JP4905048B2 - 撮像装置、撮像装置の制御方法および制御プログラム - Google Patents
撮像装置、撮像装置の制御方法および制御プログラム Download PDFInfo
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Description
本発明は、撮像装置、制御方法及び制御プログラムに係り、特にオートフォーカス制御をコントラスト検出法を用いて行う撮像装置におけるオートフォーカス制御技術に関する。
従来より静止画を撮像するディジタルスチルカメラなどの撮像装置においては、自動的に被写体との距離を測りレンズの位置を調節して焦点を合わせることができるオートフォーカス機構が知られている。
オートフォーカス機構は、ユーザがマニュアルで焦点を合わせることなく自動的に焦点が合わせられるため、撮像装置の操作を飛躍的に簡略化することができる。
ところで、従来の撮像装置においては、合焦点位置の検出として、機構が簡単であるため、コントラスト検出法が採用されていた（例えば、特許文献１参照）。
コントラスト検出法は、合焦点位置で得られる画像のコントラスト比は最も高くなっているという原理に基づいてオートフォーカス制御を行うものである。
特開２００３−１９５１５６号公報
特開２００１−６６６５７号公報
オートフォーカス機構は、ユーザがマニュアルで焦点を合わせることなく自動的に焦点が合わせられるため、撮像装置の操作を飛躍的に簡略化することができる。
ところで、従来の撮像装置においては、合焦点位置の検出として、機構が簡単であるため、コントラスト検出法が採用されていた（例えば、特許文献１参照）。
コントラスト検出法は、合焦点位置で得られる画像のコントラスト比は最も高くなっているという原理に基づいてオートフォーカス制御を行うものである。
このコントラスト検出法は、実際にレンズを駆動し、コントラストが最も高い位置を合焦点とする検出法であるため、検出途中で、手ぶれなどにより被写体との距離が変化してしまうと正しいコントラストの情報を得ることができず、正確なオートフォーカス制御が行えなくなってしまうというという問題点が生じる。
そこで、本発明の目的は、コントラスト検出法を用いた撮像装置において、手ぶれが生じた場合でも、より正確なコントラストの情報を収集し、正確なオートフォーカス制御が可能な撮像装置、制御方法および制御プログラムを提供することにある。
そこで、本発明の目的は、コントラスト検出法を用いた撮像装置において、手ぶれが生じた場合でも、より正確なコントラストの情報を収集し、正確なオートフォーカス制御が可能な撮像装置、制御方法および制御プログラムを提供することにある。
上記課題を解決するため、撮像装置は、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス制御部と、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出部と、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する採用判別部と、を備え、前記オートフォーカス制御部は、サンプリングした前記コントラスト値のうち、前記採用判別部において採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出することを特徴としている。
上記構成によれば、オートフォーカス制御部は、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動する。
これと並行して、手ぶれ量検出部は、少なくともレンズの光軸方向の手ぶれ量を検出し、採用判別部は、各サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する。
これにより、オートフォーカス制御部は、サンプリングしたコントラスト値のうち、採用判別部において採用と判別されたコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出することとなる。
これと並行して、手ぶれ量検出部は、少なくともレンズの光軸方向の手ぶれ量を検出し、採用判別部は、各サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する。
これにより、オートフォーカス制御部は、サンプリングしたコントラスト値のうち、採用判別部において採用と判別されたコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出することとなる。
この場合において、前記採用判別部は、前記サンプリング時の手ぶれ量が所定の第１基準手ぶれ量以下であればサンプリングしたコントラスト値を採用と判別するとともに、前記第１基準手ぶれ量より手ぶれ量が多い、所定の第２基準手ぶれ量以上であればサンプリングしたコントラスト値を不採用と判別するようにしてもよい。
また、前記採用判別部は、第ｎサンプリング時の手ぶれ量（ｎは２以上の整数）が前記第１基準手ぶれ量を越え、前記第２基準手ぶれ量未満である場合には、手ぶれ量補正後の当該第ｎサンプリング時のレンズ位置を、手ぶれがないと見なしたときの第（ｎ−１）サンプリング時のレンズ位置、第ｎサンプリング時のレンズ位置および第（ｎ＋１）サンプリング時のレンズ位置と比較し、より近いレンズ位置のコントラスト値として採用するようにしてもよい。
さらに、前記手ぶれ量検出部は、ジャイロセンサ備え、当該ジャイロセンサが出力した角速度検出信号に基づいて前記手ぶれ量を検出するようにしてもよい。
また、前記採用判別部は、第ｎサンプリング時の手ぶれ量（ｎは２以上の整数）が前記第１基準手ぶれ量を越え、前記第２基準手ぶれ量未満である場合には、手ぶれ量補正後の当該第ｎサンプリング時のレンズ位置を、手ぶれがないと見なしたときの第（ｎ−１）サンプリング時のレンズ位置、第ｎサンプリング時のレンズ位置および第（ｎ＋１）サンプリング時のレンズ位置と比較し、より近いレンズ位置のコントラスト値として採用するようにしてもよい。
さらに、前記手ぶれ量検出部は、ジャイロセンサ備え、当該ジャイロセンサが出力した角速度検出信号に基づいて前記手ぶれ量を検出するようにしてもよい。
また、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して、前記レンズと被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス制御部と、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出部と、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する前記相対的な距離を補正する距離補正部と、を備え、前記オートフォーカス制御部は、前記相対的な距離の補正後のコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出することを特徴とする。
上記構成によれば、手ぶれ量検出部は、少なくともレンズの光軸方向の手ぶれ量を検出し、距離補正部は、各サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する相対的な距離を補正する。
