JP4094458B2 - 画像入力装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、いわゆるコントラストAF方式によるAF装置を搭載したカメラ装置等の画像入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、スチルカメラやビデオカメラ等の画像入力装置には、被写体像の合焦状態を自動で最適に調整するAF(オートフォーカス)装置が搭載されている。
【0003】
そして、被写体像を画像や映像としてフィルムやビデオテープ等の記録媒体に記録する伝統的な画像入力装置におけるオートフォーカス装置は、被写体までの距離を求める測距手段を備え、この測距手段によって求められた距離に対応するフォーカス位置までレンズを移動させるようにフォーカス駆動手段を制御するAFが採用されており、後述するコントラストAFに対して外光AFと称されている。
【0004】
外光AFは、測距手段による測距方法の違いによって、パッシブAFとアクティブAFとに大別され、パッシブAFは、撮影光学系を通過する光路とは異なる光路を通過して測距手段に投影された複数の被写体像の位相差に基づいて測距し、アクティブAFは、例えば近赤外線や超音波等を被写体に照射し、被写体からの反射波が測距手段に戻るまでの時間や角度に基づいて測距するものである。
【0005】
なお、アクティブAFでは、例えば窓ガラス越しの被写体を撮影する場合、被写体に照射した近赤外線等が窓ガラスで反射されてしまうため、被写体までの距離を精度良く検出することができない場合があるのに対して、このような構図であっても影響を受けにくいパッシブAFは、比較的精度が要求される画像入力装置に採用される傾向がある。
【0006】
一方、被写体像を、撮影光学系を介してCCDなどの撮像手段に投影し、この投影された像を電気信号として取り出すデジタルカメラ等の新規な画像入力装置では、被写体像の投影とほぼ同時に画像信号として取り出すことができるため、この画像信号を利用してAF動作を行わせることができる。
【0007】
すなわち、このAFは、撮影光学系のフォーカスレンズを移動させながら、その移動の都度、撮像手段に投影された像のコントラスト(画像の鮮鋭度等)を、画像信号に基づいてリアルタイムに評価し、この評価の値が極大となる位置で撮影光学系の移動を停止させるものであり、コントラストAFと称されている。なお、撮像手段としてCCDを用いたものでは、CCDAFともいう。
【0008】
このコントラストAFは、被写体までの距離を求めるのではなく、撮像手段に実際に投影された像を評価して行うAFであるため、合焦精度が非常に高いという特長を有している。
【0009】
そして、コントラストAFは、フォーカスレンズを移動しつつ各移動位置ごとの評価値を比較しながら行うため、像の蓄積、転送、評価値の算出、比較という一連の動作の繰返し回数を高めるほど合焦精度を向上させることができる。
【0010】
一方、繰返し回数を高くすると、合焦位置の決定(AF動作の完了)までに要する時間が長く掛かるという問題があり、AF動作の開始から完了までに要する時間すなわちタイムラグが、合焦動作に重大な影響を及ぼす状況、例えば高速度で移動している被写体を撮影する場合等においては、所望とするタイミングで撮影することができない場合がある。
【0011】
また、コントラストAFは、全体のコントラストが低下している暗い状況下では、評価値に有意な差が現れず、適切な合焦動作を行うことができない場合もある。
【0012】
これに対して外光AFは、合焦精度の点ではコントラストAFに劣るものの、AF動作に要するタイムラグが少ないため、動的な被写体に対しても良好に追従することができ、撮影タイミングの逸失を防止することができる。
【0013】
また、外光AFは、一般的には被写体のコントラストによる影響を受けにくいという特長も有している。
【0014】
そこで、これら外光AF動作を行うAF手段とコントラストAF動作を行うAF手段とを備え、撮影状況等に応じて両AF動作を択一的に切り換え可能としたハイブリッドAF(HBAF)が提案されている(特許文献1)。
【0015】
また、本出願人においても、通常の撮影操作の範囲で、外光AFを基調としつつ所定の条件下でコントラストAFに切り換え可能としたHBAFを提案している(特許文献2,3(未公開))。
【0016】
【特許文献1】
特開2001−255456号公報
【特許文献2】
特願2002−175297号
【特許文献3】
特願2002−231065号
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像入力装置では、一定の解像度が得られる範囲を合焦の許容範囲と判断するようになっており、この一定の解像度が得られる範囲はCCD面と実結像面とのずれ幅によって決定される。すなわち、画像入力装置はこの解像度を得るようにCCD面と実結像面とのずれ幅を制御する。実際には、画像入力装置はフォーカスレンズを移動させることによってCCD面と実結像面とのずれ幅を調整するようになっている。
【0018】
図6及び図7はこの画像入力装置におけるCCD面と実結像面とのずれ幅の制御を説明するための模式図であり、図6は被写体が画像入力装置から遠距離にある場合を示し、図7は被写体が近距離にある場合を示す。ここで像面深度(CCD面と実結像面とのずれの許容範囲)は遠距離の場合であっても近距離の場合であっても同じであり、また、CCD面と実結像面とのずれ幅の調整に対応するフォーカスレンズの移動幅もほぼ同じであるから、遠距離の場合のフォーカスレンズの移動幅X1と近距離の場合のフォーカスレンズの移動幅X2との間にはX1≒X2の関係が成立する。
