(57)【要約】      （修正有）【課題】低照度環境下、低輝度被写体においてもＡＦ合焦可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、撮像手段１０３からの画像信号のコントラストに基づいてフォーカス検出を行うオートフォーカス手段１０１と、画像信号から被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段１０１と、オートフォーカス動作時に被写体が規定の明るさより暗い場合に、被写体に対して補助光を照射する補助光手段１０６と、レンズの明るさに関する情報、オートフォーカス時のレンズ駆動速度を含むレンズ情報を取得するレンズ情報取得手段１０１、１０５と、輝度情報とレンズ情報とからオートフォーカス時に点灯させる補助光の点灯時間の予測値である予測点灯時間を演算するための予測点灯時間演算手段１０１と、補助光の点灯を禁止する予め１つ以上決められた点灯禁止時間と、予測点灯時間と点灯禁止時間とから補助光に流す電流値を演算する電流値演算手段１０１とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像手段（図１の１０３、１０４）からの画像信号のコントラストに基づいてフォーカス検出を行うオートフォーカス手段（図１の１０１）と、
前記画像信号から被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段（図１の１０１）と、
前記オートフォーカス動作において、前記被写体が規定の明るさより暗い場合に、該被写体に対して補助光を照射する補助光手段（図１の１０６）と、
レンズの明るさに関する情報、前記オートフォーカス時のレンズ駆動速度を含むレンズ情報を取得するレンズ情報取得手段（図１の１０１、１０５）と、
前記輝度情報と前記レンズ情報とから前記オートフォーカス時に点灯させる前記補助光の点灯時間の予測値である予測点灯時間を演算するための予測点灯時間演算手段（図１の１０１、図２のＦ２０６）と、
前記補助光の点灯を禁止する予め１つ以上決められた点灯禁止時間と、
前記予測点灯時間と前記点灯禁止時間とから前記補助光に流す電流値を演算する電流値演算手段（図１の１０１、図２のＦ２０７）と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
実際に前記補助光を点灯した時間を計測する点灯時間計測手段（図１の１０１、図２のＦ２０９とＦ２１２）と、前記点灯禁止時間を前記点灯時間計測手段によって計測した実点灯時間によって補正する点灯禁止時間補正手段（図１の１０１、図２のＦ２０４）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記補助光手段がＬＥＤであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補助光の周囲温度を検出する温度検出手段（図１の１０９）と、
検出した前記周囲温度を用いて前記補助光に流す電流値を補正する手段（図１の１０１、図２のＦ２０７）と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
温度計ＩＣを用いる温度検出手段１（図１の１０９）と、
前記ＬＥＤの順方向電圧ＶＦの温度特性から算出する温度検出手段２と、
の２つの前記温度検出手段を有し、
前記ＬＥＤを前回点灯してから所定時間以上点灯していない場合は前記温度検出手段１を用いて前記補助光に流す電流値を補正し、
さらに温度検出手段２の基準値とし、
所定時間内に点灯している場合は温度検出手段２を用いて前記補助光に流す電流値を補正することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記点灯禁止時間を経過後、前記補助光の温度を前記温度検出手段１あるいは前記温度検出手段２によって測定し、前記温度が所定値以下であれば前記補助光の点灯を許可することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前回の前記輝度情報と今回の前記輝度情報との差が所定値以下である場合に、前回の前記実点灯時間に基づいて前記補助光点灯時の前記予測点灯時間に補正をかけることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記オートフォーカスに必要な画像フレーム取得期間以外は前記補助光を消灯する補助光消灯手段１を有することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
レンズの明るさ情報がレンズのＦナンバー、周辺光量落ちに関する情報であることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に内蔵あるいは外付けされた発光素子の駆動制御に関し、特にオートフォーカス（以下、ＡＦ）補助光として用いるＬＥＤの駆動制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置では、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら、撮像素子に結像した被写体像の輝度信号の高周波成分（以下、焦点評価値）が最大となる位置を検出して焦点調節を行う方式の焦点調節装置が採用されることが多い。この方式をコントラスト検出方式といい、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら焦点評価値が最大となる位置（合焦位置）を検出する動作をスキャン動作という。このコントラスト検出方式は、低照度環境下では被写体像の輝度が低く、コントラスト検出が困難になるため、ＬＥＤ（赤外発光ダイオード）などの補助光光源を設けてスキャン中に補助光照射を行うことが多い。
