JPH11211974A

JPH11211974A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH11211974A
Application number: JP10010313A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kaneda; 直也金田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】自動焦点調節無しで、最良画像を記録する。【解決手段】撮影レンズ１０のフォーカスレンズを全
ストローク、単位量ずつ移動させながら、各レンズ停止
位置での画像を画像メモリ２０−１〜２０−ｎに順次格
納する。画像メモリ２０−１〜２０−ｎに格納された画
像を順次読み出し、スイッチ２２，２４を介してＨＰＦ
２８に送り、輝度信号の高周波成分を抽出し、評価値算
出回路３０はＨＰＦ２８の出力から合焦評価値を算出す
る。合焦評価値が最大の画像を最良画像として、対応す
る画像メモリ２０−１〜２０−ｎから読み出し、記録回
路２６により記録媒体に記録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関し、
より具体的には、ビデオ・カメラ及びディジタル・スチ
ル・カメラ等の撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静止画像を記録するカメラとしては、従
来の銀塩フイルムを用いたカメラとは別に、ＣＣＤ撮像
素子などの固体撮像素子を用いて静止画を記録するディ
ジタル・スチル・カメラが周知であるが、静止画記録モ
ードを備え、所定時間、同じ画像を連続する記録するビ
デオカメラなも商品化されている。

【０００３】これらの電子カメラは、ＣＣＤ撮像素子に
よる画像情報をフィールドメモリなどの画像記憶回路に
記憶した後、ビデオテープ、フラッシュ・メモリなどの
固体メモリ、ハードディスク装置、光ディスク、光磁気
ディスク及び磁気ディスクなどの記録媒体に記録するよ
うになっている。

【０００４】また、これらの電子カメラで用いられるＣ
ＣＤ撮像素子としては、対角長が４ｍｍ程度１／４イン
チサイズと称される対角長が４ｍｍ程度のもの、又は、
１／３インチサイズと称される対角長が６ｍｍ程度のも
のが一般的に使用されている。画素数は、３０〜４０万
画素から更には１２０万画素程度のものが、一般的であ
る。

【０００５】この様に、これらの電子カメラのイメージ
サイズは、所謂１３５フォーマットのフイルムの対角長
４３ｍｍ程度と比較してかなり小さいので、同じ画角の
レンズでは、フイルム・カメラのレンズに対して大幅な
小型化が一般的には可能である。また、イメージサイズ
が小さい分、同じ画角を得るための撮影レンズの焦点距
離も、このイメージサイズの比だけ小さくなるのは言う
までもない。

【０００６】よく知られている様に、撮影レンズの過焦
点距離Ｒは、

【０００７】

【数１】

【０００８】と表現される。ｆは撮影レンズの焦点距
離、δは許容錯乱円の直径、Ｆは絞り値である。イメー
ジサイズの異なる二つのレンズを比較した場合、Ｆ（絞
り値）が同一値であり、δ（許容錯乱円径）がイメージ
サイズの比だけ異なるとすると、イメージサイズが小さ
くなる程、過焦点距離Ｒが近距離になって来るのは当然
である。

【０００９】例えば、ｆ＝４０ｍｍ、Ｆ＝２、δ＝０．
０５ｍｍの撮影レンズの過焦点距離Ｒは、１６ｍであ
る。過焦点距離の近点は、過焦点距離の半分にあたるの
で８ｍとなる。即ち、この場合、８ｍ〜∞（無限遠）が
被写界深度となる。これに対してイメージサイズが小さ
くなり、同じ画角をｆ＝４ｍｍで達成出来る場合、Ｆ＝
２、δ＝０．００５ｍｍとすると、過焦点距離Ｒは１．
６ｍ、その近点は０．８ｍとなる。結局、０．８ｍ〜∞
が被写界深度内となる。ここでは、δ＝０．００５ｍｍ
としたが、現状のＣＣＤ撮像素子の画素数では、ここま
で小さな数字が要求されていないことも考え合わせる
と、１／４インチ又は１／３インチのＣＣＤ撮像素子を
使用する電子カメラでは、所謂、「標準レンズ」に相当
する程度の焦点距離の撮影レンズは、常用撮影距離（例
えば、１ｍ〜∞）に対して所謂、「固定焦点」で充分で
ある。また、撮像装置の仕様によっては、２〜３倍程度
のズーム比を有するズームレンズでも、上記のような常
用撮影距離に対しては「固定焦点」で構わない場合もあ
る。

【００１０】しかし、特に小型軽量なディジタル・カメ
ラでは、例えば、名刺を画面一杯に拡大して撮影すると
いったニーズから、より至近距離まで撮影可能に構成さ
れる場合が多い。このような場合、従来、マクロ切り替
えレバーなどと称する切り替えスイッチを設け、撮影者
がこのスイッチを切り替えることによって、撮影レンズ
全体、撮影レンズの１又は複数のレンズ群、若しくは、
撮像素子を光軸方向に所定量動かして、所望の至近被写
体距離にピントが合うような撮影光学系が採用される。
この構成は、言い換えれば、所謂、「マニュアルフォー
カス」に相当し、被写体距離に対して不適切な切り替え
ポジションでの撮影が行われた際には、当然、ピントの
ぼけた失敗画像が記録されてしまう。

【００１１】このような欠点を補うものとして、自動焦
点調節装置（ＡＦ装置）の採用が考えられる。

【００１２】銀塩フイルムを使用するコンパクトなレン
ズシャッタ式カメラ等では、通常、三角測量方式の自動
焦点調節機構が使用されているが、この場合、複雑なパ
ララックス補正機構を設けないと「測距のパララックス
ずれ」が特に至近距離で発生する。画面中心にある被写
体に正しくピントが合わない懸念が発生する。

