JP2012163718A - 撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス時間を短縮させる。
【解決手段】被写体を撮像する撮像素子を含む撮像手段と、前記撮像手段に含まれる光学系を駆動させて、前記被写体の像を前記撮像素子の受光部に合焦させて合焦制御を行う合焦制御手段と、前記光学系及び前記撮像素子により得られる画像の視差を用いて前記被写体までの距離の測定を行う測距手段と、前記測距手段により測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置にフォーカス位置を移動させる合焦位置移動制御手段とを有することにより、上記課題を解決する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムに係り、特にオートフォーカス時間を短縮させるための撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムに関する。

従来、デジタルカメラ等の撮像装置の中には測距素子を搭載した機種が存在するが、撮影対象被写体のピント位置を決定する場合、測距結果だけでは測距誤差によって正確なピント位置とはならない可能性がある。そのため、測距結果とオートフォーカス（以下、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）という）を併用すること多い。その場合には、測距結果付近の狭い範囲においてAFを行う手法が知られている。

例えば、従来では、ラインセンサ等を用いた多点外部ＡＦと内部多点ＡＦ（コントラストＡＦ）とを併用した所謂ハイブリッドＡＦと呼ばれる自動合焦装置を利用したカメラの技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。なお、コントラストＡＦとは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いた山登り方式によるＡＦを意味している。

しかしながら、上述したような今までの測距結果を用いたＡＦ手法においては、まだＡＦにかかる時間を短縮することが可能である。

具体的に説明すると、ＡＦを行うには、まずフォーカスを開始位置に移動させてから、一定の範囲のスキャンを行い、その範囲分のＡＦ評価値を取得してピント位置を決定する。また、測距素子を用いたＡＦにおいては、その測距結果を用いているためスキャンの範囲を測距結果付近の非常に狭い範囲で行えることでＡＦスキャン時間の短縮を実現している。しかしながら、従来では、上述したようにフォーカスをスキャン開始位置に移動させるまでの時間自体が短縮できていないという問題があり、これを解決できれば、ＡＦに係る時間を更に短縮することが可能となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、オートフォーカス時間を短縮させるための撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本件発明は、以下の特徴を有する課題を解決するための手段を採用している。

本発明は、撮像装置において、被写体を撮像する撮像素子を含む撮像手段と、前記撮像手段に含まれる光学系を駆動させて、前記被写体の像を前記撮像素子の受光部に合焦させて合焦制御を行う合焦制御手段と、前記光学系及び前記撮像素子により得られる画像の視差を用いて前記被写体までの距離の測定を行う測距手段と、前記測距手段により測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置にフォーカス位置を移動させる合焦位置移動制御手段とを有することを特徴とする。

また本発明は、撮像方法において、撮像素子を含む撮像手段により被写体を撮像する撮像ステップと、前記撮像手段に含まれる光学系を駆動させて、前記被写体の像を前記撮像素子の受光部に合焦させて合焦制御を行う合焦制御ステップと、前記光学系及び前記撮像素子により得られる画像の視差を用いて前記被写体までの距離の測定を行う測距ステップと、前記測距ステップにより測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置にフォーカス位置を移動させる合焦位置移動制御ステップとを有することを特徴とする。

また本発明は、コンピュータを、上述した撮像装置として機能させることを特徴とする撮像プログラムである。

本発明によれば、オートフォーカス時間を短縮させることができる。

本実施形態における撮像装置の外観の一例を示す図である。 本実施形態における撮像装置の内部システム構成の一例を示す図である。 ＣＰＵブロックの機能構成の一例を示す図である。 撮像装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。 ＡＦエリアの一例を説明するための図である。 測距方式の一例を説明するための図である。 実施例１における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。 実施例２における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。 実施例３における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。

＜本発明について＞
本発明は、例えばフォーカス位置を事前にＡＦスキャン開始位置に移動させておくことによりＡＦ時のフォーカスの開始位置移動時間を短縮させる。具体的に説明すると、本発明は、例えば測距センサ等を用いたＡＦにおいて、ＡＦ開始前に測距センサから測距情報を取得し、その情報に基づいてフォーカスの位置を測距結果の位置に移動させる。以下に、本発明における撮像装置、撮像方法、及び撮像プログラムを好適に実施した形態について、図面を用いて説明する。

＜撮像装置：外観例＞
まず、本実施形態における撮像装置について図を用いて説明する。図１は、本実施形態における撮像装置の外観の一例を示す図である。なお、図１（Ａ）は、撮像装置の上面図の一例を示し、図１（Ｂ）は、撮像装置の正面図の一例を示し、図１（Ｃ）は、撮像装置の背面図の一例を示している。なお、以下に示す実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルカメラを示すが本発明においては、これに限定されるものではなく、また形状や構成のレイアウト等についてもこれに限定されるものではなく、本発明の適用範囲に応じて任意に設定されるものである。

図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示す撮像装置１は、サブ液晶ディスプレイ（以下、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を「ＬＣＤ」という）１１と、メモリカード／電池装填部１２と、ストロボ発光部１３と、光学ファインダ１４と、測距ユニット１５と、リモコン受光部１６と、ＡＦ補助光発光素子部１７と、鏡胴ユニット１８と、ＡＦ用ＬＥＤ１９と、ストロボ用ＬＥＤ２０と、ＬＣＤモニタ２１と、スイッチ（以下、「ＳＷ」という）１〜１４とを有するよう構成されている。

