JP2000092370A - 自動合焦方法および撮像装置 - Google Patents
自動合焦方法および撮像装置Info
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Abstract
作時の撮影レンズ移動回数および移動時間を少なくした
撮影方法および撮像装置の提供。 【解決手段】 スポーツ撮影やムービー撮影の用に合焦
動作追従型の撮影モードでは、被写体との距離(距離欄
321)に対応させて撮影レンズ(レンズブロック)を
停止させるべき停止位置を、通常撮影モードでの停止位
置の数より少なくした合焦情報対応付けテーブル32を
用いて、測定された距離を基にして撮影レンズの停止位
置を決定し、合焦動作を行なわせる。
Description
の撮像装置に関し、特に、自動合焦(オートフォーカ
ス)技術に関する。
写体(通常は、ファインダの視野中央または表示部の画
面の中央に位置する被写体)との距離を得て、レンズ駆
動モータを制御して撮影レンズを移動させ、ピントを自
動的に合せるオートフォーカス(以下、自動合焦)機構
を有するものがある。
なるが、通常の撮影モードでは撮影レンズのステップ
(以下、停止位置)を100〜200程度設け、得られ
た距離によってレンズ駆動モータを駆動して撮影レンズ
を所定の停止位置だけ移動させてピント合せを行なって
いる。また、この場合、各停止位置間は一定の間隔を有
している。
上記のような自動合焦制御を行なう場合は停止位置数が
多いほど(=各停止位置の間隔が短いほど)ピント合せ
が正確に行なわれるので、停止位置数が多いことが望ま
しい。しかし、撮影レンズを移動させる時間は撮影レン
ズの現在の停止位置と被写体との距離によって定まる停
止位置との差(移動停止位置数)によって決る(移動時
間=停止位置数×距離/移動速度)ので、注目被写体と
の距離によってはピント合せ操作(例えば、半シャッタ
ー操作)後、ピントが合って撮影可能となるまで撮影レ
ンズを移動させる時間がかかる場合がある。
状態になった場合(例えば、シャッター半押しの場合)
には合焦動作をロックする撮影モードの他に、撮影可能
状態になった後も注目被写体との距離を得て合焦動作を
追従させ、注目被写体に合焦動作を追従させながら撮影
を行なう特殊撮影モード(例えば、動きのある被写体を
撮影するスポーツ撮影やムービー撮影等の特殊撮影モー
ド)がある。
能状態になった後、任意の時点でシャッター操作を行な
って撮影することができるが、合焦動作が注目被写体の
動きに追従するので、撮影可能状態以降、シャッター操
作後も合焦動作のために撮影レンズの移動を繰り返す。
まで合焦動作を行なうだけであり、停止位置が多いほど
合焦位置との対応付けが精密になりピント合せが良好に
なるので、撮影レンズの移動時間がかかる場合があって
も消費電力等を勘案の上設計上の許容範囲でカメラの機
種毎に100以上の停止位置が決められている。
写体の動きに合焦動作を追従させるスポーツ撮影やムー
ビー撮影のような特殊撮影モードでは、撮影開始後の撮
影レンズ移動回数が多いので通常の撮影モードに比べて
電池の消耗度が格段に高くなり、電池寿命を縮めてしま
うといった問題点があった。また、スポーツ撮影モード
の場合には被写体の移動速度が早いので、シャッター操
作時点で撮影レンズが移動中であるケースが多く、シャ
ッターチャンスを逃してしまうといった問題点もあっ
た。
されたものであり、合焦動作追従型の撮影モードにおい
て合焦動作時の撮影レンズ移動回数を少なくした撮影方
法および撮像装置の提供を目的とする。
めに、第1の発明の自動合焦方法は、被写体との距離を
得て、該距離に基づいて撮影レンズを移動させて合焦動
作を行なう自動合焦機構を備えた撮像装置において、被
写体との距離に対応する撮影レンズ停止位置の数が異な
る複数の対応テーブルを選択的に用いて合焦動作を行な
うことを特徴とする。
の距離を測定して測距情報を出力する測距部と、被写体
との距離と、撮影レンズ停止位置とを対応させた合焦情
