JP2005308769A - Automatic focusing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動焦点装置を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device including an autofocus device.
近年、デジタルカメラに対するユーザのニーズが多様化している。例えば、高画質で記録したいというニーズに応え、高画素CCDが搭載されるようになっている。
高画素CCD搭載機では記録画素数増大に伴い、同容量の記録媒体に記録できる枚数は減少してしまう。特に高画質を必要とせず、少しでも多く撮影したい場合には、記録画素数を小さく設定したり、記録画像の圧縮率を高く設定するなどして使用する。しかし、撮影画像を高圧縮で記録すると画質は低下してしまう。 In a high-pixel CCD-equipped machine, the number of sheets that can be recorded on a recording medium of the same capacity decreases as the number of recording pixels increases. In particular, when high image quality is not required and it is desired to shoot as much as possible, the number of recording pixels is set to a small value or the compression rate of the recorded image is set to a high value. However, when a captured image is recorded with high compression, the image quality is degraded.
また、レリーズタイムラグを短くして欲しいというニーズがあるが、画素サイズの小さい高画素CCD搭載機では高精度なAF制御が要求され、フォーカスレンズを駆動しながら焦点評価値をサンプリングして合焦位置を検出する自動焦点装置ではサンプリング間隔を小さくする必要があるが、同時に合焦動作時間が長くなる問題が生ずる。 In addition, there is a need to shorten the release time lag, but high-precision CCD control with a small pixel size requires high-precision AF control, and the focus evaluation value is sampled while the focus lens is driven. In the autofocus device for detecting the image, it is necessary to reduce the sampling interval, but at the same time, there arises a problem that the focusing operation time becomes long.
そのため、特に高画質を必要とせず画像サイズ低減のため高圧縮で記録する場合などにおいて、高画素CCD搭載機は合焦動作時間が長くなるというマイナス面ばかりが目立つことになる。 For this reason, in particular, when recording with high compression for reducing the image size without requiring high image quality, the high-pixel CCD-equipped machine is conspicuous only in terms of a long focusing operation time.
本発明の目的は、上記のような特に高画質を期待しないような場合において、短時間で合焦動作が可能な自動焦点装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an autofocus device capable of performing a focusing operation in a short time in the case where high image quality is not expected as described above.
前述の目的を達成するために請求項1の自動焦点装置は、
被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズによって結像された被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、前記電気信号をA/D変換してデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、前記デジタル画像信号から被写体の高周波成分より焦点評価値を出力する焦点評価手段と、前記フォーカスレンズの位置を移動させながら前記焦点評価手段により得られた前記焦点評価値をサンプリングするサンプリング手段と、画像を記録する際の圧縮率を設定する記録画像圧縮率設定手段と、前記サンプリング手段の前記焦点評価値のサンプリング結果により合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に前記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段とを備え、
前記焦点評価値をサンプリングするときの各サンプリングの前記フォーカスレンズの移動量を、前記記録画像圧縮率設定手段に設定された圧縮率に応じて変更することを特徴とする。
To achieve the foregoing object, the autofocus device of
A focus lens that adjusts the focus of the subject image, an image sensor that converts the subject image formed by the focus lens into an electrical signal, and an A / D that converts the electrical signal into a digital image signal by A / D conversion Conversion means; focus evaluation means for outputting a focus evaluation value from a high-frequency component of the subject from the digital image signal; and sampling for sampling the focus evaluation value obtained by the focus evaluation means while moving the position of the focus lens Means, a recorded image compression ratio setting means for setting a compression ratio when recording an image, a focus position detection means for detecting a focus position based on a sampling result of the focus evaluation value of the sampling means, and the focus Focus lens driving means for driving the focus lens at the in-focus position detected by the position detection means
The amount of movement of the focus lens for each sampling when sampling the focus evaluation value is changed according to the compression rate set in the recording image compression rate setting means.
請求項1の自動焦点装置によれば、記録画像圧縮率設定に応じて焦点評価値サンプリング時のフォーカスレンズの移動量が変更されるため、例えば高圧縮に設定され、高画質を期待していないと考えられる場合には、焦点評価値のサンプリング間隔を大きく設定することで、短時間での合焦動作が可能となる。 According to the automatic focusing apparatus of the first aspect, since the moving amount of the focus lens at the time of sampling the focus evaluation value is changed according to the recording image compression rate setting, for example, it is set to high compression and high image quality is not expected. In this case, the focusing operation can be performed in a short time by setting the sampling interval for the focus evaluation value to be large.
