KR100759142B1 - 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치 - Google Patents

자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치 Download PDF

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후지 덴키 홀딩스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 TTL 포커싱상태 판정수단의 결점인, 포커싱 검출이 늦는 점, 소비전력이 많은 점, 저휘도 피사체로 포커싱 검출오차가 큰 점을 개선하고, 또한 경통이 플라스틱으로 된 것과 같은 저렴한 일반의 전자 스틸 카메라용 촬상 렌즈에도 사용될 수 있는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 제공한다.
환산기준을 교정할 필요가 있다고 판단되는 경우에 환산기준을 교정하고, 이 환산기준을 이용하여 오픈 제어 거리측정수단이 거리측정한 피사체 거리를 포커싱 위치에 환산하고 포커싱 렌즈군을 포커싱 위치까지 이동하도록 구동하는 구동 제어수단을 구비하는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치로 한다.

Description

자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치 {AUTOMATIC FOCUSING DEVICE AND THE ELECTRONIC IMAGE PICKUP APPARATUS USING THE SAME}
도 1은, 본 발명의 실시 형태인 자동초점 조절장치를 가지는 전자적 촬상장치를 나타내는 블록 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태의 자동초점 조절장치의 오픈 제어 거리측정수단의 일 예인 AF 모듈(30)의 거리측정 방법의 설명도이다.
도 3은, 피사체 거리를 포커싱(focusing) 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 설명하는 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태의 자동초점 조절장치의 TTL 포커싱상태 판정수단의 동작 설명도이다.
도 5는, 시프트 값 X와 1/피사체 거리(1/L)와의 관계를 나타내는 설명도이다.
도 6은, 전자적 촬상장치(1)에 의한 촬영처리의 흐름을 설명하는 플로우 챠트(그 중 1)이다.
도 7은, 전자적 촬상장치(1)에 의한 촬영처리의 흐름을 설명하는 플로우 챠트(그 중 2)이다.
* 도면의 부호 설명*
1 전자적 촬상장치 2 줌 렌즈군
3 포커스 렌즈군 4 조리개부
5 촬상 렌즈 경통 6 CCD
7 촬상회로 8 A/D 변환회로
9 메모리 10 D/A 변환회로
11 LCD 12 압축/신장회로
13 기록용 메모리 14 AE 처리회로
15 AF 처리회로 16 CPU
17 TG 18 CCD 구동회로
19 조리개 모터 구동회로
20 포커스 모터 구동회로 21 줌 모터 구동회로
22 조리개 구동 모터 23 포커스 모터
24 줌 모터 25 조작 SW
26 EEPROM 27 전지
28 AF 페어 렌즈 281,282 AF 렌즈
29 AF 센서 IC 291,292 라인 센서
30 AF 모듈 31 A/D 변환회로
본 발명은 촬상 렌즈를 자동적으로 포커싱(focusing, 合焦)시키는 자동초점 조절장치 및 이 자동초점 조절장치를 탑재한 전자 스틸(still) 카메라나 비디오 카메라 등의 전자적 촬상장치에 관한 것이다.
전자 스틸 카메라 등의 전자적 촬상장치는, 예컨대 CCD(Charge Coupled Device), 또는 MOS(Metal Oxide Semiconductor) 등의 촬상소자를 구비하고 있다. 이 촬상소자는 촬상 광학계에 의해 결상(結像)된 피사체상을 광전 변환하여 전기신호인 화상신호를 출력한다. 이 화상신호는 전자적 촬상장치에 장전된 기록체 등에 기록된다.
이러한 전자적 촬상장치는, 최근에 있어서는 자동초점 조절장치를 구비하고 있는 것이 일반적이고 널리 보급되어 있다.
전자적 촬상장치로 이용되는 자동초점 조절장치의 검출방식의 일 예로서 이른바 컨트래스트(contrast) 검출방식이 있다.
컨트래스트 검출방식의 자동초점 조절장치라 하는 것은, 예컨대 촬상소자에 의해 취득된 화상신호에 포함되는 고주파 성분량의 차이(contrast)에 근거하여 피사체상의 포커싱상태를 검출하는 TTL(Through The Lens) 포커싱상태 판정수단을 구비한 것으로, 이 TTL 포커싱상태 판정수단이 검출하는 포커싱상태에 근거하여 자동적으로 촬상 광학계의 초점위치를 조절하는 장치이다.
또한, 자동초점 조절장치의 검출방식의 다른 예로서, 은염(銀鹽) 필름용의 컴팩트 카메라에서 자주 이용되는 검출방식이 있다.
이 검출방식의 자동초점 조절장치는, 피사체 거리를 측정하는 오픈 제어 거리측정수단을 구비한 것으로, 이 거리측정결과에 근거하여 자동적으로 촬상 광학계의 초점위치를 조절하는 장치이다. 이 오픈 제어 거리측정수단은 또 액티브(active) 방식과 패시브(passive) 방식으로 나누어진다.
액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단이라고 하는 것은, 구체적으로는 적외광 등을 피사체로 조사하는 발광 다이오드(LED) 등의 발광수단과, 이 피사체로부터 반사된 반사광을 수광(受光)하는 광위치 검출수단(PSD : Position Sensitive Device) 등의 수광수단을 가지고 있고, 발광수단으로부터 적외광 등을 피사체를 향해 조사하고, 피사체로부터의 반사광과 조사광이 이루는 각도로부터 피사체까지의 거리(이하, 피사체 거리라고 한다)를 산출하는 삼각 측량법을 응용한 것이다.
또한, 패시브 방식의 오픈 제어 거리측정수단이라고 하는 것은, 구체적으로는 적어도 두 개의 등가의 촬상광학계로서, 일체화된 페어 렌즈(pair lenses)와, 리니어 센서(linear sensor)를 쌍(pair)으로 조립한 1칩 IC로 이루어지는 촬상광학계를 가지고 있으며, 각각에 촬상되는 화상의 시차를 이용하여 피사체 거리를 구하는 것이다.
이들의 삼각측량법을 이용한 액티브 방식·패시브 방식의 오픈 제어 거리측정수단을 이용하면, 1회의 거리측정으로 피사체의 거리를 알 수 있고, 촬상 렌즈를 피사체 거리에 따른 포커싱 렌즈 위치에 세트할 수 있기 때문에, TTL 포커싱상태 판정수단에서의 포커싱동작이 늦다고 하는 결점을 극복하고, 포커싱속도를 고속화할 수 있다는 이점이 있다.
또한, 거리측정도 1회의 촬영에 대해 1회로 충분하고, TTL 포커싱상태 판정수단과 같이 CCD 촬상소자를 반복하여 구동시키거나 하는 일이 없기 때문에, 소비전류는 극히 작아지게 된다. 특히, 패시브 방식의 센서 IC를 MOS로 구성하면, 거의 전류를 소비하지 않는다.
또한, 저휘도 환경하에서의 거리측정에 대해서도, 패시브 방식의 센서 IC는 카메라 본체의 촬상소자와 같이 화소수를 많이 필요로 하지 않기 때문에 1화소의 사이즈를 크게 할 수 있고, 또한 광학계도 복잡하지 않게 밝게할 수 있기 때문에, 카메라 본체의 촬상 소자 감도를 500배에서 1000배는 충분히 얻을 수 있기 때문에, 저조도 피사체에 대해서도 충분한 검출 정밀도를 확보할 수 있다는 것이었다.
상술한 바와 같은 자동초점 조절장치 이외의 다른 선행기술 예로서, 예컨대, 일본 특허 공개 평성 5-210043호 공보 기재의 발명이 있다. 이 공보기재의 발명은 상술의 액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단, 및 컨트래스트 검출방식의 TTL 포커싱상태 판정수단을 함께 구비하고, 액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단에 의해 어느 정도까지 포커싱시키고, 마지막은 TTL 포커싱상태 판정수단에 의해 고정밀도로 포커싱시킨다는 것이다.
또한, 자동초점 조절장치의 다른 선행기술의 예로서, 예컨대, 일본 특허 공개 2000-121924호 공보기재의 발명이 있다. 이 공보기재의 발명은 상술의 컨트래스트 검출방식의 TTL 포커싱상태 판정수단의 자동초점 조절장치에 AF 보조광 발광부를 구비한 구성으로서, 저(低)컨트래스트의 피사체나 저휘도 환경하에 있어서도, 보조발광에 의해 정밀도 높은 검출결과를 얻는다는 것이다.
