JP2006171292A

JP2006171292A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2006171292A
Application number: JP2004362910A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Nagamasa; 佳伸長政
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】オートフォーカスを行う撮像装置において、コントラスト評価値の小さい被写体の時にも高速且つ正確に合焦させることを目的とする。
【解決手段】コントラスト評価値を１回取得する期間でフォーカスレンズを大きく移動してコントラスト評価値を取得する第一のモードとフォーカスレンズを小さく移動してコントラスト評価値を取得する第二のモードを有し、コントラスト評価値より増加する間はまず第一のモードの実行を繰り返し、減少した時に合焦点近傍へ到達したと制御部が判断してフォーカスレンズの駆動方向を第一のモード時の逆方向に設定して第二のモードを実行することで合焦までの時間を短縮する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特に動画時にピントを常時合焦させておくＡＦを行う撮像装置に関するものである。

従来から固体撮像素子を用いたデジタルカメラ等の撮像装置に利用されているオートフォーカス（以下、ＡＦという）方式では、撮像素子から得られるビデオ信号のコントラストを検出し、このコントラストが最大となる場所を合焦点としてフォーカスレンズを駆動するＡＦ方式が主流となっている。このようなＡＦ方式については例えば特開平５−２３６３２８号公報に示されている。
特開平０５−２３６３２８号公報

しかしながら、上記従来技術においては次のような問題があった。即ち、上記従来のオートフォーカス制御方法では、フォーカスレンズの駆動速度をコントラスト評価値を閾値と比較することによって変化させて、閾値より小さい時には高速駆動、大きい時には微小駆動するが、被写体によっては閾値を超えず微小駆動に移行できない場合がある。

上記目的を達成するため、本発明は、特に動画時にピントを常時合焦させておくＡＦを行う撮像装置であって、コントラスト評価値を１回取得する期間でフォーカスレンズを大きく移動してコントラスト評価値を取得する第一のモードとフォーカスレンズを小さく移動してコントラスト評価値を取得する第二のモードを有し、コントラスト評価値を取得して第一のモードを実行し、取得したコントラスト評価値が一つ前に取得したコントラスト評価値より増加する時は第一のモードの実行を繰り返し、減少する時は合焦点近傍へ到達したと制御部が判断してフォーカスレンズの駆動方向を第一のモード時の逆方向に設定して第二のモードを実行する。更に第二のモード実行時に取得したコントラスト評価値が一つ前に取得したコントラスト評価値より増加する時は第二のモードの実行を繰り返し、取得したコントラスト評価値が一つ前に取得したコントラスト評価値より減少する時は合焦点近傍へ達したと判断し、フォーカスレンズの駆動方向を反対方向に設定して第二のモードを実行することにより、高速且つ正確に合焦させることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の撮像装置によればコントラスト評価値の増加方向へ合焦点近傍に達するまではフォーカスレンズを高速駆動し、その後、合焦点近傍ではフォーカスレンズを微小駆動するので高速且つ正確に合焦させることができる。

また、フォーカスレンズが静止している状態でコントラスト評価値が一定割合変動した際には、フォーカスレンズを高速駆動させて合焦点近傍へ移動させるため、被写体までの距離の変化や、ズームレンズの駆動による合焦位置の変化に対して高速に合焦させることができる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置は、ズームレンズ２やフォーカスレンズ３等から構成されるレンズ群１、レンズ群１を介して入社される光を電気信号に変換する固体撮像素子６、固体撮像素子６の出力信号を処理する信号処理部７、ズームレンズ２を移動させるズームモータ４やフォーカスレンズ３を移動させるフォーカスモータ５の駆動信号を出力するレンズ駆動部１１、信号処理部７により処理された信号から画像データを生成、加工をする画像処理部９、画像処理部９で得られた画像信号からコントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出部１０、画像処理部９やレンズ駆動部１１を含む撮像装置全体の制御を行う制御部８、リムーバブル記憶装置１２、入力部１３、表示部１４を備えている。