これらの結果、オートフォーカス制御部は、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して、レンズと被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを合焦点位置に駆動するに際し、相対的な距離の補正後のコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する。
上記構成によれば、手ぶれ量検出部は、少なくともレンズの光軸方向の手ぶれ量を検出し、距離補正部は、各サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する相対的な距離を補正する。
これらの結果、オートフォーカス制御部は、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して、レンズと被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを合焦点位置に駆動するに際し、相対的な距離の補正後のコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する。
この場合において、前記距離補正部は、前記サンプリング時の手ぶれ量が所定の基準手ぶれ量より多い場合に前記相対的な距離の補正を行うようにしてもよい。
また、前記オートフォーカス制御部は、前記相対的な距離の補正後のコントラスト値を補完してコントラスト曲線を生成し、生成したコントラスト曲線に基づいて前記合焦点位置を算出するようにしてもよい。
さらに、前記手ぶれ量検出部は、ジャイロセンサ備え、当該ジャイロセンサが出力した角速度検出信号に基づいて前記手ぶれ量を検出するようにしてもよい。
また、前記オートフォーカス制御部は、前記相対的な距離の補正後のコントラスト値を補完してコントラスト曲線を生成し、生成したコントラスト曲線に基づいて前記合焦点位置を算出するようにしてもよい。
さらに、前記手ぶれ量検出部は、ジャイロセンサ備え、当該ジャイロセンサが出力した角速度検出信号に基づいて前記手ぶれ量を検出するようにしてもよい。
さらにまた、前記オートフォーカス制御部は、前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正し、当該補正後の合焦点位置に前記レンズを駆動させるべく補正制御を行うオートフォーカス補正部、を備えるようにしてもよい。
また、前記オートフォーカス制御部は、前記補正制御により、前記手ぶれ量に相当するだけ前記レンズの撮像素子に対する相対的な位置をずらすようにしてもよい。
また、シャッタを操作するためのシャッタスイッチを備え、前記オートフォーカス機構は、前記シャッタスイッチの半押し操作がなされたタイミングで前記レンズを合焦点位置に駆動して当該位置で保持し、前記オートフォーカス補正部は、前記シャッタスイッチが全押し操作がなされたタイミングで前記補正制御を行うようにしてもよい。
また、前記オートフォーカス制御部は、前記補正制御により、前記手ぶれ量に相当するだけ前記レンズの撮像素子に対する相対的な位置をずらすようにしてもよい。
また、シャッタを操作するためのシャッタスイッチを備え、前記オートフォーカス機構は、前記シャッタスイッチの半押し操作がなされたタイミングで前記レンズを合焦点位置に駆動して当該位置で保持し、前記オートフォーカス補正部は、前記シャッタスイッチが全押し操作がなされたタイミングで前記補正制御を行うようにしてもよい。
また、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置の制御方法において、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出過程と、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する採用判別過程と、サンプリングした前記コントラスト値のうち、前記採用判別過程において採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出する合焦点位置算出過程と、を備えたことを特徴としている。
また、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置の制御方法において、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出過程と、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する前記相対的な距離を補正する距離補正過程と、前記相対的な距離の補正後のコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出する合焦点位置算出過程と、を備えたことを特徴としている。
これらの場合において、レンズの光軸方向の手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正し、当該補正後の合焦点位置を新たな合焦点位置として前記オートフォーカス機構に前記レンズを駆動させるオートフォーカス補正過程を備えるようにしてもよい。
また、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出させ、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別させ、サンプリングした前記コントラスト値のうち、採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出させる、ことを特徴としている。
また、レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、少なくとも前記レンズの光軸方向の手ぶれ量を検出させ、各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する前記相対的な距離を補正させ、前記相対的な距離の補正後のコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出させる、ことを特徴としている。
これらの場合において、前記レンズの光軸方向の手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正させ、当該補正後の合焦点位置を新たな合焦点位置として前記オートフォーカス機構に前記レンズを駆動させるようにしてもよい。
次に本発明の最適な実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、電子機器の一態様としての携帯型ディジタルスチルカメラ（以下、単に「ディジタルスチルカメラ」と言う）に本発明を適用した場合について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態のディジタルスチルカメラの概要構成ブロック図である。
ディジタルスチルカメラ１は、図１に示すように、制御部１０、撮影部２０、角速度検出部３０、操作部４０、リムーバブルメディア５０、Ｉ／Ｆ部５１および映像出力端子５２を備えている。
本実施の形態では、電子機器の一態様としての携帯型ディジタルスチルカメラ（以下、単に「ディジタルスチルカメラ」と言う）に本発明を適用した場合について説明する。
