(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像領域にて光電変換を行う撮像手段と、
被写体の明るさに応じて、前記撮像領域にて光電変換を行う電荷蓄積時間を変化させる蓄積制御手段と、
前記撮像領域から信号を読み出す際、被写体の明るさが第１の照度である場合よりも、当該第１の照度よりも低い第２の照度である場合のほうが前記信号を読み出す領域を広く設定して信号を読み出すように制御する領域設定手段と、
前記領域設定手段により設定された領域から読み出された信号の内の測距枠に合わせた所定の領域の信号に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記第１の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示せず、前記第２の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記被写体が第１の照度である場合よりも当該第１の照度よりも低い第２の照度である場合のほうが前記電荷蓄積時間を長くすることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記被写体が第２の照度である場合には、前記焦点調節動作が終了した後に、露出調整、及びホワイトバランス調整を時系列的に行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
被写体の明るさに応じて、撮像領域にて光電変換を行う電荷蓄積時間を変化させる工程と、
前記撮像領域から信号を読み出す際、被写体の明るさが第１の照度である場合よりも、当該第１の照度よりも低い第２の照度である場合のほうが前記信号を読み出す領域を広く設定して信号を読み出す工程と、
前記設定された領域から読み出された信号の内の測距枠に合わせた所定の領域の信号に基づいて焦点調節を行う工程と、
前記第１の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示せず、前記第２の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示するよう制御する工程とを有することを特徴とする焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子スチルカメラ等の撮像装置、焦点調節装置及び焦点調節方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子スチルカメラなどの２次元の撮像領域を有する撮像装置では、被写体像の映像信号より画面の鮮鋭度を検出し、それが最大となるようにフォーカスレンズ位置を制御して、ピントを会わせる方式が知られている。
【０００３】
前記鮮鋭度の評価としては一般に、バンドパスフィルタ（以下ＢＰＦと略す）により抽出された映像信号の高周波成分の強度、あるいは微分回路などにより抽出された映像信号のボケ幅検出強度などを用いる。これは、通常の被写体を撮影した場合、ピント（焦点）がぼけている状態では小さく、ピントが合うにつれて大きくなり、完全にピントが合った状態で、最大値に達する。従って、フォーカスレンズの制御は、前記鮮鋭度が小さいときは、大きくなる方向になるべく早く動かし、大きくなるにつれて、ゆっくりと動かして、精度良く山の頂上でフォーカスレンズを止めるように、すなわちピントを合わせるようにする。また、一般に、このようなオートフォーカス方式を山登り法オートフォーカス（以下山登りＡＦと略す）と呼んでいる。
【０００４】
また、フォーカスレンズ位置を正確に検出し、鮮鋭度信号が最大値の時のフォーカスレンズ位置を記憶し、鮮鋭度信号がある所定値下がったところで、記憶したフォーカスレンズ位置に戻すことで、フォーカスレンズを鮮鋭度信号の山のピークに止めるようにしている。
【０００５】
また、鮮鋭度信号のピーク値にフォーカスレンズを止め、合焦とした後に、鮮鋭度信号がピーク値からある程度変化したら、被写体が変化したと判断して、フォーカスレンズを駆動し、次の被写体の鮮鋭度信号のピーク値を探す。この動作を再起動と呼んでいる。
【０００６】
また、山登りＡＦを行う際に、無限と至近のどちらにフォーカスレンズを駆動すれば良いかを判断するために、フォーカスレンズを至近と無限側に所定パルスの微小駆動し、その時の鮮鋭度信号を検出し、鮮鋭度信号が大きかった方向に山登りＡＦを始めるようにしている。この動作をウォブリングと呼んでいる。
【０００７】
