JPH02294168A

JPH02294168A - オートフォーカス機能を備えたカメラ

Info

Publication number: JPH02294168A
Application number: JP1115484A
Authority: JP
Inventors: Akio Tsuji; 明男辻
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1989-05-09
Filing date: 1989-05-09
Publication date: 1990-12-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の技術分野］本発明は、オートフォーカス機能を備えたカメラに関す
る。

【従来技術とその問題点］従来、オートフォーカス機能を備えたカメラでは、通常
そのフォーカスエリアがファインダ中央に固定されてい
る。

つまり、被写体をフィインダ内の中央に捕え、レリーズ
スイッチを操作すると、上記フォーカスエリアに対応す
る被写体部との距離が光学的に計測され、焦点距離が自
動調整される。

しかしながら、上＝己フすーカスエリアがファインダ中
央に固定されていると、例えば被写体をファインダの右
寄りあるいは左寄りに置いて撮影したい場合、焦点距離
が被写体の背景に対して合ってしまう。このため、焦点
を合わせたい被写体がうまくフォーカスエリアに対応し
ない場合等の対策として、一般のオートフォーカスカメ
ラには、フォーカスロック機能が設けられる。すなわち
、このフォーカスロック機能とは、上記フォーカスエリ
アを被写体に合わせ、レリーズスイッチを半押しすると
、その被写体に対して焦点距離を合わせた状態が固定（
ロック）され、この後、被写体をファインダ内の任意の
位置に移動させてシャッタを切っても、該被写体に焦点
距離が合わせられた状態で撮影が行なえるものである。

しかし、フォーカスエリアから被写体が外れる度に上記
フォーカスロック機能を作動させたのでは、例えばフォ
ーカスロックする筈がそのままシャッタを切ってしまっ
たり、ユーザの不注意により操作ミスを起こし呂い問題
がある。

［発明の目的］本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、被
写体をファインダ中央で捕えない場合でも、フォーカス
ロック操作を行なう必要なく、容易に上記被写体に焦点
を合わせた撮影を行なうことが可能になるオートフォー
カス機能を備えたカメラを提供することを目的とする。

［発明の要点］すなわち本発明に係わるオートフォーカス機能を備えた
カメラは、レンズと、このレンズを介して入射される光
量に応じた電気／ｉ号を発生する撮像素子と、この撮像
素子により発生された電気信号を画像信号として順次出
力させる撮像信号出力手段と、上記撮像素子の任意のエ
リアを指定するエリア指定手段と、この指定手段による
指定撮像エリアにおいて発生された電気信号を抽出する
指定エリア信号抽出手段と、この信号抽出手段による指
定撮像エリアからの電気信号に基づき上記レンズの焦点
位置を制御する焦点制御手段とを備えて構成したもので
ある。

［発明の実施例］以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図はその電子回路の構成を示すもので、同図におい
て、１１はメイン制御部であり、このメイン制御部１１
により回路各部の動作が制御される。上記メイン制御部
１０には、被写体撮影の際に操作されるレリーズスイッ
チ１１及び撮影エリア内でフォーカスエリアを選択する
「上」　「下」「左」　「右」４方向の操作キーからな
るフォーカスエリア選択キー１２が接続される。また、
１３は上記撮影エリアを現認設定するファインダであり
、このファインダ１３の内部には液晶シャッタ１４が設
けられる。この液晶シャッタ１４は、上記フォーカスエ
リア選択キー１２によるフォーカスエリアの選択毘作に
応じて撮影エリア上のフォーカスエリアを表示するもの
で、この液晶シャッタ１４は、メイン制御部１０からの
制御信号により液晶駆動部１５を通して駆動制御される
。

一方、１６は撮像レンズ、１７はズームレンズ、１８は
アイリス（絞り）であり、上記ファインダ１３により捕
えた被写体像は、該撮像レンズ１６．ズームレンズ１７
，及びアイリス１８を通って固体撮像素子（ＣＣＤ）１
９に光学的に結像される。