＜撮像装置：内部システム構成例＞
また、図２は、本実施形態における撮像装置の内部システム構成の一例を示す図である。図２に示す撮像装置１は、サブＬＣＤ１１と、ストロボ発光部１３と、測距ユニット１５と、リモコン受光部１６と、鏡胴ユニット１８、ＡＦ用ＬＥＤ１９と、ストロボ用ＬＥＤと、ＬＣＤモニタ２１と、ＣＣＤ３１と、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２と、ＳＤＲＡＭ（Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３３と、デジタルスチルカメラプロセッサ（以下、「プロセッサ」という）３４と、ＲＡＭ３５と、内蔵メモリ３６と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）３７と、音声入力ユニット３８と、音声再生ユニット３９と、ストロボ回路４０と、ＬＣＤドライバ４１と、サブＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算装置）４２と、操作キーユニット４３と、ブザー４４と、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）コネクタ４５と、シリアルドライバ回路４６と、ＲＳ−２３２Ｃコネクタ４７と、ＬＣＤドライバ４８と、ビデオアンプ４９と、ビデオジャック５０と、メモリカードスロットル５１と、メモリカード５２とを有するよう構成されている。

また、図２において、鏡胴ユニット１８は、例えば、ズームレンズ１８−１ａ及びズームモータ１８−１ｂからなるズーム光学系１８−１と、フォーカスレンズ１８−２ａ及びフォーカスモータ１８−２ｂからなるフォーカス光学系１８−２と、絞り１８−３ａ及び絞りモータ１８−３ｂからなる絞りユニット１８−３と、メカシャッタ１８−４ａ及びメカシャッタモータ１８−４ｂからなるメカシャッタユニット１８−４と、モータドライバ１８−５とを有するよう構成されている。

また、図２において、Ｆ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンド−集積回路）３２は、画像ノイズの除去のために相関二重サンプリングを行うＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）３２−１と、自動利得制御を行うＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）３２−２と、アナログ−デジタル変換を行うＡ／Ｄ変換部３２−３と、垂直同期信号ＶＤ・水平同期信号ＨＤに基づいて駆動タイミング信号を生成するＴＧ（タイミングジェネレータ）３２−４とを有するよう構成されている。

また、図２において、プロセッサ３４は、シリアルブロック３４−１、ＣＣＤ１信号処理ブロック３４−２、ＣＣＤ２信号処理ブロック３４−３、ＣＰＵブロック３４−４、ローカルＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３４−５、ＵＳＢブロック３４−６、Ｉ２Ｃ（Ｉｎｔｅｒ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）ブロック３４−７、ＪＰＥＧ圧縮・伸長を行うＪＰＥＧコーデックブロック３４−８、画像データのサイズを拡大・縮小するリサイズブロック３４−９、ＴＶ信号表示ブロック３４−１０、メモリカードコントローラブロック３４−１１を有しており、これらの各ブロック３４−１〜３４−１１は、バスラインを介して相互に接続されている。

また、図２において、音声入力ユニット３８は、音声記録回路３８−１と、マイクアンプ３８−２と、マイク３８−３とを有すように構成されている。また、図２において、音声再生ユニット３９は、音声再生回路３９−１と、オーディオアンプ３９−２と、スピーカ３９とを有するよう構成されている。

ここで、図１、図２における撮像装置１は、デジタルカメラとしての機能を有している。具体的には、図１（Ａ）に示すように、撮像装置１の上部には、サブＬＣＤ１１、レリーズスイッチ用のＳＷ１、モードダイアル用のＳＷ２が設けられている。

また、図１（Ｂ）に示すように、撮像装置１の側部には、撮影された画像データ等を格納するメモリカードや撮像装置１の電源をＯＮして一連のシステムを駆動させるためのメモリカード／電池装填部１２の蓋が設けられている。また、撮像装置１の正面側には、撮影時のストロボを発光させるストロボ発光部１３、光学レンズを介して被写体の位置を視認する光学ファインダ１４、測距ユニット１５、別体のリモコン装置からの赤外線等によるリモコン信号を受光する受光部１６、オートフォーカス（自動焦点）実行時に発光させるＬＥＤ等からなるＡＦ補助光発光素子部１７、及び、撮影レンズを備えた鏡胴ユニット１８が設けられている。

また、図１（Ｃ）に示すように、撮像装置１の背面側には、光学ファインダ１４、ＡＦ用ＬＥＤ１９、ストロボ用ＬＥＤ２０、ＬＣＤモニタ２１、広角ズーム（ＷＩＤＥ）用のＳＷ３、望遠ズーム（ＴＥＬＥ）用のＳＷ４、セルフタイマ設定／解除用のＳＷ５、メニュー用のＳＷ６、上移動／ストロボ設定用のＳＷ７、右移動用のＳＷ８、ディスプレイ用のＳＷ９、下移動／マクロ設定用のＳＷ１０、左移動／画像確認用のＳＷ１１、ＯＫ用のＳＷ１２、クイックアクセス用のＳＷ１３、電源ＯＮ／ＯＦＦ用のＳＷ１４が設けられている。

また、図２において、プロセッサ３４は、ＣＰＵを内蔵しており、撮像装置１の各部はプロセッサ３４によって制御されている。プロセッサ３４の外部には、ＳＤＲＡＭ３３、ＲＡＭ３５、本実施形態における各種機能を実行させるための各種の制御プログラムやパラメータ等が格納されたＲＯＭ３７、撮影された画像の画像データを記憶する内蔵メモリ３６が設けられており、これらもバスラインを介してプロセッサ３４に接続されている。

ＳＤＲＡＭ３３には、撮影された画像の画像データから変換されたＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ（ホワイトバランス補正、γ補正が行われた画像データ）、ＹＵＶ画像データ（輝度データと色差データとに変換された画像データ）、ＪＰＥＧ画像データ（ＪＰＥＧ圧縮された画像データ）が保存される。

