JP4055463B2 - カメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子の撮像信号を用いてコントラスト法により合焦動作を行うカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラのAF方式の一つとしてコントラスト方式と呼ばれるものがある。この方式では、被写体をCCD等の撮像素子で撮像し、フォーカスエリア内の撮像信号を用いて合焦位置を決定する。エリア内の撮像信号をバンドパスフィルタ(BPF)を通して、所定空間周波数帯域の成分を取り出す。そして、それらの絶対値をエリア内で積分することにより、合焦動作を行わせる際の焦点評価値を求める。この焦点評価値はコントラストの大小を表しており、焦点評価値がピークとなったところが最もコントラストが高い。すなわち、ピーク位置が合焦位置となる。
【0003】
このピーク位置を探す方式として、いわゆる山登り制御方式と全域スキャン制御方式が知られている。また、ズーム機能を有する撮影レンズが知られている。ズーム機能を有する撮影レンズでズーミングした後、さらに合焦させる必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ズーミング後に合焦させるとき、必ずしも適切な合焦制御方式が選択されず、合焦に時間がかかるという問題が生じていた。
【0005】
本発明は、ズーミング後に合焦させるとき、適切な合焦制御方式を選択し合焦時間の短縮を図るカメラを提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、焦点評価値と選択された1つの合焦モードとに基づいて、撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラに適用され、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段をさらに備え、複数の合焦モードは、焦点評価値を演算する1サイクルごとに撮影レンズを焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、焦点評価値を撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求め、焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、合焦動作手段は、選択手段により選択された山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき撮影レンズの合焦動作を行い、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦起動手段により合焦動作を起動するとき、選択手段は、合焦起動手段により合焦動作を起動するときの焦点評価値が所定の値以上のとき山登り合焦モードを選択し、合焦起動手段により合焦動作を起動するときの焦点評価値が所定の値より小さいとき全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするものである。
請求項2の発明は、ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、焦点評価値と選択された1つの合焦モードとに基づいて、撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラに適用され、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段と、ズームレンズ駆動手段によるズーミング開始時の焦点評価値を記憶する評価値記憶手段と、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了時の焦点評価値の、評価値記憶手段に記憶された焦点評価値を基準にした変化量を求める評価値比較手段とをさらに備え、複数の合焦モードは、焦点評価値を演算する1サイクルごとに撮影レンズを焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、焦点評価値を撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求め、焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、合焦動作手段は、選択手段により選択された山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき撮影レンズの合焦動作を行い、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦起動手段により合焦動作を起動するとき、選択手段は、評価値比較手段により求められた変化量が所定の値以下のとき山登り合焦モードを選択し、変化量が所定の値より大きいとき全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするものである。
請求項3の発明は、請求項2記載のカメラにおいて、所定の値は、評価値記憶手段に記憶された焦点評価値に基づき求められる値であることを特徴とするものである。
