JP2007316401A - 撮像装置および撮像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低照度下や被写体が低コントラストである場合において、適切な位置で合焦させる。
【解決手段】コントラスト信号記憶部６４は、フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させてコントラスト信号を記憶し、コントラスト信号積算部６５は、移動位置に対応して記憶されているコントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算し、AF制御部６３は、移動位置のうち、積算されたコントラスト信号の最大となる移動位置へのフォーカスレンズの移動を制御する。本発明は、例えば、ディジタルスチルカメラに適用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置および撮像制御方法に関し、特に、低照度下や被写体が低コントラストである場合において、適切な位置で合焦させることができるようにした撮像装置および撮像制御方法に関する。

従来の技術において、オートフォーカス動作を行う際、フォーカスレンズを動かしながら検波し、コントラスト信号を得ることで、そのコントラストが最大である位置にフォーカスレンズを移動させることによって合焦させている。

例えば、ビデオカメラにおいて、フォーカスレンズの移動に伴って生成される、コントラストの有無を判定するための評価値の変化に基づいて、この評価値が極大点となるフォーカスレンズ位置を認識し、さらなる移動に伴って生成された評価値が連続的に減少する場合は、この極大点を評価値、すなわちコントラストの最大点と認識して、この極大点に対応するフォーカスレンズ位置をフォーカスが合っている位置と判断するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３７４７４７４号公報

しかしながら、コントラストがないと判定された場合、例えば、低照度下や被写体が低コントラストである場合などは、再度、フォーカスレンズを動かしながら検波し、コントラスト信号を得ることは行っておらず、適切な位置で合焦されていない可能性があった。

また、このとき、特定の固定位置にフォーカスレンズを移動させることでオートフォーカス処理を終了していたので、適切な位置で合焦されているとは言えなかった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、低照度下や被写体が低コントラストである場合において、適切な位置で合焦させることができるようにするものである。

本発明の一側面の撮像装置は、フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置であって、前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶する記憶手段と、前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算する積算手段と、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段とを備える。

前記撮像装置には、積算された前記コントラスト信号の最大値と最小値との差分が、コントラストの有無を判定するための第１の閾値を超えるか否かを判定する第１の判定手段をさらに設け、前記制御手段には、前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、再度、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる。

前記撮像装置には、前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、前記差分が前記第１の閾値を超えると予測される第２の露光時間を算出する算出手段をさらに設け、前記制御手段には、算出された前記第２の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる。

前記撮像装置には、算出された第２の露光時間によりコントラスト信号を得るまでに要する時間が、あらかじめ定められた第２の閾値を超えるか否かを判定する第２の判定手段をさらに設け、前記算出手段には、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えると判定された場合、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えない第３の露光時間を算出させ、前記制御手段には、算出された前記第３の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる。

前記制御手段には、前記第２の露光時間に対する前記第３の露光時間の比率が、所定の値より小さい場合、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置または所定の固定位置への前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる。

本発明の一側面の撮像制御方法は、フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置の撮像制御方法であって、前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶し、前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算し、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御するステップを含む。

本発明の一側面においては、前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号が記憶され、前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号がそれぞれ移動位置ごとに積算され、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動が制御される。

以上のように、本発明の一側面によれば、オートフォーカスの処理を行うことができる。また、本発明の一側面によれば、低照度下や被写体が低コントラストである場合において、適切な位置で合焦させることができる。

以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、明細書又は図面に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、明細書又は図面に記載されていることを確認するためのものである。従って、明細書又は図面中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本発明の一側面の撮像装置は、フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置であって、前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶する記憶手段（例えば、図３のコントラスト信号記憶部６４）と、前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算する積算手段（例えば、図３のコントラスト信号積算部６５）と、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段（例えば、図３のAF制御部６３）とを備える。

前記撮像装置には、積算された前記コントラスト信号の最大値と最小値との差分が、コントラストの有無を判定するための第１の閾値を超えるか否かを判定する第１の判定手段（例えば、図３のコントラスト判定部６６）をさらに設け、前記制御手段には、前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、再度、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる（例えば、図４のステップＳ１４）。

前記撮像装置には、前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、前記差分が前記第１の閾値を超えると予測される第２の露光時間を算出する算出手段（例えば、図３の露光時間算出部６２）をさらに設け、前記制御手段には、算出された前記第２の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる（例えば、図４のステップＳ１４）。

前記撮像装置には、算出された第２の露光時間によりコントラスト信号を得るまでに要する時間が、あらかじめ定められた第２の閾値を超えるか否かを判定する第２の判定手段（例えば、図３のスキャン時間判定部６８）をさらに設け、前記算出手段には、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えると判定された場合、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えない第３の露光時間を算出させ（例えば、図４のステップＳ２１）、前記制御手段には、算出された前記第３の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる（例えば、図４のステップＳ１４）。

前記制御手段には、前記第２の露光時間に対する前記第３の露光時間の比率が、所定の値より小さい場合、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置または所定の固定位置への前記フォーカスレンズの移動を制御させることができる（例えば、図４のステップＳ２５）。

