JP2006154524A - 撮像装置、および合焦位置探索方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 合焦位置の探索時間を短縮し、且つ製品の小型化・低コスト化を実現することが可能な撮像装置、および合焦位置探索方法を提供する。
【解決手段】 デジタルカメラ２には、レリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信するリモートコントローラ１６が付属されている。リモートコントローラ１６は、周囲温度を検出する温度センサ１９を内蔵している。リモートコントローラ１６から、受信部２０を介してレリーズ信号および温度センサ１９の温度検出結果を受信した場合、ＣＰＵ３３は、ＥＥＰＲＯＭ５１に記録された周囲温度とフォーカスレンズの合焦位置の探索範囲の補正量との関係を表すデータテーブルから、受信された温度検出結果に対応した探索範囲の補正量を読み出し、フォーカスレンズの合焦位置の探索範囲を補正する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、オートフォーカス機能を備えた撮像装置、およびフォーカスレンズの合焦位置を探索する合焦位置探索方法に関する。

撮像装置として、ＣＣＤなどの固体撮像素子で撮像した被写体像をデジタルの画像データに変換し、内蔵メモリやメモリカードなどの記憶媒体に記憶するデジタルカメラが普及している。最近のデジタルカメラには、製品のコストダウンを図るために、ＣＣＤに被写体像を取り込む撮像レンズとして、安価で加工性に優れたプラスチックレンズが用いられている。

プラスチックレンズには、コストパフォーマンスに利点がある反面、熱膨張率が高いために周囲温度の変化により合焦位置にズレが生じてしまうという欠点があった。このため、周囲温度による合焦位置のズレの分を見込んで、合焦位置の探索範囲を広くとる必要があり、合焦位置の探索に時間が掛かるという問題があった。この問題を解決するために、撮像レンズを保持するレンズ鏡胴やＣＣＤの配線基板の温度を温度センサにより検出し、この検出結果に基づいて、合焦位置のズレを補正する撮像装置が提案されている（特許文献１および２参照）。
特開平８−１１４７３６号公報 特開平９−３０４６７８号公報

しかしながら、特許文献１および２に記載される技術では、カメラ本体に温度センサを設けているため、カメラの小型化・低コスト化を促進するうえで、障害となっていた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、合焦位置の探索時間を短縮し、且つ製品の小型化・低コスト化を実現することが可能な撮像装置、および合焦位置探索方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を透過した被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズの焦点調整を行う焦点調整手段と、前記画像データから画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカス評価値の算出結果を元に、前記焦点調整手段の動作を制御して前記フォーカスレンズの合焦位置を探索する制御手段と、前記撮像手段にレリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信する遠隔操作手段とを備えた撮像装置において、前記遠隔操作手段に、周囲温度を検出する温度センサを設けるとともに、前記遠隔操作手段は、前記レリーズ信号の送信時に、前記温度センサの温度検出結果を送信し、前記制御手段は、前記遠隔操作手段から送信された前記温度検出結果に応じて、前記合焦位置の探索範囲を補正することを特徴とする。

また、本発明は、フォーカスレンズを含む撮像光学系を透過した被写体像を撮像して得られた画像データから、画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値を算出して、この算出結果を元に、前記フォーカスレンズの合焦位置を探索する合焦位置探索方法であって、レリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信し、周囲温度を検出する温度センサが設けられた遠隔操作手段から送信された前記温度センサの温度検出結果に応じて、前記合焦位置の探索範囲を補正することを特徴とする。

本発明の撮像装置、および合焦位置探索方法によれば、レリーズ信号を送信する遠隔操作手段に設けられた周囲温度を検出する温度センサの温度検出結果に応じて、焦点調整手段の動作を制御してフォーカスレンズの合焦位置を探索する制御手段で合焦位置の探索範囲を補正するので、周囲温度による合焦位置のズレの分を見込んで、合焦位置の探索範囲を広くとる必要がなく、合焦位置の探索時間を短縮することができる。また、遠隔操作手段に温度センサを設けたので、製品の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

