JP3940010B2 - 自動合焦機能を有する画像入力装置 - Google Patents
自動合焦機能を有する画像入力装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3940010B2 JP3940010B2 JP2002080810A JP2002080810A JP3940010B2 JP 3940010 B2 JP3940010 B2 JP 3940010B2 JP 2002080810 A JP2002080810 A JP 2002080810A JP 2002080810 A JP2002080810 A JP 2002080810A JP 3940010 B2 JP3940010 B2 JP 3940010B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- data
- subject
- unit
- focus
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Adjustment Of Camera Lenses (AREA)
- Studio Devices (AREA)
- Focusing (AREA)
- Lens Barrels (AREA)
- Automatic Focus Adjustment (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルカメラ等の画像入力装置におけるオートフォーカス装置に関するものであり、ビデオカメラのオートフォーカス装置にも応用可能な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
一般にデジタルカメラではオートフォーカス（以下ＡＦと略称する）として、ＣＣＤ等の撮像素子から得られるコントラスト情報を用いたいわゆるＣＣＤＡＦが行われるが、この方式は多数のピント位置に於いて各々コントラスト情報を検出しなければならず、しかも、画像情報取込み周期が１／３０秒と長い為、コントラスト情報の収集（以下走査と略称する）だけで数秒レベルの時間がかかってしまうといった問題点が存在している。
この問題点を回避する方法として、通常、銀塩カメラ等で用いられている測距センサ（アクティブ方式、パッシブ方式含む）を用いるＡＦも試みられている。測定距離に対応した繰出し位置に正確に繰出す必要があるが、光学系の機間差、繰出しやズーム位置のばらつき、温度特性、経時変化等々の影響を受け、ＣＣＤＡＦと異なり、充分な精度が得られないのが現状である。
【０００３】
この関係を図を用いて簡単に説明する。
図７は画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致している状態を説明する図である。
図８は画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致していない状態を説明する図である。
両図において、横軸はレンズ繰り出し量、縦軸は画像コントラストを表す。コントラストが高いほどピントがよく合っている状態を表す。破線は画像のコントラストがレンズ繰り出し量に応じて変化する様子を表している。最大ピーク位置における繰り出し量が、当該被写体に対する合焦位置になる。これに対し、測距センサを用いる測距手段は、コントラストを調べる方法とは全く原理が異なる方法で被写体までの距離を検出するが、そこから得られる繰り出し量は、図６に示すように、前記最大ピーク位置と一致するはずである。この前提に立って、製品出荷時は工場で調整して両者が一致するようになっている。しかし前述の理由により、図７に示すように測距手段の出力が前記最大ピーク位置に一致しなくなることがある。
この精度不足分を補うために、近年、測距センサによって、概略位置まで繰出した後、微調整はＣＣＤＡＦで行うような通称ハイブリッドＡＦ、略称ＨＢＡＦ、と呼ばれるＡＦ方式が各社から提案されている。この方法によれば、ＣＣＤＡＦでの走査範囲を小さくすることが可能であり、測距センサの駆動およびデータ取込みに用いられる時間を差し引いても、高速化を図ることが出来る。
図９、１０はＣＣＤＡＦをどのくらいの範囲で実行するかの違いを説明する図である。図９はその範囲が狭い場合を示し、図１０は範囲が広い場合を示す。
図１１は測距センサによるＡＦで得られた繰り出し量の近傍で、所定の範囲の走査を行ってＣＣＤＡＦを行ってもその範囲に画像コントラストのピーク位置が含まれていない状態を示す図である。。
このＨＢＡＦ方式において、どこまで高速化出来るかは、微調整にあたるＣＣＤＡＦ範囲をどこまで狭く出来るかにかかっている訳であるが、撮影光学系の経時的変化等を考慮してＣＣＤＡＦ範囲を設定すると、どうしても１０ポイント程度の範囲が必要となってしまい（図１０参照）、単純なＣＣＤＡＦよりは早くなるが、必ずしも充分な速さには到達出来なかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、ＨＢＡＦにおけるＣＣＤＡＦ範囲をより小さく設定可能とすること（図９参照）により、十分に高速なＡＦシステムを実現する事にある。
【０００４】
撮影光学系の経時的変化としては以下のような要因が挙げられる。 第一に温度環境変化による変化である。一般的には、温度による変化は、温度が戻れば元に戻る物も多いが、加温による残留応力やひずみの開放等々により、必ずしも元に戻らない性能も存在し、特にレンズやその保持部材が小型であるデジタルカメラに於いては、この“元に戻らない”部分が無視出来ないほど顕在化してくる。
第二に耐久性能による変化も考えられる。摩耗や、“なじみ”により、工場出荷時点、すなわち、工場での調整時点からのずれが生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＢＡＦにおけるＣＣＤＡＦ走査範囲の中央値は、測距センサの測距結果をフォーカスレンズの繰出し位置に変換した値であるため、上記の経時変化によって被写体距離と繰出し位置の関係がずれてくると、ＣＣＤＡＦでの微調範囲に実際のピントピーク位置が存在しないような状況となってしまい、これでは正確なＡＦが実行出来ない。即ち、従来のＨＢＡＦにおいては、ずれの最大量が発生した場合にも、ピントピークの位置がＣＣＤＡＦの走査範囲から逸脱しないようにＣＣＤＡＦ走査範囲を十分に広く取る必要があった。
本発明の発想の原点は、『デジタルカメラにおいては、ＣＣＤＡＦにより、常にピントの最良状態を検出出来るので、そのメリットを利用して、測距センサによる繰り出し量が妥当であるかどうかを判断出来る』という点に有る。即ち、自動校正が可能という訳であり、これによって、工場出荷後の経時変化等による繰り出し量のずれを常時検証し、必要に応じて繰り出し量算出に用いるデータを修正しようというものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、画像入力装置において
被写体像を所定位置に結像させる撮像光学系と、前記被写体像を撮像して電気情報に変換する撮像手段と、前記撮像光学系の一部もしくは全てと、前記撮像手段との相対位置を移動させることにより、被写体像のピント状態を変化させるフォーカス駆動手段と、被写体までの距離を測定する測距手段と、該測距手段によって得られる距離情報から求めた繰り出し量の周辺を、前記フォーカス駆動手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られる画像のコントラスト情報を検出し、該検出したコントラスト情報に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス制御手段と、前記オートフォーカス制御手段の制御に用いる制御用データを記憶する記憶手段と、前記オートフォーカス制御手段によるコントラスト情報に基づく合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出するずれ検出手段と、該繰り出しずれ検出手段からの出力により、前記制御用データの検証を行うデータ検証手段と、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を変更する範囲変更手段と、を備え、前記変更手段は、前記ずれ検出手段により、前記オートフォーカス制御手段による合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出した場合に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を広げ、前記データ検証手段は、前記オートフォーカス制御手段により、複数回合焦位置を検出した後、過去複数回の前記繰り出しずれ検出手段からの情報を基に、前記制御用データの検証を行い、前記データ検証手段の結果によって、前記制御用データに関する補正データを作成し、該補正データを新たに前記記憶手段に記憶させ、前記変更手段は、該補正データを前記記憶手段に記憶した後に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を狭くすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、 