JP3800830B2 - 電子スチルカメラ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラに関し、特に、赤外線を用いたアクティブ方式の自動焦点装置を有する電子スチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラを含むカメラ一般には、ユーザの技量を問わずにきれいな写真を撮影できるようにするための各種自動化機構が備えられており、例えば、写真レンズのフォーカス（焦点）合わせのための自動焦点装置（ＡＦ：オートフォーカスとも言う）はその代表である。
ＡＦは大別して、赤外線や超音波を用いたアクティブ方式と、被写体からの光だけを利用するパッシブ方式とに分けられるが、普及型の電子スチルカメラでは後者の方式を採用することが多い。
【０００３】
図７は、赤外線を用いたアクティブ方式のＡＦを搭載した従来の電子スチルカメラの外観図であり、カメラ本体１には、シャッターキー２を含む様々なキースイッチ２〜１０（詳細は後述）が備えられていると共に、その前面にストロボ１１、写真レンズ１２、ファインダー１３及びＡＦユニット部１４などが備えられている。
ＡＦユニット部１４は、その概略構成を図面内に模式化して示すように、赤外線１５を発光する赤外発光ダイオード１６と、赤外発光ダイオード１６から出力された赤外線１５の光軸を絞って被写体方向に照射するレンズ１７と、被写体で反射された赤外線１８の光軸を絞って受光センサ１９の受光面に結像させるレンズ２０とを備える他、図示は略すが、シャッターキー２の「半押し」（最後まで押し切らずに途中で止める動作）に応答して赤外発光ダイオード１６の発光動作をオンにし、且つ、そのときの受光センサ１９の受光面における赤外線１８の受光位置を演算してフォーカスのずれ量を求め、写真レンズ１２の焦点機構を駆動してフォーカスを合わせる一連の制御を行う制御部を備える。
【０００４】
なお、受光センサ１９は、上記のとおり、受光面上における受光位置を演算可能な信号を出力できるものであり、例えば、ライン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＰＳＤ（Position Sensitive Device）などが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子スチルカメラにあっては、赤外発光ダイオード１６とレンズ１７からなる発光系と、受光センサ１９とレンズ２０からなる受光系の二つの光学系を備えるものであるため、コストがかかる上、ＡＦユニット部１４の大型化が避けられないことからレイアウト設計の自由度を阻害してカメラの意匠性に影響を及ぼすという問題点があり、しかも、ＡＦユニット部１４と写真レンズ１２の距離（すなわち基線長）が長くならざるを得ないため、両者の像にずれを生じるといういわゆるパララックス（視差とも言う）を避けられないという問題点がある。
【０００６】
そこで本発明は、ＡＦユニット部を小型化でき、以ってコストの削減と設計の自由度を向上し且つ基線長の短縮とパララックスの抑制を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、写真レンズを通った被写体の像を、二次元のイメージセンサを含む撮像系で画像信号に変換し、該画像信号を表示手段に表示したり、記憶手段に記憶したりする電子スチルカメラにおいて、前記被写体に向けて光線を照射する照射手段と、前記照射手段から光線が照射されていないときの前記画像信号及び前記照射手段から光線が照射されているときの前記画像信号を取得する画像取得手段と、該画像取得手段によって取得された二つの画像の差を演算するとともに画像内における該差の重心位置を演算する演算手段と、該演算手段によって演算された重心位置と該画像内における前記写真レンズの光軸との交点との距離に基づいて前記写真レンズのフォーカス位置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、赤外域の光線を被写体に照射するものであり、且つ、前記撮像系は、被写体に含まれる赤外域の信号成分も画像信号に変換できる特性を有していることを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、可視光域の光線を被写体に照射するものであることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記演算手段は、二つの画像の輝度信号及び又は色信号の差を演算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
電子スチルカメラは、写真レンズを通った被写体の像を二次元のイメージセンサ（一般にＣＣＤ：charge coupled device）で映像信号に変換し、その映像信号を液晶ディスプレイに表示したり、不揮発性の半導体メモリに記憶したりするものである。このカメラは、その場で画像を再生できる、遠隔地に画像を転送できるなど従来型のフィルムカメラにない数々の特長を持っており、公私を問わず様々な分野で多用されているが、特に、昨今では、１００万画素を越える安価なＣＣＤの出現に伴って、きわめて高精細な画像を記録できるものも数多く出回っており、もはや、従来型カメラの画質に引けを取らないレベルに達してきた。
【０００９】
図１は、電子スチルカメラの外観図である。図示の電子スチルカメラ３０は、カメラ本体３１にシャッターキー３２を含む様々なキースイッチ３３〜４１（詳細は後述）を備えると共に、その前面にストロボ４２、写真レンズ４３、ファインダー４４及びＡＦユニット部４５などを備え、且つ、その背面に液晶ディスプレイ４６（表示手段）を備えて構成されている。
ＡＦユニット部４５は、その概略構成を図面内に模式化して示すように、赤外線４７を発光する赤外発光ダイオード４８（照射手段）と、赤外発光ダイオード４８から出力された赤外線４７の光軸を絞って被写体方向に照射するレンズ４９（照射手段）とを備える点で冒頭の従来技術（図７の赤外発光ダイオード１６とレンズ１７を参照）と共通するが、フォーカスのずれ量を求める仕組みの点で相違する。すなわち、本実施の形態においては、詳細は後述するが、シャッターキー３２の「半押し」に応答して赤外発光ダイオード４７の発光動作をオンにするとともに、赤外発光ダイオード４７をオンにする直前の時点とオン期間中の時点で撮影された２枚のＣＣＤ画像、要するに、被写体で反射された赤外光を含まないＣＣＤ画像（以下「画像Ａ」と言う）と、赤外光を含むＣＣＤ画像（以下「画像Ｂ」と言う）とを取得し、これら２枚のＣＣＤ画像に基づいてフォーカスのずれ量を求める点で相違しており、したがって、冒頭の従来技術における受光系（図７の受光センサ１９とレンズ２０を参照）を備えない点で構成上の差異がある。
【００１０】
キースイッチ３３〜４１の一つは、先にも述べたようにシャッターキー３３であり、それ以外は、例えば、プラスキー３３、マイナスキー３４、電源スイッチ３５、メニューキー３６、ディスプレイキー３７、記録モードキー３８、セルフタイマーキー３９、ストロボモードキー４０、ＲＥＣ／ＰＬＡＹキー４１などであり、これら各キーの機能（役割）は、以下のとおりである。
（１）シャッターキー３２：
記録モード時には、その名のとおり“シャッターキー"（半押しで露出とフォーカスの固定し、全押しで画像をキャプチャーする）として働くキーであるが、記録モードや再生モード（キャプチャー画像を再生したり他の機器に出力したりするモード）時にメニューキー３６が押された場合には、液晶ディスプレイ４６に表示された様々な選択項目を了解するためのＹＥＳキーとしても働くマルチ機能キーである。
（２）プラスキー３３：
再生画像を選択したり、各種システム設定を選択したりするために用いられるキーである。“プラス"は、その選択方向を意味し、画像選択の場合であれば最新画像の方向、システム設定選択の場合であれば液晶ディスプレイ４６の走査方向である。
（３）マイナスキー３４：
方向が逆向きである以外、プラスキーと同じ機能である。
【００１１】
（４）メニューキー３６：
各種システム設定を行うためのキーである。再生モードにおいては、デリートモード（画像の消去モード）をはじめとした各種項目を液晶ディスプレイ４６に表示し、記録モードにおいては、画像の記録に必要な、例えば、記録画像の精細度やオートフォーカスのオンオフなどの選択項目を液晶ディスプレイ４６に表示する。
（５）電源スイッチ３５：
カメラの電源をオンオフするスイッチである。
（６）ディスプレイキー３７：
液晶ディスプレイ４６に表示された画像に様々な情報をオーバラップ表示するためのキーであり、例えば、記録モードでは、残り撮影可能枚数や撮影形態（通常撮影、パノラマ撮影等）などの情報をオーバラップ表示し、再生モードでは、再生画像の属性情報（ページ番号や精細度等）をオーバラップ表示する。
【００１２】
（７）記録モードキー３８：
記録モード時のみ使用可能になるキーである。通常撮影やパノラマ撮影等を選択する。
（８）セルフタイマーキー３９：
セルフタイマー機能をオンオフするキーである。
（９）ストロボモードキー４０：
ストロボに関する様々な設定、例えば、強制発光させたり、発光を禁止したり、赤目を防止したりするキーである。
（１０）ＲＥＣ／ＰＬＡＹキー４１
記録モードと再生モードを切り替えるためのキーである。この例では、スライドスイッチになっており、上にスライドすると記録モード、下にスライドすると再生モードになる。
【００１３】
図２は、本実施の形態における電子スチルカメラのブロック図である。図２において、４３は写真レンズ、５０はＯＬＰＦ（オプティカルローパスフィルタ）、５１はＣＣＤ（イメージセンサ）、５２は水平・垂直ドライバ、５３はタイミング発生器（ＴＧ：Timing Generator）、５４はサンプルホールド回路、５５はアナログディジタル変換器、５６はカラープロセス回路、５７はＤＭＡコントローラ、５８はＤＲＡＭインターフェース、５９はＤＲＡＭ、６０はフラッシュメモリ（記憶手段）、６１はＣＰＵ（画像取得手段、演算手段、制御手段）、６２はＪＰＥＧ回路、６３はＶＲＡＭ、６４はＶＲＡＭコントローラ、６５はディジタルビデオエンコーダ、６６はキー入力部、６７はバス、６８は赤外発光ダイオード（赤外発光ダイオード）４８の駆動回路である。
