JP3983534B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に係わり、特に、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどの撮像装置では、結像面に最適な被写体光学像が結像されるように、例えば、自動的にピントを調整するオートフォーカス（ＡＦ）を行っている。一般に、デジタルカメラではＣＣＤＡＦと言われるオートフォーカス方法が用いられている。これは、無限遠から近距離まで、カメラの撮像面に合焦される被写体距離をずらし、この間にＣＣＤから得られる画像データのうちの高周波成分（以下、『評価値』と呼ぶ。）をサンプリングし、評価値が最大となる点を合焦位置とする方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のオートフォーカス方法では、撮像可能な全距離範囲である無限遠から近距離まで、撮像面に合焦する被写体距離をずらす必要があり、オートフォーカス動作に時間がかかり過ぎるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を提供することを課題とする。
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、結像面に結像された光学像を画像データに変換する撮像手段と、前記光学像を前記結像面に結像させるための光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の変倍を行うズーム系レンズを、光軸方向に駆動するズーム系駆動手段と、ズームイン、ズームアウト操作に応じて、前記ズーム系駆動手段を制御して、前記光学像を変倍するズーム動作を行うズーム動作手段と、前記光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の焦点調整を行うためのフォーカス系レンズを駆動するフォーカス系駆動手段と、を備えた撮像装置であって、前記光学系が、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動によって、前記結像面に合焦する焦点位置が変化する光学系である撮像装置において、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動に伴い、前記ズーム系レンズの移動が終了した後に、前記フォーカス系駆動手段を制御して前記フォーカス系レンズを駆動することで、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第１サンプリング手段と、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、前記フォーカス系レンズの駆動領域のうち、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた一部の駆動領域内で、前記フォーカス系駆動手段を制御して、前記フォーカス系レンズを駆動することで前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第２サンプリング手段と、前記第２サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第１合焦手段と、を備えていることを特徴とする撮像装置に存する。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、撮像手段が、結像面に結像された光学像を画像データに変換する。ズーム系駆動手段が、光学像を結像面に結像させるための光学系の少なくとも一部を構成し、光学像の変倍を行うズーム系レンズを、光軸方向に駆動する。ズーム動作手段が、ズームイン、ズームアウト操作に応じて、ズーム系駆動手段を制御して、光学像を変倍するズーム動作を行う。フォーカス系駆動手段が、光学系の少なくとも一部を構成し、光学像の焦点調整を行うためのフォーカス系レンズを駆動する。なお、上記ズーム動作におけるレンズの移動によって、結像面に合焦する被写体距離が変化する。第１サンプリング手段が、ズーム動作におけるズーム系レンズの移動伴い、フォーカス系駆動手段を制御してフォーカス系レンズを駆動することで、撮像手段により変換された画像データをサンプリングする。
【０００７】
第２サンプリング手段が、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、フォーカス系レンズの駆動領域のうち、第１サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいた一部の駆動領域内で、フォーカス系駆動手段を制御して、フォーカス系レンズを駆動することで撮像手段により変換された画像データをサンプリングする。第１合焦手段が、第２サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいて合焦位置を決定する。
【０００８】
ズーム動作は、被写体を撮像するために撮像装置をかまえているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、ズーム動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、ズーム動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの動作に伴う前記フォーカス系レンズの駆動が、該ズーム動作に伴う前記結像面に合焦する焦点距離の変動を補正する補正動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、補正動作は、被写体を撮像するために撮像装置をかまえているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、補正動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、補正動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記フォーカス系レンズを、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた待機位置に移動し、該待機位置に移動した後に該待機位置における第１の画像データを取得する第１画像データ取得手段と、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、該待機位置における第２の画像データを取得する第２画像データ取得手段と、前記第１の画像データと前記第２の画像データとを比較する比較手段と、前記比較手段により、前記２つの画像データの差が所定値を超えていると判断したときに、前記フォーカス系レンズの全駆動領域をサンプリングする第３サンプリング手段と、前記第３サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第２合焦手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置に存する。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、第１画像データ取得手段が、フォーカス系レンズを、第１サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいた待機位置に移動し、該待機位置に移動した後に該待機位置における第１の画像データを取得する。第２画像データ取得手段が、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、該待機位置における第２の画像データを取得する。比較手段が、第１の画像データと第２の画像データとを比較する。第３サンプリング手段が、比較手段により、２つの画像データの差が所定値を超えていると判断したときに、フォーカス系レンズの全駆動領域をサンプリングする。第２合焦手段が、第３サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいて合焦位置を決定する。
【００１３】
