JP2020046599A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】事前に記憶されていな任意の撮像方向でもフォーカスの制御範囲を設定することを可能にした撮像装置を提供すること。【解決手段】オートフォーカス手段、カメラの撮像方向を検知する撮像方向検知手段、撮像方向を複数記憶する撮像方向記憶手段、前記撮像方向でのフォーカス結果を複数記憶するフォーカス記憶手段、フォーカス制御範囲を制限する制限手段、を備えた撮像装置であって、前記フォーカス制御範囲は前記フォーカス記憶手段に記憶された複数のフォーカス結果および前記撮像方向記憶手段に記憶された前記複数の撮像方向および前記撮像方向検知手段から演算して求めることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特にオートフォーカス機能を備えた撮像装置に関する。

従来、交換レンズ式一眼レフカメラ等のカメラシステムにおいて、位相差方式のオートフォーカスを搭載したシステムが知られている。

この方式は、撮影レンズの異なる射出瞳領域を通過した被写体からの光束を一対のラインセンサ上に結合させ、被写体像を光電変換して得られた一対の像信号の相対位置変位量である像ずれ量を求める。

そして、この像ずれ量より被写体のデフォーカス量を検出して、これに基づいて撮影レンズの駆動を行う技術が広く知られている。

またその多くは、静止する被写体のみならず、移動する被写体にレンズ駆動を追従させるサーボモードを備えている。

具体的な追従方法としては、過去に得た２点のデフォーカス量から、被写体の像面位置（被写体に合焦するであろうと予測される位置）を取得する。

その被写体の像面位置とその検出時刻の差分をとり、像面位置の変化量、つまり像面速度を求めることによって、検出点から所定時間後の像面位置を予測し、撮影レンズをその位置へ駆動させるものがある。

また、過去に得た３点の被写体の像面位置とその検出時間から、２次曲線、つまり像面速度と像面速度の変化量である像面加速度を求めることによって、検出点から所定時間後の像面位置を予測するものもある。

しかしながら、サーボモード時に狙った被写体ではなく背景等に合焦してしまう中抜けと呼ばれる現象が発生することがある。

この中抜け対策のために、特許文献１では、フォーカスリミッタを備えフォーカス駆動範囲を設定することができ、フォーカスのサーチ範囲を制限することが可能となっている。

また、特許文献２では、被写体までの距離と撮像方向を事前に記憶しておき、撮像方向に対応して記憶されている距離情報に基づいてオートフォーカスの作動範囲を制限する制限手段を有している。

これにより被写体の距離が異なった状態においても、カメラの撮像方向からフォーカスの作動範囲を変えることができる。

特開２００９−１５１４７号公報 特許４１６４３２７号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された従来技術ではサーボモード時においては対象被写体の距離が絶えず変化しているため、フォーカスのサーチ範囲を設定するためには、かなり広いフォーカス範囲を設定しなければならず、中抜けの対策とするには十分に効果がでないという課題がある。

また、上記の特許文献２に開示された従来技術では、記憶した撮像方向に関しては記載されているが、記憶していない撮像方向、例えば記憶されている撮像方向同士の間の撮像方向に関しては記載されていない。

また、実際に使用する際には同じ撮像方向でも距離が異なることがある。

例えば陸上競技のトラック競技ではトラックの奥側と手前側の選手が走ることになるため、撮像方向が同じになることがあるが、このときの対策に関して記載されていない。

そこで、本発明の目的は、事前に記憶されていな任意の撮像方向でもフォーカスの制御範囲を設定することを可能にした撮像装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
オートフォーカス手段、
カメラの撮像方向を検知する撮像方向検知手段、
撮像方向を複数記憶する撮像方向記憶手段、
前記撮像方向でのフォーカス結果を複数記憶するフォーカス記憶手段、
フォーカス制御範囲を制限する制限手段、を備えた撮像装置であって、
前記フォーカス制御範囲は前記フォーカス記憶手段に記憶された複数のフォーカス結果および前記撮像方向記憶手段に記憶された前記複数の撮像方向および前記撮像方向検知手段から演算して求めることを特徴としている。

