JP2003114374A

JP2003114374A - 画像撮像装置

Info

Publication number: JP2003114374A
Application number: JP2001308085A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Koyanagi; 正和小柳
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】補助光を発光してオートフォーカスを行う場
合に、補助光の光量を最適とする。【解決手段】ＡＦ補助光が発光されていない状態で、
ＡＦ検波エリア付近の輝度レベルを取得する。続いて、
ＡＦ補助光の最大発光を行い、ＡＦ検波エリア付近での
輝度レベルを取得する。続いて、非発光状態での輝度レ
ベルと、最大発光状態での輝度レベルとの差違を求め、
この差異に基づきオートフォーカス処理で必要な最低限
のＡＦ補助光の出力光量を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ（Charge C
oupled Device）イメージセンサやＣ−ＭＯＳイメージ
センサ等の光電変換素子を用いて電子的に静止画像等を
撮像する画像撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメ
ージセンサやＣ−ＭＯＳイメージセンサを光電変換素子
として用いたいわゆるデジタルスチルカメラと呼ばれる
電子式の画像撮像装置が広く用いられている。

【０００３】このようなデジタルスチルカメラには、一
般的に、自動的にフォーカス（ピント）を合わすオート
フォーカス機能が設けられている。デジタルスチルカメ
ラのオートフォーカスの方式には様々な方式があるが、
フォーカスレンズを移動させながら各位置でＣＣＤで画
像を撮像し、撮像画像のコントラストが一番高い位置を
探索する方式が主流となっている。このような方式で
は、元々ある電気的に画像の情報を得る手段を用いてい
るので、オートフォーカス専用の距離センサを設けるな
くてもよく、コストダウンとなる。

【０００４】もっとも、このような撮像画像を利用した
オートフォーカスを行う場合、暗所などの低輝度環境下
では、撮像画像の輝度が得られずコントラストを検出で
きないので、オートフォーカス時に例えばＬＥＤ（Ligh
t Emitting Diode）やレーザ等の補助光を照射する必要
がある。

【０００５】補助光の光源は、例えば、ランプ、ＬＥＤ
などが一般的である。また、光学系、回折格子などを用
いて拡散したレーザ光を用いてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、オートフォ
ーカスを行うために必要な補助光の明るさは、被写体の
エッジがコントラストとして識別できる程度の明るさ、
又は、照射光のエッジがコントラスト情報として識別出
来る必要がある。

【０００７】しかしながら、この必要な明るさは、被写
体の距離、又は、反射率、撮像装置の露出状態によって
異なり、従来は、発光素子から照射しなければならない
光パワーを最適に設定することは非常に困難であった。
また、強い光を常に照射すれば良いということでもな
く、必要以上の明るさの光を照射した場合には、撮像画
像の輝度を飽和させてしまい、十分なコントラストが得
られずオートフォーカス処理ができなくなってしまう可
能性がある。さらに、必要以上の明るさの光を照射する
と、消費電力的にも不利であり、発光素子の寿命にも悪
影響を及ぼし兼ねない。

【０００８】本発明は、このような実情を鑑みてなされ
たものであり、補助光を発光してオートフォーカスを行
う場合、補助光の光量を最適とすることができる画像撮
像装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる画像撮像
装置は、被写体からの撮像光が入射され、この撮像光を
電気信号に変換して画像を撮像するカメラ撮像部と、上
記カメラ撮像部内に設けられたフォーカスレンズの合焦
位置を検出するフォーカシング処理時に、被写体に対し
て光を照射する補助光照射部と、上記カメラ撮像部及び
上記補助光照射部を制御する制御部とを備え、上記制御
部は、被写体の明るさを検出し、上記補助光照射部から
フォーカシング処理時に出力する光の光量を、検出した
当該明るさに応じて設定することを特徴とする。

【００１０】この画像撮像装置では、被写体の明るさを
検出し、上記補助光照射部からフォーカシング処理時に
出力する光の光量を、検出した当該明るさに応じて設定
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態として、
本発明が適用された電子的に静止画像を撮像する撮像装
置（デジタルスチルカメラ）について説明をする。図１
に、本発明の実施の形態のデジタルスチルカメラ１の構
成図を示す。

【００１２】デジタルスチルカメラ１は、図１に示すよ
うに、ＣＣＤ１２と、Ｓ／Ｈ・ＧＣ（Sampling Hold Ga
in Control）回路１３と、ＡＤコンバータ１４と、デジ
タル信号処理回路１５と、ファインダ１６と、記録回路
１７と、検波回路１８と、シャッタレリーズボタン１９
と、シャッタ判定回路２０と、ＡＦ補助光発光回路２１
と、レンズ部２２と、制御部３０とを備えている。

【００１３】ＣＣＤ１２は、レンズ部２２介して受光面
に結像された被写体の撮像光を、画素毎に電気信号に変
換し、画像信号を出力する。ＣＣＤ１２により蓄積され
た画像信号は、所定のタイミング（画像更新周期）で、
Ｓ／Ｈ・ＧＣ回路１３に供給される。

【００１４】Ｓ／Ｈ・ＧＣ回路１３は、ＣＣＤ１２から
供給された画像信号に対して、サンプリング処理や増幅
処理等のアナログ処理を行う。Ｓ／Ｈ・ＧＣ回路１３か
ら出力されたアナログの画像信号は、ＡＤコンバータ１
４に供給される。

【００１５】ＡＤコンバータ１４は、Ｓ／Ｈ・ＧＣ回路
１３から供給されたアナログの画像信号を所定のサンプ
リングレートでサンプリングして、デジタルの画像信号
に変換する。ＡＤコンバータ１４から出力されたデジタ
ル画像信号は、デジタル信号処理回路１５に供給され
る。