以上説明したように、請求項1の自動焦点装置によれば、記録画像圧縮率設定に応じて焦点評価値サンプリング時のフォーカスレンズの移動量が変更されるため、例えば高圧縮に設定され、高画質を期待していないと考えられる場合には、焦点評価値のサンプリング間隔を大きく設定することで、短時間での合焦動作が可能となる。 As described above, according to the automatic focusing apparatus of the first aspect, the amount of movement of the focus lens at the time of sampling the focus evaluation value is changed according to the recording image compression rate setting. When it is considered that the image quality is not expected, the focusing operation can be performed in a short time by setting the sampling interval of the focus evaluation value large.
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。図1は本発明の実施例を適用した自動焦点装置の構成を示すブロック図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automatic focusing apparatus to which an embodiment of the present invention is applied.
101は固定レンズ、102は光量を制御する絞り及びシャッター、103は絞り及びシャッターを動かすモータ、104はモータ103を駆動して絞り及びシャッター102を動かすメカ系駆動回路、105は後述する撮像素子上に焦点をあわせるためのフォーカスレンズ、106はフォーカスレンズ105のリセット位置を検出するフォトインタラプタ、107はフォーカスレンズ105を駆動するモータ、108はモータ107を駆動してフォーカスレンズ105を動かすフォーカスレンズ駆動回路、109は被写体からの反射光を電気信号に変換する受光手段又は光電変換手段としての撮像素子、110は撮像素子109を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路、111は撮像素子109の出力ノイズを除去するCDS回路やA/D変換前に行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路、112はA/D変換器、113は画像処理部、114は撮影シーケンスなどシステムを制御するシステム制御用CPU、115はバッファメモリ、116はメモリの読み書きやDRAMのリフレッシュ動作を制御するメモリコントローラ、117は後述する記録媒体との接続のためのインターフェース、118はメモリーカードやハードディスクなどの記録媒体、119は操作補助のための表示やカメラの状態表示の他、撮影時には撮影画面と測距領域を表示する操作表示部、120はカメラを外部から操作するための操作部、121は電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ(EEPROM)、122はシステムに電源を投入するためのメインスイッチ、123はAFやAE等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ(以下SW1と記す)、124はSW1の操作後、撮影を行う撮影スイッチ(以下SW2と記す)、125は撮影モードを設定するモードスイッチ、126はフラッシュである。
前記108のフォーカスレンズ駆動回路は、システム制御用CPU114から供給される制御信号に従い、フォーカスレンズ105をモータ107で光軸方向に移動させる。前記115のバッファメモリは一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして、あるいは画像の圧縮伸張における作業用メモリなどに使用される。
The focus
画像処理部113では、A/D変換器112から入力したデジタル画像データについて色差、輝度信号に分け各種処理、補正および画像圧縮/伸長のデータ処理を施す。
The
システム制御用CPU114は、前記AF動作制御の他、撮像動作、自動露出(AE)動作などの制御を行う。 The system control CPU 114 controls the imaging operation, automatic exposure (AE) operation, and the like in addition to the AF operation control.
前記120の操作部は、機能選択や各種設定を外部から行うための部材を備え、例えば画像再生時の設定など各種設定を行うメニュースイッチ、撮影時の感度設定や、画像記録時の記録画素数や圧縮率、などを設定するファンクションキーなどを備える。
The
以下、本発明の実施例の動作を図2を参照しながら詳述する。ここに図2は、本発明の実施例を適用した自動焦点装置の動作を表すフローチャートである。 The operation of the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the autofocus device to which the embodiment of the present invention is applied.
