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JP3106006B2 - 電子スチルカメラ - Google Patents

電子スチルカメラ

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Publication number
JP3106006B2
JP3106006B2 JP04166411A JP16641192A JP3106006B2 JP 3106006 B2 JP3106006 B2 JP 3106006B2 JP 04166411 A JP04166411 A JP 04166411A JP 16641192 A JP16641192 A JP 16641192A JP 3106006 B2 JP3106006 B2 JP 3106006B2
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JP
Japan
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image area
image
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still camera
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伸弘 竹田
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Canon Inc
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/67—Focus control based on electronic image sensor signals
    • H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N23/63—Control of cameras or camera modules by using electronic viewfinders
    • H04N23/633—Control of cameras or camera modules by using electronic viewfinders for displaying additional information relating to control or operation of the camera
    • H04N23/635—Region indicators; Field of view indicators

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)
  • Studio Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動焦点機能付の電子ス
チルカメラに関し、更に詳しくは電子スチルカメラの自
動焦点（以後、ＡＦと略称する）機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１は被写体を撮像する固体撮像素子の
出力値から画像のぼけ量を検出し、この検出値に基いて
自動的に合焦させる機能を持った従来の自動焦点機能付
電子スチルカメラの構成例を示す。本図において、１は
合焦レンズに相当のレンズユニット、２はレンズユニッ
ト１の位置を調整するレンズ駆動モータである。３は絞
り、４は絞り３を調整する絞り駆動回路である。５はレ
ンズユニット１により合焦された被写体像（光学像）を
電気信号に変換する固体撮像素子であり、６は固体撮像
素子５を駆動するための固体撮像素子駆動回路である。
７は固体撮像素子５の出力をＡ／Ｄ（アナログ・デジタ
ル）変換するＡ／Ｄ変換回路である。８はＡ／Ｄ変換回
路７の出力を静止画像データとして記憶するメモリ（フ
レームメモリ）である。９は、メモリ８から読み出され
る映像信号に基いてぼけ量をあらわすＥＳ値（後術）を
算出するＥＳフィルタである。１０はＣＰＵ（中央演算
処理装置）やプログラムＲＯＭ，ＲＡＭ等を有してシス
テム全体を制御するシステム制御回路である。
【０００３】１１はメモリ８の出力に対してγ変換、帯
域制限等の処理を行う撮像信号処理回路である。１２は
撮像信号処理回路１１の出力をＤ／Ａ（デジタル・アナ
ログ）変換するＤ／Ａ変換回路である。１３はＤ／Ａ変
換回路１２の出力をＦＭ変調するＦＭ変調回路である。
１４はＦＭ変調回路１３の出力を電流増幅するＲＥＣア
ンプ（増幅器）である。１５はＲＥＣアンプ１４に接続
した磁気ヘッド、１６は記録媒体である磁気シート（フ
ロッピディスク）、１７は磁気シート１６を回転させる
モータ、１８はモータ１７の回転を安定させるためのモ
ータサーボ回路である。１９は被写体の明るさを測定す
るための測光素子である。２０はレリーズスイッチであ
り、このスイッチ２０の投入とともに一連の撮影動作が
開始される。
