JP2007027830A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】 合焦時間を短縮する。
【解決手段】 第１撮像手段から出力される信号に基づいて被写体の測光を行う第１測光手段と、第１撮像手段とは別に設けられる第２撮像手段から出力される信号に基づいて被写体の測光を行う第２測光手段とを備え、ＡＦ起動時に、第２測光手段の測光結果に基づいて第１測光手段における初回の測光の撮像条件を決定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ハイブリッドＡＦ（Auto-Forcus）装置を搭載した電子カメラに関する。

撮影レンズを移動しながら撮像センサーにより被写体像を撮像し、撮像センサーから出力される撮像信号のコントラストにより焦点評価値を演算し、焦点評価値が最大となる合焦位置を検出する“山登り方式”の焦点検出装置と、撮像センサーと異なる測距センサーを用いて三角測量の原理により被写体までの撮影距離を検出する測距装置とを備え、焦点検出装置による焦点検出結果と測距装置による測距結果とに基づいて撮影レンズの焦点調節を行うハイブリッドＡＦ装置を搭載した電子カメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開２００４−２４７７７３号公報

しかしながら、上述した従来のハイブリッドＡＦ方式の電子カメラでは、撮像センサーから出力される撮像信号のコントラストが最大になる合焦位置を検出して撮影レンズの焦点調節を行うので、撮像センサーによる測光結果が安定な収束状態にならないと正確なコントラストが得られず、焦点調節を開始できない。そのため、電源投入時、省電力モードからの復帰時、あるいは再生モードから撮影モードへの切り換え時に、合焦時間がかかるという問題がある。

（１） 請求項１の発明は、撮影光学系を通過した被写体の像を撮像する第１撮像手段と、第１撮像手段とは別に設けられ、被写体の像を撮像する第２撮像手段と、第１撮像手段から出力される信号に基づいて被写体に対する合焦状態を検出する第１検出手段と、第２撮像手段から出力される信号に基づいて被写体に対する合焦状態を検出する第２検出手段と、第１検出手段による検出結果と第２検出手段による検出結果とに基づいて撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、第１撮像手段から出力される信号に基づいて被写体の測光を行う第１測光手段と、第２撮像手段から出力される信号に基づいて被写体の測光を行う第２測光手段と、焦点調節手段の起動時処理として、第２測光手段による測光を行い、この第２測光手段の測光結果に基づいて第１測光手段における初回測光の撮像条件を決定する制御手段とを備える。
（２） 請求項２の電子カメラは、制御手段によって、第２撮像手段の初期化を第１撮像手段の初期化に先駆けて開始するようにしたものである。
（３） 請求項３の電子カメラは、撮影光学系とは異なる第２光学系をさらに有し、第２撮像手段によって、第２光学系を通過した被写体の像を撮像するようにしたものである。（４） 請求項４の電子カメラの焦点調節手段は、電子カメラの電源の投入に応じて起動するようにしたものである。
（５） 請求項５の電子カメラの電子カメラは、画像の撮影を行う撮影モードとこの電子カメラにおける電力消費を抑制する省電力モードとを有し、焦点調節手段は、省電力モードから前記撮影モードへの移行に応じて起動する。
（６） 請求項６の電子カメラは、画像の撮影を行う撮影モードと撮影以外の動作を行う非撮影モードとを有し、焦点調節手段は、非撮影モードから撮影モードへの移行に応じて起動する。
（７） 請求項７の電子カメラは、第１撮像手段が撮像した被写体像を画像信号として出力する撮像素子であり、第２撮像手段が撮像した被写体像に基づいて被写体距離を検出する測距素子である。

本発明によれば、ＡＦ起動時の合焦時間を短縮することができる。

図１は一実施の形態の構成を示す図である。一実施の形態の電子カメラは、撮像レンズ２、絞り３、撮像センサー４、センサー制御回路５、ＡＤ変換回路６、第１測距回路７、第２測距センサー８、第２測距回路９、ＡＦ制御回路１０、ＡＦモーター１１、フォーカス制御機構１２、第１測光回路１３、第２測光回路１４、ＡＥ制御回路１５、画像記録回路１６などを備えている。

撮影レンズ２はＡＦモーター１１とフォーカス制御機構１２により駆動され、焦点調節が行われる。この撮像レンズ２は固定焦点距離のレンズに限らず、焦点距離が可変のズームレンズであってもよい。撮影レンズ２は被写体１からの光を絞り３を介して撮像センサー４の受光面へ導き、被写体１の像を結像する。