【００１３】電子カメラでは、撮影可能な最至近距離を
１０〜２０ｃｍに設定することが多いので、レンズシャ
ッタ式カメラに多用される自動焦点調節装置では、上述
のパララックスずれなどの問題がより大きくなってしま
う。そこで、電子カメラでは、通常、テレビ信号ＡＦ方
式と称する自動焦点調節方式が使用される。この方式
では、撮影レンズを通過した光線の焦点面での良像状態
（ぼけの程）を直接測定する方式（ぼけ検知ＴＴＬＡＦ
方式）であるので、三角測量の場合のような「測距のパ
ララックスずれ」の問題は生じない。

【００１４】図９、図１０及び図１１を参照して、この
「ＴＶ信号ＡＦ」と称する自動焦点調節方法に関して説
明する。図９は、撮影画面内における測距エリアと被写
体像の関係を示す。１１０は撮影全画面、１１２は、撮
影全画面１１０内の測距エリア、１１４は被写体像をそ
れぞれ示す。被写体像１１４のコントラストからぼけ量
を検出する。図１０（ａ）は、被写体像１１４のビデオ
信号を示し、同（ｂ）はその微分波形を示す。図１０
（ｃ）は、微分波形を絶対値化した波形を示し、（ｄ）
は絶対値化した波形を積分しピークホールドした信号レ
ベルＡ（評価値）を示す。被写体像１１４がコントラス
トの高い（ピントの合った）状態では、信号レベルＡが
高くなり、コントラストが低い（ピントのぼけた）状態
では信号レベルＡが低くなる。これにより、評価値Ａ
は、フォーカスレンズ群（若しくはレンズ全体又は撮像
素子）の光軸方向の位置に対して、図１１に示すように
山なりに変化し、最も信号レベルＡの高い値が得られる
フォーカスレンズ群（若しくはレンズ全体又は撮像素
子）の光軸方向の位置Ｂが、合焦位置となる。

【００１５】しかし、山の頂上、即ち合焦位置Ｂに位置
するかどうかも、山の右側及び左側のどちらににいるか
も、フォーカシングシング・レンズ群等を移動してみな
ければわからない。そこで、例えば、フォーカシングレ
ンズ郡等を光軸方向に微小振動させ、そのときの評価値
の変化から、山の右側にいるのか左側にいるのか、そし
て、合焦位置にいるか否かを検出する方法が採られる。
いわゆるＳカーブを検出する。

【００１６】この方法では、非合焦から合焦に至るまで
にある程度、時間を要する。動画記録の場合には問題に
ならなくても、静止画記録の場合には、シャッタタイム
ラグとなり、できるだけ短くする必要がある。平成５年
特許出願公開第１９１７０８号公報には、焦点距離や絞
り値をもとに、フォーカスレンズ群（若しくはレンズ全
体又は撮像素子）を合焦位置Ｂに位置決めするための移
動量を深度に応じて変更することにより、合焦位置まで
の移動時間を短縮する構成が記載されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、いずれにして
も、合焦位置に位置決めするのに、複数回のレンズ群等
の移動を必要とし、シャッタタイムラグの理想的な低減
には至っていない。

【００１８】より迅速に、即ち、シャッタタイムラグ無
しに静止画を記録できることが望まれており、本発明
は、このような要望を満たす撮像装置を提示することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、撮影レンズ及び当該撮影レンズによる光学像を電気
信号に変換する撮像素子を具備し、異なる距離の被写体
に結像自在な撮像系と、当該撮像系からの画像信号を記
憶する複数の画像メモリ手段と、画像情報を記録媒体に
記録する記録手段と、当該撮像系を初期位置から順次、
異なる距離に結像させ、その間の、当該撮像系による画
像信号を当該複数の画像メモリ手段の各々に格納し、当
該複数の画像メモリ手段に格納される複数の画像の中か
ら最良画像を選択して当該記録手段に供給する制御手段
とからなることを特徴とする。

【００２０】これにより、自動焦点調節動作無しで、ピ
ントの合った画像を得ることができるだけでなく、撮影
トリガーから最良画像が取り込まれるまでのタイムラグ
を短縮できる。

【００２１】絞り値及び／又は焦点距離に応じて当該撮
像系の結像距離の変更間隔を決定することにより、より
迅速化つ効果的に必要な画像データを画像メモリ手段に
格納できる。

【００２２】周囲温度に応じて撮像系の結像距離の初期
位置を変更することにより、温度変化に伴うピント移動
が発生しても、確実に最良画像を取り込める。

【００２３】画像の取り込みと最良画像の決定を並列処
理することにより、最良画像を記録媒体に記録するまで
の時間を短縮できる。

【００２４】撮像系の初期位置を最遠距離の被写体にピ
ントが合う位置とすることにより、撮影機会の多い常用
撮影距離（例えば１ｍ〜無限遠）の撮影が、シャッタ操
作後の最初又は早期の単位ステップで画像メモリ手段に
格納されるので、シャッタ操作から記憶（記録）までの
時間を高い確率で短縮できる。

【００２５】撮影レンズが少なくともその一部にプラス
チックレンズを含むことにより、レンズの小型化と軽量
化を達成できる。温度補正を併用することで、温度変化
によるピント位置変動の影響を解消できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。