【0019】
したがって、理論的には必要とされる合焦精度は遠距離の場合であっても近距離の場合であっても変わらないということがいえる。
【0020】
しかしながら、CCD面と実結像面とのずれ幅が同じであるときの被写体の位置からピントの合う位置までの距離は遠距離の場合と近距離の場合とで大きく異なる。すなわち、遠距離の場合においては、図6の中央図に示すように、CCD面と実結像面とのずれ幅をδ1としたとき、被写体の位置からピントの合う位置までの距離はΔ1であるのに対して、近距離の場合においては、図7の中央図に示すように、CCD面と実結像面とのずれ幅をδ2(=δ1)としたとき、被写体の位置からピントの合う位置までの距離はΔ2であり、Δ1>>>Δ2の関係が成り立つ。すなわち、ある像面深度に対する被写界深度は、近距離の場合に比べて遠距離の場合の方がより深いということがいえる。
【0021】
具体例で示すと、望遠系のレンズで撮影する場合、ある像面深度に対応する被写界深度は、遠距離の場合では例えば16m〜30mと14mの幅があるのに対し、近距離の場合では例えば0.6m〜0.613mとたったの0.013mの幅しかない。これは、例えば、30m先の建物を被写体としたときにかなり手前にある樹木にピントが合ってしまう状況と、0.613m先の人物を被写体としたときにその人物の目ではなく前髪にピントが合ってしまう状況とが同じCCD面と実結像面とのずれ幅によって発生するということである。
【0022】
このような状況はCCD面と実結像面とのずれ幅が同じである以上、フォーカスレンズの移動幅もほぼ同じといえ、画像入力装置においては同じ合焦精度と認識される。
【0023】
しかしながら、実際に撮影された写真を見るユーザの感覚からすると、これらの状況が同じ合焦精度とは認識され難い。すなわち、同じ合焦精度のもとでは、感覚的には後者は少しピントが甘い程度に認識されるに過ぎないのに対して、前者は明らかにピンぼけの状態として認識されるという問題がある。
【0024】
また、遠近混在する被写体の場合は、どこにピントを合わせるのが最適かを一義的に判断するのは難しいためピントが多少甘くなることも避け難いという意味において、一定距離(単一距離)の被写体に比べて、感覚的にピントが合っていると認識される幅は広いといえる。
【0025】
以上のように、被写体が近距離にある場合と遠距離にある場合、さらには被写体が一定の距離にある場合と遠近混在する場合とでは、合焦精度が同じであっても実際にユーザの受ける感覚は異なってくる。
【0026】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、被写体の距離やその被写体の各部位までの距離に応じて適切に精度を確保したAF動作を行うことができる画像入力装置を提供することを課題としている。
【0027】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、投影された像を像信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段に被写体の像を投影する撮影光学系と、前記撮影光学系の一部もしくは全部及び前記撮像手段のうち少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させて前記撮像手段に投影される像の合焦状態を変化させるフォーカス駆動手段と、前記フォーカス駆動手段を制御して前記合焦状態を順次変化させつつ、各合焦状態ごとに得られた前記像信号を逐次評価し、この評価に基づいて所定の合焦状態を得る第1オートフォーカス手段と、前記第1オートフォーカス手段の作動を制御する制御手段とを備えた画像入力装置において、前記被写体の異なる複数の部位までの距離を測定する測距手段をさらに備え、前記制御手段は、合焦精度あるいは合焦速度のいずれかを優先するように、前記測距手段によって得られた前記被写体の異なる複数の部位までの距離に対応する合焦状態の周辺合焦範囲で前記評価を行うように、前記第1オートフォーカス手段の作動を制御し、前記測距手段によって得られた前記被写体の異なる複数の部位までの距離に基づいて判定された前記被写体の遠近混在の有無に応じて、前記周辺合焦範囲の広狭を設定することを特徴とする。
【0028】
ここで、画像入力装置には、電子スチルカメラやこれと同様のビデオカメラ、その他シャッタを操作して被写体の像を撮像する種々の撮影装置を含む。
【0029】
また、撮像手段とは、CCDやCMOS等の固体撮像素子やその他の光電変換素子等が配列されたイメージセンサを意味し、投影された像をほぼリアルタイムに電気信号等の像信号として取り出すことができるものをいう。
【0030】
撮影光学系とは、撮像手段に被写体の像を投影し、結像させるフォーカスレンズ群等の光学系を意味するものであり、ズームレンズ群等の光学系を付加的に備えるものも含む。
【0031】
測距手段は、アクティブAFに用いられるモジュールであってもよいし、パッシブAFに用いられるモジュールであってもよい。
【0032】
また、撮影光学系の一部もしくは全部及び撮像手段のうち少なくとも一方とは、
(i)撮影光学系の一部のみ、
(ii)撮影光学系の全部のみ、
(iii)撮像手段のみ、
(iv)撮影光学系の一部及び撮像手段、
(v)撮影光学系の全部及び撮像手段、