먼저 설명한 종래기술의 TTL 포커싱상태 판정수단 및 오픈 제어 거리측정수단은 각각 결점을 가지고 있다.
우선, TTL 포커싱상태 판정수단을 이용하는 초점검출의 결점에 대해 설명한다.
TTL 포커싱상태 판정수단은, 셔터가 눌려지면 촬상 렌즈내의 포커싱 렌즈계의 포커싱 렌즈 위치를 원거리로부터 근거리까지(또는 역방향) 이동시키면서 촬상소자에 의한 촬상을 반복하고, 산을 오르는 방식으로 화상신호에 포함되는 고주파 성분량이 가장 큰 위치를 포커싱 렌즈 위치로서 검출한다.
따라서, 다량의 데이터를 비교하지 않으면 안되기 때문에, 특히 촬상 렌즈가 포커싱 렌즈 위치에서 먼 위치에 있는 경우에는, 포커싱상태를 얻기까지 시간이 걸린다는 결점이 있다.
또한, CCD 촬상소자를 반복하여 구동하기 때문에 소비전류가 많고, 전지 소모가 크다는 것도 결점의 한 가지이다.
또한, 피사체의 밝기가 어두운(피사체 휘도가 낮다) 저휘도 환경하에서는, 화상신호에 대한 노이즈의 영향이 커진다는 것에 기인하여 초점 검출정밀도가 악화되거나, 초점위치를 검출하기까지 요하는 시간이 점점 길어진다.
게다가, 최근 고화질화에 동반하여, 1화소의 크기가 점점 작아져 감도가 낮아지고 있고, 촬영시에는 플래시에 의해 충분한 휘도를 얻을 수 있으면서도, 포커싱동작시에는 플래시를 발광할 수 없기 때문에, 감도부족이 되어 저휘도에서의 검출 정밀도가 악화된다.
이상과 같은 TTL 포커싱상태 판정수단에 의한 초점 검출동작의 결점은, 최근의 CCD 촬상소자의 미세화에 의한 고화질화, 촬상 렌즈의 고배율 줌화, 저소비전력화에서 점점 문제가 현저해져, 해결책이 강하게 요망되고 있다.
이어서, 오픈 제어 거리측정수단을 이용하는 초점 검출의 결점에 대해 설명한다.
이 오픈 제어 거리측정수단은 오픈 제어로서, 피사체 거리를 대응한 촬상렌즈의 포커싱 렌즈 위치를 예측할 수 없는 경우에는, 이 방법을 사용하여 자동초점 조절장치를 구성할 수 없다. 이로인해, 피사체 거리에 대응한 촬상렌즈의 포커싱 렌즈 위치를 예측하기 위해, 피사체 거리에 대응한 촬상렌즈의 포커싱 렌즈 위치를 환산하는 환산기준을 이용하고 있다.
그러나, 오픈 제어 거리측정수단은, 은염 필름용의 컴팩트 카메라에서는 문제없이 이용할 수 있었지만, 전자 스틸 카메라에 오픈 제어 거리측정수단을 이용하는 것은 곤란한 사정이 있었다.
전자 스틸 카메라는 은염 필름용의 컴팩트 카메라와 비교해 촬상소자가 필름 사이즈보다 상당히 작다. 이로인해, 초점거리도 그에 따라 작아져(라이카 판(Lica)의 필름에 대한 초점거리 35mm의 표준렌즈에, 1/2 인치의 CCD에 대한 초점거리 6.5mm가 상당), 촬상렌즈의 위치 맞춤 정밀도를 높히기 어렵다.
특히, 플라스틱 재료를 경통(鏡筒)에 사용하고 있는 일반의 저렴한 가격의 렌즈에서는 주밍(zooming)에서의 초점이동이나, 렌즈 경통의 덜거덕거림, 온습도 변동에 따른 치수 변화가, 초점 심도(深度)에 비해 크고, 환산기준이 부정확하게 되어, 촬상렌즈의 정확한 포커싱 렌즈 위치를 예측할 수 없다.
따라서, 전자 스틸 카메라에서는 오픈 제어가 아닌, 클로즈드 제어인 TTL 포커싱상태 판정수단에 의할 수 밖에 없었다.
상기 설명한 바와 같이, 종래의 TTL 포커싱상태 판정수단 또는 오픈 제어 거리측정수단을 전자 스틸 카메라에 적용하는 경우, 쌍방이 결점을 가지고 있었다.
또한, 먼저 설명한 일본 특허 공개 평성 5-210043호 공보기재의 자동초점 조절장치도 액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단, 및 컨트래스트 검출방식의 TTL 포커싱상태 판정수단을 함께 구비하고, 액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단에 의해 어느 정도까지 포커싱시키지만, 마지막은 TTL 포커싱상태 판정수단에 의하지 않으면 안되고, 먼저 설명한 TTL 포커싱상태 판정수단의 결점을 가지고 있었다.
또한, 먼저 설명한 일본 특허 공개 2000-121924호 공보기재의 자동초점 조절장치도 상술의 컨트래스트 검출방식의 TTL 포커싱상태 판정수단에 의하기 때문에, 다량의 데이터의 비교에 의해 포커싱상태를 얻기까지는 시간이 걸린다는 결점을 해소하지 못하고, CCD 촬상소자를 반복하여 구동하기 때문에 소비전류가 많이 들고, 전지소모가 크다고 하는 결점을 해소할 수 없었다.
이와같이, 종래의 TTL 포커싱상태 판정수단 또는 오픈 제어 거리측정수단 쌍방이 가지는 결점을 해소하고, 이점을 함께 가지도록 한 자동초점 조절장치는 아직 실현되고 있지 않다.
본 발명의 목적은, TTL 포커싱상태 판정수단의 이점인 높은 포커싱 정밀도 및 오픈 제어 거리측정수단의 이점인 고속의 포커싱동작을 함께 실현하는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 제공하는 데 있다.
또한 경통이 플라스틱제인 저렴한 촬상렌즈의 사용을 가능하게 하는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기위해 본 발명에 따른 자동초점 조절장치는,
포커스 렌즈군이 이동하여 피사체상을 결상시키는 촬상렌즈와,
상기 촬상렌즈를 통하여 얻어진 피사체상을 촬상하여 전기신호를 출력하는 촬상수단과,
상기 촬상수단이 출력하는 전기신호를 이용하여 상기 촬상 렌즈의 포커싱(合焦)상태를 검출하는 TTL 포커싱상태 판정수단과,
피사체 거리를 측정하는 오픈 제어 거리측정(測距)수단과,
상기 포커스 렌즈군의 위치 또는 이동량을 검출하는 포커스 렌즈군 위치 검출수단과,
상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정한 피사체 거리를 상기 포커스 렌즈군의 포커싱 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 이용하여 포커싱 렌즈 위치를 얻어, 상기 포커스 렌즈군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 구동 제어수단을 구비하는 자동 초점 조절장치로서,
상기 환산 기준을 교정할 필요가 있다고 판단되는 경우에 상기 구동 제어수단은,
상기 TTL 포커싱 상태 판정수단에 의해 얻어진 포커싱 상태에 근거하여 상기 포커스 렌즈군을 이동에 의해 포커싱시키고,
상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단에 의해 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량을 검출시키고,
상기 오픈 제어 거리측정수단에 의해 피사체 거리를 측정시키며,
포커싱시의 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량 및 피사체 거리를 이용하여 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 한다.
TTL 포커싱상태 판정수단을 이용하여 포커스 렌즈군을 정확하게 포커싱 렌즈 위치로 이동시켜, 이 포커스 렌즈군의 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량, 및 오픈 제어 거리측정수단을 이용하여 거리를 측정한 피사체 거리를 이용하여 환산기준을 적절하게 자동적으로 교정하여 항상 정확한 환산기준을 유지하도록 하였다.