【００２７】図１は、本発明の第１実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。１０は撮影レンズであり、合焦する被
写体距離として、∞（無限遠）〜１ｍ、１ｍ〜５０ｃｍ
及び５０ｃｍ〜２５ｃｍを選択可能であり、１ｍ〜５０
ｃｍの被写体距離に対応する撮影レンズ１０の位置を符
号１０−２で示し、５０ｃｍ〜２５ｃｍの被写体距離に
対応する撮影レンズ１０の位置を符号１０−３で示す。
以下、∞（無限遠）〜１ｍの被写体距離に対応する撮影
レンズ１０の位置をレンズ位置Ａ、１ｍ〜５０ｃｍの被
写体距離に対応する撮影レンズ１０の位置をレンズ位置
Ｂ、５０ｃｍ〜２５ｃｍの被写体距離に対応する撮影レ
ンズ１０の位置をレンズ位置Ｃと呼ぶことにする。

【００２８】１２はＣＣＤ式などの固体撮像素子、１４
は撮像素子１２の出力信号にガンマ補正及び色バランス
調整などの周知のカメラ信号処理を施すカメラ信号処理
回路、１６はカメラ信号処理回路１４のアナログ出力を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。

【００２９】１８はＡ／Ｄ変換器１６の出力データをｎ
系統に切り換えるスイッチ、２０−１，２０−２，・・
・，２０−ｎはそれぞれスイッチ１８からの画像データ
を一時記憶する画像メモリ、２２は、画像メモリ２０−
１〜２０−ｎから読み出された画像データを選択するス
イッチ、２４はスイッチ２２からの画像データを記録系
又は合焦評価系に供給するスイッチ、２６はスイッチ２
４からの画像データを記録媒体に記録する記録回路、２
８はスイッチ２４からの画像データから高周波成分を抽
出するＨＰＦ（ハイパスフィルタ）、３０はＨＰＦ２８
の出力から合焦評価値を算出する評価値算出回路であ
る。評価値算出回路３０は、画面全体から合焦評価値を
算出する場合、画面の所定位置範囲から合焦評価値を算
出する場合、その所定位置範囲を被写体に追尾して移動
させる場合の何れに対応するものであってもよい。

【００３０】３２は全体を制御するＣＰＵ、３４は撮影
レンズ１０のフォーカスレンズを駆動するフォーカスレ
ンズ駆動装置、３６はフォーカスレンズ位置を検出する
フォーカスレンズ位置検出装置、３８は、撮像素子１２
を駆動するＣＣＤ駆動回路であり内部にタイミング・ジ
ェネレータ４０を具備する。尚、図示していないトリガ
ー・スイッチの操作に応じて、撮影動作が開始する。

【００３１】図２、図３及び図４に示すフローチャート
を参照して、本実施例の動作を説明する。

【００３２】電源オン又は録画モードの選択により、Ｃ
ＰＵ３２は、まず、フォーカスレンズ位置検出装置３６
により撮影レンズ１０がレンズ位置Ａ（無限遠（∞）〜
１ｍの被写体距離に合焦する位置）にあることを確認す
る（Ｓ１）。初期位置になければ（Ｓ１）、フォーカス
レンズ駆動装置３４により初期位置に移動する（Ｓ
２）。フォーカスレンズの位置はフォーカスレンズ位置
検出装置３６により検出できる。通常、撮影レンズ１０
は、撮影準備状態では、レンズ位置Ａに位置する。な
お、フォーカシングは、撮影レンズ１０内のフォーカス
レンズ（群）を移動させる構成の他に、撮像素子１２を
撮影レンズ１０に対して接近又は離反される構成であっ
ても良いが、理解を容易にするために、本実施例では、
撮影レンズ１０内のフォーカスレンズ（群）を移動させ
る構成になっているものとする。

【００３３】トリガー操作に応じて（Ｓ３）、撮影画像
を格納する画像メモリ２０−１〜２０−ｎを指定する変
数ｋを１で初期化し（Ｓ４）、スイッチ１８を画像メモ
リ２０−ｋに接続する（Ｓ５）。

【００３４】撮影レンズ１０がレンズ位置Ａにある状態
で、撮像素子１０を所定時間露光し、光学像に対応する
電荷を蓄積する（Ｓ６）。この電荷信号はＣＣＤ駆動回
路３８からの駆動パルスにより読み出され、カメラ信号
処理回路１４に印加される。カメラ信号処理回路１４
は、撮像素子１２の出力信号に増幅及びガンマ補正等の
含む周知のカメラ信号処理を施して、Ａ／Ｄ変換器１６
に出力し、Ａ／Ｄ変換器１６はカメラ信号処理回路１４
からのアナログ信号をディジタル信号に変換する。

【００３５】Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像デー
タは、スイッチ１８により画像メモリ２０−ｋ（この段
階では画像メモリ２０−１）に格納される（Ｓ７）。次
に変数ｋをインクリメントし（Ｓ８）、ｋが４になって
いなければ（Ｓ９）、撮影レンズ１０のフォーカスレン
ズを単位移動量繰り出して（Ｓ１０）、Ｓ５以降を繰り
返す。ｋが４になっていたら（Ｓ９）、Ｓ１に戻る。

【００３６】このようにして、フォーカスレンズの各レ
ンズ停止位置での画像データが、各画像メモリ２０−１
〜２０−ｎに格納される。例えば、レンズ位置Ａでの撮
影画像データは画像メモリ２０−１に格納される。その
後、ＣＰＵ３２は、フォーカスレンズ駆動装置３４によ
り撮影レンズ１０のフォーカスレンズをレンズ位置Ｂま
で繰り出して、レンズ位置Ｂでの撮影画像データが画像
メモリ２０−２に格納される。その後更に、ＣＰＵ３２
は、フォーカスレンズ駆動装置３４により撮影レンズ１
０のフォーカスレンズをレンズ位置Ｃまで繰り出して、
レンズ位置Ｃでの撮影画像データが画像メモリ２０−３
（ｎは３以上）に格納される。本実施例では、レンズ位
置をＡ，Ｂ，Ｃの３種類としたので、ｎは３以上とな
る。