図１および図２において、本発明を適用したデジタルカメラ２の前面には、撮像レンズ１０を保持するレンズ鏡胴１１が組み込まれている。デジタルカメラ２の上面には、レリーズボタン１２、電源スイッチ１３、およびモードダイヤル１４が設けられており、側面には、メモリカード５０（図３参照）が着脱自在に装填されるメモリカードスロットを覆う蓋１５が設けられている。

デジタルカメラ２には、遠隔位置からセルフ撮影をする際に、レリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信するリモートコントローラ１６が付属されている。リモートコントローラ１６は、レリーズ信号を送信する際に押圧操作される押しボタン１７と、レリーズ信号を送信する送信部１８とを備え、周囲温度を検出する温度センサ１９を内蔵している。リモートコントローラ１６は、レリーズ信号の送信時に、温度センサ１９の温度検出結果もともに送信する。

送信部１８から送信されたレリーズ信号および温度センサ１９の温度検出結果は、レンズ鏡胴１１の上部に設けられた受信部２０で受信される。なお、レリーズ信号および温度センサ１９の温度検出結果の信号形態としては、例えば、赤外線や電波などが用いられる。

デジタルカメラ２の背面には、電子ビューファインダを構成するファインダ接眼窓２１、液晶表示器（ＬＣＤ）２２、および操作部２３が設けられている。ＬＣＤ２２は、撮影した画像やいわゆるスルー画像、各種メニュー画面を表示する。操作部２３は、撮像レンズ１０のズームレンズをワイド側、テレ側に変倍するズーム操作ボタン２４や、ＬＣＤ２２にメニュー画面を表示させる際や、選択内容を決定する際に操作されるメニューボタン２５、およびメニュー画面内でカーソルを移動させる十字キー２６などから構成される。

デジタルカメラ２では、静止画撮影を行う静止画撮影モード、動画撮影を行う動画撮影モード、撮影した画像をＬＣＤ２２に表示する再生モード、および各種設定を行う設定モードが選択可能となっている。これらのモードの切り替えは、モードダイヤル１４を回動操作させることで行われる。なお、動画撮影モードでは、動画の撮影とともに、図示しないマイクロホンを介して周囲の音声が収録される。

また、デジタルカメラ２では、リモートコントローラ１６を用いて、遠隔位置からセルフ撮影を行うセルフ撮影モードが設けられている。このセルフ撮影モードは、操作部２３を操作することにより設定される。

レリーズボタン１２は、２段階押しのスイッチとなっている。ＬＣＤ２２による被写体のフレーミングの後に、レリーズボタン１２を軽く押圧（半押し）すると、自動露出調整（ＡＥ）、自動焦点調整（ＡＦ）などの各種撮影準備処理が施される。この状態でレリーズボタン１２をもう１度強く押圧（全押し）すると、撮影準備処理が施された１画面分の撮像信号が画像データに変換された後、後述する画像処理および圧縮処理が施され、メモリカード５０に記憶される。

デジタルカメラ２の電気的構成を示す図３において、撮像レンズ１０には、レンズモータ３０が接続されている。また、絞り３１には、アイリスモータ３２が接続されている。これらのモータ３０、３２はステッピングモータからなり、ＣＰＵ３３に接続されたモータドライバ３４、３５から送信される駆動パルスにより動作制御され、レリーズボタン１２の半押しに伴う撮影準備処理を行う。

レンズモータ３０は、ズーム操作ボタン２４の操作に連動して、撮像レンズ１０のズームレンズをワイド側、あるいはテレ側に移動させる。また、ズームレンズの変倍などに応じて撮像レンズ１０のフォーカスレンズ（図示せず）を移動させ、撮影条件が最適となるように焦点調整を行う。アイリスモータ３２は、絞り３１を動作させ、露出調整を行う。

