JP2010117616A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【構成】撮像装置１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する。フォーカス評価回路２６は、撮像装置１６によって生成された被写界像の高周波成分をＡＦ評価値としてＣＰＵ３０に与える。ＣＰＵ３０は、合焦点が存在する方向をフォーカス評価回路２６から与えられたＡＦ評価値に基づいて間欠的に判別する。ＣＰＵ３０はまた、シャッタボタン２８ｓの操作に応答して、方向判別処理を制限する。ＣＰＵ３０はその後、方向判別処理によって判別された方向にフォーカスレンズ１２を変更して合焦点を探索する。
【効果】電力消費量を抑えつつ、合焦調整に要する時間を短縮することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、電子カメラに関し、特に、合焦調整操作に応答して光学レンズから撮像面までの距離を調整する、電子カメラに関する。

この種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、コンティニュアスＡＦの結果を利用して光軸方向における撮像レンズの移動範囲つまり合焦範囲が決定される。本サーチを実行するとき、撮像レンズは決定された合焦範囲内で移動される。
特開２００７−３４２６１号公報

しかし、背景技術では、合焦範囲はコンティニュスＡＦの結果を利用して決定される。換言すれば、コンティニュスＡＦを実行しなければ、合焦範囲が決定されることはない。したがって、省電力のためにコンティニュアスＡＦを中断ないし省略する場合は、合焦調整に時間がかかる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、電力消費量を抑えつつ、合焦調整に要する時間を短縮することができる、電子カメラを提供することである。

この発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段(16)、合焦点が存在する方向を撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別手段(S51~S77)、合焦調整操作に応答して判別手段の判別処理を制限する制限手段(S5, S9)、および制限手段の制限処理の後に光学レンズから撮像面までの距離を判別手段によって判別された方向に変更して合焦点を探索する探索手段(S13)を備える。

撮像手段は、光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する。判別手段は、合焦点が存在する方向を撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する。制限手段は、合焦調整操作に応答して判別手段の判別処理を制限する。探索手段は、制限手段の制限処理の後に光学レンズから撮像面までの距離を判別手段によって判別された方向に変更して合焦点を探索する。

このように、合焦点が存在する方向は、合焦調整操作に先立って間欠的に判別される。光学レンズから撮像面までの距離は、合焦調整操作が行われたとき、合焦調整操作の前に判別された方向に変更される。これによって、電力消費量を抑えつつ、合焦調整に要する時間を短縮することができる。

好ましくは、判別手段は、光学レンズから撮像面までの距離を既定回数変更する変更手段(S57~S67)、および変更手段によって定義された複数の距離にそれぞれ対応する複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する予測手段(S55, S71~S77)を含む。

さらに好ましくは、判別手段は既定時間が経過する毎に変更手段を起動する起動手段(S79)をさらに含む。

この発明に従う合焦制御プログラムは、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)のプロセッサ(30)に、合焦点が存在する方向を撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別ステップ(S51~S77)、合焦調整操作に応答して判別ステップの判別処理を制限する制限ステップ(S5, S9)、および制限ステップの制限処理の後に光学レンズから撮像面までの距離を判別ステップによって判別された方向に変更して合焦点を探索する探索ステップ(S13)を実行させるための、合焦制御プログラムである。

この発明に従う合焦制御方法は、光学レンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)によって実行される合焦制御方法であって、合焦点が存在する方向を撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別ステップ(S51~S77)、合焦調整操作に応答して判別ステップの判別処理を制限する制限ステップ(S5, S9)、および制限ステップの制限処理の後に光学レンズから撮像面までの距離を判別ステップによって判別された方向に変更して合焦点を探索する探索ステップ(S13)を備える。

この発明によれば、合焦点が存在する方向は、合焦調整操作に先立って間欠的に判別される。光学レンズから撮像面までの距離は、合焦調整操作が行われたとき、合焦調整操作の前に判別された方向に変更される。これによって、電力消費量を抑えつつ、合焦調整に要する時間を短縮することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、ドライバ１８ａおよび１８ｂによってそれぞれ駆動されるフォーカスレンズ１２および絞り機構１４を含む。フォーカスレンズ１２および絞り機構１４を経た被写界の光学像は、撮像装置１６の撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷が生成される。