本発明によれば、記憶されていない撮像方向でもフォーカスの制御範囲を設定することを可能にした撮像装置を提供することができる。

本発明の実施の形態にかかわる、一眼レフレックスカメラと該カメラに装着される撮影レンズとによって成るカメラシステムの概略構成図 本発明の画面上の測距点位置の例を示した説明図 本発明の実施例１における撮像方向と撮像方向に対応したフォーカス結果を複数記憶するフローチャート 本発明の実施例１におけるサーボモード時の焦点検出を行う方法に関して示したフローチャート 本発明の撮像方向とフォーカス結果登録時の被写体位置および撮影時の被写体位置を示した模式図 本発明の実施例２における撮像方向が同じで被写体距離が異なる状態を示した説明図 本発明の実施例２における撮像方向と撮像方向に対応したフォーカス結果を複数記憶するフローチャート 本発明の実施例２におけるサーボモード時の焦点検出を行う方法に関して示したフローチャート 実施例２における撮像装置内に記憶されている競技場の情報を背面液晶に表示した際の説明図

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置である。

以下、図１を参照して、本発明の第１の実施例による、撮像装置について説明する。

図１において、着脱可能な撮影レンズ１の内部には撮影光学系２、撮影光学系を構成するレンズのすべて、もしくは一部を移動させ、焦点調整するための焦点調整手段３、撮影レンズ１を制御するためのレンズ制御手段４、ＲＯＭ等のレンズ記憶手段５を含んでいる。

カメラ本体８は、主ミラー９、撮影媒体としてフィルムまたは撮像素子１５、サブミラー１６、焦点検出装置１７、カメラ制御手段２０、カメラ記憶手段２５を含んでいる。

撮影レンズ１およびカメラ本体８は接点２６を有し、互いに装着された状態では接点２６を介して情報の通信や電源の供給が行われる。

Ｌａは撮影レンズ１の光軸である。光軸Ｌａにそって入射する光束は半透過部を備える主ミラー９に達し、反射光と透過光の二つの光束に分割される。

反射光側には光軸Ｌａにそって焦点板１０、ペンタプリズム１１、接眼レンズ１２が配置され、これらの部材は焦点板１０上に形成されたファインダー像の視認のためのファインダー系を構成する。

一方、主ミラー９の透過光側には光軸Ｌａにそって、可動のサブミラー１６、位相差焦点検出装置１７が配置される。

自動焦点検出の際には、焦点検出装置１７からの出力に基づき、撮影レンズ１の内部に配置される焦点調整手段３により、撮影光学系２を構成するレンズのすべて、もしくは一部が駆動され焦点状態が調節される。

焦点検出装置１７には、例えば図２の２０１示されるように画面上の複数箇所に対応する位置に焦点検出センサ（焦点検出領域）１８が配置されている。

図２では、画面上の６５箇所の位置に焦点検出センサ１８が配置されたときの画面上の測距点位置の例を示している。

カメラ制御手段２０は焦点検出装置１７の検出結果をレンズ制御手段４に送ることで、焦点位置を調節する。

位置センサ２１は、例えばＧＰＳ受信機であり、カメラの位置情報を取得することができる。

方位センサ２２は、例えば電子コンパスであり、撮影レンズの方向情報を取得することが可能となっている。

角速度センサ２３は例えばジャイロセンサーでありカメラの角速度を取得することができる。

カメラ本体２は、合焦後も繰返し焦点検出を行い、被写体の動きに焦点を追従させるサーボＡＦ（オートフォーカス）モードを設定するモード設定部も備えている。

カメラ制御部１３は、サーボＡＦモードにおいて、焦点検出装置１７から得られる焦点情報に基づいて被写体を捕捉したと判定する被写体捕捉判定部を備えている。

本発明では、カメラ記憶手段２５に方位センサ２２で取得された撮影方向の方位角と焦点検出装置１７で取得される被写体距離情報の記憶を事前に行う。

そしてサーボＡＦモード撮影時には後述する方法で事前に記憶した情報をもとに被写体距離範囲を予測し、焦点検出装置１７の複数個所に対応する焦点検出センサ１８の結果から予測した被写体距離範囲内にある結果を測距対象物とし焦点調整を行う。