報対応付け手段と、測距情報から得る距離から合焦情報
対応付け手段をもとに撮影レンズ停止位置を決定する合
焦位置決定手段と、を有する自動合焦機構を備え、合焦
情報対応付け手段は、被写体との距離と撮影レンズ停止
位置とを対応させた第1の合焦情報対応付け手段と、被
写体との距離に対応する撮影レンズ停止位置の数を前記
第1の合焦情報対応付け手段より少なく設定した第2の
合焦情報対応付け手段と、を含むことを特徴とする。
装置において、合焦位置決定手段は、第1または第2の
合焦情報対応付け手段のいずれかを選択する選択手段を
含み、選択手段によって選択された合焦情報対応付け手
段を用いて撮影レンズ停止位置を決定することを特徴と
する。
装置において、選択手段は、撮影モードを選択する撮影
モード選択手段であることを特徴とする。
装置において、撮影モードは通常撮影モードを含み、選
択手段によって通常撮影モードが選択された場合は、半
シャッター操作があったときに、第1の合焦情報対応付
け手段を用いて撮影レンズ停止位置を決定することを特
徴とする。
装置において、撮影モードはスポーツ撮影モードを含
み、第2の合焦情報対応付け手段を用いて撮影レンズ停
止位置を決定することを特徴とする。
装置において、撮影モードはムービー撮影モードを含
み、第1の合焦情報対応付け手段を用いて撮影レンズ停
止位置を決定することを特徴とする。
例であるデジタルカメラの画像入力系の構成例を示すブ
ロック図であり、図2は自動合焦(オートフォーカス)
機構の一実施例の説明図である。
号変換部12、信号処理部13からなる画像入力系およ
び制御部20の他、図示しない作業用メモリ(DRA
M)、操作部、表示部、記録用メモリ(フラッシュメモ
リ等)および電源等を備えており、撮影時には電池を電
源としている。
り機構112および自動合焦機構(オートフォーカス機
構)113等を含み、撮像レンズ111を介して集光さ
れた被写体像の光束を後段の撮像素子(CCD)上に結
像させる。自動合焦機構113は図2に示すように、注
目被写体との距離を測定して測距データaを出力する測
距部1131と、レンズ移動制御信号bに基づいてモー
タ駆動パルスcを出力してレンズ駆動モータ1133を
駆動制御するモータ駆動部1132と、モータ駆動部1
132による駆動電圧cに基づいて駆動され移動レンズ
111を前進または後退させるレンズ駆動モータ113
3を有している。また、測距部1131は実施例では位
相差センサーを有し、センサー出力をデジタル変換して
測距データとして制御部20に出力するが、これに限定
されず、注目被写体との距離を測定して測距データを出
力するもの(例えば、赤外線センサー)であればよい。
また、レンズ駆動モータ1133としては実施例ではス
テップモータを用いている。なお、撮影レンズ111を
説明上1枚のレンズで示しているが、実際には複数のレ
ンズの組合せからなる複合レンズ(レンズブロック)で
あり、自動合焦時にはレンズブロックが光軸に沿って移
動させられる。
回路等を含み、前段の光学系11を介してCCDに結像
した画像を電気信号に変換し、デジタルデータに変換し
て一定の周期で出力する。
出力を処理して、デジタルの輝度、色差マルチプレクス
信号(YUVデータ)等の信号成分を得て、YUVデー
タを図示しない作業用メモリ(DRAM)に転送すると
共に表示部にスルー画像表示する。また、記録保存の際
に作業用メモリに書込まれているYUVデータを読み出
してJPEG圧縮処理を施して記録用メモリ(フラッシ
ュメモリ)に記録し、再生時に記録用メモリに記録され
ていた画像データに伸張処理を施してYUVデータを再
生する。
格納用ROMおよびタイマー等を有したマイクロプロセ
ッサ構成を有しており、CPUは、上述の各回路および
図示しない電源切換えスイッチ等にバスラインを介して
接続し、プログラム格納用ROMに格納されている制御
プログラムによりデジタルカメラ100全体の制御を行
なうと共に、操作部(図示せず)からの状態信号に対応
してデジタルカメラ100の各機能の実行制御等を行な
