(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズと、
前記レンズの位置を変更するモーターと、
前記レンズを通過した光を光電変換する走査型の撮像素子と、
前記撮像素子上に所定の検出枠を定めて該検出枠に対応する水平ラインの走査速度を第一速度に設定し、前記検出枠に対応しない水平ラインの走査速度を前記第一速度よりも速い第二速度に設定し、前記走査速度が前記第二速度である期間に前記検出枠に掛かる画像信号のみを前記撮像素子から取得し、取得した前記画像信号の高周波成分のレベルである評価値よりも前回前記画像信号を取得した際の前記評価値の方が大きい場合は、前記モーターを正回転させ、今回の前記画像信号の前記評価値よりも前回前記画像信号を取得した際の前記評価値の方が小さい場合は、前記モーターを逆回転させることにより焦点調節を行う制御部と
を備える画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばデジタルスチルカメラに使用して好適な画像撮影装置に関する。詳しくは、例えば多画素高解像度の撮像素子を用いる画像撮影装置において、同じ撮像素子を用いて自動焦点調節等を行う場合に掛かる時間を短縮するようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
撮像素子を用いて画像信号を形成する画像撮影装置として、例えば図５に示すような装置が実施されている。この図５において、モーター１０で駆動される焦点調節機構を含むレンズ系１１と絞り機構１２を有して被写体からの映像光を撮像素子１３に投影する撮像部１４が設けられる。ここで撮像素子１３には、例えば半導体撮像素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：以下ＣＣＤと略称する）が用いられる。そしてこのようなＣＣＤは、例えば供給される駆動パルス信号に従って順次画面を走査して画像信号が取り出されるものである。
【０００３】
この撮像素子１３から取り出される画像信号がサンプリングホールド（Ｓａｍｐｌｉｎｇ  Ｈｏｌｄ：以下、Ｓ／Ｈと略称する）及び自動利得制御（ＡｕｔｏＧａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下、ＡＧＣと略称する）回路１５に供給され、撮像素子１３の画素ごとにサンプリングされた画像信号が取り出されると共に、利得が制御されてカメラ画像処理部１６に供給される。そしてこのカメラ画像処理部１６では、供給された画像信号が検波回路１７で検波され、検波された画像信号が色調整回路１８に供給されて白バランス等の調節が施される。
【０００４】
さらに、このカメラ画像処理部１６から取り出される白バランス調節等の施された画像信号が例えば記録処理部１９を通じて記録媒体２０に記録される。それと共に、このカメラ画像処理部１６から取り出される白バランス調節等の施された画像信号が表示制御部２１に供給される。そしてこの表示制御部２１で表示方式等に合わせて制御の行われた画像信号が、例えば液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ：以下、ＬＣＤと略称する）からなる画像表示部２２、及び画像信号の出力端子２３に供給される。
【０００５】
また、この装置において、システム制御用のマイクロコンピュータ（以下、マイコンと略称する）２４が設けられる。このマイコン２４は、例えばインターフェース用のマイコン２５を通じて外部から供給される動作指示等に従って上述の各回路等の制御を行うものである。それと共にこのマイコン２４には、例えば上述の検波回路１７からの検波された画像信号に関する各種の情報が供給される。そしてこれらの画像情報に基づいて、自動焦点調節、自動撮影感度調節、自動白バランス調節等の制御が行われる。
【０００６】
すなわち、例えば検波回路１７からの検波された画像信号の高周波成分のレベルに基づいて上述のモーター１０を通じてレンズ系１１での焦点制御によって自動焦点調節が行われる。また、検波回路１７からの検波された画像信号の輝度信号のレベルに基づいて絞り機構１２に対する絞り制御、撮像素子１３に対する画像読み出し制御、Ｓ／Ｈ及びＡＧＣ回路１５に対する利得制御等によって自動撮影感度調節が行われる。さらに検波回路１７からの検波された画像信号の色差信号のレベルに基づいて色調整回路１８での自動白バランス調節が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上述の装置において、検波回路１７から検波された画像信号に関する情報が得られるのは、撮像素子１３で１画面の走査がされる都度である。一方、上述の自動焦点調節等の調節は、調節量を少量ずつ変更して行うものであり、従って各調節が完了するまでには調節量の変更を行った回数分の画面走査の時間が掛かることになる。そしてこのように調整の完了までの時間が掛かっていると、例えば調整時から撮影時までの間に被写体の状況が変化してしまうことがあり、調節が正確に行われないなどの性能の低下につながる恐れがあった。