本発明の一側面の撮像制御方法は、フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置の撮像制御方法であって、前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶し（例えば、図５のステップＳ５４）、前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算し（例えば、図４のステップＳ１５）、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する（例えば、図４のステップＳ２４）ステップを含む。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明を適用したディジタルスチルカメラ１の一実施の形態の外観構成例を示す斜視図である。

図１上側では、正面、すなわち被写体に向けられるレンズ面が手前側になるように、ディジタルスチルカメラ１が図示されている。また、図１下側では、背面、すなわちディジタルスチルカメラ１のユーザに向けられるパネル面が手前側になるように、ディジタルスチルカメラ１が図示されている。

図１上側に示されるディジタルスチルカメラ１の正面の、向かって右側には、レンズ部１１が設けられている。レンズ部１１は、被写体からの光を集光するレンズやフォーカスの調整をするためのフォーカスレンズ、絞りなどの光学系その他から構成されており（いずれも図示せず）、ディジタルスチルカメラ１の電源がオンにされたときに、ディジタルスチルカメラ１の筐体から露出し、ディジタルスチルカメラ１の電源がオフにされたときに、ディジタルスチルカメラ１の筐体内部に収納されるようになっている。図１では、レンズ部１１は、ディジタルスチルカメラ１の筐体内部に収納された状態になっている。

ディジタルスチルカメラ１の正面の、向かって中央の右上には、AF(Auto Focus)補助光投光部１２が設けられている。AF補助光投光部１２は、レンズ部１１の光学系の光軸方向に向かって、AF補助光としての光を照射することにより、被写体を照明する。これにより、例えば、暗い場所でも、被写体の画像を撮像して、その画像に基づいて、被写体にフォーカスを合わせる、いわゆるオートフォーカス機能が働くようになっている。なお、AF補助光の照射を強制的にオフにする設定がされている場合、AF補助光投光部１２は、暗い場所であってもAF補助光を照射しない。

ディジタルスチルカメラ１の正面の、向かって中央の左上には、ディジタルスチルカメラ１の背面側に続くファインダ１３が設けられており、ファインダ１３の左隣には、フラッシュ１４が配置されている。

ディジタルスチルカメラ１の上部の、正面側から見て左側には、電源をオン／オフするときに操作される電源スイッチ１５と、撮像されている画像を記録するときに操作されるシャッタボタン（レリーズボタン）１６とが設けられている。

図１下側に示されるディジタルスチルカメラ１の背面の、向かって右上には、ズームの倍率を調整するときに操作されるズームボタン１７が設けられており、ズームボタン１７の左側と下側には、それぞれ、モードダイヤル１８と操作ボタン１９が設けられている。モードダイヤル１８は、例えば、AF補助光投光部１２またはフラッシュ１４の発光を強制的にオン／オフにするモードや、セルフタイマを使用するモード、後述する液晶パネル２０にメニュー画面を表示するモードなどの、ディジタルスチルカメラ１のモードを選択するときなどに操作される。操作ボタン１９は、例えば、液晶パネル２０に表示されたメニュー画面の項目を選択するカーソルを移動させるときや、項目の選択を確定するときなどに操作される。液晶パネル２０は、各種の画像を表示することができる。

次に、図２は、図１のディジタルスチルカメラ１の内部構成例を示している。ディジタルスチルカメラ１は、レンズ部１１、AF補助光投光部１２、ファインダ１３、フラッシュ１４、液晶パネル２０、CCD(Charge Coupled Device)３１、アナログ信号処理部３２、A/D(Analog/Digital)変換部３３、ディジタル信号処理部３４、記録デバイス３５、CPU（Central Processing Unit）３６、操作部３７、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)３８、プログラムROM（Read Only Memory）３９、RAM(Random Access Memory)４０、タイミングジェネレータ(TG)４１、モータドライバ４２、およびアクチュエータ４３を備えるように構成される。

なお、図２では、図１のAF補助光投光部１２、ファインダ１３、およびフラッシュ１４の図示は、省略してある。

CCD３１は、CCDセンサにより構成され、タイミングジェネレータ(TG)４１から供給されるタイミング信号にしたがって動作することにより、レンズ部１１を介して入射する被写体からの光を受光して光電変換を行い、（光の）受光量に応じた電気信号としてのアナログの画像信号を、アナログ信号処理部３２に供給する。なお、CCD３１は、CCDセンサに限らず、例えば、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなど、画素を単位として画像の信号を生成する撮像素子であればよい。

アナログ信号処理部３２は、CPU３６の制御にしたがい、CCD３１からのアナログの画像信号に増幅などするアナログ信号処理を適用し、そのアナログ信号処理の結果得られる画像信号を、A/D変換部３３に供給する。

A/D変換部３３は、CPU３６の制御にしたがい、アナログ信号処理部３２からのアナログ信号である画像信号をA/D変換し、その結果得られるディジタル信号で示される画像データを、ディジタル信号処理部３４に供給する。

