(57)【要約】【課題】被写体の輝度によることなく正確な焦点検出を行うことができる映像撮影装置を提供する。【解決手段】レンズ１ａ，１ｂと印加される駆動信号に応じて反射面の形状を変える形状可変ミラー１５とを含む光学系と、この光学系により結像された被写体像を光電変換するＣＣＤ３と、このＣＣＤ３から出力される撮像信号に所定の信号処理を行う信号処理部５と、上記形状可変ミラー１５に印加する駆動信号を発生するミラー制御部１６と、このミラー制御部１６を制御するＣＰＵ１１と、を備え、上記ＣＰＵ１１は、撮影を行うに先立って、上記ミラー制御部１６を制御して、上記光学系の焦点位置が大幅なディフォーカスとはならないような所定の駆動信号を上記形状可変ミラー１５に印加させるようにし、その後に露出制御を行ってから適正な露光状態でオートフォーカスする映像撮影装置。【選択図】  図１
2004170638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加される駆動信号に応じて、入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたアクティブ光学素子を含む光学系と、
上記光学系を経て結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、
上記撮像素子から出力される上記被写体像に係る撮像信号に対して、所定の信号処理を行う信号処理手段と、
上記アクティブ光学素子に印加する駆動信号を発生するアクティブ光学素子駆動手段と、
上記アクティブ光学素子駆動手段を制御する制御手段と、
を具備し、
上記制御手段は、撮影を行うに先立って、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるようにするものであることを特徴とする映像撮影装置。
【請求項２】
上記アクティブ光学素子は、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変ミラーであることを特徴とする、請求項１に記載の映像撮影装置。
【請求項３】
上記制御手段は、撮影を行うに先立って露光量を決定するときに、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の映像撮影装置。
【請求項４】
上記制御手段は、撮影を行うに先立ってホワイトバランスを調整するときに、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるものであることを特徴とする、請求項１に記載の映像撮影装置。
【請求項５】
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内、何れかの位置における合焦位置に対応する駆動信号を発生するものであることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の映像撮影装置。
【請求項６】
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記合焦範囲の内、略中間に位置する合焦位置に対応する駆動信号を発生するものであることを特徴とする、請求項５に記載の映像撮影装置。
【請求項７】
上記光学系は、可変焦点光学系を含んで構成されたものであり、
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内、何れかの位置における合焦位置に対応する駆動信号を発生するものであることを特徴とする、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の映像撮影装置。
【請求項８】
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、共通に含まれる合焦範囲の内、略中間に位置する合焦位置に対応する駆動信号を発生するものであることを特徴とする、請求項７に記載の映像撮影装置。
【請求項９】
温度検出手段をさらに具備し、
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記温度検出手段からの検出信号に応じて、上記駆動信号を補正するものであることを特徴とする、請求項１から請求項８の何れか１項に記載の映像撮影装置。
【請求項１０】
湿度検出手段をさらに具備し、
上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記湿度検出手段からの検出信号に応じて、上記駆動信号を補正するものであることを特徴とする、請求項１から請求項９の何れか１項に記載の映像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像撮影装置、より詳しくは、アクティブ光学素子を含む光学系を備えた映像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的な被写体像を光学系によりＣＣＤや銀塩フィルム等に結像して撮影する映像撮影装置は、例えばデジタルカメラやビデオカメラ、銀塩カメラなど、種々のものが提案され製品化されている。