【０００４】図２には上記固体撮像素子５として従来か
ら良く用いられているインターライン転送型固体撮像素
子を示す。本図において、５０１はインターライン転送
型固体撮像素子の全体を示す。５０２は光を電荷に変え
て蓄積するフォトダイオード、５０３はフォトダイオー
ド５０２で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣ
Ｄである。Ｖ１〜Ｖ４は垂直ＣＣＤ５０３の転送電極で
あり、Ｖ１はフォトダイオード５０２の奇数行の電荷を
転送する転送ゲートを兼ねている。同様に、Ｖ３はフォ
トダイオードの偶数行の電荷を転送する転送ゲートを兼
ねている。垂直ＣＣＤ５０３は４相の転送パルスで駆動
される。５０４は垂直ＣＣＤ５０３から転送されてくる
電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤである。Ｈ１，Ｈ
２は、水平ＣＣＤ５０４の転送電極であり、２相の転送
パルスで駆動される。５０５は電荷を電圧に変換して出
力する出力アンプ（増幅器）である。５０６は不要電荷
を逆転相により掃き捨てるためのトップドレインであ
る。５０７は不要電荷を順転相により掃き捨てるための
ボトムドレインである。
【０００５】図３は図１の自動焦点機能付の電子スチル
カメラの従来の動作シーケンスを示す。時刻Ｔ０にレリ
ーズスイッチ２０が投入（ＯＮ，閉成）されると、一連
の撮影シーケンスが開始される。システム制御回路１０
は測光素子１９の出力に応じて撮影のための最適絞り値
Ａｖおよび最適シャッタスピードＴｖを算出する。次に
システム制御回路１０は時刻Ｔ１からＴ２の間に絞り３
を解放に設定し、時刻Ｔ２からＴ３の間にｎ段ステッ
プ、もしくは連続的に無限遠から至近までのピント位置
まで、レンズユニット１をレンズ駆動モータ２によって
移動させるとともに、固体撮像素子５に対しｎ回の不要
電荷の掃き捨て，露光，信号電荷読み出しといった一連
の自動焦点動作、すなわちＡＦ動作を行い、ｎ回の信号
電荷読み出しにおける固体撮像素子５の出力から、ぼけ
量を算出することによって最もぼけ量の少ない位置、す
なわち最適ピント位置つまり合焦レンズ位置を算出す
る。ＡＦ動作時の露光時間は、ＡＦ動作時の露光量が上
記最適絞り値Ａｖ，最適シャッタスピードＴｖで得られ
る露光量と同じになるように設定される。次に、システ
ム制御回路１０は時刻Ｔ３からＴ４の間に、絞り駆動回
路４を介して絞り３の絞り値をＡｖに設定すると同時
に、レンズユニット１をレンズ駆動モータ２を介して合
焦レンズ位置に設定する。続いて、システム制御回路１
０は時刻Ｔ４から固体撮像素子５に対し固体撮像素子駆
動回路６を介して不要電荷を逆転相によりトップドレイ
ン５０６に掃き捨てるクリア動作を行い、その後、本露
光を行う。次にシステム制御回路１０は時刻Ｔ５から信
号電荷の読み出しを行うとともに、磁気シート１６に処
理信号を記録する。
【０００６】図４は、上記のぼけ量を検出するための方
法の１つであるＥＳ法の説明をする図である。ＥＳ法に
関してはＵＳＰ４，８０４，８３１号公報に開示されて
いる周知技術であるので簡単な説明にとどめる。同図に
おいて（ａ）は映像信号であり合焦時はエッジが立ち、
非合焦時はエッジが寝る。（ｂ）は映像信号を微分波形
の絶対値Ｄである。（ｃ），（ｄ）はそれぞれ微分波形
Ｄの遅延信号ＤＬ１，ＤＬ２であり、（ｅ）は積分波形
Ｉであって映像信号のエッジ部のコントラストをあらわ
す。（ｆ）に示すように、微分波形Ｄのデータを積分波
形Ｉのデータで割算することによって得られる値で、エ
ッジの鋭さを示すＥＳ値をあらわす。
【０００７】図５は図１のＥＳフィルタ９の構成例を示
す。同図において９０１は微分回路、９０２は絶対値回
路、９０３は遅延回路、９０４は積分回路、９０５は割
算回路である。９０６はピークホールド回路である。こ
のＥＳフィルタ９を用いて画像情報の中で最もＥＳ値の
高かった値をその被写体のＥＳ値と判断する。
【０００８】図６は合焦位置を求めるために、ＡＦ動作
を行う際のレンズ位置とＥＳ値の変化の関係を示す。レ
ンズユニット１のレンズ送りはレンズ駆動モータ２によ
り最小位置から最大位置まで連続的に送り、その間、１
垂直走査期間毎（１Ｖと略称する）に画像情報を固体撮
像素子５に蓄積し、その蓄積信号を読み出し、その読み
出した画像情報からＥＳ値を求めて最もＥＳ値が大きか
った位置を合焦位置とする。レンズ送り量を横軸に、合
焦信号（この場合はＥＳ値）を縦軸にとった時に描かれ
る合焦位置をピークとする曲線を山登り曲線というが、
ＥＳ法の山登り曲線は、急峻であり合焦検出の精度がよ
い。以上の説明は、入力される画像情報の全情報を用い
てＡＦ動作を行っているが、ＡＦ動作には迅速さが要求
されるので、通常は一定の面積を持つ測距枠を用いてこ
の測距枠内でＡＦ動作が行われている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来例において、従来のＡＦ（自動焦点）動作時
の露光量は、撮影時に最適となるように設定されてお