【００１６】デジタル信号処理回路１５は、ＡＤコンバ
ータ１４から供給されたデジタル画像信号から、例え
ば、ＮＴＳＣや記録メディアに必要なフォーマットのデ
ジタルの映像信号を生成し、外部に出力する。デジタル
信号処理回路１５は、フレーミング時には、デジタル画
像信号から表示画像信号を生成し、ファインダ１６に供
給する。デジタル信号処理回路１５は、静止画像撮像時
には、デジタル画像信号から１枚の静止画像信号を生成
し、それを圧縮して圧縮等した後、記録回路１７に供給
する。

【００１７】ファインダ１６は、例えば液晶パネル等か
ら構成された電子式の表示装置である。ファインダ１６
には、フレーミング時に、デジタル信号処理回路１５か
ら表示画像信号が入力され、その画像信号を表示する。

【００１８】記録回路１７は、静止画像撮像時に、デジ
タル信号処理回路１５から出力される静止画像信号を、
例えばメモリカード等の記憶メディアに記録する。

【００１９】検波回路１８は、デジタル信号処理回路１
５から供給され映像信号から、オートフォーカス（Ａ
Ｆ）、オート露出（ＡＥ）、オートホワイトバランス調
整等に必要となる各種検波信号を生成する。各種検波信
号は、制御部３０により一定期間毎に読み出される。制
御部３０は、読み出した各種検波信号に基づき、適切な
画像が撮像できるようにレンズ部２２等を制御する。具
体的に、検波回路１８が検出する検波信号としては、例
えばオートフォーカスに関する検波信号や自動露出制御
に関する検波信号等がある。検波回路１８は、オートフ
ォーカスに関する検波信号として、撮像画像上の所定の
位置に設定されたＡＦ検波エリア内における輝度のエッ
ジ成分を検出し、そのエッジ成分を積算して得られるコ
ントラスト値を出力する。また、検波回路１８は、自動
露出制御に関する検波信号として、撮像画面上の所定の
位置に設定された輝度の検波エリアの輝度を検出し、そ
の輝度レベルを出力する。

【００２０】シャッタレリーズボタン１９は、ユーザに
より操作されるモーメンタリ型の押圧スイッチである。
このシャッタレリーズボタン１９は、スイッチを全く押
さない状態（オフ）と、スイッチを押しきった状態（全
押し）と、スイッチを半分程度まで押した状態（半押
し）との３つの状態を区別してスイッチングする機能が
設けられている。このシャッタレリーズボタン１９の３
つの押圧状態（オフ、半押し、全押し）は、シャッタ判
別回路２０により判別がされ、その判別情報が制御部３
０に供給される。

【００２１】ＡＦ補助光発光回路２１は、オートフォー
カス時に被写体に対して可視光（ＡＦ補助光）を発光す
る発光回路である。ＡＦ補助光発光回路２１には、発光
素子として、例えば、発光ダイオード、レーザダイオー
ド等のレーザ発光手段、ランプ等が備えられている。こ
のＡＦ補助光発光回路２１の発光素子は、例えば筐体の
前面部や上部に取り付けられ、撮像対象となる被写体に
対して発光されるように設けられている。このＡＦ補助
光発光回路２１は、制御部３０により駆動や発光タイミ
ングが制御される。

【００２２】レンズ部２２は、ズームレンズ２３と、フ
ォーカスレンズ２４と、フォーカスレンズ２４を駆動す
るフォーカスレンズ駆動部２５を備えている。また、レ
ンズ部２２は、これらの他に、例えば、入射光の赤外線
をカットする赤外カットフィルタ、入射光量を制限する
絞り羽根、入射光を遮光するシャッタ羽根等の光学系
や、ズームレンズ２３を駆動するズームレンズ駆動部、
絞り羽根を駆動する絞り駆動部と、シャッタ羽根を駆動
するシャッタ駆動部等も備えている。

【００２３】レンズ部２２内のズームレンズ２３は、そ
の光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ばした鉛
直線と一致する位置に設けられている。ズームレンズ２
３は、光軸上を前後に直線移動可能に設けられ、その移
動位置に応じてＣＣＤ１２の受光面上の結像画像の撮像
倍率を変える。ズームレンズ２３は、その移動位置が、
ズームレンズ駆動部を介して制御部３０により制御され
る。

【００２４】レンズ部２２内のフォーカスレンズ２４
は、その光軸が、ＣＣＤ１２の受光面の略中心から延ば
した鉛直線と一致する位置に設けられている。フォーカ
スレンズ２４は、光軸上を前後に直線移動可能に設けら
れ、その移動位置に応じてＣＣＤ１２上の受光面上の結
像画像の焦点位置を変える。フォーカスレンズ２４は、
その移動位置が、フォーカスレンズ駆動部２５を介して
制御部３０により制御される。

【００２５】制御部３０は、デジタルスチルカメラ１の
各部の制御を行う。例えば、シャッタレリーズボタン１
９の押圧状態に基づき、フレーミング処理制御（オ
フ）、オートフォーカス処理制御（半押し）、静止画像
記録制御（全押し）を行う。