【００１４】
これら各部の機能は、概ね以下のとおりである。
（Ａ）写真レンズ４３：
ＣＣＤ５１の受光面上に被写体の像を結ばせるためのものであり、自動焦点機能のための焦点合わせ機構を備えている。なお、ズーム機能を備えたり、沈胴式であったりしてもよい。但し、ズーム機能を備える場合は、ズーム比を変更する度に、そのときの焦点距離を読み込み、その焦点距離を後述の演算処理（図４の処理；特にステップＳ８におけるフォーカス合わせの駆動量計算処理）に反映させなければならない。
（Ｂ）ＯＬＰＦ５０：
後述するように、カラー写真を撮影できる電子スチルカメラでは、ＣＣＤ５１の前面に色フィルタアレイを取り付けて、ＲＧＢ信号（３色信号とも言う）を得ることが行われているが、実際の撮像信号には様々な周波数成分が含まれているため、例えば、色フィルタアレイのピッチに相当する周波数成分の信号が入ってくると、これが偽の色信号として検波されてしまい、撮影されたカラー画像が甚だしく劣化する。ＯＬＦＰ５０はこの偽色信号などの不要な周波数成分を取り除くためのものである。微少なかまぼこ型円筒レンズを並べたレンチキュラ、透明な薄膜を蒸着でストライプ状に形成した位相フィルタ、あるいは人工水晶の複屈折を利用した水晶フィルタなどが用いられている。
【００１５】
人工水晶の複屈折を利用した水晶フィルタの原理は以下のとおりである。光学軸を含むように人工水晶を切断し、切断面から光を入射させると、入射光は光軸を含む平面で振動する光線（常光線と言う）と、光軸に直角の平面で振動する光線（異常光線と言う）とに分かれる。各々の屈折率をｎo、ｎeとし、水晶板の厚さをｔとすると、分離幅ｄは、
ｄ＝ｔ×［（ｎe 2−ｎo 2）／２ｎoｎe］
で表すことができ、波長が５８９３オングストロームのとき、ｎoは１．５４４２５、ｎeは１．５５３３６となり、水晶板の厚さｔを適当に選ぶことによって、任意の分離幅ｄが得られる。分離幅ｄがカットオフ周波数とも関連するので、厚さｔの値により任意のカットオフ特性を有するＯＬＰＦを得ることができる。一般にＣＣＤのような固体撮像デバイスでは、画素がディスクリートな形で独立しているため、画素ピッチに相当する被写体の空間周波数もボカしておくことが必要であり、通常、複数個の厚さの異なる水晶板を重ねて使用する。
【００１６】
ここで、図３に示すように、一般的なＯＬＰＦの通過周波数帯域は、人の目の分光感度に相当し、且つ、上述の不要な周波数成分を含まない可視光域のおよそ４００〜６５０ｎｍであり、さらに赤外域の周波数成分を通過させないようにするための、いわゆる赤外カットコート面を有しているが、本実施の形態のＯＬＰＦ５０は、その赤外カットコート面５０ａの設計を最適化して、赤外域の周波数であっても、赤外発光ダイオード４８の発光波長に相当する特定周波数域の成分（約９３０ｎｍ付近）も可視光域と同様の低い損失で通過させるようにしている。
（Ｃ）ＣＣＤ５１：
電荷をアレイ状に転送する固体撮像デバイスである。電荷結合素子とも呼ばれる。アナログ遅延線などに用いられるものもあるが、本明細書では、特に、二次元の光学情報を時系列（シリアル列）の電気信号に変換する固体のイメージセンサーを指す。
【００１７】
一般にＣＣＤは、多数の光電変換素子をアレイ状に並べた光電変換部と、光電変換素子の出力電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部の電荷を所定の方式で読み出す電荷読み出し部とから構成されており、光電変換素子の一つ一つが画素になる。例えば、有効画素数が１００万画素のＣＣＤでは、少なくともアレイの桝目が１００万個並んでいることになる。以下、説明の都合上、図示のＣＣＤ５１の有効画素数を１２８０×９６０とする。すなわち、行方向（横方向）に１２８０個、列方向（縦方向）に９６０個の画素で構成された、１２８０列×９６０行のアレイ構造を有しているとする。
なお、本実施の形態のＣＣＤ５１はカラーＣＣＤである。一般にＣＣＤの画素情報そのものは色情報を持っていないため、カラーＣＣＤでは前面に色フィルタアレイ（光の三原色を用いた原色フィルタ又は色の三原色を用いた補色フィルタ）を装着する。
また、ＣＣＤは、電荷の読み出し方式によって二つのタイプに分けることができる。第１は、信号を読み出すときに画素を一つずつ飛ばす「飛び越し読み出し方式」（インターレースＣＣＤとも言う）のタイプであり、第２は、全画素を順番に読み出す「全面読み出し方式」（プログレッシブＣＣＤとも言う）のタイプである。電子スチルカメラでは第２のタイプがよく用いられるものの、昨今の１００万画素を越えるメガピクセル級の電子スチルカメラでは第1のタイプが用いられることもある。以下、説明の便宜上、本実施の形態のＣＣＤ５１は、第２のタイプ（全面読み出し方式）とする。
【００１８】
（Ｄ）水平・垂直ドライバ５２とタイミング発生器５３：
ＣＣＤ５１の読み出しに必要な駆動信号を生成する部分であり、本実施の形態のＣＣＤ５１は、全面読み出し方式と仮定されているから、ＣＣＤ５１の各列を次々に指定しながら行単位に画素の情報を転送する（読み出す）ことができる駆動信号、要するに、１２８０列×９６０行のアレイ構造の左上から右下の方向（この方向はテレビジョンの走査方向に類似する）に画素情報をシリアルに読み出すための水平・垂直それぞれの駆動信号を生成するものである。
（Ｅ）サンプルホールド回路５４：
ＣＣＤ５１から読み出された時系列の信号（この段階ではアナログ信号である）を、ＣＣＤ５１の解像度に適合した周波数でサンプリング（例えば、相関二重サンプリング）するものである。なお、サンプリング後に自動利得調整（ＡＧＣ）を行うこともある。
（Ｆ）アナログディジタル変換器５５：
サンプリングされた信号をディジタル信号に変換するものである。
【００１９】
（Ｇ）カラープロセス回路５６：
アナログディジタル変換器５５の出力から輝度・色差マルチプレクス信号（以下、ＹＵＶ信号と言う）を生成する部分である。ＹＵＶ信号を生成する理由は、次のとおりである。アナログディジタル変換器５５の出力は、アナログかディジタルかの違い及びサンプリングやディジタル変換の誤差を除き、実質的にＣＣＤ５１の出力と一対一に対応し、光の三原色データ（ＲＧＢデータ）そのものであるが、このデータはサイズが大きく、限られたメモリ資源の利用や処理時間の点で不都合をきたす。そこで、何らかの手法で多少なりともデータ量の削減を図る必要がある。ＹＵＶ信号は、一般にＲＧＢデータの各要素データ（Ｒデータ、Ｇデータ、Ｂデータ）は輝度信号Ｙに対して、Ｇ−Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの三つの色差信号で表現できるうえ、これら三つの色差信号の冗長を取り除けば、Ｇ−Ｙを転送しなくてもよく、Ｇ−Ｙ＝α（Ｒ−Ｙ）−β（Ｂ−Ｙ）で再現できる、という原理に基づく一種のデータ量削減信号と言うことができる。ここで、αやβは合成係数である。
【００２０】
なお、ＹＵＶ信号をＹＣｂＣｒ信号（ＣｂとＣｒはそれぞれＢ−ＹとＲ−Ｙ）と言うこともあるが、本明細書ではＹＵＶ信号に統一することにする。また、ＹＵＶ信号の信号フォーマットは、輝度信号と二つの色差信号のそれぞれを独立して含む“コンポーネント"と呼ばれる固定長の三つのブロックで構成されており、各コンポーネントの長さ（ビット数）の比をコンポーネント比と言う。変換直後のＹＵＶ信号のコンポーネント比は１：１：１であるが、色差信号の二つのコンポーネントを短くする、すなわち、１：ｘ：ｘ（但し、ｘ＜１）とすることによってもデータ量を削減できる。これは、人間の視覚特性は輝度信号よりも色差信号に対して鈍感であると言うことを利用したものである。
【００２１】
（Ｈ）ＤＭＡコントローラ５７：
カラープロセス回路５６とＤＲＡＭ５９（正確にはＤＲＡＭインターフェース５８）との間のデータ転送をＣＰＵ６１の介在なしに行うものであり、いわゆるダイレクト・メモリ転送（ＤＭＡ：direct memory access）を行うものである。ＤＭＡＣと略すこともある。一般にＤＭＡＣは、小型コンピュータシステムなどにおいて、ＣＰＵやＩ／Ｏプロセッサの代わりに、メモリ−メモリ間又はメモリ−Ｉ／Ｏ間のデータ転送を制御するもので、データ転送に必要なソース・アドレスやデスティネーション・アドレスを生成するとともに、ソースの読み出しサイクルやデスティネーションの書込みサイクルなどを駆動するものであり、ＣＰＵ又はＩ／Ｏプロセッサは、初期アドレス、サイクルの種類及び転送サイズなどをＤＭＡＣに設定した後、制御をＤＭＡＣに移管する。データ転送は、Ｉ／Ｏ装置やＩ／ＯプロセッサなどからのＤＭＡ転送要求信号を受け付けてから開始する。
（Ｉ）ＤＲＡＭインターフェース５８：
ＤＲＡＭ５９とＤＭＡコントローラ５７の間の信号インターフェース、及びＤＲＡＭ５９とバス６７の間の信号インターフェースをとるものである。
【００２２】
（Ｊ）ＤＲＡＭ５９：
書き換え可能な半導体メモリの一種である。一般にＤＲＡＭは、記憶内容を保持するために、データの再書込み（リフレッシュ）をダイナミックに行う点で、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）と相違するが、ＳＲＡＭと比べて書込みや読み出し速度が劣るものの、ビット単価が安く、大容量の一時記憶を安価に構成できることから、特に電子スチルカメラに好適である。但し、本発明では、ＤＲＡＭに限定しない。書き換え可能な半導体メモリであればよい。
ここで、ＤＲＡＭ５９の記憶容量は、以下の条件を満たさなければならない。第１の条件は撮影画像の一時的な記憶空間を確保できる容量であるという点である。この記憶空間は、少なくともカラープロセス回路５６で生成された高精細な画像の情報（１２８０×９６０画素の画像情報で且つ１：１：１のコンポーネント比をもつＹＵＶ信号）を“２画像分"格納できる程度の大きさを持っていなければならない。第２の条件はＣＰＵ６１に必要な充分な大きさの作業空間を確保できる容量であるという点である。作業空間の大きさはＣＰＵ６１のアーキテクチャやＯＳ（オペレーティングシステム）及びそのＯＳの管理下で実行される各種のアプリケーションプログラムによって決まるので、これらの仕様を検討して過不足のない適切な大きさにすればよい。