【０００３】
特許文献１には、撮影モードや焦点距離、レンズのＦナンバーなどによってＬＥＤに流す電流を変えることでＬＥＤの明るさを最適化する構成が開示されている。また特許文献２には、被写体の明るさを検出し、その結果に基づいてＬＥＤの明るさを最適化する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４４５３５号公報
【特許文献２】特開２００５−３１２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、ＬＥＤの明るさをＬＥＤに流す電流を制限することで実現する構成であって電流の上限に関しては言及されておらず、電流を制限しない場合でも明るさが不足するような条件には対応できない。その結果コントラスト検出をうまくできず合焦できない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ＬＥＤの定格を守りつつＡＦ補助光ＬＥＤの発光量を最大限まで引き出すことで従来よりもさらなる低照度環境下、低輝度被写体においてもＡＦ合焦可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、
撮像手段（図１の１０３、１０４）からの画像信号のコントラストに基づいてフォーカス検出を行うオートフォーカス手段（図１の１０１）と、
前記画像信号から被写体の輝度情報を取得する輝度情報取得手段（図１の１０１）と、
前記オートフォーカス動作において、前記被写体が規定の明るさより暗い場合に、該被写体に対して補助光を照射する補助光手段（図１の１０６）と、
レンズの明るさに関する情報、前記オートフォーカス時のレンズ駆動速度を含むレンズ情報を取得するレンズ情報取得手段（図１の１０１、１０５）と、
前記輝度情報と前記レンズ情報とから前記オートフォーカス時に点灯させる前記補助光の点灯時間の予測値である予測点灯時間を演算するための予測点灯時間演算手段（図１の１０１、図２のＦ２０６）と、
前記補助光の点灯を禁止する予め１つ以上決められた点灯禁止時間と、
前記予測点灯時間と前記点灯禁止時間とから前記補助光に流す電流値を演算する電流値演算手段（図１の１０１、図２のＦ２０７）と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像装置によれば、予測点灯時間と点灯禁止時間とを設けることによって任意の電流をＬＥＤに流した場合におけるＬＥＤでの損失を求めることができる。その損失がＬＥＤの許容損失定格値を超えない範囲でＬＥＤに流す電流値を決定することができる。すなわち、ＬＥＤの定格を守りつつ、ＡＦ補助光ＬＥＤの明るさを最大限に発光させることができ、低照度環境下、低輝度被写体においてもＡＦ合焦可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の撮像装置システム構成ブロック図
【図２】本発明の実施例１のシステムフローチャート
【図３】本発明の電流制御回路図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施形態にかかわる撮像装置システムの構成を表すブロック図である。
【実施例１】
【００１１】
図１と図２を参照して本発明の第１の実施例による撮像装置について説明する。図１は本発明の撮像装置システムの構成を表すブロック図である。
【００１２】
１０１は撮像装置全体の機能を制御する中央演算処理装置としてのＣＰＵ、１０２は測光や測距などの被写体情報検出に関する動作を開始するための撮影動作開始信号を発生させるためのスイッチとしてのＳＷである。
【００１３】
１０３は被写体像を取り込み、光の強弱を信号電荷に変換・蓄積するＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）やＣＣＤ(Charge Coupled Device)などのイメージセンサ、１０４はイメージセンサ１０３からのアナログ信号をディジタル信号へと変換処理する画像処理ＩＣ、１０５は撮像装置と着脱可能な撮像レンズ、１０６はオートフォーカス（以下、ＡＦ）動作時に被写体に光を照射するためのＬＥＤとしてのＡＦ補助光ＬＥＤ、１０７はＡＦ補助光ＬＥＤに流す電流値を制御するための電流制御回路、１０８は記憶媒体としてのメモリ、１０９は周辺の周囲温度を計測するための温度計ＩＣである。
【００１４】
ＣＰＵ１０１はペリフェラルとの通信手段、ＡＦ動作を含む撮像レンズ１０５の駆動制御手段、画像処理ＩＣ１０４からの信号を元に被写体輝度の算出手段、ＡＦ動作手段、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の明るさを制御する手段、その他撮影動作に関する全ての制御を行う手段を有する。
【００１５】
記憶媒体としてのメモリ１０８はＣＰＵ１０１と外部接続されており、ＣＰＵ１０１によって制御される構成としているが、ＣＰＵ１０１内に内蔵されている構成としても良い。ＣＰＵ１０１はＳＷ１０２からの撮影動作開始信号を受け付けると、被写体の測光およびＡＦ動作を行う。
