JP2008158028A - 電子スチルカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】焦点調節時間を短縮する。
【解決手段】フォーカシングレンズによるフォーカシング動作を起動せしめる操作があると、フォーカシングレンズを駆動して合焦位置の検出を行い、検出した合焦位置までフォーカシングレンズを移動させる電子スチルカメラにおいて、合焦位置までフォーカシングレンズを移動（４）した後に前記操作が解放されると（７）、合焦位置に近い側の移動端に向って所定量ｄだけフォーカシングレンズを移動する（８）。
【選択図】図３

Description

本発明は電子スチルカメラに関する。

レリーズボタンが半押しされたときに、フォーカシングレンズを至近端から無限端まで走査して合焦位置を検出し（以降では、レンズの合焦位置走査と称す）焦点調節を行う電子スチルカメラにおいて、１回目の半押し操作に続いて２回目の半押し操作があったときに、フォーカシングレンズが合焦範囲内（例えば被写界深度内）に存在するという条件を満たす場合は上述のレンズの合焦位置走査を行わず、レリーズタイムラグを短縮するようにした電子スチル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２００４−３５４５８１号公報

しかしながら、上述した従来の電子スチルカメラでは、被写体距離が変化した場合には１回目と同様に上述のレンズの合焦位置走査を行うので、焦点調節に時間がかかるという問題がある。

フォーカシングレンズによるフォーカシング動作を起動せしめる操作があると、フォーカシングレンズを駆動して合焦位置の検出を行い、検出した合焦位置までフォーカシングレンズを移動させる電子スチルカメラにおいて、合焦位置までフォーカシングレンズを移動した後に前記操作が解放されると、合焦位置に近い側の移動端に向って所定量だけフォーカシングレンズを移動する。

本発明によれば、焦点調節動作に要する時間を短縮することができる。

図１は一実施の形態の電子スチルカメラの構成を示す。なお、図１において本発明と直接に関係のないカメラの機器および回路については図示と説明を省略する。撮影レンズ１は対物レンズ１ａ、ズーミングレンズ１ｂ、絞り１ｃ、フォーカシングレンズ１ｄを備えており、被写体像を撮像素子２の受光面に結像させる。撮像素子２はＣＣＤやＣＭＯＳなどから構成され、被写体像を受光して画像信号を出力する。信号処理回路３は、撮像素子２から出力された画像信号に対しサンプリング、ノイズ除去、感度補正、Ａ／Ｄ変換などの処理を施す。画像処理回路４は、信号処理回路３による処理後の画像データに対し画素補間、解像度変換、ホワイトバランス制御、ガンマ補正、マトリクス演算、画像圧縮などの処理を施す。

画像メモリ５は、画像処理回路４による処理前または処理後の画像データを一時的に記憶するメモリである。記録媒体６はドライバー７により制御され、被写体画像データを記録する。この記録媒体６には各種のメモリカードを用いることができる。モニター８はドライバー９により制御され、被写体画像や各種撮影情報を表示する。ドライバー１０はズーミングレンズ１ｂを駆動し、ズームボタン（不図示）の操作に応じて撮影レンズ１の焦点距離を変える。ドライバー１１は絞り１ｃを駆動し、露出演算結果によりカメラが自動的に選択した絞り値、または撮影者が絞り設定スイッチ（不図示）により設定した絞り値に調節する。ドライバー１２はフォーカシングレンズ１ｄを駆動し、撮影レンズ１の焦点調節を行う。タイミングジェネレーター１３は撮像素子２の撮像や信号読み出しのタイミングを制御する。

コントローラー１４はマイクロコンピューター１４ａやメモリ１４ｂを備え、露出演算などの各種演算や、焦点調節制御などの各種シーケンス制御を行う。操作部材１５はカメラを操作するための各種スイッチである。操作部材１５には、電源スイッチ、レリーズボタンに連動して動作する半押しスイッチと全押しスイッチ、ズームボタンに連動して動作するズームスイッチ、絞り設定スイッチなどが含まれる。リセットセンサー１６は電源オン後にレンズ位置を確定するためのセンサーである。