電源スイッチ用のＳＷ１４をＯＮにした際に、ＲＯＭ３７に格納された制御プログラムがプロセッサ３４のメモリにロードされて実行され、撮像装置１の各部は、この制御プログラムによって制御される。

制御プログラムが実行される際には、ＲＡＭ３５のメモリが制御プログラムの作業用メモリとして使用されるので、ＲＡＭ３５のメモリには、制御プログラムの制御データやパラメータ等が随時書き込みや読み出しが行われる。後述される全ての処理は、この制御プログラムを実行することにより、主にプロセッサ３４によって実行される。

鏡胴ユニット１８は、ズームレンズ１８−１ａ、フォーカスレンズ１８−２ａ、絞り１８−３ａ、メカシャッタ１８−４ａを、それぞれズームモータ１８−１ｂ、フォーカスモータ１８−２ｂ、絞りモータ１８−３ｂ、メカシャッタモータ１８−４ｂによって駆動させる。また、鏡胴ユニット１８は、これらの各モータ１８−１ｂ〜１８−４ｂを、モータドライバ１８−５によって駆動させる。モータドライバ１８−５は、プロセッサ３４のＣＰＵブロック３４−４によって制御される。

本実施形態では、上述した広角ズーム（ＷＩＤＥ）スイッチ用のＳＷ３や望遠ズーム（ＴＥＬＥ）用のＳＷ４の操作等を行い、鏡胴ユニット１８の各光学系１８−１，１８−２によりＣＣＤ３１の受光部に被写体像を結像させる。結像された被写体像は、ＣＣＤ３１によって画像信号に変換され、この画像信号がＦ／Ｅ−ＩＣ３２に出力される。

Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２において、ＣＤＳ３２−１は、取得した画像信号を相関二重サンプリングする。また、ＡＧＣ３２−２は、ＣＤＳ３２−１から得られる画像信号に対して自動的に利得の調整を行う。また、Ａ／Ｄ変換部３２−３は、ＡＧＣ３２−２から出力されるアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。つまり、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２は、ＣＣＤ３１から出力されたアナログ画像信号にノイズ低減の処理や利得調整の処理等の所定の処理を施し、更にアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換して、プロセッサ３４のＣＣＤ１信号処理ブロック３４-２に出力する。

ＴＧ３２−４は、プロセッサ３４のＣＣＤ１信号処理ブロック３４-２からフィードバックされるＶＤ（垂直同期）・ＨＤ（水平同期）信号に基づいて、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２による画像信号のサンプリング等のタイミング処理を行う。

プロセッサ３４のＣＰＵブロック３４−４は、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２、モータドライバ１８−５、音声記録回路３８−１、音声再生回路３９−１、ストロボ発光部１３を発光させるストロボ回路４０、測距ユニット１５、サブＣＰＵ４２に接続されている。したがって、上述した各構成は、ＣＰＵブロック３４−４によって制御される。

また、音声入力ユニット３８及び音声再生ユニット３９について説明すると、マイク３８−３によって取り込まれた音声信号は、マイクアンプ３８−２によって増幅され、音声記録回路３８−１によってデジタル信号に変換されて、ＣＰＵブロック３４−４の制御命令に基づいて、例えば内蔵メモリ３６やメモリカード５２等に記録される。また、音声再生回路３９−１は、ＣＰＵブロック３４−４の制御命令に基づいて、例えばＲＯＭ３７等に予め記録されている適宜の音声データを音声信号に変換し、オーディオアンプ３９−２によって増幅し、スピーカ３９−３から出力させる。

測距ユニット１５は、例えば測距センサとしての２次元センサ等を有し、２次元センサ等を用いて撮像装置１の撮影エリアに含まれる所定の被写体までの距離を計測する測距手段である。なお、測距手段とは、例えば複数の２次元センサ等を用いた測距方式等を示し、例えば２つのレンズ及びＣＣＤ等の撮像素子から得られる画像の視差を用いて三角測量等によって距離の測定を行うものである。

本実施形態では、後述するように測距センサの結果を用いてフォーカス位置をＡＦ開始位置付近まで移動させることができる。なお、上記内容の具体的な実施例については後述する。

サブＣＰＵ４２は、ＬＣＤドライバ４８を介してサブＬＣＤ１１、ＡＦ用ＬＥＤ１９、ストロボ用ＬＥＤ２０、リモコン受光部１６、上述したＳＷ１〜ＳＷ１４からなる操作キーユニット４３、及びブザー４４等が接続されている。したがって、上述した各構成は、サブＣＰＵ４２によって制御される。また、サブＣＰＵ４２は、リモコン受光部１６に対する信号の入力状態や、操作キーユニット（例えば、上述したＳＷ１〜ＳＷ１４等）に対する入力状態を監視する。

ここで、プロセッサ３４のＵＳＢブロック３４−６は、例えばＵＳＢコネクタ４５に接続されており、プロセッサ３４のシリアルブロック３４−１は、例えばシリアルドライバ回路４６を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ４７に接続されている。したがって、本実施形態における撮像装置１は、上述したＵＳＢブロック３４−６やシリアルブロック３４−１によって、撮像装置１に接続された外部機器との間でデータ通信を行う。

プロセッサ３４のＴＶ信号表示ブロック３４−１０は、ＬＣＤモニタ２１を駆動するためのＬＣＤドライバ４８、ビデオ信号を増幅すると共にインピーダンス整合を行うためのビデオアンプ４９が接続されており、ＬＣＤドライバ４８にはＬＣＤモニタ２１、ビデオアンプ４９にはＴＶ等の外部モニタ機器に接続するためのビデオジャック５０が接続されている。つまり、ＴＶ信号表示ブロック３４−１０は、画像データをビデオ信号に変換して、ＬＣＤモニタ２１やビデオジャック５０に接続された外部モニタ機器等の表示手段に出力する。