前記補正データは、前記変換データを補正した補正後の変換データであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記補正データは、前記変換データを補正するため算出した変換補正用データであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像入力装置において、前記データ検証手段での検証動作は、実際の撮影が行われなかった場合にも実施されることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像入力装置において、撮影に影響を与える状況を検出する状況検出手段を有し、該状況検出手段により、状況が撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合は、前記補正データの作成を中止することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の画像入力装置において、前記状況検出手段は、カメラ内部もしくは外部の温度を検出する温度検出手段、カメラの向きを判断する姿勢検出手段、カメラのぶれを検出するぶれ検出手段、被写体の変化を検出する被写体変化検出手段、被写体のコントラストを検出する被写体コントラスト検出手段、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段、および、被写体の等距離性を検出する被写体距離分布検出手段の内の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明によれば、測距手段によって被写体距離情報を得て、概略の合焦位置までフォーカス駆動手段を駆動させ、得られた距離情報から求めた繰り出し量の周辺を、前記フォーカス駆動手段を駆動しながらＣＣＤＡＦを行うＡＦ制御手段と、その制御に用いる制御用データを記憶する記憶手段と、前記オートフォーカス制御手段によるコントラスト情報に基づく合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出するずれ検出手段と、前記繰り出しずれ検出手段からの出力により、前記制御用データの検証を行うデータ検証手段と、前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を変更する範囲変更手段と、を備え、前記ずれ検出手段により、前記差を検出した場合に、前記範囲を広げ、合焦位置を複数回検出してそれのずれ検出手段による情報を基に、前記制御用データの検証を行い、前記データ検証手段の結果によって、前記制御用データに関する補正データを作成し、該補正データを新たに前記記憶手段に記憶させ、前記変更手段は、該補正データを前記記憶手段に記憶した後に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を狭くする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の画像入力装置において、制御用データが距離情報と概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、補正データは、前記変換データ自身を補正した補正後の変換データとして、記憶手段の内容を書き換えるか、または、別途記憶させる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の画像入力装置において、制御用データは、距離情報と概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記変換データ自身は変化させず、補正データとして、変換補正用のデータを新たに追加する形で記憶手段に記憶させる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像入力装置において、データ検証手段での検証動作は、実際の撮影が行われなかった場合にも実施される。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像入力装置において、撮影に影響を与える状況を検出する状況検出手段を有し、状況検出手段により、状況が撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合の、前記繰り出しずれ検出手段からの情報による検証は中止する。
請求項６の発明によれば、請求項５に記載の画像入力装置において、前記状況検出手段は、カメラ内部もしくは外部の温度を検出する温度検出手段、カメラの向きを判断する姿勢検出手段、カメラのぶれを検出するぶれ検出手段、被写体の変化を検出する被写体変化検出手段、被写体のコントラストを検出する被写体コントラスト検出手段、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段、および、被写体の等距離性を検出する被写体距離分布検出手段の内の少なくとも１つである。
【００１７】
【実施の形態】
図１は本発明のデジタルカメラの基本構成を示す図である。
図１において、符号１は被写体像を所定位置に結像させる撮像光学系、符号２は被写体像を撮影して電気情報に変換する撮像手段、符号３は撮像光学系の一部と撮像手段との相対位置を移動させるフォーカス駆動手段、符号４は撮像光学系１の一部を動かしてレンズ焦点距離を変化させるズーム駆動手段、符号５はシャッタ・絞り駆動手段、符号６は撮像手段からの電気信号を信号処理するアナログ／デジタル変換回路Ａ／Ｄ、符号７は画像処理部をそれぞれ示す。符号８はカメラ全体を制御するシステムコントローラを示し、内部に繰り出しずれ検出手段９、データ検証手段１０を有する。符号１１は各種のデータを保存するメモリ群を示し、その中に本発明の制御用データ記憶手段１２が含まれている。符号１３は測距センサ、符号１４は測距センサ制御部を示し、この両者で測距手段１５を構成している。符号１６はストロボ、符号１７はストロボ制御部、符号１８はレリーズ押圧部、符号１９は半押し検出部、符号２０は全押し検出部をそれぞれ示す。符号２１は撮影に影響を与える状況を検出する状況検出部を示し、その中に例としてカメラ内外部の温度を検出する温度検出手段２２、カメラの姿勢検出手段２３、および、被写体変化検出手段２４が示されている。符号２５はモニタ、表示ＬＣＤ、ＡＦＬＥＤ等の表示部、符号２６はカメラ操作部を示す。
図では、撮像光学系１として、ズームレンズの例を示したが、必ずしもズームレンズでなくともよい。したがって、フォーカス駆動手段３も、撮像光学系全体を移動させるものになる場合もある。図示はしてないが、撮像手段２の方を移動させる構成にしても、焦点合わせの効果は同じである。いずれの場合も、理解の容易のため、ここでは「レンズ繰り出し」と表現する。
測距センサ１３は、赤外光を発して受光素子で受けるアクティブＡＦタイプであっても、被写体像を異なる光路によって受光センサ上に結像させて相互の空間的位相差によって被写体距離を求めるパッシブＡＦタイプであっても構わない。
【００１８】
図２および３は本発明の実施例を示す流れ図である。
はじめに、図１、図２および図３を用いてＨＢＡＦの基本動作を説明する。レリーズ押圧部１８の操作により、半押し検出部１９が作動し、＃２のレリーズ半押しを検出すると、まず＃６で測距センサ１３を働かせて測距動作を実施し、正常な距離情報が得られたかどうかを＃７で判定後、正常な場合は、＃９で測距結果に基づく繰り出し量Ｆｐ１を演算し、＃１０においてフォーカス駆動手段３を駆動して、このＦｐ１位置付近のみでの部分的ＣＣＤＡＦを実施する。Ｆｐ１の算出に於いては、被写体距離情報をレンズ繰り出し量情報に変換するための変換係数が用いられるが、通常、変換係数のデータはズーム位置に関連付けられる形でメモリ群内の制御用データの記憶手段１２に記憶されている。この時、この変換係数が正しくないと、図１１のように正常な合焦ができなくなる為、通常は変換係数の経時変化等も含む誤差を考慮し、図１０の部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広めにしておく必要が有り、ＡＦ高速化の妨げとなっていた。
【００１９】
その後、＃１１で特定範囲のＣＣＤＡＦにおいてピークが検出されたかどうかを判定し、ピークがあった場合は、＃１２で最終的な繰り出し位置Ｆｐ２を決定し、＃１４でフォーカス駆動手段３を駆動させてその位置にレンズを移動させ、＃２３の表示部２５への合焦完了表示に至る。この合焦完了表示とは、一般にはファインダ窓周辺に配置されたＬＥＤ等で行われることが多い。特定範囲のＣＣＤＡＦでピークが検出されなかった場合は、＃１７において測距結果による繰り出し量Ｆｐ１の位置へフォーカス駆動手段３を駆動してレンズ移動し、＃２３の合焦完了表示へ至る。
一方、＃７で正常な測距情報が得られなかったと判断した場合は、＃１８に至り、繰り出し範囲全域でＣＣＤＡＦを実施する。現実には必ずしも全域ではなく特定距離を優先させたりする方法を取る場合が多いが、本件発明の目的とは関連性が無いので、ここでは仮に全域としておく。そして、ここでもピーク有無を＃１９で判定し、ピークがあった場合は、＃２０で最終繰り出し位置Ｆｐ３を決定し、＃２２で実際にレンズを駆動させ、やはり＃２３の合焦完了表示に至る。ピークが検出されなかった場合は、＃２５で規定位置へレンズ駆動し、＃２６で合焦不能表示をしてメインシーケンスに戻る。この場合の規定位置とは通常最も頻繁に撮影が行われる２ｍ〜３ｍとする場合が多い。
＃１６、＃１３、＃２１、＃２４の“フォーカス結果フラグ”とは、後々、どの方式でフォーカスレンズ繰り出し量が設定されたかを判別するためのフラグである。通常の被写体条件では、＃１３を通過して、フォーカス結果フラグ＝２、すなわち、ハイブリットＡＦ、が設定される。
【００２０】
以下、図２、３を用いて本発明の各実施形態を説明する。
