JPH11331648A - 電子的撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の電子的撮像措置は、ズームレンズを電
動駆動時に間欠的に発生する不快な作動音を抑制し、且
つ、ズームレンズ駆動時にもフォーカスレンズの調節が
可能な電子的撮像装置が求められている。 【解決手段】 本発明は、変倍レンズと焦点レンズとを
有する撮像光学系手段と、前記撮像光学系手段の変倍レ
ンズと焦点レンズを光軸に沿って各々移動させるレンズ
駆動手段と、前記撮像光学系手段を介して結像した被写
体の光学画像を電気画像信号に変換する画像信号生成手
段と、前記画像信号生成手段を周期的に駆動する周期的
駆動信号生成手段と、前記画像信号生成手段で生成され
た電気画像信号を基に焦点調整用信号を生成し、前記レ
ンズ駆動手段を制御する焦点調整信号生成手段と、前記
前記撮像光学系手段の変倍レンズを摺動移動させる際
に、前記周期的駆動信号生成手段で生成した周期的駆動
信号と非同期の変倍駆動信号を生成して、前記レンズ駆
動手段に供給する変倍調整信号生成手段とを備えた電子
的撮像装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、自動焦点調節と
電動ズーミング駆動に関する電子的撮像装置である。

【０００２】

【従来の技術】被写体を撮像レンズを介して撮影し、撮
影した光学画像を固体撮像素子（以下、ＣＣＤ素子と言
う）上に結像させ、この結像した光学画像を電気信号に
変換して記録媒体に記録するビデオカセットカメラやデ
ィジタルスチルカメラ（以下、電子的撮像装置という）
は、被写体の光学画像を取り込む撮像レンズ群の中に、
被写体をズーミングするズームレンズと、前記ＣＣＤ素
子に結像した光学画像のフォーカシングするフォーカス
レンズとを有している。前記ズームレンズとフォーカス
レンズは光軸に沿って電動で移動させるズームミングと
フォーカシングする機能があり、前記フォーカシングは
前記ＣＣＤ素子からの電気画像信号により前記電動移動
を制御する自動フォーカス調節機能を有している。

【０００３】前記電子的撮像装置は、前記撮像レンズ群
で取り込み結像した光学画像を前記ＣＣＤ素子で電気画
像信号に変換し、その電気画像信号をテレビジョン信号
とほぼ同様な信号形態に信号処理して記録媒体に記録さ
れている。前記電動ズーミング機能と自動フォーカス調
節機能は、前記電気画像信号を信号処理する際に用いる
垂直同期信号の基で駆動制御している。この垂直同期信
号を用いた電動ズーミングと自動フォーカス調節の具体
的内容は、特開平６−１９７３６７号公報に記載されて
いる。

【０００４】この公報に記載されているズームレンズ駆
動とフォーカスレンズ駆動は、前記公報の図６に示して
いるように、垂直同期信号に同期して、ズーム駆動信号
とフォーカス調節信号を生成しており、ズーム駆動に対
応して、フォーカス調節の駆動信号を補正制御してい
る。更に、前記ズームレンズとフォーカスレンズの摺動
移動駆動にはステップモータが用いられて、移動位置の
補正駆動を能動的に行われている。

【０００５】このようなステップモータを用いたズーム
レンズとフォーカスレンズを駆動する垂直同期信号に同
期した駆動制御信号は、パルス信号で生成され、前記ズ
ームレンズ駆動信号でズームレンズを所定距離移動駆動
した後、そのズームレンズの移動距離や位置に応じてフ
ォーカスレンズを移動して焦点補正を行っている。この
ため、被写体を前記撮像レンズ群で捉えて、所望の光学
画像の大きさになるまで前記ズームレンズ駆動信号を前
記垂直同期信号に同期して、間欠的に前記ズームレンズ
駆動信号が生成される。前記ズームレンズの間欠的摺動
移動に応じて前記フォーカスレンズ駆動信号を前記垂直
同期に同期させて供給する。