一実施の形態の焦点調節動作を説明する前に、従来のカメラの焦点調節動作を説明する。図２は従来のカメラの焦点調節動作を示すタイミングチャートである。図において、黒丸印は各動作ごとのフォーカシングレンズの位置を表す。レリーズボタンの半押し操作にともない半押しスイッチがオンすると（１）、初期のレンズ位置から至近側移動端（至近端）と無限側移動端（無限端）のいずれか近い方の移動端まで（この例では至近端まで）フォーカシングレンズを移動する（２）とともに、モニターへのスルー画表示を開始する。次に、反対側の移動端に向かってフォーカシングレンズを所定のステップ量Ｘずつ移動させながら、撮像素子の画像出力を読み出して画像処理によりコントラストを検出し、コントラストに基づいて焦点評価値を演算する（３）。つまり、焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置を走査する。なお、合焦位置は、合焦位置走査時のフォーカシングレンズの各移動位置（図中の黒丸印の位置）とその位置の焦点評価値に基づいて補間演算処理により算出する。

合焦位置走査後、検出された合焦位置までフォーカシングレンズを移動し（４）、撮影レンズの焦点調節を終了する。次に、レリーズボタンの全押し操作にともなって全押しスイッチがオンすると（５）、露出演算結果の絞り値にしぼり調節を行った後、撮影レンズにより結像された被写体像を撮像素子により撮像し、撮像画像を記録媒体へ記録する（６）。ここで、レリーズボタンが開放されて半押しスイッチと全押しスイッチがオフすると（７）、フォーカシングレンズは撮像時の位置で停止し続ける。

この状態でふたたびレリーズボタンの半押し操作にともなって半押しスイッチがオンすると（１’）、１回目の移動（２）と同様に、当初のレンズ位置（ここでは、１回目の合焦位置）から至近端と無限端のいずれか近い方の移動端まで（この例では無限端まで）フォーカシングレンズを駆動する（２’）。このときの移動量をＬとする。次に、反対側の移動端に向かってフォーカシングレンズを所定量ずつ移動させながら、撮像素子の画像出力を読み出して画像処理によりコントラストを検出し、コントラストに基づいて焦点評価値を演算する（３’）、つまり、焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置を走査する。合焦位置走査後、検出された合焦位置までフォーカシングレンズを移動する（４’）。

このような従来のカメラの焦点調節動作では、１回目の半押し操作に続いて２回目の半押し操作があったときに、１回目と同様に、１回目の合焦位置から至近端と無限端のいずれか近い方の移動端までフォーカシングレンズを移動した後、反対側の移動端に向かって合焦位置走査を行っているので、２回目のレリーズ半押しから撮影レンズの合焦に至るまでの時間は１回目の時間と同じだけかかる。

そこで、本発明における一実施の形態では、図３のタイミングチャートに示す手順にしたがって撮影レンズ１の焦点調節動作を行う。なお、図３に示す一実施の形態の焦点調節動作では、図２に示す従来のカメラの焦点調節動作と異なる動作を中心に説明する。レリーズ半押しＯＮ（１）から撮像後のレリーズ半押し、全押しＯＦＦ（７）までの１回目の焦点調節動作は、図２に示す従来のカメラの動作と同様である。レリーズボタンの半押し操作により合焦位置Ａまでフォーカシングレンズ１ｄを駆動した後に、レリーズボタンが解放されると、合焦位置Ａにあるフォーカシングレンズ１ｄを、合焦位置Ａに近い移動端（この例では無限端）へ向かって所定量ｄだけ移動する（８）。この所定量ｄについては後述する。

２回目のレリーズボタンの半押し操作にともなって半押しスイッチ（１５）がオンすると（１’）、１回目の移動（２）と同様に、当初のレンズ位置（ここでは、１回目の合焦位置）から至近端と無限端のいずれか近い方の移動端まで（この例では無限端まで）フォーカシングレンズ１ｄを移動する（２’）。このときの移動量は（Ｌ−ｄ）である。次に、反対側の移動端に向かってフォーカシングレンズ１ｄを所定量ずつ移動させながら、撮像素子２の画像出力を読み出して画像処理によりコントラストを検出し、コントラストに基づいて焦点評価値を演算する（３’）、つまり、焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置を走査する。合焦位置走査後、検出された合焦位置Ａまでフォーカシングレンズ１ｄを移動する（４’）。

