JP2005345833A - 撮像装置およびその合焦制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 自動合焦機能を有する撮像装置におけるCPU15に関連して、撮影距離が短いマクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して合焦制御による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段を備える。合焦状態が維持されていると判定されたときに、シャッタレリーズがオンとされたことを検出すると、通常よりも狭いスキャン範囲で自動合焦を実行する。合焦状態が維持されていないと判定されたときは、通常の全領域を対象とする自動合焦を実行する。
【選択図】 図1
Description
さらに、撮影毎に常に全対象領域について、自動合焦スキャン動作としてモータによる合焦用レンズの移動を行うことになるので、多量の電力を消費し、電源として通常用いられる電池の寿命を低下させる。
また、例えば金網越しに物体を撮影した場合には、全対象領域を自動合焦スキャン動作すると金網においてAF評価値がピークとなり、撮影したい物体がボケてしまうという誤動作を起こしてしまうというような問題もある。このような問題の対策として、例えば特許文献2(特開昭54−113334号公報)等においては、合焦判定を行う範囲を限定することが提案されている。また、特許文献3(特開2003−230039号公報)および特許文献4(特開2003−262786号公報)等には、自動合焦スキャン範囲、すなわちモータによる合焦用レンズ移動範囲、を特定の範囲に限定することが開示されている。
また、特許文献3には、特定のボタンを操作しながらレリーズを操作した場合に、合焦範囲を限定して自動合焦スキャンを行うことが開示されている。この特許文献3の技術は、自動合焦スキャン範囲を、予め設定された範囲に限定するものである。特許文献4には、合焦範囲を分割し、指定した一方の合焦範囲に制限して自動合焦スキャンを行うことが開示されている。この特許文献4の技術は、合焦範囲を分割し、指定された一方の合焦範囲に限定して自動合焦スキャンを行い、合焦できない場合にのみ他方の範囲でAFスキャンを行うものである。
本発明の請求項1の目的は、特に、至近距離の被写体を撮影するマクロモードと通常の撮影距離の被写体を撮影する通常撮影モードとを選択切替えすることが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することを可能とし、消費電力を削減することを可能とし、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦をも可能とする撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、マクロモード設定直後の自動合焦動作における合焦失敗を効果的に防止し、しかもその後における自動合焦動作の時間短縮および省電力を効果的に達成し得る撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、前回の自動合焦動作から合焦状態が維持されている場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成し、合焦失敗を効果的に防止することを可能として、より使い易く、失敗の少ない撮影を可能とする撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項5の目的は、特に、前回の自動合焦動作から被写体距離の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成し、合焦失敗を効果的に防止することを可能として、より使い易く、失敗の少ない撮影を可能とする撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項7の目的は、特に、前回の自動合焦動作からAF評価値の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成し、合焦失敗を効果的に防止することを可能として、より使い易く、失敗の少ない撮影を可能とする
撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項8の目的は、特に、ズーム倍率が変化した場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を回避し、合焦失敗をさらに効果的に防止することを可能として、より使い易く、失敗の少ない撮影を可能とする撮像装置を提供することにある。
本発明の請求項10の目的は、特に、AF評価値を用いた合焦機能を有し、マクロモードと通常撮影モードとの選択切替えが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することを可能とすると共に、消費電力を削減することを可能とし、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦をも可能とする撮像装置の合焦制御方法を提供することにある。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備することを特徴としている。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を、合焦用レンズを移動させながら逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備することを特徴としている。