上述のように、通常の被写体条件でハイブリットＡＦが行われた場合、理想的には測距結果による繰り出し量と、部分的ＣＣＤＡＦによる繰り出し量がほぼ同じ、すなわち、Ｆｐ１≒Ｆｐ２となるはずであり、そうなるように工場において調整が実施される。ところが、現実には、経時変化等によりＦｐ１≠Ｆｐ２となる状況が発生し、従来の方式ではこの経時変化も含めて救済出来るように部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広めに設定している。一方、本件発明に於いては、＃３２でフォーカス結果フラグ＝２、すなわち、ハイブリットＡＦであった場合に限り、＃４４においてＦｐ１とＦｐ２の数値比較を実施し、その内容、具体的には、『ズーム位置ｆｚ１において、Ｆｐ１＝Ｆｓ１で有った時 Ｆｐ２＝Ｆｓ２であった』というような内容をメモリに記憶する。本発明の第１実施形態は、Ｆｐ１を求めるときに用いた変換係数、あるいは、後述の第４実施形態における走査位置数などの、ＡＦ制御に用いる制御用データを、上述のＦｐ１とＦｐ２の差を調べる繰り出しずれ検出手段の出力によって検証し、しかるべき補正データを記憶手段に記憶させるものである。その結果、常にデータは経時変化を解消した状態で、Ｆｐ１≒Ｆｐ２の状況を維持することが可能となり、その結果、むやみに部分的ＣＣＤＡＦの幅を広げる必要が無くなり、ＡＦ高速化を図ることが出来る。因みに、実際のＡＦ速度として、３倍ズームカメラの望遠側を例に取ると、単純なＣＣＤＡＦでは１秒程度、従来方式のＨＢＡＦ使用で０.７秒程度であるが、本方式採用により、０.５秒程度のＡＦ速度実現が可能である。
具体的には以下に述べる。
第２実施形態として、現在のＦｐ１演算用データである変換係数が妥当であるかどうかを検証し、必要に応じてメモリ上の変換係数を書き換える。これにより、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である
【００２１】
図３では、変換係数そのものを書き換える方式としているため、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である。一方で、初期の変換係数はそのままとしておき、変換係数補正用データを別途記憶する方式も有用である。これを第３実施形態とする。この場合は、余計なメモリが必要となり、演算も少し複雑化するが、自動補正した結果をキャンセルすることが可能となり、一時的な補正が可能となる。例えば、図３の＃３５ステップとは矛盾するが、高温下、低温下での使用の場合などは、何度かＨＢＡＦを実施して自動補正させて撮影し、常温に戻った場合は、操作手段が別途必要となるが自動補正結果をキャンセルさせるようなことが可能となる。即ち、第３実施形態によれば、基準となる変換係数を維持出来るので、環境変化等に柔軟に対応することが可能となる。なお、第２実施形態に於いても修正後の変換係数を記憶する際に、操作者の指定により、旧データを破棄せずに別の記憶領域に保存しておくこともでき、このような手法を取れば、第３実施形態と同じような効果を得ることも可能である。さらには、温度特性に関して言えば、ＨＢＡＦ時の温度情報を用いて、温度補正用のデータを修正するようなことも可能である。
【００２２】
ここで、変換係数の修正の考え方についての一例を説明する。
図４は変換係数の一例を示す図である。図５は望遠側での実際のＦｐ２の実測値の分布を示す図である。図６は図５の実測値に新たな変換係数を適用した線図を表す図である。この新たな線図が補正後の変換係数を表し、基の変換係数と補正後の変換係数との縦軸上の差が補正量になる。
図４において、レンズ設計によってはもっと直線に近づく場合もあるし、無限遠、すなわち、１／撮影距離 ＝０での各ズーム位置での繰り出し量が異なるような場合もある。測距センサより得られる１／撮影距離データは、メモリに記憶されているこの表の曲線データによって、Ｆｐ１の値に変換される。その後、部分的ＣＣＤＡＦを実施することにより、正しい繰り出し量がＦｐ２として出力される。前述の通り、理想的にはＦｐ１＝Ｆｐ２であるので、例えば望遠側のTeleでのＦｐ２の値は、図４の太線上に乗ってくるはずであるが、現実には図５のように太線から微妙にずれる場合が発生する。これらの数値を複数個集めることにより、図６の細線のように、新しいTeleでの変換係数曲線を得ることが出来る。標準のMean、広角側のWideに関しても同様であるが、TeleでのＦｐ２データにより、Teleのみを補正するのではなく、各ズーム点でのずれ具合が相互に関連性を持つのであれば、各種ズーム点でのＦｐ２データ群により、各ズーム点での変換係数曲線群をまとめて補正するような事も可能である。
【００２３】
第４実施形態について説明する。実施形態２においては、変換係数の補正を目的としているため、補正演算は非常に煩雑となる。そこで、変換係数そのものではなく、単純に部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広げてしまおうという考え方である。当然のことながら、逆に常時Ｆｐ１＝Ｆｐ２が成立しているような場合には部分的ＣＣＤＡＦ範囲を狭くすることも可能である。こうすることにより、常にカメラの状況に即したＣＣＤＡＦ範囲を用いることが可能となり、従来のように“各種誤差積上げ＋余裕”を想定する必要が無くなるので、それぞれの状況に合った最高速のＡＦを実施することが可能となる。
実施形態２および３の方式は、ラフなデータで変換係数修正を実行すると、即座にピントずれの原因となるため、別途工夫が必要になるが、第４実施形態の方式は、常に安全サイドに考えておけばリスクが少なく、比較的少ないデータをもって判断することが可能である。よって、初期の部分的ＣＣＤＡＦ範囲は極力狭く設定し、Ｆｐ１とＦｐ２がずれてきた場合は、まず部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広げる。更にデータを収集し、充分なデータが得られた時点で、第２実施形態もしくは第３実施形態を適用し、変換係数を修正する 。その結果Ｆｐ１≒Ｆｐ２となるようならば、第４実施形態により、部分的ＣＣＤＡＦ範囲を狭くする（元に戻す）。このような全体シーケンスとすると、理想的である。
【００２４】
上記別途工夫として第５実施形態を説明する。＃４５に示すように、過去複数回の比較データを用いることは重要である。こうすることにより、特定の被写体条件で発生しうるＦｐ１やＦｐ２ずれをそのまま変換係数に反映させる事無く、より正確な変換係数の修正をすることが可能となる。具体的には、変換係数修正演算時に、他データに比べてかけ離れた比較結果は排除するように構成すればよい。
次に第６実施形態を説明する。図２、３では、ハイブリットＡＦ動作さえ実施すれば、その後撮影しようがしまいが、Ｆｐ１とＦｐ２の比較検証を実施するように構成されている。こうすることにより、撮影者が撮影するための記録時間をかける必要が無く、意図的に変換係数のキャリブレーションを短時間で行うことが可能となるし、正確な補正演算をするためには多くのデータが必要であるため、より早いタイミングで補正演算を実施することが可能となり、常に最良の状態でＨＢＡＦを実行させることが可能となる。
【００２５】
次に、第７実施形態について説明する。
上述のような自動校正において最も懸念すべきなのは、校正条件が、必ずしも工場のように最適化されていないため、各種ノイズを含むデータを用いて変換係数補正計算をしなければならない事である。よって、信頼性が低下すると想定される条件下で得られたデータについては排除しておくのが良策である。すなわち、撮影に影響を与える諸条件がいかなる状況にあるのかを検出する検出手段を備えていて、それらの状況が、撮影に適さない状況になったとき、補正データの作成を中止するようにする。具体的には、撮影に適する状況から得られる筈のデータの範囲を所定の条件として、必要な検出手段から得られるデータに対して、この所定の条件に合致しているかどうかを判定し、撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合は、繰り出しずれ検出以降のデータ検証等の動作を中止する。
【００２６】
以下、第７実施形態に含み得る各種検出手段の実施例と、適正、不適正の判断基準を説明する。ここに述べる各種検出手段は、図１の状況検出部２１含まれるものであるが、煩雑さを避けるため一部のみを図示している。それらは図２、３に示すように、画像入力装置としてすべてを含んでいてもよいが、少なくとも１つを含んでいればよい。
始めに、実施例１の温度検出手段２２、および、実施例２の姿勢検出手段２３について述べる。
上記各手段には温度センサ、姿勢差センサをそれぞれ搭載し、ＡＦ実行時のそれらの出力（＃３、＃４）如何で、変換係数補正演算に用いるかどうかを判断する（＃３５、＃３６）。温度については、常温と呼ばれる２０℃〜３０℃を逸脱した場合、姿勢については上向きや下向きといった正姿勢でない場合にデータ排除するのが妥当であろう。ただし、温度に関しては、先に少し触れたように、温特補正係数を修正するために、常温以外のデータを利用することも考えられる。
【００２７】
次に図１には図示しない実施例３のぶれ検出手段について述べる。
“ぶれ”もＡＦ結果に悪影響を及ぼす。近年、ぶれ検出機能を有するカメラが発売されているが、そのようなカメラにおいては、ＡＦ期間中のぶれを検出し（図２、＃５以降）、図３の＃３７でぶれ度合いを算出し、＃３８でぶれが所定値以上であった場合にはデータを変換係数補正演算に用いないように判断される。ぶれが発生すると、ＣＣＤの出力をハイパスフィルタに通したとき、ハイパスフィルタの出力が小さくなるので、ＣＣＤＡＦの精度低下につながる。それらを踏まえて、ぶれの許容値は、実験的に求めてもよい。
次に実施例４の被写体変化検出手段２４について述べる。