【００３７】例えば、この撮像装置の撮影可能被写体距
離が２５ｃｍ〜無限遠（∞）であるとすると、上述の例
では、３つのレンズ位置Ａ〜Ｃでこの距離をカバーでき
るが、実際には、許容錯乱円形の、例えば１／２以下に
主被写体のぼけが収まるようなレンズ位置を設定しても
良い。また、フォーカスレンズの停止位置の数は、撮影
レンズの仕様によって決まるのであり、３つに限定され
ないことは明かである。従って、必要に応じた数ｎの画
像メモリ２０−１〜２０−ｎが用意される。

【００３８】このように、本実施例では、許容錯乱円を
もとに決定されたレンズ位置に、逐次撮影レンズ１０の
フォーカスレンズを移動及び停止し、その位置での画像
を画像メモリ２０−１〜２０−ｎに格納する。このよう
な方法では、フォーカスレンズの停止位置が３個とかせ
いぜい数個といった少ない数の場合、自動焦点調節動作
を有効にして最適なフォーカス位置での画像データを画
像メモリ、例えば、画像メモリ２０−１に格納する方法
に比べ、より短い時間で画像メモリ２０−１〜２０−ｎ
への画像データの格納を終了し得る。

【００３９】各レンズ位置Ａ，Ｂ，Ｃの画像データが画
像メモリ２０−１〜２０−ｎに格納された後の動作フロ
ーチャートを図３に示す。図３に示すフローは、全レン
ズ位置での画像データが画像メモリ２０−１〜２０−ｎ
に格納された後にスタートしてもよいが、最初の画像デ
ータが画像メモリ２０−１に格納された直後にスタート
しても良い。

【００４０】各レンズ位置Ａ，Ｂ，Ｃの画像データが画
像メモリ２０−１〜２０−ｎに格納されると、ＣＰＵ３
２は、スイッチ２４をＨＰＦ２８側に接続し（Ｓ２
１）、画像メモリ２０−１〜２０−ｎを特定する変数ｋ
を１で初期化する（Ｓ２２）。スイッチ２２を画像メモ
リ２０−ｋに接続して、画像メモリ２０−ｋから画像デ
ータを読み出す（Ｓ２３）。なお、このときの、画像メ
モリ２０−１〜２０−ｎからの画像データの読み出しで
は、画像メモリ２０−１〜２０−ｎの記憶内容は保存さ
れる。読み出された画像データは、スイッチ２２，２４
を介してＨＰＦ２８に印加される。ＨＰＦ２８は、輝度
成分から所定の高周波分を抽出して評価値算出回路３０
に印加する。評価値算出回路３０は、ＨＰＦ２８の出力
からぼけの鮮鋭度を示す評価値を算出し、ＣＰＵ３２に
供給する（Ｓ２５）。変数ｋをインクリメントし（Ｓ２
６）、ｋが取り込み画像数（この例では、３）を越える
まで、Ｓ２２〜Ｓ２６を繰り返す（Ｓ２７）。

【００４１】これにより、ＣＰＵ３２は、各レンズ位置
での画像データの評価値を知る事ができ、各画像の評価
値の大小を比較し（Ｓ２８）、最も評価値の大きかった
画像情報を選択決定する（Ｓ２９）。そして、決定され
た画像が格納される画像メモリ２０−１〜２０−ｎをス
イッチ２２に選択させると共に、スイッチ２４を記録回
路２６側に切り換える（Ｓ３０）。最も評価値の大きか
った画像情報が、対応する画像メモリ２０−１〜２０−
ｎから読み出され、スイッチ２２，２４を介して記録回
路２６に印加され、記録媒体に記録される（Ｓ３１）。
画像メモリ２０−１〜２０−ｎに記憶される画像データ
は不要になったので、全て消去する（Ｓ３２）。

【００４２】本実施例では、撮影レンズ１０として単焦
点レンズを想定しているが、ズームレンズの場合には、
撮影レンズの焦点距離に応じてフォーカスレンズの単位
移動量を変更する必要が生じることが多い。特に、変倍
レンズ群より後方のレンズ群をフォーカスレンズとして
用いる場合、撮影レンズ全体を繰り出す場合、及び撮像
素子を光軸方向に移動する場合などに、このような必要
性がある。このような場合、撮影レンズの焦点距離を検
出する手段を設け、その検出結果をもとにＣＰＵ３２が
撮影レンズの移動量を決定するように構成すればよい。

【００４３】図４は、撮影レンズ１０をズームレンズと
した場合の、画像メモリ２０−１〜２０−ｎへ画像デー
タを取り込むまでの動作フローチャートを示す。

【００４４】電源オン又は録画モードの選択により、Ｃ
ＰＵ３２は、まず、フォーカスレンズ位置検出装置３６
により撮影レンズ１０がレンズ位置Ａ（無限遠（∞）〜
１ｍの被写体距離に合焦する位置）にあることを確認す
る（Ｓ４１）。初期位置になければ（Ｓ４１）、フォー
カスレンズ駆動装置３４により初期位置に移動する（Ｓ
４２）。