【００１６】
一方、撮像レンズ１０５もマイクロコンピュータ（以下、レンズＣＰＵ１０１）を内部に有し、ＣＰＵ１０１と通信を行うことを可能とする。この通信を用いて、ＣＰＵ１０１はレンズＣＰＵ１０１から当該レンズのＦナンバーや周辺光量落ち情報、ＡＦ機構の動作速度といったレンズ固有の情報（以下、レンズ情報）を受信する。
【００１７】
ここで、ＣＰＵ１０１によるＡＦ動作について簡単に説明する。画像処理ＩＣ１０４は撮像レンズ１０５を通してイメージセンサ１０３に結像されたアナログ情報をディジタル情報に変換し、ＣＰＵ１０１に入力する。
【００１８】
ＣＰＵ１０１は撮像レンズ１０５を至近から無限遠または無限遠から至近の方向に移動させながら複数の位置で画像のコントラストを検出し、コントラストの評価値を算出する。算出したコントラストの評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置と判定し、その位置までレンズを移動させるようにレンズを駆動制御する。
【００１９】
このケースとは別に、被写体コントラストが曖昧な場合や低輝度である場合では評価値を算出できないと判断し、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を点灯させて被写体に光を照射することで被写体のコントラストを明瞭にし、コントラストの評価値を得る。当然ながら、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の投光経路についてはできるだけ光軸近くを平行に通るようにＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を取り付けることとする。
【００２０】
次にＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を制御する電流制御回路１０７について説明する。まず、ＬＥＤには流せる電流定格値が決まっているため、電流定格値を超える電流を流した場合、ＬＥＤの破壊につながることがある。そのため電流定格値を超えない範囲で使用する必要がある。またＬＥＤの電流定格値には一般的に、定常的に電流を流した場合の定常電流定格値と、過渡的に電流を流した場合のピーク電流定格値とがある。通常、ピーク電流定格値はＬＥＤの許容損失ＰＤと順方向電圧ＶＦとで決まるものであり、所定時間の中で流して良い期間とその電流値が決まっていることが多い。
【００２１】
ここで、電流制御回路１０７はＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を可変的に制御可能な回路であって、ＣＰＵ１０１が決定して電流値をＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流すための回路である。簡単な構成例としては、図３に表すように電源３０４とＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の間に抵抗を入れて電流を制限する定抵抗回路があり、抵抗群３０２をスイッチ群３０１経由で複数接続し、スイッチ群３０１をＣＰＵ１０１によって選択することでＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を切り替えることができる。
【００２２】
ＣＰＵ１０１はスイッチ群３０１の中から１つだけ選択しても良いし、複数選択することで抵抗値が合成されるのでさらに幅広い電流値を選択可能となる。
【００２３】
上記構成を前提に、図２を用いて本実施例１のＣＰＵ１０１の動作フローについて説明する。
【００２４】
ＣＰＵ１０１はＳＷ１０２が押下されたことを検出する（Ｆ２０１）と、装着された撮像レンズ１０５のレンズＣＰＵ１０１と通信を行ってレンズ情報を取得する（Ｆ２０２）とともに、イメージセンサ１０３からの被写体情報を元に被写体の輝度を算出する（Ｆ２０３）。
【００２５】
算出した被写体輝度が所定値以上である場合（Ｆ２０４のＮｏ）、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を点灯させることなくＡＦ動作を開始する（Ｆ２２３）。
【００２６】
被写体輝度が所定値以下である場合（Ｆ２０４のＹｅｓ）、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を使用してＡＦ動作することに決定し（Ｆ２０５）、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を点灯させてからＡＦ動作完了（ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６消灯）までにかかると予測される時間（以下、予測点灯時間Ｔ１）を算出する（Ｆ２０６）。
【００２７】
算出した予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を元にＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を算出して決定する（Ｆ２０７）。
【００２８】
