JP2008294667A - 撮像装置及びその制御方法及びプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】画像表示中あるいは動画記録中に自動合焦させる際に、合焦位置付近での表示画像のピントのふらつきをなくし表示画像又は記録画像の品位を向上させる。
【解決手段】撮像素子と、画像信号を表示する表示部と、撮像素子により第１の時間間隔で生成される画像信号に基づいて、撮像光学系により結像される被写体像の撮像素子への合焦状態を検出する焦点検出部と、表示部が画像信号を表示する周期であり、且つ第１の時間間隔よりも長い時間間隔である第２の時間間隔ごとに、撮像素子により第１の時間間隔で生成された画像信号の合焦状態に基づいてより合焦している画像信号を選択する選択部と、選択部で選択された画像信号を第２の時間間隔で表示部に表示させる表示制御部とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＣＭＯＳセンサなどのように高速に画像を読み出すことが可能な撮像素子を利用したデジタルカメラ等の撮像装置に関するものである。

従来、ＴＶ−ＡＦ方式と呼ばれる自動合焦装置では、撮像された画像信号をもとにコントラスト成分を検出しコントラストが最大となるようにフォーカス位置が調整される。この際、撮像された画像信号を画面に表示させることで被写体を画面で確認しながら自動合焦動作（オートフォーカス動作）をさせることが可能である。また、撮像された画像を記録することで動画記録を行うことも可能である。

上記の表示あるいは動画記録時のフレームレートは通常、例えば１秒あたり３０フレームなどのようにあるレートに決まっているため、このレートにより合焦用信号の検出のレートも決まっていた。

より高精度に合焦位置を検出するために合焦用信号の検出のレートをさらに高速化する方法としては、表示レートよりも速いレートで画像を読み出し、速いレートの信号で合焦用信号を作成し表示用には表示用のレートに間引いた画像を用いる方法がある。

例えば、特許文献１に記載の方法では、１フレームの表示期間の間に表示用の画像取得を１回、自動合焦用の画像取得を３回の計４回の画像の読み出しを行う。これにより、自動合焦用のデータ取得を増やしつつ一定周期で表示も行うことが可能な撮像装置が提供される。
特開２００２−２４７４４３号公報

しかしながら、上記の従来例では、画像を表示あるいは動画記録しながら合焦動作をさせた場合、ピントの変化がそのまま画面に表示あるいは動画記録されてしまう。そのため、例えば、合焦位置付近でピントが合ったりボケたりを繰り返してしまうようなピントのふらつきが発生し、表示画像又は記録画像の品位を低下させていた。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、画像表示中あるいは動画記録中に自動合焦させる際に、合焦位置付近での表示画像のピントのふらつきをなくし表示画像又は記録画像の品位を向上させることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わる撮像装置は、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、画像信号を表示する表示手段と、前記撮像素子により第１の時間間隔で生成される画像信号に基づいて、前記撮像光学系により結像される被写体像の前記撮像素子への合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記表示手段が前記画像信号を表示する周期であり、且つ前記第１の時間間隔よりも長い時間間隔である第２の時間間隔ごとに、前記撮像素子により前記第１の時間間隔で生成された画像信号の前記合焦状態に基づいてより合焦している画像信号を選択する選択手段と、前記選択手段で選択された画像信号を前記第２の時間間隔で前記表示手段に表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係わる撮像装置の制御方法は、撮像光学系により結像された被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、前記画像信号を表示する表示手段と、前記撮像素子により第１の時間間隔で生成される画像信号に基づいて前記撮像光学系により結像される被写体像の前記撮像素子への合焦状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置を制御する方法であって、前記表示手段が前記画像信号を表示する周期であり、且つ前記第１の時間間隔よりも長い時間間隔である第２の時間間隔の間に、前記撮像素子により前記第１の時間間隔で生成された画像信号に応じて前記焦点検出手段により検出された合焦状態に基づいて、より合焦していると判定された画像信号を選択する選択工程と、前記選択工程において選択された画像信号を前記第２の時間間隔で前記表示手段に表示させる表示制御工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、画像表示中あるいは動画記録中に自動合焦させる際に、合焦位置付近での表示画像のピントのふらつきをなくし表示画像又は記録画像の品位を向上させることが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態であるデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。

本実施形態におけるデジタルカメラは、内部にフォーカスレンズ（焦点調節レンズ）２が配置された撮像光学系１を備え、これらにより結像された被写体像を撮像素子３により光電変換して画像信号を生成する。そして、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路と増幅回路とを備えた前置処理回路４、Ａ／Ｄ変換器５を通してデジタル化した信号を信号処理回路８によって画像信号に変換する。