被写体が動いているか、すなわち、変化しているか、を判別して、動いている場合は、データを排除するというものである。測距実行と部分的ＣＣＤＡＦ実行が同時でないため、動いている被写体においては両者の結果がずれることが予想され、よって変換係数補正演算には不向きである。具体的には、図２の様に、＃８と＃１５で時系列の被写体情報を取得し、図３の＃３３で両者を比較することにより、ＡＦ期間中に被写体が動いたかどうかを概ね判別することが出来、＃３４で変換係数補正演算に用いるかどうかを判断する。被写体が動くと言っても、この場合は、本来距離方向の動きがあるかどうかが問題になるはずであるが、個別の距離の変化が簡単に分からない場合は、前記ぶれの許容値を援用してもよい。
【００２８】
次に、図１には図示しない実施例５の被写体のコントラスト検出手段、および、実施例６の輝度検出手段について述べる。
ＡＦ結果に悪影響を及ぼす因子として、被写体のコントラストや、輝度が挙げられる。コントラストが低い場合や、輝度が低い場合はどうしても測距センサ出力や、ＣＣＤＡＦ結果の誤差が増大するためである。よって、ＡＦ完了時点での被写体コントラスト、輝度情報を図２の＃１５で検出しておき、図３の＃３９〜＃４１で、演算、判定を実施する。
更には、被写体の距離分布もＦｐ１、Ｆｐ２の食い違いの原因となり得る。図示しない実施例７の被写体距離検出手段において、測距センサも、ＣＣＤＡＦも被写体の特定部分のみの情報を用いているため、両者のＡＦエリアが異なる場合で、被写体距離が一定で無い場合は、両者の結果がその分ずれてくる。また、ＡＦエリアがほぼ一致していたとしても、両者の演算方式が異なるため、ＡＦエリア内に遠近が混在する場合には誤差が増大する。図２の実施例は、＃１０の部分的ＣＣＤＡＦ実施時に、より細分化したエリアでの評価値取得を行い、図３の＃４２で被写体の遠近混在具合を算出し、＃４３でデータ採用可否を判断するように構成されている。
以上のように、実施例１乃至７に於いては、信頼性の低いデータを変換係数補正に用いることが無くなるので、誤った変換係数の補正がなされることを防止することが可能となる。
【００２９】
以上、本件発明の幾つかの実施形態および実施例を上げたが、本件はこれらに限るものではなく、請求項の範囲で様々な応用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、常にＦｐ１≒Ｆｐ２の状況を維持することが可能となり、その結果、むやみに部分的ＣＣＤＡＦの幅を広げる必要が無くなり、ＡＦ高速化を図ることが出来る。
請求項２の発明によれば、変換係数そのものを書き換える方式としているため、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である。
請求項３の発明によれば、自動補正した結果をキャンセルすることが可能となり、一時的な補正が可能となる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、より早いタイミングで補正演算を実施することが可能となり、常に最良の状態でＨＢＡＦを実行させることが可能となる。
【００３２】
請求項５、および、６の発明によれば、信頼性の低いデータを変換係数補正に用いることが無くなるので、誤った変換係数の補正がなされることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施例を示す流れ図である。
【図４】変換係数の一例を示す図である。
【図５】望遠側での実際のＦｐ２の実測値の分布を示す図である。
【図６】図５の実測値に新たな変換係数を適用した線図を表す図である。
【図７】画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致している状態を説明する図である。
【図８】画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致していない状態を説明する図である。
【図９】ＣＣＤＡＦを実行する範囲が狭い場合を説明する図である。
【図１０】ＣＣＤＡＦを実行する範囲が広い場合を説明する図である。
【図１１】測距手段による繰り出し位置近傍の所定の範囲に、画像コントラストのピーク位置が含まれていない状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ 撮像光学系
２ 撮像手段
３ フォーカス駆動手段
４ ズーム駆動手段
８ システムコントローラ
９ 繰り出しずれ検出手段
１０ データ検証手段
１２ 制御用データ記憶手段
１３ 測距センサ
１４ 測距センサ制御部
１５ 測距手段
１８ レリーズ押圧部
２２ 温度検出手段
２３ 姿勢検出手段
２４ 被写体変化検出手段
【産業上の利用分野】
本発明は、デジタルカメラ等の画像入力装置におけるオートフォーカス装置に関するものであり、ビデオカメラのオートフォーカス装置にも応用可能な技術である。
【０００２】
【従来の技術】
一般にデジタルカメラではオートフォーカス（以下ＡＦと略称する）として、ＣＣＤ等の撮像素子から得られるコントラスト情報を用いたいわゆるＣＣＤＡＦが行われるが、この方式は多数のピント位置に於いて各々コントラスト情報を検出しなければならず、しかも、画像情報取込み周期が１／３０秒と長い為、コントラスト情報の収集（以下走査と略称する）だけで数秒レベルの時間がかかってしまうといった問題点が存在している。
この問題点を回避する方法として、通常、銀塩カメラ等で用いられている測距センサ（アクティブ方式、パッシブ方式含む）を用いるＡＦも試みられている。測定距離に対応した繰出し位置に正確に繰出す必要があるが、光学系の機間差、繰出しやズーム位置のばらつき、温度特性、経時変化等々の影響を受け、ＣＣＤＡＦと異なり、充分な精度が得られないのが現状である。
【０００３】
この関係を図を用いて簡単に説明する。
図７は画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致している状態を説明する図である。
図８は画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致していない状態を説明する図である。
両図において、横軸はレンズ繰り出し量、縦軸は画像コントラストを表す。コントラストが高いほどピントがよく合っている状態を表す。破線は画像のコントラストがレンズ繰り出し量に応じて変化する様子を表している。最大ピーク位置における繰り出し量が、当該被写体に対する合焦位置になる。これに対し、測距センサを用いる測距手段は、コントラストを調べる方法とは全く原理が異なる方法で被写体までの距離を検出するが、そこから得られる繰り出し量は、図６に示すように、前記最大ピーク位置と一致するはずである。この前提に立って、製品出荷時は工場で調整して両者が一致するようになっている。しかし前述の理由により、図７に示すように測距手段の出力が前記最大ピーク位置に一致しなくなることがある。
この精度不足分を補うために、近年、測距センサによって、概略位置まで繰出した後、微調整はＣＣＤＡＦで行うような通称ハイブリッドＡＦ、略称ＨＢＡＦ、と呼ばれるＡＦ方式が各社から提案されている。この方法によれば、ＣＣＤＡＦでの走査範囲を小さくすることが可能であり、測距センサの駆動およびデータ取込みに用いられる時間を差し引いても、高速化を図ることが出来る。
図９、１０はＣＣＤＡＦをどのくらいの範囲で実行するかの違いを説明する図である。図９はその範囲が狭い場合を示し、図１０は範囲が広い場合を示す。
図１１は測距センサによるＡＦで得られた繰り出し量の近傍で、所定の範囲の走査を行ってＣＣＤＡＦを行ってもその範囲に画像コントラストのピーク位置が含まれていない状態を示す図である。。
このＨＢＡＦ方式において、どこまで高速化出来るかは、微調整にあたるＣＣＤＡＦ範囲をどこまで狭く出来るかにかかっている訳であるが、撮影光学系の経時的変化等を考慮してＣＣＤＡＦ範囲を設定すると、どうしても１０ポイント程度の範囲が必要となってしまい（図１０参照）、単純なＣＣＤＡＦよりは早くなるが、必ずしも充分な速さには到達出来なかった。
本発明は、上記問題点に鑑み、ＨＢＡＦにおけるＣＣＤＡＦ範囲をより小さく設定可能とすること（図９参照）により、十分に高速なＡＦシステムを実現する事にある。
【０００４】
撮影光学系の経時的変化としては以下のような要因が挙げられる。 第一に温度環境変化による変化である。一般的には、温度による変化は、温度が戻れば元に戻る物も多いが、加温による残留応力やひずみの開放等々により、必ずしも元に戻らない性能も存在し、特にレンズやその保持部材が小型であるデジタルカメラに於いては、この“元に戻らない”部分が無視出来ないほど顕在化してくる。
第二に耐久性能による変化も考えられる。摩耗や、“なじみ”により、工場出荷時点、すなわち、工場での調整時点からのずれが生じる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＢＡＦにおけるＣＣＤＡＦ走査範囲の中央値は、測距センサの測距結果をフォーカスレンズの繰出し位置に変換した値であるため、上記の経時変化によって被写体距離と繰出し位置の関係がずれてくると、ＣＣＤＡＦでの微調範囲に実際のピントピーク位置が存在しないような状況となってしまい、これでは正確なＡＦが実行出来ない。即ち、従来のＨＢＡＦにおいては、ずれの最大量が発生した場合にも、ピントピークの位置がＣＣＤＡＦの走査範囲から逸脱しないようにＣＣＤＡＦ走査範囲を十分に広く取る必要があった。
本発明の発想の原点は、『デジタルカメラにおいては、ＣＣＤＡＦにより、常にピントの最良状態を検出出来るので、そのメリットを利用して、測距センサによる繰り出し量が妥当であるかどうかを判断出来る』という点に有る。即ち、自動校正が可能という訳であり、これによって、工場出荷後の経時変化等による繰り出し量のずれを常時検証し、必要に応じて繰り出し量算出に用いるデータを修正しようというものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、画像入力装置において