【０００３】
こうした映像撮影装置は、光学系の焦点調節を自動的に行う自動焦点調節機能を備えるものが多い。
【０００４】
この自動焦点調節機能は、アクティブ方式またはパッシブ方式による三角測距方式の測距センサを用いたものが各種のカメラに採用されてきたが、デジタルカメラなどの撮像素子を用いるカメラでは、撮影信号のコントラストに基づいて最適なピント位置を求めるコントラスト検出方式が多く採用されており、例えば山登り制御方式を適用して撮影レンズの位置制御がなされてきた。
【０００５】
このコントラスト検出方式は、より詳しくは、被写体の映像信号における高周波成分を撮影レンズの位置に応じた評価値として抽出し、この評価値が最大となる位置に撮影レンズを制御する方式である。
【０００６】
一方、印加される駆動信号に応じて、入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたアクティブ光学素子が従来より提案されており、こうしたアクティブ光学素子としては、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変ミラーが一例として挙げられる。
【０００７】
このような形状可変ミラーを用いたデジタルカメラのオートフォーカスに関する技術は、例えば特開２００２−２２９１００号公報に記載されたものが挙げられ、測距動作を行った後に測光動作を行うようになっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２２９１００号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開２００２−２２９１００号公報に記載されたようなオートフォーカスの技術では、測光動作に先行して測距動作を行っているために、測距時には適切な露光状態になっておらず、特に被写体が極端に明るかったり暗かったりした場合には、コントラスト変化のピークを正確に検出することができないことがある。このときには、コントラスト検出方式による正確な測距ができず、合焦精度が低下してしまうことがあった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体の輝度によることなく正確な焦点検出を行うことができる映像撮影装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、第１の発明による映像撮影装置は、印加される駆動信号に応じて入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたアクティブ光学素子を含む光学系と、上記光学系を経て結像された被写体像を光電変換する撮像素子と、上記撮像素子から出力される上記被写体像に係る撮像信号に対して所定の信号処理を行う信号処理手段と、上記アクティブ光学素子に印加する駆動信号を発生するアクティブ光学素子駆動手段と、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御する制御手段と、を具備し、上記制御手段は、撮影を行うに先立って、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるようにするものである。
【００１２】
また、第２の発明による映像撮影装置は、上記第１の発明による映像撮影装置において、上記アクティブ光学素子が、反射面の形状を変えることによって光学特性を変化させることが可能な形状可変ミラーである。
【００１３】
さらに、第３の発明による映像撮影装置は、上記第１の発明による映像撮影装置において、上記制御手段が、撮影を行うに先立って露光量を決定するときに、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるものである。
【００１４】
第４の発明による映像撮影装置は、上記第１の発明による映像撮影装置において、上記制御手段が、撮影を行うに先立ってホワイトバランスを調整するときに、上記アクティブ光学素子駆動手段を制御して、上記所定の駆動信号を上記アクティブ光学素子に印加させるものである。
【００１５】
第５の発明による映像撮影装置は、上記第１から第４の発明による映像撮影装置において、上記アクティブ光学素子駆動手段が、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内、何れかの位置における合焦位置に対応する駆動信号を発生するものである。
【００１６】
第６の発明による映像撮影装置は、上記第５の発明による映像撮影装置において、上記アクティブ光学素子駆動手段が、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記合焦範囲の内、略中間に位置する合焦位置に対応する駆動信号を発生するものである。