따라서, 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정한 피사체 거리가 항상 정확한 포커싱 렌즈 위치로 환산되어, 포커스 렌즈군은 항상 정확한 포커싱 렌즈 위치로 이동하기 때문에, 촬상렌즈는 오픈 제어 거리측정수단에서도 정확하게 포커싱하여 피사체상을 결상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 있어서,
상기 환산기준은 피사체 거리의 역수를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱곡선으로 나타내어지고,
상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 있어서,
상기 환산기준은 피사체 거리의 역수(逆數)를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱곡선으로 나타내어지고,
상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 이동량을 교정전의 환산기준으로부터 얻어진 포커싱 렌즈 위치에 가산하여 새로운 포커싱 렌즈 위치를 연산하고,
상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 연산된 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱 곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱 곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 한다.
이로써, 자동초점 조절장치의 구동 제어수단에 프로그램할 수 있는 환산기준의 교정방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 있어서,
상기 촬상 렌즈는 줌 렌즈군을 가지는 줌 렌즈로서,
줌 비율이 미리 정해진 범위를 초과하여 변화하는 경우에 환산기준을 교정할 필요가 있다고 판단하고, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 한다.
환산기준을 교정하는 시기적 조건이 줌 렌즈의 줌 비율의 변경시인 것이 본 발명자에 의해 파악 되었다. 따라서, 줌 렌즈의 줌 비율의 변경시에 환산기준을 교정함으로써, 촬상렌즈의 고배율 줌화를 행한 후에도 오픈 제어 거리측정수단에 의해 고속 고정밀도로 포커싱시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자동초점 조절장치에 있어서,
장치의 온도를 계측하는 온도 계측수단과,
상기 온도 계측수단이 계측한 온도를 기억하는 온도 기억수단을 구비하고,
상기 온도 기억수단이 기억하는 전회(前回)의 교정시의 온도와 상기 온도 계측수단에 의해 계측된 온도가 미리 정해진 범위를 초과해 변화하는 경우에 환산기준은 교정될 필요가 있다고 판단되어, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 한다.
환산기준을 교정하는 시기적 조건이 온도변화가 현저한 때인 것을 본 발명자에 의해 파악 되었다. 따라서, 온도변화가 현저한 때에 환산기준을 교정함으로써, 환경이 변화하여도 오픈 제어 거리측정수단에 의해 고속 고정밀도로 포커싱시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자적 촬상장치는,
포커스 렌즈군이 이동하여 피사체상을 결상시키는 촬상렌즈와,
상기 촬상렌즈를 통하여 얻어진 피사체상을 촬상하여 화상신호를 출력하는 촬상수단과,
상기 촬상수단이 출력하는 화상신호를 이용하여 상기 촬상렌즈의 포커싱상태를 검출하는 TTL 포커싱상태 판정수단과,
상기 촬상수단으로부터 얻어지는 화상신호를 이용하여 화상을 기록하고, 또한 기록한 화상을 재생하는 기록 재생수단과,
피사체 거리를 측정하는 오픈 제어 거리측정수단과,
상기 포커스 렌즈군의 위치 또는 이동량을 검출하는 포커스 렌즈군 위치 검출수단과,
상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리측정한 피사체 거리를 포커스 렌즈군의 포커싱 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 이용하여 포커싱 렌즈 위치를 얻고, 상기 포커스 렌즈 군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 구동 제어수단을 구비하는 전자적 촬상장치로서,
상기 환산기준을 교정할 필요가 있다고 판단되는 경우 상기 구동 제어수단은, 상기 TTL 포커싱상태 판정수단에 의해 얻어지는 포커싱상태에 근거하여 상기 포커스 렌즈군을 이동에 의해 포커싱시키고,
상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단에 의해 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량을 검출시키며,
상기 오픈 제어 거리측정수단에 의해 피사체 거리를 측정시키고,
포커싱시의 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량 및 피사체 거리를 이용하여 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전자적 촬상장치에 있어서,
상기 촬상 렌즈를 다른 촬상 렌즈와 교환할 수 있게 하고,
촬상 렌즈를 교환했을 경우에 환산기준은 교정될 필요가 있다고 판단되고, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 한다.
환산기준을 교정하는 시기적 조건이 렌즈교환시인 것을 본 발명자에 의해 파악되었다. 청구항 제 11 항의 발명은, 렌즈교환시에 환산기준을 교정함으로써, 새롭게 장착된 렌즈에 대응하여 오픈 제어수단에 의해 고속 고정밀도로 포커싱시키는 자동초점 조절장치를 탑재한 전자적 촬상장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자적 촬상장치에 있어서,
2단(段) 스위치의 릴리스(release) 스위치를 구비하고,
상기 릴리스 스위치의 제 1 단 스위치가 눌려진(릴리스 스위치를 반정도 누른 상태) 경우에 환산기준은 교정될 필요가 있다고 판단되고, 적어도 1회는 환산기준이 교정되고,
상기 릴리스 스위치의 제 2 단 스위치가 눌려진 경우 상기 오픈 제어 거리측정수단이 측정한 피사체 거리를 포커싱 렌즈 위치로 환산하여 상기 포커스 렌즈군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 것을 특징으로 한다.
환산기준을 교정하는 시기적 조건이 촬영시, 즉 릴리스 스위치를 누르는 때인 것을 본 발명자에 의해 파악되었다. 청구항 제 12 항의 발명은, 릴리스 스위치의 제 1 단 스위치를 누른 때에 환산기준을 교정하고, 촬영하는 때에는 항상 오픈 제어 거리측정수단에 의해 고속 고정밀도로 포커싱시키는 자동초점 조절장치를 탑재한 전자적 촬상장치를 제공한다. 본 발명에 의해 연사(連寫)로 촬상하는 것도 가능하게 된다.
이하, 도시의 실시 형태에 의해 본 발명의 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 일괄하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 자동초점 조절장치를 가지는 전자적 촬상장치를 나타내는 블록 구성도이다.
자동초점 조절장치를 구비한 전자적 촬상장치(1)는, 줌 렌즈군(2)·포커스 렌즈군(3)·조리개부(4) 등으로 이루어지는 촬상렌즈 경통(5)과, CCD(6), 촬상회로(7), A/ D변환회로(8), 메모리(9), D/A 변환회로(10), LCD(11), 압축/신장회로(12), 기록용 메모리(13), AE 처리회로(14), AF 처리회로(15), CPU(16), TG(17), CCD 구동회로(18), 조리개 모터 구동회로(19), 포커스 모터 구동회로(20), 줌 모터 구동회로(21), 조리개 구동 모터(22), 포커스 모터(23), 줌 모터(24), 조작 SW(25), EEPROM(26), 전지(27), 1조의 AF 렌즈(281, 282)로 이루어지는 AF 페어 렌즈(28) 및 1조의 라인 센서(291, 292)로 이루어지는 AF 센서 IC(29)를 가지는 AF 모듈(30)과, AF 용의 A/D 변환회로(31)를 각각 구비하고 있다.
이어서, 개별적인 구성에 대해 설명한다.
줌 렌즈군(2)은 배율이 변하는 광학계(줌 광학계)를 구성한다.
포커스 렌즈군(3)은 포커싱 광학계를 구성한다.
촬상광학계는, 이들 줌 렌즈군(2) 및 포커스 렌즈군(3)에 의해 구성된다.
조리개부(4)는, 이 촬상광학계를 투과하는 광속의 광량을 조정하는 광량조절수단이며 노광수단이다.
이들 줌 렌즈군(2), 포커스 렌즈군(3) 및 조리개부(4)는, 촬상렌즈 경통(5)에 일체로 조립되어, 본 발명 일 예의 촬상렌즈가 된다.
CCD(6)은, 촬상광학계에 의해 결상된 피사체상을 광전변환하는 고체 촬상소자이다.
촬상회로(7)는, CCD(6)가 광전변환 후에 출력한 전기신호를 받아 각종의 화상처리를 행하고 소정의 화상신호를 생성한다.
A/D 변환회로(8)는, 촬상회로(7)에 의해 생성된 아날로그 화상신호를 디지털 화상 데이터로 변환한다.
이들 CCD(6), 촬상회로(7) 및 A/D 변환회로(8)는, 본 발명 일 예의 촬상수단이다.
메모리(9)는, A/D 변환회로(8)가 출력하는 화상 데이터를 일시적으로 기억하는 버퍼 메모리 등의 일시 기억수단이다.