【０００６】つまり、前記ズームレンズの移動位置や移
動距離によって、結像画像のフォーカス変化は異なるた
めに、前記ズームレンズの移動位置や距離に対応してフ
ォーカス補正を行い、被写体が所定のズーム位置に達し
て際には、直ちにフォーカス補正されて、ジャストフォ
ーカス状態となるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の電子的撮像装置
において、ズームレンズとフォーカスレンズは、垂直同
期信号に同期した駆動信号により間欠的にズームレンズ
駆動機能及びフォーカスレンズ駆動機能を駆動させてい
る。このため、間欠的な前記ズームレンズ駆動信号と前
記フォーカスレンズ駆動信号により、前記ズームレンズ
とフォーカスレンズ駆動機能を構成するステップモータ
の間欠的駆動により前記ズームレンズとフォーカスレン
ズの駆動が重なる期間とズームレンズか又はフォーカス
レンズのみが駆動する期間が生じ、前記ズームレンズや
フォーカスレンズ駆動時の作動音が一定とならず、特に
ズームレンズ駆動時には作動音が間欠的に発生する。こ
の間欠的作動音は、電子的撮像装置の使用者に対して不
快感を与えるのみならず、音声記録のための集音マイク
ロフォンで集音されて、記憶媒体に不快な音声が記録さ
れる課題があった。

【０００８】この発明は、前記ズームレンズ駆動時に間
欠的に発生する不快な作動音を抑制し、且つ、ズームレ
ンズ駆動時にもフォーカスレンズの調節が可能な電子的
撮像装置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、少なくとも
変倍可能な変倍レンズと合焦可能な焦点レンズとを有す
る撮像光学系手段と、前記撮像光学系手段の変倍レンズ
と焦点レンズを光軸に沿って各々移動させるレンズ駆動
手段と、前記撮像光学系手段を介して結像した被写体の
光学画像を電気画像信号に変換する画像信号生成手段
と、前記画像信号生成手段を周期的に駆動する周期的駆
動信号生成手段と、前記画像信号生成手段で生成された
電気画像信号を基に焦点調整用信号を生成し、前記レン
ズ駆動手段を制御する焦点調整信号生成手段と、前記前
記撮像光学系手段の変倍レンズを摺動移動させる際に、
前記周期的駆動信号生成手段で生成した周期的駆動信号
と非同期の変倍駆動信号を生成して、前記レンズ駆動手
段に供給する変倍調整信号生成手段と、を具備した電子
的撮像装置である。

【００１０】さらに、前記周期的駆動信号生成手段から
生成され、前記画像信号生成手段を周期的に駆動する周
期的駆動信号は、垂直同期信号である電子的撮像装置で
ある。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明に係る
電子的撮像装置の一実施の形態の回路構成を示すブロッ
ク図である。なお、この一実施形態は、ディジタルスチ
ールカメラの例を用いて説明する。