まず、ステップS201でメインスイッチ122の状態を検出し、ONであればステップS202へ進む。ここに、メインスイッチ122の機能はシステムに電源を投入することである。ステップS202では画像を記録する記録媒体118の残容量を調べ、残容量が0であればステップS203へ進み、そうでなければステップS204へ進む。ステップS203では画像を記録する記録媒体118の残容量が0であることを警告してステップS201に戻る。警告は操作表示部119に表示するか又は図示しない音声出力部から警告音を出すか、又はその両方をおこなってもよい。ステップS204では後述する図3のフローチャートに従ってフォーカスレンズ105をリセットする。ステップS205ではスイッチSW1の状態を調べ、ONであればステップS207へ進み、そうでなければステップS206へ進む。ここに、SW1の機能は、AFやAEなどの撮影スタンバイ動作を行うことである。ステップS206ではメインスイッチ122の状態を調べ、ONであればステップS204へ、そうでなければステップS201へ進む。
First, the state of the
ステップS207では後述する図4のフローチャートに従ってAF動作を行う。ステップS208はSW2の状態を調べ、ONであればステップS210へ、そうでなければステップS209へ進む。ここに、SW2の機能はSW1の操作後撮影を行うことである。ステップS209ではSW1の状態を調べ、ONであればステップS208へ戻り、そうでなければステップS204へ戻る。ステップS210では後述する図5のフローチャートにしたがって撮影動作をおこなう。ステップS211では画像を記録する記録媒体118の残容量を調べ、残容量が0であればステップS203へ進み、そうでなければステップS212へ進む。ステップS212ではSW2の状態を調べ、ONでなければステップS209へ進む。
In step S207, an AF operation is performed according to the flowchart of FIG. In step S208, the state of SW2 is checked. If ON, the process proceeds to step S210, and if not, the process proceeds to step S209. Here, the function of SW2 is to perform photographing after operation of SW1. In step S209, the state of SW1 is checked. If ON, the process returns to step S208. Otherwise, the process returns to step S204. In step S210, a photographing operation is performed according to the flowchart of FIG. In step S211, the remaining capacity of the
以下、図3のフローチャートを参照しながら図2のフローチャートにおけるS204のフォーカスレンズ105のリセットの動作を説明する。ここに、図3は、図2のフローチャートにおけるフォーカスレンズ105のリセットの動作(S204)のサブルーチンのフローチャートである。
Hereinafter, the reset operation of the
本説明において、フォトインタラプタ106の位置と出力の関係を図4に示すようにフォーカスレンズ105がフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して無限端側にあるときはフォトインタラプタ106の出力は“Lo”、至近端側にあるときは“Hi”になるものとする。
In this description, the relationship between the position of the photointerrupter 106 and the output is shown in FIG. 4, and when the
まず、ステップS301ではフォトインタラプタ106の出力の状態を調べて、“Lo”であればステップS302へ進み、そうでなければステップS303へ進む。ステップS302では、ステップS301でフォトインタラプタ106の出力によりフォーカスレンズ105はフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して無限端側にあると判断されるのでフォーカスレンズ105を至近端側へ1ステップ移動する。ステップS303ではフォトインタラプタ106の出力の状態を調べ、“Hi”であればステップS304へ進み、そうでなければ該当処理を終了する。ステップS304では、ステップS303でフォトインタラプタ106の出力によりフォーカスレンズ105はフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して至近端側にあると判定されるので、フォーカスレンズ105を無限端側へ1ステップ移動する。
First, in step S301, the output state of the photo interrupter 106 is checked. If “Lo”, the process proceeds to step S302; otherwise, the process proceeds to step S303. In step S302, the
このようにしてフォーカスレンズ105をリセットした場合の動作について説明する。まず、メインスイッチ122をONにしたときのフォーカスレンズ105の位置がフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して無限端側にあった場合、フォトインタラプタ106の出力は“Lo”であるので図3のステップS301、ステップS302によってフォーカスレンズ105はフォトインタラプタ106の出力が“Hi”になるまで至近端側へ1ステップずつ移動される。図4のフォトインタラプタ出力切り替え位置を越えたところでフォトインタラプタ106の出力は“Hi”に切り替わるので、今度は図3のステップS303、ステップS304にしたがってフォトインタラプタ106の出力が“Lo”になるまで無限端側へ1ステップずつ移動される。こうして最終的にはフォーカスレンズ105は図4のリセット位置で止まる。メインスイッチ122をONにしたときのフォーカスレンズ105の位置がフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して至近端側にあった場合は、無限端側へのみフォーカスレンズ105を移動してフォトインタラプタ106の出力が“Lo”になったら止める。こうして前述のメインスイッチ123をONにしたときのフォーカスレンズ105の位置がフォトインタラプタ出力切り替え位置に対して無限端側にあった場合と同様に、最終的にはフォーカスレンズ105は図4のリセット位置に止まる。