り、必ずしもＡＦに最適な露光量であるとは限らない。
また、測距枠内に光源等の高輝度部分が存在すると非合
焦状態であっても、あたかも合焦しているような合焦情
報が得られてしまう。したがって正確なＡＦ動作が行え
ないという問題点があった。
【００１０】本発明は上述の点に鑑み、ＡＦに最適な露
光量で、また高輝度部の存在しない画像領域（測距枠）
により、安全でかつ正確な合焦情報を得ることができる
自動焦点機能付の電子スチルカメラを提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、撮像素子の信号出力から得られる画像信
号を用いて被写体の合焦状態を判断し、合焦レンズ位置
を検出する自動焦点機能付の電子スチルカメラにおい
て、前記合焦レンズ位置の検出のための画像領域を選択
抽出する画像領域設定手段と、該画像領域設定手段によ
り設定された前記画像領域内の画像信号を用いて当該画
像領域の最適露光量を算出する最適露光量算出手段と、
該最適露光量算出手段で算出された前記最適露光量によ
り露光された前記画像領域内の画像信号を用いて合焦レ
ンズ位置を算出する合焦検出手段とを具備することを特
徴とする。
【００１２】また、本発明はその一形態として、前記最
適露光量算出手段で算出された前記最適露光量により露
光された前記画像領域の画像信号から高輝度部を検出す
る高輝度検出手段と、前記高輝度検出手段が高輝度部を
検出した場合は前記画像領域設定手段により前記画像領
域の変更を行わせ、かつ前記高輝度検出手段が高輝度部
を検出しない場合は前記最適露光量により前記合焦検出
手段で合焦レンズ位置を算出させる制御を行う制御手段
とを具備することを特徴とすることができる。
【００１３】
【作用】本発明では、前処理として測距枠内に高輝度部
が存在しない測距枠を決定し、その測距枠内の画像信号
に最適となる露光量を決定するという測距枠およびＡＦ
時露光量決定動作を行い、その測距枠、露光量でＥＳ法
等によるＡＦ動作を行うようにしたので、安定でかつ正
確な合焦情報を得ることができる。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【００１５】図７は、本発明の一実施例における自動焦
点機能付の電子スチルカメラの回路構成を示す。図７に
おいて図１と同一の構成要素については同一の番号を付
しその説明を省略する。図７の１０１はメモリ８の出力
側に接続して測距枠内の画像の輝度成分の平均値を算出
するための積分回路である。この積分回路１０１の出力
を以下Ｙ値とする。１０２はメモリ８の出力側に接続し
て測距枠内の高輝度部を検出する高輝度検出回路であ
る。これらの回路１０１，１０２の出力はシステム制御
回路１０に入力する。
【００１６】図８は図７の本発明実施例の電子スチルカ
メラの動作シーケンスを示し、図９は本発明実施例の測
距枠およびＡＦ時露光量決定動作の動作手順を示す。
【００１７】次に、図７，図８および図９を参照して、
本発明実施例の合焦動作を説明する。まず、図８の時刻
Ｔ０にレリーズスイッチ２０が投入（ＯＮ）されると、
一連の撮影シーケンスが開始される。測光素子１９の出
力を基に最適絞り値Ａｖおよび最適シャッタスピードＴ
ｖを算出する。次の時刻Ｔ１からＴ２の間に絞り３を解
放に設定し、同時にレンズ１を無限遠と至近の中央付近
のピント位置に移動させる（以上ステップＳ０）。
【００１８】時刻Ｔ２から測距枠およびＡＦ時露光量決
定動作を行う。時刻Ｔ２で測距可能な最小面積の測距枠
（初期測距枠）を設定する（ステップＳ１）。初期の測
距枠はたとえば図１０の１に選ばれる。
【００１９】次に、撮影時の最適露光量で露光を行い
（ステップＳ２）、この露光によって得られた測距枠内
の画像信号を積分した値であるＹ値を積分器１０１によ
り算出する（ステップＳ３）。このＹ値から測距枠内の
被写体に最適な露光量Ａを算出する（ステップＳ４）。
本実施例では、測距枠内の最適露光量の算出に積分値を
用いているが、例えば、測距枠内の画像信号に重みを付
けて加算したものなどを用いてもよい。また撮像素子以
外の測光素子等で測距枠内の測光を行ってもよい。
【００２０】次に、算出された上記露光量Ａで露光を行
う（ステップＳ５）。この時得られた画像信号から高輝
度検出回路１０２により画像の高輝度部を検出する（ス
テップＳ６）。高輝度部が存在しない場合には、現在の
測距枠で露光量Ａでの露光によりＡＦ動作を行う（ステ
ップＳ８，Ｓ９）。
【００２１】高輝度部が存在する場合には、例えば図１
０の２に測距枠を移動し（ステップＳ７）、ステップＳ
２に戻って上述のＹ値算出，高輝度検出といった同様の
処理を行う（ステップＳ２〜Ｓ５）。そして、高輝度部
が存在しなくなるまで測距枠を移動しながら（ステップ
Ｓ７）、同様の処理を行い、高輝度部が存在しなくなっ
た時点で測距枠およびＡＦ時の最適露光量を決定する
（ステップＳ８）。この時、測距枠を当該カメラのビュ
ーファインダー（不図示）内に表示すれば、合焦させた
い被写体に対してより正確なＡＦ動作が行える。