上記各部の構成及び機能を詳述すると、ズームモータ４及びフォーカスモータ５はステッピングモータで構成されている。制御部８はＣＰＵ及びＳＤＲＡＭから構成されており、不図示のＲＯＭやフラッシュメモリに格納されている制御プログラムに従って撮像装置を制御する。リムーバブル記憶装置１２は固体撮像素子６によって取り込まれ画像処理部９によって生成された画像データを記憶する。入力部１３にはスイッチが接続されており、ユーザの撮像装置に対する命令を受け付ける。表示部１４は固体撮像素子６から取込まれた画像やリムーバブル記憶装置１２に保存されている画像、撮像装置の操作メニューを表示する液晶表示装置である。

次に上述の如く構成された撮像装置の動作について図１〜４を参照しながら詳細に説明する。本撮像装置には静止画撮影モードと動画撮影モードを備えているが、動画撮影モード時のＡＦ動作を例に説明する。

本撮像装置の動画撮影モード時のＡＦ動作には高速ＡＦモードと詳細ＡＦモードがあり、制御部８によって切り替える。高速ＡＦモードとは、コントラスト評価値を取得する周期（以下ＶＤ期間という）内でフォーカスレンズ３を複数ステップ（ここでは８ステップとする）駆動させてコントラスト評価値を取得して、フォーカスレンズ３が移動する前のコントラスト評価値と比較を行う。詳細ＡＦモードとは、フォーカスレンズ３を１ＶＤ期間で１ステップ駆動させてコントラスト評価値を取得して、フォーカスレンズ３が移動する前のコントラスト評価値と比較を行う。コントラスト評価値は、特定の距離にある被写体に対して、フォーカスレンズを無限側から至近側に動かすと図３に示すような曲線を描き、コントラスト評価値が最も高くなるフォーカスレンズの位置が合焦点となる特徴がある。

まず、入力部１３からの命令で動画撮影モードが開始されると、不図示のＲＯＭに記憶されているフォーカスレンズ３の駆動範囲を示すフォーカスエリアテーブルを参照してフォーカスレンズ３の駆動範囲を決定する（ステップＳ１）。このフォーカスレンズ３の駆動範囲とは、図４に示すようにズームレンズ２のポジションによって様々な距離にある被写体を合焦させる際に必要なフォーカスレンズ３の駆動範囲であり、高速ＡＦモード、詳細ＡＦモードともにこの範囲内でＡＦ動作を行う。駆動範囲が決定されるとＡＦ動作の開始位置及び方向を次のように決める（ステップＳ２）。フォーカスレンズ３の位置がフォーカスエリアテーブルで示される駆動範囲内にある時は、まずコントラスト評価値を取得した上で、上限と下限の中間方向に向かって１ＶＤ期間で複数ステップ駆動させてコントラスト評価値を取得する。なお既に中間にある場合は任意の方向に複数ステップ駆動させる。この複数ステップ駆動した後の位置をＡＦ動作の開始位置とし、方向はここで取得した２つのコントラスト評価値の小さい方から大きい方へ向かうように設定する。フォーカスレンズ３の位置がフォーカスエリアテーブルで示される駆動範囲外にある時は、駆動範囲の上限及び下限のうち現在のフォーカスレンズ３に近い位置を開始位置として、方向は上限から開始する時は下限へ、下限から開始する時は上限へ向かうように設定し、コントラスト評価値を取得する。

次に高速ＡＦモードを実行する（ステップＳ３）。コントラスト評価値を取得して（ステップＳ４）、一つ前に取得したコントラスト評価値と比較を行う（ステップＳ５）。増加している時は高速ＡＦモードを繰り返し実行してコントラスト評価値を取得する（ステップＳ４）。減少している時は制御部８が合焦点近傍へ到達したと判断して制御部８はフォーカスレンズ３の駆動方向を高速ＡＦモード時の逆方向に設定して（ステップＳ６）、詳細ＡＦモードを実行する（ステップＳ７）。ここでコントラスト評価値を取得して（ステップＳ８）、一つ前に取得したコントラスト評価値と比較を行う（ステップＳ９）。増加している時は、詳細ＡＦモードを繰り返し実行してコントラスト評価値を取得する（ステップＳ８）。減少している時は減少幅が一定の割合以上であるかを判断する（ステップＳ１０）。一定の割合未満であれば合焦点近傍にフォーカスレンズ３があると判断して、駆動方向を逆に設定して（ステップＳ６）詳細ＡＦモードの実行を続ける（ステップＳ７）。一定の割合以上であれば、被写体までの距離が変化するなどの理由によってフォーカスレンズ３の位置が合焦点近傍では無くなっていると判断して、再びフォーカスエリアテーブルを参照する（ステップＳ１）。そしてＡＦ開始位置及び方向を決定し、コントラスト評価値を取得して高速ＡＦモードを実行する（ステップＳ２）。以後、動画撮影モードを終了するまで上述の動作が繰り返される。

