JP2013125050A - 撮像装置、合焦方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】コンティニュアスオートフォーカス動作時にパンニングや、ティルティングが発生しても、フォーカスの誤合焦や、ハンチングを防止することができる。
【解決手段】撮影手段２０は、フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有し、被写体を撮影する。合焦手段２１は、フォーカスレンズを光軸上で移動させることにより、撮影手段２０により撮影される被写体に合焦させる。移動検出手段２２は、当該撮像装置の移動を検出する。制御手段２３は、撮影手段２０により撮影される被写体に対して、合焦手段２１による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、移動検出手段２２による当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、合焦手段２０の動作とフォーカスレンズの位置とを制御する。
【選択図】図６

Description

本発明は、移動する被写体に対して合焦動作を継続するコンティニュアスオートフォーカス（continuance auto focus）機能を有する撮像装置、合焦方法、及びプログラムに関する。

デジタルカメラや、カメラ機能を有する携帯端末などの撮像装置では、移動する被写体に対して合焦動作を継続するコンティニュアスオートフォーカスが知られている。コンティニュアスオートフォーカスでは、撮像エリア内の中央にオートフォーカス支援エリアを設け、該オートフォーカス支援エリアから得られたコントラスト値が最大になる位置を合焦位置とするように、フォーカスレンズを前後に移動させて合焦動作を行っている。

ところで、コンティニュアスオートフォーカスにおいて、壁などコントラストが低い被写体から人形などコントラストが高い被写体を徐々に撮像エリア内に入れるようなパンニング（panning）を行うと、パンニングに従ってコントラストが高い被写体が徐々にオートフォーカス支援エリアに入ってくる。すなわち、被写体がオートフォーカス支援エリアに入ってくることによるコントラストの増加が生じる。

全体的にコントラストが小さくなる低照度環境下で、ボケによるコントラスト低下よりも、被写体がオートフォーカス支援エリアに入ってくることによるコントラスト増加が勝った場合、オートフォーカスが誤動作し、ボケる方向にフォーカスレンズを移動させてしまうという問題がある。

また、パンニングや、ティルティング（tilting）で被写体までの距離が変化すると、頻繁にコンティニュアスオートフォーカスが動くため、ピントが合ったり、ボケたりを繰り返すというハンチングが発生するという問題がある。

特許文献１には、ビデオカメラに角速度センサを設け、該角速度センサの出力から、ビデオカメラのパンニング、またはティルティングを検出し、パンニング、またはティルティング撮影の場合には、オートフォーカス時のフォーカスレンズの移動速度を遅くするか、または停止することにより、フォーカスを安定させるという技術が開示されている。

特開平０６−０３８０９０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、パンニング、またはティルティングが検出された場合に、フォーカスレンズの移動速度を遅くするため、合焦動作に遅れが生じるという問題がある。また、パンニング、またはティルティングが検出された時点で、フォーカスレンズの移動を停止させた場合には、合焦位置でない位置で停止する可能性があり、誤合焦を防止することができないという問題がある。

そこで本発明は、コンティニュアスオートフォーカス動作時にパンニングや、ティルティングが発生しても、合焦動作が遅れるなどの不具合を生じることなく、フォーカスの誤合焦や、ハンチングを防止することができる撮像装置、合焦方法、及び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、フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有し、被写体を撮影する撮影手段と、
前記フォーカスレンズを光軸上で移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦手段と、
当該撮像装置の移動を検出する移動検出手段と、
前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦手段による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記移動検出手段による当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦手段の動作と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御手段と
を備えることを特徴とする撮像装置である。

本発明の合焦方法は、フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影ステップと、
前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦ステップと、
当該撮像装置の移動を検出する検出ステップと、
前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦ステップによる合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ステップでの当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御ステップと
を含むことを特徴とする合焦方法である。

本発明のプログラムは、撮像装置のコンピュータに、
フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影機能、
前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦機能、
当該撮像装置の移動を検出する検出機能、前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦機能による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ス機能での当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御機能
を実行させることを特徴とするプログラムである。

この発明によれば、コンティニュアスオートフォーカス動作時にパンニングや、ティルティングが発生しても、合焦動作が遅れるなどの不具合を生じることなく、フォーカスの誤合焦や、ハンチングを防止することができる。

本発明の実施形態による撮像装置１の構成を示すブロック図である。 本実施形態による撮像装置１のカメラモジュール２での撮像エリアとオートフォーカス支援エリアとの関係を示す模式図である。 本実施形態による撮像装置１のカメラモジュール２での合焦動作を説明するための概念図である。 本実施形態による撮像装置１でのパンニングを説明するための斜視図である。 本実施形態による撮像装置１でのコンティニュアスオートフォーカス制御の動作を説明するためのフローチャートである。 付記１の構成を示すブロック図である。