電源が投入されると、ＣＰＵ３０は、撮像タスクの下でスルー画像処理を実行するべく、ドライバ１８ｃにプリ露光動作および間引き読み出し動作の繰り返しを命令する。ドライバ１８ｃは、ＳＧ(Signal Generator)２０から周期的に発生する垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して、撮像面にプリ露光を施し、かつ撮像面で生成された電荷を間引き態様で読み出す。撮像装置１６からは、読み出された電荷に基づく低解像度の生画像データが、ラスタ走査態様で周期的に出力される。

信号処理回路２２は、撮像装置１６から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、これによって作成されたＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３２を通してＳＤＲＡＭ３４に書き込む。ＬＣＤドライバ３６は、ＳＤＲＡＭ３４に書き込まれた画像データをメモリ制御回路３２を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３８を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

図２を参照して、撮像面の中央には測光エリアＥＡが割り当てられる。輝度評価回路２４は、信号処理回路２２から出力されたＹデータのうち測光エリアＥＡに属するＹデータを、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に積分する。積分値つまり輝度評価値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期で輝度評価回路２４から出力される。ＣＰＵ３０は、輝度評価回路２４から出力された輝度評価値に基づいて適正ＥＶ値を算出するべく、上述のスルー画像処理と並列してスルー画像用ＡＥ処理（簡易ＡＥ処理）を繰り返し実行する。算出された適正ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、ドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定される。この結果、ＬＣＤモニタ３８に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。

キー入力装置２８上のシャッタボタン２８ｓが半押しされると、輝度評価回路２４から出力された輝度評価値に基づいて最適ＥＶ値を算出するべく、厳格な記録用ＡＥ処理が実行される。算出された最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、上述と同様、ドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定される。

記録用ＡＥ処理が完了すると、フォーカス評価回路２６の出力に基づくＡＦ処理が実行される。フォーカス評価回路２６は、信号処理回路２２から出力されたＹデータのうち図２に示すフォーカスエリアＦＡに属するＹデータの高周波成分を、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に積分する。積分値つまりＡＦ評価値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期でフォーカス評価回路２６から出力される。

ＣＰＵ３０は、フォーカス評価回路２６からＡＦ評価値を取り込み、いわゆる山登り処理によってピーク位置（ＡＦ評価値が最大となる位置）を探索する。フォーカスレンズ１２は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に光軸方向に段階的に移動し、検出されたピーク位置に配置される。

シャッタボタン２８ｓが全押しされると、記録処理が実行される。ＣＰＵ３０は、本露光動作および全画素読み出しを１回ずつ実行することをドライバ１８ｃに命令する。ドライバ１８ｃは、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生に応答して撮像面に本露光を施し、電荷読み出しエリアで生成された全ての電荷をラスタ走査態様で読み出す。この結果、被写界を表す高解像度の生画像データが撮像装置１６から出力される。

出力された生画像データは上述と同様の処理を施され、この結果、ＹＵＶ形式に従う高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に確保される。Ｉ／Ｆ４０は、こうしてＳＤＲＡＭ３４に格納された高解像度の画像データをメモリ制御回路３２を通して読み出し、読み出された画像データをファイル形式で記録媒体４２に記録する。なお、スルー画像処理は、高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に格納された時点で再開される。

シャッタボタン２８ｓが非操作状態にあるときは、合焦点が存在する方向を間欠的に判別するべく、ＣＰＵ３０によって方向判別タスクが実行される。方向判別タスクでは、まず現レンズ位置に対応するＡＦ評価値がフォーカス評価回路２６から取り込まれる。取り込まれたＡＦ評価値は、レンズ位置Ｐ（２）に対応して図３に示すレジスタＲＧＳＴ１に登録される。

フォーカスレンズ１２は続いて至近方向に“Ｗｄｅｔ”に相当する距離だけ移動され、移動後の位置に対応するＡＦ評価値がフォーカス評価回路２６から取り込まれる。取り込まれたＡＦ評価値は、レンズ位置Ｐ（１）に対応してレジスタＲＧＳＴ１に登録される。なお、“Ｗｄｅｔ”は、ＡＦ評価値に変化が現れる最低の移動量に相当する。

