JP2007108584A

JP2007108584A - 撮像装置及び制御プログラム

Info

Publication number: JP2007108584A
Application number: JP2005301787A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Senba; 威彦仙波
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】マニュアルフォーカス操作の際に、高速且つ高い精度で焦点調節を行なう。
【解決手段】デジタルカメラ２は、カメラボディ３、レンズユニット４からなる。レンズユニット４には、撮影レンズ２２、ＣＣＤ２１、モータドライバ３２、レンズユニット用システム制御部４０が設けられ、カメラボディ３には、カメラ本体システム制御部５５、評価値演算部６０が設けられ、接続端子９ａ，１０ａを介して接続されている。撮影レンズ２２は、フォーカスレンズ２８を含む。ＣＣＤ２１から出力された撮像信号から評価値演算部６０がピント評価値を算出し、システム制御部５５は、ピント評価値に応じてフォーカスレンズ２８の移動速度が変化するようにモータドライバ３２を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置及び制御プログラムに関するものである。

近年、ＣＣＤなどの撮像素子を用いて撮像した撮影画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録媒体に記録するデジタルカメラが普及している。この種のデジタルカメラの中には、撮影レンズの焦点位置をモータ駆動などにより調節することによって被写体像を撮像素子の撮像面に自動的に合焦させる自動焦点調節機能いわゆるオートフォーカス（Ａ／Ｆ）機能を有するものと、フォーカスリングなど手動操作による入力に連動して撮影レンズの焦点位置を調節するマニュアルフォーカス（Ｍ／Ｆ)機能を有するものとがある。

自動焦点調節機能を有するデジタルカメラでは、撮影レンズの合焦位置の検出方法としては、被写体像の鮮鋭さを表すコントラストが最大となるように合焦させるコントラスト検出方式が知られている。このコントラスト検出方式を採用したデジタルカメラでは、撮像画面のほぼ中央に設けられたフォーカスエリアにおける輝度信号から被写体像のコントラストを表す高周波成分を抽出し、この高周波成分に基づいてピント評価値を算出して、このピント評価値が最大となる位置に撮影レンズを移動させるように制御を行なう。

ところで、撮影レンズの焦点位置を自動的に調節することができるオートフォーカスの利便性が好まれる一方で、手動操作による入力で撮影者の意図をより反映した撮影を行うことができるため、マニュアルフォーカス機能を有するデジタルカメラを好むユーザーもいる。

例えば、特許文献１，２に記載されているようなデジタルカメラでは、フォーカスリングの回転操作を行なったとき、フォーカスリングの回転量が検出手段によって検出され、その回転量に応じた移動量でフォーカスリングが移動するように制御を行なうことによって焦点調節が可能となっている。

また、特許文献１に記載されているデジタルカメラでは、操作量に対する情報設定の変化量を変更する変更手段を備えている。すなわち、フォーカスリングの回転操作量に対するフォーカスレンズの移動量の設定を変更することが可能となっている。さらにまた、特許文献２記載のデジタルカメラでは、操作量に対して比例した制御と、操作量の変化量に対して比例した制御との間で切り換える制御切り換え手段を備えており、さらに、操作量の変化量に比例して制御するために、フォーカスリングの操作回転角速度に比例した制御信号によって制御を行なう構成となっている。
特開平０６−２６５９６４号公報特開平０５−１０７４２４号公報

しかしながら、上記特許文献１のような変更手段を備えたデジタルカメラでは、例えば合焦位置の付近で精確な調整を行うことを目的としてフォーカスレンズの移動速度を遅い設定にすると、合焦位置から離れた位置では焦点調節に時間が掛かってシャッターチャンスを逃したりすることがあり、あるいは、フォーカスレンズの移動速度を速い設定にすると、合焦位置付近で精度の高い焦点調節を行なうことができないという問題があった。また、焦点調節の途中で設定を切り換え操作することは非常に手間が掛かってしまうため、やはりシャッターチャンスなどを逃してしまう可能性が高い。

さらにまた、特許文献２のような制御切り換え手段を備えたデジタルカメラでも、一旦切り換えを行なうと同じ制御量の設定でフォーカスレンズが移動することとなり、上記特許文献１の場合と同様の問題が発生し、撮影中などに切り換え操作を行なうことも困難である。

