(57)【要約】【課題】コントラスト方式による合焦位置の検出に要する時間の短縮化の工夫がなされたデジタルカメラを提供する。【解決手段】フォーカシングの際に、固体撮像素子の姿勢を、固体撮像素子の法線方向を撮影光学系の光軸方向に一致させた撮影姿勢から固体撮像素子の法線方向を撮影光学系の光軸方向に対し傾けたフォーカシング姿勢に切り換える姿勢切換機構を備えた。【選択図】　　　　図３
2004138806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
前記固体撮像素子の姿勢を、該固体撮像素子の法線方向を前記撮影光学系の光軸方向に一致させた撮影姿勢と、該固体撮像素子の法線方向を前記撮影光学系の光軸方向に対し傾けたフォーカシング姿勢とのうちのいずれか一方の姿勢に切り換える姿勢切換機構と、
前記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
前記固体撮像素子を前記フォーカシング姿勢に切り換えた状態で、前記撮影光学系のピントを移動させながら、前記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
前記コントラスト検知部で検知された、前記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
前記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に前記固体撮像素子を前記撮影姿勢に切り換えた状態で撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
前記撮影光学系が、前記被写体からの被写体光を屈折させて該被写体を前記固体撮像素子上に斜めに結像させる光屈折部材を具備するものであって、
前記光屈折部材を前記被写体からの被写体光を屈折させる位置に配置した状態と前記被写体からの被写体光から離隔した位置に配置した状態とのうちのいずれか一方の状態に切り換える配置切換機構と、
前記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
前記光屈折部材を前記被写体からの被写体光を屈折させる位置に配置した状態で、前記撮影光学系のピントを移動させながら、前記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
前記コントラスト検知部で検知された、前記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
前記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に前記光屈折部材を前記被写体からの被写体光から離隔した位置に配置した状態で撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項３】
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
前記撮影光学系が、被写体を、湾曲した面上に結像するものであって、
前記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
前記撮影光学系のピントを移動させながら、前記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
前記コントラスト検知部で検知された、前記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
前記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項４】
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
前記固体撮像素子は、前面に段差を有するものであって、
前記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
前記撮影光学系のピントを移動させながら、前記固体撮像素子上の異なる段差領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
前記コントラスト検知部で検知された、前記撮影光学系を移動させる間の異なる段差領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
前記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させ撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、撮影レンズを通して導かれた被写体光を固体撮像素子上で結像させて得た被写体像のコントラストを検知することにより、合焦位置を検出するデジタルカメラが知られている。
【０００３】
このコントラスト方式を採用するデジタルカメラでは、フォーカスレンズの、光軸上の所定の範囲の走査が行なわれ、予め決められた、例えば、焦点深度に等しい距離を移動するごとに被写体像のコントラストがサンプリングされ、サンプリングされたコントラストから取得されるＡＦ評価値に基づき合焦位置が検出される。