（Ｋ）フラッシュメモリ６０：
書き換え可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ：programmable read only memory）のうち、電気的に全ビット（又はブロック単位）の内容を消して内容を書き直せるものを指す。フラッシュＥＥＰＲＯＭ（flash electrically erasableＰＲＯＭ）とも言う。本実施の形態におけるフラッシュメモリ６０は、カメラ本体から取り外せない固定型であってもよいし、カード型やパッケージ型のように取り外し可能なものであってもよい。なお、フラッシュメモリ６０は、内蔵型であれ取り外し可能型であれ、所定の形式で初期化（フォーマット）されている必要がある。初期化済みのフラッシュメモリ６０には、その記憶容量に応じた枚数の画像を記録できる。
【００２３】
（Ｌ）ＣＰＵ６１：
所定のプログラムを実行してカメラの動作を集中制御するものである。プログラムは、ＣＰＵ６１の内部のインストラクションＲＯＭに書き込まれており、記録モードでは、そのモード用のプログラムが、また、再生モードでは、そのモード用のプログラムがインストラクションＲＯＭからＣＰＵ６１の内部のＲＡＭにロードされて実行される。
（Ｍ）ＪＰＥＧ回路６２：
ＪＰＥＧの圧縮と伸長を行う部分である。ＪＰＥＧの圧縮パラメータは圧縮処理の都度、ＣＰＵ６１から与えられる。なお、ＪＰＥＧ回路６２は処理速度の点で専用のハードウェアにすべきであるが、ＣＰＵ６１でソフト的に行うことも可能である。
なお、ＪＰＥＧとは、joint photographic experts groupの略であり、カラー静止画（２値画像や動画像を含まないフルカラーやグレイスケールの静止画）の国際符号化標準である。ＪＰＥＧでは、圧縮されたデータを完全に元に戻すことができる可逆符号化と、元に戻せない非可逆符号化の二つの方式が定められているが、殆どの場合、圧縮率の高い後者の非可逆符号化が用いられている。ＪＰＥＧの使い易さは、圧縮に用いられるパラメータ（圧縮パラメータ）を調節することによって、符号化に伴う画質劣化の程度を自在に変えられる点にある。すなわち、符号化側では、画像品質とファイルサイズのトレードオフの中から適当な圧縮パラメータを選択できるし、あるいは、復号化側では、品質を多少犠牲にして復号スピードを上げたり、時間はかかっても最高品質で再生したりするなどの選択ができる点で使い易い。ＪＰＥＧの実用上の圧縮率は、非可逆符号の場合で、およそ１０：１から５０：１程度である。一般的に１０：１から２０：１であれば視覚上の劣化を招かないが、多少の劣化を許容すれば３０：１から５０：１でも十分実用に供する。ちなみに、他の符号化方式の圧縮率は、例えば、ＧＩＦ（graphics interchange format）の場合で５：１程度に留まるから、ＪＰＥＧの優位性は明らかである。
【００２４】
（Ｎ）ＶＲＡＭ６３：
いわゆるビデオＲＡＭであり、スルー画像や再生画像をＶＲＡＭ６３に書き込むと、その画像がディジタルビデオエンコーダ６５を介して液晶ディスプレイ４６に送られ、表示されるようになっている。
【００２５】
なお、ビデオＲＡＭには、書込み用と読み出し用の二つのポートを備え、画像の書込みと読み出しを同時並行的に行うことができるものもあるが、本実施の形態のＶＲＡＭ６３にも、このタイプのビデオＲＡＭを用いても構わない。
（Ｏ）ＶＲＡＭコントローラ６４：
ＶＲＡＭ６３とバス６７の間及びＶＲＡＭ６３とディジタルビデオエンコーダ６５間のデータ転送を制御する部分であり、要するに、表示用画像のＶＲＡＭ６３への書込みと、同画像のＶＲＡＭ６３からの読み出しを制御する部分である。なお、デュアルポートタイプのビデオＲＡＭを用いれば、ＶＲＡＭコントローラ６４を不要又は簡素化することも可能である。
【００２６】
（Ｐ）ディジタルビデオエンコーダ６５：
ＶＲＡＭ６３から読み出されたディジタル値の表示用画像をアナログ電圧に変換するとともに、液晶ディスプレイ４６の走査方式に応じたタイミングで順次に出力するものである。
（Ｑ）キー入力部６６：
カメラ本体に設けられた各種キースイッチの操作信号を生成する部分である。（Ｒ）バス６７：
以上各部の間で共有されるデータ（及びアドレス）転送路である。図では省略しているが、各部の間には所要の制御線（コントロールライン）も設けられている。
（Ｓ）駆動回路６８：
駆動回路６８は、ＣＰＵ６１からの制御信号６９がアクティブのときに赤外発光ダイオード４８を駆動するものであり、赤外発光ダイオード４８は、この駆動時に、レンズ４９を介して写真レンズ４３の前面方向の被写体に赤外線４７を照射する。
【００２７】
次に、作用を説明する。まず、はじめに画像の記録と再生の概要を説明する。
＜記録モード＞
写真レンズ４３の後方に配置されたＣＣＤ５１が水平・垂直ドライバ５２からの信号で駆動され、写真レンズ４３で集められた映像が一定周期毎に光電変換されて１画像分の映像信号が出力される。そして、この映像信号がサンプリングホールド回路３４でサンプリングされ、アナログディジタル変換器５５でディジタル信号に変換された後、カラープロセス回路５６でＹＵＶ信号が生成される。このＹＵＶ信号は、ＤＭＡコントローラ５７及びＤＲＡＭインターフェース５８を介してＤＲＡＭ５９に転送され、ＤＲＡＭ５９への転送完了後に、ＣＰＵ６１によって読み出され、ＶＲＡＭコントローラ６４及びディジタルビデオエンコーダ６５を介して液晶ディスプレイ４６に送られ表示される。
【００２８】
この状態でカメラの向きを変えると、液晶ディスプレイ４６に表示されている画像の構図が変化し、適宜の時点（所望の構図が得られた時点）でシャッターキー３２を“半押し"して露出とフォーカスをセットした後、“全押し"すると、ＤＲＡＭ５９に保存されているＹＵＶ信号がその時点のＹＵＶ信号で固定され、かつ液晶ディスプレイ４６に表示されている画像も同時点の画像に固定される。
そして、その時点でＤＲＡＭ５９に保存されているＹＵＶ信号は、ＤＲＡＭインターフェース５８を介してＪＰＥＧ回路６２に送られ、Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒの各コンポーネント毎に８×８画素の基本ブロックと呼ばれる単位でＪＰＥＧ符号化された後、フラッシュメモリ６０に書き込まれ、１画像分のキャプチャー画像として記録される。
【００２９】
＜再生モード＞
ＣＣＤ５１からＤＲＡＭ５９までの経路が停止されるとともに、例えば、シングル表示モードであれば、最新のキャプチャー画像がフラッシュメモリ６０から読み出され、液晶ディスプレイ４６に送られて表示されるので、プラスキー３３やマイナスキー３４を押して希望の画像を表示する。
【００３０】
＜オートフォーカス処理＞
本実施の形態におけるオートフォーカス処理（ＡＦ処理）は、図４に示すフローチャートに従って行われる。このフローチャートは、まず、記録モード時に、シャッターキー３２の「半押し」を検出（Ｓ１のＹＥＳ判定）すると、そのときのＣＣＤ５１の出力（正確にはカラープロセス回路５６の出力に現れたＹＵＶ信号）を“画像Ａ"として取り込んでＤＲＡＭ５９に記憶し（Ｓ２）、次に、制御信号６９をアクティブにして赤外発光ダイオード４８をオン（Ｓ３）にして、再びＣＣＤ５１の出力（正確にはカラープロセス回路５６の出力に現れたＹＵＶ信号）を“画像Ｂ"として取り込んでＤＲＡＭ５９に記憶（Ｓ４）した後、制御信号６９をインアクティブにして赤外発光ダイオード４８をオフ（Ｓ３）にするという前段部７０と、この前段部７０に続いて、ＤＲＡＭ５９に記憶しておいた二つの画像（画像Ａ、Ｂ）を画素演算してその差分画像を生成（Ｓ６）し、次に、差分画像の重心位置を計算（Ｓ７）してこの重心位置に基づいて写真レンズ４３のフォーカス合わせの駆動量を計算（Ｓ８）し、図示を略したフォーカス合わせ駆動機構で写真レンズ４３を駆動（Ｓ９）した後、シャッターキー３２の「全押し」（最後まで押し切る動作）に応答（Ｓ１０）して記録画像の取り込み（Ｓ１１：上述の記録モードの説明を参照）を行うという後段部７１とを含んでいる。
【００３１】
ここで、“重心位置"とは、図５に示すように、画像Ａと画像Ｂの差分画像（画像Ａ−画像Ｂ）における輝度信号のピーク位置Ｐであり、例えば、写真レンズ４３の光軸中心をＬｐとするとともに、ＬｐからＰまでの距離をｄとすれば、この距離ｄで被写体までの距離を表すことができるものである。
今、図６に示すように、赤外発光ダイオード４８の取り付け位置から写真レンズ４３の光軸中心（Ｌｐ）までの距離（すなわち基線長）をＤとし、写真レンズ４３の焦点距離をｆ、被写体までの距離をＬ、写真レンズ４３の前側主点（注１）をＨ、写真レンズ４３の後側主点（注２）をＨ′とすれば、相似の関係（注３）により、
Ｌ／Ｄ＝ｆ／ｄ
が成立し、この式を変形して、
Ｌ＝（Ｄ／ｄ）×ｆ
が得られる。したがって、画像Ａと画像Ｂの差分画像（画像Ａ−画像Ｂ）における輝度信号のピーク位置Ｐから被写体までの距離Ｌを求めることができ、同距離Ｌに応じて写真レンズ４３のフォーカスを合わせることができる。
【００３２】
注１、注２：主点とは、写真レンズ等において、焦点距離を測定する際の基点となる仮想の点のことである。前側主点は被写体側の基点、後側主点は結像面側の基点である。前側主点に入射した光線は後側主点から同じ角度で出射するという性質がある。なお、実際の写真レンズ等において、主点がどの位置にあるかはもっぱらそのレンズの構造に依存する。例えば、図６では、前側主点Ｈが写真レンズ４３の前面４３ａの内側に位置し、後側主点Ｈ′が写真レンズ４３の後面４３ｂの外側に位置しているように描いているが、これらの位置関係は電子スチルカメラにおける一例を示しているに過ぎない。
【００３３】
注３：相似の関係とは、上記主点の性質において、被写体から前側主点Ｈに入射した光線７２は同じ角度で後側主点Ｈ′から出射して光線７３になるという事実を踏まえ、これら二つの光線７２、７３の長さ（但し光線７３にあっては後側主点Ｈ′から結像面までの長さ）を各々の斜辺長とする二つの直角三角形の相似性を言うものである。すなわち、第一の直角三角形は光線７２の長さを斜辺長とし、他の二辺の長さをＤ及びＬとするものであり、第二の直角三角形は光線７３の長さを斜辺長とし、他の二辺の長さをｄ及びｆとするものであり、上記主点の性質より、二つの光線７２、７３の軸は平行しているから、これら二つの直角三角形は明らかに相似の関係にある。