という5つの態様のうちいずれかの態様を意味し、撮影光学系と撮像手段の構成に応じて適宜選択できるものである。
【0033】
また、像信号を逐次評価するとは、各合焦状態ごとに得られた各像信号について、例えば被写体像のコントラストや鮮鋭度等、被写体像の合焦状態に対応する値(画像信号の微分値等)を求め、得られた各値間での最大値あるいは極大値を求めること等をいう。
【0034】
すなわち、例えば、被写体像の鮮鋭度は、輪郭部等についての画像信号の微分値で表すことができ、この微分値が極大となるとき、被写体像が撮像手段上で適切に結像している状態すなわちピントが合っている状態ということができる。
【0035】
したがって、第1オートフォーカス手段は、いわゆるコントラストAF(CCDAF)動作によってフォーカス駆動手段を制御するものである。
【0036】
第1オートフォーカス手段の作動を制御するとは、第1オートフォーカス手段の作動内容自体を制御するものであってもよいし、オートフォーカス動作の種類が第1オートフォーカス手段のものとは異なる他のオートフォーカス手段を備えるものにあっては、この第1オートフォーカス手段の作動と当該他のオートフォーカス手段の作動とを切り換える切り換えを制御するものであってもよい。
【0037】
この発明によれば、測距手段によって得られた被写体距離に応じて、制御手段が第1オートフォーカス手段の作動を制御することにより、画像入力装置から被写体までの距離に応じて、第1オートフォーカス手段の作動が制御され、第1オートフォーカス手段によるAF動作を適切な精度で行わせることができる。また、第1オートフォーカス手段が、測距手段によって得られた被写体距離に対応する合焦状態の周辺合焦範囲で評価を行うように制御されるため、第1オートフォーカス手段が、所定合焦状態を探索するために走査する範囲を周辺合焦範囲に限定することができ、AF動作時間を短縮することができる。更に、各部位までの距離に基づく被写体の遠近混在の有無に応じてこの周辺合焦範囲の広狭が設定されるため、例えば、被写体が遠近混在状態になく高い合焦精度が求められる場合は、所定合焦状態を探索するために走査する周辺合焦範囲を広く設定して評価することによって、合焦精度を高めて誤探索を防止することができ、一方、被写体が遠近混在状態にあって必ずしも高い合焦精度を必要としない場合は、走査する周辺合焦範囲を狭く設定して評価することによって、探索時間の短縮を図ることができる。
【0038】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記制御手段は、前記被写体が遠近混在状態にないときは、遠近混在状態にあるときに比べて、前記周辺合焦範囲を広く設定することを特徴とする。
【0039】
この発明によれば、被写体が遠近混在状態にないときは、遠近混在状態にあるときに比べて、周辺合焦範囲を広く設定することによってより合焦精度を高めることができ、高い合焦精度が要求される範囲においてもその要求に適う十分な精度でAF動作を行わせることができる。
【0071】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0072】
図1は本発明の実施の形態に係る画像入力装置としてのデジタルカメラを示すブロック図である。
【0073】
図1に示したデジタルカメラ100の筐体10内部には、カメラ操作部91、表示部92、ストロボ発光部41、鏡胴ユニット20、システムコントローラ80、レリーズ押圧部(シャッタレリーズボタン)61、測距センサ31(測距手段)等が収容されている。
【0074】
ここで、鏡胴ユニット20は、撮影光学系21と、この撮影光学系21を介して入射した被写体の像が投影される撮像素子であるCCD(撮像手段)24と、撮影光学系21とCCD24との間に配されたローパスフィルタ(LPF)23と、撮影光学系21のうちフォーカスレンズ群22を光軸方向に移動させるフォーカス駆動系(フォーカス駆動手段)25と、撮影光学系21のうちズームレンズ群28を光軸方向に移動させるズーム駆動系26と、ズームレンズ群28とフォーカスレンズ22との間に配された絞り29と、この絞り29の開放度(絞り値、例えば開放、小絞り等)を調整するシャッタ・絞り駆動系27とが備えられている。
【0075】
ここで、フォーカスレンズ群22の移動距離ΔXは、所定の周波数で発振するパルスの数Mに対応して設定されており、パルス数Mが大きくなるにしたがって移動距離ΔXは大きくなる。
【0076】
CCD24には、CCD24から出力された電気信号をデジタル化するA/Dコンバータ51が接続され、A/Dコンバータ51には、デジタル化された画像信号を信号処理する画像処理部52が接続され、画像処理部52において信号処理されたデジタル信号がシステムコントローラ80に入力されるように構成されている。
【0077】
ストロボ発光部41は、ストロボ制御部42を介してシステムコントローラ80に接続されている。
【0078】
レリーズ押圧部61には、このレリーズ押圧部61の半押し位置及び全押し位置にて、半押し状態を検出する半押し検出部62と、このボタン61の全押し位置にて、この全押し状態を検出する全押し検出部63とが設けられている。
【0079】
そして、これら半押し検出部62及び全押し検出部63はそれぞれ、システムコントローラ80に接続されており、半押し状態の検出信号(AF動作開始指示)及び全押し状態の検出信号(撮影実行指示)が、システムコントローラ80に入力されるように構成されている。
【0080】