従来のカメラでは、図２に示すように２回目のレリーズ半押し後に移動端に向かって移動量Ｌだけフォーカシングレンズを駆動していたが、この一実施の形態では、図３に示すように２回目のレリーズ半押し後に移動端に向かって異動量(Ｌ−ｄ)だけフォーカシングレンズを駆動するだけでよい。つまり、所定量ｄだけレンズ駆動量が少なくなり、フォーカシングレンズの移動速度をＳ（m/s）とすると、２回目のレリーズ半押し後のレンズ移動（２’）に要する時間が(Ｌ−ｄ)／Ｓとなり、２回目の焦点調節動作（１’）〜（４’）に要する時間をｄ／Ｓ秒だけ短縮できる。

次に、図４により、カメラの電源オン後の１回目の焦点調節動作に要する時間を短縮する方法を説明する。なお、ここでは図２および図３で説明したカメラの焦点調節動作と異なる動作を中心に説明する。カメラの電源がオンされると（１０）、初期のレンズ位置からリセットセンサー１６が作動する位置までフォーカシングレンズ１ｄを駆動した後（１１）、上述したように至近端と無限端のいずれか近い方の移動端まで（この例では至近端まで）フォーカシングレンズ１ｄを移動する（２）とともに、モニター８へのスルー画表示を開始する。

さらに、反対側の移動端に向かってフォーカシングレンズ１ｄを所定量ずつ移動させながら、撮像素子２の画像出力を読み出して画像処理によりコントラストを検出し、コントラストに基づいて焦点評価値を演算する（３）。つまり、焦点評価値が最大の位置すなわち合焦位置を走査する。上述した一実施の形態ではレリーズ半押し後に合焦位置走査を行って合焦位置までレンズ駆動を行ったが、ここではレリーズ半押し操作が行われておらず、合焦位置までレンズ駆動を行う必要はない。そこで、電源オン後の最初のレリーズ半押し操作に備え、合焦位置から所定量ｄだけ手前の位置Ｃまでフォーカシングレンズ１ｄを予め移動しておく。

電源オン後の１回目のレリーズ半押し操作があると（１’）、合焦位置から所定量ｄだけ手前の位置Ｃに停止しているフォーカシングレンズ１ｄを、その位置Ｃから至近端と無限端のいずれか近い方の移動端まで（この例では無限端まで）移動する（２’）。このときの移動量は（Ｌ−ｄ）であるから、移動端までの距離Ｌより所定量ｄだけレンズ駆動量が少なくなる。フォーカシングレンズの移動速度をＳ（m/s）とすると、１回目のレリーズ半押し後のレンズ移動（２’）に要する時間が(Ｌ−ｄ)／Ｓとなり、２回目の焦点調節動作（１’）〜（４’）に要する時間をｄ／Ｓ秒だけ短縮できる。

次に、撮影後または電源オン後にフォーカシングレンズ１ｄを合焦位置から移動させる所定量ｄの決定方法について説明する。撮影後も電源オン後も、モニター８にはスルー画が表示されているので、フォーカシングレンズ１ｄを合焦位置から大きく移動させると、モニター８に表示されている被写体像がボケてしまい、撮影者に違和感を与えることになる。したがって、撮影後または電源オン後に合焦位置から移動する量（所定量ｄ）は、少なくとも撮影者がモニター８上の被写体像のボケ（画像の変化）を感じない程度にするのが望ましい。

この一実施の形態では、次式により所定量ｄを決定する。
ｄ＝Ｄ／（２・ｋ・Ｒ・ＮＡ） ・・・（１）
（１）式において、Ｄはモニター８上での最小錯乱円径、ＮＡは撮影レンズ１の像側開口数（ただし、像側空間の屈折率をｎ＝１としたする）、ｋはフォーカシングレンズ１ｄの像面移動係数、Ｒはモニター８と撮像素子２の画面サイズ比である。なお、最小錯乱円径Ｄ、像側開口数ＮＡ、像面移動係数ｋおよび画面サイズ比Ｒの内の、１または複数のパラメーター基づいて所定量ｄを決定するようにしてもよい。例えばＮＡが開放Ｆ値に近いほど、レンズ移動（レンズ位置変化）による画像の変化が人目にも認識しやすくなる傾向があるため、ＮＡ値が開放Ｆ値に近づけば近づくほど上述の所定量ｄを小さくするような算出処理を行うようにしてもよい。また、このようにして求められる所定量ｄが、合焦位置から近い側の移動端までの距離Ｌより大きい場合は、異動量をＬとする。つまり、移動端までフォーカシングレンズ１ｄを移動する。
ｉｆ（ｄ＞Ｌ）、ＴＨＥＮ（ｄ＝Ｌ） ・・・（２）