【００３４】
以上、説明したとおり、本実施の形態によれば、写真レンズ４３やＣＣＤ５１を含む撮像系を利用してオートフォーカスの受光系を構成したから、従来のようなオートフォーカス専用の受光系（図７の受光センサ１９やレンズ２０）を備える必要がなくなり、それだけＡＦユニット部４５を小型化することができ、コストの削減や設計の自由度を向上することができるという効果に加え、さらに、ＡＦユニット部４５の小型化に伴ってＡＦユニット部４５と写真レンズ４３の距離（基線長）を短くでき、パララックス（視差）を抑制してオートフォーカスの精度向上を図ることができるという効果が得られる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、オートフォーカスの受光系に写真レンズ４３が含まれているため、以下の理由（注４）から、現在の焦点の位置と被写体の位置との差でＣＣＤ５１の撮像面での画像にボケを生じる可能性があるが、ボケ像の光強度分布の重心位置で考えると、写真レンズ４３は像側にほぼテレセントリック（注５）な設計になっているため、その位置的精度はあまり劣化しないし、仮に劣化が問題になる程度であっても、写真レンズ４３のテレセントリック性を上げることによって充分に対処できる。
【００３６】
注４：一般にガラスの屈折率は透過する光の波長によって変化し、写真レンズに用いられる光学ガラスも例外ではない。したがって、光学ガラスで製作された写真レンズに波長の異なる様々な光線を通すと、光線ごとに微妙に結像点がずれてしまい、いわゆる縦色収差を生じる。一般に電子スチルカメラでは可視光域（４００〜６５０ｎｍの波長域）で縦色収差が実用上問題のないレベルになるように写真レンズの構造を最適設計しているが、可視光域以外の、例えば、紫外光や赤外光については、ＣＣＤに到達するまでに減衰あるいはカットされてしまうことから、写真レンズの構造設計で考慮されていない。このため、可視光より波長の長い赤外光では光軸方向にずれを生じることとなり、可視光の像平面で見た場合、赤外光による像は多少ボケていることになる。
【００３７】
注５：写真レンズのテレセントリックとは、光軸と平行であることを意味する光学用語である。電子スチルカメラでは写真レンズの最終面（図６の符号４３ｂ参照）から出射する光束の主光線をほぼテレセントリックに設計する必要がある（実際には焦点距離に関係なく０〜１０度くらいの角度をもっている）。これは、写真レンズの後側にあるＯＬＰＦや赤外カット面及びＣＣＤのチップ上のマイクロレンズ等に光線を垂直に入射させる必要があるからである。ここで、主光線とは、簡単に言えば、１点を結像させる為の光束の真ん中の光線である。写真レンズの像側で完全にテレセントリックな状態であれば、光軸とどの像点に対応する光束の主光線も平行になるから、像面がずれたとしてもボケることはあってもその中心位置と光軸との距離は変わらず、結局、テレセントリック性を高めることによって、位置的精度の劣化を防止することができるのである。
【００３８】
＜実施の形態の変形例＞
本発明は上記実施の形態に限定されず、その意図する範囲において様々な変形が可能である。以下、その変形例を列挙する。
まず、上記実施の形態では、被写体からの赤外光を含まない画像Ａを先に取り込み、その後、赤外光を含む画像Ｂを取り込んでいるが、要は、赤外光を含む画像と含まない画像の二つをできるだけ時間を空けずに取り込めばよく、その順番は特に必須ではない。あるいは画像Ａと画像Ｂの両方または一方について、複数の画像の平均画像としてもよい。この場合、時間軸方向の画像の変化分をキャンセルできるので好ましい。
【００３９】
また、上記実施の形態では、二つの画像Ａ、Ｂを共にＤＲＡＭ５９に記憶しているが、二番目に取り込む画像Ｂは、必ずしもＤＲＡＭ５９に記憶する必要はない。画像Ｂを取り込みながら、画像Ａとの差分を計算できるからである。
また、上記実施の形態では、ＣＣＤ５１の有効画素数に対応するフルサイズの二つの画像Ａ、Ｂを取り込むようにしたが、一般にフォーカス合わせのための測距エリアはフルサイズ画像の中央付近の所定領域に限られるから、画像Ａ、Ｂの大きさを当該所定領域に合わせてもよい。メモリの無駄をなくし、処理速度の向上を図ることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、写真レンズの駆動量を計算した後、直ちに所定の位置まで駆動したが、これに限らず、例えば、シャッターキーの全押しに応答させて駆動するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、画像Ａと画像Ｂの“輝度信号"の差を利用したが、これに加えて画像Ａと画像Ｂの“色信号"の差を併用してもよい。このようにすると、二つの画像Ａ、Ｂを取り込む間に被写体の光線状態などが変化して輝度信号に差が出た場合でも、色信号にはほとんど差が生じないから、光線状態の変化に伴う誤差を抑制できるので望ましい。色信号の利用の仕方は、例えば、ＲＧＢの各色信号での画像Ａ、Ｂの差分を計算し、使用する赤外発光ダイオードの色による比率に近いものを、赤外発光ダイオードの結像位置としてその重心位置を求めればよい。なお、輝度信号との併用でなく、色信号だけでも相応の効果が得られることは言うまでもない。
【００４１】
また、上記実施の形態では、赤外発光ダイオードを使用しているが、赤外発光ダイオードの代わりに可視光域の発光体を使用することも可能である。可視光域の発光体を使用した場合、ＯＬＰＦの赤外カットコート面の分光感度特性を変える必要がなく、例えば、一般的な赤外吸収ガラスも利用できるから好都合であるうえ、被写体の反射光を目視できるため、ファインダーやモニター上で測距を確認できるという効果もある。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、写真レンズを通った被写体の像を、二次元のイメージセンサを含む撮像系で画像信号に変換し、該画像信号を表示手段に表示したり、記憶手段に記憶したりする電子スチルカメラにおいて、前記被写体に向けて光線を照射する照射手段と、前記照射手段から光線が照射されていないときの前記画像信号及び前記照射手段から光線が照射されているときの前記画像信号を取得する画像取得手段と、該画像取得手段によって取得された二つの画像の差を演算するとともに画像内における該差の重心位置を演算する演算手段と、該演算手段によって演算された重心位置と該画像内における前記写真レンズの光軸との交点との距離に基づいて前記写真レンズのフォーカス位置を制御する制御手段と、を備えたので、写真レンズやイメージセンサを含む撮像系を利用してオートフォーカスの受光系を構成できる。したがって、従来のようなオートフォーカス専用の受光系（図７の受光センサ１９やレンズ２０）を備える必要がなくなり、それだけＡＦユニット部を小型化することができ、コストの削減や設計の自由度を向上することができるという格別の効果に加え、さらに、ＡＦユニット部の小型化に伴ってＡＦユニット部と写真レンズの距離（基線長）を短くでき、パララックス（視差）を抑制してオートフォーカスの精度向上を図ることができるという格別な効果が得られる。請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、赤外域の光線を被写体に照射するものであり、且つ、前記撮像系は、被写体に含まれる赤外域の信号成分も画像信号に変換できる特性を有しているので、電子スチルカメラのＡＦユニット部に含まれる既存の発光系（図７の赤外発光ダイオード１６やレンズ１７）を流用でき、ＡＦユニット部の大幅な改修を要しないと言うメリットが得られる。請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、可視光域の光線を被写体に照射するので、電子スチルカメラのＡＦユニット部に含まれる既存の発光系を流用できないものの、撮像系、特にＯＬＰＦの赤外カット面に手を加える必要がなく、撮影画質への影響を最小限に抑えることができるというメリットがある。請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記演算手段は、二つの画像の輝度信号及び又は色信号の差を演算するので、特に、色信号の差を用いた場合（若しくは輝度信号と併用した場合）は、二つの画像を取得する間に被写体の光線状態が変化してもその影響を受けにくくなるから、フォーカス合わせの精度劣化を回避できるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子スチルカメラの外観図である。
【図２】電子スチルカメラのブロック図である。
【図３】赤外カットコートの分光透過率を示す図である。
【図４】オートフォーカス処理のフローチャートである。
【図５】画像Ａ、Ｂ及びその差分画像の概念図である。
【図６】主要な構成要素の位置関係を示す概念図である。
【図７】従来例の外観図である。
【符号の説明】
３０ 電子スチルカメラ
４３ 写真レンズ
４６ 液晶ディスプレイ（表示手段）
４７ 赤外発光ダイオード（照射手段）
４９ レンズ（照射手段）
５１ ＣＣＤ（イメージセンサ）
６０ フラッシュメモリ（記憶手段）
６１ ＣＰＵ（画像取得手段、演算手段、制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラに関し、特に、赤外線を用いたアクティブ方式の自動焦点装置を有する電子スチルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラを含むカメラ一般には、ユーザの技量を問わずにきれいな写真を撮影できるようにするための各種自動化機構が備えられており、例えば、写真レンズのフォーカス（焦点）合わせのための自動焦点装置（ＡＦ：オートフォーカスとも言う）はその代表である。