そして、ＡＦを行うための被写体の映像信号は撮像素子の中央付近の場合が多く、また、範囲がある程度限定されている。従って、ＡＦを行うための映像信号は撮像素子の全面でなく、被写体を抽出できる範囲が望ましい。全面の信号を抽出してしまうと、遠近競合といわれる、背景にピントが合ってしまう現象が起きてしまう。従って、ＡＦ用の測距枠は図２（ｂ）（ｃ）に示すような範囲となることが多い。また、撮影者が任意の場所を選べるようにしたものもあり、その場合は図２（ａ）のような範囲をとることもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来では、被写体が高輝度であっても、低輝度であっても、撮像領域での電荷蓄積時間が同じであった。そのために、低輝度でAF動作を行おうとすると、電荷の量が少ない等の理由で正確なAFが行えない等の問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、撮像領域にて光電変換を行う撮像手段と、被写体の明るさに応じて、前記撮像領域にて光電変換を行う電荷蓄積時間を変化させる蓄積制御手段と、前記撮像領域から信号を読み出す際、被写体の明るさが第１の照度である場合よりも、当該第１の照度よりも低い第２の照度である場合のほうが前記信号を読み出す領域を広く設定して信号を読み出すように制御する領域設定手段と、前記領域設定手段により設定された領域から読み出された信号の内の測距枠に合わせた所定の領域の信号に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、前記第１の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示せず、前記第２の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示するよう制御する制御手段とを備えたことを特徴とする焦点調節装置を提供する。
【００１０】
また、被写体の明るさに応じて、撮像領域にて光電変換を行う電荷蓄積時間を変化させる工程と、前記撮像領域から信号を読み出す際、被写体の明るさが第１の照度である場合よりも、当該第１の照度よりも低い第２の照度である場合のほうが前記信号を読み出す領域を広く設定して信号を読み出す工程と、前記設定された領域から読み出された信号の内の測距枠に合わせた所定の領域の信号に基づいて焦点調節を行う工程と、前記第１の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示せず、前記第２の照度の場合には前記設定された領域にて光電変換された信号を映像表示手段に表示するよう制御する工程とを有することを特徴とする焦点調節方法を提供する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の撮像装置の全体構成図である。
【００１４】
図１において１０１、１０２、１０３、１０４はそれぞれ、レンズシステムを構成する要素であり、それぞれ固定の前玉レンズ群、フォーカシングの機能を備えた第２のレンズ群、絞り、固定の第３のレンズ群である。このレンズシステムを透過した映像光は光電変換を行う撮像領域を含む撮像素子１０５面上で結像され、光電変換により映像信号に変換される。本実施の形態における撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサ等のＸＹアドレス型であり、所定の領域のみの信号を撮像素子から読み出すことができる。１０６はＡ／Ｄ変換回路、１０７はカメラ信号処理回路であり、ここで処理された映像信号は１０８Ｄ／Ａ変換回路でアナログ信号に変換され、映像表示手段であるＬＣＤ表示回路１０９で処理された後、表示部であるＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔｒａｌ  ｄｉｓｐｌａｙ）１１０で撮影画像を表示する。
【００１５】
一方、１０７で信号処理された映像信号は、ホワイトバランス調整手段であるＡＷＢ評価値処理回路１１１、露出調整手段であるＡＥ評価値処理回路１１２、焦点調整手段であるＡＦ評価値処理回路１１３に送られる。
【００１６】
ＡＷＢ評価値処理回路１１１からのデータでマイコン１２３内でオートホワイトバランス（ＡＷＢ）のための計算を行いその結果をカメラ信号処理回路１０７にフィードバックしてホワイトバランスを行う。
【００１７】
ＡＥ評価値処理回路１１２からの映像信号入力レベルに応じて、制御手段であるマイコン１２３からＩＧドライバ１１８，ＩＧメータ１１９を駆動して、絞り１０３を制御し、光量調節を行い、同時に露光時間であるシャッター速度もマイコン１２３から駆動手段であるタイミングジェネレータ（ＴＧ）１１５に設定する。