ディジタル信号処理部３４は、CPU３６の制御にしたがい、A/D変換部３３からの画像データに対し、ノイズ除去処理などのディジタル信号処理を施し、液晶パネル２０に供給して表示させる。また、ディジタル信号処理部３４は、A/D変換部３３からの画像データを、例えば、JPEG(Joint Photographic Experts Group)方式などで圧縮し、その結果得られる圧縮画像データを、記録デバイス３５に供給して記録させる。さらに、ディジタル信号処理部３４は、記録デバイス３５に記録された圧縮画像データを伸張し、その結果得られる画像データを液晶パネル２０に供給して表示させる。

記録デバイス３５は、例えば、ディスクメモリカードなどの半導体メモリや、DVD(Digital Versatile Disc)などのその他のリムーバブル記録媒体であり、ディジタルスチルカメラ１に対して、容易に着脱可能になっている。

CPU３６は、プログラムROM３９に記録されているプログラムを実行することにより、ディジタルスチルカメラ１を構成する各部を制御し、また、操作部３７からの信号に応じて、各種の処理を行う。

操作部３７は、ユーザによって操作され、その操作に対応した信号を、CPU３６に供給する。なお、操作部３７は、図１に示した電源スイッチ１５や、シャッタボタン１６、ズームボタン１７、モードダイヤル１８、操作ボタン１９に相当する。

EEPROM３８は、CPU３６の制御にしたがい、ディジタルスチルカメラ１に設定された各種の情報その他の、ディジタルスチルカメラ１の電源がオフにされたときも保持しておく必要があるデータなどを記憶する。

プログラムROM３９は、CPU３６が実行するプログラム、さらには、CPU３６がプログラムを実行する上で必要なデータを記憶している。RAM４０は、CPU３６が各種の処理を行う上で必要なプログラムやデータを一時的に記憶する。

タイミングジェネレータ４１は、CPU３６の制御にしたがい、タイミング信号を、CCD３１に供給する。タイミングジェネレータ４１からCCD３１に供給されるタイミング信号によって、CCD３１における露光時間、すなわちシャッタスピードなどが制御される。

モータドライバ４２は、CPU３６の制御にしたがい、アクチュエータ（モータ）４３を駆動する。アクチュエータ４３が駆動されることにより、レンズ部１１は、ディジタルスチルカメラ１の筐体から露出し、あるいは、ディジタルスチルカメラ１の筐体内部に収納される。また、アクチュエータ４３が駆動されることにより、レンズ部１１を構成する絞りの調整や、レンズ部１１を構成するフォーカスレンズの移動が行われる。

以上のように構成されるディジタルスチルカメラ１においては、CCD３１が、レンズ部１１を介して入射する被写体からの光を受光して光電変換を行い、その結果得られるアナログの画像信号を出力する。CCD３１が出力するアナログの画像信号は、アナログ信号処理部３２およびA/D変換部３３を介することにより、ディジタル信号の画像データとされ、ディジタル信号処理部３４に供給される。

ディジタル信号処理部３４は、A/D変換部３３からの画像データを、液晶パネル２０に供給し、これにより、液晶パネル２０では、いわゆるスルー画が表示される。

その後、ユーザが、図１のシャッタボタン１６を操作すると、その操作に応じた信号が、操作部３７からCPU３６に供給される。CPU３６は、操作部３７から、シャッタボタン１６の操作に応じた信号が供給されると、ディジタル信号処理部３４を制御し、そのときA/D変換部３３からディジタル信号処理部３４に供給された画像データを圧縮させ、その結果得られる圧縮画像データを、記録デバイス３５に記録させる。

以上のようにして、いわゆる写真撮影が行われる。

なお、CPU３６に実行させるプログラムは、あらかじめプログラムROM３９にインストールすなわち記憶させておく他、記録デバイス３５に記録しておき、パッケージメディアとしてユーザに提供して、その記録デバイス３５から、ディジタル信号処理部３４およびCPU３６を介して、EEPROM３８に記憶させ、ディジタルスチルカメラ１にインストールすることができる。また、CPU３６に実行させるプログラムは、ダウンロードサイトから、図２のディジタルスチルカメラ１に直接ダウンロードし、あるいは、図示せぬコンピュータでダウンロードして、図２のディジタルスチルカメラ１に供給し、EEPROM３８に記憶させ、ディジタルスチルカメラ１にインストールすることも可能である。

ところで、図２のディジタルスチルカメラ１は、オートフォーカス機能を有しており、CCD３１によって撮像された画像に基づいて、フォーカスレンズを移動させることにより、フォーカスを制御する。

より具体的には、例えば、ディジタルスチルカメラ１は、所定の露光時間で、フォーカスレンズの位置を移動させながら、その位置であるフォーカスレンズ位置ごとに、ディジタル信号処理部３４から得られる画像データの輝度信号の高周波成分を検波し、コントラスト信号を生成する。そして、ディジタルスチルカメラ１は、コントラスト信号が最大となるフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを移動させて合焦することで、オートフォーカスを実現する。