従って、リセット動作、ズーム動作、補正動作などが行われた直後に得られた画像データと、合焦命令操作時に得られた画像データとの差が所定値を越えている時、全駆動領域をサンプリングすることにより、リセット動作、ズーム動作、補正動作を行った後に、撮像装置の向きを変えたりして、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データ上の被写体光学像と、撮影者が実際に撮影したい被写体と異なる場合は、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データを基に、フォーカス系レンズを駆動する領域が狭められることがない。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記画像データをサンプリングする際に、前記画像データ中の一部の領域を取り出してサンプリングし、前記ズーム系レンズがテレ側になるに従って、前記一部の領域を大きくする画像領域変更手段が、備えられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の撮像装置に存する。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、画像データ中の一部の領域をサンプリングするとき、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、一部の領域を大きくする。従って、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、サンプリングする一部の領域を大きくすることにより、常に被写体光学像全体をサンプリングする一部の領域内に収めることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記第１サンプリング手段が、電源起動時における前記フォーカスレンズ系のリセット動作を行う際の前記フォーカス系レンズの駆動においても、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングするサンプリング動作を行うものであることを特徴とする請求項１乃至４に記載の撮像装置に存する。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、リセット動作は、電源オン時に行われることがある。この電源オンは、被写体を撮像するために撮像装置を構えているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、リセット動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、リセット動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の撮像装置としてのデジタルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、被写体光は、まず光学系１に入射される。光学系１は、光軸方向の進退により被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズ群１ａ（請求項中のフォーカス系レンズ）と、光軸方向の進退により被写体像の変倍を行うズームレンズ群１ｂ（請求項中のズーム系レンズ）と、フォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂとともに後述する撮像面（請求項中の結像面に相当）に光学像を結像させる結像レンズ群１ｃとを備えている。
【００２６】
また、フォーカスレンズ群１ａとズームレンズ群１ｂとの間には、絞り２が配置され、この絞り２により、フォーカスレンズ群１ａに入射される光量が制限される。なお、上述したフォーカスレンズ群１ａは、フォーカス駆動部３（請求項中のフォーカス系駆動手段）により、ズームレンズ群１ｂは、ズーム駆動部４（請求項中のズーム系駆動手段）により、絞り２は、絞り駆動部５により各々駆動される。
【００２７】
上述した光学系１を透過した被写体光は、高周波成分の光を除去するローパスフィルタ６を介して、撮像素子７（請求項中の撮像手段）に入射される。撮像素子７は、光電変換を行う複数の画素を二次マトリクス状に配列した撮像面を有し、被写体光が入射されることにより、撮像面に結像された光学像を電気信号に変換して、画像データとして出力する。
【００２８】
撮像素子７から出力された画像データは、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル値に変換された後、画像処理部９に対して出力される。画像処理部９では、画像データの圧縮／伸長処理や解像度の変更等の画像処理を行った後、システムコントローラ１０に対して出力する。
【００２９】
システムコントローラ１０は、デジタルカメラ全体の制御を行うためのものであり、プログラムに従って各種演算処理を行うＣＰＵ１０ａ、ＣＰＵ１０ａが行うプログラムなどを格納した読出専用メモリであるＲＯＭ１０ｂ及びＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ１０ｃなどを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【００３０】
上述したシステムコントローラ１０には、上述したフォーカス駆動部３、ズーム駆動部４及び絞り駆動部５と、画像処理部９から出力される画像データを格納するためのメモリなどを含むメモリ群１１と、上記画像データを表示したりする液晶ディスプレイなどを含む表示部１２とが接続されている。そして、システムコントローラ１０は、これら接続された各ユニット３〜５、１１、１２の制御を行う。
【００３１】
また、デジタルカメラは、撮影者が半押し操作を行うことにより、オートフォーカス動作（以下、「ＡＦ動作」と呼ぶ）の指示を与え、全押し操作を行うことにより、撮像の指示を与えるための操作部１３が設けられている。
【００３２】
上述したデジタルカメラの動作を以下説明する。
ＣＰＵ１０ａは、例えば、図示しない電源ボタンのオン操作によって動作を開始し、まず、リセット動作手段として働き、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂの現位置と、フォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂの実際の位置との差異をリセットするリセット動作を行う。
【００３３】
なお、上記ＲＡＭ１０ｃ内に記録されている現位置は、位置更新手段として働く、ＣＰＵ１０ａによって、フォーカス駆動部３及びズーム駆動部４に出力される駆動信号に基づき、更新されるものである。
【００３４】
ここで、一般的な、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作について説明する。リセット動作を行うために、撮像面に合焦される被写体距離が、∞より遠い超∞となるときのフォーカスレンズ群１ａの位置にトリガスイッチ（図示せず）を設ける。そして、フォーカス駆動部３を制御して、フォーカスレンズ群１ａを、上記合焦される被写体距離が増加する方向に、移動させる。そして、フォーカスレンズ群１ａの位置が、トリガスイッチの設けられている位置に達して、トリガスイッチがオンと、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａの現位置を、合焦される被写体距離＝超∞に対応する位置にリセットする。
【００３５】
その後、比較的被写体が存在する可能性が高い距離である常焦点位置（例えば１ｍ）までフォーカスレンズ群１ａを移動させて、そこで待機させ、リセット動作を終了する。
【００３６】
ズームレンズ群１ｂのリセット動作も同様に、ズームレンズ群１ｂの移動軌跡上に設けられたトリガスイッチのオンタイミングによって、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているズームレンズ群１ｂの現位置をリセットした後、ワイド側（光学像が最も縮小する位置であり、以下、「Ｗ側」と呼ぶ）に移動して、待機させる。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図２のフローチャートを参照して、本実施形態におけるデジタルカメラのリセット動作について説明する。
まず、ＣＰＵ１０ａは、上述したフォーカスレンズ群１ａのリセット動作を行う前に、ズームレンズ群１ｂのリセット動作を先行して行う（ステップＳ１）。このズームレンズ群１ｂのリセット動作により、ズームレンズ群１ｂの位置が、Ｗ側となる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作を行う（ステップＳ２）。このフォーカスレンズ群１ａのリセット動作において、ＣＰＵ１０ａは、まず、フォーカス駆動部３を制御して、フォーカスレンズ群１ａを、撮像面に合焦される被写体距離が増加する方向に移動させる（ステップＳ２１）。
【００３９】
この結果、フォーカスレンズ群１ａの位置が、トリガスイッチの設けられている位置に達して、トリガスイッチがオンすると（ステップＳ２２でＹ）、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａの現位置を、撮像面に合焦される被写体距離＝超∞となる位置にリセットすると共に、次に、フォーカスレンズ群１ａを、上記被写体距離が短くなる方向に移動させる（ステップＳ２３）。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａの位置が常焦点位置（１ｍ）に達するまでの間（ステップＳ２５でＮ）、第１サンプリング手段として働き、撮像素子７により得られる画像データのうちの高周波成分（以下、「ＡＦ評価値」と呼ぶ）をサンプリングし（ステップＳ２４）、撮像面に合焦される被写体距離が常焦点位置に達すると（ステップＳ２５でＹ）、リセット動作を終了させる。