ここで、予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１とＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を算出するための演算方法について説明する。まずＦナンバーや周辺光量落ち情報といったレンズ情報と被写体輝度とからＡＦ動作中にイメージセンサ１０３に取り込まれる光量を予測することでＡＦ動作にかかる時間、すなわち予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を算出する。
【００２９】
次に、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の許容損失ＰＤ、順方向電圧ＶＦ、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の温度係数ＴＥＭＰ、予め決められた所定時間である固定点灯禁止時間Ｔ２、そして予測点灯時間Ｔ１とから、例えば下記式１によってＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流ＩＦを演算する。
ＩＦ＝ＴＥＭＰ＊（ＰＤ／ＶＦ）＊（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ１            ・・・（式１）
式１について説明する。
【００３０】
係数であるＴＥＭＰを式１から除き、左右の項を移項すると、
ＰＤ／ＶＦ＝ＩＦ＊Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）                          ・・・（式２）
となる。左項は定常電流定格値を意味し、右項はＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流せる最大電流ＩＦにＴ１とＴ２のＤｕｔｙ比をかけたものである。すなわち、ＩＦはＴ１とＴ２によって決まることを表している。
【００３１】
ここで、温度係数ＴＥＭＰとは、ＬＥＤの周囲温度による電流定格値のディレーティング特性のことであり、ＬＥＤによって決まっている。
【００３２】
ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の周囲温度の検出方法としては例えば温度計ＩＣ１０９をＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の周辺に配置し、ＣＰＵ１０１が温度計ＩＣ１０９と通信することによって検出することができる。
【００３３】
また、ＬＥＤの順方向電圧ＶＦは温度特性を持つため、順方向電圧ＶＦの値から温度を求めることもできる。
【００３４】
あるいは温度計ＩＣ１０９とＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の順方向電圧ＶＦの両方を用いる方法も効果的である。ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６をしばらく点灯していない場合、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６そのものの温度と周囲温度との差は小さいため、温度計ＩＣ１０９で測定した温度を取得し、同時に順方向電圧ＶＦも取得することで、周囲温度と順方向電圧ＶＦとの相関を取る。
【００３５】
ＬＥＤ点灯直後はＬＥＤ本体の温度が高くなっているため、温度計ＩＣ１０９ではなく順方向電圧ＶＦの値から温度を算出する。
【００３６】
このように組み合わせて使用することで、常に精度の良いＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の周囲温度を取得することが可能となる。
【００３７】
上記のように算出した電流をＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流して点灯させ、ＡＦ動作を開始する（Ｆ２０８）と同時に、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を点灯してからＡＦ動作完了して消灯させるまでの時間の計測を開始する（Ｆ２０９）。
【００３８】
ＡＦ動作を続け、予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１以内にＡＦ合焦完了した場合（Ｆ２１０のＹｅｓ）、ＬＥＤを消灯する（Ｆ２１１）と同時に、Ｆ２０９からの時間である実ＬＥＤ点灯時間Ｔ３をメモリ１０８に保存する。
【００３９】
その後ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の温度を計測し（Ｆ２１３）、点灯禁止時間Ｔ４を演算して決定し（Ｆ２１４）、Ｔ４だけＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の点灯を禁止し（Ｆ２１５）、その後ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の点灯を許可し（Ｆ２１６）、シーケンス終了とする。
なお、点灯禁止時間の演算式は下記式３である。
Ｔ４＝（ＩＦ＊ＶＦ／ＰＤ−１）＊Ｔ３                            ・・・（式３）
式３について説明する。
【００４０】
式３は式１の予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１と実ＬＥＤ点灯時間Ｔ３とを、固定点灯禁止時間Ｔ２と点灯禁止時間Ｔ４とを入れ替えたものである。すなわち、実際にＬＥＤを点灯した時間から点灯禁止時間を新たに算出している。
