JP2005242271A - オートフォーカスカメラ - Google Patents

Abstract

【課題】シャッタ操作が解除された後再び半押しされたような状況下で、フォーカスレンズが既に合焦位置に配置されているとき、無駄なフォーカス調整動作を省くこと。
【解決手段】ＣＰＵ４２は、シャッタボタン５０が半押しされると、まずパッシブセンサ４０で被写体までの距離を測定し、次にフォーカスレンズ１２とイメージセンサ１６との間隔を測定距離に対応する間隔の近傍まで縮小し、その後さらに間隔を被写体の合焦点に対応する間隔に設定する。このような半押しに応じて行われる一連の動作において、測距動作の後、縮小および設定からなるフォーカス調整動作を開始する前に、今回の測定距離と前回の測定距離との比較を行い、両者が一致している場合には、続くフォーカス調整動作の実行を禁止する。
【選択図】図１

Description

この発明は、オートフォーカスカメラに関し、特にたとえば、フォーカス調整指示が発行されたときにフォオーカス調整する、オートフォーカスカメラに関する。

従来この種のオートフォーカスカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術によれば、シャッタボタンが半押しされると、ハイブリッド方式の測距によって合焦位置が求められる。フォーカスレンズは、合焦位置の手前まで高速に移動し、続いて山登り方式で合焦位置に設定される。これによって、高速かつ高精度の焦点調節が可能となる。
特開２００１−３５００８１号公報〔Ｇ０２Ｂ ７／２８，７／３０，７／３６，Ｇ０１Ｃ ３／０６，Ｇ０３Ｂ １３／３６〕

しかし、従来技術では、シャッタボタンの操作が解除され、再び半押しされた場合、焦点調節は最初からやり直される。つまり、被写界が全く同じであり、フォーカスレンズが既に合焦位置に配置されている場合でも、焦点調節が再度実行される。

それゆえに、この発明の主たる目的は、無駄なフォーカス調整動作を省くことができる、オートフォーカスカメラを提供することである。

請求項１の発明は、フォーカス調整指示が発行されたとき被写体までの距離を測定する測定手段、測定手段の測定結果に基づいてフォーカスを調整する調整手段、測定手段によって今回測定された距離と前回測定された距離とが互いに一致するか否かを判別する判別手段、および判別手段の判別結果が肯定的であるとき調整手段の調整動作を禁止する禁止手段を備える、オートフォーカスカメラである。

請求項１の発明では、フォーカス調整指示が発行されると、まず被写体までの距離が測定され、次に測定結果に基づいてフォーカスが調整される。こうして測距動作から調整動作に移行する際、今回測定された距離と前回測定された距離とが互いに一致するか否かが判別され、この判別結果が肯定的であるときには調整動作が禁止される。

請求項２の発明は、請求項１記載のオートフォーカスカメラにおいて、調整手段は、フォーカスレンズと撮像面との間隔を測定手段によって測定された距離に対応する間隔の近傍まで縮小する縮小手段、および縮小手段による縮小の後にフォーカスレンズと撮像面との間隔を被写体の合焦点に対応する間隔に設定する設定手段を含む。

請求項２の発明では、フォーカス調整を行う際、フォーカスレンズと撮像面との間隔を、まず測定された距離に対応する間隔の近傍まで縮小し、その後さらに被写体の合焦点に対応する間隔に設定する。

請求項３の発明は、請求項２記載のオートフォーカスカメラにおいて、設定手段はコントラスト検出方式で設定を行う。

請求項３の発明では、設定には、速度は遅いが高精度なコントラスト検出方式が用いられる。

請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、測定手段は位相差検出方式で測定を行う。

請求項４の発明では、測定には、精度は低いが高速な位相差検出方式が用いられる。

請求項２〜４の発明によれば、高速かつ高精度のフォーカス調整を行うことができる。

この発明によれば、今回測定された距離と前回測定された距離とが互いに一致しているとき調整動作が禁止されるので、シャッタ操作が解除された後再び半押しされたような状況下で、フォーカスレンズが既に合焦位置に配置されているとき、無駄なフォーカス調整動作を省くことができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、フォーカスレンズ１２および絞りユニット１４を含む。被写界の光学像は、これらの部材を通してイメージセンサ１６の受光面つまり撮像面に照射される。撮像面では、光電変換によって被写体の光学像に対応する電荷つまり生画像信号が生成される。