被写体像を所定位置に結像させる撮像光学系と、前記被写体像を撮像して電気情報に変換する撮像手段と、前記撮像光学系の一部もしくは全てと、前記撮像手段との相対位置を移動させることにより、被写体像のピント状態を変化させるフォーカス駆動手段と、被写体までの距離を測定する測距手段と、該測距手段によって得られる距離情報から求めた繰り出し量の周辺を、前記フォーカス駆動手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られる画像のコントラスト情報を検出し、該検出したコントラスト情報に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス制御手段と、前記オートフォーカス制御手段の制御に用いる制御用データを記憶する記憶手段と、前記オートフォーカス制御手段によるコントラスト情報に基づく合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出するずれ検出手段と、該繰り出しずれ検出手段からの出力により、前記制御用データの検証を行うデータ検証手段と、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を変更する範囲変更手段と、を備え、前記変更手段は、前記ずれ検出手段により、前記オートフォーカス制御手段による合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出した場合に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を広げ、前記データ検証手段は、前記オートフォーカス制御手段により、複数回合焦位置を検出した後、過去複数回の前記繰り出しずれ検出手段からの情報を基に、前記制御用データの検証を行い、前記データ検証手段の結果によって、前記制御用データに関する補正データを作成し、該補正データを新たに前記記憶手段に記憶させ、前記変更手段は、該補正データを前記記憶手段に記憶した後に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を狭くすることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、 前記補正データは、前記変換データを補正した補正後の変換データであることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記補正データは、前記変換データを補正するため算出した変換補正用データであることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像入力装置において、前記データ検証手段での検証動作は、実際の撮影が行われなかった場合にも実施されることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像入力装置において、撮影に影響を与える状況を検出する状況検出手段を有し、該状況検出手段により、状況が撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合は、前記補正データの作成を中止することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の画像入力装置において、前記状況検出手段は、カメラ内部もしくは外部の温度を検出する温度検出手段、カメラの向きを判断する姿勢検出手段、カメラのぶれを検出するぶれ検出手段、被写体の変化を検出する被写体変化検出手段、被写体のコントラストを検出する被写体コントラスト検出手段、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段、および、被写体の等距離性を検出する被写体距離分布検出手段の内の少なくとも１つであることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
請求項１の発明によれば、測距手段によって被写体距離情報を得て、概略の合焦位置までフォーカス駆動手段を駆動させ、得られた距離情報から求めた繰り出し量の周辺を、前記フォーカス駆動手段を駆動しながらＣＣＤＡＦを行うＡＦ制御手段と、その制御に用いる制御用データを記憶する記憶手段と、前記オートフォーカス制御手段によるコントラスト情報に基づく合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出するずれ検出手段と、前記繰り出しずれ検出手段からの出力により、前記制御用データの検証を行うデータ検証手段と、前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を変更する範囲変更手段と、を備え、前記ずれ検出手段により、前記差を検出した場合に、前記範囲を広げ、合焦位置を複数回検出してそれのずれ検出手段による情報を基に、前記制御用データの検証を行い、前記データ検証手段の結果によって、前記制御用データに関する補正データを作成し、該補正データを新たに前記記憶手段に記憶させ、前記変更手段は、該補正データを前記記憶手段に記憶した後に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を狭くする。
【００１３】
請求項２の発明によれば、請求項１に記載の画像入力装置において、制御用データが距離情報と概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、補正データは、前記変換データ自身を補正した補正後の変換データとして、記憶手段の内容を書き換えるか、または、別途記憶させる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の画像入力装置において、制御用データは、距離情報と概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記変換データ自身は変化させず、補正データとして、変換補正用のデータを新たに追加する形で記憶手段に記憶させる。
【００１５】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像入力装置において、データ検証手段での検証動作は、実際の撮影が行われなかった場合にも実施される。
【００１６】
請求項５の発明によれば、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像入力装置において、撮影に影響を与える状況を検出する状況検出手段を有し、状況検出手段により、状況が撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合の、前記繰り出しずれ検出手段からの情報による検証は中止する。
請求項６の発明によれば、請求項５に記載の画像入力装置において、前記状況検出手段は、カメラ内部もしくは外部の温度を検出する温度検出手段、カメラの向きを判断する姿勢検出手段、カメラのぶれを検出するぶれ検出手段、被写体の変化を検出する被写体変化検出手段、被写体のコントラストを検出する被写体コントラスト検出手段、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段、および、被写体の等距離性を検出する被写体距離分布検出手段の内の少なくとも１つである。
【００１７】
【実施の形態】
図１は本発明のデジタルカメラの基本構成を示す図である。
図１において、符号１は被写体像を所定位置に結像させる撮像光学系、符号２は被写体像を撮影して電気情報に変換する撮像手段、符号３は撮像光学系の一部と撮像手段との相対位置を移動させるフォーカス駆動手段、符号４は撮像光学系１の一部を動かしてレンズ焦点距離を変化させるズーム駆動手段、符号５はシャッタ・絞り駆動手段、符号６は撮像手段からの電気信号を信号処理するアナログ／デジタル変換回路Ａ／Ｄ、符号７は画像処理部をそれぞれ示す。符号８はカメラ全体を制御するシステムコントローラを示し、内部に繰り出しずれ検出手段９、データ検証手段１０を有する。符号１１は各種のデータを保存するメモリ群を示し、その中に本発明の制御用データ記憶手段１２が含まれている。符号１３は測距センサ、符号１４は測距センサ制御部を示し、この両者で測距手段１５を構成している。符号１６はストロボ、符号１７はストロボ制御部、符号１８はレリーズ押圧部、符号１９は半押し検出部、符号２０は全押し検出部をそれぞれ示す。符号２１は撮影に影響を与える状況を検出する状況検出部を示し、その中に例としてカメラ内外部の温度を検出する温度検出手段２２、カメラの姿勢検出手段２３、および、被写体変化検出手段２４が示されている。符号２５はモニタ、表示ＬＣＤ、ＡＦＬＥＤ等の表示部、符号２６はカメラ操作部を示す。
図では、撮像光学系１として、ズームレンズの例を示したが、必ずしもズームレンズでなくともよい。したがって、フォーカス駆動手段３も、撮像光学系全体を移動させるものになる場合もある。図示はしてないが、撮像手段２の方を移動させる構成にしても、焦点合わせの効果は同じである。いずれの場合も、理解の容易のため、ここでは「レンズ繰り出し」と表現する。
測距センサ１３は、赤外光を発して受光素子で受けるアクティブＡＦタイプであっても、被写体像を異なる光路によって受光センサ上に結像させて相互の空間的位相差によって被写体距離を求めるパッシブＡＦタイプであっても構わない。