D/A 변환회로(10)는, 메모리(9)에 일시 기억된 화상 데이터를 표시출력에 적합한 형태의 아날로그 신호의 화상신호로 변환 후에 출력한다.
LCD(11)는 액정표시장치로서, D/A 변환회로(10)로부터 출력된 화상 신호를 화상으로서 표시한다.
압축/신장회로(12)는, 압축회로 및 신장회로를 함께 구비하고 있다.
압축회로는, 메모리(9)에 일시 기억된 화상 데이터를 판독하여 이를 기록용 메모리(13)의 기록에 적합한 형태로 하기위해 화상 데이터의 압축처리나 부호화 등을 행하여 압축 화상 데이터를 생성하고 출력한다.
신장회로는, 기록용 메모리(13)에 기록된 압축화상 데이터를, 재생·표시 등을 실행하기에 최적의 형태로 하기 위해 복호화나 신장처리 등을 행하여 화상 데이터를 생성하고 출력한다.
기록용 메모리(13)는, 압축 화상데이터를 기록하는 기록매체로서, 예컨대 전자적 촬상장치(1)가 내장되는 플래시 메모리 등의 고체형 반도체 메모리나, 전자적 촬상장치(1)에 대해 착탈이 자유롭게 형성되는 카드 형상이나 스틱 형상의 플래시 메모리 등의 반도체 메모리이다.
또한, 하드 디스크나 플로피 디스크 등의 자기 기록매체, MO 등의 광자기 기록매체 등, 여러 가지 형태의 것이 적용될 수 있다.
이들 메모리(9), 압축/신장회로(12) 및 기록용 메모리(13)가 본 발명 일 예의 기록재생수단이다.
AE 처리회로(14)는, A/D 변환회로(8)로부터의 출력된 화상 데이터를 이용하여 자동노광(AE : Automatic Exposure) 동작을 행함에 필요한 AE 신호를 검출하여 AE 평가치(評價値) 신호를 출력한다.
AF 처리회로(15)는, A/D 변환회로(8)로부터 출력된 화상 데이터를 이용하여 TTL 포커싱상태 판정수단의 실행에 필요한 TTL-AF(오토 포커스) 신호를 검출하여 TTL-AF 평가치 신호를 출력한다.
CPU(Central Processing Unit)(16)는, 이 전자적 촬상장치(1)의 전체를 제어하는 제어수단이다. 한편, 상세한 제어에 대해서는 후술한다.
타이밍 제너레이터(이하 TG라고 한다)(17)는, 소정의 타이밍 신호를 발생시킨다.
CCD 구동회로(18)는, CCD(6)의 구동제어를 행한다.
AF 페어렌즈(28)는, 1조의 AF 렌즈(281, 282)를 구비하고 있다.
AF 센서 IC(29)는, AF 페어렌즈(28)의 각각의 렌즈 광축상에 있고 AF 페어렌즈(28)로부터의 피사체상을 광전변환하는 CCD 등의 라인센서(291, 292)를 구비하고 있다.
AF 모듈(30)은, AF 페어렌즈(28) 및 AF 페어 센서 IC(29)가 위치 조절도 행하여 일체로 조립되어있고, CPU(16)로부터의 제어신호를 받아 소정의 타이밍으로 라인센서(291, 292)의 1차원 화상신호를 출력하는 모듈이다. 이 1차원 화상신호는, 오픈 제어 거리측정을 행할 때에 필요한 신호이다. AF 모듈(30)로부터 출력되는 1차원 화상신호에 의해 CCD(6)에서의 화상신호를 이용하지 않고, AF 처리를 행할 수 있다.
AF용의 A/D 변환회로(31)는, AF 모듈(30)에서 생성된 아날로그의 1차원 화상신호를 디지털 화상 데이터로 변환한다.
한편, 상술한 CPU(16)는, AF용의 A/D 변환회로(31)로부터 출력된 화상 데이터를 받아 삼각측량(三角測量) 원리에 의해 피사체 거리의 계산도 행한다.
조리개 구동모터(22)는, 조리개부(4)를 구동하여 CCD(6)로 도달하는 광량을 조절한다.
조리개 모터 구동회로(19)는 이 조리개 구동모터(22)를 구동한다.
포커스 모터(23)는 펄스 모터로서, 포커스 렌즈군(3)을 구동하여 포커싱하도록 조절한다.
포커스 모터 구동회로(20)는, 이 포커스 모터(23)를 구동한다.
줌 모터(24)는, 줌 렌즈군(2)을 구동하여 줌 비율을 변경한다.
줌 모터 구동회로(21)는, 이 줌 모터(24)를 구동제어한다.
EEPROM(Electrically-erasable programmable Read-Only Memory)(26)은, 전기적으로 재기록 가능한 판독 전용메모리 등으로서, CPU(16)에 전기적으로 접속되어 있고, 각종 제어 등을 행하는 프로그램이나 각종 동작을 행하기 위해 사용되는 데이터 등이 미리 기억되어 있다.
조작 스위치(이하, 스위치를 SW로 표기한다)(25)는 각종 조작 스위치군으로서 CPU(16)에 전기적으로 접속되어 있고, 각종 동작을 행하게 하는 지령신호를 발생시킨다.
조작 SW(25)로서는, 예컨대 전자적 촬상장치(1)를 기동시켜 전원 공급을 행하게 하는 지령신호를 발생시키는 주 전원 SW나, 촬영동작(기록동작) 등을 개시시키는 지령신호를 발생시키는 릴리스 SW, 재생동작을 개시시키는 지령동작을 발생시키는 재생 SW, 촬영 광학계의 줌 렌즈군(2)을 이동시켜 배율 변동동작을 개시시키기 위한 지령신호를 발생시키는 줌 SW(줌 업 SW 및 줌 다운 SW) 등이 있다.
또한, 릴리스 SW는, 촬영동작에 앞서 행하는 AE 처리 및 AF 처리를 개시시키는 지령신호를 발생시키는 제 1 단 스위치(이하, 1st. 릴리스 SW라고 한다)와, 실제 촬상처리를 개시시키는 지시신호를 발생시키는 제 2 단 스위치(이하, 2nd. 릴리스 SW라고 한다)와의 2단 스위치에 의해 구성된 스위치가 일반적으로 사용되고 있다. 본 실시 형태에서는 2nd. 릴리스 SW가 ON인 경우는 항상 1st. 릴리스 SW도 ON으로 되도록 구성하고 있다.
전지(27)는, 이상 설명한 전자적 촬상장치(1)의 각 구성으로 전력을 공급하는 전원전지이다.
한편, 도시하지 않았지만 온도계측수단이 CPU(16)에 접속되어 있고, 전자적 촬상장치내외의 온도를 계측하도록 되어 있다. 그리고, 온도 계측수단이 계측한 온도를 기억하는 온도 기억수단이 접속되어 있다. 이는, EEPROM(26)을 이용하거나, CPU(16)가 내장하는 내부 기억부나 레지스터로 하여도 무방하다.
이어서, 이와 같이 구성된 전자적 촬상장치(1)의 동작 및 신호 흐름에 대해 이하에서 설명한다. 전자적 촬상장치(1)에서는 각부가 독립하여 복수의 동작을 행하고 있다. 이러한 동작으로서는, 오픈 제어 거리측정수단에 의한 AF처리, TTL 포커싱 판정수단에 의한 AF 처리, AE 처리, 줌 구동처리, 줌 정지처리 및 AF 교정처리, TG의 역할, 기록재생동작이 있으며, 이하 이들을 나누어서 설명한다.
우선, 오픈 제어 거리측정수단에 의한 AF 처리에 대해 설명한다.
본 발명의 자동초점 조절장치가 구비하는 일 예의 오픈 제어 거리측정수단은, CPU(16), AF 모듈(30) 및 A/D 변환회로(31)으로서, 이들을 이용하여 피사체 거리가 거리측정되고, 이 피사체 거리를 이용하여 AF 처리가 행해진다. 도 2에 본 실시 형태의 오픈 제어 거리측정수단의 일 예인 AF 모듈(30)의 거리측정방법에 대한 설명도가 도시되어 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, AF 모듈(30)은 피사체 위치 P에 있는 피사체를 2개의 AF 렌즈(281, 282)와 라인센서(291, 292)에 의해 촬상하고, 출력된 2개의 일차원 화상신호(아날로그 신호)는 A/D 변환회로(31)에 의해 디지털 화상 데이터로 변환되어, CPU(16)에 판독된다.