請求項4の発明は、ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、焦点評価値と選択された1つの合焦モードとに基づいて、撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラに適用され、複数の合焦モードは、焦点評価値を演算する1サイクルごとに撮影レンズを焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、焦点評価値を撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に 渡ってスキャンして求めて焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段をさらに備え、ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、合焦動作手段は、選択手段により選択された山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき撮影レンズの合焦動作を行い、合焦動作手段は、焦点評価値に基づきズーミング前の合焦動作を成功することができなかったと判断したとき、撮影レンズを移動範囲の所定の位置まで駆動して停止させ、撮影レンズを所定の位置まで駆動して停止させた後、合焦起動手段により合焦動作を起動したとき、選択手段は、全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の一実施の形態によるAF(オートフォーカス)デジタルスチルカメラの機能ブロック図である。101は交換式の撮影レンズであり、撮影レンズ101は開放F値等に関するレンズ情報が記憶されたROM(不図示)を備えている。撮影レンズ101をカメラ本体のレンズマウント(不図示)に装着すると、本体側の検出器121によりレンズ情報が読み出され、記憶部1123に記憶される。なお、撮影レンズ101はズームレンズであり、焦点位置調節を行うためのフォーカシングレンズと焦点距離を変えるための変倍レンズとを有している。撮影レンズ101はドライバ113により駆動される。すなわち、ドライバ113は、ズームレンズのズーム駆動機構およびその駆動回路と、フォーカシングレンズのフォーカス駆動機構およびその駆動回路とを備えており、それぞれCPU112により制御される。特に記載のない限り、本実施の形態では、撮影レンズ101を移動するとは、フォーカシングレンズを移動することを言う。ズームレンズの移動によるズーミングは単にズーミングと言う。
【0008】
撮影レンズ101は撮像素子103の撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子103は撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換撮像素子である。CCD型やMOS型の固体撮像素子が用いられる。撮像素子103は信号取り出しのタイミングをコントロールするドライバ115により駆動される。撮影レンズ101と撮像素子103との間には絞り102が設けられている。絞り102は、絞り駆動機構とその駆動回路を備えたドライバ114により駆動される。固体撮像素子103からの撮像信号はアナログ信号処理回路104に入力され、アナログ信号処理回路104において相関二重サンプリング処理(CDS処理)等の処理が行われる。アナログ信号処理回路104で処理された撮像信号は、A/D変換器135によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。
【0009】
A/D変換された信号はデジタル信号処理回路106において輪郭補償やガンマ補正などの種々の画像処理が施される。デジタル信号処理回路106には、ゲイン制御回路、AE用積算回路、輝度信号生成回路、および色差信号生成回路などの信号処理回路が含まれている。バッファメモリ105は撮像素子103で撮像された複数フレーム分のデータを記憶することができるフレームメモリであり、A/D変換された信号は一旦このバッファメモリ105に記憶される。デジタル信号処理回路106ではバッファメモリ105に記憶されたデータを読み込んで上述した各処理を行い、処理後のデータは再びバッファメモリ105に記憶される。
【0010】
CPU112はデジタル信号処理回路106およびドライバ113〜115等と接続され、カメラ動作のシーケンス制御を行う。CPU112のAE演算部1121では撮像素子103からの画像信号に基づいて自動露出演算を行い、AWB演算部1122ではホワイトバランス調整係数の演算が行われる。バンドパスフィルタ(BPF)1124は、撮像領域に設けられた焦点検出エリア内の撮像信号に基づいて、各々の特性に応じた帯域の高周波成分を抽出する。なお、複数の焦点検出エリアが設定されている場合には、各エリア内の信号が順に読み出され、各エリア内毎の抽出処理がバンドパスフィルタ(BPF)1124によって行われる。以下では焦点検出エリアが一つの場合を例に説明する。
【0011】
BPF1124の出力はそれぞれ評価値演算部1125に入力され、評価値演算部1125において高周波成分の絶対値を積分することにより焦点評価値が各々算出される。AF演算部1126はこれらの焦点評価値に基づいてコントラスト法によりAF演算を行う。CPU112はAF演算部1126の演算結果を用いて撮影レンズ101のフォーカシングレンズ位置を調整し、合焦動作を行わせる。
【0012】
CPU112に接続された操作部116には、カメラの電源をオン・オフするための電源スイッチ1161、レリーズボタンに連動してオンオフする全押しスイッチ1162および半押しスイッチ1163、撮影モード等を選択するための設定ボタン1164、撮影者がズーム操作を指示するズーミングボタン1165が設けられている。設定ボタン1164で設定される撮影モードには、後述する通常撮影モード,遠景撮影モード,人物撮影モード,スポーツ撮影モード,接写モードおよび夜景撮影モードなどがある。これらのスイッチやボタンを操作すると、その操作に応じた信号がCPU112に入力される。ズーミングボタン1165は望遠側あるいは広角側へ選択的に操作が可能である。ズーミングボタン1165が操作されると、CPU112およびドライバ113を介して撮影レンズ101のズームレンズが駆動され、撮影レンズ101が広角側あるいは望遠側に駆動される。