【０００４】
このコントラスト方式は、デジタルカメラに備えられている固体撮像素子を合焦位置の検出にも利用することから、コンパクト化に最適な方式である。
【０００５】
ところが、このコントラスト方式は、上述した通り、フォーカスレンズが光軸上の所定の範囲を走査する方式であることから、合焦位置の検出に時間がかかるという問題がある。
【０００６】
そこで、入射してきた被写体光をプリズムなどで分割し、２つの固体撮像素子上に被写体をそれぞれ結像させてそれら２つの像のズレの大きさから合焦位置の検出を行なう提案がされている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
これによれば、２つの像のズレの大きさを検出して測拒に利用することから、フォーカスレンズの走査を省略することができるため、コントラスト方式の問題の解決が可能である。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−３５２３９３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、固体撮像素子が２つ必要となる点で問題が残る。
【００１０】
ところで、最近のデジタルカメラでは、固体撮像素子の益々の高画素化による高密度化が進んでおり、この高密度化により画素ピッチが短くなることから許容錯乱円も小さくなる。許容錯乱円が小さくなると、焦点深度も短くなることから、コントラスト方式において合焦位置の検出精度を上げようとすれば、サンプリング回数を増加させなければならず、何も対策を採らなければ、合焦位置の検出に益々時間がかかることとなる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、コントラスト方式による合焦位置の検出に要する時間の短縮化の工夫がなされたデジタルカメラを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のデジタルカメラのうちの第１のデジタルカメラは、
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
上記固体撮像素子の姿勢を、この固体撮像素子の法線方向を上記撮影光学系の光軸方向に一致させた撮影姿勢と、この固体撮像素子の法線方向を上記撮影光学系の光軸方向に対し傾けたフォーカシング姿勢とのうちのいずれか一方の姿勢に切り換える姿勢切換機構と、
上記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
上記固体撮像素子を上記フォーカシング姿勢に切り換えた状態で、上記撮影光学系のピントを移動させながら、上記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
上記コントラスト検知部で検知された、上記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
上記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に上記固体撮像素子を上記撮影姿勢に切り換えた状態で撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第１のデジタルカメラでは、フォーカシングの際、固体撮像素子の撮像面の法線方向が光軸方向に対し傾けられるために、その固体撮像素子上に設定された複数の各領域からフォーカスレンズまでの距離は互いに異なることとなり、従来と同じ数のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング回数で得ることができる。したがって、本発明の第１のデジタルカメラによれば、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となることから、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００１４】
上記目的を達成するための本発明のデジタルカメラのうちの第２のデジタルカメラは、
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
上記撮影光学系が、上記被写体からの被写体光を屈折させてこの被写体を上記固体撮像素子上斜めに結像させる光屈折部材を具備するものであって、
上記光屈折部材を上記被写体からの被写体光を屈折させる位置に配置した状態と上記被写体からの被写体光から離隔した位置に配置した状態とのうちのいずれか一方の状態に切り換える配置切換機構と、
上記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
上記光屈折部材を上記被写体からの被写体光を屈折させる位置に配置した状態で、上記撮影光学系のピントを移動させながら、上記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
上記コントラスト検知部で検知された、上記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