また、ＬＣＤモニタ２１は、撮影中の被写体のモニタや、撮影された画像の表示、メモリカード５２又は内蔵メモリ３６に記録された画像の表示等に使用される。なお、ＬＣＤモニタ２１は、タッチパネル等による入出力機能を有していてもよく、その場合には、ユーザ等のタッチ入力に基づいて、所定の被写体の特定や各種指示入力を行うことができる。

メモリカードコントローラブロック３４−１１は、メモリカードスロットル５１が接続されている。したがって、撮像装置１は、メモリカードスロットル５１に挿入された増設用のメモリカード５２とデジタルカメラとの間で画像データのやり取りを行う。

なお、上述した撮像装置１の構成において、鏡胴ユニット１８、ＣＣＤ３１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２、及びＣＣＤ１信号処理ブロック３４−２は、本実施形態における撮像手段に相当する。また、上述した図２に示す構成では、被写体光像を光電変換するための固体撮像素子としてＣＣＤ３１を用いたが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えばＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を用いてもよい。その場合には、ＣＣＤ１信号処理ブロック３４−２及びＣＣＤ２信号処理ブロック３４−３は、それぞれＣＭＯＳ１信号処理ブロック３４−２及びＣＭＯＳ２信号処理ブロック３４−３に置き換えて同様の処理を行わせることになる。

＜ＣＰＵブロック３４−４の機能構成例＞
次に、上述したＣＰＵブロック３４−４の本実施形態における具体的な機能構成例について図を用いて説明する。図３は、ＣＰＵブロックの機能構成の一例を示す図である。図３に示すＣＰＵブロック３４−４は、自動合焦制御手段（合焦制御手段）３４−４ａと、ＡＦエリア設定制御手段３４−４ｂと、合焦開始位置移動制御手段（合焦位置移動制御手段）３４−４ｃとを有するよう構成されている。

自動合焦制御手段３４−４ａは、例えば撮像手段に含まれる光学系（例えば、鏡胴ユニット１８）を駆動させて、所定の被写体の像を撮像素子（ＣＣＤ３１）の受光部に合焦させて合焦制御を行う。

なお、所定の被写体とは、例えば全撮影エリアに含まれる１又は複数の被写体のうち、撮影エリアの最も中心にいる被写体や、撮像装置１からの距離が一番近い被写体、或いはユーザがＬＣＤモニタ２１からタッチパネル等により指定した被写体等を示す。

また、ＡＦエリア設定制御手段３４−４ｂは、ＡＦ実行時に、その全撮影エリアに対して、予め設定された条件に基づいて、更にＡＦを行うエリア（狭域ＡＦエリア）等を設定する。

合焦開始位置移動制御手段３４−４ｃは、上述した測距手段等によって測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置に焦点（フォーカス）開始位置を移動させる。なお、合焦開始位置移動制御手段３４−４ｃは、予め設定された定期的なタイミングで常時焦点開始位置を移動させ続ける。

また、合焦開始位置移動制御手段３４−４ｃは、例えば、上述した測距手段等によって測定された距離の位置が現在のフォーカス位置から所定距離以上離れた場合にフォーカスを移動させるように制御してもよい。なお、上述したＣＰＵブロック３４−４による具体的な処理内容については後述する。

＜本実施形態における撮像装置１の動作概要例＞
次に、撮像装置１の動作概要例についてフローチャートを用いて説明する。図４は、撮像装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。

なお、以下に示す動作手順において、撮像装置１の動作モードには、撮影する際に使用する撮影モードと、撮影された画像を再生する際に使用する再生モードとが存在するものとする。また、撮影モードの動作には、被写体の顔を認識して、その顔の周囲の画像エリア（以下、「顔エリア」という）に対してＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）処理やＡＦ処理等を行う顔認識モードと、通常の画像エリア（以下、「通常エリア」という）において、ＡＥ処理やＡＦ処理を行う通常モードとが存在するものとする。更に、撮影モードでは、セルフタイマを使用して撮影するセルフタイマモードや、リモコン等によって撮像装置１を遠隔操作するリモコンモード等が存在するものとする。

ここで、本実施形態における動作手順では、例えば撮像装置１の電源スイッチＳＷ１４をＯＮにした状態で、モードダイアル用のＳＷ２を撮影モードに設定すると、撮像装置１は撮影モードとなり、またモードダイアル用のＳＷ２を再生モードに設定した場合には、撮像装置１は再生モードとなる。したがって、撮像装置１の電源スイッチ用のＳＷ１４をＯＮにすると、図４のフローチャートに示される動作手順が開始される。

図４に示す動作手順では、まず、モードの設定が行われ（Ｓ０１）、設定されたモードが動作モードであるか否かを判断する（Ｓ０２）。ここで、動作モードである場合（Ｓ０２において、ＹＥＳ）、次に、その動作モードが撮影モードであるか否かを判断する（Ｓ０３）。つまり、Ｓ０３の処理では、モードダイアル用のＳＷ２の状態が撮影モードであるか、或いは再生モードであるかが判断される。

ここで、Ｓ０３の処理において、ＳＷ２の状態が撮影モードである場合（Ｓ０３において、ＹＥＳ）、モニタリング処理を行う（Ｓ０４）。Ｓ０４の処理では、プロセッサ３４によりモータドライバ１８−５が制御されて鏡胴ユニット１８を構成するレンズ鏡胴が撮影可能な位置に移動され、更に例えばＣＣＤ３１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ３２、ＬＣＤモニタ２１等の撮影に必要とされる各回路に電源が投入される。そして、各光学系１８−１，１８−２によってＣＣＤ３１の受光部に結像された被写体像の情報は、随時ＣＣＤ３１によりＲＧＢアナログ信号に変換され、このＲＧＢアナログ信号は、ＣＤＳ回路３２−１及びＡＧＣ３２−２によって、上述したようにノイズ低減の処理や利得調整の処理等の所定処理がなされ、Ａ／Ｄ変換部３２−３によってＲＧＢデジタル信号に変換され、プロセッサ３４のＣＣＤ１信号処理ブロック３４−２に出力される。