【００４１】
上述したようなリセット動作を行うと、ＣＰＵ１０ａは、図３に示すように、撮像面に合焦される被写体距離を超∞から１ｍの間の範囲Ｔ１内で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００４２】
次に、上記リセット動作後のデジタルカメラの動作について、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、リセット動作を終了すると、ＣＰＵ１０ａは、合焦演算手段として働き、リセット動作中にサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算する合焦演算処理を行う（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３に備えられたシャッターボタンの半押し操作（請求項中の合焦命令操作）が行われると（ステップＳ４でＹ）、ステップＳ５及びＳ６に進んでＡＦ動作を行う。
【００４３】
上記ＡＦ動作において、ＣＰＵ１０ａは、合焦駆動手段として働き、フォーカスレンズ群１ａの全駆動領域の一部である、ステップＳ３で演算した合焦位置±ｎの範囲内でフォーカスレンズ群１ａを移動させると共に、第２サンプリング手段として働き、その間にＡＦ評価値のサンプリングを行う（ステップＳ５）。その後、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ５でサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算し、演算した合焦位置とフォーカスレンズ群１ａの位置とが一致するように、フォーカスレンズ群１ａを移動させて（ステップＳ６）、光学像を合焦させる。
【００４４】
以上述べたデジタルカメラのように、リセット動作におけるフォーカスレンズ群１ａの移動中、ＡＦ評価値をサンプリングすることにより、リセット動作とは別にフォーカスレンズ群１ａを移動させることなく、ＡＦ動作を行う直前に、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置領域を特定することができる。このため、ＡＦ動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカスレンズ群１ａを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、ＡＦ動作を行う際に、フォーカスレンズ群１ａを駆動する領域を狭めることができる。
【００４５】
また、以上述べたデジタルカメラのように、ズームレンズ群１ｂのリセット動作を、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作に対して先行して行うことにより、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されたズームレンズ群１ｂの現位置とズームレンズ群１ｂの実際の位置との差異をリセットした状態で、ＡＦ評価値を、サンプリングを行うことができ、サンプリングしたＡＦ評価値を基に、正確にフォーカスレンズ群１ａの合焦位置領域を特定することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態においては、ＡＦ動作時、常にリセット動作時に得たＡＦ評価値から求めた合焦位置±ｎの範囲内でフォーカスレンズ群１ａの位置をずらしていた。しかしながら、リセット動作後に、デジタルカメラの向きを変えたりして、リセット時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なり、リセット動作時に得たＡＦ評価値では被写体の存在範囲を特定できない場合がある。
【００４７】
そこで、リセット動作後のデジタルカメラの動作を、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図５のフローチャートに示すようにすることも考えられる。
同図において、まず、リセット動作が終了すると、ＣＰＵ１０ａは、合焦演算手段として働き、リセット動作中にサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算する合焦演算処理を行う（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ１０ａは、待機手段として働き、フォーカスレンズ群１ａの位置が、ステップＳ３で演算した合焦位置となるように、フォーカスレンズ群１ａを移動させて、その場で待機させておく（ステップＳ７）。
【００４８】
次に、ＣＰＵ１０ａは、第１取得手段として働き、この待機直後に得られるＡＦ評価値を取得する（ステップＳ８）。その後、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３に備えられたシャッターボタンの半押し操作が行われると（ステップＳ４でＹ）、ステップＳ５、Ｓ６及びＳ９〜Ｓ１２に進んでＡＦ動作を行う。
【００４９】
上記ＡＦ動作において、ＣＰＵ１０ａは、第２取得手段として働き、半押し操作直後に得られるＡＦ評価値を取得する（ステップＳ９）。次に、ＣＰＵ１０ａは、比較手段として働き、ステップＳ８で取得した待機直後、即ち、リセット動作直後のＡＦ評価値とステップＳ９で取得した半押し操作直後のＡＦ評価値とを比較する比較処理を行う（ステップＳ１０）。
【００５０】
この比較処理により両者の差が所定値以下であれば（ステップＳ１１でＹ）、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが一致していると判断して、上述したステップＳ５に進む。一方、所定値を越えていれば（ステップＳ１１でＮ）、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なっていると判断して、駆動停止手段として働き、ステップＳ５に進むことなく、ステップＳ１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａの全駆動領域内で、フォーカスレンズ群１ａを駆動させると共に、その間にＡＦ評価値のサンプリングを行った後（ステップＳ１２）、ステップＳ６に進む。以上のリセット動作後の動作によれば、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なっている場合は、リセット動作時にサンプリングしたＡＦ評価値を基に、フォーカスレンズ群１ａの駆動領域が狭められることがないので、ピントずれを防止することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態においては、ＡＦ動作時、リセット動作時に得たＡＦ評価値から求めた合焦位置±ｎの領域内でフォーカスレンズ群１ａを駆動させていた。しかしながら、リセット動作以外にも、例えば、ズームレンズ群１ｂの移動により撮像面に合焦される被写体距離が変化するデジタルカメラであれば、図６のフローチャートに示すように、ズーム動作中にＡＦ評価値をサンプリングすることが考えられる。以下、本実施形態では、レンズの移動により撮像面に合焦される被写体距離が変化するレンズをズームレンズ群１ｂという。つまり、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３内のズームインボタン、ズームアウトボタンの操作に応じて（ステップＳ３０でＹ）、操作されたボタンが示す指示方向にズームレンズ群１ｂを移動させる（ステップＳ３１）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ１０ａは、ズームインボタン、ズームアウトボタンの操作が終了するまで、ＡＦ評価値をサンプリングし（ステップＳ３２）、ズームインボタン、ズームアウトボタンの操作が終了すると（ステップＳ３３でＹ）、ズーム動作を終了する。
【００５４】
上述したようなズーム動作を行うと、ＣＰＵ１０ａは、図７に示すように、ズーム動作により、例えば、ズームレンズ群１ｂをテレ側（光学像が最も拡大する側であり、以下「Ｔ側」と呼ぶ）に向かって移動させた結果、撮像面に合焦される被写体距離が０．６ｍから５ｍになった場合は、撮像面に合焦される被写体距離を０．６ｍから５ｍの間の範囲Ｔ２で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００５５】
また、一般に、画像データ全部の高周波成分をＡＦ評価値として取得しておらず、画像データのうち、一部の領域である取得領域Ａ内の高周波成分をＡＦ評価値として取得している。このような場合、図８（ａ）に示すように、Ｗ側で上記取得領域Ａに被写体全体がほぼ収まっていたとしても、Ｔ側にズームレンズ群１ｂを移動させると、図８（ｂ）のように、取得領域Ａ内に被写体全体が収まらなくなることがある。このようなときに取得したＡＦ評価値では正確に合焦位置を特定することができない。そこで、図８（ｃ）に示すように、ズームレンズ群１ｂがＴ側になるに従って、取得領域Ａを大きくすることが考えられる。このようにすれば、ズーム動作を行っても取得領域Ａ内に必ず被写体のほぼ全体が収まる。