【０００８】
また例えばデジタルスチルカメラにおいては、近年では多画素高解像度の撮像素子が用いられており、その場合には１画面の走査に掛かる時間も長くなって、特に調整の完了までに掛かる時間の問題が顕著になるものである。さらに上述の自動焦点調節、自動撮影感度調節、自動白バランス調節等の調節は、例えばシャッター釦（図示せず）をいわゆる半押しにした状態で行われることが多いが、例えばこのような状態で調節の開始から完了までの時間が長く掛かることになるのも問題であった。
【０００９】
ところで、上述の自動焦点調節、自動撮影感度調節、自動白バランス調節等の調節を行う場合に必要とされる情報は、例えば撮像素子１３で撮影された画面の全体を対象とする必要はなく、例えば図６の外枠に示すＣＣＤの有効画面に対して、画面の中央部に実線で示すような検出枠の中だけを対象としたものでよい。しかしながら従来の装置では、撮像素子１３は必ず画面の全体を読み出すように制御されており、従って１回の情報を得るためには１画面の走査の時間が掛かっていたものである。
【００１０】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、従来の装置では、例えば各調節が完了するまでには調節量の変更を行った回数分の撮像素子での画面走査の時間が掛かることになり、その間に被写体の状況が変化して調節が正確に行われないなどの性能の低下につながる恐れがあり、特に多画素高解像度の撮像素子を用いる場合にはその問題が顕著になっていたというものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、撮像素子を用いて調節を行う際に、撮像素子上に任意の検出枠を定めてこの検出枠内の信号のみを読み出して調節を行うようにしたものである。
具体的には、本発明による画像撮影装置は、レンズと、レンズの位置を変更するモーターと、レンズを通過した光を光電変換する走査型の撮像素子と、撮像素子上に所定の検出枠を定めて該検出枠に対応する水平ラインの走査速度を第一速度に設定し、検出枠に対応しない水平ラインの走査速度を第一速度よりも速い第二速度に設定し、走査速度が第二速度である期間に検出枠に掛かる画像信号のみを撮像素子から取得し、取得した画像信号の高周波成分のレベルである評価値よりも前回画像信号を取得した際の評価値の方が大きい場合は、モーターを正回転させ、今回の画像信号の評価値よりも前回画像信号を取得した際の評価値の方が小さい場合は、モーターを逆回転させることにより焦点調節を行う制御部とを備えるものである。
このような構成としたことにより、検出枠に対応する水平ラインの走査が第一速度で行われ、また検出枠に対応しない水平ラインの走査が第一速度よりも遅い第二速度で行われ、この第二速度の走査のときに検出枠に掛かる画像信号のみが取得されるようにしたので、１回の信号の読み出しに掛かる時間を短縮して全体の調節に掛かる時間を短縮することができ、撮影時の状況に近いより正確な調節を実現することができる。さらに、検出枠内の画像信号を読み出す周期、つまりｍ番目のフレームの検出枠内の画像信号を読んでからｍ＋１番目のフレームの検出枠内の画像信号を読むまでの間隔を短くすることができる。そして、このような短い周期で得られる画像信号の評価値を比較し、その比較結果を利用してレンズの位置を制御するモーターの回転方向を調節するようにしたことで、モーターに対する単位時間当たりの回転方向の調節回数が増え、モーターの回転方向を高速に決定することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明は、走査型の撮像素子を有し、この撮像素子を用いて静止画像の撮影を行う画像撮影装置であって、撮像素子により得られる画像信号を用いて静止画像の撮影前の調節を行う際に、撮像素子上に任意の検出枠を定めてこの検出枠に掛かる信号のみを撮像素子から読み出す制御手段を設け、この読み出された信号を用いて静止画像の撮影前の調節を行ってなるものである。
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を説明するに、図１は本発明による画像撮影装置を適用した例えばデジタルスチルカメラの一実施形態の構成を示すブロック図である。なお図１において、前述の図５と対応する部分には同一の符号を用いて詳細な説明を省略する。
【００１４】
この図１において、モーター１０で駆動される焦点調節機構を含むレンズ系１１と絞り機構１２を有して被写体からの映像光を撮像素子１３に投影する撮像部１４が設けられる。この撮像素子１３には、例えば上述のようにＣＣＤが用いられる。このＣＣＤは、例えばタイミング生成回路３０から供給される駆動パルス信号に従って順次画面を走査して画像信号が取り出されるものである。ここでタイミング生成回路３０は、従来の装置でも用いられているものであるが、本発明においては例えば図２に示すような構成の回路が用いられる。
【００１５】