カメラ操作部91は、機能選択等の各種設定等をユーザが行うためのものであり、ボタン等により構成されている。具体的には、カメラ操作部91はズームレンズ群28のズーム位置(画角)(例えば、Tele〜MT〜Mean〜WM〜Wide等)を設定するためのズームボタン、撮像画素数や画像圧縮率等によって画質を変化させる画質モード(例えば、低画質、高画質等)を設定するための画質モードボタン等を備えている。
【0081】
表示部92には、画像処理部52において信号処理され、システムコントローラ80に入力されたデジタル信号が表す可視像や、カメラ操作部91で設定された各種の情報等が表示される。
【0082】
測距センサ31は、後述する外光AF動作のために、被写体までの距離を求めるセンサであり、測距センサ制御部32を介して、システムコントローラ80に接続されている。
【0083】
システムコントローラ80には、メモリ群85が接続されており、このメモリ群85には、撮影された像を表すデジタル信号を記憶した状態で筐体10から着脱可能とされたスマートメディアやコンパクトフラッシュ(登録商標)等のメモリも含まれる。
【0084】
また、メモリ群85には、カメラ操作部91で設定された設定情報や、システムコントローラ80から送出された情報を書換え可能に一時的に記憶するフラッシュメモリや、書換え不可能に情報が書き込まれたROMも含まれる。
【0085】
なお、フラッシュメモリには、被写体が遠近混在状態にある範囲と被写体が一定の距離にある範囲(遠近混在状態にない範囲)とを画する被写体の各部位までの距離の最大値とその最小値との差の値である所定値D1、被写体距離との関係で、被写体の遠距離範囲と近距離範囲とを画する所定の距離L1等がシステムコントローラ80によって後述のステップ4(#4)において設定された後格納されるようになっている。
【0086】
さらに、システムコントローラ80には、外光AF部(第2オートフォーカス手段)81と、CCDAF部(第1オートフォーカス手段)82と、AF制御部(制御手段)83とが含まれている。
【0087】
AF制御部83は、レリーズ押圧部61の半押し検出部62による半押し状態の検出、全押し検出部63による全押し状態の検出、並びに半押し状態の検出以後のこれら半押し状態の検出及び全押し状態の検出に応じて、外光AF部81による外光AF動作及びCCDAF部82によるCCDAF動作を切り換える制御を行うものである。
【0088】
外光AF部81は、測距センサ制御部32を介して測距センサ31から入力された被写体までの距離(被写体距離)に応じた位置に、フォーカスレンズ群22を移動させるように、フォーカス駆動手段25を制御するAF部である。
【0089】
また、この外光AF部81は、測距センサ31による被写体距離を適切に測距できなかったときは、フォーカスレンズ群22を常焦点位置に移動させるように、フォーカス駆動手段25を制御する。
【0090】
一方、CCDAF部82は、フォーカスレンズ群22を移動させつつ、このフォーカスレンズ群22及びLPF23を介してCCD24上に投影され、システムコントローラ80に入力されたデジタル信号を逐次評価し、この評価に基づいて、フォーカスレンズ群22を合焦位置で停止させるように、フォーカス駆動系25を制御するAF部である。
【0091】
すなわち、図2(a)に示すように、フォーカスレンズ群22の可動範囲の全域(XS〜XE)を走査範囲として移動させつつ、フォーカスレンズ群22の各位置における被写体像のコントラストCを算出し、全域走査後に最大のコントラストCmaxが得られる位置XBを最適な合焦状態の位置、すなわち合焦位置として決定し、改めてこの位置XBにフォーカスレンズ群22を移動させるように、フォーカス駆動系25を制御するCCDAFを行うが、同じくシステムコントローラ80のAF制御部83によって、その走査範囲は、フォーカスレンズ群22の可動範囲の全域よりも限定される。
【0092】
すなわち、AF制御部83は、図2(b)に示すように、測距センサ31によって得られた被写体までの距離(被写体距離)に対応するフォーカスレンズ群22の位置XA(被写体距離に応じた位置)を算出し、上述したCCDAFを行う際は、この被写体距離に応じた位置XAを中心として±ΔXの走査範囲(XA−ΔX〜XA+ΔX)を周辺合焦範囲と設定し、この周辺合焦範囲を走査範囲とするように、CCDAF部82を制御する。
【0093】
このAF制御部83が設定する上記走査範囲(XA−ΔX〜XA+ΔX)は、後述するステップ5(#5)における測距が適切に行われたか否かの判定結果に応じて変化する。
【0094】
つぎに、本実施形態に係るデジタルカメラ100の作用について、図3に示したフローチャートを参照して説明する。
【0095】
まず、このデジタルカメラ100のユーザは、このデジタルカメラ100の図示しない電源をONに切り換え、撮影準備を整える(#1)。
【0096】
ついで、撮影光学系21が図示しない被写体に向けられ、レリーズ押圧部61が押され、撮影が行われる。なお、必要に応じて被写体にズームアップする場合は、カメラ操作部91を操作して、システムコントローラ80によりズーム駆動系26を制御し、このズーム駆動系26によってズームレンズ群28を駆動させればよい。
【0097】
ここで、レリーズ押圧部61が半押し位置まで押された(#2)時点で、レリーズ押圧部61がこの半押し位置まで押されたことを半押し検出部62が検出し、AF動作の開始指示を表す開始信号をシステムコントローラ80に出力する。
【0098】