撮像レンズ１０の背後には、撮像レンズ１０を透過した被写体像が撮像されるＣＣＤ３６が配置されている。ＣＣＤ３６には、ＣＰＵ３３によって制御されるタイミングジェネレータ（ＴＧ）３７が接続され、このＴＧ３７から入力されるタイミング信号（クロックパルス）により、電子シャッタのシャッタ速度が決定される。

ＣＣＤ３６から出力された撮像信号は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）３８に入力され、ＣＣＤ３６の各セルの蓄積電荷量に正確に対応したＲ、Ｇ、Ｂの画像データとして出力される。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、増幅器（ＡＭＰ）３９で増幅され、Ａ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）４０でデジタルの画像データに変換される。

画像入力コントローラ４１は、バス４２を介してＣＰＵ３３に接続され、ＣＰＵ３３の制御命令に応じて、ＣＣＤ３６、ＣＤＳ３８、ＡＭＰ３９、およびＡ／Ｄ４０を制御する。Ａ／Ｄ４０から出力された画像データは、ＳＤＲＡＭ４３に一時記録される。

画像信号処理回路４４は、ＳＤＲＡＭ４３から画像データを読み出して、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正処理などの各種画像処理を施し、この画像データを再度ＳＤＲＡＭ４３に記録する。ＹＣ変換処理回路４５は、画像信号処理回路４４で各種処理を施された画像データをＳＤＲＡＭ４３から読み出し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換する。

ＶＲＡＭ４６は、ＬＣＤ２２にスルー画像を出力するためのメモリであり、画像信号処理回路４４、ＹＣ変換処理回路４５を経た画像データが格納される。ＶＲＡＭ４６には、画像データの書き込みと読み出しを並行して行えるように、２フレーム分のメモリ４６ａ、４６ｂが確保されている。ＶＲＡＭ４６に格納された画像データは、ＬＣＤドライバ４７でアナログのコンポジット信号に変換され、ＬＣＤ２２にスルー画像として表示される。

圧縮伸長処理回路４８は、ＹＣ変換処理回路４５でＹＣ変換された画像データに対して、所定の圧縮形式（例えばＪＰＥＧ形式）で画像圧縮を施す。圧縮された画像データは、メディアコントローラ４９を経由してメモリカード５０に記憶される。

ＣＰＵ３３には、前述のレリーズボタン１２、受信部２０、操作部２３の他に、ＥＥＰＲＯＭ５１が接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５１には、各種制御用のプログラムや設定情報などが記録されている。ＣＰＵ３３は、これらの情報をＥＥＰＲＯＭ５１から作業用メモリであるＳＤＲＡＭ４３に読み出して、各種処理を実行する。

バス４２には、露出量、すなわち電子シャッタのシャッタ速度、および絞り３１の絞り値が撮影に適切か否かを検出するとともに、ホワイトバランスが撮影に適切か否かを検出するＡＥ／ＡＷＢ検出回路５２と、撮像レンズ１０の焦点調整が撮影に適切か否かを検出するＡＦ検出回路５３と、ストロボ装置５４の動作を制御するストロボ制御回路５５とが接続されている。

ＡＥ／ＡＷＢ検出回路５２は、ＹＣ変換処理回路４５でＹＣ変換された画像データの輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとを元に、露出量、およびホワイトバランスの適否を検出し、この検出結果をＣＰＵ３３に送信する。ＣＰＵ３３は、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路５２から送信された検出結果に基づいて、撮像レンズ１０、絞り３１、およびＣＣＤ３６の動作を制御する。

ＡＦ検出回路５３は、Ａ／Ｄ４０でデジタル化された画像データから画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値を算出し、この算出結果をＣＰＵ３３に送信する。フォーカス評価値は、画像の特定のエリア、例えば、撮影画角の中央部分の画像データに対して、バンドパスフィルタなどで輪郭抽出処理を施し、これにより抽出した輪郭信号、および中央部分の画像データの輝度値を積算することで得られる。ここで、フォーカス評価値が大きいほど撮影画角の中央部分の高周波成分が多く、中央部分が合焦状態にあることを表している。