【0013】
119はバッテリであり、その電圧は電圧検出部120により検出される。118はシャッタ117を駆動するドライバである。また、AF用補助光122は低輝度時に被写体を照明する。CPU112は各種データが記憶される記憶部1123とタイマ1127とを有している。タイマ1127は、種々の計時に使われる。本実施の形態では、いったん合焦した後合焦動作を再起動する時間をカウントするために使用される。
【0014】
デジタル信号処理回路106で各種処理が施された画像データは、一旦バッファメモリ105に記憶された後に、記録・再生信号処理回路110を介してメモリカード等の外部記憶媒体111に記録される。画像データを記憶媒体111に記録する際には、一般的に所定の圧縮形式、例えば、JPEG方式でデータ圧縮が行われる。記録・再生信号処理回路110では、画像データを外部記録媒体111に記録する際のデータ圧縮および記憶媒体111から圧縮された画像データを読み込む際のデータ伸長処理を行う。記録・再生信号処理回路110には記憶媒体111とデータ通信を行うためのインタフェースも含まれている。
【0015】
モニタ109は撮像された被写体画像を表示するための液晶表示装置であり、記憶媒体111に記録されている画像データを再生表示にも用いられる。モニタ109に画像を表示する場合には、バッファメモリ105に記憶された画像データを読み出し、D/A変換器108によりデジタル画像データをアナログ映像信号に変換する。そして、そのアナログ映像信号を用いてモニタ109に画像を表示する。
【0016】
撮像素子103で撮像された被写体画像のモニタ109への表示形態には2つの形態がある。一つは、レリーズ操作が行われないときの表示形態であり、撮像素子103で繰り返し撮像される被写体画像を逐次更新表示するスルー画と呼ばれる表示形態である。もう一つは、カメラのレリーズ操作後に、撮像素子103で撮像された被写体画像を所定時間表示するフリーズ画と呼ばれる表示形態である。
【0017】
像のボケの程度とコントラストとの間には相関がある。コントラスト法では、焦点が合ったときに像のコントラストは最大になることを利用して焦点合わせを行う。コントラストの大小は撮像信号の高周波成分の大小により評価することができる。すなわち、BPF1124により撮像信号の高周波成分を抽出し、評価値演算部1125で高周波成分の絶対値を積分したものを焦点評価値とする。この焦点評価値は、合焦してコントラストが最大となったときに最大値となる。前述したように、AF演算部1126はこの焦点評価値に基づいてAF演算を行う。CPU112はAF演算部1126の演算結果を用いて撮影レンズ101のフォーカシングレンズ位置を調整し、合焦動作を行わせる。
【0018】
《動作説明》
図2〜図5を用いて本実施の形態のカメラの動作について説明する。図2は、カメラの電源スイッチ1161がオンされると起動するメインフローチャートである。プログラムは不図示のメモリに格納され、CPU112が実行する。
【0019】
ステップS101では、AFモードが、山登り合焦モードか全域スキャン合焦モードかを判断する。山登り合焦モードであると判断するとステップS102に進み山登り制御方式による合焦を実行する。全域スキャン合焦モードであると判断するとステップS103に進み全域スキャン制御方式による合焦を実行する。
【0020】
山登り合焦モードおよび全域スキャン合焦モードは、カメラがオートフォーカスを実行する際に、種々の条件に従いカメラが採用する合焦制御方式である。本実施の形態のカメラでは、オートフォーカスに関し、撮影者が選択するシングルAFモードとコンティニュアスAFモードも備える。シングルAFモード(以下S−AFと言う)は、半押しスイッチ1163が半押しされた場合にのみAF動作を行い、いったん合焦すると半押しが解除されるまでその合焦状態を保持するモードである。コンティニュアスAFモード(以下C−AFと言う)は、半押しに関係なく常に連続して繰り返しAF動作を行うモードである。これらのモードの切換は図1の設定ボタン1164を操作することにより行われる。
【0021】
図2のフローチャートは、撮影者がS−AFあるいはC−AFいずれを選択した場合にも適用できるフローチャートとして記載されている。従って、ステップS101では、S−AFあるいはC−AFのいずれかのモードで、山登り合焦モードあるいは全域スキャン合焦モードのいずれかのAFモードを実行すべきかが判断される。なお、本実施の形態でAFモードと言う場合は、特に記載がない限り、S−AFモードあるいはC−AFモードではなく、山登り合焦モードあるいは全域スキャン合焦モードのことを示すものとする。
【0022】
図2のフローチャートの説明を続ける前に、山登り制御方式による合焦モードおよび全域スキャン制御方式による合焦モードについて説明する。いわゆる山登り制御方式は、焦点評価値を演算する1サイクルごとに撮影レンズを焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、焦点評価値のピーク値を求めるものである。いわゆる全域スキャン制御方式は、焦点評価値を撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求め、焦点評価値のピーク値を求めるものである。これら山登り制御方式および全域スキャン制御方式は、公知な内容である。