次に、一般にフォーカシングレンズ１ｄの駆動系にはガタがあり、撮影に先立つ焦点調節に際しては、いったん合焦位置を通り過ぎてから逆方向に駆動して合焦位置に位置決めする、いわゆる“ガタ取り”動作が行われる。本実施の形態においては、無限端側から至近端側へ向かう方向においてレンズ駆動を行う際にガタ取り動作が必要なレンズ駆動機構であるとすると、図３において、レリーズ半押し後に合焦位置走査を行って合焦位置Ａに移動する際に、合焦位置走査（３）では至近側から無限側へ向かう方向にレンズ駆動が行われて合焦位置の走査が行われるが、実際の合焦位置への移動（４）では無限側から至近側へ向かう方向にレンズ駆動が行われる。このとき、フォーカシングレンズ駆動機構のガタ分Ｚだけ、正しい合焦位置から外れた位置にフォーカシングレンズ１ｄが位置決めされる。

そこで、（４）で合焦位置Ａへの移動する際に、いったん合焦位置Ａをガタ分Ｚだけ通り過ぎ、駆動方向を反転して合焦位置Ａへフォーカシングレンズ１ｄを位置決めする。このようにすれば、合焦位置走査（３）におけるレンズ駆動方向と、合焦位置への移動（４）におけるレンズ駆動方向とが同一方向になり、レンズ駆動機構のガタ分Ｚのずれが排除されて正しい合焦位置へフォーカシングレンズ１ｄを位置決めすることができる。このレンズの“ガタ取り”動作は、図３および図４に“Ａ”で示すように、合焦位置走査（３）後の合焦位置への移動時（４）において常に行われる。

ところで、図４に示すように、電源オン後の合焦位置走査（３）後に合焦位置の所定量ｄだけ手前の位置Ｃまでフォーカシングレンズ１ｄを移動する場合（１２）も無限側から至近側に向かう方向にレンズ駆動が行われているが、その後のレリーズ半押しにより移動端までレンズ駆動を行うことになる（１’）から、位置Ｃにおいて上述したガタ取りを行う必要がなく、ここではガタ取り動作を行わない。これにより、本来はガタ取りを行う方向にレンズが駆動される場合であっても、その後に行われる動作（（１’）における動作）により、そのガタ取りが無駄になる場合には、ガタ取り処理を行わないので、電源ＯＮ後のレンズの移動処理に要する時間を短縮することができる。
一方、図３に示すように、撮影後に所定量ｄだけフォーカシングレンズ１ｄを駆動して位置Ｂに移動する場合（７）には、本来ガタ取りが不要な至近端側から無限端側に向けてレンズ駆動する場合があるので、ガタ取り動作は行わない。加えて、その後のレリーズ半押しにより移動端までレンズ駆動を行うことになる（２’）から、この点から見ても位置Ｂにおいて上述したガタ取りを行う必要がなく、ここではガタ取り動作を行わない。

なお、図３により説明した焦点調節動作と、図４により説明した焦点調節動作とを併用することによって、カメラの電源オン後にレリーズ半押し操作を行うたびに、焦点調節に要する時間を短縮することができる。

このように、一実施の形態によれば、シャッターボタンの半押し操作があると、フォーカシングレンズ１ｄを駆動して合焦位置の検出を行い、検出した合焦位置までフォーカシングレンズ１ｄを移動させる。合焦位置までフォーカシングレンズ１ｄを移動した後にシャッターボタンが解放されると、合焦位置に近い側の移動端に向って所定量ｄだけフォーカシングレンズ１ｄを移動するようにしたので、次にシャッターボタンの半押し操作が行われたときの焦点調節動作に要する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、所定量ｄをモニター８に表示される被写体像がボケない量としたので、合焦位置から所定量ｄだけフォーカシングレンズ１ｄを移動させても被写体像がボケることがなく、撮影者に違和感を与えるのを防止できる。