【００１８】
図２および３は本発明の実施例を示す流れ図である。
はじめに、図１、図２および図３を用いてＨＢＡＦの基本動作を説明する。レリーズ押圧部１８の操作により、半押し検出部１９が作動し、＃２のレリーズ半押しを検出すると、まず＃６で測距センサ１３を働かせて測距動作を実施し、正常な距離情報が得られたかどうかを＃７で判定後、正常な場合は、＃９で測距結果に基づく繰り出し量Ｆｐ１を演算し、＃１０においてフォーカス駆動手段３を駆動して、このＦｐ１位置付近のみでの部分的ＣＣＤＡＦを実施する。Ｆｐ１の算出に於いては、被写体距離情報をレンズ繰り出し量情報に変換するための変換係数が用いられるが、通常、変換係数のデータはズーム位置に関連付けられる形でメモリ群内の制御用データの記憶手段１２に記憶されている。この時、この変換係数が正しくないと、図１１のように正常な合焦ができなくなる為、通常は変換係数の経時変化等も含む誤差を考慮し、図１０の部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広めにしておく必要が有り、ＡＦ高速化の妨げとなっていた。
【００１９】
その後、＃１１で特定範囲のＣＣＤＡＦにおいてピークが検出されたかどうかを判定し、ピークがあった場合は、＃１２で最終的な繰り出し位置Ｆｐ２を決定し、＃１４でフォーカス駆動手段３を駆動させてその位置にレンズを移動させ、＃２３の表示部２５への合焦完了表示に至る。この合焦完了表示とは、一般にはファインダ窓周辺に配置されたＬＥＤ等で行われることが多い。特定範囲のＣＣＤＡＦでピークが検出されなかった場合は、＃１７において測距結果による繰り出し量Ｆｐ１の位置へフォーカス駆動手段３を駆動してレンズ移動し、＃２３の合焦完了表示へ至る。
一方、＃７で正常な測距情報が得られなかったと判断した場合は、＃１８に至り、繰り出し範囲全域でＣＣＤＡＦを実施する。現実には必ずしも全域ではなく特定距離を優先させたりする方法を取る場合が多いが、本件発明の目的とは関連性が無いので、ここでは仮に全域としておく。そして、ここでもピーク有無を＃１９で判定し、ピークがあった場合は、＃２０で最終繰り出し位置Ｆｐ３を決定し、＃２２で実際にレンズを駆動させ、やはり＃２３の合焦完了表示に至る。ピークが検出されなかった場合は、＃２５で規定位置へレンズ駆動し、＃２６で合焦不能表示をしてメインシーケンスに戻る。この場合の規定位置とは通常最も頻繁に撮影が行われる２ｍ〜３ｍとする場合が多い。
＃１６、＃１３、＃２１、＃２４の“フォーカス結果フラグ”とは、後々、どの方式でフォーカスレンズ繰り出し量が設定されたかを判別するためのフラグである。通常の被写体条件では、＃１３を通過して、フォーカス結果フラグ＝２、すなわち、ハイブリットＡＦ、が設定される。
【００２０】
以下、図２、３を用いて本発明の各実施形態を説明する。
上述のように、通常の被写体条件でハイブリットＡＦが行われた場合、理想的には測距結果による繰り出し量と、部分的ＣＣＤＡＦによる繰り出し量がほぼ同じ、すなわち、Ｆｐ１≒Ｆｐ２となるはずであり、そうなるように工場において調整が実施される。ところが、現実には、経時変化等によりＦｐ１≠Ｆｐ２となる状況が発生し、従来の方式ではこの経時変化も含めて救済出来るように部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広めに設定している。一方、本件発明に於いては、＃３２でフォーカス結果フラグ＝２、すなわち、ハイブリットＡＦであった場合に限り、＃４４においてＦｐ１とＦｐ２の数値比較を実施し、その内容、具体的には、『ズーム位置ｆｚ１において、Ｆｐ１＝Ｆｓ１で有った時 Ｆｐ２＝Ｆｓ２であった』というような内容をメモリに記憶する。本発明の第１実施形態は、Ｆｐ１を求めるときに用いた変換係数、あるいは、後述の第４実施形態における走査位置数などの、ＡＦ制御に用いる制御用データを、上述のＦｐ１とＦｐ２の差を調べる繰り出しずれ検出手段の出力によって検証し、しかるべき補正データを記憶手段に記憶させるものである。その結果、常にデータは経時変化を解消した状態で、Ｆｐ１≒Ｆｐ２の状況を維持することが可能となり、その結果、むやみに部分的ＣＣＤＡＦの幅を広げる必要が無くなり、ＡＦ高速化を図ることが出来る。因みに、実際のＡＦ速度として、３倍ズームカメラの望遠側を例に取ると、単純なＣＣＤＡＦでは１秒程度、従来方式のＨＢＡＦ使用で０.７秒程度であるが、本方式採用により、０.５秒程度のＡＦ速度実現が可能である。
具体的には以下に述べる。
第２実施形態として、現在のＦｐ１演算用データである変換係数が妥当であるかどうかを検証し、必要に応じてメモリ上の変換係数を書き換える。これにより、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である
【００２１】
図３では、変換係数そのものを書き換える方式としているため、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である。一方で、初期の変換係数はそのままとしておき、変換係数補正用データを別途記憶する方式も有用である。これを第３実施形態とする。この場合は、余計なメモリが必要となり、演算も少し複雑化するが、自動補正した結果をキャンセルすることが可能となり、一時的な補正が可能となる。例えば、図３の＃３５ステップとは矛盾するが、高温下、低温下での使用の場合などは、何度かＨＢＡＦを実施して自動補正させて撮影し、常温に戻った場合は、操作手段が別途必要となるが自動補正結果をキャンセルさせるようなことが可能となる。即ち、第３実施形態によれば、基準となる変換係数を維持出来るので、環境変化等に柔軟に対応することが可能となる。なお、第２実施形態に於いても修正後の変換係数を記憶する際に、操作者の指定により、旧データを破棄せずに別の記憶領域に保存しておくこともでき、このような手法を取れば、第３実施形態と同じような効果を得ることも可能である。さらには、温度特性に関して言えば、ＨＢＡＦ時の温度情報を用いて、温度補正用のデータを修正するようなことも可能である。
【００２２】
ここで、変換係数の修正の考え方についての一例を説明する。
図４は変換係数の一例を示す図である。図５は望遠側での実際のＦｐ２の実測値の分布を示す図である。図６は図５の実測値に新たな変換係数を適用した線図を表す図である。この新たな線図が補正後の変換係数を表し、基の変換係数と補正後の変換係数との縦軸上の差が補正量になる。
図４において、レンズ設計によってはもっと直線に近づく場合もあるし、無限遠、すなわち、１／撮影距離 ＝０での各ズーム位置での繰り出し量が異なるような場合もある。測距センサより得られる１／撮影距離データは、メモリに記憶されているこの表の曲線データによって、Ｆｐ１の値に変換される。その後、部分的ＣＣＤＡＦを実施することにより、正しい繰り出し量がＦｐ２として出力される。前述の通り、理想的にはＦｐ１＝Ｆｐ２であるので、例えば望遠側のTeleでのＦｐ２の値は、図４の太線上に乗ってくるはずであるが、現実には図５のように太線から微妙にずれる場合が発生する。これらの数値を複数個集めることにより、図６の細線のように、新しいTeleでの変換係数曲線を得ることが出来る。標準のMean、広角側のWideに関しても同様であるが、TeleでのＦｐ２データにより、Teleのみを補正するのではなく、各ズーム点でのずれ具合が相互に関連性を持つのであれば、各種ズーム点でのＦｐ２データ群により、各ズーム点での変換係数曲線群をまとめて補正するような事も可能である。
【００２３】
第４実施形態について説明する。実施形態２においては、変換係数の補正を目的としているため、補正演算は非常に煩雑となる。そこで、変換係数そのものではなく、単純に部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広げてしまおうという考え方である。当然のことながら、逆に常時Ｆｐ１＝Ｆｐ２が成立しているような場合には部分的ＣＣＤＡＦ範囲を狭くすることも可能である。こうすることにより、常にカメラの状況に即したＣＣＤＡＦ範囲を用いることが可能となり、従来のように“各種誤差積上げ＋余裕”を想定する必要が無くなるので、それぞれの状況に合った最高速のＡＦを実施することが可能となる。
実施形態２および３の方式は、ラフなデータで変換係数修正を実行すると、即座にピントずれの原因となるため、別途工夫が必要になるが、第４実施形態の方式は、常に安全サイドに考えておけばリスクが少なく、比較的少ないデータをもって判断することが可能である。よって、初期の部分的ＣＣＤＡＦ範囲は極力狭く設定し、Ｆｐ１とＦｐ２がずれてきた場合は、まず部分的ＣＣＤＡＦ範囲を広げる。更にデータを収集し、充分なデータが得られた時点で、第２実施形態もしくは第３実施形態を適用し、変換係数を修正する 。その結果Ｆｐ１≒Ｆｐ２となるようならば、第４実施形態により、部分的ＣＣＤＡＦ範囲を狭くする（元に戻す）。このような全体シーケンスとすると、理想的である。
【００２４】
上記別途工夫として第５実施形態を説明する。＃４５に示すように、過去複数回の比較データを用いることは重要である。こうすることにより、特定の被写体条件で発生しうるＦｐ１やＦｐ２ずれをそのまま変換係数に反映させる事無く、より正確な変換係数の修正をすることが可能となる。具体的には、変換係数修正演算時に、他データに比べてかけ離れた比較結果は排除するように構成すればよい。
次に第６実施形態を説明する。図２、３では、ハイブリットＡＦ動作さえ実施すれば、その後撮影しようがしまいが、Ｆｐ１とＦｐ２の比較検証を実施するように構成されている。こうすることにより、撮影者が撮影するための記録時間をかける必要が無く、意図的に変換係数のキャリブレーションを短時間で行うことが可能となるし、正確な補正演算をするためには多くのデータが必要であるため、より早いタイミングで補正演算を実施することが可能となり、常に最良の状態でＨＢＡＦを実行させることが可能となる。