【００４５】撮影レンズ１０が初期位置にあると（Ｓ４
１）、撮影レンズ１０の焦点距離ｆが検出される（Ｓ４
３）。検出された焦点距離ｆから撮影レンズ１０のフォ
ーカスレンズの単位移動量Ｄとレンズ停止位置数を決定
する（Ｓ４４）。これには例えば、テーブル参照方式又
は算出式を使用する。レンズ停止位置数＋１を変数Ｎに
セットする。トリガー操作があるまで（Ｓ４５）、Ｓ４
３，Ｓ４４を繰り返す。変倍操作があるかもしれないか
らである。

【００４６】トリガー操作に応じて（Ｓ４５）、変倍操
作の受付けを禁止し（Ｓ４６）、撮影画像を格納する画
像メモリ２０−１〜２０−ｎを指定する変数ｋを１で初
期化し（Ｓ４７）、スイッチ１８を画像メモリ２０−ｋ
に接続する（Ｓ４８）。

【００４７】撮像素子１０を所定時間露光し、光学像に
対応する電荷を蓄積する（Ｓ４９）。この電荷信号はＣ
ＣＤ駆動回路３８からの駆動パルスにより読み出され、
カメラ信号処理回路１４、Ａ／Ｄ変換器１６及びスイッ
チ１８を介して画像メモリ２０−ｋに格納される（Ｓ５
０）。次に変数ｋをインクリメントし（Ｓ５１）、ｋが
Ｎになっていなければ（Ｓ５２）、撮影レンズ１０のフ
ォーカスレンズを単位移動量Ｄだけ繰り出して（Ｓ５
３）、Ｓ４８以降を繰り返す。ｋがＮになっていたら
（Ｓ５２）、変倍操作の受付け禁止を解除して（Ｓ５
４）、Ｓ４１に戻る。

【００４８】このように、上記実施例では、撮影レンズ
１０のフォーカスレンズを単方向に移動し、所定のレン
ズ停止位置での画像データを複数の画像メモリ２０−１
〜２０ーｎに逐次格納し、このように格納した画像デー
タの中から最良画像を決定して記録媒体に記録するの
で、レンズ停止位置の総数が少ないような単焦点又は低
倍率のズームレンズでは、より小さなシャッタタイムラ
グ（トリガー後に実際に最良の画像情報が得られるまで
の時間）での撮影が可能となる。

【００４９】図５は、本発明の第２実施例の概略構成ブ
ロック図を示す。図１と同じ構成要素には同じ符号を付
してある。この実施例では、撮影レンズ（フォーカスレ
ンズ群又は撮像素子）の単位移動量を、焦点距離だけで
なく絞り値、即ち、被写界深度をも考慮して決定する。
これにより、全ストローク中の停止位置数を最も効率よ
く（少なく）設定でき、より短いシャッタタイムラグで
より良好な画像を撮影できるようになる。

【００５０】４２は絞り値検出装置であり、例えば、絞
り駆動方法として一般的な電磁メータ方式が用いられる
場合には、ホール素子からなる。４４は焦点距離検出装
置であり、例えば、撮影レンズ１０がズームレンズで、
その変倍レンズ群がステップモータにより駆動される場
合には、そのステップモータの入力パルス数を連続カウ
ントすることにより焦点距離を検出できる。焦点距離検
出装置４４はまた、ボリューム等を用いた公知のエンコ
ーダであってもよい。４６は公知のシーソースイッチ等
からなるズーム操作スイッチである。ＣＰＵ３２ａは、
絞り値検出装置４２、焦点距離検出装置４４及びズーム
操作スイッチ４６の出力に応じて、スイッチ１８，２
２，２４などを以下のように制御する。

【００５１】ＣＰＵ３２ａは特に、装置４２，４４によ
り検出された絞り値と焦点距離によって最も効率的な単
位移動量を算出又は決定し、先の実施例と同様に、この
単位移動量に応じて撮影レンズ１０を移動させて、各レ
ンズ停止位置での画像を画像メモリ２０−１〜２０−ｎ
に格納する。

【００５２】許容錯乱円径をδ、絞り値をＦとしたと
き、片側の焦点深度は、良く知られている様にδ×Ｆで
示される。また、焦点距離に応じたフォーカスレンズの
敏感度（フォーカスレンズが１動いた時に焦点面がどれ
だけ動くかを示す数値）をＫとすると、δ×Ｆ／Ｋづつ
フォーカスレンズを移動すると、どれかの画像メモリ２
０−１〜２０−ｎの画像データのぼけは、最大でも許容
錯乱円の１／２に抑えることができる。例えば、このよ
うに単位移動量を設定する。許容錯乱円のどの程度のぼ
けまでを許容するかは、種々考えられ、１／２×δ×Ｆ
に限定されない。

【００５３】更に、先の実施例では、トリガー後に、最
初に画像を取り込む撮影レンズの初期位置を規定の位置
としたが、ズームレンズなどでは、焦点距離に応じてこ
の初期位置（少なくとも無限遠距離が合焦となる位置）
が異なる場合もある。このような場合には、焦点距離検
出装置４４の検出結果により画像の記憶をスタートする
最初のレンズ初期位置を決定し、そのレンズ初期位置に
撮影レンズを配置した後に、上述の単位移動量づつのレ
ンズ移動で画像を順次、画像メモリ２０−１〜２０−ｎ
に格納する。

【００５４】図６は、図５に示す実施例での、画像デー
タを画像メモリ２０−１〜２０−ｎに取り込む処理のフ
ローチャートを示す。

【００５５】電源オン又は録画モードの選択により、Ｃ
ＰＵ３２は、まず、焦点距離検出装置４４により撮影レ
ンズ１０の焦点距離を検出し（Ｓ６１）、絞り値検出装
置４２により絞り値を検出する（Ｓ６２）。検出された
焦点距離ｆと絞り値Ｆから、テーブル参照方式又は算出
方式を使用して、撮影レンズ１０のフォーカスレンズの
単位移動量Ｄと、全被写体距離範囲をカバーするフォー
カスレンズの全ストロークと、その全ストロークにおけ
るレンズ停止位置数とを決定する（Ｓ６３）。レンズ停
止位置数＋１を変数Ｎにセットする。そして、焦点距離
ｆに応じて、フォーカスレンズの初期位置Ｐを決定する
（Ｓ６４）。