一実施の形態によれば、所定量ｄを、モニター８上での最小錯乱円径Ｄ、撮影レンズのＮＡ値、フォーカシングレンズ１ｄの像面移動係数ｋ、モニター８と撮像素子４の画面サイズ比Ｒの内の１または複数により決定するようにしたもので、焦点距離、開放絞り値、画角などの撮影レンズ１のあらゆる仕様に対応させることができ、どのような種類の撮影レンズ１がカメラに装着されても撮影者に違和感を与えずに焦点調節に要する時間を短縮することができる。

一実施の形態によれば、カメラの電源がオンされた後に、フォーカシングレンズ１ｄを駆動して合焦位置の検出を行い、検出した合焦位置の所定量ｄだけ手前の位置までフォーカシングレンズ１ｄを移動させるようにしたもので、電源オン後の初回のレリーズボタン半押し時においても焦点調節時間を短縮することができる。

なお、上述した一実施の形態では、レリーズボタンの半押し操作で合焦位置の検出を行ってフォーカシングレンズ１ｄを合焦位置まで移動し、その後にレリーズボタンが開放されると合焦位置に近い側の移動端に向って所定量ｄだけフォーカシングレンズ１ｄを移動する例を示したが、これらの動作を開始させるタイミングはシャッターボタン操作に限定されず、フォーカシングレンズ１ｄによるフォーカシング動作を開始せしめるあらゆる操作が行われたタイミングとしてもよい。

一実施の形態の構成を示す図 従来の従来のカメラの焦点調節動作を示すタイミングチャート 一実施の形態の焦点調節動作を示すタイミングチャート 一実施の形態の焦点調節動作を示すタイミングチャート

符号の説明

１ 撮影レンズ
１ｄ フォーカシングレンズ
２ 撮像素子
４ 画像処理回路
８ モニター
１４ コントローラー
１５ 操作部材

Claims (6)

1. 撮影レンズにより結像された被写体像を撮像する撮像手段と、
   前記撮影レンズのフォーカシングレンズを至近側移動端と無限側移動端の間で移動するレンズ駆動手段と、
   前記フォーカシングレンズによるフォーカシング動作を起動せしめる操作があると、前記レンズ駆動手段により前記フォーカシングレンズを駆動して合焦位置の検出を行い、該検出した合焦位置まで前記フォーカシングレンズを移動させる制御手段とを備えた電子スチルカメラにおいて、
   前記制御手段は、前記レンズ駆動手段により前記合焦位置まで前記フォーカシングレンズを移動した後に前記操作が解放されると、前記レンズ駆動手段により前記合焦位置に近い側の移動端に向って所定量だけ前記フォーカシングレンズを移動することを特徴とする電子スチルカメラ。
2. 請求項１に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記撮像手段により撮像された被写体像を表示する表示手段をさらに備え、
   前記所定量を、前記表示手段に表示される被写体像がぼけない量とすることを特徴とする電子スチルカメラ。
3. 請求項２に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記所定量は、前記表示手段上での最小錯乱円径、前記撮影レンズのＮＡ値、前記フォーカシングレンズの像面移動係数および前記表示手段と前記撮像手段の画面サイズ比の内の１または複数により決定することを特徴とする電子スチルカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記制御手段は、カメラの電源がオンされた後に、前記レンズ駆動手段により前記フォーカシングレンズを駆動して合焦位置の検出を行い、該検出した合焦位置の前記所定量だけ手前の位置まで前記フォーカシングレンズを移動させることを特徴とする電子スチルカメラ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記合焦位置から該合焦位置に近い方の移動端までの距離が前記所定量より短い場合には、前記所定量を前記距離とすることを特徴とする電子スチルカメラ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電子スチルカメラにおいて、
   前記制御手段は、前記フォーカシングレンズを所定方向に移動させる場合に前記フォーカシングレンズの駆動機構のガタ取り動作を行う場合であっても、合焦位置から前記所定量離れた位置まで前記フォーカシングレンズを移動したとき、または合焦位置の前記所定量手前の位置まで前記フォーカシングレンズを駆動したときは、前記フォーカシングレンズの前記ガタ取り動作を行わないことを特徴とする電子スチルカメラ。

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