【0023】
図7は、山登り制御方式および全域スキャン制御方式の概念を説明する図である。L3は被写体に対して得られるであろう焦点評価値曲線を示している。x3は山登り開始時のレンズ位置であり、そのときの焦点評価値はy3である。合焦動作を開始すると、例えばレンズを至近側に所定距離移動し焦点評価値を算出する。図7の場合、レンズを至近側に所定距離移動した場合(ただしレンズ位置Pの手前)、得られた焦点評価値はレンズ位置x3のときの焦点評価値よりも大きい。従って、合焦位置Pは至近側にあると判定する。
【0024】
その後、至近側にレンズを所定距離移動して焦点評価値を算出するサイクルを繰り返す。すなわち、焦点評価値が大きくなる方向にレンズを所定距離移動しながら、その都度焦点評価値を得る。また、今回得た焦点評価値と前回得た焦点評価値とを比較し、焦点評価値が減少していないかどうかの判断をその都度する。合焦位置Pを通り越すと焦点評価値が減少する。この時点で、算出された焦点評価値の中で最大のものは値がy4であることが分かる。その時のレンズ位置Pを合焦位置と推定して、焦点評価値がy4の位置にレンズを移動する。すなわち、焦点評価値のピーク値を検出し、その位置を合焦位置としてレンズを移動する。
【0025】
一方、全域スキャン制御方式は、撮影レンズを無限側最端位置x1から至近側最端位置x2まで、所定距離単位で連続して移動する。この間、所定距離単位で焦点評価値を連続して得る。無限側最端位置x1〜至近側最端位置x2は、撮影レンズを合焦のために移動する範囲である。連続して得られた複数の焦点評価値を評価し、最大の焦点評価値y4を検出する。このようにして、焦点評価値のピーク値を検出し、その位置を合焦位置としてレンズを移動する。なお、撮影レンズを至近側最端位置x2から無限側最端位置へ移動させるようにしてもよい。
【0026】
山登り制御方式は、例えば図7に示すように、合焦位置Pの近くから開始した場合、すぐに合焦位置Pを検出し合焦動作を短時間で終了できる。しかし、結果的に無限側最端位置x1から至近側最端位置x2の全範囲を山登り制御方式を行うようになった場合は、最初から全域スキャン制御方式を行う場合に比べて長時間かかる。すなわち、レンズが全範囲を移動する場合は、全域スキャン制御方式の方が短時間で終了する。
【0027】
図3は、山登り制御方式による合焦モードについて説明するフローチャートである。図3のステップS201において、撮像素子103からの撮像信号の読み出しを行う。ステップS202で、A/D変換器135は撮像信号のA/D変換を行う。ステップS203で、BPF1124は撮像信号の高周波成分を抽出する。ステップS204で、評価値演算部1125は撮像信号の高周波成分の絶対値を積分する。ステップS205では、CPU112は積分された値を焦点評価値としてメモリ(不図示)に保持する。
【0028】
ステップS206で、CPU112は焦点評価値のピークを検出したか否かを判断する。焦点評価値のピークの検出は、今回の焦点評価値が前回の評価値より下がったとき、前回の焦点評価値をピーク値として検出する。ステップS206で、CPU112が焦点評価値のピーク値を検出したと判断した場合は、ステップS207に進む。ステップS207で、撮影レンズ101をピーク位置に移動し、本山登り制御方式の処理を終了する。
【0029】
ステップS206で、CPU112が焦点評価値のピーク値をまだ検出していないと判断した場合はステップS208へ進む。ステップS208で、CPU112はドライバ113を駆動して撮影レンズ101を所定距離移動する。山登り制御方式では、山登り制御開始時に焦点評価値が大きくなる方向が検出され、その後、1サイクルごとにその方向に撮影レンズ101を所定距離移動する。ステップS209では、撮影レンズ101がレンズ端に到達したか否かを判断する。すなわち、撮影レンズ101の合焦のための移動範囲の端部である無限側最端位置x1あるいは至近側最端位置x2に到達したか否かを判断する。ステップS209で、撮影レンズ101がまだレンズ端に到達していないと判断した場合は、ステップS201に戻り処理を繰り返す。一方、ステップS209で、撮影レンズ101がレンズ端に到達したと判断する場合は、ステップS210に進む。ステップS210では、撮影レンズ101を所定の位置に移動して処理を終了する。すなわち、レンズ端に到達するまで焦点評価値のピーク値を検出できなかったことを意味する。例えば、ローコントラストであった場合などである。すなわち、被写体のコントラストが低かった場合などである。
【0030】
図4は、全域スキャン制御方式による合焦モードについて説明するフローチャートである。ステップS300で、CPU112はドライバ113を駆動して撮影レンズ101を無限側最端位置x1へ移動させる。ステップS301において、撮像素子103からの撮像信号の読み出しを行う。ステップS302で、A/D変換器135は撮像信号のA/D変換を行う。ステップS303で、BPF1124は撮像信号の高周波成分を抽出する。ステップS304で、評価値演算部1125は撮像信号の高周波成分の絶対値を積分する。ステップS305では、CPU112は積分された値を焦点評価値としてメモリに保持する。
【0031】