ＡＦは大別して、赤外線や超音波を用いたアクティブ方式と、被写体からの光だけを利用するパッシブ方式とに分けられるが、普及型の電子スチルカメラでは後者の方式を採用することが多い。
【０００３】
図７は、赤外線を用いたアクティブ方式のＡＦを搭載した従来の電子スチルカメラの外観図であり、カメラ本体１には、シャッターキー２を含む様々なキースイッチ２〜１０（詳細は後述）が備えられていると共に、その前面にストロボ１１、写真レンズ１２、ファインダー１３及びＡＦユニット部１４などが備えられている。
ＡＦユニット部１４は、その概略構成を図面内に模式化して示すように、赤外線１５を発光する赤外発光ダイオード１６と、赤外発光ダイオード１６から出力された赤外線１５の光軸を絞って被写体方向に照射するレンズ１７と、被写体で反射された赤外線１８の光軸を絞って受光センサ１９の受光面に結像させるレンズ２０とを備える他、図示は略すが、シャッターキー２の「半押し」（最後まで押し切らずに途中で止める動作）に応答して赤外発光ダイオード１６の発光動作をオンにし、且つ、そのときの受光センサ１９の受光面における赤外線１８の受光位置を演算してフォーカスのずれ量を求め、写真レンズ１２の焦点機構を駆動してフォーカスを合わせる一連の制御を行う制御部を備える。
【０００４】
なお、受光センサ１９は、上記のとおり、受光面上における受光位置を演算可能な信号を出力できるものであり、例えば、ライン型のＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＰＳＤ（Position Sensitive Device）などが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電子スチルカメラにあっては、赤外発光ダイオード１６とレンズ１７からなる発光系と、受光センサ１９とレンズ２０からなる受光系の二つの光学系を備えるものであるため、コストがかかる上、ＡＦユニット部１４の大型化が避けられないことからレイアウト設計の自由度を阻害してカメラの意匠性に影響を及ぼすという問題点があり、しかも、ＡＦユニット部１４と写真レンズ１２の距離（すなわち基線長）が長くならざるを得ないため、両者の像にずれを生じるといういわゆるパララックス（視差とも言う）を避けられないという問題点がある。
【０００６】
そこで本発明は、ＡＦユニット部を小型化でき、以ってコストの削減と設計の自由度を向上し且つ基線長の短縮とパララックスの抑制を図ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、写真レンズを通った被写体の像を、二次元のイメージセンサを含む撮像系で画像信号に変換し、該画像信号を表示手段に表示したり、記憶手段に記憶したりする電子スチルカメラにおいて、前記被写体に向けて光線を照射する照射手段と、前記照射手段から光線が照射されていないときの前記画像信号及び前記照射手段から光線が照射されているときの前記画像信号を取得する画像取得手段と、該画像取得手段によって取得された二つの画像の差を演算するとともに画像内における該差の重心位置を演算する演算手段と、該演算手段によって演算された重心位置と該画像内における前記写真レンズの光軸との交点との距離に基づいて前記写真レンズのフォーカス位置を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、赤外域の光線を被写体に照射するものであり、且つ、前記撮像系は、被写体に含まれる赤外域の信号成分も画像信号に変換できる特性を有していることを特徴とする。請求項３記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、可視光域の光線を被写体に照射するものであることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記演算手段は、二つの画像の輝度信号及び又は色信号の差を演算することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
電子スチルカメラは、写真レンズを通った被写体の像を二次元のイメージセンサ（一般にＣＣＤ：charge coupled device）で映像信号に変換し、その映像信号を液晶ディスプレイに表示したり、不揮発性の半導体メモリに記憶したりするものである。このカメラは、その場で画像を再生できる、遠隔地に画像を転送できるなど従来型のフィルムカメラにない数々の特長を持っており、公私を問わず様々な分野で多用されているが、特に、昨今では、１００万画素を越える安価なＣＣＤの出現に伴って、きわめて高精細な画像を記録できるものも数多く出回っており、もはや、従来型カメラの画質に引けを取らないレベルに達してきた。
【０００９】
図１は、電子スチルカメラの外観図である。図示の電子スチルカメラ３０は、カメラ本体３１にシャッターキー３２を含む様々なキースイッチ３３〜４１（詳細は後述）を備えると共に、その前面にストロボ４２、写真レンズ４３、ファインダー４４及びＡＦユニット部４５などを備え、且つ、その背面に液晶ディスプレイ４６（表示手段）を備えて構成されている。
ＡＦユニット部４５は、その概略構成を図面内に模式化して示すように、赤外線４７を発光する赤外発光ダイオード４８（照射手段）と、赤外発光ダイオード４８から出力された赤外線４７の光軸を絞って被写体方向に照射するレンズ４９（照射手段）とを備える点で冒頭の従来技術（図７の赤外発光ダイオード１６とレンズ１７を参照）と共通するが、フォーカスのずれ量を求める仕組みの点で相違する。すなわち、本実施の形態においては、詳細は後述するが、シャッターキー３２の「半押し」に応答して赤外発光ダイオード４７の発光動作をオンにするとともに、赤外発光ダイオード４７をオンにする直前の時点とオン期間中の時点で撮影された２枚のＣＣＤ画像、要するに、被写体で反射された赤外光を含まないＣＣＤ画像（以下「画像Ａ」と言う）と、赤外光を含むＣＣＤ画像（以下「画像Ｂ」と言う）とを取得し、これら２枚のＣＣＤ画像に基づいてフォーカスのずれ量を求める点で相違しており、したがって、冒頭の従来技術における受光系（図７の受光センサ１９とレンズ２０を参照）を備えない点で構成上の差異がある。
【００１０】
キースイッチ３３〜４１の一つは、先にも述べたようにシャッターキー３３であり、それ以外は、例えば、プラスキー３３、マイナスキー３４、電源スイッチ３５、メニューキー３６、ディスプレイキー３７、記録モードキー３８、セルフタイマーキー３９、ストロボモードキー４０、ＲＥＣ／ＰＬＡＹキー４１などであり、これら各キーの機能（役割）は、以下のとおりである。
（１）シャッターキー３２：
記録モード時には、その名のとおり“シャッターキー"（半押しで露出とフォーカスの固定し、全押しで画像をキャプチャーする）として働くキーであるが、記録モードや再生モード（キャプチャー画像を再生したり他の機器に出力したりするモード）時にメニューキー３６が押された場合には、液晶ディスプレイ４６に表示された様々な選択項目を了解するためのＹＥＳキーとしても働くマルチ機能キーである。
（２）プラスキー３３：
再生画像を選択したり、各種システム設定を選択したりするために用いられるキーである。“プラス"は、その選択方向を意味し、画像選択の場合であれば最新画像の方向、システム設定選択の場合であれば液晶ディスプレイ４６の走査方向である。
（３）マイナスキー３４：
方向が逆向きである以外、プラスキーと同じ機能である。
【００１１】
（４）メニューキー３６：
各種システム設定を行うためのキーである。再生モードにおいては、デリートモード（画像の消去モード）をはじめとした各種項目を液晶ディスプレイ４６に表示し、記録モードにおいては、画像の記録に必要な、例えば、記録画像の精細度やオートフォーカスのオンオフなどの選択項目を液晶ディスプレイ４６に表示する。
（５）電源スイッチ３５：
カメラの電源をオンオフするスイッチである。
（６）ディスプレイキー３７：
液晶ディスプレイ４６に表示された画像に様々な情報をオーバラップ表示するためのキーであり、例えば、記録モードでは、残り撮影可能枚数や撮影形態（通常撮影、パノラマ撮影等）などの情報をオーバラップ表示し、再生モードでは、再生画像の属性情報（ページ番号や精細度等）をオーバラップ表示する。
【００１２】
（７）記録モードキー３８：
記録モード時のみ使用可能になるキーである。通常撮影やパノラマ撮影等を選択する。
（８）セルフタイマーキー３９：
セルフタイマー機能をオンオフするキーである。
（９）ストロボモードキー４０：
ストロボに関する様々な設定、例えば、強制発光させたり、発光を禁止したり、赤目を防止したりするキーである。
（１０）ＲＥＣ／ＰＬＡＹキー４１
記録モードと再生モードを切り替えるためのキーである。この例では、スライドスイッチになっており、上にスライドすると記録モード、下にスライドすると再生モードになる。
【００１３】
図２は、本実施の形態における電子スチルカメラのブロック図である。図２において、４３は写真レンズ、５０はＯＬＰＦ（オプティカルローパスフィルタ）、５１はＣＣＤ（イメージセンサ）、５２は水平・垂直ドライバ、５３はタイミング発生器（ＴＧ：Timing Generator）、５４はサンプルホールド回路、５５はアナログディジタル変換器、５６はカラープロセス回路、５７はＤＭＡコントローラ、５８はＤＲＡＭインターフェース、５９はＤＲＡＭ、６０はフラッシュメモリ（記憶手段）、６１はＣＰＵ（画像取得手段、演算手段、制御手段）、６２はＪＰＥＧ回路、６３はＶＲＡＭ、６４はＶＲＡＭコントローラ、６５はディジタルビデオエンコーダ、６６はキー入力部、６７はバス、６８は赤外発光ダイオード（赤外発光ダイオード）４８の駆動回路である。
【００１４】
これら各部の機能は、概ね以下のとおりである。
（Ａ）写真レンズ４３：
ＣＣＤ５１の受光面上に被写体の像を結ばせるためのものであり、自動焦点機能のための焦点合わせ機構を備えている。なお、ズーム機能を備えたり、沈胴式であったりしてもよい。但し、ズーム機能を備える場合は、ズーム比を変更する度に、そのときの焦点距離を読み込み、その焦点距離を後述の演算処理（図４の処理；特にステップＳ８におけるフォーカス合わせの駆動量計算処理）に反映させなければならない。