被写体のリアルタイム動画像つまりスルー画像をＬＣＤモニタ３４に表示するとき、ＣＰＵ４２は、絞りの開放をドライバ２０に命令し、プリ露光および間引き読み出しの繰り返しをドライバ２２に命令する。ドライバ２０は、絞りユニット１４の絞り量を開放し、ドライバ２２は、イメージセンサ１６のプリ露光とこれによって生成された生画像信号の間引き読み出しとを繰り返し実行する。イメージセンサ１６からは、被写体の光学像に対応する低解像度の生画像信号が出力される。

出力された生画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４によってノイズ除去，レベル調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施され、これによってディジタル信号である生画像データが得られる。信号処理回路２６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、ＹＵＶ形式の画像データを生成する。生成された画像データはメモリ制御回路２８によってＳＤＲＡＭ３０に書き込まれ、その後同じメモリ制御回路２８によって読み出される。ビデオエンコーダ３２は、メモリ制御回路２８によって読み出された画像データをＮＴＳＣフォーマットに従うコンポジットビデオ信号に変換し、変換されたコンポジットビデオ信号をＬＣＤモニタ３４に与える。この結果、被写体のスルー画像がモニタ画面に表示される。

信号処理回路２６によって生成された画像データのうちＹデータはまた、露光制御のために輝度評価回路３６に与えられ、フォーカス制御のためにＡＦ評価回路３８に与えられる。

図２を参照して、輝度評価回路３６は、被写界を水平方向および垂直方向の各々において１６分割し、２５６個の分割エリアの各々についてＹデータを積算する。これによって、２５６個の輝度評価値Ｉｙ［０］〜Ｉｙ［２５５］が輝度評価回路３６から出力される。ＣＰＵ４２は、輝度評価値Ｉｙ［０］〜Ｉｙ［２５５］のうち被写界の中央に割り当てられた評価エリアＥ０に属するものを互いに加算して輝度評価値Ｉｙ［Ｅ０］を求める。ＣＰＵ４２はさらに、ドライバ２２に設定されたプリ露光時間を輝度評価値Ｉｙ［Ｅ０］に基づいて調整する。

同じく図２を参照して、ＡＦ評価回路３８は、評価エリアＥ０についてＹデータの高域周波数成分を積算する。これによって、高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］が求められる。ＣＰＵ４２は、こうして求められた高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］に基づいてドライバ１８を駆動し、フォーカスレンズ１２を合焦点に合わせる。

以上のような露光制御およびフォーカス制御によって、ＬＣＤモニタ３４から出力されるスルー画像の明るさおよびフォーカスが調整される。

再び図１を参照して、シャッタボタン５２ａが半押しされると、ＣＰＵ４２は、輝度評価回路３６から出力された輝度評価値Ｉｙ［Ｅ０］に基づいて最適絞り量および最適露光時間を算出する。ＣＰＵ４２はさらに、算出された最適絞り量をドライバ２０に設定し、算出された最適露光時間をレジスタ４２ａに設定する。絞りユニット１４はドライバ２０によって駆動され、これによって最適絞り量が得られる。