本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、マニュアルフォーカス操作の際に、高速且つ高い精度で焦点調節を行なうことが可能な撮像装置及び制御プログラムを提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、撮影レンズと、この撮影レンズから入射した被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子に対する前記撮影レンズのピント評価値を前記撮像信号から算出する演算手段と、手動操作に連動して前記撮影レンズのフォーカスレンズを移動させて前記撮像素子に対する前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構と、前記撮像素子、前記演算手段及び前記焦点調節機構を制御する制御手段とを備えた撮像装置において、前記制御手段は、前記ピント評価値に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を変速するように前記焦点調節機構を制御することを特徴とする。なお、前記演算手段は、前記撮像信号から高周波成分を抽出し、この高周波成分を積分して前記ピント評価値を算出するものであり、前記制御手段は、前記ピント評価値が高ければ、前記フォーカスレンズの移動速度を遅く、前記ピント評価値が低ければ前記フォーカスレンズの移動速度を速くするよう前記焦点調節機構を制御することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置の制御プログラムでは、撮影レンズと、この撮影レンズから入射した被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、手動操作に連動して前記撮影レンズのフォーカスレンズを移動させて前記撮像素子に対する前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構とを有する撮像装置の制御プログラムであって、前記撮像信号からピント評価値を算出する演算処理と、前記ピント評価値に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を切り換える速度設定切換処理とを行なうことを特徴とする。なお、前記演算処理では、前記撮像信号から抽出した高周波成分を積分して前記ピント評価値を算出し、前記速度決定切換処理では、前記ピント評価値が高ければ、前記フォーカスレンズの移動速度を遅く、前記ピント評価値が低ければ前記フォーカスレンズの移動速度を速くする設定に基づいて移動速度を切り換えることを特徴とする。

本発明では、撮像素子から出力された撮像信号からピント評価値を算出し、このピント評価値に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を変速するように焦点調節機構を制御しているので、マニュアルフォーカス操作の際に、高速且つ高い精度で焦点調節を行なうことができる。

さらに、撮像信号から抽出した高周波成分を積分してピント評価値を算出し、このピント評価値が高ければ、フォーカスレンズの移動速度を遅く、ピント評価値が低ければフォーカスレンズの移動速度を速くするように制御を行なっているので、焦点調節をさらに高速に且つ高精度で行なうことができる。

以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態を適用したデジタルカメラについて説明する。図１及び図２に示すように、デジタルカメラ２は、カメラボディ３とレンズユニット４とから構成される。レンズユニット４はカメラボディ３に着脱自在となっており、装着時には、カメラボディ３とレンズユニット４とが電気的に接続される。なお、図１は、レンズユニット４をカメラボディに装着した状態を、図２はレンズユニット４を取り外した状態を示す。

レンズユニット４は、鏡胴部６、フォーカスリング７及びレンズ側マウント部８とからなり、後端部に位置するレンズ側マウント部８には、バヨネット爪９が形成されている。このバヨネット爪９には接続端子９ａが設けられている。カメラボディ３の前面に設けられた本体側マウント部１０には、バヨネット溝１１が形成されている。レンズユニット４をカメラボディ３に装着する際には、バヨネット爪９をバヨネット溝１１に合わせた状態で押し込んでから回転させる。レンズユニット４を所定角度回転させて本体側マウント部１０のロックピン１３がレンズ側マウント部８の図示しないピン孔と係合すると、レンズユニット４が位置決めされる。また、レンズユニット４の位置決めに伴ってレンズ側マウント部８の接続端子９ａが本体側マウント部１０の接続端子１０ａ（図３参照）に接続される。なお、本体側マウント部１０には、前方向にバネ付勢されたマウント蓋１２が設けられており、レンズユニット非装着時にカメラボディ３内部に塵埃が侵入しないようにされている。

本体側マウント部１０には、ロックピン１３と連動するロック解除ボタン１４が設けられている。ロック解除ボタン１４は、レンズユニット４を取り外す際に操作されるものであり、押圧することでロックピン１３を後方に移動させてロックを解除することができる。

カメラボディ３の上面には、撮影時に押圧操作されるレリーズボタン１５と、撮影／再生モードの切替え時に操作されるモード操作部１６とが設けられている。また、カメラボディ３には、図３に示すように、撮影画像や各種設定条件が表示されるＬＣＤ１７と、電源スイッチ１８と、ズーム操作部１９とが設けられている。さらにまた、カメラボディ３の前面には、ストロボ２０が設けられている。

鏡胴部６は、円筒状に形成されており、その内部には、ＣＣＤ（撮像素子）２１、撮影レンズ２２、ＣＣＤ２１を駆動させるための制御回路などが組み込まれている。撮影レンズ２２は、後述するレンズ２６，２７，２８（図３参照）から構成される。