フォーカスレンズ１２はその後、無限方向に“Ｗｄｅｔ”の２倍に相当する距離だけ移動される。移動後の位置に対応するＡＦ評価値は、上述と同様にフォーカス評価回路２６から取り込まれる。取り込まれたＡＦ評価値は、レンズ位置Ｐ（３）に対応してレジスタＲＧＳＴ１に登録される。

こうして互いに異なる３つのレンズ位置にそれぞれ対応する３つのＡＦ評価値がレジスタＲＧＳＴ１に登録されると、合焦点が存在する方向がこの３つのＡＦ評価値に基づいて判別される。ＡＦ評価値が図４（Ａ）に示すように無限側に向かって増大傾向を示す場合、合焦点は現在のレンズ位置よりも無限側に存在すると判別され、無限方向が探索方向として決定される。これに対して、ＡＦ評価値が図４（Ｂ）に示すように至近側に向かって増大傾向を示す場合、合焦点は現在のレンズ位置よりも至近側に存在すると判別され、至近方向が探索方向として決定される。

このようなフォーカスレンズ１２の微少駆動処理，ＡＦ評価値のレジスタ設定処理および探索方向の決定処理は、３秒毎に間欠的に実行される。フォーカスレンズ１２の移動量が微少であることや、方向判別が間欠的なタイミングで実行されることから、電力消費量は低く抑えられる。

シャッタボタン２８ｓの半押しに応答したＡＦ処理は、以下に述べる要領で実行される。フォーカスレンズ１２は、方向判別タスクの下で決定された探索方向に向けて“Ｗａｆ”に相当する距離ずつ移動される。これによって、“Ｗａｆ”に相当する距離を隔てた複数のレンズ位置の各々に対応するＡＦ評価値が、フォーカス評価回路２６から取り込まれる（図５参照）。なお、“Ｗａｆ”に相当する距離は、“Ｗｄｅｔ”に相当する距離に等しいか、或いは“Ｗｄｅｔ”に相当する距離よりも大きい。

フォーカス評価回路２６から今回取り込まれたＡＦ評価値は、前回までに取り込まれたＡＦ評価値以上である場合に、最大ＡＦ評価値としてレジスタＲＧＳＴ２に登録される。その後に取り込まれたＡＦ評価値が２回連続して最大ＡＦ評価値を下回ると、フォーカスレンズ１２はピーク位置を跨いだとみなされる。フォーカスレンズ１２は、ピーク位置つまり最大ＡＦ評価値に対応するレンズ位置に配置され、これによってＡＦ処理が終了する。

なお、ＡＦ処理の下で２回目以降に取り込まれたＡＦ評価値がＡＦ処理の下で最初に取り込まれたＡＦ評価値を連続的に下回るなどのフォーカスレンズ１２が合焦点と逆方向に移動しているような現象が見出されたときは、方向エラーが生じている（合焦点は逆方向に存在する）と判断され、フォーカスレンズ１２の移動方向が逆方向に設定される。

ＣＰＵ３０は、図６〜図７に示す撮像タスクおよび図８〜図９に示す方向判別タスクを含む複数のタスクを並列的に実行する。なお、これらのタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。

図６を参照して、ステップＳ１ではスルー画像処理を実行する。この結果、被写界を表すスルー画像がＬＣＤモニタ３８から出力される。ステップＳ３では方向判別タスクを起動し、ステップＳ５ではシャッタボタン２８ｓが半押しされたか否かを判別する。ステップＳ５でＮＯであれば、ステップＳ７でスルー画像用ＡＥ処理を実行し、その後にステップＳ５に戻る。この結果、スルー画像の明るさが適度に調整される。

ステップＳ５でＹＥＳと判断されると、ステップＳ９で方向判別タスクを停止する。ステップＳ１１では記録用ＡＥ処理を実行し、ステップＳ１３ではＡＦ処理を実行する。ステップＳ１１の処理によってスルー画像の明るさが最適値に調整され、ステップＳ１３の処理によってフォーカスレンズ１２が合焦点に配置される。