【００１７】
第７の発明による映像撮影装置は、上記第１から第４の発明による映像撮影装置において、上記光学系が、可変焦点光学系を含んで構成されたものであり、上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内、何れかの位置における合焦位置に対応する駆動信号を発生するものである。
【００１８】
第８の発明による映像撮影装置は、上記第７の発明による映像撮影装置において、上記アクティブ光学素子駆動手段が、上記光学系の焦点位置が適宜のものとなるような所定の駆動信号として、上記可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、共通に含まれる合焦範囲の内、略中間に位置する合焦位置に対応する駆動信号を発生するものである。
【００１９】
第９の発明による映像撮影装置は、上記第１から第８の発明による映像撮影装置において、温度検出手段をさらに具備し、上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記温度検出手段からの検出信号に応じて、上記駆動信号を補正するものである。
【００２０】
第１０の発明による映像撮影装置は、上記第１から第９の発明による映像撮影装置において、湿度検出手段をさらに具備し、上記アクティブ光学素子駆動手段は、上記湿度検出手段からの検出信号に応じて、上記駆動信号を補正するものである。
【００２１】
【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説明する。
図１から図５は本発明の一実施形態を示したものであり、図１はデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【００２２】
本実施形態における映像撮影装置は、例えばデジタルカメラとなっていて、以下のような要素を含んで構成されている。
【００２３】
撮像光学系（光学系）は、レンズ１ａと、このレンズ１ａを通過した光束を反射させるものであって電圧を印加することにより鏡面形状を変化させ得るように構成されたアクティブ光学素子たる形状可変ミラー１５と、この形状可変ミラー１５により反射された光束による被写体像を後述する撮像素子たるＣＣＤ３の表面に結像させるレンズ１ｂと、を含んで構成されている。
【００２４】
なお、上記レンズ１ａ，１ｂは、ＣＣＤ３のイメージエリア上に被写体像を結像させるための撮像光学系における、形状可変ミラー１５以外の光学系を模式的に表したものであり、実際にはより多くの枚数のレンズ等を用いたより複雑な光学系となっている。
【００２５】
絞り２は、上記撮像光学系の光路上の上記形状可変ミラー１５とレンズ１ｂとの間に配置されていて、必要に応じて入射光の通過範囲を制限することにより、ＣＣＤ３に結像される光学像の光量を制御するためのものである。
【００２６】
ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）３は、上記撮像光学系の作用によって結像された光学的な被写体像を光電変換して、電気的な撮像画像を撮像信号として出力する撮像素子である。
【００２７】
撮像処理部４は、ＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｓａｍｐｌｉｎｇ：相関二重サンプリング回路）やＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：オートゲインコントロール回路）、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）等を含んで構成されており、上記ＣＣＤ３から出力された撮像画像に含まれ得るリセット雑音を除去するとともに信号レベルの調節などを行なって、アナログ信号である処理後の撮像画像をデジタル信号である撮影画像データに変換するものである。
【００２８】
信号処理部５は、信号処理手段であって、上記撮像処理部４から出力される撮影画像データまたは後述する圧縮／伸張処理部６から出力される伸張処理後の撮像画像データに、ホワイトバランスやγ補正等の補正処理を施すためのものである。この信号処理部５には、さらに、撮影を行うに先立って露光量を決定し露出制御を行うためのＡＥ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ：自動露出）検波回路や、オートフォーカス制御をするためにコントラストの評価値を求めるＡＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｆｏｃｕｓ：自動焦点）検波回路等の、撮影準備動作に係る回路も含まれている。
【００２９】
圧縮／伸張処理部６は、上記信号処理部５から出力される撮像画像データの圧縮処理を行うとともに、後述するカードＩ／Ｆ７から出力される圧縮されている撮像画像データの伸張処理を行なうものである。このときの撮像画像データの圧縮／伸張処理は、例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）方式によって行われるようになっている。