システムコントローラ80のAF制御部83は、ズームレンズ群28のズーム位置、絞り29の開放度(絞り値)及びカメラ操作部91によって設定される画質モードを読み込む(#3)。
【0099】
つぎに、AF制御部83は、読み込んだズーム位置、絞り値及び画質モードに基づいて所定値D1及び所定の距離L1を設定して、フラッシュメモリに格納する(#4)。なお、AF制御部83は、ズーム位置と絞り値と画質モードとが予め対応付けられてROMに記憶されている、例えば図4に示すような参照テーブルを参照して、所定値D1及び所定距離L1を求める。
【0100】
なお、この読み込んだズーム位置、絞り値及び画質モードから求められる所定値D1及び所定距離L1は、図4に示す数値に限定されるものではない。
【0101】
さらに、開始信号が入力されたAF制御部83は、測距動作を行わせるように、外光AF部81を制御する。
【0102】
そして、この制御により、外光AF部81は、測距センサ制御部32を制御し、測距センサ31を作動させる。
【0103】
さらに、測距センサ制御部32への制御と同時に、ストロボ制御部42を制御し、ストロボ発光部41から、測距用の外光としてストロボ光を発光させる。
【0104】
ストロボ光を受けた被写体は、その反射光が出射し、反射光は測距センサ31に入力され、測距センサ制御部32が三角測量の原理により、被写体距離と、被写体の異なる複数の部位について、各部位までの距離とを算出する。
【0105】
そして、これらの被写体距離及び各部位までの距離は、外光AF部81を介してAF制御部83に入力される。
【0106】
一方、被写体が、三角測量の原理では適切に距離を算出できないような繰返し模様を有するもの等であるときは、測距が適切に行われない場合もあり、この場合は、測距センサ制御部32から測距NGの信号が外光AF部81を介してAF制御部83に入力される。
【0107】
ここで、AF制御部83は、測距が適切に行われたか否かを判定する(#5)。
【0108】
測距が適切に行われたときは、被写体距離とフォーカスレンズ群22の位置とが予め対応付けられてROMに記憶されている参照テーブルを参照して、入力された被写体距離に対応するフォーカスレンズ群22の被写体距離に応じた位置XAを求めて、フラッシュメモリに格納する。
【0109】
AF制御部83は、複数の各部位までの距離のうち、最大値(最遠被写体距離)と最小値(最近被写体距離)との差の値が所定値D1以上であるか否かを判定する(#6)。
【0110】
所定値D1以上でない場合は被写体が遠近混在状態にないとして、AF制御部83は、被写体距離が所定の距離L1以上であるか否かを判定する(#7)。
【0111】
被写体距離が所定の距離L1以上の場合は被写体が遠距離であるとして、AF制御部83は、CCDAF動作を行わせるようにCCDAF部82を制御する。CCDAF部82は、フラッシュメモリに格納された被写体距離に応じた位置XA(測距動作によって求められたフォーカスレンズ群22の位置)までフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された被写体距離に応じた位置XA(測距距離相当位置)までフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う。
【0112】
CCDAF部82は、この被写体距離に応じた位置XAをフォーカスレンズ群22の動作開始位置としてその周辺でフォーカスレンズ群22を移動させながら、CCD24に投影された像のコントラストCを画像信号に基づいて評価する(#8)。
【0113】
コントラストCの最大値(ピーク)Cmaxが得られたときは(#9)、CCDAF部82はそのコントラストCの最大値Cmaxが得られた位置XBまでフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された位置XBまでフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う(#10)。
【0114】
一方、ステップ6(#6)において複数の各部位までの距離のうち、最大値と最小値との差の値が所定値D1以上である場合(被写体が遠近混在状態にある場合)、ステップ7(#7)において被写体距離が所定の距離L1以上でない場合(被写体が近距離である場合)、又はステップ9(#9)においてコントラストCの最大値Cmaxが得られない場合のいずれかの場合は、合焦速度を優先するため、あるいはCCDAF動作では最適な合焦状態を得ることができないため、AF制御部83は、外光AF動作を行わせるように外光AF部81を制御する。外光AF部81は、フラッシュメモリに格納された被写体距離に応じた位置XA(測距動作によって求められたフォーカスレンズ群22の位置)までフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された被写体距離に応じた位置XAまでフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う。
【0115】
また、ステップ5(#5)において測距が適切に行われなかった場合は、AF制御部83は、CCDAF動作を行わせるようにCCDAF部82を制御する。CCDAF部82は、フォーカスレンズ群22の可動範囲の全域(XS〜XE)にわたってフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された可動範囲全域でフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う。