前記範囲制御手段が、前記マクロモード設定後に少なくとも1回の前記自動合焦動作が行われたことを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段を含むことを特徴としている。
請求項4に記載した本発明に係る撮像装置は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像装置であって、
前記範囲制御手段が、
前記合焦制御手段における合焦状態を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の合焦状態の維持を前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴としている。
前記撮像装置が、被写体距離を計測する測距手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段が、
前記測距手段による計測距離の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記計測距離の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴としている。
請求項6に記載した本発明に係る撮像装置は、請求項1〜請求項5のいずれか1項の撮像装置であって、
前記撮像装置が、撮像画面内の輝度分布を測定する輝度分布測定手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段が、
前記輝度分布測定手段による輝度分布の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記輝度分布の変化が所定量以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴としている。
前記範囲制御手段が、
前記合焦制御手段におけるAF評価値を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後のAF評価値の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴としている。
請求項8に記載した本発明に係る撮像装置は、請求項1〜請求項7のいずれか1項の撮像装置であって、
前記撮像装置が、光学的にズーム倍率を変化させ得るズーム光学系を用いて撮像光学系を構成し、且つ
前記範囲制御手段が、
前記撮像光学系におけるズーム倍率の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づきズーム倍率が変化した場合には、全合焦範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴としている。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置の撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行うにあたり、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記自動合焦動作を行わせることを特徴としている。
請求項10に記載した本発明に係る撮像装置の合焦制御方法は、上述した目的を達成するために、
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置における合焦制御方法において、
撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら、映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御ステップと、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して、前記合焦制御ステップにおける前記自動合焦動作を行わせる範囲制御ステップと
を有することを特徴としている。
すなわち、本発明の請求項1による撮像装置は、
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備する。
このような構成により、特に、至近距離の被写体を撮影するマクロモードと通常の撮影距離の被写体を撮影する通常撮影モードとを選択切替えすることが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能となる。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を、合焦用レンズを移動させながら逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備する。
このような構成により、特に、AF評価値を用いた合焦機能を有し、マクロモードと通常撮影モードとの選択切替えが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能なる。
前記範囲制御手段が、前記マクロモード設定後に少なくとも1回の前記自動合焦動作が行われたことを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段を含む。
このような構成により、特に、マクロモード設定直後の自動合焦動作における合焦失敗を効果的に防止することができ、しかもその後における自動合焦動作の時間短縮および省電力を効果的に達成することができる。