う。
焦点決定プログラムと、注目被写体との距離と撮影レン
ズの停止位置および合焦位置を対応させた合焦情報対応
付けテーブルが格納されている。制御部20は自動合焦
点決定プログラムにより測距部1131からの測距デー
タを基に距離を算出して合焦情報対応付けテーブルに登
録された距離と比較して撮影レンズの停止位置を決定
し、制御信号をモータ駆動部1132に送出して撮影レ
ンズを移動させて合焦位置に位置付ける。
注目被写体との距離と、撮影レンズの停止位置(ステッ
プ)と、合焦位置(ピント位置)とを対応付けた合焦位
置対応付けテーブルの一実施例であり、通常撮影モード
用の合焦位置対応テーブルの一例である。合焦位置対応
テーブル31は、図3に示すように、被写体との距離範
囲を登録した距離欄311と、測距された被写体との距
離が距離欄311の値の範囲内にあるときに、撮影レン
ズ(レンズブロック)を停止させるべき停止位置番号を
対応付けた停止位置番号欄312と、停止位置番号欄3
12の停止位置に対応する合焦位置を登録した合焦位置
欄313を有している。
対応テーブル31は、被写体との距離範囲を細分してい
るので停止位置が多く、各停止位置に対応する合焦位置
が細かく対応付けられている。通常撮影モードでは制御
部20は合焦情報対応付けテーブル31を用いて撮影レ
ンズの停止位置を決定し、制御信号をモータ駆動部11
32に送出して撮影レンズを合焦位置に位置付ける。
ードの場合には、停止位置を多くしているので合焦位置
対応テーブルでは結果として近隣の停止位置と被写界深
度を重複させている。カメラの合焦位置と人間の距離感
覚との間にずれが生じる現象が被写界深度として知られ
ている。例えば、図3で合焦位置10mの場合に人間の
目でファインダから被写体像を見るとピントが合って見
えるが、11.5mでも8.5mでも10mにピントが
合っているように見える。この11.5m〜8.5mが
合焦位置10mに対する被写界深度となる。図4は、合
焦位置対応テーブル31で重複している被写界深度の説
明図であり、説明上、合焦位置に対して右欄の被写界深
度が対応しているものとする。図3で合焦位置対応テー
ブル31では被写体との距離範囲を細分しているので合
焦位置の多くは被写界深度が重複している(例えば、合
焦位置10mの被写界深度は合焦位置∞〜6mの被写界
深度と重複している)。
ブル]注目被写体の動作に合焦動作を追従させながら撮
影を行なうムービー(連続)撮影のような特殊撮影モー
ドでは、通常撮影モードと同じ停止位置に撮影レンズを
位置付けるようにすると、前述したように、撮影開始後
の撮影レンズ移動回数が多いので通常の撮影モードに比
べて電池の消耗度が格段に高くなり、電池寿命を縮めて
しまう。すなわち、撮影レンズ移動回数をK、1回あた
りのレンズ駆動モータの駆動開始電力をW’、レンズ駆
動時間(=レンズ駆動距離)単位あたりの駆動電力を
W”、レンズ駆動時間の総和をTとすると、特殊撮影1
回あたりの使用電力W=K・W’+TW”となる。ここ
で、撮影レンズ移動回数を減らしてK’<<Kとする
と、レンズ駆動時間の総和はT’>Tとなるが、駆動開
始電力W’>>W”であるから、撮影レンズの移動回数
を減らした場合の消費電力をwとすると、w=K’・
W’+T’W”<K・W’+TW”=Wとなり、w<W
となる。
場合には通常撮影モードより少ない停止位置の合焦位置
対応テーブルを用いて合焦制御を行なうようにした。図
5は本発明による合焦位置対応テーブルの一実施例であ
り、注目被写体の動作に合焦動作を追従させながら撮影
を行なう特殊撮影モード(この例ではムービー撮影モー
ド)用の合焦位置対応テーブルの一例である。
位置対応テーブル31と同様に、被写体との距離範囲を
登録した距離欄321と、撮影レンズ(レンズブロッ
ク)を停止させるべき停止位置を対応付けた停止位置番
号欄322と、停止位置番号欄322に登録された停止
位置に対応する合焦位置を登録した合焦位置欄323を
有している。
は図3の合焦位置対応テーブル31と同様の測定した距