ステップＳ１５ではシャッタボタン２８ｓが全押しされたか否かを判別し、ステップＳ１７ではシャッタボタン２８ｓの操作が解除されたか否かを判別する。ステップＳ１５でＹＥＳであれば、ステップＳ１９で記録処理を実行し、その後にステップＳ１に戻る。ステップＳ１７でＹＥＳであれば、ステップＳ２１で方向判別タスクを起動し、その後にステップＳ５に戻る。

ステップＳ１３のＡＦ処理は、図７に示すサブルーチンに従って実行される。ステップＳ３１では方向判別タスクの下で決定された探索方向をフォーカスレンズ１２の移動方向として設定し、ステップＳ３３では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生したか否かを判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ３５でフォーカス評価回路２６からＡＦ評価値を取り込む。ステップＳ３７では、ピークが検出されたか否か（フォーカスレンズ１２がピーク位置を跨いだか否か）を、ステップＳ３５で取り込まれたＡＦ評価値に基づいて判別する。また、ステップＳ３９では、方向エラーが生じているか否か（フォーカスレンズ１２の移動方向が合焦点が存在する方向と異なるか否か）を、ステップＳ３５で取り込まれたＡＦ評価値に基づいて判別する。

ステップＳ３７でＮＯと判断され、かつステップＳ３９でＹＥＳと判断されれば、ステップＳ４１でフォーカスレンズ１２の移動方向を逆方向に設定してからステップＳ４３に進む。ステップＳ３７およびＳ３９のいずれもＮＯであれば、そのままステップＳ４３に進む。ステップＳ４３では、フォーカスレンズ１２を設定方向に向けて“Ｗａｆ”に相当する距離だけ移動させる。移動処理が完了すると、ステップＳ３３戻る。

ステップＳ３７でＹＥＳと判断されるとステップＳ４５に進み、発見されたピーク位置にフォーカスレンズ１２を配置する。ステップＳ４５の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

図８を参照して、ステップＳ５１では変数ｉを“２”に設定し、ステップＳ５３では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生したか否かを判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されるとステップＳ５５に進み、フォーカス評価回路２６からＡＦ評価値を取り込むとともに、取り込まれたＡＦ評価値をレジスタＲＧＳＴ１の変数ｉに対応するカラムに登録する。

ステップＳ５７ではフォーカスレンズ１２の移動回数が“０”であるか否か（具体的には、変数ｉが“２”であるか否か）を判別し、ＹＥＳであればステップＳ５９に進む一方、ＮＯであればステップＳ６３に進む。ステップＳ５９ではフォーカスレンズ１２を至近方向へ“Ｗｄｅｔ”に相当する距離だけ移動させ、続くステップＳ６１では変数ｉを“１”に設定する。ステップＳ６３ではフォーカスレンズ１２を無限方向へ“Ｗｄｅｔ”の２倍に相当する距離だけ移動させ、続くステップＳ６５では変数ｉを“３”に設定する。

ステップＳ６１またはＳ６５の処理が完了すると、フォーカスレンズ１２の移動回数が“２”に達したか否か（具体的には、変数ｉが“３”であるか否か）をステップＳ６７で判別する。ここでＮＯであればステップＳ５３に戻る一方、ＹＥＳであればステップＳ６９に進む。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生するとステップＳ６９でＹＥＳと判断し、ステップＳ７１でフォーカス評価回路２６からＡＦ評価値を取り込む。取り込まれたＡＦ評価値は、上述と同様、レジスタＲＧＳＴ１の変数ｉに対応するカラムに登録される。

ステップＳ７３では、こうしてレジスタＲＧＳＴ１に登録された３つのＡＦ評価値が無限側に向かって増大傾向を示すか否かを判別する。ここでＹＥＳであれば、合焦点は無限側に存在するとみなし、ステップＳ７５で無限方向を探索方向として決定する。一方、ステップＳ７３でＮＯであれば、合焦方向は至近側に存在するとみなし、ステップＳ７７で至近方向を探索方向として決定する。ステップＳ７５またはＳ７７の処理が完了すると、ステップＳ７９で３秒間待機し、その後にステップＳ５１に戻る。