【0116】
CCDAF部82は、フォーカスレンズ群22を移動させながら、CCD24に投影された像のコントラストCを画像信号に基づいて評価する(#12)。
【0117】
コントラストCの最大値(ピーク)Cmaxが得られたときは(#13)、CCDAF部82はそのコントラストCの最大値Cmaxが得られた位置XBまでフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された位置XBまでフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う(#14)。
【0118】
一方、コントラストCの最大値Cmaxが得られなかったときは、CCDAF動作では最適な合焦状態を得ることができないため、AF制御部83は、外光AF動作を行わせるように外光AF部81を制御する。外光AF部81は、予めROMに記憶されている常焦点位置(被写界深度が深くなる位置)までフォーカスレンズ群22を移動させるようにフォーカス駆動系25に指令を出力する。フォーカス駆動系25は、指令された常焦点位置までフォーカスレンズ群22を移動させる駆動を行う(#15)。
【0119】
以上のように、ステップ10(#10)、ステップ11(#11)、ステップ14(#14)又はステップ15(#15)でフォーカスレンズ群22の移動が完了した後その位置(位置XA、位置XB又は常焦点位置)を合焦位置として、全押し検出部63からのレリーズ押圧部61の全押しが検出されない場合は(#16)、システムコントローラ80は、レリーズ押圧部61の半押し状態が維持されているか否かを半押し検出部62に対して確認する(#18)。
【0120】
半押し状態が維持されていない場合は、レリーズ押圧部61が全く押されていない状態であるため、撮影準備動作自体を中止したこととなり、ステップ2(#2)に戻る。
【0121】
一方、半押し状態が維持されている場合は、ステップ16(#16)に戻る。
【0122】
そして、レリーズ押圧部61の全押しが検出された場合は(#16)、撮影動作が実行されたこととなり、システムコントローラ80はフォーカスレンズ群22のある位置で撮影動作を実行するように制御し(#17)、CCD24に投影されている被写体像が光電変換されて、A/Dコンバータ51でデジタル信号化され、画像処理部52で所定の信号処理が施され、システムコントローラ80に入力され、着脱可能のメモリにデジタル画像信号として記憶され、ステップ2(#2)に戻る。
【0123】
この実施の形態に係るデジタルカメラ100では、測距センサ31によって得られた被写体距離に応じて、AF制御部83がCCDAF部82の作動を制御することにより、デジタルカメラ100から被写体までの距離に応じて、CCDAF部82の作動が制御され、CCDAF部82によるAF動作を適切な精度で行わせることができる。
【0124】
例えば、AF制御部83が、測距センサ31によって得られた被写体距離に応じて、CCDAF部82の作動と外光AF部81の作動とを切り換えるため、被写体がデジタルカメラ100から遠距離にあって高い合焦精度が求められる場合は、合焦精度が高いCCDAF部82の作動に切り換えてコントラストAF動作を行わせ、一方、被写体がデジタルカメラ100から近距離にあって必ずしも高い合焦精度を必要としない場合は、外光AF部81の作動に切り換えて外光AF動作を行わせて、被写体距離に応じて適切に精度を確保したAF動作を行わせることができる。
【0125】
特に、被写体距離が、予め設定された所定の距離L1以上であるときは、合焦精度が高いCCDAF部82を作動させ、所定の距離L1未満であるときは、合焦速度が速い外光AF部81を作動させることによって、高い合焦精度が要求される範囲においても、必ずしも高い合焦精度が要求されない範囲においても、その要求に適う適切な精度でAF動作を行わせることができ、合焦精度と合焦速度とのバランスを図ることができる。
【0126】
さらに、測距センサ31によって得られた複数の各部位までの距離に基づいて、AF制御部83がCCDAF部82の作動を制御することにより、被写体の遠近混在の有無に応じて、CCDAF部82の作動が制御され、CCDAF部82によるAF動作を適切な精度で行わせることができる。
【0127】
例えば、AF制御部83が、各部位までの距離に基づく被写体の遠近混在の有無に応じて、CCDAF部82の作動と外光AF部81の作動とを切り換えるため、被写体が遠近混在状態になく高い合焦精度が求められる場合は、合焦精度が高いCCDAF部82の作動に切り換えてコントラストAF動作を行わせ、一方、被写体が遠近混在状態にあって必ずしも高い合焦精度を必要としない場合は、外光AF部81の作動に切り換えて外光AF動作を行わせて、被写体距離に応じて適切に精度を確保したAF動作を行わせることができる。
【0128】
特に、被写体が遠近混在状態にないときは、合焦精度が高いCCDAF部82を作動させ、遠近混在状態にあるときは、合焦速度が速い外光AF部81を作動させることによって、高い合焦精度が要求される範囲においても、必ずしも高い合焦精度が要求されない範囲においても、その要求に適う適切な精度でAF動作を行わせることができ、合焦精度と合焦速度とのバランスを図ることができる。
【0129】