【００１２】同一光軸上に配置された変倍レンズ（以
下、ズームスレンズという）１１と、焦点レンズ（以
下、フォーカスレンズという）１２を少なくとも有した
撮像レンズ群１３と、この撮像レンズ群１３が撮像した
被写体の光学画像を電気画像信号に変換する固体撮像素
子（以下、ＣＣＤ素子という）１４が配置されている。
このＣＣＤ素子１４で変換された電気画像信号は、所定
の信号値に増幅する増幅回路１５に供給される。前記増
幅回路１５で所定の値に増幅された電気画像信号は、前
記ＣＣＤ素子１４のリセット雑音や低周波雑音を低減し
たり、あるいは定格レベル以上の信号を圧縮する等の信
号処理を行うサンプランドホールド回路１６に供給され
る。前記サンプランドホールド回路１６で信号処理され
た前記電気画像信号は、アナログ信号からディジタル信
号に変換し、量子化処理するアナログ・ディジタル変換
回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路という）１７に供給され
る。前記Ａ／Ｄ変換回路１７でディジタル信号に変換さ
れた前記電気画像信号は出力端子１８から出力され図示
されていないディジタル信号処理回路を経て映像データ
化されてメモリ等に記憶する。前記Ａ／Ｄ変換回路１７
でディジタル信号に変換された映像データの一部は、自
動露出（以下、ＡＥという）／自動焦点（以下、ＡＦと
いう）データ回路１９に供給される。このＡＥ／ＡＦデ
ータ回路１９で前記ディジタル電気画像信号から露光量
を算出するとともに、ピントのズレ量を算出して、シス
テム制御回路２０に供給する。このシステム制御回路２
０はマイクロコンピュータで構成され、後述する各種シ
ステム制御信号を生成する。前記ＣＣＤ素子１４と増幅
回路１５とサンプランドホールド回路１６及びＡ／Ｄ変
換回路１７には、前記システム制御回路２０の制御を受
けるタイミングジェネレータ回路２１から垂直同期信号
が供給される。このタイミングジェネレータ回路２１か
ら供給する垂直同期信号は、前記ＣＣＤ素子１４から被
写体の電気画像信号を取り出すタイミング信号、前記サ
ンプランドホールド回路１６とＡ／Ｄ変換回路１７の動
作タイミングを制御する信号として用いられ、且つ、前
記電気画像信号はテレビジョン信号と同一信号形態を用
いるために、ＮＴＳＣ方式の場合には、６０Ｈｚの垂直
同期信号が用いられる。前記システム制御回路２０のシ
ステム制御信号の一つとして、前記ＡＥ／ＡＦデータ回
路１９からのＡＥデータ及びＡＦデータを基に、前記撮
影レンズ群１３を制御する信号を生成する。前記システ
ム制御回路２０で生成された前記撮影レンズ群１３の制
御信号は、パルスジェネレータ回路２２に供給され、前
記撮影レンズ群１３のズームレンズ１１とフォーカスレ
ンズ１２を駆動するパルス信号を生成する。前記ズーム
レンズ駆動用のパルス信号は、第１のドライバー回路２
３を介してズーム用ステッピングモータ２４に供給さ
れ、前記フォーカスレンズ駆動用のパルス信号は、第２
のドライバー回路２５を介してフォーカス用ステッピン
グモータ２６に供給される。前記システム制御回路２０
には、このディジタルスチルカメラを用いて撮影する際
の各種操作モードを入力するための操作モード入力スイ
ッチ２７が接続されている。この操作モード入力スイッ
チ２７から入力される操作モードは、前記撮影レンズ群
１３のズームやフォーカス調整入力を始めとして、レン
ズ絞り調整、シャッター速度設定、ストロボ動作設定、
画像記録と再生の切換、記録画質モード設定、記録媒体
の制御、及び再生画像の制御等のディジタルスチルカメ
ラとして使用者が操作する上で必要な操作モードであ
る。

【００１３】このような回路構成のディジタルスチルカ
メラの動作について、図２の動作波形図と併用して説明
する。なお、図２（ａ）は前記操作モード入力スイッチ
２７から入力される前記ズームレンズ１１の動作入力信
号で、図２（ｂ）は前記パルスジェネレータ回路２２で
生成されて前記第１のドライバー回路２３を介して前記
ズーム用ステッピングモータ２４に供給されるズームモ
ータ駆動信号で、図２（ｃ）は前記パルスジェネレータ
回路２２から前記第２のドライバー回路２５から前記フ
ォーカスステッピングモータ２６に供給されるフォーカ
スモータ駆動信号である。