以上の説明から分かるように、撮像装置１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する。ＣＰＵ３０は、合焦点が存在する方向を撮像装置１６によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する(S51~S77)。ＣＰＵ３０はまた、シャッタボタン２８ｓの操作（合焦調整操作）に応答して、方向判別処理を制限する(S5, S9)。ＣＰＵ３０はその後、方向判別処理によって判別された方向にフォーカスレンズ１２を変更して合焦点を探索する(S13)。

このように、合焦点が存在する方向は、合焦調整操作に先立って間欠的に判別される。フォーカスレンズ１２の位置は、合焦調整操作が行われたとき、合焦調整操作の前に判別された方向に変更される。これによって、電力消費量を抑えつつ、合焦調整に要する時間を短縮することができる。

なお、この実施例では、ＡＦ処理の際にフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２の代わりに或いはフォーカスレンズ１２とともに、撮像面を光軸方向に移動させるようにしてよい。

また、この実施例では、ＡＦ処理においてピーク位置が発見されたときにフォーカスレンズ１２を速やかにこのピーク位置に配置するようにしている。しかし、ＡＦ処理におけるフォーカスレンズ１２の移動動作を粗調整動作と微調整動作とに分割し、粗調整動作によってピーク位置が発見された後に微調整動作によってピーク位置を再度探索し、そして微調整動作によって発見されたピーク位置にフォーカスレンズ１２を配置するようにしてもよい。

さらに、この実施例では、方向判別タスクを再起動するにあたって３秒間待機するようにしているが（図９のステップＳ７９参照）、待機時間は任意に変更可能である。また、所定の時間待機するのではなく、被写体に変化があった場合に（たとえばスルー画像の輝度分布が大きく変化したことを検出した場合に）、方向判別タスクを再起動するようにしてもよい。

また、方向判別タスクでは、フォーカスレンズ１２を現在位置から連続的に至方向に移動させるか、或いはフォーカスレンズ１２を現在位置から連続的に無限方向に移動させ、ＡＦ評価値の連続的な増加または減少に注目して探索方向を判別するようにしてもよい。なお、フォーカスレンズ１２の移動に伴うＡＦ評価値の取り込み回数が２回以上の任意の回数であれば、探索方向を判別することができる。

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 評価エリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。 図１実施例に適用されるレジスタの一例を示す図解図である。 （Ａ）は方向判別動作の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は方向判別動作の他の一例を示すグラフである。 ＡＦ動作の一例を示すグラフである。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用されるＣＰＵの動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。

符号の説明

１０ …ディジタルカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …撮像装置
２６ …フォーカス評価回路
３０ …ＣＰＵ
４４ …フラッシュメモリ

Claims (5)

1. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段、
   合焦点が存在する方向を前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別手段、
   合焦調整操作に応答して前記判別手段の判別処理を制限する制限手段、および
   前記制限手段の制限処理の後に前記光学レンズから前記撮像面までの距離を前記判別手段によって判別された方向に変更して前記合焦点を探索する探索手段を備える、電子カメラ。
2. 前記判別手段は、前記光学レンズから前記撮像面までの距離を既定回数変更する変更手段、および前記変更手段によって定義された複数の距離にそれぞれ対応する複数の被写界像に基づいて前記合焦点が存在する方向を予測する予測手段を含む、請求項１記載の電子カメラ。
3. 前記判別手段は既定時間が経過する毎に前記変更手段を起動する起動手段をさらに含む、請求項２記載の電子カメラ。
4. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段を備える電子カメラのプロセッサに、
   合焦点が存在する方向を前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別ステップ、
   合焦調整操作に応答して前記判別ステップの判別処理を制限する制限ステップ、および
   前記制限ステップの制限処理の後に前記光学レンズから前記撮像面までの距離を前記判別ステップによって判別された方向に変更して前記合焦点を探索する探索ステップを実行させるための、合焦制御プログラム。
5. 光学レンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を繰り返し生成する撮像手段を備える電子カメラによって実行される合焦制御方法であって、
   合焦点が存在する方向を前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて間欠的に判別する判別ステップ、
   合焦調整操作に応答して前記判別ステップの判別処理を制限する制限ステップ、および
   前記制限ステップの制限処理の後に前記光学レンズから前記撮像面までの距離を前記判別ステップによって判別された方向に変更して前記合焦点を探索する探索ステップを備える、合焦制御方法。

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