【００４１】
このようにして点灯禁止時間を更新することで、ＬＥＤの点灯禁止時間が固定点灯禁止時間より短くなり、次のＡＦ動作への待ち時間を少なくすることができる。
【００４２】
次にＦ２１０でＮｏの場合、予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１経過したか否かを判定し経過していない場合（Ｆ２１７のＮｏ）はそのままＡＦ動作を継続し、Ｔ１経過している場合（Ｆ２１７のＹｅｓ）はＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を消灯して（Ｆ２１８）、固定点灯禁止時間Ｔ２だけＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の点灯を禁止する（Ｆ２１９）。
【００４３】
Ｔ２経過後、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の点灯を許可し（Ｆ２２０）、ＳＷ１０２の状態を検出して押下された状態（Ｆ２２１のＹｅｓ）であれば予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を所定値だけ補正（Ｆ２２２）した後、Ｆ２０８に戻って再度ＡＦ動作を開始する。
【００４４】
ＳＷ１０２が押下されていない状態（Ｆ２２１のＮｏ）であればシーケンス終了とする。
【００４５】
本実施例１によれば、予測点灯時間Ｔ１と固定点灯禁止時間Ｔ２とを設けることによって任意の電流をＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流した場合におけるＡＦ補助光ＬＥＤ１０６での損失を求めることができる。
【００４６】
その損失がＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の許容損失定格値を超えない範囲でＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に最大限の電流を流すことで被写体輝度を最大限まで明るくすることができ、ＡＦ性能の向上を実現とするとともに、ＬＥＤの電流定格値を超えない範囲でＬＥＤを使用することができる。
【００４７】
被写体輝度を限りなく明るくすることでＡＦ動作時間の短縮にもつながる。
【００４８】
また、温度補正をリアルタイムで行うことで、使用したいタイミングでの最適な電流をＬＥＤに流すことを可能とし、温度計ＩＣ１０９とＬＥＤの温度特性による温度検出方法の２つを用いることでより精度の高い温度補正を行うことができる。
【実施例２】
【００４９】
実施例２は実施例１を基本構成として、さらにＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流値を増やすための制御と省エネ制御を加えたものであり、以下に図１と図２を用いて実施例２について説明する。
【００５０】
実施例１では合焦するまではＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を常に点灯させる前提で述べたが、実施例２ではイメージセンサ１０３から取得できる画像フレームの内、ＡＦに使用する画像フレームを取得する時にのみＡＦ補助光ＬＥＤ１０６を点灯する制御を加える。その結果、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６の点灯時間の合計が短くなるため予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を短縮でき、ＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流を増やすことが可能となる。
【００５１】
また、前回シーケンスにおいてＦ２０１でＹｅｓの場合に実ＬＥＤ点灯時間Ｔ３と予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１とを比較し、その差分を埋める方向に予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を短縮するような補正値を算出してメモリ１０８に保存しておき、今回シーケンス時において、メモリ１０８に保存しておいた補正値で予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を補正して用いる。ただし、前回の被写体輝度と今回の被写体輝度との差が所定値以下である場合に限る。その結果、予測ＬＥＤ点灯時間Ｔ１を短縮でき、すなわち式１よりＡＦ補助光ＬＥＤ１０６に流す電流を増やすことが可能となる。
【００５２】
その他のＡＦ動作に関する処理は実施例１と同様である。
【００５３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０１  ＣＰＵ（中央演算処理装置；マイクロコンピュータ）、
１０２  撮影動作開始スイッチ（ＳＷ）、
１０３  イメージセンサ（ＣＭＯＳ撮像素子、ＣＣＤ）、
１０４  画像処理ＩＣ、１０５  撮像レンズ、１０６  ＡＦ補助光（ＬＥＤ）、
１０７  電流制御回路、１０８  メモリ、１０９  温度計ＩＣ
【図１】
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【図２】
2016142771.tif 000004
【図３】
2016142771.tif 000005