上記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に上記光屈折部材を上記被写体からの被写体光から離隔した位置に配置した状態で撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第２のデジタルカメラでは、フォーカシングの際、フォーカスレンズと固体撮像素子との間に屈折部材が配置されるため、被写体の像面が固体撮像素子上の結像面に対し傾くこととなる。これは、固体撮像素子上に設定された複数の各領域からフォーカスレンズまでの距離を互いに異ならせたのと同じ効果をもたらすために、従来と同じ数のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング回数で得ることができる。したがって、本発明の第２のデジタルカメラによれば、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となることから、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明のデジタルカメラのうちの第３のデジタルカメラは、
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
上記撮影光学系が、被写体を、湾曲した面上に結像するものであって、
上記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
上記撮影光学系のピントを移動させながら、上記固体撮像素子上に設定された複数の領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
上記コントラスト検知部で検知された、上記撮影光学系を移動させる間の複数の領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
上記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させると共に撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の第３のデジタルカメラでは、被写体の像面が湾曲したものとなるため、固体撮像素子上に設定された複数の各領域からフォーカスレンズまでの距離を互いに異ならせたと同じ効果をもたらすため、従来と同じ数のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング回数で得ることができる。したがって、本発明の第３のデジタルカメラによれば、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となることから、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明のデジタルカメラのうちの第４のデジタルカメラは、
複数の受光素子が配列されてなる固体撮像素子上に撮影光学系により被写体を結像して被写体をあらわす画像データを得るデジタルカメラにおいて、
上記固体撮像素子は、前面に段差を有するものであって、
上記撮影光学系のピントを移動させるピント移動機構と、
上記撮影光学系のピントを移動させながら、上記固体撮像素子上の異なる段差領域それぞれのコントラストを検知するコントラスト検知部と、
上記コントラスト検知部で検知された、上記撮影光学系を移動させる間の異なる段差領域それぞれのコントラストに基づいて撮影光学系の合焦位置を検出する合焦検出部と、
上記撮影光学系のピントを合焦位置に移動させ撮影操作に応じて被写体をあらわす画像データを得る撮影部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
本発明の第４のデジタルカメラでは、前面に段差のある固体撮像素子を採用することで、固体撮像素子上に設定された複数の各領域からフォーカスレンズまでの距離を互いに異ならせたのと同じ効果を得ることができるため、従来と同じ数のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング回数で得ることができる。したがって、本発明の第４のデジタルカメラによれば、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となることから、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１は、本発明のデジタルカメラのうちの第１のデジタルカメラの一実施形態の、斜め前方からの外観斜視図である。
【００２２】
図１に示すデジタルカメラ１の前面には、ズームレンズを構成する前面レンズ１１１を内蔵するレンズ鏡胴１０が中央に、フラッシュ調光窓１３がレンズ鏡胴の真上に、フラッシュ発光窓１４がフラッシュ調光窓１３の左側に備えられている。レンズ鏡胴１０は、図示しないズームレバーに対する操作に応じて、繰り出しおよび繰り込みがされるものである。
【００２３】