ＣＰＵ３３は、レリーズボタン１２の半押しに伴う撮影準備処理時に、そのときのズームレンズの位置からフォーカスレンズの合焦位置の探索範囲を決定し、モータドライバ３４を介してレンズモータ３０の動作を制御して、決定した探索範囲内で、フォーカスレンズを例えば近点側から遠点側に移動させ、そのときＡＦ検出回路５３から順次送信されるフォーカス評価値の大小を比較することで、フォーカス評価値が最大となる位置、つまり合焦位置にフォーカスレンズを停止させる。

リモートコントローラ１６から、受信部２０を介してレリーズ信号および温度センサ１９の温度検出結果を受信した場合、ＣＰＵ３３は、受信した温度検出結果に応じて、フォーカスレンズの合焦位置の探索範囲を補正する。具体的には、周囲温度と探索範囲の補正量との関係を表すデータテーブルを、予めＥＥＰＲＯＭ５１に記録しておき、温度検出結果を受信した際に、これに対応する探索範囲の補正量をデータテーブルから読み出し、ズームレンズの位置から決定した探索範囲を補正する。

次に、上記構成を有するデジタルカメラ２の動作について、図４および図５のフローチャートを参照して説明する。まず、デジタルカメラ２で被写体の撮影を行う際には、電源スイッチ１３を操作してデジタルカメラ２の電源を投入し、モードダイヤル１４を操作して静止画撮影モード、あるいは動画撮影モードを選択する。

撮影モード下において、撮像レンズ１０、絞り３１を介して入射した被写体光は、ＣＣＤ３６により光電変換され、ＣＤＳ３８でサンプリングされる。ＣＤＳ３８から出力された画像データは、ＡＭＰ３９で増幅され、Ａ／Ｄ４０でデジタルの画像データに変換される。

デジタル変換された画像データは、画像信号処理回路４４で各種画像処理が施された後、画像入力コントローラ４１を介してＳＤＲＡＭ４３に順次記録される。ＳＤＲＡＭ４３に記録された画像データは、ＹＣ変換処理回路４５に読み出され、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとに変換された後、ＶＲＡＭ４６に格納され、ＬＣＤドライバ４７を介してＬＣＤ２２にスルー画像として表示される。この状態でレリーズボタン１２が半押しされると、ＡＥ／ＡＷＢ検出回路５２、ＡＦ検出回路５３の検出結果に基づいて、ＣＰＵ３３により各部の動作が制御され、撮影準備処理が施される。

撮影準備処理後、レリーズボタン１２の全押しにより撮影が実行されると、静止画撮影モード下では、そのときＳＤＲＡＭ４３に記録されている画像データが圧縮伸長処理回路４８で圧縮処理され、メディアコントローラ４９を経由してメモリカード５０に記憶される。

一方、動画撮影モード下では、レリーズボタン１２が再度全押しされるまで、一定のフレームレート（例えば３０フレーム／秒）で画像データが記憶される。また、これと同時にマイクロホンを介して周囲の音声が収録される。マイクロホンで収録された音声は、画像データと関連付けられてメモリカード５０に記憶される。

図４に示すように、セルフ撮影モード下において、リモートコントローラ１６では、温度センサ１９により周囲温度が検出されており、押しボタン１７の押圧待ち状態となっている。押しボタン１７が押圧されると、レリーズ信号、およびそのときの温度センサ１９の温度検出結果が送信部１８から送信される。

図５において、リモートコントローラ１６から、受信部２０を介してレリーズ信号および温度センサ１９の温度検出結果が受信されると、自動露出調整が行われた後、ＣＰＵ３３により、そのときのズームレンズの位置からフォーカスレンズの合焦位置の探索範囲が決定される。次いで、ＥＥＰＲＯＭ５１に記録された周囲温度と探索範囲の補正量との関係を表すデータテーブルから、受信された温度検出結果に対応した探索範囲の補正量が読み出され、ズームレンズの位置から決定された探索範囲が補正される。