次に、ＣＰＵ４２は、評価エリアＥ０について、位相差検出方式のパッシブセンサ４０を用いた測距を行う。パッシブセンサ４０において、被写界の光学像は、光学レンズ４０ａを通してイメージセンサ４０ｃに照射されるとともに、光学レンズ４０ｂを通してイメージセンサ４０ｄに照射される。イメージセンサ４０ｃおよび４０ｂから出力された画像信号はＣＰＵ４２に与えられる。イメージセンサ４０ｃによって捉えられる被写界とイメージセンサ４０ｂによって捉えられる被写界の間にはずれ（位相差）があるため、ＣＰＵ４２は、与えられた２つの画像信号のうち評価エリアＥ０に属する画像信号の位相差を検出し、この位相差に基づいて評価エリアＥ０に属する被写体までの距離を測定する。ＣＰＵ４２はさらに、測定された距離に基づいて、合焦点までのフォーカスレンズ１２の移動量Ｌを算出し、算出された移動量Ｌに補正量Ｌｃを加えた量（＝Ｌ＋Ｌｃ）だけフォーカスレンズ１２を一息に移動させる。この移動によってフォーカスレンズ１２は合焦点の近傍に到達する。その後、コントラスト検出方式のフォーカス調整が行われる。

コントラスト検出方式のフォーカス調整では、ＣＰＵ４２は、フォーカスレンズ１２を１ステップずつ移動させ、各々の位置で生成された生画像信号に基づく高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］をＡＦ評価回路３８から取り込む。ＣＰＵ４２はさらに、高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］が最大となる位置を合焦点として特定し、フォーカスレンズ１２を合焦点に合わせる。

フォーカス調整が完了した後にシャッタボタン５２が全押しされると、次のような記録処理が実行される。ＣＰＵ４２は、シャッタボタン５２の半押しに応答して算出した最適露光時間に従う本露光と、この本露光によって生成された全ての電荷の読み出しとを、ドライバ２２に命令する。イメージセンサ１６は最適露光時間に従う本露光を施され、これによって生成された全ての電荷つまり高解像度の生画像信号がイメージセンサ１６から出力される。出力された生画像信号はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４によって生画像データに変換され、生画像データは信号処理回路２６によってＹＵＶ形式の画像データに変換される。変換された生画像データは、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０に書き込まれる。

ＣＰＵ４２はまた、ＳＤＲＡＭ３０に格納された画像データの圧縮処理をＪＰＥＧコーデック４４に命令する。ＪＰＥＧコーデック４４は、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０から画像データを読み出し、読み出された画像データにＪＰＥＧ圧縮を施す。これによって生成された圧縮画像データは、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０に書き込まれる。ＪＰＥＧ圧縮が完了すると、ＣＰＵ４２は、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０から圧縮画像データを読み出し、読み出された圧縮画像データを含む画像ファイルをＩ／Ｆ４６を通して記録媒体４８に記録する。

以上のような一連の撮影処理において、シャッタボタン５２ａが半押されるのに応じて測距およびフォーカス調整が実行された後、全押しが行われる前に半押しが解除され、その後時間を空けずに再び半押しが行われることがある。この場合、半押し解除から再半押し実行までの間にもし被写体が移動していなければ、フォーカス調整を最初からやり直す必要はない。

そこで、この実施例では、ＣＰＵ４２は、半押しに応じて実行した測距の結果をレジスタ４２ａに保持しておき、次回半押しが行われたとき、新たに得られた測距結果をこのレジスタ値と比較する。そして、両者が一致していれば、フォーカス調整を省略つまりフォーカスレンズ１２の位置を現状に保ったまま、全押しによる記録処理に移行するようにしている。

ＣＰＵ４２は、具体的には、図４〜図６に示すフロー図に従う処理を実行する。なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ５４に記憶される。

まず図４のステップＳ１で、スルー画像出力処理を実行する。具体的には、プリ露光および間引き読み出しの繰り返しをドライバ２２に命令する。これによってスルー画像がＬＣＤモニタ３４から出力される。ステップＳ３ではシャッタボタン５２が半押しされたかどうか判断し、ＮＯであればステップＳ５でスルー画像用のフォーカス調整および露光調整を実行する。これによって、フォーカスレンズ１２が光軸方向に移動し、イメージセンサ１６のプリ露光時間が変化する。ＬＣＤモニタ３４には、フォーカスおよび明るさが調整されたスルー画像が表示される。