図１に示すデジタルカメラ１の上面には、右側（図１の左側）にレリーズボタン１５が備えられている。このレリーズボタン１５は、半押しと全押しの２段階式のものであり、半押し状態では露出制御および合焦が行なわれ、全押し状態では撮影記録が行なわれる。図１に示される本実施形態のデジタルカメラ１は、合焦位置の検出にコントラスト方式を採用するタイプのものである。尚、図１に示すデジタルカメラ１の裏面には、画角確認のために液晶パネル、ズームを行なう際に操作されるズームレバーが備えられている。
【００２４】
図２は、本実施形態のデジタルカメラの内部ブロック図である。
【００２５】
図２には、ズームレンズ１１を構成する前面レンズ１１１と移動レンズ１１２、移動レンズを移動するためのズームモータ１１２ａ、ズームモータの制御を行なうズームモータドライバ１１２ｂ、フォーカスレンズ１２１、フォーカスレンズを移動するためのフォーカスモータ１２１ａ、およびフォーカスモータを制御するフォーカスモータドライバ１２１ｂが示されている。
【００２６】
また、図２には、このデジタルカメラ１全体を制御するＣＰＵ３６、フォーカスレンズ１２１を通して入射してきた被写体光が結像されるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子２０、ＣＰＵ３６の指示によりＣＣＤ撮像素子２０を駆動させることでＣＣＤ撮像素子から被写体像を表わす画像信号の出力を行なわせるタイミングジェネレータ２１、詳しくは後述する、ＣＣＤ撮像素子を光軸方向に対して傾ける際に駆動される切換モータ２０ａ、切換モータ２０ａの制御を行なう切換モータドライバ２０ｂ、ＣＣＤ撮像素子から出力された画像信号を増幅するＣＤＳＡＭＰ２２、およびＣＤＳＡＭＰ２２で増幅された画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換回路２３が示されている。
【００２７】
さらに、図２には、メモリであるＳＤＲＡＭ３３、このＳＤＲＡＭ３３にデジタル画像データを格納する画像入力コントローラ２４、ＳＤＲＡＭ３３に格納されているデジタル画像データを圧縮可能なように処理する画像信号処理回路２５、圧縮可能なように処理されたデジタル画像データを圧縮する圧縮処理回路２６、ＣＰＵ３６によってファイル形式に変換された圧縮済みのデジタル画像データを記録メディア３０に記録するメディアコントローラ３１、ＳＤＲＡＭ３３から転送された圧縮前のデジタル画像データを格納するＶＲＡＭ３２、ＶＲＡＭ３２に格納されている圧縮前のデジタル画像データに同期信号を付加してビデオ信号を作成するビデオエンコーダ２７、および、ビデオエンコーダ２７で作成されたビデオ信号をデジタル信号からアナログ信号に変換して増幅する画像表示制御装置２８も示されている。この画像表示制御装置２８の制御によって液晶パネル２９では画像が表示される。
【００２８】
さらに、図２には、ＣＣＤ撮像素子２０から出力される画像信号を基とする画像のコントラストを検出してフォーカシングを行なうＡＦ演算回路３５、ＣＣＤ撮像素子２０から出力される画像信号を基とする画像から輝度情報を検出するＡＥ演算回路３４も示されている。尚、図２には、レリーズボタン、ズームレバー、これらに対する操作を検出してＣＰＵ３６に送信するＩ／Ｏコントローラなどの図示は省略されている。
【００２９】
このデジタルカメラ１のズームは、光学ズームと電子ズームとの併用で行なわれており、図示しないズームレバーを一方に倒すことで望遠（ＴＥＬＥ）側、このズームレバーを他方へ倒すことで広角（ＷＩＤＥ）側にズームされる。このズームレバーへの操作によって、光学的なズームアップの限界まではレンズ鏡胴繰り出しなどによるズームアップが行なわれ、光学的なズームアップの限界を過ぎると、次は電子的なズームアップが行なわれる。この電子的なズームアップは、ＣＣＤ撮像素子２０上の拡大範囲を演算によって決定するものである。
【００３０】
このデジタルカメラ１には、‘撮影・記録’機能と‘画像データ再生’機能が備えられており、‘撮影・記録’機能のうちの‘記録’機能および‘画像データ再生’機能については、本発明と無関係であるので説明は省略し、‘撮影・記録’機能のうちの‘撮影’機能について説明しながら本発明のデジタルカメラの詳細を述べる。
【００３１】
このデジタルカメラ１では、図示しないズームレバーによって所定のズームが行なわれ、レリーズボタン１５が半押しされると、露出および合焦位置の検出が行なわれる。露出についての説明は、本発明とは無関係であるので省略し、合焦位置の検出について説明する。
【００３２】
本実施形態のデジタルカメラ１では、ＣＣＤ撮像素子が合焦位置の検出のため、光軸方向に対し所定の角度だけ傾けられる。
【００３３】
図３は、デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【００３４】
図３（ａ）には、右側に示すＣＣＤ撮像素子２０が、左側に示すフォーカスレンズ１２１に正対した状態が示されている。
【００３５】
図３（ｂ）には、図３（ａ）に示すＣＣＤ撮像素子の左側（図３では下側）が、ＣＣＤ撮像素子の中央下部に付設された軸２０１ａを中心に時計回りに角度αだけカメラ前方側に回転された様子が示されている。尚、ＣＣＤ撮像素子の中央下部の軸２０１ａは、図２に示す切換モータ２０ａの回転軸に直結されている。