更に、このＲＧＢデジタル信号は、ＣＣＤ１信号処理ブロック３４−２により、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データ、ＪＰＥＧ画像データに変換されＳＤＲＡＭ３３のフレームメモリに書き込まれる。なお、これらの画像データのうち、ＹＵＶ画像データは、ＳＤＲＡＭ３３のフレームメモリから随時読み出され、ＴＶ信号表示ブロック３４−１０によりビデオ信号に変換されて、ＬＣＤモニタ２１やＴＶ等の外部モニタ機器に出力される。

このように、撮影待機状態において、被写体像の画像データを随時ＳＤＲＡＭ３３のフレームメモリに取り込むと共に、被写体像を随時ＬＣＤモニタ２１やＴＶ等の外部モニタ機器に出力する処理をモニタリング処理とする。

Ｓ０４の処理が終了後、例えばモードダイアル用のＳＷ２の設定変更が行われたか否かを判断し（Ｓ０５）、設定変更が行われた場合（Ｓ０５において、ＹＥＳ）、Ｓ０２に戻り変更された設定において後続の処理を行う。また、Ｓ０５の処理において、設定変更が行われていない場合（Ｓ０５において、ＮＯ）、撮影処理を行う（Ｓ０６）。

Ｓ０６の処理では、レリーズスイッチ用のＳＷ１の状態が判断され、レリーズスイッチＳＷ１が押されていない場合には、Ｓ０４の処理に戻る。レリーズスイッチ用のＳＷ１が押された場合には、この時点でＳＤＲＡＭ３３のフレームメモリに取り込まれている被写体の画像データを内蔵メモリ３６やメモリカード５２に記録する処理等が実行され、その後、Ｓ０４の処理に戻る。

つまり、撮像装置１が撮影モードで動作している場合には、上述したＳ０４〜Ｓ０６の処理を繰り返すことになる。この繰り返しの処理を行っている状態をファインダモードという。本実施形態における撮像装置１では、約１／３０秒程度の周期で、これらの処理が繰り返される。ファインダモードでは、モニタリング処理も約１／３０秒程度の周期で繰り返し行われ、これに伴いＬＣＤモニタ２１や外部モニタ機器の表示は更新される。

また、上述したＳ０３の処理において、動作撮影モードでない場合（Ｓ０３において、ＮＯ）、再生モードとして撮影済み画像を再生する（Ｓ０７）。Ｓ０７の処理では、例えば内蔵メモリ３６やメモリカード５２等に記録された画像データをＬＣＤモニタ２１やＴＶ等の外部モニタ機器等に出力させる。

ここで、モードダイアル用のＳＷ２の設定変更が行われたか否かを判断し（Ｓ０８）、設定変更が行われた場合（Ｓ０８において、ＹＥＳ）、Ｓ０２の処理に戻り後続の処理を行う。また、設定変更が行われていない場合（Ｓ０８において、ＮＯ）、Ｓ０７の処理に戻り後続の処理を行う。

次に、本実施形態における撮像装置１が備えている主な機能として、ＡＥ機能、ＡＦ機能、測距ユニット１５の測距センサを用いた測距機能について、具体的に説明する。

＜ＡＥ機能について＞
撮像装置１のＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）機能とは、カメラ等の撮像装置において、絞り値とシャッター速度との組み合わせを変えることにより、ＣＣＤ３１等の撮像素子の受光部の露光量を自動的に決定する機能（自動露光機能）のことであり、ＡＦ（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能とは、撮影レンズの焦点を自動的に合わせる機能（自動合焦機能）のことである。

＜ＡＦ機能について＞
次に、撮像装置１のＡＦ機能について説明する。ＣＣＤ３１によって取り込まれた画像が合焦状態にあるときには、被写体の画像の輪郭部分がはっきりとしているため、この画像の輪郭部分におけるＡＦ評価値が大きくなる。

コントラストＡＦ制御における合焦検出動作時には、フォーカスレンズ１８−２ａを撮影レンズの光軸方向に移動しつつ、フォーカスレンズ１８−２ａの各移動位置におけるＡＦ評価値を算出して、ＡＦ評価値が極大になるフォーカスレンズ１８−２ａの位置（ＡＦ評価値が極大となる位置）を検知する。

また、ＡＦ評価値が極大になる位置が複数ヶ所あることも考慮にいれ、複数ヶ所あった場合には、極大におけるＡＦ評価値の大きさや、その周囲のＡＦ評価値との下降度合いや上昇度合いを判断し、最も信頼性のある位置を合焦位置としてＡＦ処理を実行する。複数あるＡＦ評価値が極大となる位置が何れも高信頼性であった場合には、近距離にある極大位置を合焦位置とする。

ＡＦ評価値のデータは、画像の特徴データとしてプロセッサ３４内のメモリに随時記憶されて、この特徴データはＡＦ処理に利用される。このＡＦ評価値は、デジタルＲＧＢ信号に基づいて、取り込まれた画像内の特定の範囲について算出することができる。

ここで、図５は、ＡＦエリアの一例を示す図である。なお、図５では、ファインダモード時のＬＣＤの表示状態を示しており、ＬＣＤ表示エリア６１内の中央枠が、撮像装置１での通常のＡＦエリア（以下、「通常ＡＦエリア」という）６２である。なお、図５に示す例では、撮像装置１におけるＬＣＤ表示エリア６１内の水平方向に４０％、垂直方向に３０％の部分を通常ＡＦエリア６２としているが、本発明においてはこれに限定されるものではない。