本発明の請求項4による撮像装置は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像装置において、
前記範囲制御手段が、
前記合焦制御手段における合焦状態を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の合焦状態の維持を前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含む。
このような構成により、特に、前回の自動合焦動作から合焦状態が維持されている場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
前記撮像装置が、被写体距離を計測する測距手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段が、
前記測距手段による計測距離の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記計測距離の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含む。
このような構成により、特に、前回の自動合焦動作から被写体距離の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
前記撮像装置が、撮像画面内の輝度分布を測定する輝度分布測定手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段が、
前記輝度分布測定手段による輝度分布の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記輝度分布の変化が所定量以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含む。
このような構成により、特に、前回の自動合焦動作から輝度分布の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
前記範囲制御手段が、
前記合焦制御手段におけるAF評価値を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後のAF評価値の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含む。
このような構成により、特に、前回の自動合焦動作からAF評価値の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
前記撮像装置が、光学的にズーム倍率を変化させ得るズーム光学系を用いて撮像光学系を構成し、且つ
前記範囲制御手段が、
前記撮像光学系におけるズーム倍率の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づきズーム倍率が変化した場合には、全合焦範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含む。
このような構成により、特に、ズーム倍率が変化した場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を回避することができ、合焦失敗をさらに効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置の撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行うにあたり、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記自動合焦動作を行わせる。
このような構成により、特に、至近距離の被写体を撮影するマクロモードと通常の撮影距離の被写体を撮影する通常撮影モードとを選択切替えすることが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能となる。
所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置における合焦制御方法において、
撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら、映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御ステップと、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して、前記合焦制御ステップにおける前記自動合焦動作を行わせる範囲制御ステップと
を有する。
このような構成により、特に、AF評価値を用いた合焦機能を有し、マクロモードと通常撮影モードとの選択切替えが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能となる。
すなわち本発明の請求項1の撮像装置によれば、所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行う合焦制御手段と、前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段とを具備することにより、特に、至近距離の被写体を撮影するマクロモードと通常の撮影距離の被写体を撮影する通常撮影モードとを選択切替えすることが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能となる。