이 두 개의 라인센서(291, 292) 각각에 촬상된 피사체상은, 도 2에 도시한 바와 같이 피사체 거리 L에 의해 촬상되는 위치가 시프트되기 때문에, 이 시프트 값 X를 CPU(16)가 연산처리하여 구하고, AF 모듈(30)의 광축간 거리인 기선(基線)길이 B와 초점거리 f로부터, 피사체 거리 L을 다음 식에 의해 계산할 수 있다.
[수식 1]
시프트 값 X = X1 + X2 = B·f/L
한편, 이러한 시프트 값 연산방법에 대해서는, 예컨대 일본 특허 공개 2000-146572호 공보 등에도 서술되어 있다.
이 피사체 거리 L은 CCD(6)의 출력과는 무관계하게 산출되는 것이지만, 이 결과를 기초로하여 포커스 모터(23)에 의해 포커스 렌즈군(3)을 구동하고, CCD(6)가 촬상하는 화상의 자동초점 조절을 행하기 때문에 오픈 제어이고, AF 모듈(30), A/D 변환회로(31) 및 CPU(16)는 오픈 제어 거리측정수단의 역할을 달성하고 있다.
CPU(16)는, 피사체 거리 L을 이용하여 포커스 렌즈군(3)의 포커싱 렌즈 위치를 산출한다. 이 산출방법을 설명한다.
도 3은 피사체 거리를 포커싱 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 설명하는 설명도이며, 도 3(a)는 통상 렌즈의 환산기준에 대한 설명도, 도 3(b)는 가변 초점 렌즈(variable focal lens)의 환산기준에 대한 설명도이다. 도 3(a)에 있어서, 환산기준인 렌즈 포커싱곡선 C1, C2 가 도시되어 있지만, 여기에서는 C1을 이용하여 설명한다.
L을 피사체 거리로 하면, CPU(16)는 역수인 1/L을 구하고, 렌즈 제어곡선 C1에 대응하는 포커스 렌즈군(3)의 포커싱 렌즈 위치(A)를 산출한다.
그리고, 포커스 모터 구동회로(20)를 통하여 포커스 모터(23)를 구동제어함으로써 포커스 렌즈군(3)이 포커싱 렌즈 위치 A로 이동하도록 구동하여 포커싱상태로 한다.
렌즈위치 또는 이동량은, 본 실시 형태에서는 펄스 모터(pulse motor)인 포커스 모터(23)를 구동한 펄스 수의 카운트 수를 계산함으로써 구해진다.
CPU(16)는, 펄스 수를 카운트하여 소정 횟수에 달한 때에 펄스 모터를 정지시키게 하면, 포커스 렌즈군(3)은 포커싱 렌즈 위치 A에서 정지하고 포커싱상태로 된다. 이 경우, 포커스 렌즈군 위치 검출수단은 CPU(16)이다.
한편, 모터가 서보 모터(servo-motor)인 경우에는, 도시하지 않았지만 CPU(16)에 부가하여 모터 축 등에 인코더 등이 별도의 포커스 렌즈군 위치 검출수단으로서 필요하게 된다.
한편, 오픈 제어 거리측정수단은 먼저 설명한 AF 모듈(30)과 같은 외광(外光) 삼각 거리측정방식외에 액티브 방식의 거리측정수단이 있다.
이 방식은, 적외선 등을 발광하는 다이오드(LED) 등의 발광수단과, 이 발광수단으로부터의 조사광의 피사체에 의한 반사광을 수광(受光)하는 광위치 검출소자(PSD : Position Sensitive Device) 등의 수광수단을 가지고 있는 것이다. 즉, 발광수단에 의해 적외광 등을 피사체를 향해 조사하면, 이 조사광은 피사체에 의해 반사되어 수광수단에 의해 수광된다.
이 때의 수광수단의 출력을 검출함으로써, 조사광과 반사광이 이루는 각도로부터 피사체까지의 거리를 산출하는 삼각 측량법을 응용한 것이다.
AF 모듈(30) 대신에 이러한 액티브 방식의 오픈 제어 거리측정수단을 탑재할 수도 있다.
오픈 제어 거리측정수단에 의한 AF 처리는 이러한 것이다.
이어서, TTL 포커싱 판정수단에 의한 AF 처리에 대해 설명한다.
본 전자적 촬상장치(1)의 촬상렌즈 경통(5)에 있어서의 촬영 광학계를 투과한 피사체로부터의 광속(光束)(이하, 피사체 광속이라 한다)은, CCD(6)의 수광면에 도달하고 여기에 피사체상이 결상된다.
한편, 조리개부(4)는 이 상태에서는 개방상태이다.
CCD(6)의 수광면상에 결상된 피사체상은, CCD(6)에 의한 광전변환처리에 의해 전기적 신호로 변환되어 촬상회로(7)에 출력된다. 이 촬상회로(7)에서는, 상술한 바와 같이 CCD(6)로부터 입력된 신호에 대해서 각종의 화상처리가 행하여지고, 이로써 소정의 화상신호가 생성된다. 이 화상신호는, A/D 변환회로(8)에 출력되어 디지털 화상 데이터로 변환된 후, 메모리(9)에 일시적으로 저장된다.
메모리(9)에 저장된 화상 데이터는 D/A 변환회로(10)로 출력된다. D/A 변환회로(10)는, 화상 데이터를 변환하고, 아날로그 신호로서, 표시 출력함에 있어 최적의 형태인 화상신호를 출력한다. LCD(11)는 이 화상신호를 이용하여 화상을 표시 출력한다. 즉, 이 LCD(11)는, CCD(6)에 의해 취득한 화상신호를 연속적으로 계속 표시함으로써, 촬영범위를 결정하기 위한 파인더(view-finder)수단으로서의 역할을 하고 있다.
A/D 변환회로(8)에 의해 디지털화된 화상 데이터는, 상술의 메모리(9)와 별개로 AF 처리회로(15)에 대해서도 출력된다. AF 처리회로(15)에 있어서는, 입력된 화상 데이터를 받아서 1화면분의 화상 데이터의 고주파 성분이 하이패스 필터(HPF, high-pass filter) 등을 통하여 추출되고, 고주파 성분을 누적가산하는 연산 처리 등이 행하여진다.
이로써, 높은 영역(高域) 측의 윤곽 성분량 등에 대응하는 TTL-AF 평가치가 산출된다. 그리고, 이 TTL-AF 평가치는 CPU(16)에 출력된다. 이하, CPU(16)는 포커스 렌즈군(3)을 이동시켜 각 위치에 있어 TTL-AF 평가치를 취득하고 이하에 설명하는 바와 같이 고주파성분이 가장 많은 위치를 포커싱 렌즈 위치 Af 로 결정한다.
도 4는, 본 실시 형태의 자동초점 조절장치의 TTL 포커싱상태 판정수단의 동작설명도이다. 도 4의 특성에 의하면, 렌즈 위치를 가로축으로, 또한 고주파 성분의 누적치를 세로축으로 하고, 고주파성분이 가장 많은 위치를 포커싱 렌즈 위치 Af 로 판정하게 된다. TTL 포커싱상태 판정수단은, 이 위치를 포커싱 렌즈 위치 Af 로 판정한다. 예컨대, CPU(16)가 고주파성분을 누적가산치에서 최대가 되는 위치를 선출하는 동작이다. AF 처리회로(15)와 CPU(16)는, 이와 같이 TTL 포커싱상태 판정수단의 역할을 달성하고 있다.
상술한 바와 같이 AF 처리회로(15)에 있어 산출되는 TTL-AF 평가치로부터 포커싱 렌즈 위치 Af 가 얻어진 때, CPU(16)는 포커스 렌즈군(3)을 그 포커싱 렌즈 위치 Af 에서 정지시키고 AF 처리를 종료한다.
이 경우에도, 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량은, 본 실시 형태에서는 펄스 모터인 포커스 모터(23)를 구동한 펄스 수의 카운트 수를 계산함으로써 구해진다.