本実施形態における撮像装置１では、レリーズスイッチ用のＳＷ１が押下されると、プロセッサ３４のＣＣＤ１信号処理ブロック３４-２に取り込まれたＲＧＢデジタル信号に基づいて、露光状態を示すＡＥ評価値と画面の合焦度合いを示すＡＦ評価値とが算出されるようになっている。

＜測距ユニット１５の測距センサを用いた測距機能について＞
次に、測距ユニット１５の測距センサを用いた測距機能について図を用いて説明する。図６は、測距方式の一例を説明するための図である。本実施形態における測距センサとは、例えば、レンズ７１と撮像素子（２次元センサ）７２とがそれぞれ２つ並べてあり、その２つの撮像素子（７２−１，７２−２）から得られる画像の視差を用いて、三角測量等によって距離の測定を行うセンサをいい、これらを含めて測距手段という。なお、距離の測定は、全撮影エリア（画像）内の全ての位置で行うことができる。

例えば、図６では、焦点距離ｆＬ、ｆＲのレンズＬ、レンズＲが、基線長Ｂのレンズ間隔で配置されている。なお、ｆＬ、ｆＲは、焦点距離の比でｆＬ＝ｍ＊ｆＲの関係であるとする。つまり、ｍは、焦点比率比である。

また、各レンズで測距したい像が、基線長Ｂを基準にそれぞれｄＬ、ｄＲの位置に結像している。このとき、距離Ｌは、以下の式（１）となる。
Ｌ＝｛（Ｂ＋ｄＬ＋ｄＲ）＊ｍ＊ｆＲ｝／（ｄＬ＋ｍ＊ｄＲ）・・・（１）
ここで、主レンズとは別にｆＬ、ｆＲがｆで等しい専用のＡＦ光学系の場合は、式（１）が以下に示す式（２）のようになる。
Ｌ＝｛（Ｂ＋ｄＬ＋ｄＲ）＊ｆ｝／（ｄＬ＋ｄＲ）・・・（２）
ここで、式（１）においては、左右のレンズ７１−１，７１−２の焦点距離が異なってもよく、レンズＬが撮影用の主レンズと兼用であってもよい。このように、基線長基準でのｄＬ及びｄＲを測定することで距離Ｌを取得することができる。なお、本実施形態における測距機能では、上述した測距方式による測距を所定のタイミングで常時行い、撮像装置１の撮影モードの起動中は、常に測距結果を更新し続ける。なお、本実施形態における２次元センサの数は２つに限定されるものではなく、例えば３以上等の複数の２次元センサを有してもよい。

次に、本実施形態における測距センサを利用した合焦開始位置移動制御処理手順について具体的に説明する。なお、以下に示す合焦開始位置移動制御処理は、例えば上述したＣＰＵブロック３４−４の各構成を用いて実行される処理である。

＜合焦開始位置移動制御処理：実施例１＞
まず、実施例１における合焦開始位置移動制御処理について説明する。実施例１では、測距センサの結果を用いてフォーカス位置をＡＦ開始位置まで移動させる手法について説明する。

上述したように、通常ＡＦが行われる場合には、フォーカス位置を現在いる位置からＡＦ開始位置まで移動させる必要がある。従来手法において、フォーカス位置は、一定の位置に移動させたまま、ＡＦ動作が実行されない限りは移動させない。なお、上述した一定の位置とは、例えば起動直後の場合には、無限位置にピントが合うような位置であり、一度でもＡＦが実行されている場合には、そのＡＦ結果のピント位置である場合が多い。そのため、現在フォーカス位置とＡＦ開始位置との距離が遠かった場合には、フォーカス位置移動に時間がかかってしまう。

そこで、実施例１では、測距センサの結果を用いて、ＡＦ実行前にフォーカス位置をＡＦ開始位置に移動させておくことで、フォーカスの開始位置移動時間を短縮し、高速なＡＦを実現させる。

次に、上述した実施例１における合焦開始位置移動制御処理の具体例についてフローチャートを用いて説明する。図７は、実施例１における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。

図７において、まず撮像装置１に設けられた上述した測距センサから測距情報を取得する（Ｓ１１）。なお、測距情報は、撮像装置１の起動中、所定の短いタイミングで常に測距結果を更新し続け、その測距結果が更新されている。

したがって、測距結果が更新される度に、例えば測距結果の位置から所定範囲だけＡＦスキャン方向とは逆の方向に移動した位置（実施例１では、例えばスキャン範囲の半分だけ移動した位置等）にフォーカスを移動させる（Ｓ１２）。

なお、上述した測距結果の更新のタイミングは、例えば約０．０５〜０．５秒程度のタイミングであればよく、約０．１秒程度が好ましい。また、上述の説明では、スキャン範囲の半分だけ移動した位置にフォーカスを移動させる旨の説明をしたが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、例えば、スキャン範囲の１／３倍、１／４倍、２／３倍、３／４倍だけ移動させる等、任意に移動量を設定することができ、また被写体の移動量の変化等に応じてスキャン範囲も任意に変化させてもよい。

その後、ＡＦ開始ボタン（実施例１では、例えばレリーズスイッチ（以下、「ＲＬスイッチ」という）用のＳＷ１）が押されるまで、上述した各処理を繰り返す。ここで、ＲＬスイッチが押されてＯＮ状態になったか否かを判断し（Ｓ１３）、ＡＦ開始ボタンが押された（ＯＮ状態となった）場合（Ｓ１３において、ＹＥＳ）、開始位置移動処理を行わずに現在のフォーカス位置からＡＦスキャン範囲分のＡＦを実行する（Ｓ１４）。また、Ｓ１３の処理において、ＲＬスイッチが押されていない場合（Ｓ１３において、ＮＯ）、Ｓ１１に戻り後続の処理を行う。