また、本発明の請求項4の撮像装置によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項の撮像装置において、前記範囲制御手段が、前記合焦制御手段における合焦状態を監視する手段と、この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の合焦状態の維持を前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段とを含むことにより、特に、前回の自動合焦動作から合焦状態が維持されている場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
本発明の請求項6の撮像装置によれば、請求項1〜請求項5のいずれか1項の撮像装置において、前記撮像装置が、撮像画面内の輝度分布を測定する輝度分布測定手段をさらに含み、且つ前記範囲制御手段が、前記輝度分布測定手段による輝度分布の変化を監視する手段と、この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記輝度分布の変化が所定量以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段とを含むことにより、特に、前回の自動合焦動作から輝度分布の変化が少ない場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を効果的に達成することができ、合焦失敗を効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
本発明の請求項8の撮像装置によれば、請求項1〜請求項7のいずれか1項の撮像装置において、前記撮像装置が、光学的にズーム倍率を変化させ得るズーム光学系を用いて撮像光学系を構成し、且つ前記範囲制御手段が、前記撮像光学系におけるズーム倍率の変化を監視する手段と、この手段による監視に基づきズーム倍率が変化した場合には、全合焦範囲で合焦動作を行わせる手段とを含むことにより、特に、ズーム倍率が変化した場合に自動合焦動作における時間短縮および省電力を回避することができ、合焦失敗をさらに効果的に防止することが可能となって、より使い易く、失敗の少ない撮影が可能となる。
を有することにより、特に、AF評価値を用いた合焦機能を有し、マクロモードと通常撮影モードとの選択切替えが可能な撮像装置のマクロモード選択時における自動合焦動作を高速化することが可能となり、消費電力を削減することが可能となり、さらには所望とする距離範囲の被写体への自動合焦も可能となる。
図1、図2、図3および図4は、本発明の一つの実施の形態に係る撮像装置を適用したディジタルスティルカメラの構成を示している。図1は、撮像システムであるディジタルスティルカメラの全体のシステム構成の概要を示すブロック図であり、そして図2、図3および図4は、図1のディジタルスティルカメラの外観構成を模式的に示す、それぞれ、平面図、正面図および背面図である。
図1に示すディジタルカメラは、撮影レンズ系1、メカニカルシャッタ2、CCD(電荷結合素子)固体撮像素子3、CDS(相関2重サンプリング)回路4、AGC(自動利得制御)回路5、A/D(アナログ−ディジタル)変換器6、タイミング発生器(TG)7、CCDインタフェース(CCD−I/F)8、メモリコントローラ9、表示出力制御部10、圧縮処理部11、YUV変換部12、リサイズ処理部13、メディアインタフェース(メディアI/F)14、CPU(中央制御部)15、ROM(リードオンリメモリ)16、フレームメモリ(SDRAM)17、液晶(LCD)ディスプレイ18、モータドライバ19、操作部20、音声出力装置21、メモリカード22および測距センサ23を具備している。
撮影レンズ系1は、被写体光学像をCCD固体撮像素子3の受光面上に結像させるための光学系であり、その少なくとも一部が合焦用レンズ、すなわちフォーカスレンズ、として機能する。メカニカルシャッタ2は、撮影レンズ系1とCCD固体撮像素子3との間の光路上に介挿されて、光路を開閉し、CCD固体撮像素子3の露光を制限する。CCD固体撮像素子3は、露光状態で受光面に入射される光学像を電気信号に変換して一時保持し、画像データを転送出力する。
信号処理IC32は、CPU15の制御に基づき、信号処理部31のA/D変換器6を介して与えられるディジタル画像データをフレームメモリ17へ格納するとともに、圧縮およびYUV変換等の所要の信号処理を行い、当該信号処理IC32内で処理されたデータのフレームメモリ17への格納、A/D変換器6から与えられまたはフレームメモリ17から取り出された画像データ等のLCDディスプレイ18への表示、A/D変換器6から与えられまたはフレームメモリ17から取り出されたディジタル画像データの圧縮処理、YUV変換およびリサイズ処理、並びにフレームメモリ17から取り出されたディジタル画像データのメディアインタフェース14を介してのメモリカード22への格納等の処理を行う。
また、図2〜図4において、ディジタルスティルカメラは、ボディの背面にLCDモニタ18Aが、そしてボディの上面にサブLCD18Bが配設されており、これらLCDモニタ18AおよびサブLCD18Bが図1におけるLCDディスプレイ18を構成する。LCDモニタ18Aは、主として画像を表示し、サブLCD18Bは、主としてフィルムカウンタ、日付/時間および動作状態を示す各種シンボル等を表示する。