CPU(16)는, 포커스 렌즈군(3)이 포커싱 렌즈 위치 Af 에서 정지하여 포커싱하기까지의 펄스 수를 카운트하고 있고, 이 카운트 수로부터 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량을 산출할 수 있다. 이 경우, 포커스 렌즈군 위치 검출수단은 CPU(16)이다.
한편, 모터가 서보 모터인 경우, 도시하지 않았지만 CPU(16)에 부가하여 모터 축 등에 인코더 등이 별도의 포커스 렌즈군 위치 검출수단으로서 필요하게 된다.
TTL 포커싱 판정수단에 의한 AF 처리는 이러한 것이다.
이어서, AE 처리에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이 CCD(6), A/D 변환회로(8)에 의해 취득된 디지털 화상 데이터는, 상술의 메모리(9)와는 별개로 AE 처리회로(14)에 대해서도 출력된다. AE 처리회로(14)에 있어서는, 입력된 디지털의 화상 데이터를 받아 1화면분의 화상 데이터의 휘도값에 대해서 누적가산 등의 연산처리 등이 행하여진다. 이로써, 피사체의 밝기에 따른 AE 평가치가 산출된다. 이 AE 평가치는 CPU(16)에 출력된다.
AE 처리회로(14)는, CCD(6)에 의해 취득된 화상신호에 근거하여 피사체의 밝기를 검출하는 휘도 검출수단으로서 측광수단의 역할을 하고 있다.
CPU(16)는, AE 처리회로(14)에 있어서 산출되는 AE 평가치 등에 근거하여 조리개 모터 구동회로(19)에 제어신호를 출력하여, 조리개 모터(22)를 구동하는 것으로, 조리개부(4)의 조리개량을 적정하게 조정하는 AE 처리를 행한다.
AE 처리는 이러한 것이다.
이어서, 줌 구동 처리 및 줌 정지 처리에 대해 설명한다. 상술한 AE 처리에 의한 광량 조정동작, 및 오픈 제어 거리측정수단·TTL 포커싱 판정수단에 의한 AF 처리에 의한 포커싱 동작이 행해진 후, 조작자는 조작 SW(25) 중의 줌 업 SW 또는 줌 다운 SW(도시하지 않음)를 눌러 줌 구동처리가 개시된다.
예컨대, 조작자가 줌 업 SW를 누르면, CPU(16)는 줌 모터 구동회로(21)를 통하여 줌 모터(24)를 구동제어하고, 줌 렌즈군(2)를 광축 방향으로 이동시키는 줌 구동처리를 행한다. 줌 구동처리에 의한 배율 변동(變倍) 동작은, 줌 업 SW가 눌려져 있는 동안은 연속하여 행하여진다. 줌 구동처리는 이러한 동작을 말한다.
그리고, 조작자는 LCD(11)에 표시된 화상을 확인하여 원하는 화상을 얻었다고 판단된 경우에 줌 업 SW를 끊으면, CPU(16)는 줌 구동처리를 정지하는 줌 정지처리를 행한다. 줌 정지처리는 이러한 동작을 말한다.
이와 같이 줌 모터(24) 및 줌 모터 구동회로(21)는, 줌 렌즈군(2)을 이동시킴으로써 촬영 광학계의 배율 변동조작(줌 동작)을 행하게 하는 줌 구동수단의 역할을 하고 있다.
이어서, AF 교정처리에 대해 설명한다.
먼저 설명한 줌 업(다운) SW에 의해 줌 렌즈군(2)이 이동하는 경우, 외기(外氣) 또는 내부발열에 의해 촬상 렌즈 경통(5)의 온도가 변화된 경우, 촬상렌즈가 교환된 경우, 또는 릴리스 스위치가 눌려진 경우에는 도 3(a)에서 나타낸 바와 같이 변환기준인 렌즈 포커싱 곡선 C1의 변화(32)가 생기고, 실제로는 렌즈 포커싱 곡선 C2가 정확하다고 하는 상태가 되는 경우가 있다. 이 경우, 렌즈 포커싱 곡선 C1의 재교정이 필요하게 된다.
이 경우, TTL 포커싱상태 판정수단을 이용하여 AF 처리를 행하고 임의의 피사체에 대해 포커싱 렌즈 위치 Af 를 검출한다. 동시에, 오픈 제어 거리측정수단에 의해 동일한 피사체를 거리측정하여 피사체 거리를 구하고, 또한 먼저의 수식 1을 이용하는 연산에 의해 얻은 시프트 값 Xf 에 대한 1/피사체 거리(1/Lf)를 구한다.
또한, 시프트 값 X와 1/피사체 거리(1/L)와의 관계는, 예컨대 도 5에서 나타낸 바와 같은 특성 관계를 가지고 있다.
이 결과를 도 3(a)의 렌즈 포커싱 곡선 C1에 피드 백하면, 새롭게 교정된 렌즈 포커싱 곡선 C2를 얻을 수 있다. 구체적으로는 교점(1/Lf, Af)을 통과하도록 렌즈 포커싱 곡선 C2를 시프트한다.
교정에는 복수회의 다른 거리의 피사체에 대한 측정결과를 사용할 수 있고, 교정 정밀도를 향상시킬 수 있지만, 이 경우 교정시간이 요구된다. 이들은 상황을 감안하여 적절하게 설정하도록 하여도 무방하다.
또한, 가변 포커스 렌즈와 같이 도 3(b)에 나타내는 무한원(無限遠)의 렌즈 위치가 변화할 뿐만 아니라 렌즈 포커싱 곡선 그 자체도 변화하는 경우가 있다. 이 경우에도 변화하는 렌즈 포커싱 곡선 중 다수의 렌즈 포커싱 곡선에 관한 좌표 데이터 또는 곡선의 수식을 미리 메모리(예컨대, EEPROM(26)이나 CPU(16)에 내장된 도시하지 않은 내부 메모리 등)에 기억시켜 두고, 얻어진 교점(1/Lf , Af ) 또는 이 교점의 근방을 통과하는 렌즈 포커싱 곡선을 선택함으로써 AF 교정처리를 행할 수 있다.
AF 교정처리는, 이상 설명한 바와 같은 처리이다.
이어서, TG(17)의 역할에 대해 설명한다.
TG(17)로부터는 소정의 타이밍 신호가 CPU(16)·촬상회로(7)·CCD 구동회로(18)로 출력되고 있다.
CPU(16)는, 이 타이밍 신호에 동기시켜 각종 제어를 행한다.
촬상회로(7)는, TG(17)의 타이밍 신호를 받고, 이에 동기시켜 색 신호의 분리 등의 각종 화상처리를 행한다.
CCD 구동회로(18)는, TG(17)의 타이밍 신호를 받고, 이에 동기시켜 CCD(6)의 구동제어를 행한다.
이와 같이, CPU(16)·촬상회로(7)·CCD 구동회로(18)에서 동기시켜 화상 데이터를 취득할 수 있다.
이어서, 기록재생 처리에 대해 설명한다.
이와 같은 전자적 촬상장치(1)를 이용하여, 조작자가 촬영하는 피사체를 결정하고, 전자적 촬상장치(1)의 1st. 릴리스 SW를 누르면, 전자적 촬상장치(1)는, AE 처리 및 AF 처리를 행한다. 조리개부(4)는, 통상의 상태로 계속하여 1st. 릴리스 신호를 받아 행해지는 AE 처리의 실행시에도 개방상태로 되어 있다.
이어서, 2nd. 릴리스 신호를 받아, 촬상처리가 개시된다.
또한, 이 경우 조리개부(4)는 노광을 조절하는 처리를 행한다.
촬상처리가 실행되면, 그 지령신호의 발생시점에 있어 메모리(9)에 저장되어져 있는 화상 데이터는, 압축/신장회로(12)에도 출력된다. 이 때 같은 화상 데이터에 대해서는, 압축/신장회로(12)의 압축회로에 의해 압축처리가 행해지고, 그 후, 기록하는데 최적 형태의 압축 화상 데이터로 변환되어 기록용 메모리(13)에 기록되고, 기록동작이 완료된다.
또한, 조작자가 조작 SW(25) 중 재생동작을 행하여만 하는 지령신호를 발생시키는 재생 SW(도시하지 않음)가 ON 상태가 되도록 조작하면, 이로써 재생동작이 개시된다.