鏡胴部６の外周面には、フォーカスリング７が光軸Ｌに対して回転自在に取り付けられている。なお、撮影レンズ２２の焦点調節制御は、モード操作部１６によってモード選択操作が行われ、焦点調節を自動で行なうオートフォーカスモード（以下ＡＦモードと称する。）と、フォーカスリング７の手動操作に連動して焦点調節を行なうマニュアルフォーカスモード（以下ＭＦモードと称する。）との間で切り換えられる。

図３にカメラシステム２の電気的構成を示す。撮影レンズ２２の後方には、ＣＣＤ２１が配置されている。撮影レンズ２２は、固定レンズ２６、ズームレンズ２７及びフォーカスレンズ２８からなり、ズームレンズ及びフォーカスレンズ２８は、ズームレンズ駆動モータ３１及びフォーカス駆動モータ３２の駆動によってそれぞれ移動される。また、ＣＣＤ２１の前方には、絞り機構（図示せず）などが配置されている。

ズームレンズ駆動モータ３１は、ズームモータドライバ３９に接続されており、ズームモータドライバ３９を介してレンズユニット用システム制御部４０（以下、システム制御部４０）によって駆動を制御されている。

フォーカス駆動モータ３２は、フォーカスモータドライバ４１に接続されており、フォーカスモータドライバ４１を介してシステム制御部４０によって駆動を制御されている。このフォーカス駆動モータ３２としては、例えばステッピングモータを使用しており、システム制御部４０からの制御信号によって回転速度が変化する。なお、レンズユニット４には、回転量検出部４２が設けられている。回転量検出部４２は、フォーカスリング７の回転量を検出するものであり、ロータリエンコーダなどのデジタル検出器から構成される。回転量検出部４２で検出されたフォーカスリング７の回転量は、システム制御部４０に送られる。

ＣＣＤ２１は、ＣＣＤドライバ４３に接続されており、ＣＣＤドライバ４３を介してシステム制御部４０によって駆動を制御される。ＣＣＤ２１は、光学的な被写体像を電気的な撮像信号に変換して出力する。撮像信号はアンプ４４で適当なレベルに増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路４５によってデジタル変換される。このデジタル変換された撮像信号は、シリアルドライバ４６を介してカメラボディ３側へと送信される。システム制御部４０では、カメラ本体用システム制御部５５（以下、システム制御部５５）からの指令に基づいてレンズユニット４側の撮影処理を管制している。

レンズユニット４からの撮像信号は、シリアルドライバ４７を介してメモリ４８に書き込まれるとともに、後述する評価値演算部６０に入力される。信号処理部４９は、メモリ４８から画像データを読み出し、階調変換、ホワイトバランス補正、γ補正等の各種画像処理を施す。画像処理が施された画像データはＬＣＤドライバ５０へ入力され、ＬＣＤ１７に画像として表示される。撮影された画像はＬＣＤ１７にスルー画として表示される。モード操作部１６を操作して再生モードに設定すると、記録メディア５３に記録した画像をＬＣＤ１７に表示したり、撮影設定条件をＬＣＤ１７に表示することができる。

レリーズボタン１５が押圧操作されたときには、メディアコントローラ５２の制御によって、画像処理が施された画像データが記録メディア５３に記録される。また、レリーズボタン１５が押圧操作されると、撮影環境からの光量に応じてストロボ２０が駆動される。システム制御部５５は、システム制御部４０に指令を送るとともに、カメラボディ３側の撮影処理、画像表示処理、記録処理等を管制している。また、システム制御部５５には、レリーズボタン１５、モード操作部１６、電源スイッチ１８、ズーム操作部１９が接続されている。ズーム操作部１９を操作すると、ズームレンズ２７が前後方向に移動してズーミングが行われる。

さらに、カメラボディ３には評価値演算部６０が設けられている。評価値演算部６０には、Ａ／Ｄ変換器４５から出力されたデジタルデータの画像信号が入力される。評価値演算部６０は、高周波成分抽出回路６１と積算回路６２とを有し、入力される画像信号から所定のフォーカスエリアという内での高周波成分を抽出するとともにその絶対値をとり、フォーカスエリア内で絶対値データを積算して得られた値（以下ピント評価値という）をシステム制御部５５に提供する。