オートフォーカス動作（焦点検出動作、自動焦点調節動作）は制御部１２により制御される。まず、フォーカスレンズ２がフォーカスレンズ駆動回路１３を介して撮像光学系１の光軸に沿って移動駆動される。そして、このフォーカスレンズ２の移動の間に撮像した画像信号よりＡＦ評価値演算回路１４により測距枠における被写体のコントラストに相当するＡＦ評価値を演算し（合焦状態検出を行い）、ＡＦ評価値のピーク位置にフォーカスレンズ２を駆動する。より詳細には後述する。

また、レリーズボタンに連動するスイッチＳＷ１１を押下した場合には記録媒体９に画像が記録される。

また、ＥＶＦ（電子ビューファインダ）１０にはメモリコントローラ６を介して表示用画像メモリ７に記憶された画像が表示される。このとき、後述する方法により撮像した画像のＡＦ評価値を順次比較し、画像選択部１５により、より合焦状態に近い画像を選択したものを表示用画像メモリ７に格納しておく。これにより、ピントの合った画像を表示することが可能となる。

次に、図２のフローを用いて合焦動作時に合焦状態に近い画像を選択して表示する動作について説明する。

まず、ステップＳ１においてフォーカスレンズ２の撮像光学系１の光軸に沿った移動駆動を開始する。フォーカスレンズ２の駆動は下記ステップＳ２〜Ｓ４の通り通常の山登り方式で動作するものとする。動作のイメージを図３に示す。

まず、ステップＳ２において撮像素子３から出力される画像信号からＡＦ評価値（画像のコントラストの高さを示す値）を取得する。ステップＳ３において、上記のＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ２の移動方向を反転するかどうかを判定する。例えば、図３のＢ、ＣのようにＡＦ評価値のピークを検出した場合に反転させたり、評価値が減少しつづけた場合に反転させる。フォーカスレンズ２の移動方向を反転させる場合には、ステップＳ４においてフォーカスレンズ２の駆動方向を反転し、ステップＳ２に戻る。また、反転させない場合にはそのままステップＳ２に戻る。

一方、ステップＳ５において、前回記憶したＡＦ評価値と今回のＡＦ評価値を比較する。今回の方が大きければより合焦状態に近いと判定し、ステップＳ６において、表示用画像メモリ７に記憶する画像を今回の画像に置き換える。この際、より大きい方のＡＦ評価値を記憶しておき次回のＡＦ評価値との比較に用いる。また、今回の方が値が小さければ記憶画像を置き換えずそのままステップＳ７に進む。

ステップＳ７において、ＡＦ評価値の取得数が所定値かどうかを判定し、所定値に達した場合にはステップＳ８において、記憶した画像でＥＶＦに表示する画像を更新する。また、ＡＦ評価値の取得数をクリアしておく。これにより一定の周期でこれまでに記憶した画像を用いて表示画像を更新することが可能となる。

また、上記では画像の表示について記述しているが、画像の動画記録についても同様であり、記憶した画像を所定周期で記録するように構成すればよい。

次に、上記の動作における、表示更新期間と取得するＡＦ評価値の関係の一例を図４に示す。

図４は、一表示更新期間（第２の時間間隔、例えば毎秒３０フレームの画像をＥＶＦに表示する場合には１／３０秒）内に５回のＡＦ評価用の画像取得を行う（第１の時間間隔で画像取得を行う）場合を示している。そして、矢印で示したＡＦ評価値に対応する画像がＥＶＦ１０の画面に表示される（表示制御される）ようになる。なお、図４のように表示更新期間とフォーカスの往復動作の期間を合わせることにより、常にピントの合った画像を表示することも可能となる。

また、順次画像を選択し記憶する画像を置き換えるため、記憶するメモリを最小限に抑えることも可能である。

以上の第１の実施形態に従えば、最小限のメモリでピントのふらつかない高品位の画像を表示あるいは動画記録することが可能な撮像装置を提供できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、表示する画像の選択方法をオートフォーカス動作の動作状態に基づいて変更することにより、非合焦状態と合焦状態でそれぞれ最適な画像を選択して表示可能とする構成について説明する。

デジタルカメラの外面的な構成は第１の実施形態を示す図１と同じであり、その動作のみが異なる。

まず、オートフォーカス動作について説明する。

オートフォーカスの動作としては、ウォブリングモードと山登りモードの２つのモードを持つ。

ウォブリングモードは合焦状態に近い場合に選択される合焦動作モードであり、ピーク位置を中心とする微小区間についてフォーカスレンズ２を往復駆動することで、被写体が多少動いている場合でも合焦状態を維持させることが可能である。

山登りモードはＡＦ評価値のピークが見つからない場合に選択される合焦動作モードであり、ウォブリング動作よりも高速にフォーカスレンズを駆動して、ＡＦ評価値のピークが見つかるまでフォーカスレンズを一方向に駆動する。一方向で見つからない場合には、逆方向にも駆動することで高速に全フォーカス領域の中から合焦位置を検出することが可能である。上記２つのモードを切り替えることにより高速かつ安定したフォーカス動作を行うよう構成されている。