【００５６】なお、焦点調整のための可動部材は、例え
ば、撮影レンズ１０全体、撮像素子１２、及び／又は撮
影レンズ１０に含まれるフォーカスレンズ（群）が考え
られるが、この内、焦点調節のために撮影レンズ１０の
全体及び／又は撮像素子１２を光軸方向に移動させる方
式では、撮影距離範囲が焦点距離によらず一定距離Ｒに
なっている場合、無限遠（∞）〜Ｒにピントを合わせる
為の移動量は、焦点距離が短くなる程、少なくなる。ま
た、焦点調節のために撮影レンズ１０の全体及び／又は
撮像素子１２を光軸方向に移動させる方式では、上述の
敏感度は１であり、焦点距離によって変化しない。上述
の式から明らかな様に、ある錯乱円だけ焦点がずれる為
の焦点面の移動量は、Ｆ値と錯乱円のみで決まり、焦点
距離は関係しない。以上の特性より、撮影レンズ１０全
体又は撮像素子１２を移動する方式で焦点距離に関わら
ず撮影距離範囲が同一の場合、焦点距離が短くなる程、
全ストロークが短くなり、逆に、焦点距離が長くなる
程、全ストロークが長くなる。その結果、全ストローク
は、Ｆ値が一定の場合、焦点距離によっても変化しない
が、レンズ停止位置数（Ｎ−１）は焦点距離が短い程、
少なくなる。初期位置Ｐは、例えば無限遠距離で合焦す
る撮影レンズ又は撮像素子の位置が焦点距離によらず同
一位置となる様に調整することにより、一定位置にする
ことができる。

【００５７】撮影レンズ１０の中の一部のレンズ群を焦
点調節用に移動させる場合には、どのレンズ群を動かす
かによりその特性が異なる。変倍レンズより結像面側の
レンズ群がフォーカスレンズとなる場合は、焦点距離に
よらず上述の敏感度がほぼ一定となるので、ストローク
が焦点距離によって変化するが、その代わり単位移動量
Ｄは焦点距離によっても変化しない。初期位置Ｐは、レ
ンズの設計値によるが、焦点面の一定化の為の機能（コ
ンペンセータ）とフォーカシングの機能を同一のレンズ
に担わせる場合には、焦点距離によってその初期位置Ｐ
が異なってくる。

【００５８】変倍レンズより前方のレンズ群でフォーカ
シングを行なう場合（例えば、周知の前玉フォーカ
ス）、全ストロークは焦点距離によらず一定であるが、
敏感度が焦点距離により変化するので単位移動量Ｄが変
化する。一般に焦点距離が短くなる程、単位移動量Ｄは
大きくてよく、焦点距離が長くなる程、単位移動量Ｄは
小さい。

【００５９】このように、種々のタイプに共通して、Ｎ
は、焦点距離が長いかＦ値が小さい程（明るい程）、大
きくなり、焦点距離が短いか又はＦ値が大きい程（暗い
程）、小さくなる。Ｎが２以下の時には、所謂、固定焦
点として被写界深度のみで全撮影距離範囲をカバーでき
ることになる。

【００６０】焦点距離によらず撮影距離範囲が一定であ
ることを前提として説明したが、これが変化する場合
（大抵の場合には、ワイド端に行く程、撮影可能距離範
囲が接近する）もあるが、そのような場合は、その時々
の焦点距離に応じた全ストロークをあらかじめテーブル
等によりＣＰＵ内に格納しておけばよい。

【００６１】フォーカスレンズ位置検出装置３６により
撮影レンズ１０が初期位置Ｐにあることを確認する（Ｓ
６５）。初期位置Ｐになければ（Ｓ４１）、フォーカス
レンズ駆動装置３４によりフォーカスレンズを初期位置
Ｐに移動し（Ｓ６６）、Ｓ６１以降を繰り返す。

【００６２】撮影レンズ１０のフォーカスレンズが初期
位置Ｐにあると（Ｓ６５）、トリガー操作があるまで
（Ｓ６７）、Ｓ６１以降を繰り返す。変倍操作等がある
かもしれないからである。

【００６３】トリガー操作に応じて（Ｓ６７）、変倍操
作の受付けを禁止し（Ｓ６８）、撮影画像を格納する画
像メモリ２０−１〜２０−ｎを指定する変数ｋを１で初
期化し（Ｓ６９）、スイッチ１８を画像メモリ２０−ｋ
に接続する（Ｓ７０）。

【００６４】撮像素子１０を所定時間露光し、光学像に
対応する電荷を蓄積する（Ｓ７１）。この電荷信号はＣ
ＣＤ駆動回路３８からの駆動パルスにより読み出され、
カメラ信号処理回路１４、Ａ／Ｄ変換器１６及びスイッ
チ１８を介して画像メモリ２０−ｋに格納される（Ｓ７
２）。次に変数ｋをインクリメントし（Ｓ７３）、ｋが
Ｎになっていなければ（Ｓ７４）、撮影レンズ１０のフ
ォーカスレンズを単位移動量Ｄだけ繰り出して（Ｓ７
５）、Ｓ７０以降を繰り返す。ｋがＮになっていたら
（Ｓ７４）、変倍操作の受付け禁止を解除して（Ｓ７
６）、Ｓ６１に戻る。