The operation when the
以下、図5のフローチャートを参照しながら図2のフローチャートにおけるステップS207のAF動作のサブルーチンを説明する。AF動作は撮像素子109から得られる信号の高域成分(焦点評価値)のピーク検出により行われる。ここに図5は、図2のフローチャートにおけるAF動作(ステップS207)のサブルーチンのフローチャート図である。
Hereinafter, the AF operation subroutine of step S207 in the flowchart of FIG. 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. The AF operation is performed by detecting a peak of a high frequency component (focus evaluation value) of a signal obtained from the
まず、ステップS501では、AF動作におけるフォーカスレンズ105の設定を行う。具体的には、スキャン開始位置、スキャン終了位置、サンプリング時のフォーカスレンズ105のレンズ移動量などの設定を行う。後述する図6のフローチャートに従って、サンプリング時のフォーカスレンズ105のレンズ移動量を設定する。ステップS502ではフォーカスレンズ105をスキャン開始位置に移動する。ここではスキャン開始位置を測距範囲における無限端に設定するものとする。ステップS503では、焦点評価値とフォーカスレンズ105の位置を記憶する。フォーカスレンズ105の位置の検出はフォーカスレンズ駆動モータ107にステッピングモータを用いている場合は、リセット位置検出用のフォトインタラプタ106によって検出されるリセット位置からの相対位置として検出される。ステップS504ではレンズ位置が終了位置にあるかどうかを調べ、終了位置であればステップS506へ、そうでなければステップS505へ進む。ここではスキャン終了位置を測距範囲における至近端に設定するものとする。ステップS505では、フォーカスレンズ105をステップS501で設定した移動量だけ至近方向へ駆動する。ステップS506では、ステップS503で記憶した焦点評価値の最大値を求め、そのときのフォーカスレンズ105の位置を抽出する。ステップS507では焦点評価値が最大値を示した位置へフォーカスレンズ105を移動する。
First, in step S501, the
以下、図6のフローチャートを参照しながら図5のフローチャートにおけるステップS501のレンズ位置移動量設定のサブルーチンを説明する。ここに、図6は、図5のフローチャートにおけるレンズ位置移動量設定(ステップS501)のサブルーチンのフローチャートである。 The subroutine for setting the lens position movement amount in step S501 in the flowchart of FIG. 5 will be described below with reference to the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart of the subroutine for lens position movement amount setting (step S501) in the flowchart of FIG.
まず、ステップS601では記録画像圧縮率設定が低圧縮になっているかどうかを調べ、低圧縮に設定されていればステップS602へ、そうでなければステップS603へ進む。ステップS602では、フォーカスレンズ105のレンズ位置移動量を3stepに設定する。ステップS603では記録画像圧縮率設定が中圧縮になっているかどうかを調べ、中圧縮に設定されていればステップS604へ、そうでなければステップS605へ進む。ステップS604では、フォーカスレンズ105のレンズ位置移動量を5stepに設定する。ステップS605では記録画像圧縮率設定が高圧縮になっているかどうかを調べ、高圧縮に設定されていればステップS606へ、そうでなければ当該処理を終了する。ステップS606では、フォーカスレンズ105のレンズ位置移動量を7stepに設定する。
First, in step S601, it is checked whether the recording image compression rate setting is low compression. If low compression is set, the process proceeds to step S602, and if not, the process proceeds to step S603. In step S602, the lens position movement amount of the
以下、図7のフローチャートを参照しながら図2のフローチャートにおけるステップS210の撮影動作のサブルーチンを説明する。ここに、図7は、図2のフローチャートにおける撮影動作(ステップS210)のサブルーチンのフローチャートである。 Hereinafter, the subroutine of the photographing operation in step S210 in the flowchart of FIG. 2 will be described with reference to the flowchart of FIG. FIG. 7 is a flowchart of the subroutine of the photographing operation (step S210) in the flowchart of FIG.