コントラスト信号は、例えば、撮像された被写体の画像の画像信号の、所定の設定エリア内に存在する高周波成分を積分したデータであり、コントラスト信号の値が大きいほど、被写体のコントラストは高く、コントラスト信号の値が小さいほど、コントラストは低いと判断される。すなわち、ディジタルスチルカメラ１は、最も高いコントラストが得られる位置にフォーカスレンズを配置することによって被写体に合焦し、これにより、オートフォーカスを実現する。

なお、所定の露光時間において、フォーカスレンズを移動させながら、フォーカスレンズ位置ごとにコントラスト信号を生成し取得することを、以下スキャンと称し、スキャンによってオートフォーカスを実現することを、以下スキャンAFと称する。

図２のディジタルスチルカメラ１において、オートフォーカス機能に関するAF処理は、CPU３６がプログラムを実行することにより行われる。

図３は、AF処理を行うAF処理部５１の機能的構成例を示すブロック図である。なお、AF処理部５１は、CPU３６がプログラムを実行することにより実現される。

AF処理部５１は、照度計測制御部６１、露光時間算出部６２、AF制御部６３、コントラスト信号記憶部６４、コントラスト信号積算部６５、コントラスト判定部６６、スキャン時間算出部６７、およびスキャン時間判定部６８を含むようにして構成される。

照度計測制御部６１は、ディジタルスチルカメラ１に設けられている図示せぬ照度センサを制御し、被写体における照度を計測させる。照度計測制御部６１は、計測された照度を照度センサから取得し、露光時間算出部６２に供給する。なお、照度計測制御部６１は、ディジタル信号処理部３４から供給される被写体の画像データから、明るさを検出し、その明るさから照度を求めるようにしてもよい。

露光時間算出部６２は、照度計測制御部６１から供給された照度に基づいて、コントラスト信号を生成するための画像データを取得する露光時間を算出する。露光時間は、例えば、ユーザにより指定される露出の値に対応する、予め設定された時間として算出される。

また、露光時間算出部６２は、例えば、１回目のスキャンの処理においてコントラストがないと判定された場合、２回目のスキャンの処理においてコントラストがあると判定されると予測される露光時間を算出する。より具体的には、露光時間算出部６２は、後述する積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分と所定の閾値とに基づいて、差分が所定の閾値を超えると予測される露光時間を算出する。

また、露光時間算出部６２は、例えば、上述した２回目のスキャンの処理においてコントラストがあると判定されると予測される露光時間で行うスキャンに要する時間が、あらかじめ定められた所定の時間を超えると判定された場合、その所定の時間を超えないように露光時間を変更する。

すなわち、露光時間算出部６２は、各種の条件に基づいて、スキャンの処理に最適な露光時間を算出する。

AF制御部６３は、スキャンの処理を行うフォーカスの範囲であるスキャン範囲を決定する。スキャン範囲は、合焦する被写体までの距離の範囲である。AF制御部６３は、スキャン範囲に相当する、フォーカスレンズの移動する移動範囲を設定する。AF制御部６３は、露光時間算出部６２において算出された露光時間に基づいて、タイミングジェネレータ４１を介してCCD３１を制御するとともに、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲において、フォーカスレンズを移動させるよう、モータドライバ４２を制御する。

また、AF制御部６３は、フォーカスレンズを移動させながら、図１のディジタル信号処理部３４から、フォーカスレンズの移動したフォーカスレンズ位置ごとに、CCD３１において算出された露光時間で撮像された画像データを取得する。AF制御部６３は、ディジタル信号処理部３４からフォーカスレンズ位置ごとに取得した画像データから、輝度信号の高周波成分を取り出し、検波する。AF制御部６３は、検波された結果から、フォーカスレンズ位置ごとのコントラスト信号を生成する。すなわち、AF制御部６３は、算出された露光時間で画像データを取得して、スキャンの処理の制御を行う。

さらに、AF制御部６３は、スキャンの処理の結果に基づいて、コントラスト信号の最大となるフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを移動させて、被写体に合焦するように、フォーカスレンズの移動を制御する。このように、AF制御部６３は、スキャンAFの制御を行う。

また、AF制御部６３は、例えば、次回のスキャンの処理が無効であると判定された場合、より具体的には、露光時間算出部６２により算出される変更後の露光時間が変更前の露光時間に対して極端に短く、十分なコントラスト信号が得られないような場合、フォーカスレンズ位置のうち、積算されたコントラスト信号の最大となる位置または所定の固定位置への、フォーカスレンズの移動を制御する。ここで、固定位置は、例えば、ユーザによって任意に設定される距離である。

コントラスト信号記憶部６４は、AF制御部６３によりフォーカスレンズ位置ごとに生成されたコントラスト信号を、フォーカスレンズ位置に対応させて、データとして記憶する。

コントラスト信号積算部６５は、コントラスト信号記憶部６４に記憶されているコントラスト信号を、それぞれフォーカスレンズ位置ごとに積算する。言い換えれば、コントラスト信号積算部６５は、フォーカスレンズ位置ごとに、複数回のスキャンの処理により得られたコントラスト信号のそれぞれを加算する。