撮像センサー４は多数の画素が二次元状に配置されたＣＣＤ、ＣＭＯＳ、ＣＩＤなどの撮像素子であり、各画素において被写体像の入射光量に応じた信号電荷に変換し、撮像信号として出力する。撮像センサー４は、シャッターゲートパルスによって各画素の電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有する。撮像センサー４の撮像信号はＡＤ変換回路６によりデジタル信号に変換され、画像記録回路１６に記録される。

一実施の形態の電子カメラは、２系統の測距回路すなわち第１測距回路７および第２測距回路９と、２系統の測光回路すなわち第１測光回路１３および第２測光回路１４を備えている。第１系統の第１測距回路７と第１測光回路１３は、撮像センサー４の撮像信号を用いて測距と測光を行う。一方、第２系統の第２測距回路９と第２測光回路１４は、撮像センサー４と別個に設けられた第２測距センサー８の出力信号を用いて測距と測光を行う。

第１測距回路７は撮像センサー４から出力される撮像信号のコントラストにより焦点評価値を演算する。焦点評価値は、図２に示すように、合焦レンズ位置において最大となる。第１測光回路１３は撮像センサー４から出力される撮像信号に基づいて測光を行い、被写体輝度を演算する。

第２測距センサー８は、図３に示すように一対のレンズＬ１とＬ２により被写体１からの光を光路分割して光電ラインセンサーＳ１とＳ２へ導き、各センサーＳ１、Ｓ２上に被写体像を形成し、各センサーＳ１、Ｓ２から被写体像信号を出力する。第２測距回路９は、第２測距センサー８から出力される被写体像信号に基づいて三角測量の原理により被写体１までの撮影距離を検出する。第２測光回路１４は第２測距センサー８から出力される被写体像信号に基づいて測光を行い、被写体輝度を演算する。

ＡＦ制御回路１０は、第１測距回路７により検出した焦点評価値と第２測距回路９により検出した被写体距離とに基づいて、ＡＦモーター１１とフォーカス制御機構１２により撮影レンズ２を被写体距離（撮影距離）に応じた位置に移動した後、焦点評価値が最大となる合焦位置に移動する。

撮像センサーの撮像信号に基づいて検出した焦点評価値が最大となる合焦位置まで撮影レンズを駆動して焦点調節を行う“山登り方式”の焦点調節方法によれば、図４に示すように、まず、撮影レンズを至近から無限遠まで駆動して最大の焦点評価値、すなわち合焦位置をサーチした後、その合焦位置まで撮影レンズを駆動する。しかし、この山登り方式の焦点調節方法は合焦時間がかかるため、一実施の形態ではハイブリッドＡＦにより撮影レンズの焦点調節を行う。つまり、三角測量方式により検出した撮影距離に応じた位置まで撮影レンズを駆動した後、山登り方式により撮影レンズを合焦位置まで駆動する。

ＡＥ制御回路１５は、第１測光回路１３と第２測光回路１４により検出した被写体輝度に基づいて絞り３とセンサー制御回路５を制御し、被写体像が最適な明るさになるように絞りと撮像センサー４の電荷蓄積時間を調節する。

図５は、一実施の形態の電子カメラ起動時の各部動作を示すタイミングチャートである。なお、図５では本発明に直接関係のない記録回路の初期化動作などを省略する。また、図５では電源投入時の動作を示すが、省電力モードからの復帰時および再生モード（非撮影モード）から撮影モードへの切り換え時においても同様な動作を行う。

図５において、時刻ｔ０でカメラの電源スイッチがオンされると、撮影レンズ２の初期化を開始する。この撮影レンズ２の初期化では、ズームレンズを沈胴位置から所定位置へ移動するとともに、フォーカシングレンズを原点位置から所定位置まで移動する。一般に、撮影レンズの初期化処理には１〜数秒の時間がかかる。

電源スイッチのオンから所定時間後の時刻ｔ１において、撮像センサー４の初期化に先立って第２測距センサー８（Ｓ１、Ｓ２）の初期化を開始する。上述したように、第２測距センサー８は２個のラインセンサーＳ１、Ｓ２を備えており、一般にこの種のラインセンサーＳ１、Ｓ２の初期化には数１００ｍsecかかる。また、電源スイッチのオンから所定時間後の時刻ｔ２において撮像センサー４の初期化を開始する。上述したように、撮像センサー４は二次元センサーであり、一般にこの種のセンサーの初期化には数１００ｍsecかかる。