［１］第１実施形態
図１は、実施形態のディジタルスチルカメラの概要構成ブロック図である。
ディジタルスチルカメラ１は、図１に示すように、制御部１０、撮影部２０、角速度検出部３０、操作部４０、リムーバブルメディア５０、Ｉ／Ｆ部５１および映像出力端子５２を備えている。
制御部１０は、ディジタルスチルカメラ１の各部を制御する制御手段として機能するものであり、各種プログラムの実行や演算処理を行うＣＰＵ１１と、このＣＰＵ１１が実行する制御プログラム１００や各種データを格納する書換可能なフラッシュＲＯＭ（以下、単に「ＲＯＭ」と言う）１２と、ＣＰＵ１１の演算結果や各種データを一時的に格納するためのワークエリアとして機能するＲＡＭ１３と、セルフタイマ撮影などにおいて計時を行うタイマ回路１４とを備えている。また、上記ＲＯＭ１２に格納された制御プログラム１００にはオートフォーカス補正を実現するための動画表示処理プログラムが含まれている。
この制御プログラム１００は例えばＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体６０に記録して配布することが可能である。さらに、パーソナルコンピュータとディジタルスチルカメラ１とを通信可能にケーブル等で接続し、パーソナルコンピュータで読み取られた記録媒体６０の制御プログラム１００を本スチルカメラ１に出力することで、フラッシュＲＯＭ１２に制御プログラム１００を格納することも可能である。
次いで、撮影部２０は被写体を静止画として撮影するものであり、カメラコントロール回路２１、撮影カメラ２２、撮影部ＲＡＭ２３および表示パネル２４を備えている。カメラコントロール回路２１は、制御部１０の制御の下、撮影部２０の各部を制御するものである。また、撮影カメラ２２は、ＣＣＤセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサで撮像を行い、対応する画像データをカメラコントロール回路２１に出力する。この場合において、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサにおいては、光電変換素子が２次元にマトリクス状或いはハニカム状に配置されている。また、撮影カメラ２２は、複数の光学レンズを有してなる光学レンズ系、この光学レンズ系を駆動してズーム、フォーカスなどを実現するためのレンズ駆動装置、自動露光を行うために絞り等を実現するための絞り駆動装置、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサにて取得されたアナログ信号をデジタル信号に変換して画像データとして出力するＡ／Ｄ変換回路等を備えて構成されている。
撮影部ＲＡＭ２３は、画像データを一時的に格納するものである。
撮影部ＲＡＭ２３は、画像データを一時的に格納するものである。
また、表示パネル２４は撮影された静止画や設定画面等の各種情報を表示するものであり、例えば液晶ディスプレイパネルや有機ＥＬパネル等のフラットディスプレイパネルにより構成されている。
リムーバブルメディア５０は撮影時の動画データを格納するものであり、例えばビデオテープ、記録可能な光学ディスク、リムーバブルハードディスクにより構成されている。
このような構成の下、撮影カメラ２２から出力されたフレームの画像データはカメラコントロール回路２１にて所定の画像処理がなされた後、撮影部ＲＡＭ２３に一時的に格納され、また、制御部１０を介してリムーバブルメディア５０に動画データとして順次可能される。そして、撮像部ＲＡＭ２３に格納された画像データは表示パネル２４に撮影した静止画をライブビュー表示する際に用いられ、また、リムーバブルメディア５０に格納された静止画の画像データは撮影後に静止画を表示する際に用いられる。
リムーバブルメディア５０は撮影時の動画データを格納するものであり、例えばビデオテープ、記録可能な光学ディスク、リムーバブルハードディスクにより構成されている。
このような構成の下、撮影カメラ２２から出力されたフレームの画像データはカメラコントロール回路２１にて所定の画像処理がなされた後、撮影部ＲＡＭ２３に一時的に格納され、また、制御部１０を介してリムーバブルメディア５０に動画データとして順次可能される。そして、撮像部ＲＡＭ２３に格納された画像データは表示パネル２４に撮影した静止画をライブビュー表示する際に用いられ、また、リムーバブルメディア５０に格納された静止画の画像データは撮影後に静止画を表示する際に用いられる。
図２は、角速度の軸の説明図である。
角速度検出部３０は、上記手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出手段として機能するものである。具体的には、角速度検出部３０は、図２に示すように、フレーム７０の高さ方向（以下、Ｘ軸と定義する）の移動と横方向（以下、Ｙ軸と定義する）の移動とのそれぞれの角速度を個別に検出すべく、図１に示したように、Ｘ軸ジャイロセンサ３１およびＹ軸ジャイロセンサ３２の２つのジャイロセンサ３１、３２を有し、それぞれのジャイロセンサ３１、３２が角速度に応じた電圧値の角速度検出信号を制御部１０に出力する。
制御部１０は、フレーム７０のサンプリング周期と同期して各ジャイロセンサ３１、３２の角速度検出信号を取り込み、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれについて手ぶれ量を算出しフレーム７０の画像データと対応付けて、或いは、画像データに付加してリムーバブルメディア５０に格納する。
角速度検出部３０は、上記手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出手段として機能するものである。具体的には、角速度検出部３０は、図２に示すように、フレーム７０の高さ方向（以下、Ｘ軸と定義する）の移動と横方向（以下、Ｙ軸と定義する）の移動とのそれぞれの角速度を個別に検出すべく、図１に示したように、Ｘ軸ジャイロセンサ３１およびＹ軸ジャイロセンサ３２の２つのジャイロセンサ３１、３２を有し、それぞれのジャイロセンサ３１、３２が角速度に応じた電圧値の角速度検出信号を制御部１０に出力する。
制御部１０は、フレーム７０のサンプリング周期と同期して各ジャイロセンサ３１、３２の角速度検出信号を取り込み、Ｘ軸およびＹ軸のそれぞれについて手ぶれ量を算出しフレーム７０の画像データと対応付けて、或いは、画像データに付加してリムーバブルメディア５０に格納する。
本実施形態においては、ジャイロセンサ３１、３２を用い、所定のサンプリング期間における積分角速度、ひいては、所定のサンプリング期間における手ぶれ量θ（Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙ）を算出しているが、ジャイロセンサ３１、３２の個体差等によって角速度（ｒａｄ／秒）がゼロの場合の角速度検出信号の電圧値が異なるため、本実施形態では、本体の電源が投入された後、撮影を開始する前までに、各ジャイロセンサ３１、３２の角速度検出信号をサンプリングして、その平均値をゼロ点電圧値として設定している。このとき、一定時間に亘り複数のゼロ点電圧値を求め、これらのゼロ点電圧値の平均値との差が所定値以下のゼロ点電圧値が一定割合（例えば９９％）以上得られた場合に、そのゼロ点電圧値の平均値を実際のゼロ点電圧値として設定する構成としており、これにより本体が停止状態であるときのゼロ点電圧値を設定可能となる。