【００３０】
カードＩ／Ｆ７は、このデジタルカメラと後述するメモリカード８との間で、撮像画像データの書き込みや読み出しを含む各種データの授受を行うためのインターフェースである。
【００３１】
メモリカード８は、撮像画像データを含む各種データを記録して保持するためのものであり、例えば半導体を用いた記録媒体として構成されている。このメモリカード８は、デジタルカメラに対して例えば着脱可能となるように構成されている。従って、該メモリカード８は、このデジタルカメラに固有の構成要件とはなっていない。
【００３２】
鏡枠制御部９は、後述する制御手段たるＣＰＵ１１からの指示に従って、上記レンズ１ａ，１ｂを制御することによりズーム動作を行ったり、絞り２を制御することにより露出調節を行ったりするものである。なお、鏡枠制御部９は、光学系がズームレンズとなっていない場合や、手動のズームである場合には、絞り２の制御のみを行う。
【００３３】
撮像制御回路１０は、ＣＰＵ１１からの指示に従って、上記ＣＣＤ３と撮像処理部４とによる撮像動作の制御を行なうものである。
【００３４】
ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１１は、このデジタルカメラ全体の動作を制御するための中央演算装置であり、制御手段となっている。
【００３５】
メモリ１２は、このデジタルカメラ全体の動作制御を上記ＣＰＵ１１に行なわせるための制御プログラムが予め格納されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、上記ＣＰＵ１１がこの制御プログラムを実行するときの作業用記憶領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、を含んで構成された半導体メモリである。
【００３６】
ＤＡＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｏ  Ａｎａｌｏｇ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１３は、上記信号処理部５からデジタル信号として出力された撮像画像データをアナログ信号に変換するものである。
【００３７】
液晶モニタ１４は、上記ＤＡＣ１３から出力されたアナログの撮像画像を観察可能に表示するための表示装置である。
【００３８】
ミラー制御部１６は、ＣＰＵ１１からの指示に従って、上記形状可変ミラー１５に印加する電圧（駆動信号）を変化させることにより、該形状可変ミラー１５を所望の形状に変形させる制御を行なうためのアクティブ光学素子駆動手段である。
【００３９】
Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部１７は、このデジタルカメラのＣＰＵ１１と後述するＰＣ１８との間でデータを授受する際の制御を司るものであり、例えばＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）用のインタフェース回路を備えて構成されている。
【００４０】
ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）１８は、例えばこのデジタルカメラの製造工程において、予め記録されるべき各種のデータをデジタルカメラに格納するためのものであり、例えば、ＣＣＤ３の感度補正用のデータ等を上記メモリ１２に書き込んだり、形状可変ミラー１５を制御するためのデータを上記ミラー制御部１６の後述するルックアップテーブルに書き込んだりするために用いられる。従って、このＰＣ１８は、デジタルカメラを構成する要素とはなっていない。
【００４１】
温度センサ１９は、上記ＣＰＵ１１の制御に基づき、このデジタルカメラが置かれた環境の温度を検出して、該ＣＰＵ１１に出力する温度検出手段である。
【００４２】
湿度センサ２０は、上記ＣＰＵ１１の制御に基づき、このデジタルカメラが置かれた環境の湿度を検出して、該ＣＰＵ１１に出力する湿度検出手段である。
【００４３】
次に、上記形状可変ミラー１５の構成について図２および図３を参照しながら説明する。図２は形状可変ミラー１５の原理的な構成を示す分解斜視図、図３は形状可変ミラー１５の原理的な構成を示す断面図である。
【００４４】
この形状可変ミラー１５は、上部基板１５ａと、この上部基板１５ａに周囲を保持された円形の薄膜１５ｃと、上記上部基板１５ａと所定の間隔を保持しながら対向して配置される下部基板１５ｂと、この下部基板１５ｂに上記薄膜１５ｃに対向するように固定して保持された複数の固定電極１５ｄと、これら複数の固定電極１５ｄにそれぞれ電気的に接続されていて上記ミラー制御部１６から供給される電圧をこれらの固定電極１５ｄに各印加するべく該下部基板１５ｂに配設された端子１５ｅと、を有して構成されている。