コントラスト判定部６６は、異なるフォーカスレンズ位置における、積算されたコントラスト信号から求められる差分値が、コントラストの有無を判定するための所定の閾値を超えるか否かを判定する。ここで、差分値は、例えば、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分の値である。すなわち、コントラスト判定部６６は、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分が所定の閾値を超えるか否かを判定することによって、コントラストの有無を判定する。

スキャン時間算出部６７は、算出された露光時間に基づいて、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲におけるフォーカスレンズの移動と、フォーカスレンズ位置ごとのコントラスト信号の生成とに要する時間を算出する。すなわち、スキャン時間算出部６７は、スキャンの処理にかかる時間であるスキャン時間を算出する。

スキャン時間判定部６８は、算出されたスキャン時間が、あらかじめ定められた所定の時間を超えるか否かを判定する。言い換えれば、スキャン時間判定部６８は、算出されたスキャン時間に基づいて算出されるスキャンAFにかかる時間が、あらかじめ設定されているタイムリミットを超えるか否かを判定する。

次に、低照度下や被写体が低コントラストである場合の、ディジタルスチルカメラ１におけるスキャンAFの制御の処理について説明する。

図４は、ディジタルスチルカメラ１のAF処理部５１におけるスキャンAFの制御の処理の例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、照度計測制御部６１は、ディジタルスチルカメラ１に設けられている図示せぬ照度センサを制御し、被写体における照度を計測させる。照度計測制御部６１は、計測された照度を照度センサから取得し、露光時間算出部６２に供給する。

ステップＳ１２において、AF制御部６３は、スキャンの処理を行うフォーカスの範囲であるスキャン範囲を決定する。より具体的には、例えば、AF補助光投光部１２がAF補助光を照射するような暗い場所にもかかわらず、AF補助光の照射を強制的にオフにする設定がされている場合、AF制御部６３は、スキャン時間を短縮するために、スキャン範囲を、至近位置から例えば２ｍなどの固定位置までの間に制限する。ここで、固定位置は、例えば、AF補助光の到達距離であってもよいし、任意に設定される距離であってもよい。

ステップＳ１３において、露光時間算出部６２は、照度計測制御部６１から供給された照度に基づいて、コントラスト信号を生成するための画像データを取得する露光時間を算出する。例えば、露光時間算出部６２は、ユーザにより指定される露出の値に対応する露光時間を算出する。

ステップＳ１４において、AF制御部６３は、算出された露光時間でスキャンの処理の制御を行う。

ここで、図５のフローチャートを参照して、ステップＳ１４に対応する、スキャンの処理の詳細な例について説明する。

ステップＳ５１において、AF制御部６３は、スキャンAFの開始位置にフォーカスレンズを移動させるよう、モータドライバ４２を制御する。例えば、図６の上側に示すように、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲をフォーカスレンズ位置Ａ乃至Ｉとした場合、AF制御部６３は、フォーカスレンズ位置Ａにフォーカスレンズを移動させるよう、モータドライバ４２を制御する。

より具体的には、例えば、図４のフローチャートのステップＳ１２において決定されたスキャン範囲が至近位置から２ｍまでの範囲である場合、図６上側のフォーカスレンズ位置Ａ乃至Ｉは、至近位置から２ｍまでの範囲の各位置に相当するフォーカスレンズ位置となる。すなわち、AF制御部６３は、至近位置から２ｍまでのスキャン範囲で撮像するように、フォーカスレンズをフォーカスレンズ位置Ａ乃至Ｉの間で移動させる。

ステップＳ５２において、AF制御部６３は、フォーカスレンズを移動させながら、算出された露光時間で撮像された画像データを検波する。より具体的には、AF制御部６３は、フォーカスレンズを移動させながら、フォーカスレンズ位置Ａの近傍において、照度に基づいて算出された露光時間で被写体を撮像するよう、タイミングジェネレータ４１を介してCCD３１を制御する。AF制御部６３は、ディジタル信号処理部３４から、CCD３１で撮像された画像データを取得する。AF制御部６３は、取得した画像データに基づいて、ディジタル信号である画像データの輝度信号の高周波成分を取り出し、検波する。

ステップＳ５３において、AF制御部６３は、検波された結果から、フォーカスレンズ位置Ａにおけるコントラスト信号を生成する。

ステップＳ５４において、コントラスト信号記憶部６４は、フォーカスレンズ位置Ａにおいて生成されたコントラスト信号を、フォーカスレンズ位置Ａに対応させて、データとして記憶する。なお、図６上側のフォーカスレンズ位置Ａにおける矢印は、フォーカスレンズ位置Ａでのコントラスト信号の値を示しており、コントラスト信号記憶部６４は、例えば、その値と、フォーカスレンズ位置Ａを示す情報とを対応させて記憶する。