操作部４０は、ユーザによって操作される複数の操作子を有し、例えば電源ボタンや撮影開始／終了等の各種指示を入力するための操作キー等を有している。Ｉ／Ｆ部５１は本ディジタルスチルカメラ１をパーソナルコンピュータとケーブル等で通信可能に接続するためのインターフェースであり、リムーバブルメディア５０に格納された画像データをパーソナルコンピュータに出力する際には当該画像データがＩ／Ｆ部５１を介してパーソナルコンピュータに出力される。映像出力端子５２は、テレビやプロジェクタなどの外部ディスプレイ装置に画像データに対応する映像信号を出力するための端子である。なお、本ディジタルスチルカメラ１は、上述の構成要素の他にも、音声信号を取り込み記録・再生するためのオーディオ回路や、音声信号を外部スピーカや外部アンプ等に出力するための音声出力端子などを備えている。
次に動作を説明する。
図３は実施形態の処理フローチャートである。
制御部１０のＣＰＵ１１は、操作部４０の図示しないシャッタスイッチが半押しされたか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の判別において、未だシャッタスイッチが半押しされていない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１１の判別において、シャッタスイッチが半押しされた場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、自動露出制御を行わせる（ステップＳ１２）。
さらにＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、自動焦点（オートフォーカス）制御を行わせる（ステップＳ１３）。
図３は実施形態の処理フローチャートである。
制御部１０のＣＰＵ１１は、操作部４０の図示しないシャッタスイッチが半押しされたか否かを判別する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１の判別において、未だシャッタスイッチが半押しされていない場合には（ステップＳ１１；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１１の判別において、シャッタスイッチが半押しされた場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、自動露出制御を行わせる（ステップＳ１２）。
さらにＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、自動焦点（オートフォーカス）制御を行わせる（ステップＳ１３）。
ここで、オートフォーカス制御について詳細に説明する。
まず概要を説明する。
図４は、コントラスト検出法でオートフォーカス制御を行う場合の概要説明図である。
コントラスト検出法によれば、実際にレンズを駆動し、コントラストが最も高い位置を合焦点としている。すなわち、図４のレンズ位置Ｐが合焦点位置となるので、この位置Ｐで、レンズを固定しオートフォーカスロック状態とする。
まず概要を説明する。
図４は、コントラスト検出法でオートフォーカス制御を行う場合の概要説明図である。
コントラスト検出法によれば、実際にレンズを駆動し、コントラストが最も高い位置を合焦点としている。すなわち、図４のレンズ位置Ｐが合焦点位置となるので、この位置Ｐで、レンズを固定しオートフォーカスロック状態とする。
図５は、コントラスト検出法でオートフォーカス制御を行う場合の詳細説明図である。
また、図６は、第１実施形態におけるコントラスト検出法でオートフォーカス制御を行う場合の処理フローチャートである。
以下の説明においては、手ぶれがない場合の合焦点位置をレンズ位置Ｐ７であるものと仮定し、まず手ぶれがない場合についての動作を説明する。
まずオートフォーカスを検出する場合には、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ２１）。
また、図６は、第１実施形態におけるコントラスト検出法でオートフォーカス制御を行う場合の処理フローチャートである。
以下の説明においては、手ぶれがない場合の合焦点位置をレンズ位置Ｐ７であるものと仮定し、まず手ぶれがない場合についての動作を説明する。
まずオートフォーカスを検出する場合には、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ２１）。
この位置Ｐ０で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ０を取得する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
図７は、第１実施形態における手ぶれ量によるコントラスト値の採用基準の説明図である。
本第１実施形態では、手ぶれ量の判別に、閾値を手ぶれ量の大きさで第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２（ＴＨ１＜ＴＨ２）の２種類設けている。
そして、実際の採用基準としては、手ぶれ量ΔＸが第２閾値ＴＨ２未満であれば、採用することとしている。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
図７は、第１実施形態における手ぶれ量によるコントラスト値の採用基準の説明図である。
本第１実施形態では、手ぶれ量の判別に、閾値を手ぶれ量の大きさで第１閾値ＴＨ１および第２閾値ＴＨ２（ＴＨ１＜ＴＨ２）の２種類設けている。
そして、実際の採用基準としては、手ぶれ量ΔＸが第２閾値ＴＨ２未満であれば、採用することとしている。
また、手ぶれ量ΔＸが、第１閾値ＴＨ１を越え、第２閾値ＴＨ２未満である場合には、本来レンズがあるであろうレンズ位置Ｐｘ（ｘ：０〜１４）に対して、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃを次式により算出する。
Ｐｃ＝Ｐｘ−ΔＸ
そして、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃと、レンズ位置Ｐ（ｘ−１）、Ｐｘ、Ｐ（ｘ＋１）のいずれが近いかを判別し、最も近いレンズ位置をレンズ位置として採用することとなる。
具体的には、例えば、
｜Ｐｃ−Ｐ（ｘ−１）｜＜｜Ｐｃ−Ｐｘ｜＜｜Ｐｃ−Ｐ（ｘ＋１）｜
である場合には、レンズ位置をＰ（ｘ−１）として、その位置のコントラスト値として採用することとなる。
この場合には、手ぶれがないのであるから（手ぶれ量＜ＴＨ１）、処理をステップＳ２３に移行し、取得したコントラストサンプリングデータＣ０を採用する。
Ｐｃ＝Ｐｘ−ΔＸ
そして、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃと、レンズ位置Ｐ（ｘ−１）、Ｐｘ、Ｐ（ｘ＋１）のいずれが近いかを判別し、最も近いレンズ位置をレンズ位置として採用することとなる。
具体的には、例えば、
｜Ｐｃ−Ｐ（ｘ−１）｜＜｜Ｐｃ−Ｐｘ｜＜｜Ｐｃ−Ｐ（ｘ＋１）｜
である場合には、レンズ位置をＰ（ｘ−１）として、その位置のコントラスト値として採用することとなる。