【００６５】このように、本実施例では、撮影レンズ１
０の焦点距離と絞り値を勘案して最適な単位移動量及び
全ストロークを決定し、フォーカスレンズを各レンズ停
止位置に停止させたときの画像データを複数の画像メモ
リ２０−１〜２０ーｎに逐次格納し、このように格納し
た画像データの中から最良画像を決定して記録媒体に記
録するので、最良の画像を短期間で取り込むことがで
き、より小さなシャッタタイムラグでの撮影が可能とな
る。

【００６６】図７は、図５に示す実施例の変更例の概略
構成ブロック図を示す。図７に示す実施例では、サーミ
スタなどからなる温度検出装置４８を設け、ＣＰＵ３２
ｂが、その検出結果を参照して、初期位置Ｐを補正する
ようにした。即ち、温度によって鏡筒材料が伸縮し、こ
れによりピント移動量も変化するので、これを勘案して
初期位置Ｐを補正する。

【００６７】具体的には、図６のＳ６３の後、ＣＰＵ３
２ｂは、温度検出装置４８の検出結果を取り込み、初期
位置Ｐを決定する際に温度検出結果を加味する。例え
ば、検出温度に応じた初期位置補正量△Ｐを計算又はテ
ーブル参照により求め、当所の初期位置Ｐにこの補正量
ΔＰを加算した結果を、Ｓ６５で判定する初期位置Ｐと
する。

【００６８】温度変化によって焦点面が移動する場合で
も、このように温度に応じて初期位置Ｐを補正すること
で、最良の画像を得やすくなる。

【００６９】温度検出装置４８を設けることで、温度に
応じたピントずれを補正できるようになるが、温度検出
装置４８の追加により、コストが上昇し、小型化に逆行
する。従って、温度検出装置４８を設けずに、使用環境
で発生すると予測される環境温度範囲を加味して常温で
の全ストロークを補正し、補正後の全ストロークの端に
初期位置Ｐを設定すればよい。これにより、温度検出手
段がなくても、温度による焦点位置ずれの影響を緩和で
きる。

【００７０】各レンズ停止位置での画像の画像メモリ２
０−１〜２０−ｎへの取り込みと、評価値の算出及び最
良画像の選択を同時並行的に実行することにより、トリ
ガーから記録媒体への記録までの時間をより短縮できる
ことは明かである。また、最良画像を検出した時点で、
最良画像を記録媒体に記録し、画像取り込みを終了して
もよい。

【００７１】図８は、図４に示すフローチャートにその
ような変更を施したフローチャートを示す。

【００７２】トリガー操作を待機し（Ｓ８１）、トリガ
ー操作に応じて、変数Ｍに変数Ｎ（＝レンズ停止位置数
＋１）の値を代入し（Ｓ８２）、スイッチ２４をＨＰＦ
２８側に接続する（Ｓ８３）。画像データを読み出す画
像メモリ２０−１〜２０−ｎを指定する変数ｍを１で初
期化し（Ｓ８４）、ｍが、画像データを書き込まれてい
る画像メモリ２０−１〜２０−ｎを指定する変数ｋより
小さくなるのをまって（Ｓ８５）、スイッチ２２を画像
メモリ２０−ｍに接続し（Ｓ８６）、画像メモリ２０−
ｍから画像データを読み出す（Ｓ８７）。このとき、画
像メモリ２０−ｍには画像データを保存しておく。

【００７３】画像メモリ２０−ｍから読み出された画像
データは、スイッチ２２，２４を介してＨＰＦ２８に印
加される。ＨＰＦ２８は、輝度成分から所定の高周波分
を抽出して評価値算出回路３０に印加する。評価値算出
回路３０は、ＨＰＦ２８の出力からぼけの鮮鋭度を示す
評価値Ａを算出してＣＰＵ３２，３２ａ，３２ｂに供給
し、ＣＰＵ３２，３２ａ，３２ｂはこの評価値ＡをＡ
（ｍ）として記憶する（Ｓ８８）。

【００７４】ｍ＝１の場合（Ｓ８９）、及び、ｍが２以
上でも（Ｓ８９）、現在の画像の評価値Ａ（ｍ）が直前
の画像のＡ（ｍ−１）以上の場合（Ｓ９０）には、ｍを
インクリメントし（Ｓ９１）、ｍがＭに到達しない範囲
で（Ｓ９２）、Ｓ６８以降を繰り返す。即ち、画像メモ
リ２０−１〜２０−ｎに画像データが取り込まれるのと
並行に、隣接するレンズ停止位置の画像の評価値Ａ
（ｍ）を相互に比較する。

【００７５】現在の画像の評価値Ａ（ｍ）が直前の画像
のＡ（ｍ−１）より小さくなれば（Ｓ９０）、評価値Ａ
（ｍ−１）の直前の画像を最良画像として選択決定し
（Ｓ９４）、評価値Ａ（ｍ）が直前の画像のＡ（ｍ−
１）以上のままであれば、最後の評価値Ａ（Ｍ）の画像
を最良画像として選択決定する（Ｓ９３）。

【００７６】最良画像と決定された画像が格納される画
像メモリ２０−１〜２０−ｎをスイッチ２２に選択させ
ると共に、スイッチ２４を記録回路２６側に接続する
（Ｓ９５）。最良画像が画像メモリ２０−１〜２０−ｎ
から読み出され、スイッチ２２，２４を介して記録回路
２６に印加され、記録媒体に記録される（Ｓ９６）。画
像メモリ２０−１〜２０−ｎに記憶される画像データは
不要になったので、全て消去する（Ｓ９７）。これによ
り、１回のトリガに対する記録動作が終了する。