【００４５】
上記薄膜１５ｃは、図２および図３における上面側に導体であるアルミ等がコーティングされた有機膜であり、これら図２および図３における上方から入射する光を反射するものとなっている。また、有機膜にコーティングされたアルミ等は、グランドに接続されている。
【００４６】
上記固定電極１５ｄは、図２に示す例においては、中央部の円形をなす電極と、この中央部の電極の周囲のリング状部分を４等分する４つの電極と、の合計５つの電極を有するものとして構成されている。
【００４７】
この固定電極１５ｄの構造に対応して、端子１５ｅも、それぞれの電極に電圧Ｖ１  ，Ｖ２  ，Ｖ３  ，Ｖ４  ，Ｖ５  をそれぞれ供給するための５つの端子を有して構成されている。
【００４８】
なお、上部基板１５ａと下部基板１５ｂとの間隔は、図示しないスペーサを間に挟み込む等により一定となるように保持されている。
【００４９】
このような形状可変ミラー１５の作用は次のようになっている。
【００５０】
上記端子１５ｅを介して固定電極１５ｄに各電圧Ｖ１  ，Ｖ２  ，Ｖ３  ，Ｖ４  ，Ｖ５  を供給し薄膜１５ｃと固定電極１５ｄとの間に電位差を与えると、固定電極１５ｄと薄膜１５ｃとの間に引き合う方向のクーロン力が発生するが、固定電極１５ｄは下部基板１５ｂに固定されているために、薄膜１５ｃのみが固定電極１５ｄ側に引き寄せられることになる。
【００５１】
このとき、薄膜１５ｃの周縁部は上部基板１５ａに固定されているために、薄膜の中央部が最も固定電極１５ｄに近接するような緩やかな凹面状に変形することになる。これにより、薄膜１５ｃの図２および図３における上面にコーティングされたアルミ面が凹面状の反射面（ミラー面）となって、パワーを備えた光学面として機能することになる。
【００５２】
このように、アクティブ光学素子たる形状可変ミラー１５は、印加される駆動信号に応じて、入射光の光学特性を変換した出射光を生成する機能領域が形成されたものとなっている。
【００５３】
このとき、上述したように薄膜１５ｃを変形させても、該変形により音が発生することは殆どなく、さらに、この変形を行うための電力や、該変形状態を保持するために必要な電力もごくわずかなものとなっている。
【００５４】
上述のような原理的な構成において、固定電極１５ｄの分割の仕方や分割された各々の形状を工夫することにより、また、固定電極１５ｄの各々に与える電位を適切に制御することにより、薄膜１５ｃの形状（曲率などを含む）を所望の形状に変形させることが可能となる。このときには、ミラーの形状を一定の曲率の形状（球面）に変化させるだけでなく、回転楕円面や回転放物面、あるいはさらに複雑な自由曲面に変化させるようにすることも可能である。
【００５５】
こうした光学系内のレンズの曲率を変化させるのと同等の効果を奏する形状可変ミラー１５の曲率の変化により、本実施形態では、以下に説明するように、フォーカシングの機能を実現させるようにしている。
【００５６】
上記形状可変ミラー１５は、一般的なデジタルカメラにおいては例えば直径８ｍｍ程度のものとして構成され、電圧を印加するときに発生する変形量は、中心部の変位が最大２０μｍ程度となっていて、これが、印加電圧や光学収差などの関係上における限界となっている。
【００５７】
従って、これだけの変位で焦点調節を可能とするために、変形に対するフォーカス感度が高くなるように、形状可変ミラー１５よりもＣＣＤ３の側に位置する光学系（つまり、図１に模式的に示した光学系においてはレンズ１ｂ）の倍率を上げた構成としている。
【００５８】
図４は、ミラー制御部１６の構成例を示すブロック図である。
【００５９】
このミラー制御部１６は、デジタルカメラ内部の図示しない３．３Ｖの電源を受けて形状可変ミラー１５を駆動するのに必要な例えば１００Ｖの高電圧を生成する昇圧回路１６ａと、形状可変ミラー１５を制御するための情報をテーブルとして格納し合焦させるときに上記ＣＰＵ１１から送られる指令に応じて格納する情報を出力するＬＵＴ（ルックアップテーブル）１６ｃと、ＣＰＵ１１の制御により、焦点を検出するときにはＣＰＵ１１から送られる形状可変ミラー１５の制御信号を選択して後述する駆動回路１６ｂへ出力し、合焦させるときには上記ＬＵＴ１６ｃの出力信号を選択して該駆動回路１６ｂへ出力する信号セレクタ（図中、「ＳＥＬ」と記載する。）１６ｄと、この信号セレクタ１６ｄからの出力に応じて上記固定電極１５ｄのそれぞれに印加する電圧を上記昇圧回路１６ａから受けた電圧から生成して出力する駆動回路１６ｂと、を有して構成されている。
【００６０】
このような構成のミラー制御部１６において、焦点検出動作は、ＣＰＵ１１から上記図２に示した端子１５ｅのそれぞれに印加する電圧を示すＶ１  ，Ｖ２  ，…，Ｖ５  が指令されて信号セレクタ１６ｄに入力され選択されることにより行われる。一方、合焦動作は、焦点検出動作によって合焦面位置が求められたときに、この合焦面位置に対応する情報をＣＰＵ１１がＬＵＴ１６ｃに出力し、該ＬＵＴ１６ｃにおいて次の図５に示すようなテーブルの参照が行われ、その出力が信号セレクタ１６ｄに入力されて選択されることにより行われる。