時刻ｔ３において第２測距センサー８の初期化が終了し、直ちに第２測距センサー８による測光（図中にＥ１、Ｅ２、Ｅ３、・・の記号で示す）と測距（図中にＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・の記号で示す）を開始する。この一実施の形態では、第２測距センサー８による測光と測距を交互に行う例を示すが、初回の測光に限り２回（Ｅ１とＥ２）続けて行う。これは、初回の測光Ｅ１ではそれまでの履歴がないため、電荷蓄積時間などの制御量に予め設定された値を用いて測光を行い、初回の測光Ｅ１の結果に基づいて２回目の測光Ｅ２の制御量を決定するためである。これにより、２回目の測光Ｅ２では正確な被写体輝度が得られる。

時刻ｔ４で撮影レンズ２の初期化が終了し、直ちにシャッターおよび絞り３の初期化を開始する。このシャッターと絞り３の初期化が時刻ｔ６で終了する前に、時刻ｔ５ですでに撮像センサー４の初期化が終了しているので、時刻ｔ６では撮像センサー４の撮像信号を用いた測光が可能である。また、この時点ｔ６ではすでに第２測距センサー８と第２測光回路１４による２回目の測光Ｅ２が終了しており、正確な被写体輝度が検出されている。

そこで、この一実施の形態の電子カメラでは、撮像センサー４による初回の測光時に、第２測距センサー８と第２測光回路１４により検出された２回目の測光値に基づいて、絞り値、シャッタースピード（電荷蓄積時間）、ＳＶ値などの撮像センサー４と第１測光回路１３の測光のための制御量を決定し、撮像センサー４と第１測光回路１３による初回の測光を行う。

第２測距センサー８と第２測光回路１４により検出された測光値に基づいて撮像センサー４と第１測光回路１３の初回の測光時の制御量を決定したので、撮像センサー４による測光では初回からほぼ正確な測光値が得られる。そして、２回目以後の測光においても安定な測光値が得られ、２回目の測光から定常状態になる。

撮像センサー４と第１測光回路１３による初回の測光が終了する時刻ｔ７において、撮像センサー４と第１測距回路７による測距を開始する。

図６は、従来の電子カメラ起動時の各部動作を示すタイミングチャートである。なお、図５に示す一実施の形態の電子カメラ起動時の動作との相違点を中心に説明し、図１に示す一実施の形態の電子カメラで使用する機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して説明する。

図６において、撮像センサー４による初回の測光時（時刻ｔ１６）に、絞り値、シャッタースピード（電荷蓄積時間）、ＳＶ値などの撮像センサー４と第１測光回路１３の制御量に、第２測距センサー８と第２測光回路１４による測光結果を用いず、予め設定された値を用いて測光を行う。そのため、撮像センサー４と第１測光回路１３の初回の測光では正しい測光値が得られず、早くても２回目の測光、あるいはそれ以降の測光で定常状態が達成される。

撮像センサー４と第１測光回路１３による測光が定常状態にならなければ、正確なコントラストすなわち焦点評価値が得られず、したがって撮像センサー４と第１測距回路７による焦点検出を開始することができない。

つまり、従来の電子カメラは、第２測距センサー８と第２測光回路１４により検出された測光値に基づいて撮像センサー４と第１測光回路１３の初回の測光制御量を決定していないから、撮像センサー４と第１測光回路１３による測光が定常状態になるまで時間がかかり、電源投入時、省電力モードからの復帰時、あるいは再生モード（非撮影モード）から撮影モードへの切り換え時に、合焦時間が長くなる。