上記撮像レンズ１６はフォーカスモータ２０により駆動
され、ズームレンズ１７はズームモータ２１により駆動
されるもので、このフォーカスモ−夕２０及びズームモ
ータ２１は、阿れもレンズコントロール部２２により駆
動制御される。このレンズコントロール部２２には、オ
ートフォーカス制御部２３から、前記フォーカスエリア
に対応する最適焦点距離を得るための、オートフォーカ
ス制御信号が入力される。また、上記アイリス１８はア
イリスモータ２４により駆動されるもので、このアイリ
スモータ２４はアイリスコントロール部２５により駆動
制御される。このアイリスコントロール部２５には、露
出制御部２６から最適露出値に対応する絞り開度を示す
アイリス制御信号が人力される。

上記固体撮像素子１９は、水平及び垂直に配列されたフ
ォトダイオードからなる多数の画素を有し、結像された
画像情報をその画像光量に対応したレベルの電気信号に
変換して出力するもので、この固体撮像素子の多数の画
素は、Ｈドライバ２７により水平走査され、Ｖドライバ
２８により垂直走査される。このＨドライバ２７に対ス
る撮像素子各画素の水平走査タイミング、及びＶドライ
バ２８に対する垂直走査タイミングは、タイミング信号
発生部２９からのタイミング信号に同期して出力される
。ここで、タイミング信号制御部３０は、前記フォーカ
スエリア選択キー１２により選択されたフォーカスエリ
アに対応するところの水平走査信号を検知し、タイミン
グ信号発生部２９における撮像走査タイミングを可変Ｉ
ＩＩ　ｇｌＩする。

また、上記固体撮像素子１９の各画素毎に出力される電
気信号は、タイミング信号発生部２つからのタイミング
信号に同期してサンプルホールド回路３１にサンプリン
グ保持され、順次露出制御部２６からＡＧＣ　（自動利
得制御）回路３２を介して画像処理回路に出力される。

ここで、露出制御部２６は、固体撮像素子１９からの撮
像出力信号に基づき、該固体撮像素子１９に対する総入
射光量に応じた最適露出値を演算し、この最適露出値に
応じた絞り開度を得るためのアイリスｆｉＩｉ御信号を
アイリスコントロール部２５に出力する。

一方、上記固体撮像素子１９からの水平走査に応じた各
画素毎の出力信号は、サンプルホールド回路３１．露出
制御部２６，ＡＧＣ回路３２を介してスイッチング回路
３３にも与えられる。このスイッチング回路３３は、前
記フォーカスエリアに対応する固体撮像素子１９からの
出力信号のみオートフォーカス制御部２３に与えるもの
で、このスイッチング回路３３におけるスイッチングゲ
ートのオン／オフ動作は、スイッチング制御部３４によ
り制御される。つまり、スイッチング制御部３４は、タ
イミング信号発生部２９からの固体撮像素子走査タイミ
ングを示すタイミング信号に基づき、予めフォーカスエ
リア選択キー１２により選択指定されたフォーカスエリ
アの走査タイミングを検出し、スイッチング回路３３の
スイッチングゲートをオンさせる。

第２図は上記固体撮像素子１９の内部構成を示すもので
、多数の画素（フォトダイオード）４０１，４０２．・
・・，４０ｍにより結像蓄積された撮像レベルに対応す
る電荷は、読出しクロツクに応じてＶ−ＣＣＤ４１に読
出され、走査信号φＶｎに従って順次対応するストレー
ジエリア？２１，４２２，・・・．４２ｎに転送される
。そして、このストレージエリア４２＋，４２■，・・
・４２ｎからＨ−ＣＣＤ４３に転送され、走査信号φＨ
ｎに同期して順次出力アンブ４４を通して出力される。

ここで、上記走査信号φＶｎを、通常走査と逆のタイミ
ングで加えると、Ｖ−ＣＣＤ４１に読出された各画像信
号は、ドレイン４５を介して掃出される。この場合、各
画素の７ＪＳ荷の読出しに際しては、テレビ用信号に対
応して１水平走査当たり６３．５μｓのタイミングで上
記走査信号φＶｎが与えられるが、上記電荷の掃出に対
しては、例えば８　０　０　ｋ　Ｈｚという高速のタイ
ミングで上記走査信号Ｖφｎが逆走査にて与えられる。