本発明では、コンティニュアスオートフォーカス機能を有する携帯端末において、撮影画像の変化がパンニング、またはティルティングで生じたか否か判定し、パンニング、ティルティングで撮影画像の変換が生じた場合には、コンティニュアスオートフォーカス制御を停止し、フォーカスレンズを指定位置（被写界深度の深い位置）に停止させることで、フォーカスの誤合焦や、ハンチングを防止する。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態による撮像装置１の構成を示すブロック図である。図において、撮像装置１は、例えば、カメラ機能付き携帯電話などからなり、カメラモジュール２、画像処理部（ＩＳＰ：画像処理ＬＳＩ）３、加速度センサ４、ホストＣＰＵ５、及び表示部（ＬＣＤ）６を備えている。カメラモジュール２は、撮像レンズ２−１、撮像素子２−２、ＶＣＭ（Voice Coil Motor：ボイスコイルモータ）２−３、及びドライバ２−４を備えている。

撮影レンズ２−１は、図示しない複数のレンズ群から構成されるフォーカスレンズ等を含み、撮像素子２−２上に被写体像を結像させる。撮像素子２−２は、一定周期毎に被写体像のＲＧＢ値の各色の光の強さを光電変換して撮像信号として画像処理部３に出力する。ＶＣＭ２−３は、上記フォーカスレンズを光軸方向に沿って駆動させる。

ドライバ２−４は、画像処理部３から送られてくる制御信号に従って、ＶＣＭ２−３を駆動する。ドライバ２−４は、ＥＥＰＲＯＭを有し、ＥＥＰＲＯＭには、コンティニュアスオートフォーカス時に、パンニングによる誤合焦を防ぐため、フォーカスレンズを移動させる位置として、予め指定位置（被写界深度の深い位置）が保持されている。

画像処理部３は、撮像された画像データに各種の画像処理を行った後、ホストＣＰＵ５に転送する。また、画像処理部３は、撮像時に、オートフォーカスの一機能である、コンティニュアスオートフォーカスを実行する。画像処理部３は、撮像素子２−２から所定のタイミングで順次出力される撮像信号からコントラスト値を取得し、該コントラスト値が最大となるようにドライバ２−４に指示し、ＶＣＭ２−３を駆動制御してフォーカスレンズを移動させることで、コンティニュアスオートフォーカス制御を実現する。

加速度センサ４は、当該撮像装置１のパンニング（ティルティングも含むが、説明を簡単にするためティルティングを省略）を検出し、検出結果をホストＣＰＵ５に転送する。ホストＣＰＵ５は、当該撮像装置１の各部の動作を制御する。特に、本実施形態では、ホストＣＰＵ５は、コンティニュアスオートフォーカス制御を行う際に、加速度センサ４からの検出結果（パンニング、ティルティングの有無）を、画像処理部３に供給する。

画像処理部３は、ホストＣＰＵ５から供給される加速度センサ４の検出結果から、パンニングが検出されたと判定された場合、それまで行っていたコンティニュアスオートフォーカス制御を停止し、ドライバ２−４を制御し、ＥＥＰＲＯＭに保持されている指定位置を読み込み、ＶＣＭ２−３を駆動してフォーカスレンズを指定位置へ移動させる。

表示部６は、カラーＬＣＤとその駆動回路を含み、撮影待機状態にあるときには、撮像素子２−２によって撮像された被写体をライブビュー画像として表示する。

図２は、本実施形態による撮像装置１のカメラモジュール２での撮像エリアとオートフォーカス支援エリアとの関係を示す模式図である。撮像エリア１０内には、オートフォーカス支援エリア１１が設けられている。画像処理部３は、コンティニュアスオートフォーカス制御時には、オートフォーカス支援エリア１１から得られたコントラスト値が最大になる位置を合焦位置とするように、フォーカスレンズを前後に移動させるべく、ドライバ２−４を駆動制御する。

図３は、本実施形態による撮像装置１のカメラモジュール２での合焦動作を説明するための概念図である。図３では、横軸にフォーカスレンズの光軸上の位置、縦軸にオートフォーカス支援エリア１１のコントラスト値を示している。図３には、ピーク検出サーチの様子を示しており、例えば、フォーカスレンズを前後（位置ａ＝コントラスト値Ｃａ、位置ｂ＝コントラスト値Ｃｂ）に微動させ、オートフォーカス支援エリア１１から得られたコントラスト値が大きくなる方向に（図示の例の場合、位置ａ→位置ｂの方向に）、フォーカスレンズを移動し、コントラスト値が最大（Ｃ）になる位置（ピーク位置）を合焦位置としてフォーカスを合わせる。