【００２６】なお、フレーミング処理とは、画面内の被
写体の位置や画面の構図を、ユーザが撮影前に確認する
ことができるように、ＣＣＤ１２に撮像されている画像
をファインダ１６に表示する処理である。このフレーミ
ング処理時には、一定の画像更新周期毎（例えば１／３
０秒毎）にＣＣＤ１２が１画面分の撮像処理を行い、撮
像して得られた画像信号が出力される。そのため、ファ
インダ１６に表示される画像も、一定時間毎（例えば１
／３０秒毎）に更新され、ユーザはファインダ１６に表
示されている撮像画像を、動画で確認することができ
る。このフレーミング処理は、デジタルスチルカメラ１
自体が撮影可能な状態になっており、且つ、シャッタレ
リーズボタン１９がオフの状態のとき、つまりユーザが
シャッタレリーズボタン１９を押していない状態のとき
に行われる。

【００２７】オートフォーカス処理とは、静止画の撮像
対象となる被写体画像のフォーカスを、自動的に設定す
る処理である。つまり、オートフォーカス処理は、自動
的にフォーカスレンズ２４の移動位置を調整して、撮像
画像のピント調整を行う処理である。デジタルスチルカ
メラ１は、フレーミング処理を行いながら、シャッタレ
リーズボタン１９を半押し状態とすると、撮像画像に基
づき合焦点位置を検出するオートフォーカス処理を開始
する。具体的に、オートフォーカス処理時には、制御部
３０は、フォーカスレンズ２４を移動させながら各位置
におけるこのコントラスト値を検波回路１８から取得
し、フォーカスレンズ２４の各移動位置に対するコント
ラスト値の増減を判断する。そして、制御部３０は、そ
のコントラスト値の増減から、フォーカスレンズ２４の
移動位置に対する画像のフォーカスの合焦の度合いを判
断し、もっともその合焦度合いが高い位置にフォーカス
レンズ２４を移動する。なお、このオーフォーカス処理
の制御手順については、その詳細を後述する。

【００２８】また、このデジタルスチルカメラ１では、
このオートフォーカス処理時に、オートフォーカスを行
う際に必要となる、絞り羽根の開度や電子シャッタのス
ピード等の設定、つまり、Ｆ値やシャッタスピードの設
定も行う。また、さらに、オートフォーカスを行う際に
必要となるホワイトバランスの設定といった設定も行
う。

【００２９】静止画像撮影処理とは、被写体画像を１画
面分撮像して、その１画面分の被写体画像をメディアに
記録する処理である。デジタルスチルカメラ１は、オー
トフォーカス処理を完了したのちに、シャッタレリーズ
ボタン１９が全押しされると、フォーカスレンズ２４の
移動位置、絞り羽根の開度、電子シャッタ時間等を、オ
ートフォーカス処理時に検出された値に設定して、１画
面分の静止画像をＣＣＤ１２で取り込む。取り込まれた
静止画像は、デジタル信号処理回路１５等により圧縮等
の処理がされたのち、メディアに保存される。

【００３０】つぎに、ＡＦ補助光発光回路２１の回路構
成例について説明をする。

【００３１】図２には、回折格子を通過したレーザ光
を、ＡＦ補助光として出射する発光回路を示している。

【００３２】ＡＦ補助光発光回路２１は、図２に示すよ
うに、回折格子３１を介してレーザ光を出射するレーザ
ダイオード３２と、レーザダイオード３２の出射光量を
検出するフォトディテクタ３３と、レーザダイオード３
２の通過電流を制御するトランジスタ３４と、レーザダ
イオード３２への供給電力（Ｖｃｃ）をスイッチングす
るスイッチング回路３５と、フォトディテクタ３４から
のフィードバック電圧をデジタル化して制御部３０に供
給するＡＤコンバータ３６と、制御部３０から与えられ
るレーザダイオード３２への発光光量制御信号をアナロ
グ化するＤＡコンバータ３７と、フォトディテクタ３４
からのフィードバック電圧と制御部３０からの供給電流
制御信号とを差動演算してトランジスタ３４のベース端
子に与えることによりレーザダイオード３２の通過電流
を安定化させる演算増幅器３８とを備えて構成される。

【００３３】レーザダイオード３２から回折格子３１を
通過して外部に出射されるレーザ光は、当該回折格子３
１に刻まれた凹凸に従った固定パターンの光となる。こ
のようなレーザ光の出射技術は、例えば、レーザポイン
タ等に用いられている。本デジタルスチルカメラ１で
は、この固定パターンの光の反射光を用いて、オートフ
ォーカスが行われる。

【００３４】また、一般的に、レーザダイオードは、フ
ォトダイオードと組み合わされたユニット部品で使用さ
れる。これは、レーザダイオードが温度変化に対して敏
感に光量が変化してしまい、定電流駆動では、出力光量
を一定に管理できないためである。フォトダイオードを
用いてレーザダイオードの出射光量を一定に管理するに
は、フォトダイオードをレーザダイオードの出射源に近
接する位置に配置し、フォトダイオードの検出電圧を用
いて、レーザ出力が一定になるようレーザ駆動連流に帰
還をかければよい。このようにした場合、フォトダイオ
ードの感度の温度変化が極めて少ないため、ほぼ一定の
レーザ出力管理が可能となる。図２で示す回路も、フォ
トディテクタ３３からフィードバックされた帰還電圧
が、ＤＡコンバータ３７から出力される基準電圧との差
動が取られ、レーザダイオード３２の供給電流が制御さ
れるので、レーザダイオード３２からの発光光量を一定
とすることができる。

【００３５】また、この図２で示すＡＦ用補助光発光回
路２１では、制御部３０から演算増幅器３８へ基準電圧
（ＤＡコンバータ３７を介したアナログの基準電圧）を
与えるとともに、スイッチング回路３５によりレーザダ
イオード３２へ供給する電力をＰＷＭ方式でスイッチン
グすることで、レーザダイオード３２からの発光光量の
制御を行う。