図1の操作部20のうちの図2に示すモードダイアル202を操作して、動作モードを記録モードに設定することによって、このディジタルスティルカメラが記録モードで起動する。モードダイアル202の設定は、図1の操作部20に含まれるモードスイッチの状態が記録モードオンになったことをCPU15が検知し、モータドライバ19を制御して、鏡胴ユニット107の撮影レンズ系1を撮影可能位置に移動させる。さらに、CCD固体撮像素子3、信号処理部31およびLCDディスプレイ18等の各部に電源を投入して動作を開始させる。
各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。このファインダモードにおいては、撮影レンズ系1を通してCCD固体撮像素子3に入射した光は、電気信号に変換され、この場合、R(赤)、G(緑)およびB(青)のアナログ信号からなるアナログRGB信号として、CDS回路4およびAGC回路5を順次介してA/D変換器6に送られる。A/D変換器6でディジタルRGB信号に変換されたそれぞれの信号は、ディジタル信号処理IC32内のYUV変換部12でYUV信号に変換され、メモリコントローラ9によってフレームメモリ17に書き込まれる。このYUV信号は、メモリコントローラ9により読み出され、表示出力制御部10を介してTV出力として出力され、あるいはLCDディスプレイ18に送られてLCDモニタ18Aによる表示が行われる。この処理が、通常、1/30秒間隔で行われ、1/30秒ごとに更新される、いわゆる電子ファインダとしてのファインダモードの表示となる。
次に、本発明のこの実施の形態に係るディジタルスティルカメラの特徴となる動作を具体的に説明する。
まず、マクロモードにおいて自動合焦スキャン範囲を限定する意義について簡単に説明する。
ニュートンの式:
Z×Z′=−f×f … (1)
但し、
Z: 主点から被写体面までの距離(被写体距離)
Z′:主点から撮像面までの距離(撮像面距離)
f: 焦点距離
である。
主点から被写体の距離が変化した場合の、撮像面距離と被写体距離の変化の比を求めるために、このニュートンの式(1)を、主点から被写体までの距離Zで微分すると、式(2)を得る。
dZ/dZ′=f×f/Z×Z … (2)
マクロ領域では、主点から被写体までの距離が近いため、Zが小さくなり、式(2)より、分母であるZ×Zの値が小さくなると、被写体距離の変化に対して、撮像面距離の変化が大きくなる。すなわち、被写体距離が少し変化した場合でも、撮像面距離が大きく変化するようになるので、合焦させるためには、フォーカスレンズを大きく動かす必要がある。
また、被写体距離が同じ場合でも、レンズの焦点距離が変化すると、式(2)より、分子であるf×fの値が大きくなるため、被写体距離の変化に対して、撮像面距離の変化は大きくなる。
よって、焦点距離が大きくなるほど、被写体距離が少し変化した場合でも、撮像面距離が大きく変化するので、合焦させるためには、フォーカスレンズを大きく動かす必要がある。
ここで、AF評価値は、上述したようにRGB信号から算出され、RGB信号は画面を更新するタイミングで取得するため、画面更新間隔を1/30秒としてRGB信号を取得する場合、120ポジションのAF評価値を取得するために要する時間は、120×1/30=4秒もかかってしまう。そのため、撮影したい被写体の状態が変化してしまうなど、撮影機会、いわゆるシャッターチャンス、を逃すという問題が発生する。
この問題の対策として、特定条件において、合焦範囲(スキャンエリア)を限定することによって、フォーカス時間を短縮することができ、撮影機会を逃すことなく撮影をすることが可能となる。例えばAF評価値を取得するフォーカスレンズ位置が、120ポジションの1/8の15ポジションになるように合焦範囲を限定して自動合焦スキャンを行うようにすれば、自動合焦スキャンに要する時間は、0.5秒で完了することができ、タイムラグを短縮させることができる。また、このようにすると、フォーカスレンズを駆動するモータの動作時間も短縮されるため、消費電力も削減することができる。
このファインダモード状態において、図4の下/マクロスイッチ210を押下すると、マクロモードに設定される。図6がマクロモードを設定したときのLCDモニタ18Aの表示画面の一例である。記録画素数は、例えば2048×1536に設定されている。画面下部にある全合焦範囲を示す横向きのバーB1における「○」の表示が現在のフォーカスレンズ位置に対応する合焦位置J1である。マクロモード設定直後は、被写体距離30cmのところに対応するフォーカスレンズ位置に設定された状態となっている(但し、この状態では、未だ自動合焦動作が行われていないので、位置J1は厳密には合焦位置ではない)。
図2に示すシャッタレリーズ201は、2段階のスイッチになっており、半押しで合焦動作を行い、さらに押し込むと撮影動作、すなわち記録動作、を実行する。図7は、撮影を行うか、シャッタレリーズ201を半押しするかして、少なくとも1回は自動合焦動作を行った後の表示画面である。10cmあたりで合焦したため、フォーカスレンズの合焦位置J1を示す「○」が10cm付近に移動している。この場合、「○」と共に表示されている左右の矢印R1は、合焦状態が維持されていることを示している。合焦状態が維持されている間は、常に、この左右の矢印R1が表示されており、次回の自動合焦動作時には、バーB1で示される全合焦範囲よりも狭いこの左右の矢印R1で示された範囲が合焦動作の対象となる。すなわち、左右の矢印R1は、合焦状態にあることを示すと同時に、その状態での次回の狭く制限された合焦動作範囲を示している。