【００３６】
図４は、フォーカスレンズに対し、角度αだけ傾けられたＣＣＤ固体撮像素子をフォーカスレンズ側およびカメラ上面側から見た場合の図である。
【００３７】
図４には、ＣＣＤ固体撮像素子２０の撮像エリアＡが示されており、その撮像エリアＡの中央部には、第１から第５までの５つのＡＦエリア（Ｂ１からＢ５）が設定されている。このデジタルカメラ１では、フォーカスレンズが所定の光軸上の範囲を移動する間に、各ＡＦエリアにおいて、撮像エリアＡにおいて結像された被写体像のうちの各ＡＦエリアに対応する部分被写体像についてのコントラストが検知され、ＡＦ評価値が取得される。
【００３８】
また、図４には、このＣＣＤ固体撮像素子を傾けるための切換モータ２０ａも示されており、この切換モータ２０ａは、後述する方法で決定された角度αだけＣＣＤ固体撮像素子を傾けるように切換モータドライバ２０ｂによって制御されている。
【００３９】
ここで、図４の上段側に示す、カメラ上面側からＣＣＤ固体撮像素子の撮像エリアＡを見た場合の図を参照しながら角度αの決定方法について説明する。
【００４０】
本実施形態のデジタルカメラ１では、ＣＣＤ撮像素子を傾ける角度αは、ＣＣＤ固体撮像素子を構成する受光素子のピッチの正射影の長さが、このデジタルカメラの設計時に予め設定された所定の許容錯乱円内に収まると共に、第１から第５ＡＦエリア（Ｂ１〜Ｂ５）の光軸方向のピッチが、設定された所定の許容錯乱円と現在選択されているズーム倍率とに基づき算出される焦点深度ｄと等しくなるように設定されている。つまり、従来の、コントラスト方式を採用するデジタルカメラのフォーカスレンズが焦点深度と同じ距離進むごとにコントラストを検出しているとすると、本実施形態のデジタルカメラ１によれば、フォーカスレンズが焦点深度の５倍の距離進むごとにコントラスト検知を行なっても、従来と同様の精度でのコントラストの検知が可能となる。
【００４１】
したがって、デジタルカメラ１によれば、上記のように決定された角度αで以ってＣＣＤ固体撮像素子を傾けたことで、同じ量のＡＦ評価値を従来の５分の１のサンプリング数で得ることができる。尚、各ＡＦエリアをさらに細分化して、各ＡＦエリアの光軸方向のピッチを焦点深度と同じ長さとすると、ＣＣＤ固体撮像素子をさらに傾けることができ、これにより、さらにサンプリング回数を少なくすることができる。
【００４２】
ＡＦ演算回路３５には、サンプリングが行なわれるごとにＣＣＤ撮像素子２０で読み出されたＲＧＢ信号が供給されるが、ＡＦ演算回路３５では、供給されたＲＧＢ信号を基に、各ＡＦエリアごとのコントラストの検知に基づきＡＦ評価値が算出される。
【００４３】
図５は、所定の被写体に対する、第１から第５までの各ＡＦエリアごとの、サンプリングが行なわれた位置におけるＡＦ評価値の変化を表すグラフ図である。尚、縦軸がＡＦ評価値、横軸がサンプリングが行なわれた光軸上の位置を示しており、‘１’は、フォーカスレンズが最もＣＣＤ撮像素子に近づいた場合の位置である。
【００４４】
図５には、所定の被写体に対する、各ＡＦエリアにおいて取得されたＡＦ評価値の変化が、各ＡＦエリアに対応した互いに異なる種類の線によって示されている。各ＡＦエリアごとの、全てのサンプリング位置についてのＡＦ評価値の取得が終了すると、各ＡＦエリアごとにピーク検出率が算出される。
【００４５】
ピーク検出率は、以下の式によって算出され、ピーク検出率の最も大きいエリアでのピークが合焦位置に最も近いということとなる。
【００４６】
ピーク検出率＝（最大ＡＦ評価値）−（２番目に大きいＡＦ評価値）／最大ＡＦ評価値
図５に基づく各ＡＦエリアごとのピーク検出率を、以下の表１に示す。
【００４７】
【表１】
2004138806.tif 000003
【００４８】
表１には、第４ＡＦエリアにおいて最高のピーク検出率が記録されたことが示されている。このデジタルカメラ１では、各ＡＦエリアごとに算出されたピーク検出率のうち最高の値が算出されたＡＦエリアにおけるピークが検出されたサンプリング位置、そのＡＦエリアのナンバー、および角度αからなる情報が記憶される。尚、このデジタルカメラ１では、ＡＦ評価値が２回連続して下がった場合をピークの検出としている。
【００４９】
したがって、図５に示される今回の合焦位置の検出では、サンプリング位置‘４’などの上記情報が記憶された後、傾けられていたＣＣＤ撮像素子はフォーカスレンズに対し正対した状態に戻され、フォーカスレンズは、記憶している情報に応じた位置に移動されて合焦が終了する。
【００５０】
デジタルカメラ１では、この合焦終了後、半押し状態にあったレリーズボタンが全押しされ、撮影記録が行なわれる。
【００５１】
図６は、本実施形態のデジタルカメラのレリーズボタンが半押し状態にされると起動される、フォーカス動作のルーチンのフローチャートである。
【００５２】
図６に示すステップＳ１では、ＣＣＤ撮像素子を傾けるための指示が切換モータドライバ２０ｂに出され、ステップＳ２では、初期位置であるサンプリング位置‘１’へのフォーカスレンズの移動が行なわれる。尚、本実施形態のデジタルカメラ１では、前述したように、サンプリング位置間の距離が、現在選択されているズーム倍率などにより決定される焦点深度の５倍の距離に等しくなっている。