離範囲(距離欄311,321)および合焦位置(合焦
位置欄313,323)に対して、被写界深度が重複し
ている範囲では停止位置を1つの停止位置で代表させる
ようにして停止位置数を絞り、ピントのずれが目立たな
い程度に合焦させるようにして停止位置を定めている
(停止位置欄322)。例えば、図4で、距離範囲1
9.9m〜8mでは停止位置4で撮影レンズを停止させ
るようにしても停止位置4(合焦位置8m)の被写界深
度が6.0m〜20.5mであり、距離範囲8m〜1
9.9mをカバーしているので不都合は生じない。
停止位置7で撮影レンズを停止させるようにできる。ま
た、距離範囲4.9m〜2.0mでは停止位置10とす
ることができる。以下、同様にして距離範囲が1.9m
以下の場合についても停止位置の数を絞ることができ
る。
すように停止位置の数(ステップ数)が通常撮影モード
の停止位置の数(ステップ数)より少なくなっている
(実施例では、通常撮影モード用の合焦位置対応テーブ
ルで200あった停止位置が被写界深度が重複している
範囲では停止位置を1つの停止位置で代表させるように
して停止位置を定めたことにより約30に減少した)。
位置欄322の停止位置番号を図3と同様に1,2,
3、・・,10,・・と順に割当てているが、実際には
距離範囲19.9m〜8.0mの測距データに対応する
停止位置番号はすべて4である。また、停止位置番号4
の位置には10m,9m,8mの合焦位置が対応する
が、この範囲の合焦位置は被写界深度の関係上人間の目
には曖昧に捉えられる。また、カメラ側でも移動する注
目被写体と撮影レンズが停止位置に移動するまでに遅延
が生ずるので、必ずしも正確な合焦を要しない。従っ
て、測定距離が19.0m〜8.0mの範囲では停止位
置を4としても不具合は生じない。図5の停止位置7、
10についても同様である。
したような合焦情報対応付けテーブル32を用いて撮影
レンズの停止位置を決定し、制御信号をモータ駆動部1
132に送出して撮影レンズを合焦位置に位置付ける。
ることにより、測定距離に応じて撮影レンズを停止させ
る停止位置が減少するので、注目被写体の動作に合焦動
作を追従させても移動回数が減少する。この場合、停止
位置間の間隔は大きくなるものの全体として1回当りの
特殊撮影での電池消耗度は、通常撮影用に細分された多
くの停止位置を有する合焦情報対応付けテーブル31を
特殊撮影用にも用いた従来例より激減する。
写体を撮影するためのスポーツ撮影モードの場合でも撮
影待機時(スルー画像表示時)における撮影レンズの移
動機会が減少するので、撮影待機時における消費電力が
抑制されると共にシャッター操作時のタイムラグが抑制
される(図6)。
一実施例における制御部の動作を示すフローチャートで
あり、通常撮影モードの自動合焦動作例とスポーツ撮影
モード時の自動合焦動作例を対比させて示した例であ
る。
ードを選択するとS2に遷移し、選択されなかった場合
にはS10に遷移する。
作開始) 通常撮影モードの場合には、デジタルカメラ100の視
野内の被写体像が取込まれて表示部の液晶画面にスルー
画像表示される。ユーザが所望のアングルでシャッター
を半押しすると合焦動作開始としてS3に遷移する。ま
た、シャッターが半押しされるまではスルー画像表示を
継続する。
中心または表示部の画面中央に表示されている被写体を
中心被写体として測距部1131で中心被写体との測距
が行なわれ、測距データが制御部20に送られる。
報対応付けテーブル31(図3))を用いて測距データ
を基にして得た今回の注目被写体との距離と距離欄31
1の距離範囲を比較し、対応する合焦位置および停止位
置を得る。
御信号b(図2))を自動合焦機構113に送出する。
自動合焦機構113は制御部20から停止位置情報を受
取るとモータ駆動部1132によりレンズ駆動モータ1
133を駆動させ、合焦動作を開始する。
了したか否か(すなわち、レンズが停止位置に到達した
か否か)を判定し、自動合焦動作が終了した場合にはS