ステップS306で、CPU112はドライバ113を駆動して撮影レンズ101を所定距離移動する。ステップS307で、撮影レンズ101が至近側最端位置x2に到達したか否かを判断する。ステップS307で、撮影レンズ101がまだ至近側最端位置x2に到達していないと判断すると、ステップS301に戻って処理を繰り返す。これにより、撮影レンズ101を無限側最端位置x1から至近側最端位置x2へ所定距離ずつ移動させながら、その都度焦点評価値を取得することができる。すなわち、撮影レンズ101の合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして焦点評価値を求めることができる。
【0032】
なお、上記では、最初、撮影レンズ101を無限側最端位置x1に移動し、その後、至近側最端位置x2まで移動する例を説明した。しかし、その逆であってもよい。すなわち、最初、撮影レンズ101を至近側最端位置x2に移動し、その後、無限側最端位置x2まで移動するようにしてもよい。また、全域スキャン制御方式が選択されたときに、その時点の撮影レンズ101の位置を判断し、近いほうの端部に移動するようにしてもよい。
【0033】
ステップS307で、CPU112が撮影レンズ101が至近側最端位置x2に到達したと判断すると、ステップS308に進む。ステップS308では、撮影レンズ101の移動を停止する。ステップS309で、少なくともいずれかの焦点評価値が所定値より大きいか否かを判断する。ステップS309で、いずれかの焦点評価値が所定値より大きいと判断すると、ステップS310へ進む。一方、いずれの焦点評価値も所定値より大きくないと判断すると、ステップS311へ進む。ステップS311では、撮影レンズ101を所定位置へ移動する。いずれの焦点評価値も所定値より大きくないということは、ローコントラストであったことを意味する。
【0034】
ステップS310では、CPU112は、ステップS305でメモリに保持された複数の焦点評価値を評価し、焦点評価値のピーク位置を検出する。ピーク位置が複数有る場合は、最至近側のピーク位置を選択する。被写界に複数の像がある場合、通常の撮影モードにおいて、最至近の像を撮影ターゲットであるとみなすためである。ステップS312で、選択したピーク位置に撮影レンズ101を移動し、処理を終了する。
【0035】
なお、山登り制御方式はフィードバック制御方式で、全域スキャン制御方式はオープンループ制御方式とも言える。
【0036】
図2に戻って説明を続ける。ステップS104では、合焦位置あるいは所定位置で撮影レンズ101を停止する。ステップS102あるいはステップS103から進んできた場合は、山登り制御方式あるいはステップS103の全域スキャン制御方式で移動した撮影レンズ101を停止する。ステップS105では、停止した撮影レンズ101の位置での焦点評価値を取得してメモリに保持する。ステップS106で、ズーム操作が有りか否かを判断する。ズーム操作が有りか否かは、CPU112がズーミングボタン1165から操作信号を受けたか否かを判断する。ステップS106でズーム操作が有りと判断することは、ズーミングが開始されたことを意味する。
【0037】
ステップS106で、ズーム操作ありと判断するとステップS107に進む。ステップS107で、ズームトラッキング処理をする。ズームトラッキング処理とは、ズーミングボタン1165が望遠側あるいは広角側に押されている間、押された方向へ撮影レンズ101のズームレンズを駆動するとともに、ズームレンズ位置に応じてフォーカスレンズを予め定められた所定量移動させフォーカスを微調整する処理である。ステップS108で、焦点評価値を取得してメモリに保持する。ステップS107からステップS108へは、所定時間経過により進む。ステップS109で、ズーム操作が終了したか否かを判断する。ズーム操作が終了したか否かは、ズーミングボタン1165が上記どちらかの側に押されオンしている間は終了していないと判断し、オフされたときにズーム操作が終了したと判断する。ステップS109で、ズーム操作が終了したと判断するとステップS110に進み、終了していないと判断するとステップS107に戻って処理を繰り返す。
【0038】
以上により、ズーム操作を行っている間所定のタイミングで複数の焦点評価値を取得する。また、ズーム操作終了時の焦点評価値もメモリに保持される。なお、ズーム操作終了時点の焦点評価値のみが必要な場合は、ステップS109とステップS110の間にステップS108を設けるようにしてもよい。
【0039】
−ズーミング終了時の合焦制御−
ステップS110では、条件によって山登り合焦モードか全域スキャン制御モードかを選択し、選択した合焦モードで合焦制御を行う。図5は、このステップS110の処理の詳細を示すフローチャートである。
【0040】
ステップS401で、前回の合焦動作でピーク位置を検出したか否かを判断する。すなわち、焦点評価値のピーク値を検出することができたか否かを判断する。焦点評価値を検出することができなかったということは、ローコントラストであった場合などである。ステップS401で、ピーク位置を検出することができたと判断するとステップS402に進む。
【0041】
ステップS402では、ズーミング終了時の焦点評価値V2が所定の値Kより大きいか小さいかを判断する。ステップS402で、焦点評価値V2が所定の値Kより小さい(V2<K)と判断するとステップS403に進み全域スキャン制御方式の合焦モードを実行する。ステップS402で、焦点評価値V2が所定の値K以上(V2≧K)であると判断するとステップS404に進み山登り制御方式の合焦モードを実行する。山登り制御方式の合焦モードおよび全域スキャン制御方式の合焦モードは図3および図4に示した通りである。一方、ステップS401で、ピーク位置を検出することができなかったと判断した場合、ステップS403に進み全域スキャン制御方式の合焦モードを実行する。図5の処理が終了した後、図2のステップS104に戻り処理を繰り返す。