【００５３】
ステップＳ３では、初期位置であるサンプリング位置‘１’での、各ＡＦエリアでのＡＦ評価値が取得される。その後、ステップＳ４に進み、サンプリング位置‘２’へのフォーカスレンズの移動が行なわれ、ステップＳ５では、再び各ＡＦエリアでのＡＦ評価値の取得が行なわれる。その後、ステップＳ６に進み、最終サンプリング位置に到達したか否かが判定される。
【００５４】
ステップＳ６において、最終サンプリング位置に到達していると判定されると、ステップＳ７に進み、前述したように、ＡＦエリアごとに算出したピーク検出率に基づき、最も高いピーク検出率を記録したＡＦエリアにおいてピークが検出されたサンプリング位置などの情報が記憶される。
【００５５】
ステップＳ８では、ＣＣＤ撮像素子がもとの状態に戻され、記憶している情報に基づいてフォーカスレンズの合焦位置への移動が行なわれる。その後、このルーチンを終了する。
【００５６】
ステップＳ６において、最終サンプリング位置に到達していないと判定されると、ステップＳ９に進み、ＡＦエリアのなかの中心に設定される第３ＡＦエリアＢ３においてピークが検出されたか否かが判定される。
【００５７】
ステップＳ９において、いまだ第３ＡＦエリアＢ３においてピークが検出されていないと判定されると、ステップＳ４に戻る。
【００５８】
ステップＳ９において、第３ＡＦエリアＢ３におけるピークが検出されたと判定されると、これ以上サンプリングを繰り返すのは無駄であるとしてフォーカスレンズのステップ移動を中止しステップＳ１０に進む。
【００５９】
ステップＳ１０では、各ＡＦエリアごとにピークが検出される。
【００６０】
ステップＳ１１では、第３ＡＦエリアＢ３におけるピークが検出されたサンプリング位置を含む前後のサンプリング位置において、第３ＡＦエリアＢ３以外のＡＦエリアにおけるピークが検出されているか否かが判定される。これは、例えば、２つのＡＦエリアそれぞれで、異なる被写体のコントラストを検出している場合に対処するためである。
【００６１】
ステップＳ１１において、第３ＡＦエリアＢ３以外のＡＦエリアにおいても、第３ＡＦエリアＢ３におけるピークが検出されたサンプリング位置を含む前後のステップ位置のいずれかでピークが検出されていると判定されると、ステップＳ１２に進み、各ＡＦエリアごとにピーク検出率を算出し、最高のピーク検出率が算出されたＡＦエリアのピークが検出されたサンプリング位置、そのＡＦエリアのナンバー、および角度α空なる情報が記憶される。その後、ステップＳ１３に進み、ＣＣＤ撮像素子が元の状態に戻され、記憶した情報に基づいた位置へのフォーカスレンズの移動が行なわれる。その後、このルーチンを終了する。
【００６２】
ステップＳ１１において、第３ＡＦエリアＢ３以外のＡＦエリアにおけるピークが、第３ＡＦエリアＢ３におけるピークが検出されたサンプリング位置を含む前後のサンプリング位置以外のサンプリング位置で検出されたと判定されると、ステップＳ１４に進み、第３ＡＦエリアＢ３におけるピーク値が取得されたサンプリング位置を基に設定された光軸上の所定範囲を、今度は、このデジタルカメラ１の焦点深度と同じ間隔のサンプリング位置を設定し、改めて、第３ＡＦエリアＢ３においてＡＦ評価値を取得する。
【００６３】
その後、ステップＳ１５に進み、この細かいサンプリング位置による合焦位置の検出においてピークが検出されたか否かが判定される。
【００６４】
ステップＳ１５において、この細かいサンプリング位置においてピークを検出したと判定されると、ステップＳ１６に進み、第３ＡＦエリアＢ３におけるピーク位置に対応するサンプリング位置、および角度αが記憶され、ＣＣＤ撮像素子が元に戻されると、フォーカスレンズは、これらの記憶した情報に応じた位置に移動される。その後、このルーチンを終了する。
【００６５】
ステップＳ１５において、第３ＡＦエリアＢ３におけるピーク値が取得されたサンプリング位置を基に設定された光軸上の所定範囲においてピーク位置を検出できなかったと判定されると、最初のサーチ時に取得されたＡＦ評価値の中で最大の評価値が取得されたサンプリング位置などの情報が記憶され、ＣＣＤ撮像素子が元に戻されると、フォーカスレンズは、記憶した距離に応じた位置に移動される。その後、このルーチンを終了する。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態のデジタルカメラ１では、合焦位置の検出にあたり、ＣＣＤ撮像素子が光軸方向に対し所定の角度だけ傾けられるため、この傾けられた固体撮像素子上に設定された、フォーカスレンズに対する距離が互いに異なるＡＦエリアごとにコントラストの検知が行なわれる。すなわち、本実施形態のデジタルカメラ１によれば、上述のように決定された角度αで以ってＣＣＤ固体撮像素子を傾けたことで、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となることから、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００６７】