ＡＦモードが選択されているとき、システム制御部５５は、フォーカスレンズ２８を焦点調節領域内で至近から無限遠（または無限遠から至近）の方向に移動させながら複数のポイントで画像中央部分の高周波成分を抽出し、各ポイントごとにピント評価値を算出する。そして各ポイントで算出されたピント評価値を総合して、ピント評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置として決定し、求めた合焦位置にフォーカスレンズ２８を移動させるようにフォーカスモータドライバ４１を制御する。

ＭＦモードが選択されているとき、システム制御部５５は、フォーカスリング７の回転量を回転量検出部４２で検出するとともに、画像中央部分のピント評価値を算出する演算処理を行なう。そしてピント評価値のレベルによって、フォーカス駆動モータ３２の回転速度が変化するようにフォーカスモータドライバ４１の制御を行なう。なお、本実施形態においては、ピント評価値のレベルを６段階に設定するとともに、これにあわせてモータの回転速度も６段階に変化するように制御し、ピント評価値が最も高いレベル６のときには、フォーカス駆動モータ３２の回転速度が最も遅く、ピント評価値が最も低いレベル１のときには、フォーカス駆動モータ３２の回転速度が最も遅い設定としている。

また、カメラボディ３にはメインバッテリ５６が配置され、カメラボディ３の各部に電力を供給している。さらにまた、マウント接点９ａ，１０ａを介してカメラボディ３側のメインバッテリ５６と、レンズユニット４側とが接続され、メインバッテリ５６からレンズユニット４の各部に電力が供給される。

上記構成の作用について、図４に示すフローチャート及び図５の説明図を参照しながら説明する。デジタルカメラ２を使用するときには、カメラ３にレンズユニット４を装着状態としてから、先ず電源スイッチ１８を操作してデジタルカメラ２の電源をオン状態とするとともに、モード操作部１６を操作してＡＦモード及びＭＦモードのいずれかを選択する。ＡＦモードを選択した場合、レリーズボタン１５を半押し状態にすると、システム制御部５５は、ＡＥ制御及びＡＦ制御を行い、レリーズボタン１５が半押しされている期間、ＡＦとＡＥをロックする。

ＡＥ制御では、撮像信号を取り込み、これらの撮像信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮影ＥＶ値）を求め、この撮影ＥＶ値に基づいて撮影時の絞り値とシャッタスピードを決定する。なお、レリーズボタン１５の全押し時に前記決定した絞り値になるように絞りが制御され、また、決定したシャッタスピードとなるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間が制御される。

続いて、ＣＣＤ２１のフォーカスエリアから評価値を求めるための画像信号を取り込み、その後、フォーカスレンズ２８を所定量移動させるためにフォーカス駆動モータ３２を駆動する。フォーカスレンズ２８が次のポイントに移動すると、再びＣＣＤ２１から画像信号を取り込む。このようにしてフォーカスレンズ２８を焦点調節領域内で至近から無限遠（又は無限遠から至近）の方向に移動させながらＣＣＤ２１から撮像信号を取り込む。各ポイントでの撮像信号に基づくピント評価値が算出されると、その算出されたピント評価値を総合して、ピント評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置として算出し、求めた合焦位置にフォーカスレンズ２８を移動させ、ＡＦ動作を終了する。

その後、レリーズボタン１５が全押しされると、必要に応じてストロボ２０からストロボ光が発光される。ＣＣＤ２１から出力された画像信号がアンプ４４，Ａ／Ｄ変換回路４５を経て、メディアコントローラ５２を介して記録メディア５３に記録される。

一方、ＭＦモードを選択した場合、システム制御部５５は、評価値演算部６０を起動させるとともに、回転量検出部４２を起動させて、フォーカスリング７の回転量検出を開始する。そして、評価値演算部６０は、撮像信号から抽出した高周波成分を積分演算してピント評価値を算出する演算処理を行なう。そして、システム制御部５５は、ピント評価値のレベルに応じてフォーカス駆動モータ３２の回転速度を切り換える速度設定切換処理を行なう。なお、図５は、このピント評価値のレベルに応じてフォーカス駆動モータ３２の回転速度を切り換えるときの状態を示す説明図であり、横軸は焦点距離、縦軸はピント評価値を示す。