【００３６】また、スイッチング回路３５は、ＡＦ補助
光の発光有無の制御回路も兼ねており、制御部３０から
のＯＮ／ＯＦＦ信号（ポート出力）でＰＷＭのスイッチ
ングが制御される。制御部３０は、ＰＷＭの周期を、撮
像画像の更新周期（例えば、１／３０秒）に同期させて
制御している。なお、レーザダイオード３２の通電、停
電は、当該レーザダイオード３２の駆動回路の電源（Ｖ
ｃｃ）のスイッチングを行うことにより行う。

【００３７】なお、演算増幅器３８へ与える基準電圧
は、所望のＰＷＭのデューティ比（ＤＣ発光でも可）
で、ＡＦ補助光を点灯させたときに、所望の距離、画
角、被写体条件でＡＦが可能な光量が得られる発光出力
になるように調整をしておく。この調整は、デジタルス
チルカメラ１の装置毎の感度ばらつき吸収するものであ
り、一旦調整を行えば、ＰＷＭのパルスデューティ可変
することで、被写体の状況に応じて光量の調整を行うこ
とができる。もっとも、パルスのデューティでの制御で
はなく、基準電圧自体を可変しても同等な出力制御は可
能である。

【００３８】以上ＡＦ補助光発光回路２１の回路構成と
して、回折格子を通過したレーザ光を出射するレーザダ
イオードを発光素子として用いた例を示したが、このよ
うなレーザダイオードに関わらず、ＬＥＤなど他の光源
を用いたＡＦ補助光であっても実現は可能である。例え
ば、発光素子としてＬＥＤを用いた場合には、図３に示
すようにＬＥＤ３９をトランジスタ４０で駆動するよう
な回路構成となる。

【００３９】つぎに、ＡＦ補助光の発光の判定について
説明をする。

【００４０】ＡＦ補助光は、オートフォーカス処理を行
う場合に常に発光するというのものではなく、例えば暗
所などの低輝度環境下で、外光だけでは撮像画像の輝度
が十分得られず正確にオートフォーカスができない場合
等に発光がされる。制御部３０では、シャッタレリーズ
ボタン１９が半押し状態とされオートフォーカス処理を
開始される前から、ＡＦ補助光の発光を行うか行わない
かの判断を行っている。さらに、この判断情報は、例え
ば、ファインダ１６等を用いてその予告をユーザに提示
している。

【００４１】制御部３０では、先にも述べたように、オ
ートフォーカスの他に、自動露出制御（ＡＥ）も行って
いる。制御部３０は、フレーミング時には常時自動露出
制御を行っており、最適な露出設定となるように、ゲイ
ン、電子シャッタ、絞りなどを常に制御している。この
自動露出制御は、撮像画像内から検波された輝度レベル
（明るさ情報）に基づき行われる。制御部３０は、被写
体の明るさを示す明るさ情報の算出を、撮像された１枚
の画像毎に行う。この明るさ情報は、被写体が明るけれ
ば大きく、暗ければ小さな値となる。そして、制御部３
０では、現在得られている明るさ情報を元に、オートフ
ォーカスが可能な明るさであるか否かを、例えば撮像さ
れた１枚の画像毎に判断し、その情報をユーザに提示す
る。

【００４２】また、制御部３０では、シャッタレリーズ
ボタン１９が半押し状態とされてＡＦ開始の指示がきた
とき、現在オートフォーカスが可能な明るさではないと
判断している場合には、ＡＦ補助光の発光を決定する
（但しこの時点では発光しない）。さらに、ＡＦ補助光
を発光した際に、ＡＦが可能な明るさになるよう、電子
シャッタのシャッタスピードの上限を決定したのち、所
定のゲイン、Ｆ値の設定を決定して、新たに露出制御を
行う。

【００４３】ここで、シャッタースピードは、ＡＦ補助
光のレーザ発光制御の際のＰＷＭのデューティの最大値
より長い時間であり、且つ、１画面分の画像を撮像する
際の最小の画像露光周期（ＣＣＤからの画像の読み出し
周期）より短い、スピードとする。例えば、最小の画像
更新周期が１／３０秒、レーザのＰＷＭデューティが、
１／６０秒オン、１／６０秒オフで動作するとした場
合、シャッタースピードを１／３０秒を上限に設定す
る。このように設定することにより、発光されたＡＦ補
助光をもれなく受光した状態で、最速のオートフォーカ
ス処理時間を実現することができる。なお、ＣＣＤから
画像読み出し周期が早くなれば、１／３０秒より短いシ
ャッタースピードを選択してもよい。また、ＡＦ補助光
の到達距離を伸ばすため、最小の画像更新周期以上の発
光を行う場合は、最小画像更新周期以上に露光時間を伸
ばしてもよい。

【００４４】つぎに、ＡＦ補助光の発光時におけるオー
トフォーカス処理の制御フローについて説明をする。図
４に、オートフォーカス処理時における制御部３０の処
理フローチャートを示し、図５にオートフォーカス処理
時における各ステップでのフォーカスレンズ２４の移動
位置並びにフォーカスレンズ２４の各位置にあるときに
検出された撮像画像のコントラスト値を示す。