7に遷移し、そうでない場合にはS5に戻って自動合焦
動作を続行する。
焦機構113に送出して合焦動作をロックする。
ザによるシャッター操作を待ち、シャッターが全押しさ
れると撮影が行なわれS9に遷移する。
画像データはJPEG圧縮処理され記録用メモリに保存
記録され、1回の通常撮影を終了する。
判定) 上記ステップS1で通常撮影モードが選択されなかった
場合には、選択された撮影モードがスポーツ撮影モード
か否かを選択し、スポーツ撮影モードが選択された場合
にはS11に遷移し、そうでない場合には他の撮影モー
ドに遷移する。
の測距データ取得) スポーツ撮影モードではファインダの中心または表示部
の画面中央にスルー画像表示される被写体を注目被写体
として測距部1131で注目被写体との測距が行なわ
れ、測距データが制御部20に送られる。
応付けテーブル32(図5))を用いて、測距データか
ら得る現在の注目被写体との距離と距離欄321の距離
範囲を比較し、対応する合焦位置および停止位置を得
る。
(制御信号b(図2))を自動合焦機構113に送出す
る。自動合焦機構113は制御部20から停止位置情報
を受取るとモータ駆動部1132によりレンズ駆動モー
タ1133を駆動させ、合焦動作を開始する。
のシャッター操作) ユーザによるシャッター操作を待ち、ユーザが移動する
被写体のシャッターチャンスを捉えてシャッターを全押
しするとS15に遷移する。
作が終了したか否か(すなわち、レンズが停止位置に到
達したか否か)を判定し、判定結果が「終了」の場合に
はS17に遷移し、そうでない場合にはS16に遷移す
る。
は、自動合焦機構113によるレンズ駆動モータ113
3を駆動を継続させ、合焦動作を続行してS15に戻
る。
撮影が行なわれ作業用メモリに取込まれた画像データは
JPEG圧縮処理され記録用メモリに保存記録され、1
回のスポーツ撮影を終了する。
ーツ撮影を例としたが、スポーツ撮影と同様、撮影時に
注目被写体の動作に合焦動作を追従させるムービー(動
画)撮影についても停止位置を少なくした特殊テーブル
を用いることにより、撮影レンズの移動機会を減少させ
ることができる。
位置が細分された合焦情報対応付けテーブルを用いて厳
密に合焦動作を行なうが、撮影時に注目被写体の動作に
合焦動作を追従させるスポーツ撮影やムービー撮影等の
特殊撮影モードでは停止位置のおおまかな特殊テーブル
を用いて合焦位置および停止位置を得て合焦動作を行な
うことにより撮影レンズの移動機会を減少でき、シャッ
ターチャンスの獲得(シャッターチャンス時に合焦動作
中であるというケースが少なくなるため)や電池の消耗
抑制に役立つ。
影モードの場合も特殊テーブルでは停止位置の数が少な
いので撮影レンズの移動速度が普通撮影モードの場合よ
り早くなることからレンズの位置とシャッタータイミン
グのずれがほぼなくなる。
ブルを設けたが供用してもよい(要は測距で得た距離範
囲と撮影レンズ停止位置との対応関係を通常撮影と特殊
撮影とで変更できればよい)。以上本発明の一実施例に
ついて説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形実施が可能であることはいうま
でもない。
合焦方法および第2と第3の撮像装置によれば自動合焦
(オートフォーカス(AE))撮影時に撮影方法により
撮影レンズの停止位置の数が異なる合焦用のテーブルを
選択できるので、合焦時の撮影レンズの移動機会を撮影
方法に対応させることができ、無駄な移動が減少し電池
の消耗を抑制できる。
装置において、ユーザが撮影モードを選択すれば自動的
にその撮影モードの撮影方法に適合した合焦用テーブル
を選択するので、ユーザにとって操作上の負担が全く無
い。
装置において、ユーザが通常撮影モードを選択すると自
動的に通常撮影用の合焦用テーブルを選択し、シャッタ
ー半押しで合焦動作を開始するので、ユーザにとって操
作上の負担が全く無い。
装置において、ユーザがスポーツ撮影モードを選択する
と自動的にスポーツ撮影用の合焦用テーブル(撮影レン