まず、ステップS701では被写体輝度を測定する。ステップS702ではステップS701で測定した被写体輝度に応じて撮像素子109への露光を行う。撮像素子面上に結像された像は光電変換されてアナログ信号となり、ステップS703では、前置処理回路111にて撮像素子109の出力ノイズ除去や非線形処理がなされ、A/D変換器112にてアナログ信号をデジタル信号に変換する。ステップS704では、A/D変換器112からの出力信号を画像処理部113にて、ホワイトバランス調整などの画像処理、JPEGフォーマット等への画像フォーマット変換を行い、メモリコントローラ116を介してバッファメモリ115に一時的に格納する。画像フォーマット変換においてJPEGフォーマットなどの圧縮が可能なフォーマットでは、設定された圧縮率で圧縮される。ステップS705ではバッファメモリ115内のデータをメモリコントローラ116、記録媒体インターフェース117を介して、カメラに装着されたメモリーカードなどの記録媒体118へ転送し記録する。
First, in step S701, the subject brightness is measured. In step S702, the
以上で説明した前記レンズ位置移動量設定のフローチャートは、圧縮率が低圧縮、中圧縮、高圧縮の3通りにおける実施例であるが、圧縮率設定は3通りに限られるものではない。また、各圧縮率設定におけるレンズ移動量は、前記で示した3step(低圧縮設定)、5step(中圧縮設定)、7step(高圧縮設定)に限られたものではない。 The flow chart for setting the lens position movement amount described above is an example in which the compression rate is low compression, medium compression, and high compression, but the compression rate setting is not limited to three. Further, the lens movement amount in each compression rate setting is not limited to 3 step (low compression setting), 5 step (medium compression setting), and 7 step (high compression setting) described above.
以上説明したように自動焦点装置の制御を行うことにより、本実施例を使用した自動焦点装置は、記録画像圧縮率設定に応じて焦点評価値サンプリング時のフォーカスレンズ移動量が変更されるため、例えば高圧縮に設定され、高画質を期待していないと考えられる場合には、スキャン範囲のサンプリングは少ない回数で済むため、AF動作時間の短縮が可能となる。 By controlling the autofocus device as described above, the autofocus device using this embodiment changes the focus lens movement amount during sampling of the focus evaluation value according to the recording image compression rate setting. For example, when high compression is set and it is considered that high image quality is not expected, since the scan range needs to be sampled a small number of times, the AF operation time can be shortened.
101 固定レンズ
102 絞り及びシャッター
103 モータ
104 メカ系駆動回路
105 フォーカスレンズ
106 フォトインタラプタ
107 モータ
108 フォーカスレンズ駆動回路
109 撮像素子
110 タイミング信号発生回路
111 前置処理回路
112 A/D変換器
113 画像処理部
114 フォーマット変換部、システム制御用CPU
115 バッファメモリ
116 メモリコントローラ
117 インターフェース
118 記録媒体
119 操作表示部
120 操作部
121 EEPROM
122 メインスイッチ
123 スイッチ(SW1)
124 撮影スイッチ(SW2)
125 モードスイッチ
126 フラッシュ
DESCRIPTION OF
115
122
124 Shooting switch (SW2)
125 Mode switch 126 Flash
Claims (1)
前記焦点評価値をサンプリングするときの各サンプリングの前記フォーカスレンズの移動量を、前記記録画像圧縮率設定手段に設定された圧縮率に応じて変更することを特徴とする自動焦点装置。 A focus lens that adjusts the focus of the subject image, an image sensor that converts the subject image formed by the focus lens into an electrical signal, and an A / D that converts the electrical signal into a digital image signal by A / D conversion Conversion means; focus evaluation means for outputting a focus evaluation value from a high-frequency component of the subject from the digital image signal; and sampling for sampling the focus evaluation value obtained by the focus evaluation means while moving the position of the focus lens Means, a recorded image compression ratio setting means for setting a compression ratio when recording an image, a focus position detection means for detecting a focus position based on a sampling result of the focus evaluation value of the sampling means, and the focus Focus lens driving means for driving the focus lens at the in-focus position detected by the position detection means
An automatic focusing apparatus, wherein a moving amount of the focus lens at each sampling when sampling the focus evaluation value is changed according to a compression rate set in the recording image compression rate setting means.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004121432A JP2005308769A (en) | 2004-04-16 | 2004-04-16 | Automatic focusing device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007271983A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Casio Hitachi Mobile Communications Co Ltd | Imaging device and program |
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2004
- 2004-04-16 JP JP2004121432A patent/JP2005308769A/en not_active Withdrawn
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JP2007271983A (en) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Casio Hitachi Mobile Communications Co Ltd | Imaging device and program |
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