【００５６】
また、ズーム動作以外にも、例えば、ズーム動作に伴う撮像面に合焦される被写体距離の変動分を補正する補正動作を行うデジタルカメラであれば、図９のフローチャートに示すように、補正動作中にＡＦ評価値をサンプリングすることが考えられる。つまり、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３内のズームインボタン、ズームアウトボタンの操作に応じて（ステップＳ４０でＹ）、ズーム動作手段として働き、ズーム動作を行う（ステップＳ４１）。その後、ＣＰＵ１０ａは、補正動作手段として働き、ズーム動作に伴う撮像面に合焦される被写体距離の変動を補正する方向にフォーカスレンズ群１ａを駆動させる（ステップＳ４２）。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１０ａは、撮像面に合焦されている被写体距離が、ズーム動作前に撮像面に合焦されていた被写体距離と一致するまで（ステップＳ４４でＮ）、ＡＦ評価値をサンプリングし（ステップＳ４３）、ズーム動作前に撮像面に合焦されていた被写体距離と一致すると（ステップＳ４４でＹ）、補正動作を終了する。
【００５８】
図１０に示すように、ズーム動作により、例えば、ズームレンズ群１ｂをテレ側に向かって移動させた結果、撮像面に合焦されている被写体距離が０．６ｍから５ｍになった場合は、上記補正動作によって、フォーカスレンズ群１ａが駆動され、撮像面に合焦されている被写体距離が５ｍから０．６ｍに補正される。この場合、ズーム動作中に行った時と同様に、５ｍから０．６ｍの間の範囲Ｔ３で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００５９】
また、上述した実施形態では、ズーム動作後に、補正動作を行っていたが、例えば、ズームイン操作が行われると、ズーム動作により上記被写体距離が遠くなることが予めわかる。そこで、ズーム動作を行う前に、一定距離、フォーカスレンズ群１ａを上記被写体距離が近くなる方向に移動させることがある。つまり、ズーム動作を行う前にも補正動作を行うこともある。
【００６０】
さらに、上述した実施形態では、リセット動作、ズーム動作、補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング間隔については、特に、述べなかったが、例えば、上述したリセット動作、ズーム動作、補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング間隔を、ＡＦ動作時のＡＦ評価値のサンプリング間隔より長くすることが考えられる。この場合、いわゆる「粗調」となり、リセット動作、ズーム動作、補正動作に得たＡＦ評価値では精度良く被写体の存在距離を特定することができなくなるが、各動作におけるレンズ群の移動速度を早くすることができ、撮影者に違和感を与えることがない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ズーム動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、ズーム動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、補正動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、補正動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【００６３】
請求項３記載の発明によれば、リセット動作、ズーム動作、補正動作などが行われた直後に得られた画像データと、合焦命令操作時に得られた画像データとの差が所定値を越えている時、全駆動領域をサンプリングすることにより、リセット動作、ズーム動作、補正動作を行った後に、撮像装置の向きを変えたりして、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データ上の被写体光学像と、撮影者が実際に撮影したい被写体と異なる場合は、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データを基に、フォーカス系レンズを駆動する領域が狭められることがないので、ピントずれを防止する撮像装置を得ることができる。
【００６４】
請求項４記載の発明によれば、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、サンプリングする一部の領域を大きくすることにより、常に被写体光学像全体をサンプリングする一部の領域内に収めることができるので、サンプリングした画像データを基に、正確に被写体の存在範囲を特定することができる撮像装置を得ることができる。
【００６５】
請求項５記載の発明によれば、リセット動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、リセット動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置としてのデジタルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図３】リセット動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【図４】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作後の処理手順と、ＡＦ動作時の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作後の処理手順と、ＡＦ動作時の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのズーム動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ズーム動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【図８】ズームレンズ群１ｂの位置と、取得領域Ａとの関係を示す図である。
【図９】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａの補正動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光学系
１ａ フォーカスレンズ群（フォーカス系レンズ）
１ｂ ズームレンズ群（ズーム系レンズ）
３ フォーカス駆動部（フォーカス系駆動手段）
４ ズーム駆動部（ズーム系駆動手段）
７ 撮像素子（撮像手段）
１０ａ ＣＰＵ（位置更新手段、リセット動作手段、第１サンプリング手段、ズーム動作手段、補正動作手段、合焦演算手段、合焦駆動手段、待機手段、比較手段、第１取得手段、第２取得手段、駆動停止手段、第２サンプリング手段）
【発明の属する技術分野】
この発明は、撮像装置に係わり、特に、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどの撮像装置では、結像面に最適な被写体光学像が結像されるように、例えば、自動的にピントを調整するオートフォーカス（ＡＦ）を行っている。一般に、デジタルカメラではＣＣＤＡＦと言われるオートフォーカス方法が用いられている。これは、無限遠から近距離まで、カメラの撮像面に合焦される被写体距離をずらし、この間にＣＣＤから得られる画像データのうちの高周波成分（以下、『評価値』と呼ぶ。）をサンプリングし、評価値が最大となる点を合焦位置とする方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のオートフォーカス方法では、撮像可能な全距離範囲である無限遠から近距離まで、撮像面に合焦する被写体距離をずらす必要があり、オートフォーカス動作に時間がかかり過ぎるという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記のような問題点に着目し、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を提供することを課題とする。