実施例１では、上述したような処理を行うことで、ＡＦ実行時に開始位置移動を行う必要がなくなる。これにより、実施例１では、ＡＦ時の開始位置移動の時間を排除することができるため、ＡＦ時間を短縮することができる。

＜合焦開始位置移動制御処理：実施例２＞
次に、実施例２における合焦開始位置移動制御処理について説明する。上述した実施例１では、測距結果が更新される度にＡＦ開始位置にフォーカスを移動させる手法について説明したが、実施例１では常にフォーカスを移動させ続けるため、それに伴う電池の消費が発生する。

そこで、電池消費を抑えながらＡＦ時間を短縮するため、実施例２では、測距センサの結果を用いて、ＡＦ実行前にフォーカス位置を常に移動させるのではなく、測距結果に所定距離以上の変動があった場合にのみフォーカス位置を移動させるようにする。

ここで、上述した実施例２における合焦開始位置移動制御処理の具体例についてフローチャートを用いて説明する。図８は、実施例２における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。

図８において、まず撮像装置１に設けられた上述した測距センサから測距情報を取得する（Ｓ２１）。なお、測距情報は、撮像装置１の起動中において、上述した所定の短いタイミングで常に測距結果を更新し続け、その測距結果が更新されている。

次に、その測距結果が現在のフォーカス位置から所定距離以上離れているか否かを判断する（Ｓ２２）。具体的には、Ｓ２２の処理では、現在のフォーカス位置と測距結果との差分（現在フォーカス位置−測距結果）が、予め設定された所定距離以上か否かを判断する。なお、Ｓ２２の処理における測距結果とは、例えば鏡胴ユニット１８の繰出し量（フォーカス位置）、すなわちレンズの位置を表すパルス数によって得られる値を用いることができる。この場合、上述した現在のフォーカス位置と測距結果との差分は、現在フォーカス位置と測距結果の距離に相当するフォーカス位置との差分となり、上述した所定距離は、上述した２つのフォーカス位置の差分により得られた値と比較するための所定値となる。

ここで、所定距離以上離れている場合（Ｓ２２において、ＹＥＳ）、フォーカス位置を移動させる（Ｓ２３）。なお、フォーカス移動が行われる際の移動位置は、例えば上述した実施例１と同様に測距結果の位置から所定範囲だけＡＦスキャン方向とは逆の方向に移動した位置（実施例２では、スキャン範囲の半分だけ移動した位置等）とする。

また、Ｓ２２の処理において、所定距離以上離れていない場合（Ｓ２２において、ＮＯ）、フォーカス位置を移動させず、そのままの位置のままとする。

Ｓ２３の処理が終了後、又は、Ｓ２３において所定距離以上離れていない場合（Ｓ２２において、ＮＯ）、ＡＦ開始ボタン（実施例２では、例えばレリーズスイッチ用のＳＷ１）が押されるまで上述した各処理を繰り返す。

具体的には、ＲＬスイッチが押されたか（ＯＮ状態か）否かを判断し（Ｓ２４）、ＲＬスイッチが押されていない場合（Ｓ２４において、ＮＯ）、Ｓ２１に戻り後続の処理を行う。また、Ｓ２４において、ＲＬスイッチが押された（ＯＮ状態となった）場合（Ｓ２４においてＹＥＳ）、現在のフォーカス位置から開始位置の移動処理を行い（Ｓ２５）、ＡＦスキャン範囲分のＡＦを実行する（Ｓ２６）。

ここで、測距結果が現在フォーカス位置から所定距離内であった場合には、開始位置の移動処理が発生してしまうが、フォーカス位置自体が測距結果付近にあるため、開始位置移動にかかる時間は少なくて済むことになる。

実施例２では、上述したような処理を行うことで、常にフォーカスを移動させることがなくなる。そのため、電池消費を抑えることができ、更にＡＦ時間を短縮することができる。

なお、上述したＳ２２における所定距離とは、例えば被写体の種類や位置、移動速度等に応じて任意に設定することができる。例えば、動きの速い被写体である場合には、長めの距離を設定し、動きの遅い被写体であれば短めの距離を設定する。これにより、被写体の動きに応じて適宜フォーカス位置の移動を適切に制御することができる。

＜合焦開始位置移動制御処理：実施例３＞
次に、実施例３における合焦開始位置移動制御処理について説明する。上述した実施例１では、測距結果が更新される度にＡＦ開始位置にフォーカスを移動させる手法について説明したが、実施例１では常にフォーカスを移動させ続けるため、それに伴う電池の消費が発生する。

そこで、電池消費を抑えながらＡＦ時間を短縮するため、実施例２では、測距結果に所定距離以上の変動があった場合にのみフォーカス位置を移動させていたが、実施例３では、測距センサの結果を用いて、ＡＦ実行前にフォーカス位置を常に移動させるのではなく、前回移動した時間から一定時間以上経過している場合にのみフォーカス位置を移動させるようにする。

ここで、上述した実施例３における合焦開始位置移動制御処理の具体例についてフローチャートを用いて説明する。図９は、実施例３における合焦開始位置移動制御処理の一例を示すフローチャートである。

図９において、まず撮像装置１に設けられた上述した測距センサから測距情報を取得する（Ｓ３１）。なお、測距情報は、撮像装置１の起動中、所定の短いタイミングで常に測距結果を更新し続け、その測距結果が更新されている。