【００４５】まず、制御部３０は、シャッタレリーズボ
タン１９が半押し状態となる以前の状態（すなわち、シ
ャッタレリーズボタン１９がオフのフレーミング状態）
において、ＣＣＤ１２を通して検出された撮像画像の輝
度レベルに基づいて、被写体の明るさを検出し、ＡＦ補
助光の発光が必要であるか否かを判断しておく（ステッ
プＳ１）。本例では、シャッタレリーズボタン１９を半
押しする以前にＡＦ補助光の発光有無を判断している
が、これは、ＡＦ補助光の発光の予告をシャッタレリー
ズボタン１９を半押しする以前に、ユーザに認知させる
ためである。なお、ＡＦ補助光の発光の予告をユーザに
認知させる必要がなければ、次のステップＳ２の半押し
直後の自動露出制御の補正結果から発光の有無を判断し
てもよい。

【００４６】続いて、制御部３０は、ＡＦ補助光の発光
が必要であると判断されている状態で、シャッタレリー
ズボタン１９が半押しされると、オートフォーカスに適
した露光状態になるよう自動露出制御をする（ステップ
Ｓ２）。つまり、オートフォーカスを行うためのコント
ラストが検出されるＡＦ検波エリアの露光状態が、コン
トラストが検出できるような状態に露出制御を行う。従
って、ＡＦ検波エリア内の輝度レベル或いはその近傍の
輝度レベルを検出して、露出制御を行う。本例では、シ
ャッタレリーズボタン１９が半押しされる以前のＣＣＤ
１２からの画像情報は、ユーザの作風として意図的に露
出が操作されている場合や、全体の明るさのバランス
で、ＡＦ検波エリアが暗くなっている可能性もある。そ
のため、シャッタレリーズボタン１９が半押しされた以
降のオートフォーカスのための自動露出制御は、少なく
とも、撮像画面内のＡＦ検波エリア内でオートフォーカ
スが可能な露出状態になるように行う。

【００４７】続いて、制御部３０は、ステップＳ２で制
御した露出で、ＡＦ補助光を発光しないで、ＡＦ検波エ
リア（或いはその付近）の輝度レベルを取得する（ステ
ップＳ３）。

【００４８】続いて、制御部３０は、補助光発光回路２
１のＰＷＭ出力上限のデューティを出力して、ＡＦ補助
光の最大発光を行い、ＡＦ検波エリア（或いはその付
近）での輝度レベルを取得する（ステップＳ４）。そし
て、制御部３０は、ステップＳ３で検出した非発光状態
での輝度レベルと、最大発光状態での輝度レベルとの差
違を求め、この差異に基づきオートフォーカス処理で必
要な最低限のＡＦ補助光の出力光量を決定する。なお、
ここでは、ＡＦ補助光の発光状態及び非発光状態での輝
度レベルを比較するため、フォーカスレンズ２４の移動
は行わない。

【００４９】続いて、制御部３０は、稼働範囲の最も近
端側（至近端）に、フォーカスレンズ２４を移動する
（ステップＳ５）。

【００５０】続いて、制御部３０は、至近端への移動が
完了すると、その後、ステップＳ４において設定した出
力光量でＡＦ補助光の発光を行いながら、フォーカスレ
ンズ２４を無限端方向に移動させていく（ステップＳ
６）。この際、移動中に得られる各撮像画像のコントラ
スト値の履歴と、そのコントラスト値が得られたフォー
カス位置情報の履歴を記憶する。

【００５１】続いて、フォーカスレンズが無限端に到達
すると、制御部３０は、移動の際に収集したコントラス
ト値を評価し、合焦位置として一番確からしいと評価さ
れた移動位置を、最初の合焦位置として判定する（ステ
ップＳ７）。例えば、コントラスト値のピーク値が得ら
れた移動位置を、合焦位置として判定する。そして、制
御部３０は、合焦位置と判定された移動位置に、フォー
カスレンズ２４を移動する。

【００５２】続いて、フォーカスレンズを合焦位置へ移
動すると、制御部３０は、ＡＦ補助光を発光している状
態で、この合焦位置で撮像画像のコントラスト値を取得
する（ステップＳ８）。なお、ここでのコントラスト値
は、ステップＳ６で得られた履歴のなかから抽出しても
よい。

【００５３】続いて、制御部３０は、ＡＦ補助光の発光
を停止する（ステップＳ９）。

【００５４】続いて、制御部３０は、ＡＦ補助光を発光
していない状態で、この合焦位置での撮像画像のコント
ラスト値を取得する（ステップＳ１０）。

【００５５】続いて、制御部３０は、ＡＦ補助光が発光
されている状態でのコントラスト値と、発光されていな
い状態でのコントラスト値とに基づき、フォーカスレン
ズ２４の合焦位置の補正量を求め、求めた補正量分だ
け、フォーカスレンズ２４を移動させ、その補正位置を
合焦位置とする（ステップＳ１１）。

【００５６】本デジタルスチルカメラ１では、以上のよ
うにＡＦ補助光の発光時におけるオートフォーカス処理
を行う。

【００５７】つぎに、上記のステップＳ３及びステップ
Ｓ４で設定されるＡＦ補助光の発光光量の設定について
さらに詳細に説明をする。

【００５８】ステップＳ３及びステップＳ４では、撮像
画像上のＡＦ検出エリアの輝度レベル或いはその近傍の
輝度レベルを検出している。このステップＳ３では、ス
テップＳ２で自動露出制御した状態で、輝度レベルを取
得する。このステップＳ３で得た値を、無発光時輝度レ
ベル（ILUMI_OFF）とする。ステップＳ４では、ステッ
プＳ２で露出制御した状態に加えてＡＦ用補助光発光回
路２１から最大光量で発光し、そのときのＡＦ検出エリ
アの輝度レベル或いはその近傍の輝度レベルを取得す
る。このステップＳ４で得た値を、発光時輝度レベル
（ILUMI_ON）とする。