【００１８】
ＡＦ評価値処理回路１１３では測距枠生成回路１１４からのゲート信号に応じて、測距枠内の映像信号の高周波成分のみを抽出し、処理を行っている。１２３はマイコンであり、ＡＦ評価信号強度に応じて、レンズの駆動制御、及び測距エリアを変更するための測距枠制御を行っている。
【００１９】
１２１はレリーズスイッチであり、このスイッチの操作に従い映像信号を１２２記録用メモリに記憶する。このレリーズスイッチは２段式で、第１のスイッチ手段である第１のレリーズスイッチ（ＳＷ１）をＯＮすると、ＡＦ動作後、合焦位置が固定され、第２のスイッチ手段である第２のレリーズスイッチ（ＳＷ２）をＯＮすると記録用メモリ１２２に記録されるようになっている。
【００２０】
１１９は１２３から出力される１０２の駆動命令に従って駆動エネルギーをレンズ駆動用モータに出力するためのドライバ、１２０は１０２を駆動するためのモータである。
【００２１】
レンズ駆動用のモータがステッピングモータであるとして、モータの駆動方法を以下に説明する。
【００２２】
マイコン１２３は、プログラム処理によりズームモータ、フォーカスモータの駆動速度を決定し、各ステッピングモータの回転周波数信号として、フォーカスモータ１２０駆動用ドライバ１１９に送る。またモータ１２０の駆動／停止命令、及び各モータの回転方向命令をドライバ１１９に送っている。その駆動／停止信号、及び回転方向信号は、フォーカスモータに関しては、ＡＦ時にマイコン１２３内の処理で決定する駆動命令に応じている。モータドライバは、回転方向信号に応じて、４相のモータ励磁相の位相を順回転及び逆回転の位相に設定し、且つ受信した回転周波数信号に応じて、４つのモータ励磁相の印加電圧（または電流）を変化させながら、出力することにより、モータの回転方向と回転周波数とを制御しつつ、駆動／停止命令に応じて、モータへの出力をＯＮ／ＯＦＦしている。
【００２３】
図３は本実施の形態の撮像装置を動作させるための制御フローであり、マイコン１２３内で処理される。
【００２４】
３０１は処理の開始を示している。３０２でＡＥ処理を行い、その時の被写体に最適な絞り及びシャッター速度（フォトダイオード等の光電変換部の電荷蓄積期間）を制御する。３０２では３０１で決定されたシャッター速度になるように１１５のタイミングジェネレータ（ＴＧ）を設定する。３０４で第１のレリーズスイッチ（ＳＷ１）が押されているかどうか判断する。押されていなければ３０２に戻り、ＡＥの動作を繰り返す。この動作により撮影者はＬＣＤ上で最適な露出で被写体を常に見ることができる。３０４でＳＷ１が押されていたら３０５に進む。３０５では、３０２で行ったＡＥ処理の結果から、その時の撮影条件が低照度か否かの判断を行う。低照度時はシャッター速度（露光時間）が長くなり、低照度でなければシャッター速度は速くなる。３０５で低照度と判断されたら３０６に進み、３０６で撮像素子中の光電変換を行う撮像領域の全範囲からの映像信号を読み出す。
【００２５】
ここで、図４は撮像素子からの映像信号の読み出しタイミングを示したものである。１〜６が全読み出し処理時のタイミングチャートである。１は垂直同期信号で静止画を取り出す場合は通常１／３０秒周期である。２が撮像素子から映像信号を取り出すときの読み出しパルスであり、このパルスのタイミングで映像信号を読み出すことができる。３は露光期間を現したもので、低照度時はなるべく長く露光するのが望ましく、ここではシャッター速度１／３０秒間露光している。４〜６は映像信号を全読み出しした際に、ＡＦの測距枠に合わせて、１１４のゲート回路でゲートしているタイミングを示すものである（４は図２（ａ）で５は（ｃ）で６は（ｂ））。つまり、撮像領域中の全ての範囲の内の、所定の領域（図２（ａ）〜（ｃ）の斜線部）の信号を用いてＡＦの処理を行う。
【００２６】
３０６で全読み出しの処理が終了したら、３０７で読み出してきた映像信号を使用してオートホワイトバランス（ＡＷＢ）、ＡＥ，ＡＦの処理を行う。そして、３０８でＡＷＢ，ＡＥ，ＡＦのすべての処理が終了したか判断し、終了していなければ３０６に戻り、３０６から３０８の一連の動作を行う。ここで、３０６から３０８は図４  １に示す、垂直同期信号に同期して一連の動作を行うようにする。これにより、ＡＦ等の動作中もＬＣＤ上には最適な状態で被写体を常に映し出すことができる。そして、３０８でＡＷＢ，ＡＥ，ＡＦの全ての処理が終了したら３０９に進む。
【００２７】