次に、その測距結果を取得した時間は、前回移動した時間から一定時間以上経過しているか否かを判断する（Ｓ３２）。なお、上記の時間情報は、例えば上述した図３に示す合焦開始位置移動制御手段３４−４ｃにタイマ手段を設けておき、そのタイマ手段により得られる測距結果を取得した時間とフォーカス位置を移動した時間とをバッファ等のメモリ手段に管理しておく。

ここで、一定時間以上経過している場合（Ｓ３２において、ＹＥＳ）、フォーカス位置を移動させる（Ｓ３３）。なお、フォーカス移動が行われる際の移動位置は、例えば上述した実施例１と同様に測距結果の位置から所定範囲だけＡＦスキャン方向とは逆の方向に移動した位置（実施例３では、スキャン範囲の半分だけ移動した位置等）とする。

また、Ｓ３２の処理において、所定距離以上離れていない場合（Ｓ３２において、ＮＯ）、フォーカス位置を移動させず、そのままの位置のままとする。

Ｓ３３の処理が終了後、又は、Ｓ３３において所定距離以上離れていない場合（Ｓ３２において、ＮＯ）、ＡＦ開始ボタン（実施例３では、例えばレリーズスイッチ用のＳＷ１）が押されるまで上述した各処理を繰り返す。

具体的には、ＲＬスイッチが押されたか（ＯＮ状態か）否かを判断し（Ｓ３４）、ＲＬスイッチが押されていない場合（Ｓ３４において、ＮＯ）、Ｓ３１に戻り後続の処理を行う。また、Ｓ３４において、ＲＬスイッチが押された（ＯＮ状態となった）場合（Ｓ３４においてＹＥＳ）、現在のフォーカス位置から開始位置移動処理を行い（Ｓ３５）、ＡＦスキャン範囲分ＡＦを実行する（Ｓ３６）。

実施例３では、上述したような処理を行うことで、常にフォーカスを移動させることがなくなるため電池消費を抑えることができ、更にＡＦ時間を短縮することができる。

なお、上述したＳ３２における一定時間とは、例えば被写体の種類や位置、移動速度等に応じて任意に設定することができる。例えば、動きの速い被写体である場合には、短めの時間を設定し、動きの遅い被写体であれば長めの時間を設定する。これにより、消費電力をなるべく消費させずに被写体の動きに応じて適宜フォーカス位置の移動を適切に制御することができる。

なお、上述した実施例は、適宜組み合わせて実施することができる。したがって、例えば、実施例２及び３を組み合わせて、所定の距離以上の移動であり、更に所定の時間以上である場合にフォーカス位置移動処理を行うようにすることができる。これにより、より詳細な合焦開始位置移動制処理を実現することができる。

上述したように、本発明によれば、オートフォーカス時間を短縮させることができる。以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１ 撮像装置
１１ サブ液晶ディスプレイ
１２ メモリカード／電池装填部
１３ ストロボ発光部
１４ 光学ファインダ
１５ 測距ユニット
１６ リモコン受光部
１７ ＡＦ補助光発光素子部
１８ 鏡胴ユニット
１９ ＡＦ用ＬＥＤ
２０ ストロボ用ＬＥＤ
２１ ＬＣＤモニタ
３１ ＣＣＤ
３２ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
３３ ＳＤＲＡＭ
３４ デジタルスチルカメラプロセッサ
３５ ＲＡＭ
３６ 内蔵メモリ
３７ ＲＯＭ
３８ 音声入力ユニット
３９ 音声再生ユニット
４０ ストロボ回路
４１ ＬＣＤドライバ
４２ サブＣＰＵ
４３ 操作キーユニット
４４ ブザー
４５ ＵＳＢコネクタ
４６ シリアルドライバ回路
４７ ＲＳ−２３２Ｃコネクタ
４８ ＬＣＤドライバ
４９ ビデオアンプ
５０ ビデオジャック
５１ メモリカードスロットル
５２ メモリカード
６１ ＬＣＤ表示エリア
６２ 通常ＡＦエリア
７１ レンズ
７２ 撮像素子

特開２００１−２２１９４５号公報

Claims (7)

1. 被写体を撮像する撮像素子を含む撮像手段と、
   前記撮像手段に含まれる光学系を駆動させて、前記被写体の像を前記撮像素子の受光部に合焦させて合焦制御を行う合焦制御手段と、
   前記光学系及び前記撮像素子により得られる画像の視差を用いて前記被写体までの距離の測定を行う測距手段と、
   前記測距手段により測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置にフォーカス位置を移動させる合焦位置移動制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記合焦位置移動制御手段は、
   前記測距手段によって測定された距離の位置が現在のフォーカス位置から所定距離以上離れた場合に前記フォーカス位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記合焦位置移動制御手段は、
   前記測距手段からの測距結果を取得した時間から所定時間以上経過した場合に前記フォーカス位置を移動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記合焦位置移動制御手段は、
   前記フォーカス位置を移動させる場合、前記測距手段による測距結果の位置を基準として、前記自動合焦制御手段による合焦時のスキャン方向とは逆の方向に所定範囲移動させることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記所定範囲は、前記被写体の移動量に応じて変更することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 撮像素子を含む撮像手段により被写体を撮像する撮像ステップと、
   前記撮像手段に含まれる光学系を駆動させて、前記被写体の像を前記撮像素子の受光部に合焦させて合焦制御を行う合焦制御ステップと、
   前記光学系及び前記撮像素子により得られる画像の視差を用いて前記被写体までの距離の測定を行う測距ステップと、
   前記測距ステップにより測定された距離の位置から所定距離だけ離れた位置にフォーカス位置を移動させる合焦位置移動制御ステップとを有することを特徴とする撮像方法。
7. コンピュータを、
   請求項１乃至５の何れか１項に記載の撮像装置として機能させることを特徴とする撮像プログラム。

Images