【００１４】前記操作モード入力スイッチ２７から、前
記撮影レンズ群１３のズームレンズ１１を移動して被写
体をズームするためにズームモードのスイッチが押圧さ
れ、図２（ａ）に示すズームオン信号が前記システム制
御回路２０に入力される。このズームオン信号は、前記
操作モード入力スイッチ２７のズームモードスイッチが
押圧されている間、オン信号が生成され、前記ズームモ
ードスイッチの押圧が解除されるとオフ信号が生成され
る。前記システム制御回路２０は図２（ａ）のズームモ
ードオン信号が入力されると、前記システム制御回路２
０から前記パルスジェネレータ回路２２に対して、ズー
ム駆動するためのパルス信号を生成する制御信号を供給
する。前記パルスジェネレータ回路２２は前記ズーム駆
動パルス信号生成制御信号を基に、所定間隔のパルス信
号を生成し、前記操作モード入力スイッチ２７のズーム
モードスイッチの押圧期間、前記第１のドライバ回路２
３に供給する。前記第１のドライバ回路２３は、前記パ
ルスジェネレータ回路２２で生成されたズーム駆動用パ
ルス信号を基にズーム用ステッピングモータ２４を駆動
する。前記ズーム用ステッピングモータ２４は、図示さ
れていないズームレンズ移動機構を用いて、前記ズーム
レンズ１１を光軸に沿って移動させる。前記ズームレン
ズ１１の移動により、前記ＣＣＤ素子１４に結像する被
写体の光学画像のフォーカスにズレが生じる。このた
め、前記ズームレンズ１１の移動量に従い前記フォーカ
スレンズ１２を移動させてフォーカス調整する必要があ
る。前記フォーカスレンズ１２の調整には、前記システ
ム制御回路２０において、前記ズーム用ステッピングモ
ータ２４のズーム駆動用パルス信号のパルス数に応じ
て、図２（ｃ）のフォーカスモードオン信号を生成し
て、前記第２のドライバ回路２５を介して、前記フォー
カス用ステッピングモータ２６の駆動用パレス信号を所
定期間、所定パルス数生成して供給する。つまり、前記
ズームレンズ１１の移動により、前記ＣＣＤ素子１４に
結像される被写体の光学画像の焦点は変化する。このた
め、前記ズームレンズ１１の移動時位置や移動距離によ
り異なるが、前記ズームレンズ１１の移動中に前記フォ
ーカスレンズ１２も移動させて、前記ＣＣＤ素子１４に
結像する光学画像のフォーカスを合焦する（以下、ズー
ムトラッキングという）必要がある。このズームレンズ
１１のズーム駆動オン期間の最初の期間ｔ１のズーム開
始位置からズーム移動距離（時間）に対応して、フォー
カス駆動オン信号を期間ｔ１’の間に生成し、前記フォ
ーカス用ステッピングモータ２６を駆動してズームトラ
ッキングを行う。次に、前記ズームレンズ１１が前記期
間ｔ１に継続して、期間ｔ２の間ズーム移動すると、前
記ズームレンズ１１の移動期間ｔ２の間に生じたフォー
カスズレを調整するために、フォーカス駆動オン信号が
期間ｔ２’の間に生成し、前記フォーカス用ステッピン
グモータ２６を駆動して、ズームトラッキングを行う。
更に、前記ズームレンズ１１が前記期間ｔ２に継続し
て、期間ｔ３の間ズーム移動して、前記ズームオン期間
が終了すると、前記ズームレンズ１１の移動期間ｔ３の
間に生じたフォーカスズレを調整するためにフォーカス
駆動オン信号が期間ｔ３’の間に生成し、前記フォーカ
ス用ステッピングモータ２６を駆動して、ズームトラッ
キングを行う。前記ズームトラッキングは、前記ズーム
レンズ１１のズーム開始時のレンズ位置と移動距離によ
りフォーカス調整のための前記フォーカスレンズ１２の
移動距離は異なる。つまり、前記ズーム駆動オン期間中
の期間ｔ１〜ｔ３は各々異なる期間（ｔ１≠ｔ２≠ｔ
３）で、又前記フォーカスレンズの駆動期間ｔ１’〜ｔ
３’も各々異なる期間（ｔ１’≠ｔ２’≠ｔ３’）であ
る。

【００１５】しかし、ズーム移動におけるフォーカス調
整量は、前記撮影レンズ群１３のレンズ構造によって、
フォーカス調整量は事前に判明しており、このフォーカ
ス調整量データを前記システム制御回路２０を構成する
図示されていない記憶用ＲＯＭ内に事前記憶させておく
ことにより、前記ズームオン期間の前記ズームレンズ１
１の移動開始点と移動距離を用いて、前記記憶用ＲＯＭ
のフォーカス調整量データを読み出し、前記フォーカス
調整駆動信号の供給期間ｔ１’〜ｔ３’を設定する。