【００７７】図８では、隣接するレンズ停止位置の二つ
の画像の評価値のみを比較して、最良画像を決定した
が、隣接する３つ以上の画像の評価値から最良画像を選
択決定すれば、より高い精度で最良画像を決定できるこ
とは明かである。例えば、次の画像の評価値が更に下が
っていることを確認したり、評価値の差が所定値以下の
場合には、判断を留保してもよい。

【００７８】最良画像が決定された段階で、画像の画像
メモリ２０−１〜２０−ｎへの取り込みを中止するのは
当然である。

【００７９】画像メモリ２０−１〜２０−ｎに取り込む
最初の画像に対する撮影レンズ１０の初期位置を、遠距
離（無限遠）側を深度内に含む位置とすることで、最も
撮影頻度が高い数ｍ〜無限遠距離の情報を最初に取り込
むことができる。これにより、最良画像を最もシャッタ
タイムラグの短い時点で得られる確率が高くなる。

【００８０】温度により鏡筒部品又はレンズが変形又は
その屈折率が変化し、これにより結像位置が移動してし
まう場合には、温度を検出して結像位置の移動に備える
のが好ましい。特に、撮影レンズの一部又は全部がプラ
スチック材料からなる場合に、温度による結像位置の移
動が顕著になるので、一部又は全部にプラスチックを用
いる撮影レンズを使用する場合に、特に有益である。

【００８１】上記実施例では、最良画像を自動選択した
が、マニュアル選択してもよいことは勿論である。

【００８２】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解できるよう
に、本発明によれば、全撮影距離のどの距離の被写体に
対しても必ず一つはピントの合う画像を、自動焦点調節
動作無しで短時間の内に得ることができる。これによ
り、シャッタタイムラグの少ない撮影が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図２】図１に示す実施例の画像取り込みのフローチ
ャートである。

【図３】画像メモリ２０−１〜２０−ｎに取り込まれ
た画像から最良画像を決定し、記録媒体に記録する動作
のフローチャートである。

【図４】撮影レンズ１０をズームレンズとした場合
の、画像メモリ２０−１〜２０−ｎへ画像データを取り
込むまでの動作フローチャートである。

【図５】本発明の第２実施例の概略構成ブロック図で
ある。

【図６】図５に示す実施例での、画像データを画像メ
モリ２０−１〜２０−ｎに取り込む処理のフローチャー
トである。

【図７】図５に示す実施例の変更例の概略構成ブロッ
ク図である。

【図８】画像取り込みと並列処理される最良画像決定
のフローチャートである。

【図９】撮影画面内における測距エリアと被写体像の
関係を示す図である。

【図１０】ビデオ信号から合焦評価値を算出するプロ
セスの波形例である。

【図１１】フォーカスレンズ位置に対する評価値の変
化を示す模式図である。

【符号の説明】

１０，１０−２，１０−３：撮影レンズ１２：固体撮像素子１４：カメラ信号処理回路１６：Ａ／Ｄ変換器１８：スイッチ２０−１，２０−２，・・・，２０−ｎ：画像メモリ２２：スイッチ２４：スイッチ２６：記録回路２８：ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）３０：評価値算出回路３２，３２ａ，３２ｂ：ＣＰＵ３４：フォーカスレンズ駆動装置３６：フォーカスレンズ位置検出装置３８：ＣＣＤ駆動回路４０：タイミング・ジェネレータ４２：絞り値検出装置４４：焦点距離検出装置４６：ズーム操作スイッチ４８：温度検出装置１１０：撮影全画面１１２：測距エリア１１４：被写体像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮影レンズ及び当該撮影レンズによる光
学像を電気信号に変換する撮像素子を具備し、異なる距
離の被写体に結像自在な撮像系と、当該撮像系からの画像信号を記憶する複数の画像メモリ
手段と、画像情報を記録媒体に記録する記録手段と、当該撮像系を初期位置から順次、異なる距離に結像さ
せ、その間の、当該撮像系による画像信号を当該複数の
画像メモリ手段の各々に格納し、当該複数の画像メモリ
手段に格納される複数の画像の中から最良画像を選択し
て当該記録手段に供給する制御手段とからなることを特
徴とする撮像装置。
【請求項２】更に、絞り値を検出する絞り値検出手段
を具備し、当該制御手段が、当該絞り検出手段により検
出された絞り値に応じて当該撮像系の結像距離の変更間
隔を決定する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】更に、焦点距離検出手段を具備し、当該
制御手段が、当該焦点距離検出手段により検出された焦
点距離に応じて当該撮像系の結像距離の変更間隔を決定
する請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】更に、温度検出手段を具備し、当該制御
手段が、当該温度検出手段の検出結果に応じて、当該撮
像系の結像距離の初期位置を変更する請求項１乃至３の
何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】当該撮像系の全可動範囲で当該複数の画
像メモリ手段へ画像を格納するのを完了する前に、当該
制御手段は、当該複数の画像メモリ手段に記憶される画
像を順次読み出して合焦評価値を作成し、各合焦評価値
を比較して最良の画像を選択し、最良画像を選択し終え
ると、当該複数の画像メモリ手段への画像の格納を打ち
きる請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】当該撮像系の初期位置は、最遠距離の被
写体にピントが合う位置である請求項１乃至５の何れか
１項に記載の撮像装置。
【請求項７】当該撮影レンズは少なくともその一部に
プラスチックレンズを含む請求項１乃至６の何れか１項
に記載の撮像装置。