【0042】
以上のように、ズーミング終了時の焦点評価値V2が所定の値Kより小さい場合、全域スキャン制御方式の合焦モードを選択するようにした。焦点評価値V2が所定の値Kより小さい場合、ズーミングにより被写体が大きく変化している可能性が高い。従って、全域スキャン制御方式の合焦モードを採用した方が、より早く合焦が達成する確率が高い。一方、焦点評価値V2が所定の値Kより大きい場合は、焦点評価値V2が変動していたとしても、合焦位置に近い可能性が高い。このような場合には、山登り制御方式の合焦モードを採用した方が、より早く合焦が達成する確率が高い。このようにして、ズーミング終了時の被写体の変化に応じて適切に合焦モードを選択することができるので、より迅速な合焦(オートフォーカス)を達成することができる。
【0043】
山登り制御方式の合焦モードでは、撮影レンズ101が合焦点近傍にあるときは早く合焦できる。しかし、山登り制御方式の合焦モードでは、被写体が大きく変化し、遠方のみの被写体から遠近両方に存在し競合するようになった場合、目的の被写体例えば至近側の被写体に合焦できない場合が生じる。その点、全域スキャン制御方式の合焦モードは山登り制御方式の合焦モードに比べて時間はかかるが、全域の焦点評価値を取得しているので、被写体が遠近競合しても目的の被写体に合焦できるという利点もある。
【0044】
なお、所定の値Kは、各種実験あるいはシミュレーションにより得られる所定の絶対値とする。ただし、ズーミング開始時における焦点評価値に一定の係数αを掛けた値としてもよい。すなわち、ズーミング開始時の焦点評価値に基づき求められる値、ズーミング開始時の焦点評価値を基準とした所定比率の値としてもよい。このようにすることにより、ズーミング開始時との比較で被写体が大きく変化したかどうかを判断することができる。αについても、各種実験あるいはシミュレーションにより得られるデータとすればよい。
【0045】
図2のフローチャートは、前述した通り、撮影者がS−AFあるいはC−AFいずれを選択した場合にも適用できるフローチャートである。従って、S−AFあるいはC−AFにかかわらず、ズーミング終了時に上記の処理を行う。ステップS401で、ピーク位置を検出することができなかったと判断した場合、S−AFあるいはC−AFにかかわらず、ステップS404に進み全域スキャン制御方式の合焦モードを実行する。これにより、ローコントラストに適した合焦モードを選択し、より迅速な合焦を達成することができる。
【0046】
図2のステップS106で、ズーム操作なしと判断するとステップS111に進む。ステップS111で、全押しスイッチ1162がオンされたか否かを判断する。ステップS111で、全押しスイッチ1162がオンされたと判断するとステップS112へ進み撮影処理を行う。全押しスイッチ1162がオンされていないと判断するとステップS113へ進む。ステップS113では、電源スイッチ1161がオフされカメラの電源がオフされたか否かを判断する。ステップS113で、カメラの電源はオフされていないと判断するとステップS105に戻り処理を繰り返す。ステップS113でカメラの電源がオフされたと判断すると本ルーチンの処理を終了する。また、ステップS112の撮影処理を終了すると本ルーチンの処理を終了する
【0047】
通常、全押しスイッチ1162がオンされる前に半押しスイッチ1163がオンされるが、本実施の形態では、半押しスイッチ1163の説明を省略している。
【0048】
−第2の実施の形態−
第2の実施の形態は、第1の実施の形態の図5のズーミング終了時のAFモード選択の内容が異なるのみである。その他の内容は第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。以下の説明では、第1の実施の形態の関連する図を適宜参照する。図6は、図2のステップS110の処理の詳細を示すフローチャートであり、第1の実施の形態の図5に対応する処理である。
【0049】
ステップS501で、前回の合焦動作でピーク位置を検出したか否かを判断する。すなわち、焦点評価値のピーク値を検出することができたか否かを判断する。焦点評価値を検出することができなかったということは、ローコントラストであった場合などである。ステップS501で、ピーク位置を検出することができたと判断するとステップS502に進む。
【0050】
ステップS502では、ズーミング終了時の焦点評価値V2とズーミング開始時の焦点評価値V1との差の絶対値が、所定の値Kより大きいか小さいかを判断する。ズーミング開示時の焦点評価値V1はメモリに記憶されている。ステップS502で、差の絶対値が所定の値Kより大きくない(|V1−V2|≦K)と判断するとステップS504に進み山登り制御方式の合焦モードを実行する。ステップS502で、差の絶対値が所定の値Kより大きい(|V1−V2|>K)と判断するとステップS503に進み全域スキャン制御方式の合焦モードを実行する。山登り制御方式の合焦モードおよび全域スキャン制御方式の合焦モードは図3および図4に示した通りである。一方、ステップS501で、ピーク位置を検出することができなかったと判断した場合、ステップS503に進み全域スキャン制御方式の合焦モードを実行する。
【0051】
以上のように、差の絶対値が所定の値Kより大きいとき、全域スキャン制御方式の合焦モードを選択するようにした。差の絶対値が所定の値Kより大きい場合、ズーミング前後において被写体が大きく変化している可能性が高い。従って、全域スキャン制御方式の合焦モードを採用した方が、より早く合焦が達成する確率が高い。一方、差の絶対値が所定の値Kより大きくない、すなわち所定の値K以下である場合は、焦点評価値V2が変動していたとしても、合焦位置に近い可能性が高い。このような場合には、山登り制御方式の合焦モードを採用した方が、より早く合焦が達成する確率が高い。このようにして、ズーミング終了時の合焦動作において、被写体の変化に応じて適切に合焦モードを選択することができるので、より迅速な合焦(オートフォーカス)を達成することができる。