【００１６】すなわち、前記操作モード入力スイッチ２
７からズーム操作するズームオン信号が供給されている
間は、前記システム制御回路２０からの制御の基で、前
記パルスジェネレータ回路２２から前記第１のドライバ
回路２３を介して、前記ズーム用ステッピングモータ２
４を駆動する駆動信号が供給され、前記ズームオン信号
がズームオフ信号に代わるまで連続して前記ズーム駆動
用信号が供給される。前記ズーム用ステッピングモータ
２４は前記ズームオン信号が供給されている期間は連続
駆動する。このズーム用ステッピングモータ２４のズー
ム駆動オン期間の途中で、前記ズームレンズ１１の移動
距離に応じて、前記フォーカス用ステッピングモータ２
６を駆動するフォーカス駆動オン信号を生成供給するこ
とにより、ズームトラッキング調整が行える。

【００１７】次に、前記システム制御部１９における前
記ズーム動作中の処理について、図３のフローチャート
を用いて説明する。

【００１８】ズーム動作モードにおいて、ステップＳ１
でズーム駆動開始を検知すると、ステップＳ２で、図示
されていない前記システム制御回路２０に包含されてい
るズームパルスカウンタをクリアにする信号と、パルス
カウンタをスタートさせる信号が供給される。前記ステ
ップＳ２のパルスカウンタクリア・スタート信号が供給
されると、ステップＳ３で前記操作モード入力スイッチ
２６がオン状態か又はオフ状態かの判定を行う。このス
テップＳ３でズーム動作モードスイッチがオフ状態と判
定されると、ステップＳ４でズーム動作モードの停止処
理されて、その時点での前記撮影レンズ群１３内のズー
ムレンズ１１とフォーカスレンズ１２の位置を保持す
る。前記ステップＳ３で前記ズーム動作モードスイッチ
のオン状態が確認判定されると前記パルスジェネレータ
回路２２からズーム駆動用パルスが生成されて、前記第
１のドライバ回路２３を介して前記ズーム用ステッピン
グモータ２４を駆動する。次に、ステップＳ５におい
て、前記ズームレンズ１１を駆動する前記ズーム用ステ
ッピングモータ２４に供給するズーム駆動パルス信号の
パルス数をカウントする。このステップＳ５でズーム駆
動パルス数のカウントの結果、所定のパルス数がカウン
トされると、ステップＳ６でズームパルスカウンタをク
リアし、且つスタートさせる信号が生成され、このズー
ムパルスカウンタのクリア／スタート信号が供給される
と、ステップＳ７において前記ステップＳ５でカウント
したズーム駆動用パルス数に応じたフォーカス駆動用パ
ルスを算出するズームトラッキング値の演算を行う。こ
のズームトラッキング演算は、前記システム制御回路２
０の図示されていない記憶用ＲＯＭに事前記憶されてい
るズームレンズとフォーカスレンズの構造から求められ
たフォーカス調整データを用いて、前記ズームレンズオ
ン動作におけるフォーカスレンズ調整値を求めるズーム
トラッキング演算を行う。このステップＳ７で求められ
たズームトラッキング演算値からステップＳ８で、前記
フォーカス用ステッピングモータ２６の駆動パルス数を
設定し、ステップＳ９において、前記ステップＳ８で設
定したパルス数のフォーカス駆動用パルス信号を前記パ
ルスジェネレータ回路２２で生成し、前記第２のドライ
バ回路２５を介して前記フォーカス用ステッピングモー
タ２６を駆動開始すると共に、前記ステップＳ８で設定
されたパルス数で前記フォーカ用ステッピングモータ２
６の駆動が終了する。前記ステップＳ９で前記フォーカ
ス駆動用パルスで前記フォーカス用ステッピングモータ
２６が駆動すると、前記ステップＳ３に戻り、前記ズー
ム動作モードスイッチが継続されてオンされていること
を判定すると、以後ステップＳ３〜Ｓ９を繰り返し実行
する。つまり、前記ステップＳ５で図２（ｂ）に示した
ズーム駆動パルス信号のｔ１期間をカウントして、前記
ステップＳ７で前記期間ｔ１に相当するズームトラッキ
ング演算を行い、前記ステップＳ８で図２（ｃ）の期間
ｔ１’のフォーカス駆動パルスを生成する。次に、図２
（ｂ）のズーム駆動パルス信号のｔ２期間を前記ステッ
プＳ５でカウントし、前記ステップＳ７で前記期間ｔ２
に相当するズームトラッキング演算を行い、ステップＳ
８でフォーカス駆動パルス数を設定しステップＳ９で再
度フォーカス駆動する。