（Ｂ）ＯＬＰＦ５０：
後述するように、カラー写真を撮影できる電子スチルカメラでは、ＣＣＤ５１の前面に色フィルタアレイを取り付けて、ＲＧＢ信号（３色信号とも言う）を得ることが行われているが、実際の撮像信号には様々な周波数成分が含まれているため、例えば、色フィルタアレイのピッチに相当する周波数成分の信号が入ってくると、これが偽の色信号として検波されてしまい、撮影されたカラー画像が甚だしく劣化する。ＯＬＦＰ５０はこの偽色信号などの不要な周波数成分を取り除くためのものである。微少なかまぼこ型円筒レンズを並べたレンチキュラ、透明な薄膜を蒸着でストライプ状に形成した位相フィルタ、あるいは人工水晶の複屈折を利用した水晶フィルタなどが用いられている。
【００１５】
人工水晶の複屈折を利用した水晶フィルタの原理は以下のとおりである。光学軸を含むように人工水晶を切断し、切断面から光を入射させると、入射光は光軸を含む平面で振動する光線（常光線と言う）と、光軸に直角の平面で振動する光線（異常光線と言う）とに分かれる。各々の屈折率をｎo、ｎeとし、水晶板の厚さをｔとすると、分離幅ｄは、
ｄ＝ｔ×［（ｎe 2−ｎo 2）／２ｎoｎe］
で表すことができ、波長が５８９３オングストロームのとき、ｎoは１．５４４２５、ｎeは１．５５３３６となり、水晶板の厚さｔを適当に選ぶことによって、任意の分離幅ｄが得られる。分離幅ｄがカットオフ周波数とも関連するので、厚さｔの値により任意のカットオフ特性を有するＯＬＰＦを得ることができる。一般にＣＣＤのような固体撮像デバイスでは、画素がディスクリートな形で独立しているため、画素ピッチに相当する被写体の空間周波数もボカしておくことが必要であり、通常、複数個の厚さの異なる水晶板を重ねて使用する。
【００１６】
ここで、図３に示すように、一般的なＯＬＰＦの通過周波数帯域は、人の目の分光感度に相当し、且つ、上述の不要な周波数成分を含まない可視光域のおよそ４００〜６５０ｎｍであり、さらに赤外域の周波数成分を通過させないようにするための、いわゆる赤外カットコート面を有しているが、本実施の形態のＯＬＰＦ５０は、その赤外カットコート面５０ａの設計を最適化して、赤外域の周波数であっても、赤外発光ダイオード４８の発光波長に相当する特定周波数域の成分（約９３０ｎｍ付近）も可視光域と同様の低い損失で通過させるようにしている。
（Ｃ）ＣＣＤ５１：
電荷をアレイ状に転送する固体撮像デバイスである。電荷結合素子とも呼ばれる。アナログ遅延線などに用いられるものもあるが、本明細書では、特に、二次元の光学情報を時系列（シリアル列）の電気信号に変換する固体のイメージセンサーを指す。
【００１７】
一般にＣＣＤは、多数の光電変換素子をアレイ状に並べた光電変換部と、光電変換素子の出力電荷を蓄積する電荷蓄積部と、電荷蓄積部の電荷を所定の方式で読み出す電荷読み出し部とから構成されており、光電変換素子の一つ一つが画素になる。例えば、有効画素数が１００万画素のＣＣＤでは、少なくともアレイの桝目が１００万個並んでいることになる。以下、説明の都合上、図示のＣＣＤ５１の有効画素数を１２８０×９６０とする。すなわち、行方向（横方向）に１２８０個、列方向（縦方向）に９６０個の画素で構成された、１２８０列×９６０行のアレイ構造を有しているとする。
なお、本実施の形態のＣＣＤ５１はカラーＣＣＤである。一般にＣＣＤの画素情報そのものは色情報を持っていないため、カラーＣＣＤでは前面に色フィルタアレイ（光の三原色を用いた原色フィルタ又は色の三原色を用いた補色フィルタ）を装着する。
また、ＣＣＤは、電荷の読み出し方式によって二つのタイプに分けることができる。第１は、信号を読み出すときに画素を一つずつ飛ばす「飛び越し読み出し方式」（インターレースＣＣＤとも言う）のタイプであり、第２は、全画素を順番に読み出す「全面読み出し方式」（プログレッシブＣＣＤとも言う）のタイプである。電子スチルカメラでは第２のタイプがよく用いられるものの、昨今の１００万画素を越えるメガピクセル級の電子スチルカメラでは第1のタイプが用いられることもある。以下、説明の便宜上、本実施の形態のＣＣＤ５１は、第２のタイプ（全面読み出し方式）とする。
【００１８】
（Ｄ）水平・垂直ドライバ５２とタイミング発生器５３：
ＣＣＤ５１の読み出しに必要な駆動信号を生成する部分であり、本実施の形態のＣＣＤ５１は、全面読み出し方式と仮定されているから、ＣＣＤ５１の各列を次々に指定しながら行単位に画素の情報を転送する（読み出す）ことができる駆動信号、要するに、１２８０列×９６０行のアレイ構造の左上から右下の方向（この方向はテレビジョンの走査方向に類似する）に画素情報をシリアルに読み出すための水平・垂直それぞれの駆動信号を生成するものである。
（Ｅ）サンプルホールド回路５４：
ＣＣＤ５１から読み出された時系列の信号（この段階ではアナログ信号である）を、ＣＣＤ５１の解像度に適合した周波数でサンプリング（例えば、相関二重サンプリング）するものである。なお、サンプリング後に自動利得調整（ＡＧＣ）を行うこともある。
（Ｆ）アナログディジタル変換器５５：
サンプリングされた信号をディジタル信号に変換するものである。
【００１９】
（Ｇ）カラープロセス回路５６：
アナログディジタル変換器５５の出力から輝度・色差マルチプレクス信号（以下、ＹＵＶ信号と言う）を生成する部分である。ＹＵＶ信号を生成する理由は、次のとおりである。アナログディジタル変換器５５の出力は、アナログかディジタルかの違い及びサンプリングやディジタル変換の誤差を除き、実質的にＣＣＤ５１の出力と一対一に対応し、光の三原色データ（ＲＧＢデータ）そのものであるが、このデータはサイズが大きく、限られたメモリ資源の利用や処理時間の点で不都合をきたす。そこで、何らかの手法で多少なりともデータ量の削減を図る必要がある。ＹＵＶ信号は、一般にＲＧＢデータの各要素データ（Ｒデータ、Ｇデータ、Ｂデータ）は輝度信号Ｙに対して、Ｇ−Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの三つの色差信号で表現できるうえ、これら三つの色差信号の冗長を取り除けば、Ｇ−Ｙを転送しなくてもよく、Ｇ−Ｙ＝α（Ｒ−Ｙ）−β（Ｂ−Ｙ）で再現できる、という原理に基づく一種のデータ量削減信号と言うことができる。ここで、αやβは合成係数である。
【００２０】
なお、ＹＵＶ信号をＹＣｂＣｒ信号（ＣｂとＣｒはそれぞれＢ−ＹとＲ−Ｙ）と言うこともあるが、本明細書ではＹＵＶ信号に統一することにする。また、ＹＵＶ信号の信号フォーマットは、輝度信号と二つの色差信号のそれぞれを独立して含む“コンポーネント"と呼ばれる固定長の三つのブロックで構成されており、各コンポーネントの長さ（ビット数）の比をコンポーネント比と言う。変換直後のＹＵＶ信号のコンポーネント比は１：１：１であるが、色差信号の二つのコンポーネントを短くする、すなわち、１：ｘ：ｘ（但し、ｘ＜１）とすることによってもデータ量を削減できる。これは、人間の視覚特性は輝度信号よりも色差信号に対して鈍感であると言うことを利用したものである。
【００２１】
（Ｈ）ＤＭＡコントローラ５７：
カラープロセス回路５６とＤＲＡＭ５９（正確にはＤＲＡＭインターフェース５８）との間のデータ転送をＣＰＵ６１の介在なしに行うものであり、いわゆるダイレクト・メモリ転送（ＤＭＡ：direct memory access）を行うものである。ＤＭＡＣと略すこともある。一般にＤＭＡＣは、小型コンピュータシステムなどにおいて、ＣＰＵやＩ／Ｏプロセッサの代わりに、メモリ−メモリ間又はメモリ−Ｉ／Ｏ間のデータ転送を制御するもので、データ転送に必要なソース・アドレスやデスティネーション・アドレスを生成するとともに、ソースの読み出しサイクルやデスティネーションの書込みサイクルなどを駆動するものであり、ＣＰＵ又はＩ／Ｏプロセッサは、初期アドレス、サイクルの種類及び転送サイズなどをＤＭＡＣに設定した後、制御をＤＭＡＣに移管する。データ転送は、Ｉ／Ｏ装置やＩ／ＯプロセッサなどからのＤＭＡ転送要求信号を受け付けてから開始する。
（Ｉ）ＤＲＡＭインターフェース５８：
ＤＲＡＭ５９とＤＭＡコントローラ５７の間の信号インターフェース、及びＤＲＡＭ５９とバス６７の間の信号インターフェースをとるものである。
【００２２】
（Ｊ）ＤＲＡＭ５９：
書き換え可能な半導体メモリの一種である。一般にＤＲＡＭは、記憶内容を保持するために、データの再書込み（リフレッシュ）をダイナミックに行う点で、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）と相違するが、ＳＲＡＭと比べて書込みや読み出し速度が劣るものの、ビット単価が安く、大容量の一時記憶を安価に構成できることから、特に電子スチルカメラに好適である。但し、本発明では、ＤＲＡＭに限定しない。書き換え可能な半導体メモリであればよい。
ここで、ＤＲＡＭ５９の記憶容量は、以下の条件を満たさなければならない。第１の条件は撮影画像の一時的な記憶空間を確保できる容量であるという点である。この記憶空間は、少なくともカラープロセス回路５６で生成された高精細な画像の情報（１２８０×９６０画素の画像情報で且つ１：１：１のコンポーネント比をもつＹＵＶ信号）を“２画像分"格納できる程度の大きさを持っていなければならない。第２の条件はＣＰＵ６１に必要な充分な大きさの作業空間を確保できる容量であるという点である。作業空間の大きさはＣＰＵ６１のアーキテクチャやＯＳ（オペレーティングシステム）及びそのＯＳの管理下で実行される各種のアプリケーションプログラムによって決まるので、これらの仕様を検討して過不足のない適切な大きさにすればよい。
（Ｋ）フラッシュメモリ６０：
書き換え可能な読み出し専用メモリ（ＰＲＯＭ：programmable read only memory）のうち、電気的に全ビット（又はブロック単位）の内容を消して内容を書き直せるものを指す。フラッシュＥＥＰＲＯＭ（flash electrically erasableＰＲＯＭ）とも言う。本実施の形態におけるフラッシュメモリ６０は、カメラ本体から取り外せない固定型であってもよいし、カード型やパッケージ型のように取り外し可能なものであってもよい。なお、フラッシュメモリ６０は、内蔵型であれ取り外し可能型であれ、所定の形式で初期化（フォーマット）されている必要がある。初期化済みのフラッシュメモリ６０には、その記憶容量に応じた枚数の画像を記録できる。