シャッタボタン５２が半押しされると、ステップＳ７で露光調整を行う。これによって、最適絞り量が絞りユニット１４に設定され、最適露光時間がレジスタ４２ａに設定される。ステップＳ９では、パッシブセンサ４０を用いて、評価エリアＥ０に属する被写体までの距離を測定し、ステップＳ１１では、この測距の結果をレジスタ４２ａの“ｌｅｎｇｔｈ”領域に保持する。そして、ステップＳ１３に進む。

図５を参照して、ステップＳ１３でＣＰＵ４２は、“ｌｅｎｇｔｈ”領域に保持されている値つまり今回の測距結果を、同じレジスタ４２ａの“ｌｅｎｇｔｈ_ｂａｋ”領域に保持されている値つまり前回の測距結果と比較する。そして、両者が一致しなければ、後述するステップＳ１５〜Ｓ２３を実行し、その後ステップＳ２５およびＳ２７の判別処理に進む。両者が一致すれば、ステップＳ１５〜Ｓ２３をスキップし、直ぐにステップＳ２５およびＳ２７の判別処理を実行する。

なお、ステップＳ１３で比較される２つの測距結果は、レジスタ４２ａで生じる桁落ち等によって値が丸められているので、たとえ２つの測距結果が完全には一致していなくても、その差が十分小さければ一致と判定される。換言すれば、人間が認知できない程度のピントのずれは許容されるべきなので、認知できる程度のピントずれが生じたとき初めて不一致と判別されるように、例えばレジスタ４２の桁数を適切に設定するのが好ましい。

ステップＳ１５では“ｌｅｎｇｔｈ”領域の保持値に基づいてレンズ移動量Ｌを算出し、ステップＳ１７では“ｌｅｎｇｔｈ”領域の保持値を“ｌｅｎｇｔｈ_ｂａｋ”領域に退避させる。ステップＳ１９では移動補正量Ｌｃを−ΔＬ（ただし０＜ΔＬ＜Ｌ）に設定し、ステップＳ２１ではフォーカスレンズ１２を補正された移動量Ｌ＋Ｌｃだけ移動させる。これによって、フォーカスレンズ１２は合焦点のΔＬだけ手前で停止する。そして、ステップＳ２３のフォーカス調整処理（後述）に移行し、フォーカスレンズ１２の位置を合焦点に合わせる。

ステップＳ２５ではシャッタボタン５２の全押しの有無を判別し、ステップＳ２７では半押し解除の有無を判別する。シャッタボタン５２の半押しが解除されると、ステップＳ３に戻る。シャッタボタン５２が全押しされたときは、ステップＳ２９で記録処理を行う。具体的には、ステップＳ７で求められた最適露光時間に従う本露光と全画素読み出しとをドライバ２２に命令し、本露光に基づく画像データの圧縮処理をＪＰＥＧコーデック４４に命令し、そしてＪＰＥＧコーデック４４によって生成された圧縮画像データを含む画像ファイルをＩ／Ｆ４６を通して記録媒体４８に記録する。記録が完了すると、ステップＳ１に戻る。

図５に示すステップＳ２３のフォーカス調整処理は、図６に示すサブルーチンに従う。まずステップＳ５１でフォーカスレンズ１２を順方向に１ステップ移動させ、ステップＳ５３でＡＦ評価回路３８から高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］を取り込む。ステップＳ５５では、フォーカスレンズ１２が合焦点を越えたかどうかをこれまでに取り込んだ高域ＡＦ評価値Ｉｙｈ［Ｅ０］に基づいて判別する。

ステップＳ５５でＮＯと判断されたときはテップＳ５１に戻る。ステップＳ５５でＹＥＳと判断されたときはステップＳ５７に進み、フォーカスレンズ１２を合焦点まで戻す。フォーカスレンズ１２が合焦点に達すると、上階層のルーチンに復帰する。

なお、図５のステップＳ１３では、今回の測距結果が前回の測距結果と一致するか否かを判別しているが、代わりに、今回の測距結果と前回の測距結果との差分を算出し、この差分が閾値以下であるか否かを判別してもよい。差分が閾値以下であればステップＳ２５に、閾値を越えていればステップＳ１５に進む。