上記の動作は図５のフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１４に対応する。

ステップＳ１１において、ウォブリング動作を行い、ステップＳ１２において、ＡＦ評価値のピークがあるかどうか、すなわち、合焦状態にあるかどうかを判定し、合焦状態にある場合には、ステップＳ１１に戻り引き続きウォブリング動作を行う。合焦状態にない場合には、ステップＳ１３において、山登り動作を行う。また、ステップＳ１４において、ＡＦ評価値のピークが見つかったかどうかを判定し、見つかっていない場合にはステップＳ１３に戻り山登り動作を継続する。ピークが見つかり山登りを終了すると判定した場合には、ステップＳ１１に戻りウォブリング動作に入る。

次に、オートフォーカス動作の動作状態により表示する画像を選択する方法を変更する動作について説明する。

図５のステップＳ１５〜Ｓ１８は、ウォブリング動作中の表示用画像の選択について示している。第１の実施形態と同様に合焦状態に近い画像の選択であるため説明を省略する。

また、ステップＳ１９は山登り動作中の表示用画像の選択について示している。山登り動作中は、合焦状態の画像が得られないため、より表示のタイミングに近い画像を選択する。即ち、表示までの時間の遅延を少なくするために、最新の画像を選択し、表示用画像メモリ７に記憶する。

以上により、合焦状態を捕捉しているウォブリング動作中はより合焦状態にある画像を選択して表示できる。また、合焦状態をサーチしている山登り動作中には時間的な遅延の少ない最新の画像を選択する。これにより、オートフォーカス動作の動作状態に応じてより適切な表示画像を得ることが可能となる。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、次のような方法によっても達成される。すなわち、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給する。そして、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、本発明には次のような場合も含まれる。すなわち、プログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

さらに、次のような場合も本発明に含まれる。すなわち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の第１の実施形態に係わるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 第１の実施形態における合焦動作時の画像選択動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態における合焦動作を説明する図である。 第１の実施形態における表示更新期間と得られるＡＦ評価値を説明する図である。 第２の実施形態における合焦動作時の画像選択動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像光学系
２ フォーカスレンズ
３ 撮像素子
４ 前置処理回路
５ Ａ／Ｄ変換器
６ メモリコントローラ
７ 表示用画像メモリ
８ 信号処理回路
９ 記録媒体
１０ ＥＶＦ
１１ スイッチ
１２ 制御部
１３ フォーカスレンズ駆動回路
１４ ＡＦ評価値演算回路
１５ 画像選択部

Claims (9)

1. 撮像光学系により結像された被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、
   画像信号を表示する表示手段と、
   前記撮像素子により第１の時間間隔で生成される画像信号に基づいて、前記撮像光学系により結像される被写体像の前記撮像素子への合焦状態を検出する焦点検出手段と、
   前記表示手段が前記画像信号を表示する周期であり、且つ前記第１の時間間隔よりも長い時間間隔である第２の時間間隔ごとに、前記撮像素子により前記第１の時間間隔で生成された画像信号の前記合焦状態に基づいてより合焦している画像信号を選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択された画像信号を前記第２の時間間隔で前記表示手段に表示させる表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記選択手段は、前記撮像光学系の合焦位置を探している状態か、前記撮像光学系の合焦位置を捕捉している状態かにより、前記画像信号を選択する方法を変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記選択手段は、前記撮像光学系の合焦位置を探している状態の場合には、前記撮像素子により前記第１の時間間隔で生成される画像信号の内の最新の画像信号を選択し、前記撮像光学系の合焦位置を捕捉している状態の場合には、より合焦していると判定された画像信号を選択することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記撮像光学系の合焦位置を捕捉している状態の場合には、前記合焦位置を中心に前記撮像光学系を光軸に沿って往復動作させることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮像光学系の往復動作の周期を前記第２の時間間隔に合わせることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記選択手段により選択された画像信号を前記第２の時間間隔で記録する記録手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 撮像光学系により結像された被写体像を光電変換して画像信号を生成する撮像素子と、前記画像信号を表示する表示手段と、前記撮像素子により第１の時間間隔で生成される画像信号に基づいて前記撮像光学系により結像される被写体像の前記撮像素子への合焦状態を検出する焦点検出手段とを備える撮像装置を制御する方法であって、
   前記表示手段が前記画像信号を表示する周期であり、且つ前記第１の時間間隔よりも長い時間間隔である第２の時間間隔の間に、前記撮像素子により前記第１の時間間隔で生成された画像信号に応じて前記焦点検出手段により検出された合焦状態に基づいて、より合焦していると判定された画像信号を選択する選択工程と、
   前記選択工程において選択された画像信号を前記第２の時間間隔で前記表示手段に表示させる表示制御工程と、
   を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 請求項７に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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