【００６１】
図５は上記ＬＵＴ１６ｃに格納されるデータの例を示す表図である。
【００６２】
上記図２に示した端子１５ｅのそれぞれに印加する電圧を示すＶ１  ，Ｖ２  ，…，Ｖ５  （より詳しくは、駆動回路１６ｂに出力する出力情報）は、この図５に示す例では、０〜１２７までの入力情報に応じて１２８段階で設定することができるようになっている。このように入力情報の分解能を１２８段階と比較的高く設定している理由は、焦点面位置を被写界深度以下の間隔で制御するためである。
【００６３】
このような構成のデジタルカメラにおいて、測光動作に先行して測距動作を行ってしまうと、上述したように、被写体の輝度によっては正確な測距を行うことができない場合が生じるために、本実施形態においては、デジタルカメラの撮影動作を、次のようにして行っている。
【００６４】
まず、撮影画面内に測光エリアを設定し、この測光エリア内における撮影信号を検出して、シャッタ速度や絞り値、撮影信号レベル等を変化させることによって露出を調節する。
【００６５】
この測光動作が終了した後に、撮影画面内にフォーカスエリアを設定し、このフォーカスエリア内における適正露出の撮影信号を上記コントラスト検出方式により検出して上記形状可変ミラー１５を駆動することにより、光学系の焦点位置の制御を行う。
【００６６】
このように、測光動作を行ってから測距動作を行う場合には、本実施形態のような上記形状可変ミラー１５を用いたデジタルカメラでは、該形状可変ミラー１５の位置が高い精度で要求されることについて説明する。
【００６７】
まず、レンズ位置の調整によってフォーカス調整を行う一般的なデジタルカメラでは、鏡枠その他の光学部品の寸法誤差や取付誤差などを加算的に総合すると、設計値に対して数十〜百数十ミクロン程度の誤差がフォーカス調整系に生じていると考えられる。このような誤差を、製造工程の精度を更に上げることで低減しようとするのは困難であり、仮に行おうとすると、大変な手間やコストがかかることになってしまう。従って、実際のデジタルカメラでは、フォーカス調整範囲に余裕を持たせるとともに、ステッピングモータ等でフォーカスレンズ群を駆動する際に、駆動パルス数などを調整することにより対応するようにしているのが普通である。
【００６８】
より詳しくは、通常のデジタルカメラ用の光学系では、焦点調節に必要となるレンズの移動距離が数ｍｍ程度となっていて、この移動範囲の両端に数十ミクロン程度の余裕を設けるようにしている。この余裕を含めたレンズの移動範囲の一端にフォーカスレンズ群が当て付いた状態になっていても、数ｍｍ幅の焦点調節範囲に対する数十ミクロンの相異であれば、大幅にディフォーカスした状態になることはない。従って、撮影前にＡＥ動作やＡＷＢ動作を行う場合に、合焦状態を意識しなくとも、つまりレンズ位置を合焦位置の近くへ駆動しなくても、概ね良好な露出調整やホワイトバランス調整を短時間で行うことが可能である。
【００６９】
しかし、形状可変ミラー１５を焦点調節に用いるデジタルカメラにおいては、同様に行おうと思っても、以下に説明するように、大幅なディフォーカスが発生する可能性がある。
【００７０】
すなわち、形状可変ミラー１５を焦点調節に適用したデジタルカメラの光学系では、上述したように、形状可変ミラー１５の変形に対するフォーカス感度が高くなる構成を採用しているために、該形状可変ミラー１５の寸法や取り付け位置に対する感度も高くなり、僅かな誤差でも焦点位置が大きくずれることになってしまう。従って、形状可変ミラー１５を、変形した状態において最短撮影距離から無限遠までに合焦し、かつ上記誤差を吸収するように構成すると、該形状可変ミラー１５を変形させていない状態では、大幅にディフォーカスした状態となってしまう。この大幅にディフォーカスした状態では、測光を行ったとしても、上述したように、正確な露出調整を行うのは困難である。
【００７１】
そこで、本実施形態におけるデジタルカメラでは、ほぼ良好な露出調整が可能となるように形状可変ミラー１５を変形させ、その後に測光動作やホワイトバランス調整を行い、さらにその後にオートフォーカス動作を行うようにしている。つまり、測距動作に先んじる測光動作等のさらに前に、適宜のフォーカス位置となるように形状可変ミラー１５を変形させるようにしているのである。
【００７２】
なお、光学系が可変焦点光学系であるバリフォーカルレンズを採用したものである場合には、焦点距離の変化によって焦点移動が生じることになるが、この焦点移動分を、さらに形状可変ミラー１５の変形により吸収することが可能である。すなわち、形状可変ミラー１５の変形量を、焦点距離の変化量を上乗せしたものとして設定することにより、全ての焦点距離において近点から無限遠まで合焦させることが可能となる。
【００７３】
例えば、デジタルカメラが、ステップ状に焦点距離を変更することができるタイプの可変焦点光学系たるバリフォーカルレンズを用いた光学系を採用したものであって、３５ｍｍフィルム換算の焦点距離を、３５ｍｍ、５０ｍｍ、６５ｍｍ、８０ｍｍ、９５ｍｍに変更することができるように構成されたものであるとする。