以上の説明から分かるように、この実施例では、シャッタボタン５０が半押しされると、まずパッシブセンサ４０を用いて被写体までの距離が測定され、次に、測定された距離に基づいてフォーカスレンズ１２の移動量Ｌが算出される。フォーカスレンズ１２は、ドライバ１８によって、移動量Ｌに移動補正量Ｌｃを加えた距離だけ駆動され、合焦位置の近傍で停止する。このような粗調整の後、コントラスト検出方式による微調整が実行される。

上記のような半押しに応じて行われる一連の動作において、測距動作を行った後、移動量Ｌの算出，算出結果に基づく粗調整およびコントラスト検出方式による微調整の３工程を含むフォーカス調整動作を開始する前に、今回の測定距離と前回の測定距離との比較を行い、その結果両者が一致している場合には、続くフォーカス調整動作の実行をキャンセルする。これにより、シャッタ操作が解除された後再び半押しされたような状況下で、フォーカスレンズが既に合焦位置に配置されているとき、無駄なフォーカス調整動作を省くことができる。

なお、この実施例では、フォーカス調整のためにフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしたが、フォーカスレンズ１２に代えてあるいはフォーカスレンズ１２とともに、イメージセンサ１６を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

また、この実施例では、輝度評価回路３６およびＡＦ評価回路３８は、同じ１つの評価エリアＥ０（図２参照）について輝度評価およびＡＦ評価をそれぞれ行っているが、輝度用とＡＦ用とで別々の評価エリアを被写界に設定してもよい。また、評価エリアの個数も１つに限らず、例えば中央および上下左右のように複数設定してもよい。

また、この実施例では、位相差検出方式のパッシブセンサ４０を用いて測距を行うようにしているが、これに代えて、赤外線を放出するアクティブセンサを用いて測距を行うようにしてもよい。

さらに、この実施例では、ディジタルカメラを用いて説明したが、この発明は、銀塩フィルムカメラにも適用できる。この場合、撮像面は、フィルムの表面となる。

さらにまた、この実施例では、スルー画像を出力するときに、パッシブセンサ４０による測距を経ることなく、コントラスト検出方式でフォーカスを調整するようにしている。かかるコントラスト検出方式のみに従うフォーカス調整は、スルー画像を出力するときだけでなく、被写界の動画像データを記録媒体４８に記録するときに実行してもよい。

この発明の一実施例を示すブロック図である。 被写界に割り当てられた複数の測光エリアの一例を示す図解図である。 フォーカスレンズ位置と高域ＡＦ評価値との関係を示すグラフである。 図１実施例の動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作のその他の一部を示すフロー図である。

符号の説明

１０…ディジタルカメラ
１２…フォーカスレンズ
１４…絞りユニット
１６…イメージセンサ
３６…輝度評価回路
３８…ＡＦ評価回路
４０…パッシブセンサ
４２…ＣＰＵ

Claims (4)

1. フォーカス調整指示が発行されたとき被写体までの距離を測定する測定手段、
   前記測定手段の測定結果に基づいてフォーカスを調整する調整手段、
   前記測定手段によって今回測定された距離と前回測定された距離とが互いに一致するか否かを判別する判別手段、および
   前記判別手段の判別結果が肯定的であるとき前記調整手段の調整動作を禁止する禁止手段を備える、オートフォーカスカメラ。
2. 前記調整手段は、フォーカスレンズと撮像面との間隔を前記測定手段によって測定された距離に対応する間隔の近傍まで縮小する縮小手段、および前記縮小手段による縮小の後に前記フォーカスレンズと前記撮像面との間隔を前記被写体の合焦点に対応する間隔に設定する設定手段を含む、請求項１記載のオートフォーカスカメラ。
3. 前記設定手段はコントラスト検出方式で設定を行う、請求項２記載のオートフォーカスカメラ。
4. 前記測定手段は位相差検出方式で測定を行う、請求項１ないし３のいずれかに記載のオートフォーカスカメラ。

Images