【０００５】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、結像面に結像された光学像を画像データに変換する撮像手段と、前記光学像を前記結像面に結像させるための光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の変倍を行うズーム系レンズを、光軸方向に駆動するズーム系駆動手段と、ズームイン、ズームアウト操作に応じて、前記ズーム系駆動手段を制御して、前記光学像を変倍するズーム動作を行うズーム動作手段と、前記光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の焦点調整を行うためのフォーカス系レンズを駆動するフォーカス系駆動手段と、を備えた撮像装置であって、前記光学系が、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動によって、前記結像面に合焦する焦点位置が変化する光学系である撮像装置において、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動に伴い、前記ズーム系レンズの移動が終了した後に、前記フォーカス系駆動手段を制御して前記フォーカス系レンズを駆動することで、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第１サンプリング手段と、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、前記フォーカス系レンズの駆動領域のうち、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた一部の駆動領域内で、前記フォーカス系駆動手段を制御して、前記フォーカス系レンズを駆動することで前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第２サンプリング手段と、前記第２サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第１合焦手段と、を備えていることを特徴とする撮像装置に存する。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、撮像手段が、結像面に結像された光学像を画像データに変換する。ズーム系駆動手段が、光学像を結像面に結像させるための光学系の少なくとも一部を構成し、光学像の変倍を行うズーム系レンズを、光軸方向に駆動する。ズーム動作手段が、ズームイン、ズームアウト操作に応じて、ズーム系駆動手段を制御して、光学像を変倍するズーム動作を行う。フォーカス系駆動手段が、光学系の少なくとも一部を構成し、光学像の焦点調整を行うためのフォーカス系レンズを駆動する。なお、上記ズーム動作におけるレンズの移動によって、結像面に合焦する被写体距離が変化する。第１サンプリング手段が、ズーム動作におけるズーム系レンズの移動伴い、フォーカス系駆動手段を制御してフォーカス系レンズを駆動することで、撮像手段により変換された画像データをサンプリングする。
【０００７】
第２サンプリング手段が、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、フォーカス系レンズの駆動領域のうち、第１サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいた一部の駆動領域内で、フォーカス系駆動手段を制御して、フォーカス系レンズを駆動することで撮像手段により変換された画像データをサンプリングする。第１合焦手段が、第２サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいて合焦位置を決定する。
【０００８】
ズーム動作は、被写体を撮像するために撮像装置をかまえているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、ズーム動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、ズーム動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの動作に伴う前記フォーカス系レンズの駆動が、該ズーム動作に伴う前記結像面に合焦する焦点距離の変動を補正する補正動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置に存する。
【００１０】
請求項２記載の発明によれば、補正動作は、被写体を撮像するために撮像装置をかまえているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、補正動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、補正動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、前記フォーカス系レンズを、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた待機位置に移動し、該待機位置に移動した後に該待機位置における第１の画像データを取得する第１画像データ取得手段と、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、該待機位置における第２の画像データを取得する第２画像データ取得手段と、前記第１の画像データと前記第２の画像データとを比較する比較手段と、前記比較手段により、前記２つの画像データの差が所定値を超えていると判断したときに、前記フォーカス系レンズの全駆動領域をサンプリングする第３サンプリング手段と、前記第３サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第２合焦手段と、を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置に存する。
【００１２】
請求項３記載の発明によれば、第１画像データ取得手段が、フォーカス系レンズを、第１サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいた待機位置に移動し、該待機位置に移動した後に該待機位置における第１の画像データを取得する。第２画像データ取得手段が、合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、該待機位置における第２の画像データを取得する。比較手段が、第１の画像データと第２の画像データとを比較する。第３サンプリング手段が、比較手段により、２つの画像データの差が所定値を超えていると判断したときに、フォーカス系レンズの全駆動領域をサンプリングする。第２合焦手段が、第３サンプリング手段によってサンプリングされた画像データに基づいて合焦位置を決定する。
【００１３】
従って、リセット動作、ズーム動作、補正動作などが行われた直後に得られた画像データと、合焦命令操作時に得られた画像データとの差が所定値を越えている時、全駆動領域をサンプリングすることにより、リセット動作、ズーム動作、補正動作を行った後に、撮像装置の向きを変えたりして、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データ上の被写体光学像と、撮影者が実際に撮影したい被写体と異なる場合は、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データを基に、フォーカス系レンズを駆動する領域が狭められることがない。
【００１４】
請求項４記載の発明は、前記画像データをサンプリングする際に、前記画像データ中の一部の領域を取り出してサンプリングし、前記ズーム系レンズがテレ側になるに従って、前記一部の領域を大きくする画像領域変更手段が、備えられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の撮像装置に存する。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、画像データ中の一部の領域をサンプリングするとき、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、一部の領域を大きくする。従って、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、サンプリングする一部の領域を大きくすることにより、常に被写体光学像全体をサンプリングする一部の領域内に収めることができる。
【００１６】
請求項５記載の発明は、前記第１サンプリング手段が、電源起動時における前記フォーカスレンズ系のリセット動作を行う際の前記フォーカス系レンズの駆動においても、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングするサンプリング動作を行うものであることを特徴とする請求項１乃至４に記載の撮像装置に存する。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、リセット動作は、電源オン時に行われることがある。この電源オンは、被写体を撮像するために撮像装置を構えているときに行われ、すでに被写体の光学像が結像されていることが多い。以上のことに着目し、リセット動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、リセット動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の撮像装置としてのデジタルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