図４は、本実施形態による撮像装置１でのパンニングを説明するための斜視図である。図４において、加速度センサ４は、撮像装置１に搭載されたカメラモジュール２の実装方向（レンズの向き）と同じ方向に実装される。加速度センサ４は、撮影時に撮像装置１がパンニング（ティルティング）されたことを検出する。画像処理部３は、パンニングが検出された場合には、コンティニュアスオートフォーカス制御を停止して、フォーカスレンズを指定位置（被写界深度の深い位置）に移動して停止させる。これにより、コンティニュアスオートフォーカスの誤動作によるピンボケや、頻繁に合焦動作を行うハンチングの発生を防止する。

次に、本実施形態の動作について説明する。
図５は、本実施形態による撮像装置１でのコンティニュアスオートフォーカス制御の動作を説明するためのフローチャートである。本実施形態では、一般的なコンティニュアスオートフォーカス制御の動作に対して、加速度センサ４の結果を判定するステップと、コンティニュアスオートフォーカス制御を停止するステップと、フォーカスレンズを指定位置（被写界深度の深い位置）へ移動するステップが追加されている。

画像処理部３は、撮影が開始されると、オートフォーカス支援エリア１１内のコントラスト値を取得し（ステップＳ１０）、図３で説明したように、フォーカスレンズを前後に微動させることにより、ピーク位置の方向を判定し（ステップＳ１２）、ピーク位置の方へ移動するように、ドライバ２−４を駆動制御し、ＶＣＭ２−３によってフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ１４）。

次に、ホストＣＰＵ５は、加速度センサ４の出力結果に基づいて、パンニングが検出されたか否かを判断する（ステップＳ１６）。そして、パンニングが検出されない場合には（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、画像処理部３は、上述した動作を繰り返す。これにより、オートフォーカス支援エリア１１内のコントラスト値が最大になるように、フォーカスレンズを前後に微動させながら移動させることで、コンティニュアスオートフォーカス制御が行われる。

上記コンティニュアスオートフォーカス制御において、ホストＣＰＵ５が、加速度センサ４の出力結果からパンニングが検出されたと判断した場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、画像処理部３は、上記コンティニュアスオートフォーカス制御を停止する（ステップＳ１８）。なお、コンティニュアスオートフォーカス制御を停止するとは、フォーカスレンズの前後移動を一旦停止することを意味する。

次に、画像処理部３は、ドライバ２−４を制御し、ＥＥＰＲＯＭに保持されている指定位置を読み込ませ、ＶＣＭ２−３を駆動してフォーカスレンズを指定位置（被写界深度の深い位置）へ移動させる（ステップＳ２０）。次に、画像処理部３は、コンティニュアスオートフォーカス制御の停止コマンドが指示されたか否かを判断する（ステップＳ２２）。停止コマンドとは、例えば、ユーザが撮影動作を終了した場合や、ユーザがシャッターを全押しして撮像動作へ移行する場合などに発生する。

そして、停止コマンドが指示されていない場合には（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ１６に戻り、パンニングが続いている場合には（ステップＳ１６のＹＥＳ）、コンティニュアスオートフォーカス制御の停止、フォーカスレンズの指定位置（被写界深度の深い位置）への移動を継続する（既に指定位置に移動している場合にはその位置を保持する）。そして、パンニングが検出されなくなると（ステップＳ１６のＮＯ）、ステップＳ１０に戻り、コンティニュアスオートフォーカス制御を再開する。

上述した実施形態によれば、パンニングが発生した場合に、コンティニュアスオートフォーカス制御を停止することで、頻繁に合焦動作を行なうハンチングを防止することができる。また、フォーカスレンズを指定位置（被写界深度の深い位置）に移動して停止させることで、パンニングよる誤合焦を防止することができる。

なお、上述した実施形態では、パンニングの発生に対する動作についてのみ説明したが、これに限らず、ティルティングの発生時にも、同様の動作で対応可能である。

また、本発明の実施形態は、撮像装置１としてカメラ機能付き携帯電話（スマートフォンを含む）に適用した例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラ機能、及びコンティニュアスオートフォーカス機能を搭載したデジタルカメラ、その他の電子機器（例えば、ゲーム機、タブレットＰＣ、ノートＰＣ）にも幅広く適用できる。

以下、本発明の特徴を付記する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されるが、以下には限られない。