さらに、ズーム位置(画角)、絞り値、及び撮像画質(画質モード)を可変とし、所定距離L1及び所定値D1をそれぞれズーム位置、絞り値、又は撮像画質に応じて求められることとしたため、ズーム位置、絞り値、撮像画質のそれぞれの設定状態に応じてAF動作を適切な精度で行わせることができる。ズーム位置については、例えば、ピントずれが目立ちやすいWide付近が設定されている場合には、Tele付近の場合に比べて、より合焦精度を重視したAF動作を行わせることにより、合焦速度よりもより合焦精度重視に偏らせることが可能である。絞り値については、例えば、ピントずれが目立ちやすい開放状態の場合には、小絞り状態の場合に比べて、より合焦精度を重視したAF動作を行わせることにより、合焦速度よりもより合焦精度重視に偏らせることが可能である。撮像画質については、例えば、ピントずれが目立ちやすい高画質モードが設定されている場合には、低画質モードの場合に比べて、より合焦精度を重視したAF動作を行わせることにより、合焦速度よりもより合焦精度重視に偏らせることが可能である。
【0130】
つぎに、デジタルカメラ100の変形例としてのデジタルカメラ100’について説明する。
【0131】
デジタルカメラ100’は、ステップ8(#8)におけるCCDAF動作において、被写体距離等の条件に応じてフォーカスレンズ群22の移動させる範囲である走査範囲(周辺合焦範囲)を可変とするものである。すなわち、デジタルカメラ100では、AF制御部83が設定する上記走査範囲(XA−ΔX〜XA+ΔX)は、ステップ5(#5)における測距が適切に行われたか否かの判定結果に応じて変化するのみとしたが、デジタルカメラ100’では、これに加えて、ステップ8(#8)におけるCCDAF動作においても、ステップ6(#6)における被写体が遠近混在状態にあるか否かの判定結果及びステップ7(#7)における被写体が遠距離か否かの判定結果に応じて変化する。
【0132】
これを図5のフローチャートで説明すると、ステップ6(#6)において複数の各部位までの距離のうち、最大値と最小値との差の値が所定値D1以上でない場合は被写体が遠近混在状態にないとして、AF制御部83は、被写体距離が所定の距離L1以上であるか否かを判定する(#7)。
【0133】
被写体距離が所定の距離L1以上の場合は被写体は遠距離であるとして、AF制御部83は、CCDAF動作を行わせるようにCCDAF部82を制御する。
【0134】
一方、ステップ6(#6)において最大値と最小値との差の値が所定値D1以上である場合は被写体が遠近混在状態であるとして、またステップ7(#7)において被写体距離が所定の距離L1以上でない場合は被写体が近距離であるとして、AF制御部83は、CCDAF動作を行わせるようにCCDAF部82を制御する。
【0135】
このとき、被写体が遠近混在状態になく、かつ遠距離にある場合の走査範囲(周辺合焦範囲)は、被写体が遠近混在状態にある場合、又は被写体が近距離の場合に比べて、広くなるように設定される(#8’,#8’’)。具体的な設定は、フォーカスレンズ群22の移動距離ΔXが依存するパルス数Mによって行われ、被写体が遠近混在状態になく、かつ遠距離にあるときのパルス数Mは±10パルス(#8’)、被写体が遠近混在状態にある、又は近距離にあるときのパルス数Mは±6パルス(#8’’)に設定されている。
【0136】
なお、この走査範囲の広狭を規定する具体的な値は、このパルス数に限定されるものではない。
【0137】
したがって、ステップ8(#8)においては、CCDAF部82は、ステップ8’(#8’)又はステップ8’’(#8’’)において設定された走査範囲でフォーカスレンズ群22を移動させながら、CCD24に投影された像のコントラストCを画像信号に基づいて評価する。
【0138】
なお、その他の各ステップについては、デジタルカメラ100の場合と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【0139】
この変形例のデジタルカメラ100’では、CCDAF部82が、測距センサ31によって得られた被写体距離に対応する合焦状態の周辺合焦範囲で評価を行うように制御されるため、CCDAF部82が、所定合焦状態を探索するために走査する範囲を、周辺合焦範囲に限定することができ、AF動作時間を短縮することができる。
【0140】
また、被写体距離に応じてこの周辺合焦範囲の広狭が設定されるため、例えば、被写体がデジタルカメラ100’から遠距離にあって高い合焦精度が求められる場合は、所定合焦状態を探索するために走査する周辺合焦範囲を広く設定して評価することによって、合焦精度を高めて誤探索を防止することができ、一方、被写体がデジタルカメラ100’から近距離にあって必ずしも高い合焦精度を必要としない場合は、走査する周辺合焦範囲を狭く設定して評価することによって、探索時間の短縮を図ることができる。
【0141】
特に、被写体距離が、予め設定された所定の距離L1以上であるときは、所定の距離L1未満であるときに比べて、周辺合焦範囲をより広く設定して評価することによってより合焦精度を高めることができ、高い合焦精度が要求される範囲においてもその要求に適う十分な精度でAF動作を行わせることができる。
【0142】
さらに、CCDAF部82が、測距センサ31によって得られた被写体距離に対応する合焦状態の周辺合焦範囲で評価を行うように制御されるため、CCDAF部82が、所定合焦状態を探索するために走査する範囲を、周辺合焦範囲に限定することができ、AF動作時間を短縮することができる。
【0143】