この場合には、手ぶれがないのであるから（手ぶれ量＜ＴＨ１）、処理をステップＳ２３に移行し、取得したコントラストサンプリングデータＣ０を採用する。
続いて、ＣＰＵ１１は、オートフォーカス制御が完了したか否かを判別する（ステップＳ２５）。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータＣ２ 〜Ｃ１４を取得することとなる。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータＣ２ 〜Ｃ１４を取得することとなる。
さらにその後、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、再度ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ２方向に駆動し、レンズの位置をＰ１４にしたまま、再度コントラストサンプリングデータＣ１４を取得し、レンズを矢印Ａ１方向に駆動した際に取得したコントラストサンプリングデータＣ１４との加重平均をとって、レンズの位置Ｐ１４における新たなコントラストサンプリングデータＣ１４とする。以下、同様にコントラストサンプリングデータＣ１３〜Ｃ０を取得し、得られたコントラストサンプリングデータＣ０〜Ｃ１４のうち、最もコントラストが高いレンズ位置であるレンズ位置Ｐ７を合焦点位置とすることとなる。
次にレンズ位置Ｐ７で手ぶれが発生した場合について動作を説明する。
まず、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ２１）。
この位置Ｐ０で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ０を取得する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
この場合には、手ぶれがないのであるから、処理をステップＳ２３に移行し、取得したコントラストサンプリングデータＣ０を採用する。
まず、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ２１）。
この位置Ｐ０で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ０を取得する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
この場合には、手ぶれがないのであるから、処理をステップＳ２３に移行し、取得したコントラストサンプリングデータＣ０を採用する。
続いて、ＣＰＵ１１は、オートフォーカス制御が完了したか否かを判別する（ステップＳ２５）。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータＣ２ 〜Ｃ６を取得することとなる。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータＣ２ 〜Ｃ６を取得することとなる。
続いて、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ７とする（ステップＳ２１）。
この位置Ｐ７で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ７を取得する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいてコントラストサンプリングデータＣ７の取得時に手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
この場合において、得られた手ぶれ量ΔＸが第２閾値ＴＨ２以上であれば、コントラストサンプリングデータＣ７は採用せず（ステップＳ２４）、処理をステップＳ２５に移行することとなる。
この位置Ｐ７で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ７を取得する（ステップＳ２２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいてコントラストサンプリングデータＣ７の取得時に手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ２２）。
この場合において、得られた手ぶれ量ΔＸが第２閾値ＴＨ２以上であれば、コントラストサンプリングデータＣ７は採用せず（ステップＳ２４）、処理をステップＳ２５に移行することとなる。
また、得られた手ぶれ量ΔＸが第２閾値ＴＨ２未満であれば、採用することとなるが、手ぶれ量ΔＸが、第１閾値ＴＨ１を越え、第２閾値ＴＨ２未満である場合には、本来レンズがあるであろうレンズ位置Ｐ７に対して、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃを次式により算出する。
Ｐｃ＝Ｐ７−ΔＸ
そして、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃと、レンズ位置Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８のいずれが近いかを判別し、最も近いレンズ位置をレンズ位置として採用することとなる。
具体的には、例えば、
｜Ｐｃ−Ｐ６｜＞｜Ｐｃ−Ｐ７｜＞｜Ｐｃ−Ｐ８｜
である場合には、レンズ位置をＰ８として、その位置Ｐ８のコントラスト値Ｃ８として採用することとなる。
Ｐｃ＝Ｐ７−ΔＸ
そして、手ぶれ補正後のレンズ位置Ｐｃと、レンズ位置Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８のいずれが近いかを判別し、最も近いレンズ位置をレンズ位置として採用することとなる。
具体的には、例えば、
｜Ｐｃ−Ｐ６｜＞｜Ｐｃ−Ｐ７｜＞｜Ｐｃ−Ｐ８｜
である場合には、レンズ位置をＰ８として、その位置Ｐ８のコントラスト値Ｃ８として採用することとなる。
さらにその後、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、再度ステップＳ２１〜Ｓ２３、Ｓ２５の処理を行って、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ２方向に駆動し、レンズの位置をＰ１４にしたまま、再度コントラストサンプリングデータＣ１４を取得し、レンズを矢印Ａ１方向に駆動した際に取得したコントラストサンプリングデータＣ１４との加重平均をとって、レンズの位置Ｐ１４における新たなコントラストサンプリングデータＣ１４とする。以下、同様にコントラストサンプリングデータＣ１３〜Ｃ０を取得し、得られたコントラストサンプリングデータＣ０〜Ｃ１４のうち、最もコントラストが高いレンズ位置であるレンズ位置Ｐ８を合焦点位置とすることとなる。