このような現在のフォーカスレンズ位置の検出を実現するには、いくつかの方法がある。例えば、パルスモータによってフォーカスレンズを駆動する場合、カメラ起動時のリセット動作として基準点の検出を行う。その後の移動パルス数から現在の位置を検出することができる。また、フォーカスレンズの位置によって異なる抵抗値を示す抵抗板を用い、この抵抗版の出力によって位置検出を行うこともできる。
表1にも示した通り、ズームレンズの場合、同じ距離範囲を自動合焦スキャンする場合でも、ズーム位置によって移動パルス数が大きく相違する。また多くのズームレンズでは、望遠側になればなるほどレンズの解像度が低くなるものが多い。そのため、ズーム位置が変更された場合には、図8のような表示になり、次回の自動合焦動作時には、合焦状態が維持されていないとして全範囲の自動合焦スキャンを実行する。このようにすることによって、失敗撮影を少なくすることができる。
輝度 Y=0.3R+0.6G+0.1B … (3)
この場合、画像データが8ビットであるため、輝度データも8ビットとなる。
この実施の形態においては、図9および図10に示すように、画面を縦12×横16のブロックに分割し、分割したブロック毎に、輝度データを取得する。輝度データの取得は、図1に示すディジタルスティルカメラの撮像システム概要図に示すCCDインタフェース8において、各ブロック毎にR,G,Bそれぞれの平均値を算出し、算出した平均値をCPU15が読み出し、式(3)により、輝度データに変換する。図11は、図9の画像における各ブロックを輝度データの値により3つのカテゴリに分類して示したものである。
このような輝度検出は、自動露出(AE)制御を行うタイミングに合わせて、例えば、200msec間隔で行われる。CPU15は、各ブロックの輝度カテゴリのデータをRAMに保存し、輝度検出する毎に、輝度カテゴリのデータを、前回の輝度カテゴリのデータと比較する。図13は、図9および図11から図10および図12に被写体が変化した場合の輝度カテゴリが変化したブロックを塗りつぶして示している。図13では、28個のブロックの輝度カテゴリが変化している。CPU15は、輝度カテゴリが変化したブロック数が、全体の10%を超えた場合には、撮影状態が変化し、合焦状態が保持されていないと判断する。
まず、モニタリング動作を開始すると(ステップS11)、合焦動作を既に実行したか否かを判断する(ステップS12)。合焦動作が実行されたか否かは、RAMに記憶されている。合焦動作を実行すると、合焦動作実行を示すフラグ等の情報を記憶し、以後、撮影状態が変化したと判断されるまでこの情報が保持される。なお、電源投入時および再生など撮影以外の動作モードに切り替わったときには、合焦動作実行の記憶情報を消去することはいうまでもない。
ステップS12において、合焦動作が実行されていないと判定された場合には、モニタリング画面を更新し(ステップS13)、シャッタレリーズ201がオンとなるのを待ち(ステップS14)、シャッタレリーズ201がオンとならなければ、ステップS13に戻って、シャッタレリーズ201がオンとなるまで、モニタリング画面を繰り返し更新する。シャッタレリーズ201がオンとなると、新規な合焦動作であるので、全領域を自動合焦スキャンして自動合焦を行い(ステップS15)、先に述べた合焦動作実行を示す記憶情報をセットして(ステップS16)、静止画の撮影を行う(ステップS17)。撮影後は、ステップS11に戻り、モニタリングを続行する。
ステップS20において、合焦状態が維持されていると判定されたときに、シャッタレリーズ201がオンとされたことを検出すると(ステップS21)、通常よりも狭いスキャン範囲で自動合焦スキャンを実行する(ステップS22)。ステップS21においてシャッタレリーズ201がオンとされていないときは、ステップS18に戻り、モニタリング画面更新(ステップS18)、合焦状態維持判定データの作成(ステップS19)、そして合焦状態維持の判定(ステップS20)を繰り返す。ステップS20において、合焦状態が維持されていないと判定されたときは、合焦動作実行を示す記憶情報をクリアし(ステップS23)、ステップS13に移行して、通常の全領域を対象とする自動合焦スキャンによる撮影を行う。
モニタリングを開始すると、1/30秒間隔で画面の更新をするとともに、200msec間隔で、自動露出(AE)制御が行われる。自動露出制御においては、R,G,Bの平均をとったRGB平均値を取得するので(ステップS31)、この取得したRGB平均値を利用して、各ブロックの平均輝度を算出し(ステップS32)、算出した輝度より、画面を分割した各ブロックを3つのカテゴリに分類した輝度分布を示す輝度カテゴリマップを作成する(ステップS33)。3つのカテゴリに分類した輝度分布については、既に図9〜図12に関連して説明した通りである。
次に、前回の輝度分布と今回の輝度分布を比較して、輝度分布が変化したブロックを抽出する(ステップS34)。ここで、輝度カテゴリーが変化したブロック数が、全体の10%を超えたか否かを判別し(ステップS35)、10%を超えた場合は、撮影状態が変化したと判断し(ステップS36)、合焦状態維持を示す情報をクリアして(ステップS37)処理を終了し、次回の合焦動作では、自動合焦スキャン範囲全域を、スキャンして合焦位置を求める。
合焦位置近傍の狭い範囲は、この実施の形態では、例えば自動合焦スキャン範囲全域の20%としている。表1に示したように、ワイド端の場合は、自動合焦スキャンを行うポジションは、120ポジションあるので、合焦位置近傍の狭い範囲は24ポジションとなり、現在のフォーカスレンズの位置を中心に±12ポジションの範囲のみについて自動合焦スキャン動作を行う。