【００７４】
これらの各換算焦点距離におけるＬＵＴ１６ｃへの入力は、例えば図６に示すようになっている。図６は、ＬＵＴ１６ｃへの入力が焦点距離により変化する様子を示す表図である。
【００７５】
すなわち、３５ｍｍフィルム換算で、焦点距離が３５ｍｍ相当のときには、最短撮影距離に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１０、無限遠に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が９８、焦点距離が５０ｍｍ相当のときには、最短撮影距離に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が２０、無限遠に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１０８、焦点距離が６５ｍｍ相当のときには最短撮影距離に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が３０、無限遠に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１１８、焦点距離が８０ｍｍ相当のときには最短撮影距離に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が２４、無限遠に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１１２、焦点距離が９５ｍｍ相当のときには最短撮影距離に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１８、無限遠に合焦させるためのＬＵＴ１６ｃへの入力が１０６、となるよう構成されている。
【００７６】
このように、誤差を考慮しない場合には、全ての焦点距離におけるＬＵＴ１６ｃへの入力を、１０から１１８までの値とすることによって、最短撮影距離から無限遠まで合焦可能となっている。これに部品の寸法誤差および取り付け誤差の補正分と、山登り方式でコントラストの山を検出するためのＡＦ余裕分とを加えて、入力値にして９に相当する分の余裕を見込む。つまり、０から１２７まで用意されている入力値の内の、１（つまり、１０−９）から１２７（つまり、１１８＋９）までの値を、ＬＵＴ１６ｃへの入力値として使用し制御を行う。
【００７７】
こうして、このようなデジタルカメラにより実際に撮影を行う際の動作は、次のようになっている。
【００７８】
デジタルカメラに電源が投入されると、まず、電池から供給される電源電圧が所定範囲内にあるか否かを図示しないセンサ出力によって確認し、さらに、記録可能なメモリカード８が装着されていることを確認する。
【００７９】
次に、上述したような大幅なディフォーカスを避けるために、上記ミラー制御部１６のＬＵＴ１６ｃに記録されている制御用のテーブルの内の、誤差補正分とＡＦ余裕分とを加えて使用する１から１２７までの値の内、中央（略中間に位置する合焦位置）の６４をＬＵＴ１６ｃへの入力として形状可変ミラー１５を駆動し、その形状を保持した状態で露光量を決定するためのＡＥ動作や、ホワイトバランスを調整するためのＡＷＢ動作を行うように制御する。
【００８０】
なお、ここでは、可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離に、誤差を含めて対応し得る合焦範囲である入力値１〜１２７の中央値（第１の中央値）６４を用いているが、可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、共通に含まれる合焦範囲の入力値３０〜９８（図６参照）の略中間に位置する入力値６４（この場合には上記第１の中央値と同一になっているが、一般には異なる）を用いるようにしても良い。このような値であれば、全ての焦点距離において（誤差の補正分を含めても）合焦範囲内にあるために、形状可変ミラー１５を駆動していない状態のように大きくディフォーカスした状態にはならず、正確な露出制御を行うことが可能である。
【００８１】
なお、バリフォーカルレンズを採用した光学系において、より適切な露出制御を必要とする場合には、焦点距離に合わせた入力値の範囲の内の、中央近傍（略中間に位置する合焦位置）の値を用いることも可能である。具体的には、焦点距離が３５ｍｍフィルム換算で３５ｍｍ相当のときには、１０から９８までの中央値である５４の近傍の値をＬＵＴ１６ｃへの入力とすればよいし、焦点距離が５０ｍｍ相当のときには、２０から１０８までの中央値である６４の近傍の値をＬＵＴ１６ｃへの入力とすればよい。
【００８２】