ステップＳ５５において、AF制御部６３は、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲内に次のフォーカスレンズ位置が存在するか否かを判定する。ステップＳ５５において、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲内に次のフォーカスレンズ位置が存在すると判定された場合、処理は、ステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６において、AF制御部６３は、次のフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを移動させるよう、モータドライバ４２を制御する。より具体的には、例えば、AF制御部６３は、図６上側のフォーカスレンズ位置Ｂにフォーカスレンズを移動させるよう、モータドライバ４２を制御する。ステップＳ５６の後、処理は、ステップＳ５２に戻り、これ以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ５５において、スキャン範囲に相当するフォーカスレンズの移動範囲内に次のフォーカスレンズ位置が存在しないと判定された場合、すなわち、上述の処理を繰り返し、スキャンAFの終了位置である、図６上側のフォーカスレンズ位置Ｉにおける処理が終了した場合、スキャンの処理は終了する。

このようにして、フォーカスレンズをフォーカスレンズ位置Ａ乃至Ｉの間で移動させるとともに、各フォーカスレンズ位置の近傍でフォーカスレンズを移動させながら、算出された露光時間で被写体を撮像することで、図６上側に示すような、スキャン１回目のフォーカスレンズ位置ごとのコントラスト信号が得られる。１回目のスキャンの処理では、フォーカスレンズ位置Ｅにおけるコントラスト信号が最大となり、フォーカスレンズ位置ＨおよびＩにおけるコントラスト信号が最小となる。

図４のフローチャートに戻り、ステップＳ１５において、コントラスト信号積算部６５は、コントラスト信号記憶部６４に記憶されているコントラスト信号を、フォーカスレンズ位置ごとに積算する。コントラスト信号積算部６５は、積算されたコントラスト信号を、コントラスト判定部６６に供給する。ただし、最初のステップＳ１５においては、１回目のスキャンの処理しか行っていないので、コントラスト信号積算部６５は、１回目のスキャンの処理により得られたコントラスト信号をコントラスト判定部６６にそのまま供給する。

ステップＳ１６において、コントラスト判定部６６は、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分を算出する。ただし、最初のステップＳ１６においては、１回目のスキャンの処理しか行っていないので、１回目のスキャンの処理により得られたコントラスト信号の最大値と最小値との差分を算出する。より具体的には、例えば、コントラスト判定部６６は、図６上側に示すように、最大値であるフォーカスレンズ位置Ｅにおけるコントラスト信号と、最小値であるフォーカスレンズ位置ＨおよびＩにおけるコントラスト信号との差分ａを算出する。

ステップＳ１７において、コントラスト判定部６６は、コントラスト信号の最大値と最小値との差分が所定の閾値以上であるか否かを判定する。ここで、所定の閾値は、スキャンされた被写体にコントラストがあるか否かを判定するための値である。例えば、所定の閾値には、コントラストがあると判定されるためのコントラスト信号の差分の最小値が設定され、差分ａが所定の閾値以上である場合、スキャンされた被写体にコントラストがあると判定される。すなわち、コントラスト判定部６６は、差分ａが所定の閾値以上であるか否かを判定することにより、スキャンされた被写体にコントラストがあるか否かを判定する。

ステップＳ１７において、コントラスト信号の最大値と最小値との差分が所定の閾値以上でないと判定された場合、すなわちコントラストがないと判定された場合、処理はステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８において、露光時間算出部６２は、次回のスキャン時の露光時間を算出する。例えば、露光時間算出部６２は、差分ａと所定の閾値とに基づいて、２回目のスキャンの処理の後に得られる積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分ｂが所定の閾値以上になる、すなわちコントラストがあると判定されると予測される露光時間を算出する。

より具体的には、例えば、露光時間算出部６２は、コントラストがあるか否かを判定する閾値が３ａに設定されている場合、１回目のスキャンの処理で差分ａが算出され、閾値３ａと１回目のスキャンの処理による差分ａとの差は２ａであるので、２回目のスキャンの処理の後に得られる差分が２ａ以上となるように、１回目のスキャンの処理における露光時間の２倍以上の露光時間を算出する。

ステップＳ１９において、スキャン時間算出部６７は、算出された露光時間に基づいて、次回のスキャンにかかる時間を算出する。

ステップＳ２０において、スキャン時間判定部６８は、算出されたスキャン時間が、あらかじめ定められた所定の時間を超えるか否かを判定する。言い換えれば、スキャン時間判定部６８は、算出されたスキャン時間に基づいて算出されるスキャンAFにかかる時間が、あらかじめ設定されているタイムリミットを超えるか否かを判定する。

ステップＳ２０において、算出されたスキャン時間が所定の時間を超える、すなわちスキャンAFにかかる時間があらかじめ設定されているタイムリミットを超えると判定された場合、処理は、ステップＳ２１に進む。

一方、ステップＳ２０において、算出されたスキャン時間が所定の時間を超えない、すなわちスキャンAFにかかる時間があらかじめ設定されているタイムリミットを超えないと判定された場合、処理は、ステップＳ１４に戻り、これ以降の処理が実行される。

ステップＳ２１において、露光時間算出部６２は、スキャン時間が、あらかじめ定められた所定の時間を超えないように露光時間を変更する。より具体的には、例えば、露光時間算出部６２は、あらかじめ設定されているタイムリミットから、スキャンAFにかかる時間が、これを超えない露光時間を逆算して求める。