探索範囲の補正後、ＣＰＵ３３により、モータドライバ３４を介してレンズモータ３０の動作が制御され、補正した探索範囲内で、フォーカスレンズが近点側から遠点側に移動される。このとき、ＡＦ検出回路５３により、Ａ／Ｄ４０でデジタル化された画像データから画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値が算出され、算出結果がＣＰＵ３３に送信される。

ＣＰＵ３３では、ＡＦ検出回路５３から送信されるフォーカス評価値の大小が比較され、
フォーカス評価値が最大となる位置（合焦位置）が探索される。そして、フォーカス評価値が最大値を超えたと判断した時点でフォーカスレンズが停止され、フォーカス評価値が最大の位置にフォーカスレンズが移動され、撮影が行われる。なお、フォーカス評価値が最大となる位置が、探索範囲をオーバーしても得られなかった場合は、フォーカスレンズが擬似パンフォーカス位置に移動され、撮影が行われる。

以上説明したように、リモートコントローラ１６から送信される温度センサ１９の温度検出結果に応じて、フォーカスレンズの合焦位置の探索範囲を補正するので、周囲温度による合焦位置のズレの分を見込んで、合焦位置の探索範囲を広くとる必要がなく、合焦位置の探索時間を短縮することができる。また、リモートコントローラ１６に温度センサ１９を設けたので、デジタルカメラ２本体の小型化・低コスト化を実現することが可能となる。

なお、図４において、レリーズ信号の後に温度センサ１９の温度検出結果を送信しているが、これらの送信の順番は逆でもよい。また、上記実施形態では、ズームレンズを備えたデジタルカメラ２を例示して説明したが、単焦点レンズを用いたものについても、本発明は適用することができる。

上記実施形態では、撮像装置として、デジタルカメラ２を例示して説明したが、本発明はこれに限定されず、他の撮像装置、例えば、カメラ付き携帯電話などにも適用することができる。

本発明を適用したデジタルカメラの正面外観斜視図である。 デジタルカメラの背面外観図である。 デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。 セルフ撮影モード下におけるリモートコントローラの処理手順を示すフローチャートである。 セルフ撮影モード下におけるデジタルカメラの処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

２ デジタルカメラ
１０ 撮像レンズ
１２ レリーズボタン
１６ リモートコントローラ
１９ 温度センサ
２２ 液晶表示器（ＬＣＤ）
３０ レンズモータ
３３ ＣＰＵ
３４ モータドライバ
３６ ＣＣＤ
５３ ＡＦ検出回路

Claims (2)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系を透過した被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズの焦点調整を行う焦点調整手段と、前記画像データから画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカス評価値の算出結果を元に、前記焦点調整手段の動作を制御して前記フォーカスレンズの合焦位置を探索する制御手段と、前記撮像手段にレリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信する遠隔操作手段とを備えた撮像装置において、
   前記遠隔操作手段に、周囲温度を検出する温度センサを設けるとともに、
   前記遠隔操作手段は、前記レリーズ信号の送信時に、前記温度センサの温度検出結果を送信し、
   前記制御手段は、前記遠隔操作手段から送信された前記温度検出結果に応じて、前記合焦位置の探索範囲を補正することを特徴とする撮像装置。
2. フォーカスレンズを含む撮像光学系を透過した被写体像を撮像して得られた画像データから、画像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値を算出して、この算出結果を元に、前記フォーカスレンズの合焦位置を探索する合焦位置探索方法であって、
   レリーズ動作を行わせるためのレリーズ信号を送信し、周囲温度を検出する温度センサが設けられた遠隔操作手段から送信された前記温度センサの温度検出結果に応じて、前記合焦位置の探索範囲を補正することを特徴とする合焦位置探索方法。
   

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