すなわち図２において、任意の周波数のクロック入力が分周回路３１に供給されて、通常の画像読み出しのための垂直周期クロックとそれより高周波の高速クロックが形成される。これらの通常垂直周期クロックと高速クロックとが切り換え手段３２で選択されて垂直方向の読み出しパルス生成回路３３に供給され、ここで生成されたパルス信号がパルスカウンタ回路３４を通じて取り出される。そしてこの取り出されたパルス信号が垂直方向の駆動パルス信号として上述の撮像素子（ＣＣＤ）１３に供給されるものである。
【００１６】
それと共に、上述のパルスカウンタ回路３４では、例えば制御用のマイコン２４から供給される高速読み出し段数の指示によって値が設定される。そしてカウント値がこの設定された値に達したときに出力信号が形成されて上述の切り換え手段３２の切り換えが制御される。これによってこの切り換え手段３２からは、例えば最初に高速クロックが取り出され、パルスカウンタ回路３４でのカウント値が指示された段数に達したときに切り換え手段３２の切り換えが制御されて通常垂直周期クロックが取り出されるようにすることができる。
【００１７】
さらに図１において、この撮像素子１３から取り出される画像信号がＳ／Ｈ及びＡＧＣ回路１５に供給され、撮像素子１３の画素ごとにサンプリングされた画像信号が取り出されると共に、利得が制御されてカメラ画像処理部１６に供給される。そしてこのカメラ画像処理部１６では、供給された画像信号が検波回路１７で検波され、検波された画像信号が色調整回路１８に供給されて白バランス等の調節が施される。
【００１８】
また、このカメラ画像処理部１６から取り出される白バランス調節等の施された画像信号が例えば記録処理部１９を通じて記録媒体２０に記録される。さらにこのカメラ画像処理部１６から取り出される白バランス調節等の施された画像信号が表示制御部２１に供給され、この表示制御部２１で表示方式等に合わせて制御の行われた画像信号が、例えばＬＣＤからなる画像表示部２２、及び画像信号の出力端子２３に供給される。
【００１９】
そしてこの装置において、システム制御用のマイコン２４が設けられる。このマイコン２４は、例えばインターフェース用のマイコン２５を通じて外部から供給される動作指示等に従って上述の各回路等の制御を行うものである。それと共にこのマイコン２４において、例えば上述の検波回路１７からの検波された画像信号に関する各種の情報が供給される。そしてこれらの画像情報に基づいて、自動焦点調節、自動撮影感度調節、自動白バランス調節等の制御が行われる。
【００２０】
すなわち、例えば検波回路１７からの検波された画像信号の高周波成分のレベルに基づいて上述のモーター１０を通じてレンズ系１１での焦点制御によって自動焦点調節が行われる。また、検波回路１７からの検波された画像信号の輝度信号のレベルに基づいて絞り機構１２に対する絞り制御、撮像素子１３に対する画像読み出し制御、Ｓ／Ｈ及びＡＧＣ回路１５に対する利得制御等によって自動撮影感度調節が行われる。さらに検波回路１７からの検波された画像信号の色差信号のレベルに基づいて色調整回路１８での自動白バランス調節が行われる。
【００２１】
それと共に、このシステム制御用のマイコン２４において、例えば図３のフローチャートに示すような制御が行われる。すなわちこの制御は、例えばシャッター釦（図示せず）がいわゆる半押しにされた状態でスタートされるものである。そしてまずステップ〔１〕では、例えば表示制御部２１に対して表示中の画像を停止する制御が行われる。次にステップ〔２〕で上述の高速読み出し段数の指示が行われる。さらにステップ〔３〕で読み出しの指示が行われる。これによって上述の撮像素子（ＣＣＤ）１３からの画像信号の読み出しが行われる。
【００２２】
ここで撮像素子１３からは、例えば図４の外枠に示すようなＣＣＤの有効画面に対して、画面の中央部に実線で示すような検出枠に対応する水平ラインだけが読み出される。すなわち上述のステップ〔２〕では、例えば図４の領域１に対応する段数が指示される。これによって撮像素子１３からはこの領域１の部分が高速で読み出される。そして続く領域２からは通常の速度で読み出しが行われる。さらにこの制御の周期を領域２の読み出し期間に等しくしておくことにより、検出枠に対応する水平ラインだけの読み出しが行われる。
【００２３】
さらに図３のステップ〔４〕で、例えば検波回路１７で検波された画像信号の評価値が取り込まれる。ここでこの評価値は、例えば制御対象が自動焦点調節の場合には、画像信号の高周波成分のレベルが評価値として読み込まれる。そしてステップ〔５〕で前回の評価値より上がったか否か判断され、評価値が上がっているとき（Ｙｅｓ）はステップ〔６〕でモーター１０が正回転され、評価値が下がっているとき（Ｎｏ）はステップ〔７〕でモーター１０が逆回転される。これによって評価値が最大値（ＭＡＸ）に向かうように制御が行われる。
【００２４】
そしてステップ〔８〕で評価値が最大値（ＭＡＸ）か否か判断され、評価値が最大値でないとき（Ｎｏ）はステップ〔２〕に戻され、最大値のとき（Ｙｅｓ）は制御が終了される。このようにして、例えばモーター１０を通じてレンズ系１１の焦点制御が行われ、例えば画像信号の高周波成分のレベルが最大とされることによって自動焦点調節が行われる。なお同様にして、例えば輝度信号のレベルに基づいて自動撮影感度調節が行われ、また色差信号のレベルに基づいて自動白バランス調節が行われる。