그러면, 기록용 메모리(13)에 압축된 형태로 기록되어 있는 압축화상 데이터는 압축/신장회로(12)로 출력되고, 신장회로에 의해 복호화 처리나 신장처리 등이 행해져 화상 데이터가 되고, 메모리(9)로 출력되어 일시적으로 기억된다.
또한, 이 화상신호는 D/A 변환회로(10)로 출력되고, 표시 출력함에 최적의 형태의 아날로그 화상신호로 변환된 후, LCD(11)로 출력되어 재생 표시 되어진다.
이어서, 전자적 촬상장치(1)를 이용하여 촬영이 실행되는 때의 자동초점 조절장치의 각부 동작 및 신호의 흐름을 이하에서 설명한다. 도 6, 도 7은, 전자적 촬상장치(1)에 의한 촬영처리의 흐름을 설명하는 플로우 챠트이고, 2개의 플로우를 합쳐 1의 플로우가 된다.
본 전자적 촬상장치(1)의 조작 SW(25) 중 하나인 주 전원 SW가 ON 상태로 되면, CPU(16)는 이 촬영처리의 시퀀스를 실행한다.
본 전자적 촬상장치(1)의 전원 SW가 투입되면, CPU(16)는, 도 6에서 나타낸 바와 같이 우선 이니셜(initial) 처리를 행한다(스텝 S1). 이니셜 처리는, 예컨대 기록용 메모리(13)의 용량 체크, 전지(27)의 전압 체크, 촬상 렌즈 경통(5)의 꺼냄 (pulling out) 등이다.
계속하여, CPU(16)는, AF 교정 완료 플래그(flag) AFCF(이하, 간단하게 AFCF라고 한다)를 클리어(= 0)한다(스텝 S2). AFCF는 AF 시스템이 AF 교정처리(이하 간단하게 교정이라고 한다)를 행하고 있지 않은 경우에 플래그 0, 교정완료가 되면 플래그 1이 된다.
CPU(16)는, AFCF가 0인가 여부, 즉 교정이 행하여졌는가 여부를 조사하고, 교정이 되어 있지 않은(AFCF = 0) 경우 스텝 S4로 진행되고, 교정완료(AFCF = 1)인 경우 스텝 S10의 선두로 점프한다(스텝 S3). 그리고, CPU(16)는, 상술한 바와 같은 교정을 행한다(스텝 S4).
스텝 S4에서 행하여지는 교정은, 촬영자가 피사체를 촬영하려고 하는 상태에서는 반드시 필요한 것은 아니기 때문에, 피사체 조건이 나쁘고, 교정이 잘 진행되지 않는 경우가 있다. 따라서, 교정이 완료되어 있는 가 여부를 확인하고(스텝 S5), 교정이 완료되어 있으면 스텝 S6으로 진행되고 AFCF = 1, 즉 교정완료로 하고(스텝 S6), 완료되어 있지 않으면 스텝 10의 선두로 점프한다.
이어서, 재차 AF 교정처리(이하 재교정이라고 한다)의 수행 여부에 대해 판단하는 처리로서, 재교정을 행하는 조건인 시간조건·온도조건에 대해서 판단하는 처리로 이행한다.
스텝 S6의 종료 후, 동시에 행해지고 있는 타이머-카운트 처리에 있어서의 타이머-카운트 값 t를 클리어하여 t = 0로 하고(스텝 S7), 도시하지 않은 온도 계측수단은 현재의 촬상 렌즈 경통(5)의 온도 T를 계측하고, 도시하지 않은 온도 기억수단이 기억하는 촬상 렌즈 경통(5)의 온도 T0 를 이 온도 T로 재기록하도록 세트한다(스텝 S8).
우선, 재교정을 행하는 조건인 시간조건에 대해 판단한다.
t는 정기적으로 교정을 실시하기 위한 타이머이고, 정주기(定周期)의 인터럽 트 타이머에 의해 타이머 카운트 처리가 행해진 경우에 카운트 업되고(스텝 S9), 타이머 카운트 값이 허용시간 δt 를 초과하였다고 판단된다면(스텝 S10), AFCF가 클리어, 즉 미교정인 것으로 되어(스텝 S11), 나중에 스텝 S4의 선두로 돌아와서 재차 AF 교정처리가 실시된다.
이어서, 재교정을 행하는 조건인 온도조건에 대해 판단한다.
촬상렌즈 경통(5)의 현재 온도인 값 T와 과거의 온도 T0 와의 변동이, 허용온도 변동 △T 를 초과하는 가 여부가 판단되고(스텝 S12), △T를 초과하고 있다면 AFCF가 클리어, 즉 미교정인 것으로 되고(스텝 S13), 후에 스텝 S4의 선두로 돌아가서 재차 AF 교정처리가 실시된다.
교정은 이와 같이 시간조건·온도조건에 의해 적절하게 실시된다.
이어서, 도 7에서 나타낸 바와 같이, 줌 업 SW 또는 줌 다운 SW(이하, 간단하게 줌 SW라고 한다)를 감시하고, 줌 SW가 ON인가 여부가 판단되고(스텝 S14), ON이라면 스텝 S15의 선두로 진행하고, OFF라면 스텝 S18의 선두로 점프한다.
줌 SW가 ON인 경우, 줌 구동처리를 행한다(스텝 S15). 상술하였지만, 줌 구동처리는 줌 모터 구동회로(21)를 통하여 줌 모터(24)를 구동 제어하도록 함으로써 줌 렌즈군(2)을 광축 방향으로 이동시키는 처리이다.
그리고 줌 SW를 누르는 것을 중지하기, 즉 줌 SW의 OFF가 검출되기까지 계속되고(스텝 S16), 줌 SW를 누르는 것을 중지한 때에 줌 정지처리에 의해 줌 렌즈군(2)의 이동이 정지한다(스텝 S17). 그리고, AFCF가 클리어되고(스텝 S18), 후에 재교정이 스텝 S4에서 실시된다.
이어서, 촬상처리로 이행한다.
1st.릴리스 SW가 ON인가 여부가 판단되고(스텝 S19), ON이라면 화상신호를 취득하기 전 처리로서 AE처리를 행한다(스텝 S20).
AE처리에서는, 촬영 광학계는 조리개부(4)에서 개방상태로부터 광량을 조정하는 동작이 행하여지고, 적정 광량에서 포커싱된 상태가 된다.
이어서, AF처리가 행하여진다. 여기에서, AFCF가 1인가 0인가에 의해 AF처리방법이 달라지며, AFCF가 체크된다. AFCF=1인가 여부가 판단되고(스텝 S21), AFCF=1, 즉 교정완료인 경우는 상술한 오픈 제어 거리측정수단에 의해 AF처리가 행하여지고(스텝 S22), 포커스 렌즈군(3)을 신속하게 포커싱 렌즈 위치로 이동한다.
또한, AFCF=0, 즉 교정완료가 아니라면 TTL 포커싱상태 판정수단에 의한 AF처리가 이루어지고(스텝 S23), 그 후 스텝 S4와 동일하게 AF 교정처리가 이루어진다(스텝 S24).
그리고, AFCF=1, 즉 교정완료가 되어(스텝 S25), 타이머의 클리어(스텝 S26), 촬상렌즈 경통(5) 온도의 메모리 T0 가 현재온도로 세트되고(스텝 S27), 이후 오픈 제어 거리측정수단에 의해 고속의 AF처리의 실시가 가능하게 된다.
다음으로 2nd. 릴리스 SW의 ON이 검출되었다면(스텝 S28), 촬상처리가 행하여져 화상 데이터가 메모리(9)에 일시 기억된다(스텝 S29). 메모리(9)에 저장된 화상 데이터는, 압축/신장회로(12)에도 출력되고, 압축/신장회로(12)의 압축회로에 의해 압축처리가 행하여지고, 그 후 기록하는데 최적 형태의 압축화상 데이터로 변환되어 기록용 메모리(13)에 기록된다.
본 실시 형태에서는, 이대로 2nd. 릴리스 SW가 계속 눌려지면 자동적으로 연사 모드로 되지만, 스텝 S24에서 AF 교정처리가 이루어져 있기 때문에, 연사에서는 고속의 오픈 제어 거리측정수단에 의한 AF처리가 가능하게 되고, 동체(動體) 거리측정이 실현될 수 있다.