同図に示すように、被写体光は、まず光学系１に入射される。光学系１は、光軸方向の進退により被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズ群１ａ（請求項中のフォーカス系レンズ）と、光軸方向の進退により被写体像の変倍を行うズームレンズ群１ｂ（請求項中のズーム系レンズ）と、フォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂとともに後述する撮像面（請求項中の結像面に相当）に光学像を結像させる結像レンズ群１ｃとを備えている。
【００２６】
また、フォーカスレンズ群１ａとズームレンズ群１ｂとの間には、絞り２が配置され、この絞り２により、フォーカスレンズ群１ａに入射される光量が制限される。なお、上述したフォーカスレンズ群１ａは、フォーカス駆動部３（請求項中のフォーカス系駆動手段）により、ズームレンズ群１ｂは、ズーム駆動部４（請求項中のズーム系駆動手段）により、絞り２は、絞り駆動部５により各々駆動される。
【００２７】
上述した光学系１を透過した被写体光は、高周波成分の光を除去するローパスフィルタ６を介して、撮像素子７（請求項中の撮像手段）に入射される。撮像素子７は、光電変換を行う複数の画素を二次マトリクス状に配列した撮像面を有し、被写体光が入射されることにより、撮像面に結像された光学像を電気信号に変換して、画像データとして出力する。
【００２８】
撮像素子７から出力された画像データは、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル値に変換された後、画像処理部９に対して出力される。画像処理部９では、画像データの圧縮／伸長処理や解像度の変更等の画像処理を行った後、システムコントローラ１０に対して出力する。
【００２９】
システムコントローラ１０は、デジタルカメラ全体の制御を行うためのものであり、プログラムに従って各種演算処理を行うＣＰＵ１０ａ、ＣＰＵ１０ａが行うプログラムなどを格納した読出専用メモリであるＲＯＭ１０ｂ及びＣＰＵ１０ａでの各種の処理過程で利用するワークエリア、各種データを格納するデータ格納エリアなどを有する読出書込自在のメモリであるＲＡＭ１０ｃなどを内蔵し、これらが図示しないバスラインによって相互接続されている。
【００３０】
上述したシステムコントローラ１０には、上述したフォーカス駆動部３、ズーム駆動部４及び絞り駆動部５と、画像処理部９から出力される画像データを格納するためのメモリなどを含むメモリ群１１と、上記画像データを表示したりする液晶ディスプレイなどを含む表示部１２とが接続されている。そして、システムコントローラ１０は、これら接続された各ユニット３〜５、１１、１２の制御を行う。
【００３１】
また、デジタルカメラは、撮影者が半押し操作を行うことにより、オートフォーカス動作（以下、「ＡＦ動作」と呼ぶ）の指示を与え、全押し操作を行うことにより、撮像の指示を与えるための操作部１３が設けられている。
【００３２】
上述したデジタルカメラの動作を以下説明する。
ＣＰＵ１０ａは、例えば、図示しない電源ボタンのオン操作によって動作を開始し、まず、リセット動作手段として働き、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂの現位置と、フォーカスレンズ群１ａ及びズームレンズ群１ｂの実際の位置との差異をリセットするリセット動作を行う。
【００３３】
なお、上記ＲＡＭ１０ｃ内に記録されている現位置は、位置更新手段として働く、ＣＰＵ１０ａによって、フォーカス駆動部３及びズーム駆動部４に出力される駆動信号に基づき、更新されるものである。
【００３４】
ここで、一般的な、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作について説明する。リセット動作を行うために、撮像面に合焦される被写体距離が、∞より遠い超∞となるときのフォーカスレンズ群１ａの位置にトリガスイッチ（図示せず）を設ける。そして、フォーカス駆動部３を制御して、フォーカスレンズ群１ａを、上記合焦される被写体距離が増加する方向に、移動させる。そして、フォーカスレンズ群１ａの位置が、トリガスイッチの設けられている位置に達して、トリガスイッチがオンと、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａの現位置を、合焦される被写体距離＝超∞に対応する位置にリセットする。
【００３５】
その後、比較的被写体が存在する可能性が高い距離である常焦点位置（例えば１ｍ）までフォーカスレンズ群１ａを移動させて、そこで待機させ、リセット動作を終了する。
【００３６】
ズームレンズ群１ｂのリセット動作も同様に、ズームレンズ群１ｂの移動軌跡上に設けられたトリガスイッチのオンタイミングによって、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているズームレンズ群１ｂの現位置をリセットした後、ワイド側（光学像が最も縮小する位置であり、以下、「Ｗ側」と呼ぶ）に移動して、待機させる。
【００３７】
次に、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図２のフローチャートを参照して、本実施形態におけるデジタルカメラのリセット動作について説明する。
まず、ＣＰＵ１０ａは、上述したフォーカスレンズ群１ａのリセット動作を行う前に、ズームレンズ群１ｂのリセット動作を先行して行う（ステップＳ１）。このズームレンズ群１ｂのリセット動作により、ズームレンズ群１ｂの位置が、Ｗ側となる。
【００３８】
次に、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作を行う（ステップＳ２）。このフォーカスレンズ群１ａのリセット動作において、ＣＰＵ１０ａは、まず、フォーカス駆動部３を制御して、フォーカスレンズ群１ａを、撮像面に合焦される被写体距離が増加する方向に移動させる（ステップＳ２１）。
【００３９】
この結果、フォーカスレンズ群１ａの位置が、トリガスイッチの設けられている位置に達して、トリガスイッチがオンすると（ステップＳ２２でＹ）、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されているフォーカスレンズ群１ａの現位置を、撮像面に合焦される被写体距離＝超∞となる位置にリセットすると共に、次に、フォーカスレンズ群１ａを、上記被写体距離が短くなる方向に移動させる（ステップＳ２３）。
【００４０】
そして、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａの位置が常焦点位置（１ｍ）に達するまでの間（ステップＳ２５でＮ）、第１サンプリング手段として働き、撮像素子７により得られる画像データのうちの高周波成分（以下、「ＡＦ評価値」と呼ぶ）をサンプリングし（ステップＳ２４）、撮像面に合焦される被写体距離が常焦点位置に達すると（ステップＳ２５でＹ）、リセット動作を終了させる。
【００４１】
上述したようなリセット動作を行うと、ＣＰＵ１０ａは、図３に示すように、撮像面に合焦される被写体距離を超∞から１ｍの間の範囲Ｔ１内で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００４２】
次に、上記リセット動作後のデジタルカメラの動作について、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図４のフローチャートを参照して説明する。
まず、リセット動作を終了すると、ＣＰＵ１０ａは、合焦演算手段として働き、リセット動作中にサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算する合焦演算処理を行う（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３に備えられたシャッターボタンの半押し操作（請求項中の合焦命令操作）が行われると（ステップＳ４でＹ）、ステップＳ５及びＳ６に進んでＡＦ動作を行う。
【００４３】
上記ＡＦ動作において、ＣＰＵ１０ａは、合焦駆動手段として働き、フォーカスレンズ群１ａの全駆動領域の一部である、ステップＳ３で演算した合焦位置±ｎの範囲内でフォーカスレンズ群１ａを移動させると共に、第２サンプリング手段として働き、その間にＡＦ評価値のサンプリングを行う（ステップＳ５）。その後、ＣＰＵ１０ａは、ステップＳ５でサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算し、演算した合焦位置とフォーカスレンズ群１ａの位置とが一致するように、フォーカスレンズ群１ａを移動させて（ステップＳ６）、光学像を合焦させる。
【００４４】