（付記１）
図６は、付記１の構成図である。なお、図６と図１との対応について説明する。図６において、撮影手段２０は、図１のカメラモジュール２における撮影レンズ２−１と撮像素子２−３とに相当する。また、合焦点手段２１は、図１のカメラモジュール２におけるＶＣＭ２−３とドライバ２−４とに相当する。また、移動検出手段２２は、加速度センサ４に相当し、制御手段２３は、画像処理部３とホストＣＰＵ５とを合わせた構成に相当する。

図６に示すように、付記１記載の発明は、
フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有し、被写体を撮影する撮影手段２０と、
前記フォーカスレンズを光軸上で移動させることにより、前記撮影手段２０により撮影される被写体に合焦させる合焦手段２１と、
当該撮像装置の移動を検出する移動検出手段２２と、
前記撮影手段２０により撮影される被写体に対して、前記合焦手段２１による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記移動検出手段２２による当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦手段２０の動作と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御手段２３と
を備えることを特徴とする撮像装置である。

（付記２）
前記制御手段は、前記移動検出手段によって、当該撮像装置の移動が検出されると、前記合焦手段の動作を停止させるとともに、前記フォーカスレンズを所定位置に移動させることを特徴とする付記１に記載の撮像装置である。

（付記３）
前記所定位置は、被写界深度が最も深くなる位置であることを特徴とする付記２に記載の撮像装置である。

（付記４）
前記移動検出手段は、少なくとも、当該撮像装置が水平方向に移動するパンニングを検出することを特徴とする付記１乃至３のいずれかに記載の撮像装置である。

（付記５）
フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影ステップと、前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦ステップと、当該撮像装置の移動を検出する検出ステップと、前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦ステップによる合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ステップでの当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御ステップとを含むことを特徴とする合焦方法である。

（付記６）
前記制御ステップは、前記検出ステップでの該撮像装置の移動が検出されると、前記合焦ステップによる合焦動作を停止させるとともに、前記フォーカスレンズを所定位置に移動させることを特徴とする付記５に記載の合焦方法である。

（付記７）
前記所定位置は、被写界深度が最も深くなる位置であることを特徴とする付記６に記載の合焦方法である。

（付記８）
撮像装置のコンピュータに、フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影機能、前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦機能、当該撮像装置の移動を検出する検出機能、前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦機能による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ス機能での当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御機能を実行させることを特徴とするプログラムである。

１ 撮像装置
２ カメラモジュール
２−１ 撮像レンズ
２−２ 撮像素子
２−３ ＶＣＭ
２−４ ドライバ
３ 画像処理部
４ 加速度センサ
５ ホストＣＰＵ
６ 表示部
２０ 撮影手段
２１ 合焦手段
２２ 移動検出手段
２３ 制御手段

Claims (8)

1. フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有し、被写体を撮影する撮影手段と、
   前記フォーカスレンズを光軸上で移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦手段と、
   当該撮像装置の移動を検出する移動検出手段と、
   前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦手段による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記移動検出手段による当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦手段の動作と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御手段は、
   前記移動検出手段によって、当該撮像装置の移動が検出されると、前記合焦手段の動作を停止させるとともに、前記フォーカスレンズを所定位置に移動させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記所定位置は、
   被写界深度が最も深くなる位置である
   ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記移動検出手段は、
   少なくとも、当該撮像装置が水平方向に移動するパンニングを検出する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
5. フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影ステップと、
   前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦ステップと、
   当該撮像装置の移動を検出する検出ステップと、
   前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦ステップによる合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ステップでの当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御ステップと
   を含むことを特徴とする合焦方法。
6. 前記制御ステップは、
   前記検出ステップでの該撮像装置の移動が検出されると、前記合焦ステップによる合焦動作を停止させるとともに、前記フォーカスレンズを所定位置に移動させる
   ことを特徴とする請求項５に記載の合焦方法。
7. 前記所定位置は、
   被写界深度が最も深くなる位置である
   ことを特徴とする請求項６に記載の合焦方法。
8. 撮像装置のコンピュータに、
   フォーカスレンズを含む光学レンズ系を有する撮影手段で被写体を撮影する撮影機能、
   前記フォーカスレンズの光軸上の位置を移動させることにより、前記撮影手段により撮影される被写体に合焦させる合焦機能、
   当該撮像装置の移動を検出する検出機能、
   前記撮影手段により撮影される被写体に対して、前記合焦機能による合焦動作を連続的に行うコンティニュアスオートフォーカス機能を実行する際に、前記検出ス機能での当該撮像装置の移動の検出有無に基づいて、少なくとも、前記合焦動作の実行／停止と前記フォーカスレンズの位置とを制御する制御機能
   を実行させることを特徴とするプログラム。
   
   
   

Images