さらに、アルミ等がコーティングされた有機膜でなる薄膜１５ｃは、温度や湿度等の環境要因による影響を受けて、その形状が変化する可能性がある。そこで、上記温度センサ１９から出力される温度情報や、上記湿度センサ２０から出力される湿度情報を用いて、制御用のテーブルを適切なものに変更したり、あるいは制御用のテーブルの入力値を補正したりすることにより、さらに正確なＡＦ制御、ＡＥ制御、ＡＷＢ制御などを行うことも可能である。
【００８３】
このときには、上述したような温度や湿度を検出するに限らず、アクティブ光学素子の駆動状態に影響を及ぼす要因をさらに広く検出するようにすることも可能であり、これによって、より正確な測光や測距等が可能となる。例えば、重力方向を検出して、その重力方向に応じて印加する電圧を制御するなどが他の例として挙げられる。
【００８４】
なお、形状可変ミラー１５の形状を保持するためには印加した電圧を保持する手段が最も簡単であるが、形状可変ミラー１５が上述したようにクーロン力によって反射面の形状をコントロールするタイプのものである場合には、該形状可変ミラー１５がコンデンサを構成していて放電に多少の時間を要するために、微少時間であれば電圧の印加を停止しても形状を保持することが可能である。従って、所定の時間内であれば形状可変ミラー１５の駆動を停止した状態でＡＥ動作やＡＷＢ動作を行うよう制御することも可能である。
【００８５】
また、上述では、アクティブ光学素子として形状可変ミラー１５を例に挙げたが、これに限るものではなく、その他のアクティブ光学素子も使用することが可能である。
【００８６】
さらに、上述では、ミラー制御部１６は、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内の略中間に位置する合焦位置に対応する駆動信号を発生しているが、これに限らず、最短撮影距離から無限遠までの合焦範囲の内の何れかの位置における合焦位置に対応する駆動信号を発生するようにしても、ある程度の効果を奏することが可能である。
【００８７】
このような実施形態によれば、形状可変ミラーを適宜の位置に駆動した後に、ＡＥ動作等を行って適切な露出に制御しているために、大きくディフォーカスした状態でＡＥ動作等を行うのを回避することができ、適切な露出値を得ることができる。
【００８８】
そして、ＡＥ動作を行った後に、適切な露光状態で撮像された画像を用いてＡＦ動作を行っているために、被写体の輝度によることなく正確な焦点検出を行って、被写体に対して正確に合焦させることが可能となる。
【００８９】
可変焦点光学系を用いる光学系の場合に、可変焦点光学系が取り得る全ての焦点距離において、共通に含まれる合焦範囲の内、略中間に位置する合焦位置に駆動するようにしているために、焦点距離の状態に拘わらず、常に安定した状態でＡＥやＡＷＢ等の撮影準備動作を行うことができる。
【００９０】
これに対して、合焦範囲の内の任意の焦点位置に駆動する場合には、より短時間で略適切な撮影準備動作を行うことが可能となる。
【００９１】
さらに、温度や湿度等を検出して、その結果に応じて形状可変ミラーを駆動することにより、これらの環境要因の影響を受けることなくより安定した状態で撮影準備動作を行い、焦点距離を検出することが可能となる。
【００９２】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の映像撮影装置によれば、被写体の輝度によることなく正確な焦点検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるデジタルカメラの構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態における形状可変ミラーの原理的な構成を示す分解斜視図。
【図３】上記実施形態における形状可変ミラーの原理的な構成を示す断面図。
【図４】上記実施形態におけるミラー制御部の構成例を示すブロック図。
【図５】上記実施形態のＬＵＴに格納されるデータの例を示す表図。
【図６】上記実施形態において、ＬＵＴへの入力が焦点距離により変化する様子を示す表図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…レンズ（光学系の一部）
２…絞り
３…ＣＣＤ（撮像素子）
４…撮像処理部
５…信号処理部（信号処理手段）
９…鏡枠制御部
１０…撮像制御回路
１１…ＣＰＵ（制御手段）
１２…メモリ
１５…形状可変ミラー（光学系の一部、アクティブ光学素子）
１５ａ…上部基板
１５ｂ…下部基板
１５ｃ…薄膜
１５ｄ…固定電極
１５ｅ…端子
１６…ミラー制御部（アクティブ光学素子駆動手段）
１６ａ…昇圧回路
１６ｂ…駆動回路
１６ｃ…ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
１６ｄ…信号セレクタ
１７…Ｉ／Ｆ部
１９…温度センサ（温度検出手段）
２０…湿度センサ（湿度検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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