【0052】
なお、焦点評価値の差の絶対値とは焦点評価値の変化量といえる。また、所定の値Kは、ズーミング開始時における焦点評価値V1に一定の係数βを掛けた値とする。このようにすることにより、ズーミング開始時の合焦状態との比較で被写体が大きく変化したかどうかを判断することができる。βは、各種実験あるいはシミュレーションにより得られるデータである。なお、Kは第1の実施の形態と同様に絶対値としてもよい。
【0053】
また、ステップS106でズーム操作ありと判断した場合、直前のステップS105で焦点評価値を取得している。この焦点評価値は、ズーミング開始時の焦点評価値とも言えるし、ズーミング開始直前の焦点評価値とも言える。本実施の形態において、ズーミング開始時の焦点評価値かズーミング開始直前の焦点評価値かは、表現上の問題で、どちらで表現してもよい。また、ズーミング終了時あるいはズーミング終了直前あるいはズーミング終了直後についても同様である。すなわち、ズーミング開始前後の焦点評価値とズーミング終了前後の焦点評価値の差、さらに言いかえれば、ズーミング前後の焦点評価値が取得できればよい。
【0054】
上記の実施の形態では、デジタルスチルカメラの例で説明をしたが、この内容に限定する必要はない。CCDなどの撮像素子の撮像信号を用いてコントラスト法により合焦動作を行うすべてのカメラに適用することができる。
【0055】
上記の実施の形態では、ズーミングボタン1165でズーミング操作を行う例を説明をしたが、この内容に限定する必要はない。手動でズーミング操作を行う場合にも本発明は適用できる。手動でズーミング操作を行う場合、ズームレンズの移動を検出できるセンサを設け、ズーミングの開始および終了を検出すればよい。
【0056】
上記の実施の形態では、バンドパスフィルタで高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分の絶対値を積分することにより焦点評価値を求める例を説明をしたが、この内容に限定する必要はない。ハイパスフィルタで高周波成分を抽出するようにしてもよい。また、その他の方法で焦点評価値を算出するようにしてもよい。すなわち、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて算出される焦点評価値で、合焦状態を評価することができるものであればどのようなものでもよい。
【0057】
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
【0058】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成しているので、ズーミング終了時の被写体の変化に応じて適切に合焦モードを選択することができ、より迅速な合焦(オートフォーカス)を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態によるAF(オートフォーカス)デジタルスチルカメラの機能ブロック図である。
【図2】カメラの電源スイッチがオンされると起動するメインフローチャートである。
【図3】山登り制御方式による合焦モードについて説明するフローチャートである。
【図4】全域スキャン制御方式による合焦モードについて説明するフローチャートである。
【図5】図2ステップS110の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図6】第2の実施の形態において、図2のステップS110の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図7】山登り制御方式および全域スキャン制御方式の概念を説明する図である。
【符号の説明】
101 撮影レンズ
102 絞り
103 CCD
104 アナログ信号処理回路
106 デジタル信号処理回路
112 CPU
113〜115,118 ドライバ
116 操作部
119 バッテリ
120 電圧検出部
135 A/D変換器
1161 電源スイッチ
1162 全押しスイッチ
1163 半押しスイッチ
1164 設定ボタン
1123 記憶部
1124 バンドパスフィルタ
1125 評価値演算部
1126 AF演算部
1127 タイマ
Claims (4)
- ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、
複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、
前記焦点評価値と前記選択された1つの合焦モードとに基づいて、前記撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラであって、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段をさらに備え、