ズームレンズ２を駆動する命令が入力部１３から入力された時は、まずフォーカスレンズ３を停止させてズームレンズ２を所定の場所へ移動させた後、フォーカスエリアテーブルからズームポジションに応じた駆動範囲を決定する（ステップＳ１）。そしてＡＦ開始位置及び方向を決定し、コントラスト評価値を取得して高速ＡＦモードを実行する（ステップＳ２）。以後、動画撮影モードを終了するまで上述の動作が繰り返される。

本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同装置におけるＡＦ動作のフローチャートである。同装置におけるフォーカスレンズ位置によるコントラスト評価値のレベル変化状態を示す図である。同装置におけるズームレンズ位置によるフォーカスレンズ位置の実用範囲を示す図である。

符号の説明

１レンズ群
２ズームレンズ
３フォーカスレンズ
４ズームモータ
５フォーカスモータ
６固体撮像素子
７信号処理部
８制御部
９画像処理部
１０コントラスト評価値算出部
１１レンズ駆動部
１２リムーバブル記憶装置
１３入力部
１４表示部

Claims

焦点調節を行う焦点調節用レンズを含む撮影光学系と撮像素子を含む撮像手段を有し、前記撮影光学系で形成された被写体像を前記撮像手段に結像させるようにした撮像装置であって、前記撮像素子の信号からコントラスト評価値を一定周期毎に生成するコントラスト評価値算出手段を有し、前記焦点調節用レンズを指定方向に駆動する第一のモードを前記コントラスト評価値の増加する間は繰り返し実行し、前記コントラスト評価値が減少した時、前記第一のモードに対して逆方向かつ遅い速度で前記焦点調節用レンズを駆動する第二のモードを前記コントラスト評価値の増加する間、繰り返し実行する制御手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
前記撮影光学系は入射光を変倍する変倍用レンズからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記焦点調節範囲指示手段は変倍用レンズの位置に応じて焦点調節範囲を示すことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記コントラスト評価値算出手段が前記コントラスト評価値を算出する期間において、前記第一のモードは前記第二のモードの整数倍の速度で前記焦点調節用レンズを駆動することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の撮像装置。
前記第一のモード及び前記第二のモードで前記焦点調節用レンズを駆動する範囲を示す焦点調節範囲指示手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の撮像装置。
前記第一のモードにおける前記焦点調節用レンズの駆動方向は、前記第一のモードを開始する時の前記焦点調節用レンズの位置と前記焦点調節範囲指示手段で示される前記焦点調節用レンズを駆動する範囲から決定することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の撮像装置。
前記第二のモードにおいて前記コントラスト評価値が減少した時は、前記焦点調節用レンズを駆動する方向を反転させた後で前記第二のモードを繰り返し実行することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の撮像装置。
前記第二のモードにおいて前記コントラスト評価値があらかじめ決められた割合以上減少した時、前記焦点調節用レンズの位置と前記焦点調節範囲指示手段で示される前記焦点調節用レンズを駆動する範囲から前記焦点調節用レンズを駆動する方向を決定して前記第一のモードを実行することを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の撮像装置。
前記変倍用レンズが駆動された時、前記焦点調節用レンズの位置と前記焦点調節範囲指示手段で示される前記焦点調節用レンズを駆動する範囲から前記焦点調節用レンズを駆動する方向を決定して前記第一のモードを実行することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の撮像装置。
前記変倍用レンズの停止を確認した後で、前記焦点調節用レンズを駆動することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。