ピント評価値が最も低いレベル１、すなわち図５（Ａ）に示すように、撮影レンズ２２の現在の焦点位置Ａ₁が合焦点（ピント評価値の最も高い位置）から遠い位置にあり、現在のピント評価値Ｐ₁がレベル１になっているときには、フォーカス駆動モータ３２が最も高速で回転するようにフォーカスモータドライバ４１の制御が設定されている。そして、ピント評価値がレベル１からレベル２、３、４…と上昇していくと、これに応じてフォーカス駆動モータ３２の回転が徐々に遅くなるように設定されており、ピント評価値が最も高いレベル６、すなわち図５（Ｂ）に示すように、撮影レンズ２２の現在の焦点位置Ａ₂が合焦点付近に位置し、現在のピント評価値Ｐ₂がレベル６になっているときには、フォーカス駆動モータ３２の回転は最も低速で回転するように設定されている。これによって、ピント評価値が低いときには、フォーカスレンズ２８の移動速度が速く、ピント評価値が高いときには、フォーカスレンズ２８の移動速度が遅くなるように制御することができる。そして、フォーカスリング７の手動操作を停止すると、回転量検出部４２から検出される回転量が０となり、これを検出したシステム制御部５５は、フォーカス駆動モータ３２の回転を停止させる。このようにしてピント調節を行なった後、レリーズボタン１５を半押し状態にすると、システム制御部５５は、ＡＥ制御を行い、レリーズボタン１５が半押しされている期間、ＡＥをロックする。その後、レリーズボタン１５が全押しされ、ＣＣＤ２１から出力された画像信号が記録メディア５３に記録される。

上述のように、ピント評価値が低いときには、フォーカスレンズ２８の移動速度が速く、ピント評価値が高いときには、フォーカスレンズ２８の移動速度が遅くなるように制御を行なっているので、マニュアルフォーカス操作による焦点調節を高速且つ高い精度で行なうことができる。

上記実施形態では、レンズユニットが着脱自在なレンズ交換式のデジタルカメラを用いて説明を行ったが、レンズユニットとカメラボディが一体化された形態のデジタルカメラにも本発明を適用することができる。また、デジタルカメラに限らずビデオカメラなど他の撮像装置でもよく、携帯電話などに内蔵されるカメラに適用してもよい。

レンズユニットを装着状態としたデジタルカメラの外観斜視図である。レンズユニットを取り外した状態のデジタルカメラの外観斜視図である。デジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。デジタルカメラの使用時におけるシーケンスを示すフローチャートである。マニュアルフォーカス時における焦点調節の設定を示す説明図である。

符号の説明

２デジタルカメラ
７フォーカスリング
２１ＣＣＤ（撮像素子）
２２撮影レンズ
２８フォーカスレンズ
３２フォーカスレンズ駆動モータ
５５システム制御部５５
６０評価値演算部
６１高周波成分抽出回路
６２積算回路

Claims

撮影レンズと、この撮影レンズから入射した被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子に対する前記撮影レンズのピント評価値を前記撮像信号から算出する演算手段と、手動操作に連動して前記撮影レンズのフォーカスレンズを移動させて前記撮像素子に対する前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構と、前記撮像素子、前記演算手段及び前記焦点調節機構を制御する制御手段とを備えた撮像装置において、
前記制御手段は、前記ピント評価値に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を変速するように前記焦点調節機構を制御することを特徴とする撮像装置。
前記演算手段は、前記撮像信号から高周波成分を抽出し、この高周波成分を積分して前記ピント評価値を算出するものであり、前記制御手段は、前記ピント評価値が高ければ、前記フォーカスレンズの移動速度を遅く、前記ピント評価値が低ければ前記フォーカスレンズの移動速度を速くするよう前記焦点調節機構を制御することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
撮影レンズと、この撮影レンズから入射した被写体光を受光して撮像信号に変換する撮像素子と、手動操作に連動して前記撮影レンズのフォーカスレンズを移動させて前記撮像素子に対する前記撮影レンズの焦点位置を調節する焦点調節機構とを有する撮像装置の制御プログラムであって、
前記撮像信号からピント評価値を算出する演算処理と、前記ピント評価値に応じて前記フォーカスレンズの移動速度を切り換える速度設定切換処理とを行なうことを特徴とする撮像装置の制御プログラム。
前記演算処理では、前記撮像信号から抽出した高周波成分を積分して前記ピント評価値を算出し、前記速度決定切換処理では、前記ピント評価値が高ければ、前記フォーカスレンズの移動速度を遅く、前記ピント評価値が低ければ前記フォーカスレンズの移動速度を速くする設定に基づいて移動速度を切り換えることを特徴とする請求項３記載の制御プログラム。