【００１９】このように前記ズーム動作モードスイッチ
の押圧期間、前記ズームレンズ１１を連続移動されると
共に、前記ズームレンズ１１の移動距離に応じてフォー
カスレンズ１２の移動補正調整を行い、ズーム動作中に
おいても常時フォーカスが合焦状態を保つと共に、前記
ズーム駆動の為のズーム用ステッピングモータ２４は一
定の速度で継続駆動し作動音が一定となり、前記ズーム
用ステッピングモータ２４の駆動作動中に前記フォーカ
ス用ステッピングモータ２６の駆動による作動音は前記
ズーム用ステッピングモータ２４の作動音に吸収され
て、使用者に対して作動音の変化がない一定量の作動音
として伝達される。又、集音マイクロフォンで前記レン
ズ駆動用の各ステッピングモータの作動音が集音された
際には、一定音量の作動音のため、使用者に対して不快
感を与えることもなく、従来のような間欠的なズーム駆
動信号による間欠的作動音発生は生じることなく、使用
者に作動音による不快感を与えることもない。

【００２０】なお、前述のこの発明の実施形態にディジ
タルスチルカメラの例を用いて説明したが、この発明は
ビデオカセットカメラのズームレンズとフォーカスレン
ズの駆動調整にも適用できることは明らかである。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、撮影レンズ群の変倍レンズ
を電動駆動して、被写体をズームアップ又はズームダウ
ンする際に、前記撮影レンズ群を介して結像した光学画
像を電気画像信号に変換する固体撮像素子の駆動用駆動
信号と非同期の変倍駆動信号で、前記変倍レンズを電動
駆動させることにより、前記変倍レンズの電動駆動時の
作動音を一定化し、使用者に対し不快感を与えない作動
音とすることが可能となり、さらに、前記変倍レンズの
電動駆動中に生じる焦点ズレを前記変倍レンズの移動量
に応じて焦点調整して、常時合焦された撮影画像が得ら
れる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子的撮像装置の一実施の形態の
回路構成を示すブロック図。

【図２】本発明に係る電子的撮像装置の動作を説明する
ための波形図。

【図３】本発明に係る電子的撮像装置の動作を説明する
ためのフローチャート。

【符号の説明】

１１…変倍レンズ １２…焦点レンズ １３…撮影レンズ群 １４…固体撮像素子 １５…増幅回路 １６…サンプランドホールド回路 １７…アナログ／ディジタル変換回路 １８…出力端子 １９…自動露出／自動焦点データ回路 ２０…システム制御回路 ２１…タイミングジェネレータ回路 ２２…パルスジェネレータ回路 ２３…第１のドライバ回路 ２４…ズーム用ステッピングモータ ２５…第２のドライバ回路 ２６…フォーカス用ステッピングモータ ２７…操作モード入力スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも変倍可能な変倍レンズと合焦
   可能な焦点レンズとを有する撮像光学系手段と、 前記撮像光学系手段の変倍レンズと焦点レンズを光軸に
   沿って各々摺動移動させるレンズ駆動手段と、 前記撮像光学系手段を介して結像した被写体の光学画像
   を電気画像信号に変換する画像信号生成手段と、 前記画像信号生成手段を周期的に駆動する周期的駆動信
   号生成手段と、 前記画像信号生成手段で生成された電気画像信号を基に
   焦点調整用信号を生成し、前記レンズ駆動手段を制御す
   る焦点調整信号生成手段と、 前記前記撮像光学系手段の変倍レンズを移動させる際
   に、前記周期的駆動信号生成手段で生成した周期的駆動
   信号と非同期の変倍駆動信号を生成して、前記レンズ駆
   動手段に供給する変倍調整信号生成手段と、 を具備したことを特徴とする電子的撮像装置。
2. 【請求項２】 前記周期的駆動信号生成手段から生成さ
   れ、前記画像信号生成手段を周期的に駆動する周期的駆
   動信号は、垂直同期信号であることを特徴とする請求項
   １記載の電子的撮像装置。