【００２５】
次に、第７実施形態について説明する。
上述のような自動校正において最も懸念すべきなのは、校正条件が、必ずしも工場のように最適化されていないため、各種ノイズを含むデータを用いて変換係数補正計算をしなければならない事である。よって、信頼性が低下すると想定される条件下で得られたデータについては排除しておくのが良策である。すなわち、撮影に影響を与える諸条件がいかなる状況にあるのかを検出する検出手段を備えていて、それらの状況が、撮影に適さない状況になったとき、補正データの作成を中止するようにする。具体的には、撮影に適する状況から得られる筈のデータの範囲を所定の条件として、必要な検出手段から得られるデータに対して、この所定の条件に合致しているかどうかを判定し、撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合は、繰り出しずれ検出以降のデータ検証等の動作を中止する。
【００２６】
以下、第７実施形態に含み得る各種検出手段の実施例と、適正、不適正の判断基準を説明する。ここに述べる各種検出手段は、図１の状況検出部２１含まれるものであるが、煩雑さを避けるため一部のみを図示している。それらは図２、３に示すように、画像入力装置としてすべてを含んでいてもよいが、少なくとも１つを含んでいればよい。
始めに、実施例１の温度検出手段２２、および、実施例２の姿勢検出手段２３について述べる。
上記各手段には温度センサ、姿勢差センサをそれぞれ搭載し、ＡＦ実行時のそれらの出力（＃３、＃４）如何で、変換係数補正演算に用いるかどうかを判断する（＃３５、＃３６）。温度については、常温と呼ばれる２０℃〜３０℃を逸脱した場合、姿勢については上向きや下向きといった正姿勢でない場合にデータ排除するのが妥当であろう。ただし、温度に関しては、先に少し触れたように、温特補正係数を修正するために、常温以外のデータを利用することも考えられる。
【００２７】
次に図１には図示しない実施例３のぶれ検出手段について述べる。
“ぶれ”もＡＦ結果に悪影響を及ぼす。近年、ぶれ検出機能を有するカメラが発売されているが、そのようなカメラにおいては、ＡＦ期間中のぶれを検出し（図２、＃５以降）、図３の＃３７でぶれ度合いを算出し、＃３８でぶれが所定値以上であった場合にはデータを変換係数補正演算に用いないように判断される。ぶれが発生すると、ＣＣＤの出力をハイパスフィルタに通したとき、ハイパスフィルタの出力が小さくなるので、ＣＣＤＡＦの精度低下につながる。それらを踏まえて、ぶれの許容値は、実験的に求めてもよい。
次に実施例４の被写体変化検出手段２４について述べる。
被写体が動いているか、すなわち、変化しているか、を判別して、動いている場合は、データを排除するというものである。測距実行と部分的ＣＣＤＡＦ実行が同時でないため、動いている被写体においては両者の結果がずれることが予想され、よって変換係数補正演算には不向きである。具体的には、図２の様に、＃８と＃１５で時系列の被写体情報を取得し、図３の＃３３で両者を比較することにより、ＡＦ期間中に被写体が動いたかどうかを概ね判別することが出来、＃３４で変換係数補正演算に用いるかどうかを判断する。被写体が動くと言っても、この場合は、本来距離方向の動きがあるかどうかが問題になるはずであるが、個別の距離の変化が簡単に分からない場合は、前記ぶれの許容値を援用してもよい。
【００２８】
次に、図１には図示しない実施例５の被写体のコントラスト検出手段、および、実施例６の輝度検出手段について述べる。
ＡＦ結果に悪影響を及ぼす因子として、被写体のコントラストや、輝度が挙げられる。コントラストが低い場合や、輝度が低い場合はどうしても測距センサ出力や、ＣＣＤＡＦ結果の誤差が増大するためである。よって、ＡＦ完了時点での被写体コントラスト、輝度情報を図２の＃１５で検出しておき、図３の＃３９〜＃４１で、演算、判定を実施する。
更には、被写体の距離分布もＦｐ１、Ｆｐ２の食い違いの原因となり得る。図示しない実施例７の被写体距離検出手段において、測距センサも、ＣＣＤＡＦも被写体の特定部分のみの情報を用いているため、両者のＡＦエリアが異なる場合で、被写体距離が一定で無い場合は、両者の結果がその分ずれてくる。また、ＡＦエリアがほぼ一致していたとしても、両者の演算方式が異なるため、ＡＦエリア内に遠近が混在する場合には誤差が増大する。図２の実施例は、＃１０の部分的ＣＣＤＡＦ実施時に、より細分化したエリアでの評価値取得を行い、図３の＃４２で被写体の遠近混在具合を算出し、＃４３でデータ採用可否を判断するように構成されている。
以上のように、実施例１乃至７に於いては、信頼性の低いデータを変換係数補正に用いることが無くなるので、誤った変換係数の補正がなされることを防止することが可能となる。
【００２９】
以上、本件発明の幾つかの実施形態および実施例を上げたが、本件はこれらに限るものではなく、請求項の範囲で様々な応用が可能である。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、常にＦｐ１≒Ｆｐ２の状況を維持することが可能となり、その結果、むやみに部分的ＣＣＤＡＦの幅を広げる必要が無くなり、ＡＦ高速化を図ることが出来る。
請求項２の発明によれば、変換係数そのものを書き換える方式としているため、余分なメモリを用意する必要無く、比較的簡単な演算でＦｐ１を計算することが可能である。
請求項３の発明によれば、自動補正した結果をキャンセルすることが可能となり、一時的な補正が可能となる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、より早いタイミングで補正演算を実施することが可能となり、常に最良の状態でＨＢＡＦを実行させることが可能となる。
【００３２】
請求項５、および、６の発明によれば、信頼性の低いデータを変換係数補正に用いることが無くなるので、誤った変換係数の補正がなされることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラの基本構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例を示す流れ図である。
【図３】本発明の実施例を示す流れ図である。
【図４】変換係数の一例を示す図である。
【図５】望遠側での実際のＦｐ２の実測値の分布を示す図である。
【図６】図５の実測値に新たな変換係数を適用した線図を表す図である。
【図７】画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致している状態を説明する図である。
【図８】画像コントラストのピーク位置と測距手段による繰り出し位置が一致していない状態を説明する図である。
【図９】ＣＣＤＡＦを実行する範囲が狭い場合を説明する図である。
【図１０】ＣＣＤＡＦを実行する範囲が広い場合を説明する図である。
【図１１】測距手段による繰り出し位置近傍の所定の範囲に、画像コントラストのピーク位置が含まれていない状態を説明する図である。
【符号の説明】
１ 撮像光学系
２ 撮像手段
３ フォーカス駆動手段
４ ズーム駆動手段
８ システムコントローラ
９ 繰り出しずれ検出手段
１０ データ検証手段
１２ 制御用データ記憶手段
１３ 測距センサ
１４ 測距センサ制御部
１５ 測距手段
１８ レリーズ押圧部
２２ 温度検出手段
２３ 姿勢検出手段
２４ 被写体変化検出手段
Claims (6)
- 被写体像を所定位置に結像させる撮像光学系と、前記被写体像を撮像して電気情報に変換する撮像手段と、前記撮像光学系の一部もしくは全てと、前記撮像手段との相対位置を移動させることにより、被写体像のピント状態を変化させるフォーカス駆動手段と、被写体までの距離を測定する測距手段と、該測距手段によって得られる距離情報から求めた繰り出し量の周辺を、前記フォーカス駆動手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られる画像のコントラスト情報を検出し、該検出したコントラスト情報に基づいて合焦位置を検出するオートフォーカス制御手段と、前記オートフォーカス制御手段の制御に用いる制御用データを記憶する記憶手段と、前記オートフォーカス制御手段によるコントラスト情報に基づく合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出するずれ検出手段と、該繰り出しずれ検出手段からの出力により、前記制御用データの検証を行うデータ検証手段と、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を変更する範囲変更手段と、を備え、前記変更手段は、前記ずれ検出手段により、前記オートフォーカス制御手段による合焦位置と前記距離情報から求めた繰り出し量との差を検出した場合に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を広げ、前記データ検証手段は、前記オートフォーカス制御手段により、複数回合焦位置を検出した後、過去複数回の前記繰り出しずれ検出手段からの情報を基に、前記制御用データの検証を行い、前記データ検証手段の結果によって、前記制御用データに関する補正データを作成し、該補正データを新たに前記記憶手段に記憶させ、前記変更手段は、該補正データを前記記憶手段に記憶した後に、前記オートフォーカス制御手段による前記フォーカス駆動手段を駆動する範囲を狭くすることを特徴とする画像入力装置。