なお、RGB平均値の取得間隔、輝度分布のカテゴリ別けの閾値、輝度カテゴリ分布の変化ブロック数または変化ブロックの割合の合焦維持判定の閾値、合焦位置近傍の狭い範囲の割合等は、狭い範囲で書換え可能な不揮発性メモリ(ROM)に保存して、必要に応じて書換えができるように構成することが望ましい。
図17は、測距センサ23により算出される距離を、図14のステップS20における合焦状態が維持されているかどうかの判断に使用した場合の処理のフローチャートを示している。合焦状態維持判断後の、AFスキャン範囲の切り換えについては、図14のフローチャートで説明したとおりである。
次に、CPU15は、現在のフォーカスレンズ位置と、測距センサ23を用いて算出した被写体までの距離から算出したフォーカスレンズ位置との比較を行う(ステップS54)。この実施の形態では、例えば、フォーカスレンズは、パルスモーターを使って制御しており、フォーカスレンズ位置は、起動時の基準位置から移動したパルス数をCPU15がカウントしておくことなどで把握することができる。また、パルスモータを使用しなくても、フォーカスレンズ位置に応じた抵抗値を出力する抵抗板を用いれば、抵抗板の抵抗値から、フォーカスレンズの位置を検出することも可能である。
ここで、狭い範囲の自動合焦スキャン範囲とは、先に説明したとおり、合焦が維持されているときに実施するスキャン範囲で、全スキャン範囲の20%の位置範囲である。ワイド端では、全域が120ポジションなので、24ポジションが狭い範囲の自動合焦スキャン範囲であり、測距センサ23が出力した結果において、現在の位置から±12ポジション以上のずれが発生した場合に、合焦が維持されていないと判断する。
一方、ステップS55において、測距センサ23から得られた結果が、現在の位置から±12ポジションの範囲内であって、合焦状態が維持されていると判定された場合には(ステップS58)、合焦状態維持を示す情報をセットして処理を終了し(ステップS59)、次回の自動合焦動作では、現在の合焦位置近傍の狭い範囲のみをスキャンして合焦位置を求めるようにする。
ここで、G画素の値が、画素間で大きく異なるということは、その画素間でG成分が大きく異なるということであり、言い換えればコントラストが高いということである。すなわち、ブロック毎のG画素の差分平均値を求めることは、ブロック毎のコントラストを求めているといえる。そこで、以下においては、ブロック毎のG画素の差分平均値をコントラストと称することにする。
この場合も、ブロック毎のコントラストの検出は、自動露出(AE)制御を行う間隔に合わせて、200msec間隔で行われる。CPU15はコントラストの値が128以上のブロックの位置を示す情報をRAMに保存し、コントラスト検出時に、前回のコントラストの値が128以上のブロックの位置との比較を行う。図22は、被写体が図18から図19に被写体の状態が変化した場合に、コントラストの値が128以上のブロックの位置が変化したブロックを塗りつぶして示したものである。この図22の場合には34ブロックが変化している。
CPU15は、コントラストの値が128以上のブロックの位置が変化したブロック数が、例えば全体の10%を越えた場合には、被写体が変化したと判断し、合焦状態が保持されていないと判断する。
モニタリングを開始すると、自動露出(AE)制御の200msec間隔と同程度の間隔で、ブロック毎の差分平均値、つまりブロック毎のコントラスト、を検出して(ステップS71)、コントラストの値が128以上のコントラストブロックを判定する(ステップS72)。この判定に基づきコントラストの値が128以上のブロックの分布を示すコントラストブロックマップを作成する(ステップS73)。
次に、前回のコントラストブロックマップと今回のコントラストブロックマップとを比較して、コントラストの値が128以上のブロックの位置が変化したブロック数を計数する(ステップS74)。ここで、コントラストの値が128以上のブロック位置が変化したブロック数が、全体の10%を超えたか否かを判別し(ステップS75)、10%を超えた場合は、合焦状態が維持されておらず、撮影状態が変化したと判断し(ステップS76)、合焦状態維持を示す情報をクリアして(ステップS77)処理を終了し、次回の合焦動作では、自動合焦スキャン範囲全域を、スキャンして合焦位置を求める。
一方、ステップS75において、輝度カテゴリが変化したブロック数が、全体の10%以下で合焦状態が維持されていると判定された場合には(ステップS78)、合焦状態維持を示す情報をセットして処理を終了し(ステップS79)、次回の自動合焦動作では、現在の合焦位置近傍の狭い範囲のみをスキャンして合焦位置を求めるようにする。
2 メカニカルシャッタ
3 CCD(電荷結合素子)固体撮像素子
4 CDS(相関2重サンプリング)回路
5 AGC(自動利得制御)回路
6 A/D(アナログ−ディジタル)変換器
7 タイミング発生器(TG)
8 CCDインタフェース(CCD−I/F)
9 メモリコントローラ
10 表示出力制御部
11 圧縮処理部
12 YUV変換部
13 リサイズ処理部
14 メディアインタフェース(メディアI/F)
15 CPU(中央制御部)
16 ROM(リードオンリメモリ)
17 フレームメモリ(SDRAM)
18 液晶(LCD)ディスプレイ
18A 液晶(LCD)モニタ
18B サブ液晶(LCD)
19 モータドライバ
20 操作部
21 音声出力装置
22 メモリカード
23 測距センサ
31 フロントエンド(F/E)信号処理部
32 ディジタル信号処理IC(集積回路)
101 電源スイッチ
102 カード/電池蓋