【００５９】ここで、ステップＳ３及びステップＳ４で
検出する輝度レベルは、撮像画像のＡＦ検出エリア内又
はその近傍の輝度を積算し、その積算値を１枚以上の撮
像画像で積分した値である。本例では、１枚の撮像画像
から得られた値を用いるものとする。

【００６０】また、輝度レベルの検出範囲は、ＡＦ補助
光の照射角度がＮ度、撮像画像の画角がＭ度、ＡＦ補助
光の光軸ずれが０度で考慮しなくてよいとすれば、画角
の中心を基準に、Ｎ度の領域を輝度レベル取得のための
領域として設定する。このように設定をすることによっ
て、例えば変倍可能なズームレンズを用いている場合で
あっても、ＡＦ補助光が照射されていない領域の輝度レ
ベルを参照しないで、無発光時輝度レベル（ILUMI_OF
F）と発光時輝度レベル（ILUMI_ON）とを比較すること
ができる。

【００６１】また、検出した輝度レベルを、輝度の検出
エリアの面積を元に単位面積あたりの輝度レベルとして
正規化してもよい。これは、輝度レベルの積分値を求め
た場合、ＡＦ補助光が照射されていない領域を検出して
しまうと、照射光量が同じでも、相対的に検出した輝度
レベルが増減してしまうためである。

【００６２】さらに、ステップＳ４では、無発光時輝度
レベル（ILUMI_OFF）と発光時輝度レベル（ILUMI_ON）
とから、輝度レベル比（ILUMI_RATIO）を以下の（１）
〜（４）に従って算出する。（１）発光時輝度レベル（ILUMI_ON）＞ノイズレベル
（NOISE_LEVEL）の場合 ILUMI_ON_RIV = ILUMI_ON - NOISE_LEVEL （２）発光時輝度レベル（ILUMI_ON）≦ノイズレベル
（NOISE_LEVEL）の場合 ILUMI_ON_RIV = 0 （３）ILUMI_ON_REV＞無発光時輝度レベル（ILUMI_OF
F）の場合 ILUMI_RATIO={(ILUMI_ON - ILUMI_OFF)*100}/ILUMI_ON （４）ILUMI_ON_REV≦無発光時輝度レベル（ILUMI_OF
F）の場合 ILUMI_RATIO=0 。

【００６３】単純に、発光時の輝度レベルと無発光時の
輝度レベルとの比を単純求めてもよいが、被写体が非常
に遠い場合や反射率が低い被写体の場合には、輝度レベ
ルが小さくなり輝度レベル比（ILUMI_RATIO）が不安定
となる。そのため、ここでは、発光時輝度レベル（ILUM
I_ON）の値が小さくノイズとして判断される場合には、
一律に輝度レベル比（ILUMI_RATIO）を０としている。
これにより、非常に遠い被写体や反射率の低い被写体に
対してオートフォーカスを行う場合にも、安定した明る
いＡＦ補助光の照射をすることができる。

【００６４】また、さらにステップＳ４は、算出した輝
度レベル比（ILUMI_RATIO）に応じてオートフォーカス
時に必要となるＡＦ補助光の発光光量（ILUMI_LEVEL）
を決定する。輝度レベル比（ILUMI_RATIO）に対するＡ
Ｆ補助光の発光光量（ILUMI_LEVEL）は、例えば、以下
のように階段状の閾値（th1,th2,th3,th4,th5 :th1>th2
>th3>th4>th5）と比較して求める。

【００６５】 ILUMI_LEVEL＝6 th1≦ILUMI_RATIO ILUMI_LEVEL＝5 th2≦ILUMI_RATIO＜th1 ILUMI_LEVEL＝4 th3≦ILUMI_RATIO＜th2 ILUMI_LEVEL＝3 th4≦ILUMI_RATIO＜th3 ILUMI_LEVEL＝2 th5≦ILUMI_RATIO＜th4 ILUMI_LEVEL＝1 ILUMI_RATIO＜th5 。

【００６６】ここで、ILUMI_LEVEL＝１の場合にＡＦ補
助光が最大発光となり、ILUMI_LEVELの値が大きくなる
と、発光光量が小さくなっていく。

【００６７】なお、“無発光時輝度レベル（ILUMI_OF
F）≧補助光を必要としない十分な輝度レベル”である
場合には、以上の発光光量の算出に関わらず、ＡＦ補助
光の発光光量を最小発光光量（ここでは、ILUMI_LEVEL
＝6）に設定する。

【００６８】この処理は、ユーザが明るさを予測できな
いくらい撮影環境を暗くしてしまい、ＡＦ補助光が必要
であると判定されている状態ではあるが、ステップＳ２
の自動露出制御を行えばＡＦ補助光の発光が必要でない
ような状態のケースを考慮している。つまり、本デジタ
ルスチルカメラ１の場合、シャッタレリーズボタン１９
の半押し前に、ユーザに対して補助光発光がされるか否
かの予告を行っているが、この予告を行っている場合に
は、ステップＳ２の露出制御の結果、ＡＦ補助光の発光
が不必要であるぐらい十分な輝度あったとしても、ＡＦ
補助光が発光される。こういった場合には、ＡＦ補助光
を発光した場合のＡＦ検波エリアの輝度レベルと、発光
していない場合のＡＦ検波エリアの輝度レベルとの差異
がなくなり、上記計算手法ではILUMI_RATIO＝0となる可
能性が高い。こうなると、ＡＦ補助光が必要ない明るさ
であるのにも関わらず、フル発光してしまう場合があ
る。この処理は、このような場合にフル発光を防止する
ために行っている。