- 請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記補正データは、前記変換データを補正した補正後の変換データであることを特徴とする画像入力装置。
- 請求項１に記載の画像入力装置において、前記制御用データは、前記距離情報と前記概略合焦位置へのフォーカス駆動手段駆動量情報との変換に用いられる変換データであり、前記補正データは、前記変換データを補正するため算出した変換補正用データであることを特徴とする画像入力装置。
- 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の画像入力装置において、前記データ検証手段での検証動作は、実際の撮影が行われなかった場合にも実施されることを特徴とする画像入力装置。
- 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の画像入力装置において、撮影に影響を与える状況を検出する状況検出手段を有し、該状況検出手段により、状況が撮影に適する所定の条件から外れていると判定された場合は、前記補正データの作成を中止することを特徴とする画像入力装置。
- 請求項５に記載の画像入力装置において、前記状況検出手段は、カメラ内部もしくは外部の温度を検出する温度検出手段、カメラの向きを判断する姿勢検出手段、カメラのぶれを検出するぶれ検出手段、被写体の変化を検出する被写体変化検出手段、被写体のコントラストを検出する被写体コントラスト検出手段、被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段、および、被写体の等距離性を検出する被写体距離分布検出手段、の内の少なくとも１つであることを特徴とする画像入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080810A JP3940010B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動合焦機能を有する画像入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080810A JP3940010B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動合焦機能を有する画像入力装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003279844A JP2003279844A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3940010B2 true JP3940010B2 (ja) | 2007-07-04 |
Family
ID=29229692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002080810A Expired - Fee Related JP3940010B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動合焦機能を有する画像入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3940010B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4775930B2 (ja) * | 2004-02-20 | 2011-09-21 | キヤノン株式会社 | レンズ制御装置、撮像装置およびレンズ制御方法 |
| JP4646709B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2011-03-09 | キヤノン株式会社 | 撮像装置及びその制御方法 |
| JP4736695B2 (ja) * | 2005-10-12 | 2011-07-27 | 株式会社ニコン | カメラ |
| US7609958B2 (en) * | 2006-08-01 | 2009-10-27 | Eastman Kodak Company | Automatic focus system calibration for image capture systems |
| JP5943900B2 (ja) * | 2013-11-25 | 2016-07-05 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
| JP5889387B2 (ja) * | 2014-11-25 | 2016-03-22 | キヤノン株式会社 | 撮像装置 |
-
2002
- 2002-03-22 JP JP2002080810A patent/JP3940010B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003279844A (ja) | 2003-10-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8264592B2 (en) | Image pickup apparatus having improved contrast autofocus accuracy | |
| JP4858263B2 (ja) | ３次元計測装置 | |
| US8908085B2 (en) | Tracking controllable image pickup apparatus | |
| WO2016158040A1 (ja) | 合焦制御装置、レンズ装置、撮像装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム | |
| CN107454311A (zh) | 镜头控制设备及其控制方法 | |
| US8174574B2 (en) | Image pickup apparatus | |
| WO2016080153A1 (ja) | 合焦制御装置、合焦制御方法、合焦制御プログラム、レンズ装置、撮像装置 | |
| JP6014452B2 (ja) | 焦点検出装置及びそれを有するレンズ装置及び撮像装置 | |
| JP5173210B2 (ja) | フォーカスレンズ、ズームレンズの駆動手段を有する光学機器 | |
| JPH05257062A (ja) | 自動焦点装置 | |
| JP2017067857A (ja) | 焦点検出装置、予測方法、プログラム及び記憶媒体 | |
| JP3940010B2 (ja) | 自動合焦機能を有する画像入力装置 | |
| JP7271353B2 (ja) | 撮像装置および波長取得方法 | |
| US10866386B2 (en) | Lens control apparatus and method for controlling the same | |
| CN110320650A (zh) | 透镜装置和摄像装置 | |
| JP2006065080A (ja) | 撮像装置 | |
| JP4847352B2 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
| JP6487679B2 (ja) | 焦点検出装置及びその制御方法 | |
| JP4363070B2 (ja) | カメラシステム | |
| JP2003279843A (ja) | 自動合焦機能を有する画像入力装置 | |
| JP7057200B2 (ja) | 撮像装置 | |
| US9930245B2 (en) | Focus control apparatus and control method for the same | |
| JP2015194578A (ja) | 光学機器、補正方法および制御方法 | |
| JP2013228589A (ja) | 撮像装置およびその制御方法 | |
| JP2014035505A (ja) | レンズ装置、撮像装置およびこれらの制御方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041122 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061117 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20061212 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070209 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070320 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070329 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100406 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110406 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120406 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130406 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140406 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |