JP3273091B2 - カメラ - Google Patents

カメラ

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JP3273091B2
JP3273091B2 JP22799893A JP22799893A JP3273091B2 JP 3273091 B2 JP3273091 B2 JP 3273091B2 JP 22799893 A JP22799893 A JP 22799893A JP 22799893 A JP22799893 A JP 22799893A JP 3273091 B2 JP3273091 B2 JP 3273091B2
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本 仁 史 橋
根 明 夫 寺
司 隆 庄
田 英 明 吉
林 一 也 小
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカメラに関し、特に高速
でAF制御等の各種制御を行うカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラ等の電子的撮像手段を有す
るカメラでは、自動フォーカス(AF)制御、自動露出
(AE)制御、自動ホワイトバランス(AWB)制御等
の各種の制御が行われる。例えば、撮影レンズを合焦位
置に移動するためのAF制御では、合焦位置の検出は、
撮像素子から得られる映像信号の高域成分を用いて画面
のコントラストが最大となる位置に基づいて行われ、最
大コントラストが得られるように撮影レンズを駆動制御
してオートフォーカス(AF)制御が行われる。この制
御は、通常、山登りAFまたはビデオAF制御と称され
る。この種のAF制御は、映像信号のコントラスト成分
の増減が撮影レンズの合焦状態に対応することを利用す
るものである。
【0003】具体的には、レンズを一方向に変化させ、
合焦状態を変化させたとき(試行)に得られる映像信号
の所定フィールド毎のコントラストの変化に基づいて合
焦状態に至るのに必要なレンズの移動方向を推定し、コ
ントラスト成分が増大する方向にレンズを移動させてフ
ォーカシングを行う。このことは、カメラのAE制御や
AWB制御等の他の制御についても動作アルゴリズムは
異なるが映像信号に基づく制御であるという点で同様で
ある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
カメラの各種制御では、撮像素子から得られる映像信号
に含まれる情報、あるいはその変化に着目して行われて
いる。そして、この制御に用いられる基準データ(例え
ばコントラスト成分データ)は、各フィールド単位で得
られる。例えば、フォーカス状態を示すコントラスト成
分のサンプリングの最小単位は、実質的に当該カメラの
ビデオ信号レートにおける1フィールドである。したが
って、フォーカシング制御動作速度は、このビデオ信号
レートで制限されることになる。例えば、NTSCビデ
オカメラで典型的な山登り合焦動作を行わせる場合に3
0個のサンプリングされたコントラスト成分データが必
要であるとすると、合焦位置にレンズを移動させるAF
動作が完了するまでには、30フィールド(0.5秒)
の時間が必要となり、高速制御が不可能である。
【0005】また、上記AF制御の初期動作時の方向判
断時や最大コントラストの確認時には、撮影レンズを前
後に細かく移動させてコントラスト情報を得ているた
め、モニター系に表示される映像はピントがボケた見苦
しい映像となってしまう。
【0006】そこで、本発明の目的は、カメラのビデオ
信号レートによる制限がなく、AF制御動作等の各種制
御動作を高速に行い、安定な映像が得られるカメラを提
供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
め、本発明によるカメラは、撮像素子から画像を表すた
めの情報を取り出す頻度に相応するレートについて、画
像の記録乃至映出等に適する第1のレートとは異なる第
2のレートによって該撮像素子を駆動可能な駆動手段
と、上記第2のレートによって供給される画像データに
基づいて撮影条件の設定動作を行う制御手段と、上記第
2のレートによって供給される画像データを上記第1の
レートに変換して出力するためのレート変換手段と、を
備えて構成される。また、1フィールド期間内に複数供
給される画像データのうち1の画像データを記録乃至映
出等のために選択する選択手段を備えることもできる。
【0008】
【作用】本発明では、高速駆動可能な撮像素子を画像の
記録乃至映出等に適する第1のレートとは異なる第2の
レートによって撮影条件の設定動作を行うとともに、こ
の第2のレートによって供給される画像データを第1の
レートに変換して出力することにより、高速制御を可能
としている。
【0009】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、本発明によるカメラの基本構
成図である。撮影レンズ1と絞り2を介して被写体像が
撮像素子としてのCMD(ChargeModulation Device)
3に結像され、電気信号に変換される。撮像処理回路4
は、CMD3からの出力信号に対して、所定の撮像処理
を施し、映像信号を出力する。この映像信号は、A/D
コンバータ5でデジタル映像データに変換され、メモリ
6に、例えば1フィールドデータとして記憶される。
【0010】上記CMDは、構造がMOS型FETと類
似しており、ゲートはドーナツ型のPOLY−Si、ソ
ースはその内側のn+拡散層で、また、ドレインは外側
のn+拡散層で形成されている。このように、ゲートが