【００２３】
（Ｌ）ＣＰＵ６１：
所定のプログラムを実行してカメラの動作を集中制御するものである。プログラムは、ＣＰＵ６１の内部のインストラクションＲＯＭに書き込まれており、記録モードでは、そのモード用のプログラムが、また、再生モードでは、そのモード用のプログラムがインストラクションＲＯＭからＣＰＵ６１の内部のＲＡＭにロードされて実行される。
（Ｍ）ＪＰＥＧ回路６２：
ＪＰＥＧの圧縮と伸長を行う部分である。ＪＰＥＧの圧縮パラメータは圧縮処理の都度、ＣＰＵ６１から与えられる。なお、ＪＰＥＧ回路６２は処理速度の点で専用のハードウェアにすべきであるが、ＣＰＵ６１でソフト的に行うことも可能である。
なお、ＪＰＥＧとは、joint photographic experts groupの略であり、カラー静止画（２値画像や動画像を含まないフルカラーやグレイスケールの静止画）の国際符号化標準である。ＪＰＥＧでは、圧縮されたデータを完全に元に戻すことができる可逆符号化と、元に戻せない非可逆符号化の二つの方式が定められているが、殆どの場合、圧縮率の高い後者の非可逆符号化が用いられている。ＪＰＥＧの使い易さは、圧縮に用いられるパラメータ（圧縮パラメータ）を調節することによって、符号化に伴う画質劣化の程度を自在に変えられる点にある。すなわち、符号化側では、画像品質とファイルサイズのトレードオフの中から適当な圧縮パラメータを選択できるし、あるいは、復号化側では、品質を多少犠牲にして復号スピードを上げたり、時間はかかっても最高品質で再生したりするなどの選択ができる点で使い易い。ＪＰＥＧの実用上の圧縮率は、非可逆符号の場合で、およそ１０：１から５０：１程度である。一般的に１０：１から２０：１であれば視覚上の劣化を招かないが、多少の劣化を許容すれば３０：１から５０：１でも十分実用に供する。ちなみに、他の符号化方式の圧縮率は、例えば、ＧＩＦ（graphics interchange format）の場合で５：１程度に留まるから、ＪＰＥＧの優位性は明らかである。
【００２４】
（Ｎ）ＶＲＡＭ６３：
いわゆるビデオＲＡＭであり、スルー画像や再生画像をＶＲＡＭ６３に書き込むと、その画像がディジタルビデオエンコーダ６５を介して液晶ディスプレイ４６に送られ、表示されるようになっている。
【００２５】
なお、ビデオＲＡＭには、書込み用と読み出し用の二つのポートを備え、画像の書込みと読み出しを同時並行的に行うことができるものもあるが、本実施の形態のＶＲＡＭ６３にも、このタイプのビデオＲＡＭを用いても構わない。
（Ｏ）ＶＲＡＭコントローラ６４：
ＶＲＡＭ６３とバス６７の間及びＶＲＡＭ６３とディジタルビデオエンコーダ６５間のデータ転送を制御する部分であり、要するに、表示用画像のＶＲＡＭ６３への書込みと、同画像のＶＲＡＭ６３からの読み出しを制御する部分である。なお、デュアルポートタイプのビデオＲＡＭを用いれば、ＶＲＡＭコントローラ６４を不要又は簡素化することも可能である。
【００２６】
（Ｐ）ディジタルビデオエンコーダ６５：
ＶＲＡＭ６３から読み出されたディジタル値の表示用画像をアナログ電圧に変換するとともに、液晶ディスプレイ４６の走査方式に応じたタイミングで順次に出力するものである。
（Ｑ）キー入力部６６：
カメラ本体に設けられた各種キースイッチの操作信号を生成する部分である。（Ｒ）バス６７：
以上各部の間で共有されるデータ（及びアドレス）転送路である。図では省略しているが、各部の間には所要の制御線（コントロールライン）も設けられている。
（Ｓ）駆動回路６８：
駆動回路６８は、ＣＰＵ６１からの制御信号６９がアクティブのときに赤外発光ダイオード４８を駆動するものであり、赤外発光ダイオード４８は、この駆動時に、レンズ４９を介して写真レンズ４３の前面方向の被写体に赤外線４７を照射する。
【００２７】
次に、作用を説明する。まず、はじめに画像の記録と再生の概要を説明する。
＜記録モード＞
写真レンズ４３の後方に配置されたＣＣＤ５１が水平・垂直ドライバ５２からの信号で駆動され、写真レンズ４３で集められた映像が一定周期毎に光電変換されて１画像分の映像信号が出力される。そして、この映像信号がサンプリングホールド回路３４でサンプリングされ、アナログディジタル変換器５５でディジタル信号に変換された後、カラープロセス回路５６でＹＵＶ信号が生成される。このＹＵＶ信号は、ＤＭＡコントローラ５７及びＤＲＡＭインターフェース５８を介してＤＲＡＭ５９に転送され、ＤＲＡＭ５９への転送完了後に、ＣＰＵ６１によって読み出され、ＶＲＡＭコントローラ６４及びディジタルビデオエンコーダ６５を介して液晶ディスプレイ４６に送られ表示される。
【００２８】
この状態でカメラの向きを変えると、液晶ディスプレイ４６に表示されている画像の構図が変化し、適宜の時点（所望の構図が得られた時点）でシャッターキー３２を“半押し"して露出とフォーカスをセットした後、“全押し"すると、ＤＲＡＭ５９に保存されているＹＵＶ信号がその時点のＹＵＶ信号で固定され、かつ液晶ディスプレイ４６に表示されている画像も同時点の画像に固定される。
そして、その時点でＤＲＡＭ５９に保存されているＹＵＶ信号は、ＤＲＡＭインターフェース５８を介してＪＰＥＧ回路６２に送られ、Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒの各コンポーネント毎に８×８画素の基本ブロックと呼ばれる単位でＪＰＥＧ符号化された後、フラッシュメモリ６０に書き込まれ、１画像分のキャプチャー画像として記録される。
【００２９】
＜再生モード＞
ＣＣＤ５１からＤＲＡＭ５９までの経路が停止されるとともに、例えば、シングル表示モードであれば、最新のキャプチャー画像がフラッシュメモリ６０から読み出され、液晶ディスプレイ４６に送られて表示されるので、プラスキー３３やマイナスキー３４を押して希望の画像を表示する。
【００３０】
＜オートフォーカス処理＞
本実施の形態におけるオートフォーカス処理（ＡＦ処理）は、図４に示すフローチャートに従って行われる。このフローチャートは、まず、記録モード時に、シャッターキー３２の「半押し」を検出（Ｓ１のＹＥＳ判定）すると、そのときのＣＣＤ５１の出力（正確にはカラープロセス回路５６の出力に現れたＹＵＶ信号）を“画像Ａ"として取り込んでＤＲＡＭ５９に記憶し（Ｓ２）、次に、制御信号６９をアクティブにして赤外発光ダイオード４８をオン（Ｓ３）にして、再びＣＣＤ５１の出力（正確にはカラープロセス回路５６の出力に現れたＹＵＶ信号）を“画像Ｂ"として取り込んでＤＲＡＭ５９に記憶（Ｓ４）した後、制御信号６９をインアクティブにして赤外発光ダイオード４８をオフ（Ｓ３）にするという前段部７０と、この前段部７０に続いて、ＤＲＡＭ５９に記憶しておいた二つの画像（画像Ａ、Ｂ）を画素演算してその差分画像を生成（Ｓ６）し、次に、差分画像の重心位置を計算（Ｓ７）してこの重心位置に基づいて写真レンズ４３のフォーカス合わせの駆動量を計算（Ｓ８）し、図示を略したフォーカス合わせ駆動機構で写真レンズ４３を駆動（Ｓ９）した後、シャッターキー３２の「全押し」（最後まで押し切る動作）に応答（Ｓ１０）して記録画像の取り込み（Ｓ１１：上述の記録モードの説明を参照）を行うという後段部７１とを含んでいる。
【００３１】
ここで、“重心位置"とは、図５に示すように、画像Ａと画像Ｂの差分画像（画像Ａ−画像Ｂ）における輝度信号のピーク位置Ｐであり、例えば、写真レンズ４３の光軸中心をＬｐとするとともに、ＬｐからＰまでの距離をｄとすれば、この距離ｄで被写体までの距離を表すことができるものである。
今、図６に示すように、赤外発光ダイオード４８の取り付け位置から写真レンズ４３の光軸中心（Ｌｐ）までの距離（すなわち基線長）をＤとし、写真レンズ４３の焦点距離をｆ、被写体までの距離をＬ、写真レンズ４３の前側主点（注１）をＨ、写真レンズ４３の後側主点（注２）をＨ′とすれば、相似の関係（注３）により、
Ｌ／Ｄ＝ｆ／ｄ
が成立し、この式を変形して、
Ｌ＝（Ｄ／ｄ）×ｆ
が得られる。したがって、画像Ａと画像Ｂの差分画像（画像Ａ−画像Ｂ）における輝度信号のピーク位置Ｐから被写体までの距離Ｌを求めることができ、同距離Ｌに応じて写真レンズ４３のフォーカスを合わせることができる。
【００３２】
注１、注２：主点とは、写真レンズ等において、焦点距離を測定する際の基点となる仮想の点のことである。前側主点は被写体側の基点、後側主点は結像面側の基点である。前側主点に入射した光線は後側主点から同じ角度で出射するという性質がある。なお、実際の写真レンズ等において、主点がどの位置にあるかはもっぱらそのレンズの構造に依存する。例えば、図６では、前側主点Ｈが写真レンズ４３の前面４３ａの内側に位置し、後側主点Ｈ′が写真レンズ４３の後面４３ｂの外側に位置しているように描いているが、これらの位置関係は電子スチルカメラにおける一例を示しているに過ぎない。
【００３３】
注３：相似の関係とは、上記主点の性質において、被写体から前側主点Ｈに入射した光線７２は同じ角度で後側主点Ｈ′から出射して光線７３になるという事実を踏まえ、これら二つの光線７２、７３の長さ（但し光線７３にあっては後側主点Ｈ′から結像面までの長さ）を各々の斜辺長とする二つの直角三角形の相似性を言うものである。すなわち、第一の直角三角形は光線７２の長さを斜辺長とし、他の二辺の長さをＤ及びＬとするものであり、第二の直角三角形は光線７３の長さを斜辺長とし、他の二辺の長さをｄ及びｆとするものであり、上記主点の性質より、二つの光線７２、７３の軸は平行しているから、これら二つの直角三角形は明らかに相似の関係にある。
【００３４】