第３図は前記ファインダ１３におけるフォーカスエリア
５１の選択状態を示すもので、フォーカスエリア５１は
、前記フォーカスエリア選択キーｌ２を走査することで
、撮像エリアの任意の位置に５１ａ，５ｌｂ，・・・と
移動設定することができ、液晶駆動部１４により液晶シ
ャッタ１４に表示される。

第４図は撮像エリア内でのフォーカスエ′リア５１に対
するＡＦ不要電荷領域５２ａ，５２ｂとＡＰ電荷領域５
３とを示すもので、前記第２図における固体撮像素子１
９において、ＡＦ不要領域５２ａ，５２ｂに対応する水
平画素列の電荷は、前記８　０　０　ｋ　Ｈｚのタイミ
ング信号によりドレイン４５を介して順次高速に掃出さ
れ、また、Ａ　Ｆ’　？３荷領域５３に対応する水平画
素列の電荷は、前記６３．５μｓのタイミング信号によ
り読出され、さらに各水平走査タイミングにおけるフォ
ーカスエリア５１対応の電荷のみ、スイッチング回路３
３を介してオートフォーカス制御部２３に与えられる。

なお、５４は手振れ警告ランプ、５５はフォーカス合致
ランプ、５６はフラッシュランプである。

次に、上記構成のオートフォーカス機能を備えたカメラ
の撮影動作を、第５図に示すタイミングチャートを参照
して説明する。

第５図において、ＡＦＳはオートフォーカススタートク
ロック、Ｖ１＋ＴＧは垂直転送クロツク＋読出しクロッ
ク、Ｈ１は水平転送クロツク、ＡＦＧＡＴＥはスイッチ
ング回路３３におけるゲートＯＮ信号である。

第６図はその撮影動作を示すフローチャートであり、ま
ず、ユーザはファインダ１３を覗き被写体を任意の位置
に捕え撮像エリアの構図を設定する。ここで、ユーザは
フォーカスエリア選択ギー１２を操作して、例えば前記
第３図で示したように、フォーカスエリア５１を任意の
位置にセットする。そして、ＡＦ制御を行なうべく、レ
リーズスイッチ１１を半押し状態にする。すると、メイ
ン制御部１０からＡＦＳパルス信号が発生出力され、露
出制御部２６からアイリスコントロール部２５を通して
、アイリスモータ２４によりアイリス１８の絞りが開放
される（ステップＳｌ）。そして、タイミング信号発生
部２９からＨドライバ２７及びＶドライバ２８を通して
、第２図における固体撮像素子１９の全画素における蓄
積電荷を、８　０　０　ｋ　ｌｌｚの高速逆転送を行な
うことで、ドレイン４５側から高速に掃出させクリアさ
せる（ステップＳ２）。こうして、固体撮像素子１９に
おける全蓄積電向がクリアされると、１　／　２　５　
０　ｓｅｃのサンプリングタイミングで該固体撮像累子
］９への入射光に応じたｔ曲の蓄積が行なわれる（ステ
ップＳ３）。そして、上記固体撮像素子〕９の各画索４
０，，４０２，・・・，４０ｌに対し、それぞれ一様に
被写体像に対応する７１ｉ　６：ｊが蓄積されると、第
４図に示すフォーカスエリア５１が存在するＡＦ電荷領
域５３の手前、つまりフォーカスフレーム手前までのＡ
Ｆ不要電荷領域５２’ａに蓄積された各画素の電荷が、
前記第２図における８　０　０　ｋ　Ｈｚの高速逆転送
処理によりドレイン４５側から掃出され無効データとさ
れる（ステップＳ４）。続いて、フォーカスエリア５１
が存在ずるＡＦ電荷領域５３のフォーカスフレームが、
１水平走査当たり６３。５μｓのテレビ用信号に対応さ
せたサンプリングタイミングで第２図におけるストレー
ジエリア４２．．４２２．・・・，４２ｎに呼出され、
Ｈ−ＣＣＤ４３及び出力アンブ４４を介してサンプルホ
ールド回路３１に出力される。