以上述べたデジタルカメラのように、リセット動作におけるフォーカスレンズ群１ａの移動中、ＡＦ評価値をサンプリングすることにより、リセット動作とは別にフォーカスレンズ群１ａを移動させることなく、ＡＦ動作を行う直前に、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置領域を特定することができる。このため、ＡＦ動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカスレンズ群１ａを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、ＡＦ動作を行う際に、フォーカスレンズ群１ａを駆動する領域を狭めることができる。
【００４５】
また、以上述べたデジタルカメラのように、ズームレンズ群１ｂのリセット動作を、フォーカスレンズ群１ａのリセット動作に対して先行して行うことにより、ＲＡＭ１０ｃ内に記録されたズームレンズ群１ｂの現位置とズームレンズ群１ｂの実際の位置との差異をリセットした状態で、ＡＦ評価値を、サンプリングを行うことができ、サンプリングしたＡＦ評価値を基に、正確にフォーカスレンズ群１ａの合焦位置領域を特定することができる。
【００４６】
なお、上述した実施形態においては、ＡＦ動作時、常にリセット動作時に得たＡＦ評価値から求めた合焦位置±ｎの範囲内でフォーカスレンズ群１ａの位置をずらしていた。しかしながら、リセット動作後に、デジタルカメラの向きを変えたりして、リセット時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なり、リセット動作時に得たＡＦ評価値では被写体の存在範囲を特定できない場合がある。
【００４７】
そこで、リセット動作後のデジタルカメラの動作を、ＣＰＵ１０ａの処理手順を示す図５のフローチャートに示すようにすることも考えられる。
同図において、まず、リセット動作が終了すると、ＣＰＵ１０ａは、合焦演算手段として働き、リセット動作中にサンプリングして得たＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ群１ａの合焦位置を演算する合焦演算処理を行う（ステップＳ３）。その後、ＣＰＵ１０ａは、待機手段として働き、フォーカスレンズ群１ａの位置が、ステップＳ３で演算した合焦位置となるように、フォーカスレンズ群１ａを移動させて、その場で待機させておく（ステップＳ７）。
【００４８】
次に、ＣＰＵ１０ａは、第１取得手段として働き、この待機直後に得られるＡＦ評価値を取得する（ステップＳ８）。その後、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３に備えられたシャッターボタンの半押し操作が行われると（ステップＳ４でＹ）、ステップＳ５、Ｓ６及びＳ９〜Ｓ１２に進んでＡＦ動作を行う。
【００４９】
上記ＡＦ動作において、ＣＰＵ１０ａは、第２取得手段として働き、半押し操作直後に得られるＡＦ評価値を取得する（ステップＳ９）。次に、ＣＰＵ１０ａは、比較手段として働き、ステップＳ８で取得した待機直後、即ち、リセット動作直後のＡＦ評価値とステップＳ９で取得した半押し操作直後のＡＦ評価値とを比較する比較処理を行う（ステップＳ１０）。
【００５０】
この比較処理により両者の差が所定値以下であれば（ステップＳ１１でＹ）、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが一致していると判断して、上述したステップＳ５に進む。一方、所定値を越えていれば（ステップＳ１１でＮ）、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なっていると判断して、駆動停止手段として働き、ステップＳ５に進むことなく、ステップＳ１２に進む。
【００５１】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０ａは、フォーカスレンズ群１ａの全駆動領域内で、フォーカスレンズ群１ａを駆動させると共に、その間にＡＦ評価値のサンプリングを行った後（ステップＳ１２）、ステップＳ６に進む。以上のリセット動作後の動作によれば、リセット動作時に撮像面に結像されている被写体と、撮影者が実際に撮影したい被写体とが異なっている場合は、リセット動作時にサンプリングしたＡＦ評価値を基に、フォーカスレンズ群１ａの駆動領域が狭められることがないので、ピントずれを防止することができる。
【００５２】
また、上述した実施形態においては、ＡＦ動作時、リセット動作時に得たＡＦ評価値から求めた合焦位置±ｎの領域内でフォーカスレンズ群１ａを駆動させていた。しかしながら、リセット動作以外にも、例えば、ズームレンズ群１ｂの移動により撮像面に合焦される被写体距離が変化するデジタルカメラであれば、図６のフローチャートに示すように、ズーム動作中にＡＦ評価値をサンプリングすることが考えられる。以下、本実施形態では、レンズの移動により撮像面に合焦される被写体距離が変化するレンズをズームレンズ群１ｂという。つまり、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３内のズームインボタン、ズームアウトボタンの操作に応じて（ステップＳ３０でＹ）、操作されたボタンが示す指示方向にズームレンズ群１ｂを移動させる（ステップＳ３１）。
【００５３】
そして、ＣＰＵ１０ａは、ズームインボタン、ズームアウトボタンの操作が終了するまで、ＡＦ評価値をサンプリングし（ステップＳ３２）、ズームインボタン、ズームアウトボタンの操作が終了すると（ステップＳ３３でＹ）、ズーム動作を終了する。
【００５４】
上述したようなズーム動作を行うと、ＣＰＵ１０ａは、図７に示すように、ズーム動作により、例えば、ズームレンズ群１ｂをテレ側（光学像が最も拡大する側であり、以下「Ｔ側」と呼ぶ）に向かって移動させた結果、撮像面に合焦される被写体距離が０．６ｍから５ｍになった場合は、撮像面に合焦される被写体距離を０．６ｍから５ｍの間の範囲Ｔ２で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００５５】
また、一般に、画像データ全部の高周波成分をＡＦ評価値として取得しておらず、画像データのうち、一部の領域である取得領域Ａ内の高周波成分をＡＦ評価値として取得している。このような場合、図８（ａ）に示すように、Ｗ側で上記取得領域Ａに被写体全体がほぼ収まっていたとしても、Ｔ側にズームレンズ群１ｂを移動させると、図８（ｂ）のように、取得領域Ａ内に被写体全体が収まらなくなることがある。このようなときに取得したＡＦ評価値では正確に合焦位置を特定することができない。そこで、図８（ｃ）に示すように、ズームレンズ群１ｂがＴ側になるに従って、取得領域Ａを大きくすることが考えられる。このようにすれば、ズーム動作を行っても取得領域Ａ内に必ず被写体のほぼ全体が収まる。
【００５６】
また、ズーム動作以外にも、例えば、ズーム動作に伴う撮像面に合焦される被写体距離の変動分を補正する補正動作を行うデジタルカメラであれば、図９のフローチャートに示すように、補正動作中にＡＦ評価値をサンプリングすることが考えられる。つまり、ＣＰＵ１０ａは、操作部１３内のズームインボタン、ズームアウトボタンの操作に応じて（ステップＳ４０でＹ）、ズーム動作手段として働き、ズーム動作を行う（ステップＳ４１）。その後、ＣＰＵ１０ａは、補正動作手段として働き、ズーム動作に伴う撮像面に合焦される被写体距離の変動を補正する方向にフォーカスレンズ群１ａを駆動させる（ステップＳ４２）。
【００５７】
そして、ＣＰＵ１０ａは、撮像面に合焦されている被写体距離が、ズーム動作前に撮像面に合焦されていた被写体距離と一致するまで（ステップＳ４４でＮ）、ＡＦ評価値をサンプリングし（ステップＳ４３）、ズーム動作前に撮像面に合焦されていた被写体距離と一致すると（ステップＳ４４でＹ）、補正動作を終了する。
【００５８】
図１０に示すように、ズーム動作により、例えば、ズームレンズ群１ｂをテレ側に向かって移動させた結果、撮像面に合焦されている被写体距離が０．６ｍから５ｍになった場合は、上記補正動作によって、フォーカスレンズ群１ａが駆動され、撮像面に合焦されている被写体距離が５ｍから０．６ｍに補正される。この場合、ズーム動作中に行った時と同様に、５ｍから０．６ｍの間の範囲Ｔ３で変動させたときのＡＦ評価値をサンプリングすることができる。
【００５９】
また、上述した実施形態では、ズーム動作後に、補正動作を行っていたが、例えば、ズームイン操作が行われると、ズーム動作により上記被写体距離が遠くなることが予めわかる。そこで、ズーム動作を行う前に、一定距離、フォーカスレンズ群１ａを上記被写体距離が近くなる方向に移動させることがある。つまり、ズーム動作を行う前にも補正動作を行うこともある。
【００６０】