また、各部位までの距離に基づく被写体の遠近混在の有無に応じてこの周辺合焦範囲の広狭が設定されるため、例えば、被写体が遠近混在状態になく高い合焦精度が求められる場合は、所定合焦状態を探索するために走査する周辺合焦範囲を広く設定して評価することによって、合焦精度を高めて誤探索を防止することができ、一方、被写体が遠近混在状態にあって必ずしも高い合焦精度を必要としない場合は、走査する周辺合焦範囲を狭く設定して評価することによって、探索時間の短縮を図ることができる。
【0144】
特に、被写体が遠近混在状態にないときは、遠近混在状態にあるときに比べて、周辺合焦範囲をより広く設定して評価することによってより合焦精度を高めることができ、高い合焦精度が要求される範囲においてもその要求に適う十分な精度でAF動作を行わせることができる。
【0145】
なお、本発明の撮像装置は、上述した実施の形態に限るものではなく、請求項に記載の範囲で、種々の形態を採用することができることはいうまでもない。
【0146】
例えば、本実施の形態では外光AFとして具体的にはアクティブAF動作を行うものとして説明したが、パッシブAF動作を行うものであってもよい。
【0147】
また、例えば、フォーカスレンズ群22を固定的に配し、CCD24を撮影光学系21の光軸方向に移動可能とし、フォーカス駆動系25がフォーカスレンズ群22を駆動するのに代えて、CCD24を駆動するものとしてもよい。
【0148】
さらに、測距動作のタイミングとしては、例えば、デジタルカメラ100,100’の電源がオンの状態のときは、常に一定の時間間隔で測距動作を行う、いわゆるコンティニュアスAFであってもよい。
【0149】
また、フォーカス駆動系25は、フォーカスレンズ群22のみを駆動するだけでなく、撮影光学系21の全体を駆動するものとしてもよい。
【0150】
【発明の効果】
本発明に係る画像入力装置は、以上説明したように構成したので、被写体の距離やその被写体の各部位までの距離に応じて適切に精度を確保したAF動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るデジタルカメラを示すブロック図である。
【図2】CCDAF動作におけるフォーカスレンズの走査範囲とコントラストCとの関係の例を示した図であり、(a)は走査範囲を可動範囲全域(XS〜XE)とした場合を示し、(b)は走査範囲を限定した範囲(XA−ΔX〜XA+ΔX)とした場合を示す。
【図3】本実施の形態のデジタルカメラにおけるAF制御及び撮影実行の処理を示すフローチャートである。
【図4】ズーム位置と絞り値と画質モードとが対応付けられた参照テーブルを示した図であり、(a)は所定値D1の設定例を示し、(b)は所定距離L1の設定例を示す。
【図5】変形例のデジタルカメラにおけるAF制御及び撮影実行の処理を示すフローチャートである。
【図6】被写体が遠距離にある場合の画像入力装置におけるCCD面と実結像面とのずれ幅の制御を説明するための模式図である。
【図7】被写体が近距離にある場合の画像入力装置におけるCCD面と実結像面とのずれ幅の制御を説明するための模式図である。
【符号の説明】
10 筐体
20 鏡胴ユニット
21 撮影光学系
22 フォーカスレンズ群
23 ローパスフィルタ(LPF)
24 CCD(撮像手段)
25 フォーカス駆動系(フォーカス駆動手段)
26 ズーム駆動系
27 シャッタ・絞り駆動系
28 ズームレンズ群
31 測距センサ(測距手段)
32 測距センサ制御部
41 ストロボ発光部
42 ストロボ制御部
51 A/Dコンバータ
52 画像処理部
61 レリーズ押圧部
62 半押し検出部
63 全押し検出部
80 システムコントローラ
81 外光AF部(第2オートフォーカス手段)
82 CCDAF部(第1オートフォーカス手段)
83 AF制御部(制御手段)
85 メモリ群
91 カメラ操作部
92 表示部
100,100’ デジタルカメラ(画像入力装置)
Claims (2)
- 投影された像を像信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段に被写体の像を投影する撮影光学系と、前記撮影光学系の一部もしくは全部及び前記撮像手段のうち少なくとも一方を他方に対して相対的に移動させて前記撮像手段に投影される像の合焦状態を変化させるフォーカス駆動手段と、前記フォーカス駆動手段を制御して前記合焦状態を順次変化させつつ、各合焦状態ごとに得られた前記像信号を逐次評価し、この評価に基づいて所定の合焦状態を得る第1オートフォーカス手段と、前記第1オートフォーカス手段の作動を制御する制御手段とを備えた画像入力装置において、
前記被写体の異なる複数の部位までの距離を測定する測距手段をさらに備え、
前記制御手段は、合焦精度あるいは合焦速度のいずれかを優先するように、前記測距手段によって得られた前記被写体の異なる複数の部位までの距離に対応する合焦状態の周辺合焦範囲で前記評価を行うように、前記第1オートフォーカス手段の作動を制御し、前記測距手段によって得られた前記被写体の異なる複数の部位までの距離に基づいて判定された前記被写体の遠近混在の有無に応じて、前記周辺合焦範囲の広狭を設定することを特徴とする画像入力装置。 - 前記制御手段は、前記被写体が遠近混在状態にないときは、遠近混在状態にあるときに比べて、前記周辺合焦範囲を広く設定することを特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。
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