【００６９】そして、この発光光量（ILUMI_LEVEL）を
算出すると、この発光光量に基づき、以下のように発光
手段を駆動する電力をスイッチングしているＰＷＭのデ
ューティ（DUTY）を設定する。

【００７０】DUTY=MAX_DUTY / ILUMI_LEVEL 。

【００７１】ここで、MAX_DUTYは、ＰＷＭ出力の最大デ
ューティ（つまり、最高光量が発光されるディーティ）
である。

【００７２】本デジタルスチルカメラ１では、以上のよ
うにＡＦ補助光の発光光量を制御することによって、オ
ートフォーカス時に最適な発光光量で補助光を照射する
ことができる。例えば、反射率の低い被写体、非常に遠
い被写体などでは、明るい光を十分な光を発光し、反射
率の高い被写体、非常に近い被写体などでは、必要相当
分のみの発光が可能であり、ＡＦを行う時間を最小限に
とどめ、消費電力的に効率よくすることができる。ま
た、このＡＦ補助光を遠距離まで到達させることが可能
となる。

【００７３】なお、以上の例では、輝度レベル比（ILUM
I_RATIO）から階段上の閾値を用いて発光光量（ILUMI_L
EVEL）を算出したが、このような方法に限らず、例え
ば、ＡＦ補助光の発光光量と輝度レベル比との相関を示
す曲線近似式や直線近似式を用いて発光光量（ILUMI_LE
VEL）を算出しても良いし、また、さらに細かいテーブ
ルを作成して詳細に発光光量（ILUMI_LEVEL）をを設定
してもよい。また、以上の例では、ＡＦ補助光の発光光
量を補助光の電力をスイッチングするＰＷＭのデューテ
ィを変化させるようにしているが、このような方法に限
らず、例えば、発光手段に対する電圧を制御して発光光
量を変化させてもよいし、また、電流を制御して発光光
量を変化させても良い。

【００７４】つぎに、ステップＳ８〜ステップＳ１１で
行われるフォーカスレンズの合焦位置の制御処理につい
てさらに詳細に説明をする。

【００７５】ステップＳ８及びステップＳ１０では、撮
像画像の合焦度合いとして、撮像画像内に設けられてい
るＡＦ検出エリアのコントラスト値を検出している。こ
のコントラスト値は、例えば、ＡＦ検出エリア内の画像
のエッジ成分を積分した値である。このコントラスト値
の大小により、撮像画像の合焦度合いを判断している。
ステップＳ８で検出されるＡＦ補助光の発光時でのコン
トラスト値を、発光時コントラスト値（CONT_ON）と
し、ステップＳ１０で検出されるＡＦ補助光の無発光時
でのコントラスト値を、無発光時コントラスト値（CONT
_OFF）とする。なお、ＡＦ補助光以外に光がない撮影環
境下では、ＡＦ補助光が無発光の場合、被写体は非常に
暗くなり撮像画像からエッジ成分を検出することはでき
なくなるので、コントラスト情報を得ることはできなく
なる。しかしながら、ＡＦ補助光以外の外光が混じって
いる撮影環境下では、ＡＦ補助光がなくなってもその外
光によって被写体は有る程度輝度を持つため、エッジ成
分が検出できる。

【００７６】ステップＳ１１では、ＡＦ補助光の発光時
のコントラスト値（CONT_ON）と、ＡＦ補助光の無発光
時のコントラスト値（CONT_OFF）とを比較して、ＡＦ補
助光に対する外光の混じり具合を予測し、フォーカスレ
ンズ２４の移動位置の補正量βを算出している。

【００７７】この補正量βの算出方法について説明をす
る。

【００７８】まず、ＡＦ補助光単独の影響による補正量
αは、ＡＦ補助光の波長特性により生じる色収差による
ずれに対応した値となる。そのため、ＡＦ補助光を発光
した際に検出された合焦位置に対して、一義的に定まる
量となる。

【００７９】これに対してＡＦ補助光に対する外光の影
響量（I）は、ＡＦ補助光の発光時のコントラスト値（C
ONT_ON）とＡＦ補助光の無発光時のコントラスト値（CO
NT_OFF）との比から、以下のように算出される。

【００８０】影響量（I）＝CONT_ON／CONT_OFF。

【００８１】そのため、ＡＦ補助光に外光が加わった場
合におけるフォーカスレンズ２４の補正量βは、補正量
αと影響量（I）とから、例えば以下のように算出す
る。

【００８２】影響量（I）＞しきい値th11の場合補正量β大（α１００％）しきい値th11≧影響量（I）＞しきい値th12の場合補正量β中（αの５０％）しきい値th12≧影響量（I）補正量βなし（αの０％）。

【００８３】ステップＳ１１では、このようにして求め
られた補正量β分だけ、フォーカスレンズ２４の移動位
置を移動させ、オートフォーカス処理を完了する。

【００８４】本デジタルスチルカメラ１では、以上のよ
うにフォーカスレンズ２４の合焦位置を制御することに
よって、ＡＦ補助光の周波数特性が例えば可視光領域の
低波長側にあったり、ＡＦ補助光以外の外部光源が存在
する環境下であったりしても、正確にフォーカス位置を
制御することができる。

【００８５】なお、以上の例では、階段上の閾値を用い
て外光の影響が加わった場合の補正量βを算出したが、
このような方法に限らず、例えば、影響量（I）と補正
量βとの相関を示す曲線近似式や直線近似式を用いて算
出しても良いし、また、さらに細かいテーブルを作成し
て詳細に補正量βを算出してもい。