続いてＣＰＵ１１は、シャッタスイッチが全押しされたか否かを判別する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の判別において、未だシャッタスイッチが全押しされていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１４の判別において、シャッタスイッチが全押しされた場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０からの出力信号に基づいて所定のサンプリング期間における積分角速度を検出する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１４の判別において、未だシャッタスイッチが全押しされていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１４の判別において、シャッタスイッチが全押しされた場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０からの出力信号に基づいて所定のサンプリング期間における積分角速度を検出する（ステップＳ１５）。
制御部１０における積分角速度の算出について簡単に説明すると、制御部１０は上記角速度検出信号に基づいて角速度（ｒａｄ／秒）を算出し、この角速度（ｒａｄ／秒）を所定のサンプリング間隔（秒）で積分することで積分角速度Σ（ｒａｄ／秒）を算出する。実際には、制御部１０は、積分角速度として、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙを算出する。
続いてＣＰＵ１１は、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてディジタルスチルカメラのパニング動作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１６）。ここで、パニング動作とは、例えば、画面中央に人物を配置した状態でシャッタスイッチを半押しして、人物に対するオートフォーカスロック状態とし、つづいてディジタルスチルカメラの向きを変えて、画面の側部に人物が配置されるように構図を直す動作をいう。
続いてＣＰＵ１１は、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてディジタルスチルカメラのパニング動作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１６）。ここで、パニング動作とは、例えば、画面中央に人物を配置した状態でシャッタスイッチを半押しして、人物に対するオートフォーカスロック状態とし、つづいてディジタルスチルカメラの向きを変えて、画面の側部に人物が配置されるように構図を直す動作をいう。
ステップＳ１６の判別において、ディジタルスチルカメラにおいてパニング動作がなされた場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、手ぶれを考慮することなくオートフォーカスロック状態を維持する必要があるので、直ちに撮影処理に移行する（ステップＳ１９）。すなわち、ステップＳ１３のオートフォーカス処理によりオートフォーカスロック状態とされた合焦点位置にレンズを固定して、撮影カメラ２２により撮像を行い、得られた画像データを撮影部ＲＡＭ２３に一時的に取り込むとともに、制御部１０の制御下でリムーバブルメディア５０に記録することとなる。
画像データのリムーバブルメディア５０への記録動作と並行して表示パネル２４には、撮像した画像が表示されることとなる。
画像データのリムーバブルメディア５０への記録動作と並行して表示パネル２４には、撮像した画像が表示されることとなる。
ステップＳ１６の判別において、ディジタルスチルカメラがパニング動作をしていない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、制御部１０のＣＰＵ１１は、算出したＸ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてＸ軸方向手ぶれ量θｘ（ｍｍ）およびＹ軸方向手ぶれ量θｙ（ｍｍ）を算出し、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えているか否かを判別する（ステップＳ１７）。この場合において、この許容値は、ズーム倍率、シャッタ速度などの撮影条件によって適宜設定されている。
ステップＳ１７の判別において、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えている場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、オートフォーカス補正処理に移行する（ステップＳ１８）。
ステップＳ１７の判別において、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えている場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、オートフォーカス補正処理に移行する（ステップＳ１８）。
ここで、オートフォーカス補正処理の必要性について説明する。
従来の撮像装置においては、シャッタスイッチを半押しにすることで、オートフォーカス機構を動作させ、その状態で合焦点位置を固定するオートフォーカスロック機構が一般的に採用されていた。
このような従来の撮像装置においては、オートフォーカスロック後に手ぶれなどにより撮像装置本体の位置が合焦位置からずれてしまうと、合焦点位置は固定とされているため、結局、焦点の合っていない、いわゆる、ピントのぼけた画像が得られることとなる。
従来の撮像装置においては、シャッタスイッチを半押しにすることで、オートフォーカス機構を動作させ、その状態で合焦点位置を固定するオートフォーカスロック機構が一般的に採用されていた。
このような従来の撮像装置においては、オートフォーカスロック後に手ぶれなどにより撮像装置本体の位置が合焦位置からずれてしまうと、合焦点位置は固定とされているため、結局、焦点の合っていない、いわゆる、ピントのぼけた画像が得られることとなる。
これを防止するため、特許文献２記載のカメラにおいては、手ぶれがある場合にはオートフォーカス機能を解除し、マニュアル撮影しか行えないようにしていたが、オートフォーカス機能を利用した撮像は行えなくなってしまうという問題点が生じる。
そこで、手ぶれが生じた場合でも、オートフォーカス機能を用いて撮像が行えるとともに、オートフォーカスに要する時間が必要以上に長くならないようにようにオートフォーカス補正処理を行っている。なお、このオートフォーカス補正処理は、実施形態のオートフォーカス制御のみならず、他のオートフォーカス制御を行う場合であっても、適用が可能である。具体的には、レーダーと同様の原理で、対象物（被写体）に赤外線・超音波などを照射し、その反射波が戻るまでの時間や照射角度により距離を検出するアクティブ検出法や、位相差検出法などのパッシブ検出法も適用が可能である。
図８は、オートフォーカス補正処理の原理説明図である。
図８に示すように、手ぶれがない場合の合焦点位置Ｐおよび手ぶれが生じた場合の合焦点位置Ｐ１との差ＤＦと、ディジタルスチルカメラ１のＣＣＤの手ぶれに起因する移動量ＤＸと、の間には、相関関係がある。従って、ディジタルスチルカメラ１の手ぶれに起因する移動量ＤＸが検出できれば、合焦点位置を位置Ｐから位置Ｐ１に補正することができるはずである。