さらに、上述した実施形態では、リセット動作、ズーム動作、補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング間隔については、特に、述べなかったが、例えば、上述したリセット動作、ズーム動作、補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング間隔を、ＡＦ動作時のＡＦ評価値のサンプリング間隔より長くすることが考えられる。この場合、いわゆる「粗調」となり、リセット動作、ズーム動作、補正動作に得たＡＦ評価値では精度良く被写体の存在距離を特定することができなくなるが、各動作におけるレンズ群の移動速度を早くすることができ、撮影者に違和感を与えることがない。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、ズーム動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、ズーム動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【００６２】
請求項２記載の発明によれば、補正動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、補正動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【００６３】
請求項３記載の発明によれば、リセット動作、ズーム動作、補正動作などが行われた直後に得られた画像データと、合焦命令操作時に得られた画像データとの差が所定値を越えている時、全駆動領域をサンプリングすることにより、リセット動作、ズーム動作、補正動作を行った後に、撮像装置の向きを変えたりして、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データ上の被写体光学像と、撮影者が実際に撮影したい被写体と異なる場合は、第１サンプリング手段によりサンプリングされた画像データを基に、フォーカス系レンズを駆動する領域が狭められることがないので、ピントずれを防止する撮像装置を得ることができる。
【００６４】
請求項４記載の発明によれば、ズーム系レンズがテレ側になるに従って、サンプリングする一部の領域を大きくすることにより、常に被写体光学像全体をサンプリングする一部の領域内に収めることができるので、サンプリングした画像データを基に、正確に被写体の存在範囲を特定することができる撮像装置を得ることができる。
【００６５】
請求項５記載の発明によれば、リセット動作におけるレンズの移動中、撮像手段により変換された画像データをサンプリングすることにより、リセット動作とは別にレンズを移動させることなく、オートフォーカス動作を行う直前に、フォーカス系レンズの合焦位置領域を特定することができる。このため、オートフォーカス動作時には、特定した合焦位置領域内でフォーカス系レンズを駆動して、合焦位置を検出することができるようになり、オートフォーカス動作を行う際に、フォーカス系レンズを駆動する領域を狭めることができるので、オートフォーカス動作の時間短縮を図った撮像装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の撮像装置としてのデジタルカメラの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図３】リセット動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【図４】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作後の処理手順と、ＡＦ動作時の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのリセット動作後の処理手順と、ＡＦ動作時の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａのズーム動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図７】ズーム動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【図８】ズームレンズ群１ｂの位置と、取得領域Ａとの関係を示す図である。
【図９】図１のデジタルカメラを構成するＣＰＵ１０ａの補正動作での処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】補正動作中のＡＦ評価値のサンプリング期間について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 光学系
１ａ フォーカスレンズ群（フォーカス系レンズ）
１ｂ ズームレンズ群（ズーム系レンズ）
３ フォーカス駆動部（フォーカス系駆動手段）
４ ズーム駆動部（ズーム系駆動手段）
７ 撮像素子（撮像手段）
１０ａ ＣＰＵ（位置更新手段、リセット動作手段、第１サンプリング手段、ズーム動作手段、補正動作手段、合焦演算手段、合焦駆動手段、待機手段、比較手段、第１取得手段、第２取得手段、駆動停止手段、第２サンプリング手段）
Claims (5)
- 結像面に結像された光学像を画像データに変換する撮像手段と、前記光学像を前記結像面に結像させるための光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の変倍を行うズーム系レンズを、光軸方向に駆動するズーム系駆動手段と、ズームイン、ズームアウト操作に応じて、前記ズーム系駆動手段を制御して、前記光学像を変倍するズーム動作を行うズーム動作手段と、前記光学系の少なくとも一部を構成し、前記光学像の焦点調整を行うためのフォーカス系レンズを駆動するフォーカス系駆動手段と、を備えた撮像装置であって、前記光学系が、前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動によって、前記結像面に合焦する焦点位置が変化する光学系である撮像装置において、
前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの移動に伴い、前記ズーム系レンズの移動が終了した後に、前記フォーカス系駆動手段を制御して前記フォーカス系レンズを駆動することで、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第１サンプリング手段と、
合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、前記フォーカス系レンズの駆動領域のうち、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた一部の駆動領域内で、前記フォーカス系駆動手段を制御して、前記フォーカス系レンズを駆動することで前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングする第２サンプリング手段と、
前記第２サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第１合焦手段と、を備えていることを特徴とする撮像装置。 - 前記ズーム動作における前記ズーム系レンズの動作に伴う前記フォーカス系レンズの駆動が、該ズーム動作に伴う前記結像面に合焦する焦点距離の変動を補正する補正動作であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
- 前記フォーカス系レンズを、前記第１サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいた待機位置に移動し、該待機位置に移動した後に該待機位置における第１の画像データを取得する第１画像データ取得手段と、
合焦命令操作に応じて合焦動作を行う際に、該待機位置における第２の画像データを取得する第２画像データ取得手段と、
前記第１の画像データと前記第２の画像データとを比較する比較手段と、
前記比較手段により、前記２つの画像データの差が所定値を超えていると判断したときに、前記フォーカス系レンズの全駆動領域をサンプリングする第３サンプリング手段と、
前記第３サンプリング手段によってサンプリングされた前記画像データに基づいて合焦位置を決定する第２合焦手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。 - 前記画像データをサンプリングする際に、前記画像データ中の一部の領域を取り出してサンプリングし、前記ズーム系レンズがテレ側になるに従って、前記一部の領域を大きくする画像領域変更手段が、備えられていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の撮像装置。
- 前記第１サンプリング手段が、電源起動時における前記フォーカスレンズ系のリセット動作を行う際の前記フォーカス系レンズの駆動においても、前記撮像手段により変換された画像データをサンプリングするサンプリング動作を行うものであることを特徴とする請求項１乃至４に記載の撮像装置。
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