この際、上記ＡＦ電荷領域５３における各水平走査期間
において、フォーカスエリア５１に対応するところの撮
像電荷のみがスイッチング回路３３を通してオートフォ
ーカス制御部２３に与えられる。つまり、スイッチング
制陣部３４には、予めメイン制御部１０を通してフォー
カスエリア選択キー１２により選択指定されたフォーカ
スエリア５１の位置データが与えられているので、タイ
ミング信号発生部２９から得られる固体撮像素子１９の
水平走査タイミングに基づき、該フォーカスエリア５１
対応の走査期間を検出し、そのフォーカスフレームにお
いてのみＡＦ電荷領域５３の各水平走査期間毎に順次ス
イッチング回路３３のゲートをオンさせることで、フォ
ーカスエリア５１の撮像電荷だけがオートフォーカス制
御部２３に与えられることになる。この後、上記フ中一
カスエリア５１が存在するＡ　Ｐ　電（４７領域５３よ
り先、つまりフォーカスフレームから最終フレームまで
のＡＦ不要電荷領域５２ｂに蓄積された各画素の電荷が
、前記第２図における８　０　０　ｋ　Ｉｌｚの高速逆
転送処理によりドレイン４５側から高速掃出され無効デ
ータとされる（ステップＳ６）。この場合、フォーカス
エリア５１が存在ずるＡＦ電荷領域５３のみ、例えばＮ
ＴＳＣテレビジョン信号に応じた１水平走査当たり６３
．５μｓの走査タイミングで撮像電荷の抽出を行ない、
その他のＡＦ不要電荷領域５２ａ，５２ｂでは、その蓄
積ｔＭ　（４を８　０　０　ｋ　Ｈｚの走査タイミング
で高速に逆転送させドレイン４５から掃出させるので、
上記フォーカスエリア５１に対応する撮像電荷をより速
く抽出することができる。

こうして、オートフォーカス制御部２３に対し、固体撮
像素子１９のフォーカスエリア５１に対応するところの
撮像電荷信号が与えられると、このオートフォーカス制
御部２３は該フォーカスエリア５１を基準にした最適焦
点距離をｉリるべく、レンスコントロール部２２を通し
てフォーカスモータ２０及びズームモータ２１を駆動し
．Ｓ！整し、撮像レンズ１６及びズームレンズ１７の焦
点位置を、該最適焦点距離に対応させて移動制御する。

そして、上記撮像レンズｌ６及びズームレンズ１７の最
適焦点距離に対応した移動ｉｌｌ　ｉＨが終了すると、
ピント合致を示すＡＦＥ　（オートフォーカスエンド）
信号がオートフォーカス制御部２３からメイン制御部１
０に対し出力される（ステップＳ７）。

この場合、オートフォーカス制御部２３は、固体撮像素
子１９のフォーカスエリア５１における被写体像のコン
トラストが最大になる点、つまり上記スイッチング回路
３３を介して得られるフォーカスエリア５１における撮
像信号の高周波成分が最大になる点を検出してピント合
致と判断し、ＡＦＥ信号を出力する。

すると、メイン制御部１０からタイミング信号発生部２
９を通し、Ｈドライバ２７及び■ドライバ２８を制御す
ることで、固体撮像素子１９の全電荷を、前記高速逆転
送処理によりドレイン４５側に掃出させてクリアさせる
（ステップＳ８）。

そして、露出制御部２６がアイリスコントロール部２５
を通してアイリスモータ２４を駆動調整し、アイリス１
８における絞り開度が最適露出値に応じて開閉制御され
る。この後、レリーズスイッチ１１が全押しされると、
固体撮像素子１９に通常の垂直／水平走査処理により被
写体像に応じた電荷を露光蓄積させる（ステップＳ９）
。これにより、固体撮像素子１９に結像蓄積された有効
画像データは、１水平走査当たり６３．５μｓの通常の
サンプリングタイミングで第２図におけるストレージエ
リア４２１，４２２，・・・．４２ｎを経てＨ−ＣＣＤ
４３から順次転送出力される（ステップＳ１０）。この
有効画像データは、サンプルホールド回路３１，露出制
御部２６，ＡＧＣ回路３２を経て画像信号処理回路に送
られ、Ａ／Ｄ変換処理，　　ｌｆｆｌ化処理等が行なわ
れた後、デジタル画像データとしてメモリに格納される
。