尚、本実施形態では、固体撮像素子上に５つのＡＦエリアを設定した例を挙げて説明したが、このＡＦエリアは複数あればよく、本発明のデジタルカメラが、３つ、あるいは７つのＡＦエリアを設定するものであってよく、また、偶数個のＡＦエリアを有するものであってよい。
【００６８】
次に、本発明のデジタルカメラのうちの第２のデジタルカメラの一実施形態について説明する。尚、本実施形態であるデジタルカメラ２の外観は、第１のデジタルカメラの実施形態であるデジタルカメラ１の外観と同じであるの外観の図示および説明は省略する。
【００６９】
また、本実施形態のデジタルカメラ２の内部構成についての第１のデジタルカメラの実施形態であるデジタルカメラ１との相違点は、デジタルカメラ１では、フォーカシング時に固体撮像素子を光軸方向に対して傾けるための機構が、光を屈折させるためのプリズムをフォーカシング時にこのデジタルカメラ２の撮影光学系に組み込んだり撮影光学系から退避させたりするための機構として使用されている点のみであるので、デジタルカメラ２の内部ブロック図についての図示および説明は省略する。尚、以下では、デジタルカメラ１で採用されているものと同じ機能を有するものには、デジタルカメラ１において付されている符号と同じ符号が付されている。
【００７０】
図７は、デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【００７１】
図７には、フォーカスレンズとＣＣＤ撮像素子２０の間にプリズム１２２が配置された様子が示されている。本実施形態のデジタルカメラ２では、左側に示すフォーカスレンズ１２１に対し、プリズムの右側（図では上側）に付設された、光軸方向と平行に延びる軸２０１ａを中心にプリズムを回転させることで、このプリズムをフォーカスレンズとＣＣＤ撮像素子との間に配置したり、フォーカスレンズとＣＣＤ撮像素子との間から退避させたりすることが可能となっている。尚、プリズムの右端の軸２０１ａは、図２に示す切換モータ２０ａの回転軸に直結されている。
【００７２】
デジタルカメラ２では、フォーカシング時に、フォーカスレンズとフォーカスレンズに正対したＣＣＤ撮像素子との間にプリズムを配置することにより、図７に点線で示す、ＣＣＤ面に対し傾けられた面を像面とすることができるために、このデジタルカメラ２でも、ＣＣＤ撮影素子上に設けた各ＡＦエリアからフォーカスレンズまでの距離が互いに異なっているという状態と同じ状態が作り出されている。
【００７３】
したがって、本実施形態のデジタルカメラ２によっても、同じ量のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング数で得ることができることから、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となり、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。尚、本実施形態では、プリズムを採用した場合を示したが、本発明の第２のデジタルカメラでは、光を屈折するものであれば、プリズム以外の部材を採用してもよい。
【００７４】
デジタルカメラ２のフォーカシング動作のルーチンのフローチャートについては、デジタルカメラ１のルーチンのフローチャートにおけるＣＣＤ撮像素子を傾ける動作が、デジタルカメラ２では、プリズムの所定位置への配置に置き換わるだけであるので図示および説明は省略する。
【００７５】
さらに、本発明のデジタルカメラのうちの第３のデジタルカメラの一実施形態について説明する。尚、本実施形態であるデジタルカメラ３の外観は、デジタルカメラ１の外観と同じであるので図示および説明は省略する。
【００７６】
また、本実施形態のデジタルカメラ３の内部構成についてのデジタルカメラ１との相違点は、デジタルカメラ１では、フォーカシング時に固体撮像素子を光軸方向に対して傾けるための機構が備えられているのに対し、本実施形態のデジタルカメラ３では、その機構の代わりに、通常のカメラに使用されるフォーカスレンズに較べて非点収差が残ったフォーカスレンズが使用され、像面湾曲が顕著にされている点のみであるので、デジタルカメラ３の内部ブロック図についての図示および説明は省略する。
【００７７】
図８は、デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【００７８】
図８には、右側にＣＣＤ撮像素子２０が、左側にフォーカスレンズ１２１が示されている。
【００７９】
このデジタルカメラ３では、このように、像面湾曲を顕著に引き起こすことにより、図８の点線に示す湾曲面が像面となるため、デジタルカメラ１におけるような、ＣＣＤ撮影素子上に設けた各撮像エリアからフォーカスレンズまでの距離を互いに異ならせるという状態と同じ状態が作り出されている。したがって、本実施形態のデジタルカメラ３によっても、同じ量のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング数で得ることができることから、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となり、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００８０】