このように、一実施の形態によれば、撮影レンズ２を通過した被写体光を受光して被写体像を撮像する撮像センサー４と、撮像センサー４から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズ２の焦点検出を行う第１測距回路７と、撮影レンズ２と異なる一対のレンズＬ１、Ｌ２を通過した被写体光を測距センサーＳ１、Ｓ２により受光して測距を行う第２測距回路９と、第１測距回路７による焦点検出結果と第２測距回路９による測距結果とに基づいて撮影レンズ２の焦点調節を行うＡＦ制御回路１０、ＡＦモーター１１およびフォーカス制御機構１３と、撮像センサー４から出力される撮像信号に基づいて測光を行う第１測光回路１３と、測距センサーＳ１、Ｓ２から出力される信号に基づいて測光を行う第２測光回路１４とを備え、第１測光回路１３の測光結果が安定な状態になったら第１測距回路７による焦点検出を開始するとともに、第２測光回路１３の測光結果が安定な状態になったら第２測距回路９による測距を開始する電子カメラにおいて、ＡＦ起動時、すなわちカメラの電源投入時、または省電力モードからの復帰時、または非撮影モードから撮影モードへの切り換え時に、第２測光回路１４の測光結果に基づいて撮像センサー４と第１測光回路１３による初回の測光の制御量（撮像条件）を決定するセンサー制御回路５を備え、これにより、電源投入時、省電力モードからの復帰時、あるいは再生モードから撮影モードへの切り換え時に第１測光回路１３による測光が早く定常状態になり、合焦時間を短縮することができる。

また、一実施の形態によれば、第２測距センサー８（Ｓ１，Ｓ２）の初期化を撮像センサー４の初期化よりも先に開始するようにしたので、その分だけ第２測距センサー８（Ｓ１，Ｓ２）と第２測光回路１４による測光結果が早く得られ、その測光結果を用いて撮像センサー４と第１測光回路１３の測光がさらに早く定常状態になり、合焦時間を短縮することができる。

一実施の形態の構成を示す図である。 レンズ位置に対する焦点評価値の変化を示す図である。 外光パッシブＡＦを説明する図である。 山登り方式の焦点調節方法を説明する図である。 一実施の形態の各部動作を示すタイミングチャートである。 従来の電子カメラの各部動作を示すタイミングチャートである。

符号の説明

２ 撮影レンズ
４ 撮像センサー
５ センサー制御回路
７ 第１測距回路
８ 第２測距センサー
９ 第２測距回路
１０ ＡＦ制御回路
１１ ＡＦモーター
１２ フォーカス制御機構
１３ 第１測光回路
１４ 第２測光回路
１５ ＡＥ制御回路

Claims (7)

1. 撮影光学系を通過した被写体の像を撮像する第１撮像手段と、
   前記第１撮像手段とは別に設けられ、前記被写体の像を撮像する第２撮像手段と、
   前記第１撮像手段から出力される信号に基づいて前記被写体に対する合焦状態を検出する第１検出手段と、
   前記第２撮像手段から出力される信号に基づいて前記被写体に対する合焦状態を検出する第２検出手段と、
   前記第１検出手段による検出結果と前記第２検出手段による検出結果とに基づいて前記撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、
   前記第１撮像手段から出力される信号に基づいて前記被写体の測光を行う第１測光手段と、
   前記第２撮像手段から出力される信号に基づいて前記被写体の測光を行う第２測光手段と、
   前記焦点調節手段の起動時処理として、前記第２測光手段による測光を行い、該第２測光手段の測光結果に基づいて前記第１測光手段における初回測光の撮像条件を決定する制御手段とを備えることを特徴とする電子カメラ。
2. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記制御手段は、前記第２撮像手段の初期化を前記第１撮像手段の初期化に先駆けて開始することを特徴とする電子カメラ。
3. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記撮影光学系とは異なる第２光学系をさらに有し、
   前記第２撮像手段は、前記第２光学系を通過した前記被写体の像を撮像することを特徴とする電子カメラ。
4. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記焦点調節手段は、前記電子カメラの電源の投入に応じて起動することを特徴とする電子カメラ。
5. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記電子カメラは、前記画像の撮影を行う撮影モードと、該電子カメラにおける電力消費を抑制する省電力モードとを有し、
   前記焦点調節手段は、前記省電力モードから前記撮影モードへの移行に応じて起動することを特徴とする電子カメラ。
6. 請求項１に記載の電子カメラにおいて、
   前記電子カメラは、前記画像の撮影を行う撮影モードと、撮影以外の動作を行う非撮影モードとを有し、
   前記焦点調節手段は、前記非撮影モードから前記撮影モードへの移行に応じて起動することを特徴とする電子カメラ。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電子カメラにおいて、
   前記第１撮像手段は撮像した被写体像を画像信号として出力する撮像素子であり、前記第２撮像手段は撮像した被写体像に基づいて被写体距離を検出する測距素子であることを特徴とする電子カメラ。

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