ステップＳ２２において、露光時間算出部６２は、変更前の露光時間と変更後の露光時間とを比較する。

ステップＳ２３において、AF制御部６３は、変更前の露光時間と変更後の露光時間との比較の結果に基づき、次回のスキャンが有効であるか否かを判定する。

例えば、AF制御部６３は、変更前の露光時間に対する変更後の露光時間の比率が所定の値以上であるか否かを判定する。より具体的には、所定の値を５０％すなわち０．５とした場合、AF制御部６３は、変更後の露光時間が変更前の露光時間の半分以上であるか否かを判定する。ここで、変更後の露光時間が変更前の露光時間に対して極端に短い場合、例えば、２回目のスキャンの処理において得られるコントラスト信号の値は小さくなり、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分として十分な値が得られず、２回目のスキャンの処理は無効であると判定される。すなわち、AF制御部６３は、変更前の露光時間と変更後の露光時間との比較の結果に基づき、次回のスキャンが有効であるか否かを判定する。これにより、ディジタルスチルカメラ１は、必要のないスキャンの処理を行わないようにすることができる。

ステップＳ２３において、変更前の露光時間に対する変更後の露光時間の比率が所定の値以上であると判定された場合、すなわち次回のスキャンが有効であると判定された場合、処理は、ステップＳ１４に戻り、これ以降の処理が実行される。

２回目のステップＳ１４において、AF制御部６３は、ステップＳ１８において算出された露光時間またはステップＳ２１において変更された露光時間で、スキャンの処理の制御を行う。２回目のスキャンの処理により、図６下側に示すような、スキャン２回目のフォーカスレンズ位置ごとのコントラスト信号が得られる。なお、撮像する環境や被写体に大きな変化がなければ、２回目のスキャンの処理においても、１回目のスキャンの処理とほぼ同様のコントラスト信号が得られる。

２回目のステップＳ１５において、コントラスト信号積算部６５は、コントラスト信号記憶部６４に記憶されているコントラスト信号を、それぞれフォーカスレンズ位置ごとに積算する。すなわち、コントラスト信号積算部６５は、フォーカスレンズ位置Ａ乃至Ｉのそれぞれについて、コントラスト信号記憶部６４に記憶されている、１回目のスキャンの処理によって得られたコントラスト信号と２回目のスキャンの処理によって得られたコントラスト信号とを加算する。

このようにして、図７に示すような積算されたコントラスト信号が得られる。

２回目のステップＳ１６において、コントラスト判定部６６は、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分を算出する。より具体的には、コントラスト判定部６６は、図７に示すように、最大値であるフォーカスレンズ位置Ｅにおけるコントラスト信号と、最小値であるフォーカスレンズ位置ＨおよびＩにおけるコントラスト信号との差分ｂを算出する。ここで、例えば、２回目のスキャンの処理において、１回目のスキャンの処理とほぼ同様のコントラスト信号が得られた場合、差分ｂは、１回目のスキャンの処理により得られた差分ａの２倍である２ａにほぼ等しくなる。

２回目のステップＳ１７において、コントラスト判定部６６は、積算されたコントラスト信号の最大値と最小値との差分が所定の閾値以上であるか否かを判定する。より具体的には、例えば、差分ｂが所定の閾値以上であるか否かによって、スキャンされた被写体にコントラストがあるか否かを判定する。

２回目のステップＳ１７において、コントラスト信号の最大値と最小値との差分ｂが所定の閾値以上でないと判定された場合、すなわちコントラストがないと判定された場合、処理は、ステップＳ１８に進み、これ以降の処理が繰り返し行われる。

一方、ステップＳ１７において、コントラスト信号の最大値と最小値との差分、すなわち１回目のスキャンの処理により得られた差分ａ、２回目のスキャンの処理およびコントラスト信号の積算により得られた差分ｂ、または３回目以降のスキャンの処理およびコントラスト信号の積算により得られた差分が所定の閾値以上であると判定された場合、すなわちコントラストがあると判定された場合、処理は、ステップＳ２４に進む。

このようにして、タイムリミットを超えない限り、コントラストがあると判定されるまで、スキャンの処理およびコントラスト信号の積算は繰り返される。

ステップＳ２４において、AF制御部６３は、積算されたコントラスト信号の最大となるフォーカスレンズ位置へのフォーカスレンズの移動を制御し、処理は終了する。例えば、AF制御部６３は、図７に示す２回目のスキャンの処理とコントラスト信号の積算によって得られたコントラスト信号が最大となる、フォーカスレンズ位置Ｅへのフォーカスレンズの移動を制御する。

一方、ステップＳ２３において、変更後の露光時間が変更前の露光時間に対して極端に短く、変更前の露光時間に対する変更後の露光時間の比率が所定の値より小さいと判定された場合、すなわち次回のスキャンが有効でないと判定された場合、処理は、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５において、AF制御部６３は、積算されたコントラスト信号の最大となる位置または所定の固定位置へのフォーカスレンズの移動を制御し、処理は終了する。例えば、最初のステップＳ２３において、次回、すなわち２回目のスキャンが有効でないと判定された場合、AF制御部６３は、図６上側に示す１回目のスキャンの処理によって得られたコントラスト信号が最大となる、フォーカスレンズ位置Ｅへのフォーカスレンズの移動を制御するか、または例えば２ｍの固定位置に相当するフォーカスレンズ位置へのフォーカスレンズの移動を制御する。ここで、固定位置は、無限遠であってもよいし、任意に設定される距離であってもよい。