そこで、手ぶれが生じた場合でも、オートフォーカス機能を用いて撮像が行えるとともに、オートフォーカスに要する時間が必要以上に長くならないようにようにオートフォーカス補正処理を行っている。なお、このオートフォーカス補正処理は、実施形態のオートフォーカス制御のみならず、他のオートフォーカス制御を行う場合であっても、適用が可能である。具体的には、レーダーと同様の原理で、対象物（被写体）に赤外線・超音波などを照射し、その反射波が戻るまでの時間や照射角度により距離を検出するアクティブ検出法や、位相差検出法などのパッシブ検出法も適用が可能である。
図８は、オートフォーカス補正処理の原理説明図である。
図８に示すように、手ぶれがない場合の合焦点位置Ｐおよび手ぶれが生じた場合の合焦点位置Ｐ１との差ＤＦと、ディジタルスチルカメラ１のＣＣＤの手ぶれに起因する移動量ＤＸと、の間には、相関関係がある。従って、ディジタルスチルカメラ１の手ぶれに起因する移動量ＤＸが検出できれば、合焦点位置を位置Ｐから位置Ｐ１に補正することができるはずである。
図９は、Ｘ軸方向におけるオートフォーカス補正処理の説明図である。
図１０は、Ｙ軸方向におけるオートフォーカス補正処理の説明図である。
オートフォーカス補正処理において、ＣＰＵ１１は、算出したＸ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙに基づいてオートフォーカス補正量ΔＬを算出する。
具体的には、まず、図９に示すように、Ｙ軸方向手ぶれ量θｙに基づいてＹ軸方向のオートフォーカス補正量ΔＬｙを次式により算出する。
ΔＬｙ＝Ｌ−Ｌ／ｃｏｓθｙ
この結果、Ｙ軸方向についてのみ手ぶれ量を補正した見かけ上の被写体ＯＢ１までの距離Ｌ１は次式の通りとなる。
Ｌ１＝Ｌ＋ΔＬｙ
図１０は、Ｙ軸方向におけるオートフォーカス補正処理の説明図である。
オートフォーカス補正処理において、ＣＰＵ１１は、算出したＸ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙに基づいてオートフォーカス補正量ΔＬを算出する。
具体的には、まず、図９に示すように、Ｙ軸方向手ぶれ量θｙに基づいてＹ軸方向のオートフォーカス補正量ΔＬｙを次式により算出する。
ΔＬｙ＝Ｌ−Ｌ／ｃｏｓθｙ
この結果、Ｙ軸方向についてのみ手ぶれ量を補正した見かけ上の被写体ＯＢ１までの距離Ｌ１は次式の通りとなる。
Ｌ１＝Ｌ＋ΔＬｙ
続いてＣＰＵ１１は、図１０に示すように、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよび見かけ上の被写体ＯＢ１までの距離Ｌ１に基づいてＸ軸方向のオートフォーカス補正量ΔＬｘを次式により算出する。
ΔＬｘ＝Ｌ１−Ｌ１／ｃｏｓθｘ
これらの結果に基づいて、ＣＰＵ１１は、オートフォーカス補正量ΔＬを算出する。
ΔＬ＝ΔＬｘ＋ΔＬｙ
そして、ＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、オートフォーカス補正量ΔＬに基づいて、オートフォーカス補正処理を行わせ、ステップＳ１３で求めた合焦点位置からオートフォーカス補正量ΔＬだけずらした位置を新たな合焦点位置とする。
ΔＬｘ＝Ｌ１−Ｌ１／ｃｏｓθｘ
これらの結果に基づいて、ＣＰＵ１１は、オートフォーカス補正量ΔＬを算出する。
ΔＬ＝ΔＬｘ＋ΔＬｙ
そして、ＣＰＵ１１は、カメラコントロール回路２１を制御し、オートフォーカス補正量ΔＬに基づいて、オートフォーカス補正処理を行わせ、ステップＳ１３で求めた合焦点位置からオートフォーカス補正量ΔＬだけずらした位置を新たな合焦点位置とする。
上述したオートフォーカス補正処理によれば、シャッタスイッチの半押し状態においてオートフォーカス制御により得られた合焦点位置を手ぶれ量に相当する差分だけ補正する構成を採っているので、オートフォーカス補正処理に要する時間を短縮することができ、よりピントの合った画像を得ることが可能となる。
そして、補正後の新たな合焦点位置に基づいて画像データを撮影部ＲＡＭ２３に一時的に取り込むとともに、制御部１０の制御下でリムーバブルメディア５０に記録することとなる。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、コントラスト検出法を用いた撮像装置において、手ぶれが生じた場合でも、手ぶれを考慮したコントラスト値を得ることができ、より正確なコントラストの情報を収集し、正確なオートフォーカス制御を行うことができる。
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態は、オートフォーカス制御において、サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別し、サンプリングしたコントラスト値のうち、採用と判別されたコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する場合の実施形態であったが、本第２実施形態は、オートフォーカス制御において、サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する相対的な距離を補正し、補正後のコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する場合の実施形態である。
本第２実施形態において、装置構成および基本的な処理の流れは、第１実施形態の図１ないし図５において説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１１は、コントラスト検出法で第２実施形態のオートフォーカス制御を行う場合の処理フローチャートである。
以下の説明においては、手ぶれがない場合の合焦点位置をレンズ位置Ｐ７であるものと仮定して説明する。
まずオートフォーカスを検出する場合には、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ３１）。
そして、補正後の新たな合焦点位置に基づいて画像データを撮影部ＲＡＭ２３に一時的に取り込むとともに、制御部１０の制御下でリムーバブルメディア５０に記録することとなる。
以上の説明のように、本第１実施形態によれば、コントラスト検出法を用いた撮像装置において、手ぶれが生じた場合でも、手ぶれを考慮したコントラスト値を得ることができ、より正確なコントラストの情報を収集し、正確なオートフォーカス制御を行うことができる。
［２］第２実施形態
以上の第１実施形態は、オートフォーカス制御において、サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別し、サンプリングしたコントラスト値のうち、採用と判別されたコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する場合の実施形態であったが、本第２実施形態は、オートフォーカス制御において、サンプリング時点におけるレンズの光軸方向の手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値に対応する相対的な距離を補正し、補正後のコントラスト値に基づいて合焦点位置を算出する場合の実施形態である。
本第２実施形態において、装置構成および基本的な処理の流れは、第１実施形態の図１ないし図５において説明したものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
図１１は、コントラスト検出法で第２実施形態のオートフォーカス制御を行う場合の処理フローチャートである。