したがって、上記構成のオートフォーカス機能を備えた
カメラによれば、被写体像に対するフォーカスエリア５
１を、フォーカスエリア選択キー１２を使用して任意の
位置に設定し、そのフォーカスエリア５１に対応すると
ころの固体撮像素子１９からの撮像信号のみオートフォ
ーカス制御部２３に抽出して自動焦点合わせ制御を行な
うので、ピントを合わせたい披写体が撮像エリア内の何
れの位置にあっても、容易にフォーカスエリア５１をを
移動し所望の構図を決めた状態で確実なピント合わせが
できるようになる。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、レンズと、このレンズを
介して入射される光量に応じた電気信号を発生する撮像
素子と、この撮像素子により発生された電気信号を画像
信号として順次出力させる撮像信号出力手段と、上記撮
像素子の任意のエリアを指定するエリア指定手段と、こ
の指定手段による指定撮像エリアにおいて発生された電
気信号を抽出する指定エリア信号抽出手段と、この信号
抽出手段による指定撮像エリアからの電気信号に基づき
上記レンズの焦点位置を制御する焦点制御手段とを備え
て構成したので、被写体をファインダ中央で捕えない場
合でも、フォーカスロック操作を行なう必要なく、容易
に上・記被写体に焦点を合わせた撮影を行なうことが可
能になるオートフォーカス機能を備えたカメラを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるオートフォーカス機
能を備えたカメラの電子回路の構成を示すブロック図、
第２図は上記オートフォーカス機能を備えたカメラの固
体撮像素子の構成を示す図、第３図は上記オートフォー
カス機能を備えたカメラのファインダにおけるフォーカ
スエリアの選択移動状態を示す図、第４図は上記オート
フォーカス機能を備えたカメラによる撮像エリア内での
フォーカスエリアに対するＡＦ不要電荷領域とＡＦ電荷
領域とを示す図、第５図は上記オートフォーカス機能を
備えたカメラによるフォーカスエリアデータの抽出動作
を示すタイミングチャート、第６図は上記オートフォー
カス機能を備えたカメラによる撮影動作を示すフローチ
ャートである。１０・・・メイン制御部、１１・・・レリーズスイッチ
、１２・・・フォーカスエリア選択キー　１３・・・フ
ァインダ、１４・・・液晶シャッタ、１５・・・液晶駆
動部、１６・・・撮像レンズ、１７・・・ズームレンズ
、１８・・・アイリス、１９・・・固体撮像素子、２０
・・．フォーカスモーク、２１・・・ズームモータ、２
２・・・レンズコントロール部、２３・・・オートフォ
ーカス制御部、２４・・・アイリスモータ、２５・・・
アイリスコントロール部、２６・・・露出制御部、２７
・・・Ｈドライバ、２８・・・Ｖドライバ、２９・・・
タイミング信号発生部、３０・・・タイミング信号制御
部、３１・・・サンプルホールド回路、３２・・・ＡＧ
Ｃ回路、３３・・・スイッチング回路、３４・・・スイ
ッチング制御部、４０１〜４０＋・・・画素（フォトダ
イオード）、４１・・・Ｖ−ＣＣＤ，４２１　〜４２ｎ
・・・ストレージエリア、４３・・・Ｈ−ＣＣＤ，４４
・・・出力アンプ、４５・・・ドレイ゛ン、５１・・・
フォーカスエリア、５２ａ，５２ｂ・・・ＡＦ不要電荷
領域、５３・・・ＡＦ電荷領域、５４・・・手振れ警告
ランプ、５５・・・フォーカス合致ランプ、５６・・・
フラッシュランプ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims

【特許請求の範囲】レンズと、このレンズを介して入射される光量に応じた電気信号を
発生する撮像素子と、この撮像素子により発生された電気信号を画像信号とし
て順次出力させる撮像信号出力手段と、上記撮像素子の
任意のエリアを指定するエリア指定手段と、この指定手段による指定撮像エリアにおいて発生された
電気信号を抽出する指定エリア信号抽出手段と、この信号抽出手段による指定撮像エリアからの電気信号
に基づき上記レンズの焦点位置を制御する焦点制御手段
と、を具備したことを特徴とするオートフォーカス機能を備
えたカメラ。