103 ストロボ発光部
104 光学ファインダ
105 測距ユニット
106 リモコン受光部
107 鏡胴ユニット
108 AF LED(自動合焦発光ダイオード)
109 ストロボLED(発光ダイオード)
201 シャッタレリーズ(ボタン)
202 モードダイアル
203 広角側(WIDE)ズームスイッチ
204 望遠側(TELE)ズームスイッチ
205 セルフタイマ/削除スイッチ
206 メニュースイッチ
207 上/ストロボスイッチ
208 右スイッチ
209 ディスプレイスイッチ
210 下/マクロスイッチ
211 左/画像確認スイッチ
212 オーケー(OK)スイッチ
Claims (10)
- 所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。 - 所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置において、
映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を、合焦用レンズを移動させながら逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御手段と、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記合焦制御手段による自動合焦動作を行わせる範囲制御手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。 - 前記範囲制御手段は、前記マクロモード設定後に少なくとも1回の前記自動合焦動作が行われたことを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段を含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
- 前記範囲制御手段は、
前記合焦制御手段における合焦状態を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の合焦状態の維持を前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、被写体距離を計測する測距手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段は、
前記測距手段による計測距離の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記計測距離の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、撮像画面内の輝度分布を測定する輝度分布測定手段をさらに含み、且つ
前記範囲制御手段は、
前記輝度分布測定手段による輝度分布の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後の前記輝度分布の変化が所定量以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記範囲制御手段は、
前記合焦制御手段におけるAF評価値を監視する手段と、
この手段による監視に基づき前回の前記自動合焦動作以後のAF評価値の変化が所定値以下であることを前記所定の条件として含み、該所定の条件を満たす場合に、前記狭い範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴とする請求項2〜請求項6のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 前記撮像装置は、光学的にズーム倍率を変化させ得るズーム光学系を用いて撮像光学系を構成し、且つ
前記範囲制御手段は、
前記撮像光学系におけるズーム倍率の変化を監視する手段と、
この手段による監視に基づきズーム倍率が変化した場合には、全合焦範囲で合焦動作を行わせる手段と
を含むことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の撮像装置。 - 所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置の撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら逐次合焦点を検出して合焦用レンズを停止させる自動合焦動作を行うにあたり、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して前記自動合焦動作を行わせることを特徴とする撮像装置の合焦制御方法。 - 所定距離よりも近い距離範囲を撮影範囲とするマクロモードと前記所定距離よりも遠い範囲を撮影範囲とする通常撮影モードの2種類の撮影範囲が選択可能な撮像装置における合焦制御方法において、
撮像光学系の少なくとも一部を構成する合焦用レンズを移動させながら、映像信号から被写体像のエッジ部分の鮮鋭度に対応して求められるAF評価値を逐次取得し、AF評価値の極大点を合焦点として前記合焦用レンズを停止させて自動合焦動作を行う合焦制御ステップと、
前記マクロモードで撮影されている場合に、所定の条件を満たすときは、直前の合焦点を基準として全合焦範囲よりも狭い範囲に、合焦用レンズの移動範囲を制限して、前記合焦制御ステップにおける前記自動合焦動作を行わせる範囲制御ステップと
を有することを特徴とする撮像装置の合焦制御方法。
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