３０９ではＳＷ１が押されているかどうか確認し、既に放されていたら３０２に戻る。押されていたら３１０で第２のレリーズスイッチ（ＳＷ２）が押されているか確認する。押されていなければ３０９に戻り、ＳＷ２が押されるのを待つ。ＳＷ２が押されたら、３１１でキャプチャ動作を行う。キャプチャ動作とはその時の映像信号を１２２記録用メモリに記憶することである。そして、３１２でキャプチャの終了を待ち、終了したら３０２に戻り、一連の動作を繰り返す。以上が低照度時の撮影の流れである。この間は常にＬＣＤ上にはリアルタイムで被写体の映像が映し出されており、撮影者は安心してＳＷ２を押すことができる。
【００２８】
次に低照度でないときの動作の説明をする。３０５で低照度でないと判断されたら３１３に進む。３１３では撮像素子からの映像信号の読み出しとして、ＡＦ用のブロック読み出し処理（撮像領域中でＡＦに使う領域のみの信号を撮像素子が読み出す）を行う。
【００２９】
ここで、図４の１〜６から、光量が十分にあり、明るいときは、ＡＦのための映像信号を取り出すためだけならばＡＦ測距枠用のゲートのタイミングが終了した所で、直ぐに次の露光を開始したらＡＦ用の映像信号からの評価値のサンプリングの周波数が上がり、ＡＦ動作の高速化が実現できることが分かる。このことから、低照度でないときは、ＡＦの測距枠にしたがって、必要な部分だけを読み出し、シャッター速度も速くして露光時間を短くして、サンプリングの周期を早くして、ＡＦ動作の高速化を図るようにする。その時のタイミングチャートを示したのが図４の７〜１０である。３１３では７は垂直同期信号を現し、ＡＦ用のブロック読み出しに合わせて、垂直同期信号の周波数を早くするように１１５ＴＧを設定する。そしてシャッター速度もＡＦ用のブロック読み出しに合わせて早くし１１５ＴＧを設定する。そして、ＡＦ測距枠に相当する部分だけ撮像素子から読み出すようにブロック読み出しを行うタイミングを１１５ＴＧにセットする。このブロック読み出しにより、ＡＦ測距枠の場所に関係なくどのような場所であってもすばやく蓄積して必要な映像信号を取り出すことができる。そして、その信号にしたがって、山登りＡＦを行い、３１４でＡＦ処理が終了したか判断して、終了していなければ３１３に戻り、終了していれば３１５に進む。
【００３０】
３１５では３１３と同様に、撮像素子からの映像信号の読み出しとして、ＡＥ用のブロック読み出し処理を行う。そして、その信号にしたがって、ＡＥを行い、３１６でＡＥ処理が終了したか判断して、終了していなければ３１５に戻り、終了していれば３１７に進む。
【００３１】
３１７では３１３と同様に、撮像素子からの映像信号の読み出しとして、ＡＷＢ用のブロック読み出し処理を行う。そして、その信号にしたがって、ＡＷＢを行い、３１８ＡＷＢ処理が終了したか判断して、終了していなければ３１７に戻り、終了していれば３０９に進む。
【００３２】
以上で、ＡＦ，ＡＥ，ＡＷＢの一連の動作が終了するが、この間は低照度時のように、ＬＣＤ上には被写体の映像を映し出すことはできないが、一連の動作を早く終了することができる。
【００３３】
以上のように、低照度時には撮像素子からの映像信号の読み出しを、全読み出しモードにし、ＬＣＤ上にリアルタイムで被写体を描画することができ、低照度時以外は、撮像素子からの映像信号の読み出しを、機能に合わせたブロック読み出しモードにすることで、ＡＦ動作が速くなり、ＳＷ１でのキャプチャの準備時間が短くなる。
【００３４】
つまり、言いかえると以下のような効果を有することができる。
【００３５】
低照度時以外では、電荷蓄積時間を長くしなくてよいため、電荷蓄積時間に対して、撮像素子からの信号の読み出し時間が無視できない時間である。そのため、撮像領域中の読み出す範囲を少なくすることによって撮像素子からの信号の読み出す量を減少させることによって、AFにかける時間を短くすることが可能となる。
【００３６】
また、低照度時では、電荷蓄積時間を長くする必要があるため、電荷蓄積時間に対して、撮像素子からの信号の読み出し時間は相対的に少なくなり、撮像領域中の読み出し範囲を少なくしても、全部の領域を読み出したとしても、電荷蓄積時間に対しては、無視できる時間である。そのため、低照度時には、撮像領域の全範囲の信号を読み出し、AF動作を並行してLCD上に映像を表示するようにしている。
【００３７】
このように、被写体の明るさに応じて、適切なAF動作を行うことが可能となる。