前記複数の合焦モードは、前記焦点評価値を演算する1サイクルごとに前記撮影レンズを前記焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、前記焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、前記焦点評価値を前記撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求め、前記焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、前記合焦動作手段は、前記選択手段により選択された前記山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき前記撮影レンズの合焦動作を行い、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、前記合焦起動手段により合焦動作を起動するとき、前記選択手段は、前記合焦起動手段により合焦動作を起動するときの前記焦点評価値が所定の値以上のとき前記山登り合焦モードを選択し、前記合焦起動手段により合焦動作を起動するときの前記焦点評価値が前記所定の値より小さいとき前記全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするカメラ。 - ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、
複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、
前記焦点評価値と前記選択された1つの合焦モードとに基づいて、前記撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラであって、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段と、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミング開始時の前記焦点評価値を記憶する評価値記憶手段と、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了時の前記焦点評価値の、前記評価値記憶手段に記憶された前記焦点評価値を基準にした変化量を求める評価値比較手段とをさらに備え、
前記複数の合焦モードは、前記焦点評価値を演算する1サイクルごとに前記撮影レンズを前記焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、前記焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、前記焦点評価値を前記撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求め、前記焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、前記合焦動作手段は、前記選択手段により選択された前記山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき前記撮影レンズの合焦動作を行い、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、前記合焦起動手段により合焦動作を起動するとき、前記選択手段は、前記評価値比較手段により求められた変化量が所定の値以下のとき前記山登り合焦モードを選択し、前記変化量が前記所定の値より大きいと き前記全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするカメラ。 - 請求項2記載のカメラにおいて、
前記所定の値は、前記評価値記憶手段に記憶された前記焦点評価値に基づき求められる値であることを特徴とするカメラ。 - ズーム機能を有する撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、
前記撮影レンズのズーミングを駆動するズームレンズ駆動手段と、
前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を演算する評価値演算手段と、
複数の合焦モードの中から1つの合焦モードを選択する選択手段と、
前記焦点評価値と前記選択された1つの合焦モードとに基づいて、前記撮影レンズの合焦動作を行う合焦動作手段とを備えたカメラであって、
前記複数の合焦モードは、前記焦点評価値を演算する1サイクルごとに前記撮影レンズを前記焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら、前記焦点評価値のピーク値を求るいわゆる山登り制御方式を採用する山登り合焦モードと、前記焦点評価値を前記撮影レンズの合焦のための移動範囲全域に渡ってスキャンして求めて前記焦点評価値のピーク値を求めるいわゆる全域スキャン制御方式を採用する全域スキャン合焦モードとを有し、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの終了後、合焦動作を起動する合焦起動手段をさらに備え、
前記ズームレンズ駆動手段によるズーミングの前、前記合焦動作手段は、前記選択手段により選択された前記山登り合焦モードと全域スキャン合焦モードのいずれかの合焦モードに基づき前記撮影レンズの合焦動作を行い、
前記合焦動作手段は、前記焦点評価値に基づき前記ズーミング前の合焦動作を成功することができなかったと判断したとき、前記撮影レンズを前記移動範囲の所定の位置まで駆動して停止させ、
前記撮影レンズを前記所定の位置まで駆動して停止させた後、前記合焦起動手段により合焦動作を起動したとき、前記選択手段は、前記全域スキャン合焦モードを選択することを特徴とするカメラ。
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