デジタルカメラ３のフォーカシング動作のルーチンのフローチャートについては、デジタルカメラ１のルーチンのフローチャートにおけるＣＣＤ撮像素子を傾ける動作が、デジタルカメラ３では行なわれない点のみが相違点であるので図示および説明は省略する。
【００８１】
最後に、本発明のデジタルカメラのうちの第４のデジタルカメラの一実施形態について説明する。尚、本実施形態であるデジタルカメラ４の外観は、第１のデジタルカメラの実施形態であるデジタルカメラ１の外観と同じであるの図示および説明は省略する。
【００８２】
また、本実施形態のデジタルカメラ４の内部構成についてのデジタルカメラ１との相違点は、デジタルカメラ１では、フォーカシング時に、固体撮像素子を光軸方向に対して傾けるための機構が備えられているのに対し、本実施形態のデジタルカメラ４では、その機構の代わりに、通常のデジタルカメラに使用される固体撮像素子と異なる、段差を有する固体撮像素子を採用している点のみであるので、デジタルカメラ４の内部ブロック図についての図示および説明は省略する。
【００８３】
図９は、デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【００８４】
図９には、右側にＣＣＤ撮像素子２０が、左側にフォーカスレンズ１２１が示されている。
【００８５】
このデジタルカメラ４では、このように、光軸方向に段差を有することで、デジタルカメラ１における、ＣＣＤ撮影素子上に設けた各撮像エリアからフォーカスレンズまでの距離が互いに異なっているという状態と同じ状態が作り出されている。したがって、本実施形態のデジタルカメラ４によっても、同じ量のＡＦ評価値を従来よりも少ないサンプリング数で得ることができることから、コントラストのサンプリング回数が減ることで、サンプリングが行なわれる位置と位置との間の区間が広くなり、その区間におけるフォーカスレンズの走査速度は、サンプリングが可能な上限速度を越えた速度での移動が可能となり、従来と同じ精度の合焦位置検出を従来よりも短い時間で行なうことができる。
【００８６】
デジタルカメラ４のフォーカシング動作のルーチンのフローチャートについては、デジタルカメラ１のルーチンのフローチャートにおけるＣＣＤ撮像素子を傾ける動作が、デジタルカメラ４では行なわれない点のみが相違点であるので図示および説明は省略する。尚、上述した、本発明の第３のデジタルカメラ、あるいは本発明の第４のデジタルカメラの実施形態であるデジタルカメラは、例えば、中心付近にピントが合っている場合には、周辺ではピントが合ってない写真の撮影を許容しているカメラである。
【００８７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のデジタルカメラよれば、コントラスト方式による合焦位置の検出に要する時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラのうちの第１のデジタルカメラの一実施形態の、斜め前方からの外観斜視図である。
【図２】本実施形態のデジタルカメラの内部ブロック図である。
【図３】デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【図４】フォーカスレンズに対し、角度αだけ傾けられたＣＣＤ固体撮像素子をフォーカスレンズ側およびカメラ上面側から見た場合の図である。
【図５】所定の被写体に対する、第１から第５までの各ＡＦエリアごとの、各ステップにおけるＡＦ評価値の変化を表すグラフ図である。
【図６】本実施形態のデジタルカメラのレリーズボタンが半押し状態にされると起動される、フォーカス動作のルーチンのフローチャートである。
【図７】デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【図８】デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【図９】デジタルカメラの上面から、フォーカスレンズおよびＣＣＤ撮像素子を透視した場合の図である。
【符号の説明】
１　デジタルカメラ
１０　レンズ鏡胴
１１　ズームレンズ
１１１　前面レンズ
１１２　移動レンズ
１１２ａ　ズームモータ
１１２ｂ　ズームモータドライバ
１２１　フォーカスレンズ
１２１ａ　フォーカスモータ
１２１ｂ　フォーカスモータドライバ
１２２　プリズム
１３　フラッシュ調光窓
１４　フラッシュ発光窓
１５　レリーズボタン
２０、２０１　ＣＣＤ撮像素子
２０ａ　切換モータ
２０ｂ　切換モータドライバ
２１　タイミングジェネレータ
２２　ＣＤＳＡＭＰ
２３　Ａ／Ｄ変換回路
２４　画像入力コントローラ
２５　画像信号処理回路
２６　圧縮処理回路
２７　ビデオエンコーダ
２８　画像表示制御装置
２９　液晶パネル
３０　記録メディア
３１　メディアコントローラ
３２　ＶＲＡＭ
３３　ＳＤＲＡＭ
３４　ＡＥ検出回路
３５　ＡＦ検出回路
３６　ＣＰＵ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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