステップＳ３よりも厳密に制御する。ステップＳ１５の詳細な説明は割愛する。

図２に示したフローチャートを制御回路３８が実行した後、シャッターボタン４０が全押しされると、電子カメラ１０は設定されたフォーカスレンズ１０の位置で設定された露出量での撮影を行ない、メモリカード２６への圧縮画像信号の記録までの一連の処理を行なう。

以上、本発明の実施例について説明したが、図５に示すように、従来はフォーカスレンズの位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係を検出する動作を開始する開始位置に、フォーカスレンズを設定する動作を、露出制御が終了した後に行なっていたが、本実施例では、露出制御とフォーカスレンズの開始位置設定動作を並行して行なうようにしたため、合焦位置にフォーカスレンズを設定するまでの一連の動作が高速化されている。フォーカスレンズの位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係を検出する動作をしている間では露出制御を行なっていないため、安定した焦点評価値を得ることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。すなわち、開始位置は、駆動する前のフォーカスレンズの位置と焦点評価値の大きさに応じて算出することなく常に無限端点としてもよい。露出評価値算出には時間を要するが露出量の変更は短時間であるため、露出量の変更は、フォーカスレンズの開始位置設定完了後に行ない、露出評価値算出のみ並行して行なうようにしてもよい。終了位置を至近端点とせず、焦点評価値の極大値を検出した時点でフォーカスレンズの位置の変化と焦点評価値の変化との対応関係を検出する動作を終了させ、動作終了時のフォーカスレンズ位置を当該終了位置としてもよい。

また、実施例では、図５に示すように、露出制御に要する時間が開始位置設定手段に要する時間よりも長いが、逆となる場合や機器も想定される。よって、露出評価値算出が完了した後にフォーカスレンズの開始位置設定の完了を検出するのではなく、開始位置設定が完了した後に露出評価値算出の完了を検出するようにしてもよい。

本発明の実施例である電子カメラを示した機能ブロック図である。 本発明の実施例である電子カメラの動作を示したフローチャートである。 本発明の実施例である電子カメラの動作を示したフローチャートである。 本発明の実施例である電子カメラの動作を示したフローチャートである。 本発明の実施例である電子カメラの動作を示した説明図である。

符号の説明

１０ 電子カメラ
１２ ズームレンズ
１４ 絞り機構
１６ 撮像素子
２２ 信号処理回路
３０ 露出評価値算出回路
３２ 焦点評価値算出回路
３８ 制御回路
４０ シャッターボタン

Claims (2)

1. フォーカスレンズおよび撮像素子を有し被写体像からの光を撮像信号に変換する撮像手段と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させる駆動手段と、
   前記撮像手段から出力される撮像信号の高域成分を所定期間積算し焦点評価値を算出する焦点評価値算出手段と、
   前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを移動させ前記フォーカスレンズの位置の変化と前記焦点評価値算出手段により出力される焦点評価値の変化との対応関係を検出する対応関係検出手段と、
   前記対応関係検出手段の検出動作を開始するフォーカスレンズの開始位置に前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを移動させる開始位置設定手段と、
   前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを前記開始位置から終了位置まで移動させる間に前記対応関係検出手段によって検出された対応関係に基づいて前記駆動手段を用いて前記フォーカスレンズを合焦位置に移動させる合焦位置設定手段と、
   前記撮像手段から出力される撮像信号を所定期間積算し露出評価値を算出する露出評価値算出手段と、
   前記露出評価値算出手段から出力される露出評価値に基づいて前記撮像手段の露出量を制御する露出制御手段と、
   前記開始位置設定手段と前記露出評価値算出手段とを並行して動作させる制御手段と、
   を具備することを特徴とする電子カメラ。
2. 前記開始位置は、前記開始位置設定手段の動作前の前記フォーカスレンズの位置と前記焦点評価値算出手段によって算出される焦点評価値の大きさに応じて算出されることを特徴とする請求項１記載の電子カメラ。