이어서, 전원 SW를 감시하는 처리로 이행한다.
스텝 S30은 전원 SW가 OFF되었는 가 여부를 감시하고, 전원 SW가 OFF라면 스텝 S31에서 종료동작을 행하고, 모든 처리를 마치고 전지(27)와의 접속을 끊는다.
또한, 전원 SW가 OFF가 아니라면 스텝 S3의 선두로 돌아가고, 이하, 동일한 처리를 반복한다.
CPU(16)는, 이상 설명한 바와 같은 플로우를 행한다.
이상 기술한 본 발명에 따르면, 전자적 촬상장치 등에 사용되는 자동초점 조절장치에 있어, TTL 포커싱상태 판정수단을 극히 사용하지 않고, 오픈 제어 거리측정수단을 대부분의 촬영에서 이용하도록 하였기 때문에, TTL 포커싱상태 판정수단의 결점인 포커싱검출이 늦는 점, 소비전력이 많은 점, 저휘도 피사체에 포커싱 검출 오차가 크다고 하는 문제점을 개선할 수 있다.
또한, 교정을 행하기 때문에, 경통이 플라스틱제인 저렴한 일반적 전자 스틸 카메라용 촬상렌즈에서도 사용할 수 있고, 또한 종래, 전자 스틸 카메라에서는 실현할 수 없었던 동체 거리측정이나 연사시의 AF제어도 가능하게 되고, 또한, 종래의 고배율 줌화나 고화질화에 대해서도 대응할 수 있다.
일반적으로, TTL 포커싱상태 판정수단의 이점인 높은 포커싱 정밀도 및 오픈 제어 거리측정수단의 이점인 고속의 포커싱동작을 함께 실현하는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 제공할 수 있다.
또한 경통이 플라스틱제인 저렴한 촬상렌즈의 사용이나 가변 포커스 렌즈의 사용을 가능하게 하는 자동초점 조절장치 및 전자적 촬상장치를 제공할 수 있다.

Claims (12)

  1. 포커스 렌즈군이 이동하여 피사체상을 결상(結像)시키는 촬상 렌즈와,
    상기 촬상 렌즈를 통하여 얻어진 피사체상을 촬상하여 전기신호를 출력하는 촬상수단과,
    상기 촬상수단이 출력하는 전기신호를 이용하여 상기 촬상 렌즈의 포커싱(合焦)상태를 검출하는 TTL 포커싱상태 판정수단과,
    피사체 거리를 측정하는 오픈 제어 거리측정(測距)수단과,
    상기 포커스 렌즈군의 위치 또는 이동량을 검출하는 포커스 렌즈군 위치 검출수단과,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정한 피사체 거리를 상기 포커스 렌즈군의 포커싱 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 이용하여 포커싱 렌즈 위치를 얻어, 상기 포커스 렌즈군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 구동 제어수단을 구비하는 자동 초점 조절장치로서,
    상기 환산 기준을 교정할 필요가 있다고 판단되는 경우에 상기 구동 제어수단은,
    상기 TTL 포커싱 상태 판정수단에 의해 얻어진 포커싱 상태에 근거하여 상기 포커스 렌즈군을 이동에 의해 포커싱시키고,
    상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단에 의해 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량을 검출시키고,
    상기 오픈 제어 거리측정수단에 의해 피사체 거리를 측정시키며,
    포커싱시의 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량 및 피사체 거리를 이용하여 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 환산기준은 피사체 거리의 역수를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱곡선으로 나타내어지고,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 환산기준은 피사체 거리의 역수를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱곡선으로 나타내어지고,
    상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 이동량을 교정전의 환산기준으로부터 얻어진 포커싱 렌즈 위치에 가산하여 새로운 포커싱 렌즈 위치를 연산하고,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 연산된 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱 곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱 곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 줌 렌즈군을 가지는 줌 렌즈로서,
    줌 비율이 미리 정해진 범위를 초과한 경우에 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    장치의 온도를 계측하는 온도 계측수단과,
    상기 온도 계측수단이 계측한 온도를 기억하는 온도 기억수단을 구비하고,
    상기 온도 기억수단이 기억하는 전회(前回)의 교정시의 온도와 상기 온도 계측수단에 의해 계측된 온도가 미리 정해진 범위를 초과해 변화하는 경우에 환산기준은 교정될 필요가 있다고 판단되어, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 하는 자동 초점 조절장치.
  6. 포커스 렌즈군이 이동하여 피사체상을 결상시키는 촬상렌즈와,
    상기 촬상렌즈를 통하여 얻어진 피사체상을 촬상하여 화상신호를 출력하는 촬상수단과,
    상기 촬상수단이 출력하는 화상신호를 이용하여 상기 촬상렌즈의 포커싱상태를 검출하는 TTL 포커싱상태 판정수단과,
    상기 촬상수단으로부터 얻어지는 화상신호를 이용하여 화상을 기록하고, 또한 기록한 화상을 재생하는 기록 재생수단과,
    피사체 거리를 측정하는 오픈 제어 거리측정수단과,
    상기 포커스 렌즈군의 위치 또는 이동량을 검출하는 포커스 렌즈군 위치 검출수단과,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리측정한 피사체 거리를 상기 포커스 렌즈군의 포커싱 렌즈 위치로 환산하는 환산기준을 이용하여 포커싱 렌즈 위치를 얻고, 상기 포커스 렌즈 군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 구동 제어수단을 구비하는 전자적 촬상장치로서,
    상기 환산기준을 교정할 필요가 있다고 판단되는 경우에 상기 구동 제어수단은, 상기 TTL 포커싱상태 판정수단에 의해 얻어지는 포커싱상태에 근거하여 상기 포커스 렌즈군을 이동에 의해 포커싱시키고,
    상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단에 의해 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량을 검출시키며,
    상기 오픈 제어 거리측정수단에 의해 피사체 거리를 측정시키고,
    포커싱시의 포커싱 렌즈 위치 또는 이동량 및 피사체 거리를 이용하여 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 환산기준은 피사체 거리의 역수를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱 곡선으로 나타내어지고,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱 곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱 곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 환산기준은 피사체 거리의 역수를 가로축으로 하고, 또한 렌즈 위치를 세로축으로 한 렌즈 포커싱곡선으로 나타내어지고,
    상기 포커스 렌즈군 위치 검출수단이 검출한 이동량을 교정전의 환산기준으로부터 얻어진 포커싱 렌즈 위치에 가산하여 새로운 포커싱 렌즈 위치를 연산하고,
    상기 오픈 제어 거리측정수단이 거리를 측정하여 얻은 피사체 거리의 역수와 연산된 포커싱 렌즈 위치를 통과하도록 렌즈 포커싱곡선을 시프트하거나, 또는 미리 기억된 복수의 렌즈 포커싱곡선 정보로부터 상기 피사체 거리의 역수와 상기 포커싱 렌즈 위치를 통과하는 곡선을 선택함으로써 환산기준을 교정하는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈는 줌 렌즈군을 가지는 줌 렌즈로서,
    줌 비율이 미리 정해진 범위를 초과했을 경우 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    장치의 온도를 계측하는 온도 계측수단과,
    상기 온도 계측수단이 계측한 온도를 기억하는 온도 기억수단을 구비하고,
    상기 온도 기억수단이 기억하는 전회의 교정시의 온도와 상기 온도 계측수단에 의해 계측된 온도가 미리 정해진 범위를 초과해 변화하는 경우에 환산기준은 교정될 필요가 있다고 판단되어, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 촬상 렌즈를 다른 촬상 렌즈와 교환할 수 있게 하고,
    촬상 렌즈를 교환했을 경우, 적어도 1회는 환산기준이 교정되는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    2단 스위치의 릴리스(release) 스위치를 구비하고,
    상기 릴리스 스위치의 제 1 단 스위치가 눌려진(릴리스 스위치를 반정도 누른 상태) 경우에 적어도 1회는 환산기준이 교정되고,
    상기 릴리스 스위치의 제 2 단 스위치가 눌려진 경우에는 상기 오픈 제어 거리측정수단이 측정한 피사체 거리를 포커싱 렌즈 위치로 환산하여 상기 포커스 렌즈군을 포커싱 렌즈 위치까지 이동시키도록 구동하는 것을 특징으로 하는 전자적 촬상장치.
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