【００８６】

【発明の効果】本発明にかかる画像撮像装置では、被写
体の明るさを検出し、上記補助光照射部からフォーカシ
ング処理時に出力する光の光量を、検出した当該明るさ
に応じて設定する。

【００８７】このことにより本発明にかかる画像撮像装
置では、補助光を発光してオートフォーカスを行う場
合、補助光の光量を最適とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたデジタルスチルカメラのブ
ロック構成図である。

【図２】上記デジタルスチルカメラのＡＦ用補助光発光
回路の回路図である。

【図３】上記ＡＦ用補助光発光回路の他の例を示す回路
図である。

【図４】ＡＦ補助光発光時におけるオートフォーカス処
理のフローチャートである。

【図５】上記オートフォーカス処理時におけるフォーカ
スレンズの移動位置、並びに、コントラスト値のレベル
を示す図である。

【符号の説明】

１デジタルスチルカメラ、１２ＣＣＤ、１５デジ
タル信号処理回路、１８検波回路、１９シャッタレ
リーズボタン、２１ＡＦ補助光発光回路、２４フォ
ーカスレンズ、３０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｂ 15/02 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｈ 5/907 Ｂ 101:00 Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｇ０２Ｂ 7/11 Ｎ 5/907 Ｄ // Ｈ０４Ｎ 101:00 Ｇ０３Ｂ 3/00 ＡＦターム(参考） 2H002 DB01 DB02 DB19 DB20 GA54 HA06 JA07 ZA01 2H011 AA01 BA31 DA08 2H051 AA01 BA45 EA22 5C022 AA13 AB15 AB26 AC42 AC52 5C052 GA02 GC05 GD03 GE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの撮像光が入射され、この撮
像光を電気信号に変換して画像を撮像するカメラ撮像部
と、上記カメラ撮像部内に設けられたフォーカスレンズの合
焦位置を検出するフォーカシング処理時に、被写体に対
して光を照射する補助光照射部と、上記カメラ撮像部及び上記補助光照射部を制御する制御
部とを備え、上記制御部は、被写体の明るさを検出し、上記補助光照射部からフォーカシング処理時に出力する
光の光量を、検出した当該明るさに応じて設定すること
を特徴とする画像撮像装置。
【請求項２】上記制御部は、上記カメラ撮像部により撮像された撮像画像内における
フォーカス検出エリアのコントラストに基づきフォーカ
スレンズの合焦度合いを求めてフォーカシング処理をす
ることを特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
【請求項３】上記制御部は、上記フォーカス検出エリ
アの明るさを検出し、上記補助光照射部からフォーカシ
ング処理時に出力する光の光量を、検出した当該明るさ
に応じて設定することを特徴とする請求項２記載の画像
撮像装置。
【請求項４】上記制御部は、少なくとも上記フォーカス検出エリアの明るさを検出
し、検出した当該明るさに基づき露出制御を行い、上記露出制御がされた状態で上記補助光照射部から光を
照射し、当該光を照射したときの上記フォーカス検出エ
リアの明るさを検出し、検出した当該明るさに応じて上
記補助光照射部からフォーカシング処理時に出力する光
の光量を設定することを特徴とする請求項３記載の画像
撮像装置。
【請求項５】上記制御部は、上記補助光照射部から光
を照射していない場合の上記フォーカス検出エリアの明
るさと、上記補助光照射部から光を照射した場合の上記
フォーカス検出エリアの明るさとの比に応じて、上記補
助光照射部からフォーカシング処理時に出力する光の光
量を設定することを特徴とする請求項４記載の画像撮像
装置。
【請求項６】上記補助光照射部の発光手段は、ＬＥＤ
（Light Emitting Diode）、レーザ発光手段又は電球光
であることを特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
【請求項７】上記補助光照射部の発光手段は、被写体
に対して回折格子を介してレーザ光を発光するレーザ発
光手段であることを特徴とする請求項１記載の画像撮像
装置。
【請求項８】上記補助光照射部は、発光手段に対して
供給する電流又は電圧を変化させて、発光手段から出力
される光の光量を制御することを特徴とする請求項１記
載の画像撮像装置。
【請求項９】上記制御部は、上記電流又は電圧と、発
光手段から出力される光の光量とを関連づける相関情報
を有し、当該相関情報を参照してフォーカシング処理時
に出力する光の光量を設定することを特徴とする請求項
８記載の画像撮像装置。
【請求項１０】上記補助光照射部は、発光手段に対し
て供給する電力をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）方
式で変化させて、発光手段から出力される光の光量を制
御することを特徴とする請求項１記載の画像撮像装置。
【請求項１１】上記制御部は、上記ＰＷＭのデューテ
ィと、発光手段から出力される光の光量とを関連づける
相関情報を有し、当該相関情報を参照してフォーカシン
グ処理時に出力する光の光量を設定することを特徴とす
る請求項１０記載の画像撮像装置。
【請求項１２】上記補助光照射部は、上記ＰＷＭのサ
イクルを、撮像画像の更新周期と同期させていることを
特徴とする請求項１０記載の画像撮像装置。
【請求項１３】上記補助光照射部は、基準電圧を出力
する基準電圧生成手段と、発光手段から発光される光の
明るさを検出する受光手段と、受光手段で検出された光
に明るさに基づく値と基準電圧と一致するように帰還を
かける帰還手段とを有することを特徴とする請求項１記
載の画像撮像装置。