【００２５】
こうしてこの装置において、自動焦点調節、自動撮影感度調節、自動白バランス調節等の調節が行われる。そしてこの場合に、撮像素子１３からは例えば上述の図４に実線で示すような検出枠に対応する水平ラインだけが読み出されると共に、この制御の周期をこの検出枠の読み出し期間に等しくしておくことによって、この検出をこの検出枠の読み出し期間の周期で繰り返し行うことができる。すなわちこの検出枠に対応する水平ラインが例えばＣＣＤの有効画面の１／３の場合には、この検出を従来の１／３の時間で行うことができる。
【００２６】
従ってこの実施形態において、撮像素子を用いて調節を行う際に、撮像素子上に任意の検出枠を定めてこの検出枠内の信号のみを読み出して調節を行うようにしたことによって、１回の信号の読み出しに掛かる時間を短縮して全体の調節に掛かる時間を短縮することができ、撮影時の状況に近いより正確な調節を実現することができる。
【００２７】
これによって、従来の装置では、例えば各調節が完了するまでには調節量の変更を行った回数分の撮像素子での画面走査の時間が掛かることになり、その間に被写体の状況が変化して調節が正確に行われないなどの性能の低下につながる恐れがあり、特に多画素高解像度の撮像素子を用いる場合にはその問題が顕著になっていたものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【００２８】
こうして上述の画像撮影装置によれば、走査型の撮像素子を有し、この撮像素子を用いて静止画像の撮影を行う画像撮影装置であって、撮像素子により得られる画像信号を用いて静止画像の撮影前の調節を行う際に、撮像素子上に任意の検出枠を定めてこの検出枠に掛かる信号のみを撮像素子から読み出す制御手段を設け、この読み出された信号を用いて静止画像の撮影前の調節を行うことにより、１回の信号の読み出しに掛かる時間を短縮して全体の調節に掛かる時間を短縮することができ、撮影時の状況に近いより正確な調節を実現することができるものである。
【００２９】
また制御手段は、静止画像の撮影時と切り換えて撮像素子の制御を行うことによって、常に良好な制御を行うことができるものである。
【００３０】
さらに制御手段は、検出枠の始端位置と信号の読み出し量を決めることによって検出枠内の信号のみを撮像素子から読み出すことができ、簡単な構成で制御を行うことができるものである。
【００３１】
また制御手段は、検出枠の始端位置より前の走査を高速で行い、検出枠内の走査を所定の速度で行うと共に、決められた信号の読み出し量のみを読み出すことによって、簡単な構成で良好な制御を行うことができるものである。
【００３２】
さらに本発明によれば、読み出された信号を用いて少なくとも自動焦点調節、自動撮影感度調節及び／または自動白バランス調節の一つ以上の調節を行うことができるものである。
【００３３】
なお本発明は、上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【００３４】
【発明の効果】
従って本発明によれば、１回の信号の読み出しに掛かる時間を短縮して全体の調節に掛かる時間を短縮することができる。また、検出枠内の画像信号を読み出す周期を短くして評価値が最大値に向かうようにレンズ位置を制御することができる。そのため、高速かつ適切に自動焦点調節を行うことができる。これにより、被写体の状況が変化した場合であっても、短期間かつ短い周期でレンズ位置が制御されるので、状況の変化の影響が極めて小さく撮影時の状況に近いより正確な焦点調整を行える。
【００３９】
これによって、従来の装置では、例えば各調節が完了するまでには調節量の変更を行った回数分の撮像素子での画面走査の時間が掛かることになり、その間に被写体の状況が変化して調節が正確に行われないなどの性能の低下につながる恐れがあり、特に多画素高解像度の撮像素子を用いる場合にはその問題が顕著になっていたものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用される画像撮影装置の一実施形態の構成図である。
【図２】その動作の説明のための図である。
【図３】その説明のための図である。
【図４】その説明のための図である。
【図５】従来の画像撮影装置の構成図である。
【図６】その動作の説明のための図である。
【符号の説明】
１０…モーター、１１…レンズ系、１２…絞り機構、１３…撮像素子、１４…撮像部、１５…Ｓ／Ｈ及びＡＧＣ回路、１６…カメラ画像処理部、１７…検波回路、１８…色調整回路、１９…記録処理部、２０…記録媒体、２１…表示制御部、２２…画像表示部、２３…出力端子、２４…システム制御用のマイコン、２５…インターフェース用のマイコン、３０…タイミング生成回路、３１…分周回路、３２…切り換え手段、３３…パルス生成回路、３４…パルスカウンタ回路
【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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