このように、ディジタルスチルカメラ１は、低照度下や被写体が低コントラストである場合において、複数回のコントラスト信号の積算を行うことにより、コントラスト信号が最大となるフォーカスレンズ位置へフォーカスレンズを移動させることができる。

これにより、数回のコントラスト信号の積算により、低照度下や被写体が低コントラストである場合の合焦の確率を上げることが可能になるとともに、２回目以降のスキャンに必要な露光時間を算出し、合焦にかかる時間を短縮することで、より高速なオートフォーカスを実現することが可能になる。

なお、本実施の形態では、CPU３６にプログラムを実行させることで、AF処理を行うようにしたが、AF処理は、その他の専用のハードウェアによって行うことも可能である。

さらに、CPU３６に各種の処理を行わせるためのプログラムを記述する処理ステップは、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理、例えば並列処理あるいはオブジェクトによる処理も含むものである。

また、プログラムは、１つのCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。

以上のように、フォーカスレンズの移動を制御するようにした場合には、オートフォーカスの処理を行うことができる。また、フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させてコントラスト信号を記憶し、移動位置に対応して記憶されているコントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算し、移動位置のうち、積算されたコントラスト信号の最大となる移動位置へのフォーカスレンズの移動を制御するようにした場合には、低照度下や被写体が低コントラストである場合において、適切な位置で合焦させることができる。

また、本発明は、ディジタルスチルカメラに限らず、ディジタルビデオカメラなどの被写体を撮像する機器に適用することができる。

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

本発明を適用したディジタルスチルカメラの一実施の形態の外観構成例を示す斜視図である。 本発明を適用したディジタルスチルカメラの一実施の形態の内部構成例を示すブロック図である。 AF処理部の機能的構成例を示すブロック図である。 スキャンAFの制御の処理を説明するフローチャートである。 スキャンの処理を説明するフローチャートである。 スキャンの処理により生成されるコントラスト信号の例を示す図である。 積算されたコントラスト信号の例を示す図である。

符号の説明

１ ディジタルスチルカメラ， １１ レンズ部， １２ AF補助光投光部， １３ ファイダ部， １４ フラッシュ， １５ 電源スイッチ， １６ シャッタボタン， １７ ズームボタン， １８ モードダイヤル， １９ 操作ボタン， ２０ 液晶パネル， ３１ CCD， ３２ アナログ信号処理部， ３３ A/D変換部， ３４ ディジタル信号処理部， ３５ 記録デバイス， ３６ CPU， ３７ 操作部， ３８ EEPROM， ３９ プログラムROM， ４０ RAM， ４１ タイミングジェネレータ， ４２ モータドライバ， ４３ アクチュエータ， ５１ AF処理部， ６１ 照度計測制御部， ６２ 露光時間算出部， ６３ AF制御部， ６４ コントラスト信号記憶部， ６５ コントラスト信号積算部， ６６ コントラスト判定部， ６７ スキャン時間算出部， ６８ スキャン時間判定部

Claims (6)

1. フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置において、
   前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶する記憶手段と、
   前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算する積算手段と、
   前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段と
   を備える撮像装置。
2. 積算された前記コントラスト信号の最大値と最小値との差分が、コントラストの有無を判定するための第１の閾値を超えるか否かを判定する第１の判定手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、再度、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御する
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記差分が前記第１の閾値以下であると判定された場合、前記差分が前記第１の閾値を超えると予測される第２の露光時間を算出する算出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、算出された前記第２の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御する
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 算出された第２の露光時間によりコントラスト信号を得るまでに要する時間が、あらかじめ定められた第２の閾値を超えるか否かを判定する第２の判定手段をさらに備え、
   前記算出手段は、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えると判定された場合、コントラスト信号を得るまでに要する時間が前記第２の閾値を超えない第３の露光時間を算出し、
   前記制御手段は、算出された前記第３の露光時間において撮像した前記被写体の、前記移動位置ごとのコントラスト信号が得られるように、前記フォーカスレンズの移動を制御する
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記制御手段は、前記第２の露光時間に対する前記第３の露光時間の比率が、所定の値より小さい場合、前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置または所定の固定位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する
   請求項４に記載の撮像装置。
6. フォーカスレンズを順次移動させて、第１の露光時間において撮像した被写体の画像に対応する画像データを検波することにより得られるコントラスト信号によって合焦する撮像装置の撮像制御方法において、
   前記フォーカスレンズの移動した移動位置に対応させて前記コントラスト信号を記憶し、
   前記移動位置に対応して記憶されている前記コントラスト信号をそれぞれ移動位置ごとに積算し、
   前記移動位置のうち、積算された前記コントラスト信号の最大となる移動位置への前記フォーカスレンズの移動を制御する
   ステップを含む撮像制御方法。

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