ズの停止位置の数が通常撮影モードの場合より少ない特
殊テーブル)を選択するのでユーザにとって操作上の負
担が全く無い。また、選択された特殊テーブルを用いて
追従合焦動作を行なうことにより撮影待機時(スルー画
像表示時)における撮影レンズの移動機会が減少するの
で、撮影待機時における消費電力が抑制されると共にシ
ャッター操作時のタイムラグが抑制され、レンズの位置
とシャッタータイミングのずれがほぼなくなる。
装置において、ユーザがムービー撮影モードを選択する
と自動的にムービー撮影用の合焦用テーブル(撮影レン
ズの停止位置の数が通常撮影モードの場合より少ない特
殊テーブル)を選択するのでユーザにとって操作上の負
担が全く無い。また、選択された特殊テーブルを用いる
ので撮影時における撮影レンズの移動機会が減少するの
で、撮影待機時における消費電力が抑制される。
メラの画像入力系の構成例を示すブロック図である。
の説明図である。
を示す図である。
いる被写界深度の説明図である。
実施例を示す図である。
を示すフローチャートである。
情報対応付け手段;第1の合焦情報対応付け手段) 32 合焦位置対応付けテーブル、特殊テーブル(合焦
情報対応付け手段;第2の合焦情報対応付け手段) 111 撮影レンズ 113 自動合焦機構 1131 測距部
Claims (7)
- 【請求項1】 被写体との距離を得て、該距離に基づい
て撮影レンズを移動させて合焦動作を行なう自動合焦機
構を備えた撮像装置において、 被写体との距離に対応する撮影レンズ停止位置の数が異
なる複数の対応テーブルを選択的に用いて合焦動作を行
なうことを特徴とする自動合焦方法。 - 【請求項2】 被写体との距離を測定して測距情報を出
力する測距部と、 被写体との距離と、撮影レンズ停止位置とを対応させた
合焦情報対応付け手段と、 前記測距情報から得る距離から前記合焦情報対応付け手
段をもとに撮影レンズ停止位置を決定する合焦位置決定
手段と、を有する自動合焦機構を備え、 前記合焦情報対応付け手段は、 被写体との距離と撮影レンズ停止位置とを対応させた第
1の合焦情報対応付け手段と、 被写体との距離に対応する撮影レンズ停止位置の数を前
記第1の合焦情報対応付け手段より少なく設定した第2
の合焦情報対応付け手段と、を含むことを特徴とする撮
像装置。 - 【請求項3】 前記合焦位置決定手段は、前記第1また
は第2の合焦情報対応付け手段のいずれかを選択する選
択手段を含み、前記選択手段によって選択された合焦情
報対応付け手段を用いて撮影レンズ停止位置を決定する
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 - 【請求項4】 前記選択手段は、撮影モードを選択する
撮影モード選択手段であることを特徴とする請求項3記
載の撮像装置。 - 【請求項5】 前記撮影モードは通常撮影モードを含
み、前記選択手段によって通常撮影モードが選択された
場合は、半シャッター操作があったときに、前記第1の
合焦情報対応付け手段を用いて撮影レンズ停止位置を決
定することを特徴とする請求項4記載の撮像装置。 - 【請求項6】 前記撮影モードはスポーツ撮影モードを
含み、前記選択手段によってスポーツ撮影モードが選択
された場合は、半シャッター操作があったときに、前記
第2の合焦情報対応付け手段を用いて撮影レンズ停止位
置を決定することを特徴とする請求項4記載の撮像装
置。 - 【請求項7】 前記撮影モードはムービー撮影モードを
含み、前記選択手段によってムービー撮影モードが選択
された場合は、半シャッター操作があったときに、前記
第1の合焦情報対応付け手段を用いて撮影レンズ停止位
置を決定することを特徴とする請求項4記載の撮像装
置。
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JP3564494B2 (ja) | 2004-09-08 |
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