次に、図３を使用して、カメラ記憶手段２５への方位センサ２２で取得された撮影方向の方位角と焦点検出装置１７で取得される被写体距離情報の記憶方法を説明する。

図３は本実施形態の撮像装置における複数の撮像方向と撮像方向に対応したフォーカス結果を複数記憶するフローチャートである。

フォーカス記憶モードが開始されると、図２のステップＳ３０１では方位角、測距結果を記憶するメモリの初期化を行う。

図３のステップＳ３０１においてｉは方位角、測距結果を記憶する地点の地点番号を示し、ｉを１とすることで１つめの地点の方位角、測距結果を記憶するように指示する。

ステップＳ３０２において撮影者はカメラレンズを登録する目標地点に向ける。

ステップＳ３０３において撮影者によりシャッターボタンが半押しされることで撮影レンズ１の向いている方位角情報を取得する。

ステップＳ３０４では、シャッターボタンが半押しされ方位角情報を取得すると同時に、焦点検出装置にて目標物の測距を行う。

ここでの目標物は実際に撮影する被写体でなくても、被写体が通過する予定付近の被写体であり、例えば被写体が通過付近に書かれている白線等でよい。

ステップＳ３０５では焦点検出装置１７の測距結果をもとにフォーカスレンズを駆動する。

ステップＳ３０５にてフォーカスレンズを駆動が終了した時点で合焦音等の測距完了情報を行う。

ステップＳ３０６合焦完了後シャッターボタンが全押しされることで記憶時の撮影を行う。

撮影が行われると同時にステップＳ３０７では撮影レンズ１の向いている方位角情報と焦点検出装置１７からの測距結果をカメラ記憶手段２５に記憶する。

以上、Ｓ３０１からＳ３０８が１つのポジションの方位角と被写体距離情報を記憶する一連の流れとなる。

再びＳ３０１に戻りＳ３０１からＳ３０８を繰り返すことで２つめのポジションの方位角と被写体距離情報を登録する。

さらにＳ３０１からＳ３０８を複数回繰り返すことで複数点のポジションの方位角と被写体距離情報を登録する。

さらに本実施例は被写体距離情報の範囲をＳ３０９、Ｓ３１０で設定できる。

本実施例では記憶した被写体距離±１０ｍ、５ｍ、１ｍで被写体距離の範囲を設定できる。

次に図４を使用して、サーボ撮影の際の合焦方法について説明する。

図４は記憶した被写体距離情報と方位角をもとに実際に撮影する際の焦点検出を行う方法に関して示したフローチャートである。

サーボＡＦモード時に被写体距離範囲制限モードがＯＮのとき、Ｓ４０２は方位センサ２２で撮影レンズが向いている方位角情報を取得する。

ステップＳ４０３およびステップＳ４０４では撮影レンズが向いている方向付近で記憶されている方位角を取得する。

ステップＳ４０３で使用されている変数ｉは被写体記憶情報の記憶番号に対応する。

方位センサ２２で取得した撮影レンズの方位角情報がｉ番目に記憶されている方位角情報とｉ＋１番目に記憶されている方位角情報の間の場合はステップＳ４０３とＳ４０４のループを終了する。

ステップＳ４０５では被写体記憶情報と方位角記憶情報と方位センサ２２取得した方位角情報をもとに被写体までの距離を演算で推定する。

Ｓ４０６では測距点全点の演算結果を求め、ステップＳ４０５で取得した被写体までの距離および設定時に図３のステップＳ３１０で登録した制限範囲内にある演算結果をもとにフォーカスを合わせる測距点を選択する。