【００３８】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、「３１３内での１１５ＴＧの設定に関して、ＡＦ用のブロック読み出しに合わせて、垂直同期信号の周波数を早くするように１１５ＴＧを設定する。そしてシャッター速度もＡＦ用のブロック読み出しに合わせて早くし１１５ＴＧを設定する。そして、ＡＦ測距枠に相当する部分だけ撮像素子から読み出すようにブロック読み出しを行うタイミングを１１５ＴＧにセットする。」と示した。ここで、ＸＹアドレス型の撮像素子ではブロック読み出しを行うことができるため、ＡＦ測距枠の位置に関係なく読み出したい部分から、読み出したい部分だけ蓄積し読み出すことができる。例えば図５に示すように撮影者は（ａ）の映像を撮影しようとしていて、ＡＦの測距枠は（ａ）の５０の枠だとすると、撮像素子でブロック読み出しを行うと図５の（ｂ）のように読み出すことができる。ＡＦの測距枠を少し大きくし（ａ）の５１の枠だとすると、撮像素子でブロック読み出しを行うと図５の（ｃ）のように読み出すことができる。従って。ＡＦの測距枠の大きさに合わせて、ＡＦが可能な映像信号が抽出できるシャッター速度に合わせて、露光時間と垂直同期期間を設定することで、より最適なＡＦ動作が可能となる。
【００３９】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態では、「３１５では３１３と同様に、撮像素子からの映像信号の読み出しとして、ＡＥ用のブロック読み出し処理を行う。そして、その信号にしたがって、ＡＥを行い、３１６でＡＥ処理が終了したか判断して、終了していなければ３１５に戻り、終了していれば３１７に進む。」と示したが、ＡＥのための測光枠は、撮影モード（プログラムＡＥ）によって異なるため、撮影時の撮影モードに応じてＡＥ用のブロック読み出しを行う範囲を決定することで、より最適なＡＥ動作が可能となる。
【００４０】
以上の第１〜第３の実施の形態では、ＸＹアドレス型の撮像素子について説明したが、ＣＣＤ等の電荷転送型の撮像素子であってもよい。つまり、例えば、不要な領域の電荷を高速で転送した後、掃き捨てるようにしたり、不要な領域の電荷を垂直ＣＣＤと水平ＣＣＤの間で掃き捨てる構造とすることによって、ブロック読み出しを達成してもよい。
【００４１】
（他の実施形態）
また、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００４２】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００４３】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００４４】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される他、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００４５】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。
【００４６】
尚、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体からそのプログラムをパソコン通信等通信ラインを介して要求者にそのプログラムを背信する場合にも適用できることは言うまでも無い。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、被写体の明るさに応じて、例えば焦点調整動作中に映像表示を行ったり、行わなかったりする等の、最適な動作で焦点調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】  AFの測距枠を示す図である。
【図３】撮像装置の動作を表すフロ−チャ−トである。
【図４】撮像装置の駆動タイミングを表す図である。
【図５】  AFの測距枠を示す図である。
【符号の説明】
１０１，１０４  固定レンズ
１０２  フォ−カスレンズ
１０３  絞り
１０５  撮像素子
１０６  Ａ／Ｄ変換回路
１０７  カメラ信号処理回路
１０８  Ｄ／Ａ変換回路
１０９  ＬＣＤ表示回路
１１０  ＬＣＤ
１１１  ＡＷＢ評価値処理回路
１１２  ＡＥ評価値処理回路
１１３  ＡＦ評価値処理回路
１１４  測距枠生成回路
１１５  ＴＧ
１１６  駆動回路
１１７  ＩＧドライバ
１１８  ＩＧメ−タ
１１９  駆動ドライバ
１２０  フォ−カスモ−タ
１２１  ＳＷ
１２２  記録用メモリ
１２３  マイコン
【図１】
0004365973.tif 000002
【図２】
0004365973.tif 000003
【図３】
0004365973.tif 000004
【図４】
0004365973.tif 000005
【図５】
0004365973.tif 000006