ドレインに囲まれているため、電気的及び光学的分離領
域が不必要であること、また1つのトランジスタで形成
される1CMD素子で1画素が構成されるので、多画素
化と高密度化に適している。
【0011】このCMDの受光動作においては、ソース
を接地側に、ドレインを正バイアスにし、基板を負バイ
アスに設定し、ゲートを負バイアスにして光を照射する
と、光生成正孔がゲート電極下のSi−SiO2 界面に
反転層電極として蓄積される。この正孔蓄積により電子
に対するソース、ドレイン間の電位障壁が下がり、入射
光量に応じたソース電流が、流れ、外部に信号電流とし
て出力される。このように、上記CMDは、光生成電荷
を直接出力しないので、画素内にアナログメモリ機能を
備えていることになる。このCMDの具体的動作につい
ては、特願平5−153607号に詳述されている。
【0012】読み出し制御部10は、CMD3の読み出
しタイミングを制御するとともにメモリ6の書き込み/
読み出しをコントロールするメモリコントローラ11を
制御する。メモリ6から読み出された映像データは、記
録系に出力され、また、D/Aコンバータ7でアナログ
信号に変換されてEVF系やモニタ系に出力される。一
方、A/Dコンバータ5からの映像データは、AE制御
及びAF制御を行わせるために露出制御部12とAF制
御部13に供給される。露出制御部12は、該映像デー
タに基づいて、露出を最適状態に設定すべく、モータ9
を駆動して絞り2を制御するとともに、読み出し制御部
10を駆動してCMD3の読み出しレートを制御する。
また、AF制御部13は、上記映像データから得られる
AF情報(コントラスト成分)に基づいてモータ8を駆
動して撮影レンズ1を合焦位置に移動せしめる。
【0013】本実施例では、メモリ6から読み出され、
記録系やモニタ系に出力される信号の出力レートとは異
なる駆動レートにて撮像素子であるCMD3を駆動する
ことによって、AF制御等に必要な情報を従来よりも高
速で得て従来の問題点を解決している。撮像素子として
は、上記CMDに限らず、高速駆動可能な素子であれば
良く、例えば、CCDやMOS等も使用できる。
【0014】図2には、本実施例の動作タイミングチャ
ートが示されている。周期TVの垂直同期信号VDの立ち
下がりに応答して露出演算処理が行われ、その後に、C
MD3に対するリセットパルスが出力される。CMD3
のリセットは、期間TRで行われ、画面上部から順次リ
セットが行われる。このリセットパルスは、ビデオ信号
レートとは独立に1垂直同期パルス周期内に複数個供給
され、このリセットパルスに対応して読み出し信号がC
MD3に供給される。読み出し期間はTYで規定され、
リセットと同時に画面上部から順次読み出しが行われ
る。CMD3のリセット直後から、露光が開始されるた
め、リセットパルスの立ち上がりから読み出し信号の立
ち上がり迄の時間TEが露光時間に相当し、読み出され
た信号に基づいて、AF処理のためのレンズ駆動処理が
行われる。
【0015】図3には、本実施例の動作処理手順のフロ
ーチャートが示されている。処理開始後、先ず、垂直同
期信号VDの立ち下がりを待って(ステップS10
1)、先行する時点で得られた画像情報から露光(A
E)情報を得た後(ステップS102)、露出を演算で
求める(ステップS103)。この露出演算は、IRI
S値、露光時間TE、1フィールド内の露光回数(つま
り、読み出し回数)Iを求める演算である。本例では、
I=3としている(図2参照)。通常のAE動作では、
時間TVの1/2以下の露光時間であれば2回以上の露
光が可能であるが、周囲の明るさやシャッター速度との
関係で露出不足になることもあるので、動作は適宜選択
することができるようにすることが好ましい。
【0016】続いて、図2に示すように、IRIS値、
露光回数Iを制御し(ステップS104)、次のVDの
立ち下がりを待って(ステップS105)、露光回数を
カウントするパラメータJを“1”に初期設定する(ス
テップS106)。次に、設定された露光時間TEが経
過するのを待って(ステップS107)、AF制御動作
を行った後、パラメータJがIと等しくなったか否かを
判断する(ステップS109)。J=Iでなければ、J
を1だけインクリメントし(ステップS110)、再び
ステップS107の処理に戻る。ステップS109にお
いて、J=Iと判断されると、以下に述べる出力画像選
択処理を実行して(ステップS111)、ステップS1
01の処理に戻る。
【0017】ステップS111の出力画像選択処理を、
I=3の例について図4のフローチャートを参照しなが
ら説明する。I=3であるから、映像データから得られ
るAF情報(コントラスト成分)としては、3個(AF
情報1、AF情報2及びAF情報3)得られるので、そ
れぞれのAF情報をa、b及びcとし(ステップS20
1)、AF情報a、AF情報b及びAF情報cのうち最
大値をもつAF情報を選択して、当該AF情報が得られ
た画像を出力画像として選択し、出力する。そのため、
先ず、AF情報aとAF情報bを比較し(ステップS2
02)、AF情報aがAF情報bより大きいときは、A
F情報aとAF情報cを比較し(ステップS203)、
AF情報aがAF情報cより大きいときは、AF情報a
が最大であると判断されることからAF情報aが得られ
た出力画像を選択する(ステップS207)。
【0018】ステップS202において、AF情報aが
AF情報bより大きくないと判断されると、AF情報b
とAF情報cを比較し(ステップS204)、AF情報
bがAF情報cより大きいと判断されると、AF情報b
が最大であると判断されることからAF情報bが得られ
た画像を出力画像として選択する。
【0019】また、ステップS203において、AF情
報aがAF情報cより大きくなく、ステップS204に