具体的には本実施例では、演算結果が制限範囲内にある測距点のうち、もっとも距離が近い演算結果の測距点が合焦するようにフォーカスレンズを駆動する。

また全測距点の演算結果が制限範囲内にない場合は、ステップＳ４０５で演算した被写体距離に合焦するようにフォーカスレンズを駆動する。

次に図５および数式１を使用して、図４のステップＳ４０５での被写体推定距離の演算方法について説明する。

図５はカメラの位置および登録時の被写体位置および撮影時の被写体位置を示した模式図である。

図５において図の上側が方位北を示している。

北側がｘ軸プラス側、西がｙ軸プラス側となるように座標系を設定する。

座標系の原点５０１はカメラのある位置を示している。

図５中ｉは被写体距離情報登録時のｉ番目の被写体の位置を示し、図４中ｉ＋１は被写体距離情報登録時のｉ＋１番目の被写体の位置を示している。

被写体距離情報登録時のｉ番目の被写体の距離をＬ_ｉ、北側を基準した半時計周りであらわされる方位角をθ_ｉとする。

また被写体距離情報登録時のｉ＋１番目の被写体の距離をＬ_ｉ＋１、北側を基準した半時計周りであらわされる方位角をθ_ｉ＋１とする。

また撮影時の被写体のまでの距離をＬ、北側を基準した半時計周りであらわされる方位角をθとすると、撮影時の被写体までの距離Ｌは数式１のようにあらわされる。

撮影時の被写体の北側を基準した半時計周りであらわされる方位角をθは方位センサ２２から取得される。

本実施例で登録した被写体距離情報間を直線補完して任意のカメラ方位角での撮影時の被写体までの距離を計算しているが、登録した被写体距離情報からスプライン補完等で計算してもよい。

以下、図６を参照して、本発明の第２の実施例による、撮像装置について説明する。

競技場でのトラック競技等で撮影を行う場合、被写体はトラックを周回することがある。

周回する場合、カメラ記憶手段２５に方位センサ２２で取得された撮影方向の方位角と焦点検出装置１７で取得される被写体距離情報の記憶を行い、実施例１と同様の方法で被写体距離を推定すると、同じ方位角で２つの被写体距離が存在する。

図６を用いて、同じ方位角で２つの被写体距離が存在する場合について説明する。

図６のうち６０１は競技場のトラックを示している。

また６０２は撮像装置を示し、矢印６０３は撮影レンズの向いている方向を示している。

図６の状態の場合、撮影レンズが向いている方向で被写体を撮影する場合、被写体の位置が点６０４と点６０５の場合が存在する。

本実施例では同じ方位角での２つの被写体距離を判別するために、角速度センサ２３の角速度方向情報を利用する。

図７は本実施形態の撮像装置における複数の撮像方向と撮像方向に対応したフォーカス結果を複数記憶するフローチャートである。

図７のステップＳ７０１からＳ７０８までは実施例１のステップと同様である。

本実施例では図７のＳ７０８の登録地点が終了後、Ｓ７０９で登録地点数＋１の情報として登録地点１の方向角情報、測距結果を記憶する。

これにより周回する競技場のトラックを一周する情報を記憶することになる。

次に図８を用いて、本実施例のサーボモード撮影の際の合焦方法について説明する。

図８は本実施例での記憶した被写体距離情報と方位角をもとに実際に撮影する際の焦点検出を行う方法に関して示したフローチャートである。

サーボモード時に被写体距離範囲制限モードがＯＮのとき、Ｓ８０２では方位センサ２２で撮影レンズが向いている方位角情報を取得する。

またＳ８０３では角速度センサ２３で撮影レンズが移動した角速度の方向情報を取得する。

ステップＳ８０４およびステップＳ８０５では撮影レンズが向いている方向付近で記憶されている方位角を取得する。

ステップＳ８０４で使用されている変数ｉは被写体記憶情報の記憶番号に対応する。

方位センサ２２で取得した撮影レンズの方位角情報がｉ番目に記憶されている方位角情報とｉ＋１番目に記憶されている方位角情報の間の場合はステップＳ８０４とＳ８０５のループを終了する。

ステップＳ８０６では被写体までの距離を演算するデータの角速度方向と撮影時の角速度方向と一致しているかを確認する。

ステップＳ８０６ではｉ＋１番目に記憶されている方位角情報からｉ番目に記憶されている方位角情報を引いた符号と現在の撮影レンズが移動している角速度の方向を比較して、
一致していればステップＳ８０７に進む。