以上、説明したとおり、本実施の形態によれば、写真レンズ４３やＣＣＤ５１を含む撮像系を利用してオートフォーカスの受光系を構成したから、従来のようなオートフォーカス専用の受光系（図７の受光センサ１９やレンズ２０）を備える必要がなくなり、それだけＡＦユニット部４５を小型化することができ、コストの削減や設計の自由度を向上することができるという効果に加え、さらに、ＡＦユニット部４５の小型化に伴ってＡＦユニット部４５と写真レンズ４３の距離（基線長）を短くでき、パララックス（視差）を抑制してオートフォーカスの精度向上を図ることができるという効果が得られる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、オートフォーカスの受光系に写真レンズ４３が含まれているため、以下の理由（注４）から、現在の焦点の位置と被写体の位置との差でＣＣＤ５１の撮像面での画像にボケを生じる可能性があるが、ボケ像の光強度分布の重心位置で考えると、写真レンズ４３は像側にほぼテレセントリック（注５）な設計になっているため、その位置的精度はあまり劣化しないし、仮に劣化が問題になる程度であっても、写真レンズ４３のテレセントリック性を上げることによって充分に対処できる。
【００３６】
注４：一般にガラスの屈折率は透過する光の波長によって変化し、写真レンズに用いられる光学ガラスも例外ではない。したがって、光学ガラスで製作された写真レンズに波長の異なる様々な光線を通すと、光線ごとに微妙に結像点がずれてしまい、いわゆる縦色収差を生じる。一般に電子スチルカメラでは可視光域（４００〜６５０ｎｍの波長域）で縦色収差が実用上問題のないレベルになるように写真レンズの構造を最適設計しているが、可視光域以外の、例えば、紫外光や赤外光については、ＣＣＤに到達するまでに減衰あるいはカットされてしまうことから、写真レンズの構造設計で考慮されていない。このため、可視光より波長の長い赤外光では光軸方向にずれを生じることとなり、可視光の像平面で見た場合、赤外光による像は多少ボケていることになる。
【００３７】
注５：写真レンズのテレセントリックとは、光軸と平行であることを意味する光学用語である。電子スチルカメラでは写真レンズの最終面（図６の符号４３ｂ参照）から出射する光束の主光線をほぼテレセントリックに設計する必要がある（実際には焦点距離に関係なく０〜１０度くらいの角度をもっている）。これは、写真レンズの後側にあるＯＬＰＦや赤外カット面及びＣＣＤのチップ上のマイクロレンズ等に光線を垂直に入射させる必要があるからである。ここで、主光線とは、簡単に言えば、１点を結像させる為の光束の真ん中の光線である。写真レンズの像側で完全にテレセントリックな状態であれば、光軸とどの像点に対応する光束の主光線も平行になるから、像面がずれたとしてもボケることはあってもその中心位置と光軸との距離は変わらず、結局、テレセントリック性を高めることによって、位置的精度の劣化を防止することができるのである。
【００３８】
＜実施の形態の変形例＞
本発明は上記実施の形態に限定されず、その意図する範囲において様々な変形が可能である。以下、その変形例を列挙する。
まず、上記実施の形態では、被写体からの赤外光を含まない画像Ａを先に取り込み、その後、赤外光を含む画像Ｂを取り込んでいるが、要は、赤外光を含む画像と含まない画像の二つをできるだけ時間を空けずに取り込めばよく、その順番は特に必須ではない。あるいは画像Ａと画像Ｂの両方または一方について、複数の画像の平均画像としてもよい。この場合、時間軸方向の画像の変化分をキャンセルできるので好ましい。
【００３９】
また、上記実施の形態では、二つの画像Ａ、Ｂを共にＤＲＡＭ５９に記憶しているが、二番目に取り込む画像Ｂは、必ずしもＤＲＡＭ５９に記憶する必要はない。画像Ｂを取り込みながら、画像Ａとの差分を計算できるからである。
また、上記実施の形態では、ＣＣＤ５１の有効画素数に対応するフルサイズの二つの画像Ａ、Ｂを取り込むようにしたが、一般にフォーカス合わせのための測距エリアはフルサイズ画像の中央付近の所定領域に限られるから、画像Ａ、Ｂの大きさを当該所定領域に合わせてもよい。メモリの無駄をなくし、処理速度の向上を図ることができる。
【００４０】
また、上記実施の形態では、写真レンズの駆動量を計算した後、直ちに所定の位置まで駆動したが、これに限らず、例えば、シャッターキーの全押しに応答させて駆動するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、画像Ａと画像Ｂの“輝度信号"の差を利用したが、これに加えて画像Ａと画像Ｂの“色信号"の差を併用してもよい。このようにすると、二つの画像Ａ、Ｂを取り込む間に被写体の光線状態などが変化して輝度信号に差が出た場合でも、色信号にはほとんど差が生じないから、光線状態の変化に伴う誤差を抑制できるので望ましい。色信号の利用の仕方は、例えば、ＲＧＢの各色信号での画像Ａ、Ｂの差分を計算し、使用する赤外発光ダイオードの色による比率に近いものを、赤外発光ダイオードの結像位置としてその重心位置を求めればよい。なお、輝度信号との併用でなく、色信号だけでも相応の効果が得られることは言うまでもない。
【００４１】
また、上記実施の形態では、赤外発光ダイオードを使用しているが、赤外発光ダイオードの代わりに可視光域の発光体を使用することも可能である。可視光域の発光体を使用した場合、ＯＬＰＦの赤外カットコート面の分光感度特性を変える必要がなく、例えば、一般的な赤外吸収ガラスも利用できるから好都合であるうえ、被写体の反射光を目視できるため、ファインダーやモニター上で測距を確認できるという効果もある。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、写真レンズを通った被写体の像を、二次元のイメージセンサを含む撮像系で画像信号に変換し、該画像信号を表示手段に表示したり、記憶手段に記憶したりする電子スチルカメラにおいて、前記被写体に向けて光線を照射する照射手段と、前記照射手段から光線が照射されていないときの前記画像信号及び前記照射手段から光線が照射されているときの前記画像信号を取得する画像取得手段と、該画像取得手段によって取得された二つの画像の差を演算するとともに画像内における該差の重心位置を演算する演算手段と、該演算手段によって演算された重心位置と該画像内における前記写真レンズの光軸との交点との距離に基づいて前記写真レンズのフォーカス位置を制御する制御手段と、を備えたので、写真レンズやイメージセンサを含む撮像系を利用してオートフォーカスの受光系を構成できる。したがって、従来のようなオートフォーカス専用の受光系（図７の受光センサ１９やレンズ２０）を備える必要がなくなり、それだけＡＦユニット部を小型化することができ、コストの削減や設計の自由度を向上することができるという格別の効果に加え、さらに、ＡＦユニット部の小型化に伴ってＡＦユニット部と写真レンズの距離（基線長）を短くでき、パララックス（視差）を抑制してオートフォーカスの精度向上を図ることができるという格別な効果が得られる。請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、赤外域の光線を被写体に照射するものであり、且つ、前記撮像系は、被写体に含まれる赤外域の信号成分も画像信号に変換できる特性を有しているので、電子スチルカメラのＡＦユニット部に含まれる既存の発光系（図７の赤外発光ダイオード１６やレンズ１７）を流用でき、ＡＦユニット部の大幅な改修を要しないと言うメリットが得られる。請求項３記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記照射手段は、可視光域の光線を被写体に照射するので、電子スチルカメラのＡＦユニット部に含まれる既存の発光系を流用できないものの、撮像系、特にＯＬＰＦの赤外カット面に手を加える必要がなく、撮影画質への影響を最小限に抑えることができるというメリットがある。請求項４記載の発明によれば、請求項１記載の電子スチルカメラにおいて、前記演算手段は、二つの画像の輝度信号及び又は色信号の差を演算するので、特に、色信号の差を用いた場合（若しくは輝度信号と併用した場合）は、二つの画像を取得する間に被写体の光線状態が変化してもその影響を受けにくくなるから、フォーカス合わせの精度劣化を回避できるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子スチルカメラの外観図である。
【図２】電子スチルカメラのブロック図である。
【図３】赤外カットコートの分光透過率を示す図である。
【図４】オートフォーカス処理のフローチャートである。
【図５】画像Ａ、Ｂ及びその差分画像の概念図である。
【図６】主要な構成要素の位置関係を示す概念図である。
【図７】従来例の外観図である。
【符号の説明】
３０ 電子スチルカメラ
４３ 写真レンズ
４６ 液晶ディスプレイ（表示手段）
４７ 赤外発光ダイオード（照射手段）
４９ レンズ（照射手段）
５１ ＣＣＤ（イメージセンサ）
６０ フラッシュメモリ（記憶手段）
６１ ＣＰＵ（画像取得手段、演算手段、制御手段）
Claims (4)
- 写真レンズを通った被写体の像を、二次元のイメージセンサを含む撮像系で画像信号に変換し、該画像信号を表示手段に表示したり、記憶手段に記憶したりする電子スチルカメラにおいて、
前記被写体に向けて光線を照射する照射手段と、
前記照射手段から光線が照射されていないときの前記画像信号及び前記照射手段から光線が照射されているときの前記画像信号を取得する画像取得手段と、
該画像取得手段によって取得された二つの画像の差を演算するとともに画像内における該差の重心位置を演算する演算手段と、
該演算手段によって演算された重心位置と該画像内における前記写真レンズの光軸との交点との距離に基づいて前記写真レンズのフォーカス位置を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする電子スチルカメラ。 - 前記照射手段は、赤外域の光線を被写体に照射するものであり、且つ、前記撮像系は、被写体に含まれる赤外域の信号成分も画像信号に変換できる特性を有していることを特徴とする請求項１記載の電子スチルカメラ。
- 前記照射手段は、可視光域の光線を被写体に照射するものであることを特徴とする請求項１記載の電子スチルカメラ。
- 前記演算手段は、二つの画像の輝度信号及び又は色信号の差を演算することを特徴とする請求項１記載の電子スチルカメラ。
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