おいて、AF情報bがAF情報cより大きくないと判断
されると、AF情報cが最大であると判断されることか
らAF情報cが得られた画像を出力画像として選択す
る。
【0020】上述出力画像の選択動作について図5を参
照して説明する。図5(A)は、レンズ位置とコントラ
スト値との関係を示し、コントラスト値が最大となるレ
ンズ位置が合焦位置に相当する。先ず、同図A部は、試
行時の動作で、同図(B)に示すようにレンズを位置1
→2→3と移動させ、各位置においてAF情報が得られ
る。同図(C)及び(D)における1〜3は、同様にレ
ンズ移動順序の各レンズ位置を示している。同図(A)
の場合には、コントラスト値は位置3での値が最大であ
るから、位置3で得られる画像が出力画像として選択さ
れる。
【0021】次に、同図(A)のB部では、一方向にレ
ンズを位置1→2→3と移動させるが、この場合にも、
位置3で得られるコントラスト値が最大であるから位置
3で得られた画像が選択される。また、同図(A)のC
部は、コントラスト値が最大となる近傍での特性である
が、この場合には、同図(D)に示すように、最大値位
置を求めるため、レンズ位置は1→2→3と往復するこ
とになる。そして、位置1でのコントラスト値が最大で
あるから、位置1で得られた画像を選択する。
【0022】このように、最大コントラスト値が得られ
る画像のみを選択出力しているので、それ以外の位置で
の合焦状態にないボケた画像は出力されず、映像が見苦
しくなることはない。
【0023】ところで、ゴルフスイング等の運動、移動
中の被写体を撮影するときには、時間的に等間隔で得ら
れる画像を出力するのが望ましいが、上述実施例では、
選択される画像は同一間隔とは限らない。したがって、
このような場合には、ユーザが等時間間隔画像が得られ
るように動作を設定することもできる。すなわち、この
ような出力画像の選択方法は、場合に応じて合目的的に
行われることが望ましい。この観点から、「上記2つの
動作あるいは更に異なる動作モードを有し、それを選択
するスイッチ(図1における14)を設けた」カメラ
は、好適なる変形例の一つである。
【0024】上述実施例において、露出制御部は、被写
体の輝度(または、撮像素子から得られる出力レベル)
に応じて撮像素子の駆動レート及び露光時間を制御する
こともできる。こうすることにより被写体の輝度に応じ
てS/Nを確保した状態で可能な最高の、つまり最適な
サンプリングレートが設定できるようになる。また、撮
像素子からの出力信号を信号出力レートに変換するレー
ト変換手段を有するので、従来、出力画像の画質劣化の
観点から使用方法による制限があった種々のアルゴリズ
ムを良好な出力画像を維持したまま適用することができ
る。
【0025】更に、念のため付言すれば、上記実施例で
は、AFを取り上げたが、本発明において得られる情報
を如何なる制御に利用するかは全く任意なる設計事項で
あって、冒頭で挙げたAF、AE及びAWBはもとより
画像認識や画像処理等に適用しても高い効果を発揮する
ということは当業者であれば容易に理解されるであろ
う。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるカメ
ラによれば、当該カメラのビデオ信号レートによる制限
を受けずに各種制御情報が得られるので、従来と比較し
て格段に高速な制御動作(AF制御動作等)が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるカメラの一実施例の基本構成図で
ある。
【図2】本発明の実施例の動作チイミングチャートであ
る。
【図3】本発明の実施例の動作処理手順を示すフローチ
ャートである。
【図4】図3のフローチャートにおける出力画像選択処
理手順を示すフローチャートである。
【図5】図4に示す出力画像の選択動作を説明するため
の図である。
【符号の説明】
1 撮影レンズ 2 絞り 3 CMD 4 撮像処
理回路 5 A/Dコンバータ 6 メモリ 7 D/Aコンバータ 8,9 モータ 10 読み出し制御部 11 メモリ
コントローラ 12 露出制御部 13 AF制
御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 田 英 明 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (72)発明者 小 林 一 也 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オ リンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−105204(JP,A) 特開 平2−226877(JP,A) 特開 昭63−306779(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/232 G02B 7/28

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】撮像素子から画像を表すための情報を取り
    出す頻度に相応するレートについて、画像の記録乃至映
    出等に適する第1のレートとは異なる第2のレートによ
    って該撮像素子を駆動可能な駆動手段と、 上記第2のレートによって供給される画像データに基づ
    いて撮影条件の設定動作を行う制御手段と、 上記第2のレートによって供給される画像データを上記
    第1のレートに変換して出力するためのレート変換手段
    と、 を備えて成ることを特徴とするカメラ。
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