【００２２】次に、時刻Ｔ３で、至近から無限遠のレン
ズ位置までレンズユニット１をｋ段ステップ、もしくは
連続的に移動させるとともに、不要電荷の掃き捨て，露
光，信号電荷読み出しといった一連の動作、すなわちＡ
Ｆ動作を行い、信号電荷読み出しにおける固体撮像素子
５の出力からぼけ量を算出する。このぼけ量の算出によ
って最もぼけ量の少ない位置、すなわち合焦レンズ位置
（Ｐ）を算出する。
【００２３】次の時刻Ｔ４からＴ５の間に、絞り３の絞
り値をステップＳ０で求めた最適絞り値Ａｖに設定する
と同時に、レンズユニット１を合焦レンズ位置（Ｐ）に
移動・設定する。
【００２４】時刻Ｔ５から固体撮像素子５の不要電荷を
逆転相によりトップドレイン５０６に掃き捨てるクリア
動作を行い、その後、本露光を行う。次に時刻Ｔ６から
固体撮像素子５の信号電荷の読み出しを行うとともに、
読み出した信号を処理し、磁気シート１６にその処理信
号を記録する。
【００２５】本実施例では、撮影時に合焦レンズ位置
（Ｐ）にレンズユニット１を移動させる場合に、ＡＦ動
作終了地点から直接移動させているが、レンズユニット
１をＡＦ動作終了後、一旦、ＡＦ動作開始地点に移動さ
せ、ＡＦ動作の時と同じ方向からＰ点に移動させてもよ
い。また、ぼけ量検出のフィルタ９は、ＥＳフィルタに
限らず、例えば、ハイパスフィルタやバンドパスフィル
タであっても良い。
【００２６】さらに、本実施例では、合焦検出手段がデ
ジタルフィルタで構成されているが、アナログで合焦検
出を行ってもよいことは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
前処理として測距枠内に高輝度部が存在しない測距枠を
決定し、その測距枠内の画像信号に最適となる露光量を
決定するという測距枠およびＡＦ時露光量決定動作を行
い、その測距枠、露光量でＥＳ法等によるＡＦ動作を行
うようにしたので、安定でかつ正確な合焦情報を得るこ
とができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の自動焦点機能付の電子スチルカメラの回
路構成を示すブロック図である。
【図２】インターライン転送型の固体撮像素子の構成を
示す平面図である。
【図３】従来の自動焦点機能付の電子スチルカメラの動
作シーケンスを示すタイミングチャートである。
【図４】ＥＳ法を説明する波形図である。
【図５】ＥＳフィルタの構成例を示すブロック図であ
る。
【図６】ＡＦ動作を行う際のレンズ位置とＥＳ値の変化
の一例を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施例における自動焦点機能付の電
子スチルカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施例の電子スチルカメラの動作シー
ケンスを示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の一実施例の測距枠およびＡＦ時露光量
決定動作の動作手順を示す流れ図である。
【図１０】本発明の一実施例の測距枠を移動させる場合
の一例を示す平面図である。
【符号の説明】
１ レンズユニット ２ レンズ駆動モータ ３ 絞り ４ 絞り駆動回路 ５ 固体撮像素子 ６ 固体撮像素子駆動回路 ７ Ａ／Ｄ変換回路 ８ メモリ ９ ＥＳフィルタ １０ システム制御回路 １１ 撮像信号処理回路 １６ 磁気シート １９ 測光素子 ２０ レリーズスイッチ １０１ 積分回路 １０２ 高輝度検出回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像素子の信号出力から得られる画像信
    号を用いて被写体の合焦状態を判断し、合焦レンズ位置
    を検出する自動焦点機能付の電子スチルカメラにおい
    て、 前記合焦レンズ位置の検出のための画像領域を選択抽出
    する画像領域設定手段と、 該画像領域設定手段により設定された前記画像領域内の
    画像信号を用いて当該画像領域の最適露光量を算出する
    最適露光量算出手段と、 該最適露光量算出手段で算出された前記最適露光量によ
    り露光された前記画像領域内の画像信号を用いて合焦レ
    ンズ位置を算出する合焦検出手段とを具備することを特
    徴とする電子スチルカメラ。
  2. 【請求項２】 前記最適露光量算出手段で算出された前
    記最適露光量により露光された前記画像領域の画像信号
    から高輝度部を検出する高輝度検出手段と、 前記高輝度検出手段が高輝度部を検出した場合は前記画
    像領域設定手段により前記画像領域の変更を行わせ、か
    つ前記高輝度検出手段が高輝度部を検出しない場合は前
    記最適露光量により前記合焦検出手段で合焦レンズ位置
    を算出させる制御を行う制御手段とを具備することを特
    徴とする請求項１に記載の電子スチルカメラ。
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