一致していない場合は、ステップＳ８０４に戻る。

ステップＳ８０７では被写体記憶情報と方位角記憶情報と方位センサ２２取得した方位角情報をもとに被写体までの距離を演算で推定する。

Ｓ８０８では測距点全点の演算結果を求め、ステップＳ８０７で取得した被写体までの距離および設定時に図６のステップＳ７１０で登録した制限範囲内にある演算結果をもとにフォーカスを合わせる測距点を選択する。

具体的には本実施例では、演算結果が制限範囲内にある測距点のうち、もっとも距離が近い演算結果の測距点が合焦するようにフォーカスレンズを駆動する。

また全測距点の演算結果が制限範囲内にない場合は、ステップＳ８０７で演算した被写体距離に合焦するようにフォーカスレンズを駆動する。

以下、図９を参照して、本発明の第３の実施例による、撮像装置について説明する。

実施例３ではあらかじめカメラ本体８内のカメラ記憶手段２５に競技場の情報が記憶されている。

図９は記憶されている競技場の情報をカメラ本体８の背面液晶２７に表示した状態を示している。

図９において９０１は競技場の位置を示し、星印９０２は競技上内のカメラがある位置を示している。

カメラの位置は位置センサ２１を用いて情報が取得され、あらかじめ登録してある競技上の位置情報から計算される。

本実施例では競技場のトラックの位置情報が複数点あらかじめ登録されている。

あらかじめ登録されている複数点の競技場のトラックの位置情報と位置センサ２１を用いて取得されたカメラの位置情報をもとに実施例１と同様の補完式を用いて、カメラの方位角から被写体までの予想距離を算出することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１ 撮影レンズ、２ 撮影光学系、３ 焦点調整手段、４ レンズ制御手段、
５ レンズ記憶手段、８ カメラ本体、９ 主ミラー、
１５ フィルムまたは撮像素子、１６ サブミラー、１７ 焦点検出装置、
１８ 焦点検出センサ、２０ カメラ制御手段、２１ 位置センサ、
２２ 方位センサ、２３ 角速度センサ、２５ カメラ記憶手段、
２６ 接点、２７ 背面液晶

Claims (9)

1. オートフォーカス手段、
   カメラの撮像方向を検知する撮像方向検知手段、
   撮像方向を複数記憶する撮像方向記憶手段、
   前記撮像方向でのフォーカス結果を複数記憶するフォーカス記憶手段、
   フォーカス制御範囲を制限する制限手段、
   を備えた撮像装置であって、
   前記フォーカス制御範囲は前記フォーカス記憶手段に記憶された複数のフォーカス結果および前記撮像方向記憶手段に記憶された前記複数の撮像方向および前記撮像方向検知手段から演算して求めることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像方向検知手段はパンニング方向またはチルト方向の少なくとも一つを検知する手段であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記演算は直線補完であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記演算はスプライン補完であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
5. オートフォーカス手段、
   カメラの撮像方向を検知する撮像方向検知手段、
   カメラの角速度を検知する角速度検知手段、
   撮像方向を複数記憶する撮像方向記憶手段、
   前記撮像方向でのフォーカス結果を複数記憶するフォーカス記憶手段、
   フォーカス制御範囲を制限する制限手段、
   を備えた撮像装置であって、
   前記フォーカス制御範囲は前記フォーカス記憶手段に記憶された複数のフォーカス結果および前記撮像方向記憶手段に記憶された前記複数の撮像方向、前記撮像方向検知手段および前記角速度検知手段から演算して求めることを特徴とする撮像装置。
6. 前記撮像方向検知手段はパンニング方向またはチルト方向の少なくとも一つを検知する手段であることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記角速度検知手段はパンニング方向またはチルト方向の少なくとも一つの角速度を検知する手段であることを特徴とする請求項５又は６に記載の撮像装置。
8. 前記演算は直線補完であることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
9. 前記演算はスプライン補完であることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。