以下の説明においては、手ぶれがない場合の合焦点位置をレンズ位置Ｐ７であるものと仮定して説明する。
まずオートフォーカスを検出する場合には、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズの位置をＰ０（＝初期フォーカス位置）とする（ステップＳ３１）。
この位置Ｐ０で、ＣＰＵ１１は、コントラスト値をサンプリングし、コントラストサンプリングデータＣ０を取得する（ステップＳ３２）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ３３）。具体的には、手ぶれが所定の基準手ぶれ量以下である場合には、手ぶれがなかったものと判別している。
ステップＳ３３の判別において、手ぶれがなかった場合には、得られたコントラスト値を採用し（ステップＳ３５）、処理をステップＳ３６に移行する。
ステップＳ３３の判別において、手ぶれがあった場合には、レンズと被写体との間の相対的な距離（いわゆる焦点距離に相当）を補正する（ステップＳ３４）。
続いて、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０の出力に基づいて手ぶれがあったか否かを判別する（ステップＳ３３）。具体的には、手ぶれが所定の基準手ぶれ量以下である場合には、手ぶれがなかったものと判別している。
ステップＳ３３の判別において、手ぶれがなかった場合には、得られたコントラスト値を採用し（ステップＳ３５）、処理をステップＳ３６に移行する。
ステップＳ３３の判別において、手ぶれがあった場合には、レンズと被写体との間の相対的な距離（いわゆる焦点距離に相当）を補正する（ステップＳ３４）。
図１２は、コントラスト値に対応するレンズと被写体との間の相対的な距離の手ぶれ量による補正の説明図である。
手ぶれがなく、かつ、サンプリングタイミングＴＳ０におけるレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ０であったとすると、得られるコントラスト値は、コントラスト値Ｃ５０となる。
これに対し、サンプリングタイミングＴＳ０における手ぶれ量が被写体に近づく側にΔＸ０であったとすると、実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１０となる。
この結果、得られるコントラスト値＝Ｃ５２となる。
同様にサンプリングタイミングＴＳ１における手ぶれ量が被写体に近づく側にΔＸ１であったとすると、実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１１＝ＦＬ０となる。
手ぶれがなく、かつ、サンプリングタイミングＴＳ０におけるレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ０であったとすると、得られるコントラスト値は、コントラスト値Ｃ５０となる。
これに対し、サンプリングタイミングＴＳ０における手ぶれ量が被写体に近づく側にΔＸ０であったとすると、実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１０となる。
この結果、得られるコントラスト値＝Ｃ５２となる。
同様にサンプリングタイミングＴＳ１における手ぶれ量が被写体に近づく側にΔＸ１であったとすると、実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１１＝ＦＬ０となる。
この結果、得られるコントラスト値＝Ｃ５０となる。
従って、手ぶれを補正しないで、合焦点位置を求めた場合には、レンズの位置がレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１の位置であると誤認識されることとなる。
そこで、本実施形態においては、手ぶれがあった場合には、手ぶれがなかった場合のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬを手ぶれ量（上述の例の場合、ΔＸ０およびΔＸ１）により補正し、得られた距離を実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ（上述の例の場合、ＦＬ１０およびＦＬ１１）と見なして、当該位置におけるコントラスト値（＝コントラストサンプリングデータ）として採用することとなる（ステップＳ３５）。
従って、手ぶれを補正しないで、合焦点位置を求めた場合には、レンズの位置がレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ＝ＦＬ１の位置であると誤認識されることとなる。
そこで、本実施形態においては、手ぶれがあった場合には、手ぶれがなかった場合のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬを手ぶれ量（上述の例の場合、ΔＸ０およびΔＸ１）により補正し、得られた距離を実際のレンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬ（上述の例の場合、ＦＬ１０およびＦＬ１１）と見なして、当該位置におけるコントラスト値（＝コントラストサンプリングデータ）として採用することとなる（ステップＳ３５）。
続いて、ＣＰＵ１１は、オートフォーカス制御が完了したか否かを判別する（ステップＳ３６）。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータを取得することとなる。
この場合には未だ、オートフォーカス制御が完了していないので、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ１方向に駆動し、レンズの位置をＰ１として、同様にコントラストサンプリングデータＣ１を取得する。
以下、同様にして、ＣＰＵ１１は、ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理を行って、順次コントラストサンプリングデータを取得することとなる。
さらにその後、ＣＰＵ１１はカメラコントロール回路２１を制御し、再度ステップＳ３１〜Ｓ３５の処理を行って、撮影カメラ２２を構成するレンズを光軸ＡＸ方向に沿って、矢印Ａ２方向に駆動し、レンズの位置をＰ１４にしたまま、再度コントラストサンプリングデータＣ１４を取得し、レンズを矢印Ａ１方向に駆動した際に取得したコントラストサンプリングデータＣ１４との加重平均をとって、レンズの位置Ｐ１４における新たなコントラストサンプリングデータＣ１４とする。以下、同様にコントラストサンプリングデータＣ１３〜Ｃ０を取得し、得られたコントラストサンプリングデータＣ０〜Ｃ１４に基づいて、コントラストサンプリングデータ間の値を補完してコントラスト曲線ＣＬ（図７参照）を生成し（ステップＳ３７）、生成したコントラスト曲線に基づいて合焦点位置を算出する。すなわち、最もコントラスト値が高いレンズ位置であるレンズ位置Ｐ７を合焦点位置とすることとなる。
なお、レンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬを補正しないで、得られたコントラストサンプリングデータに基づいて、コントラストサンプリングデータ間の値を補完してコントラスト曲線を得た場合には、図７に、一点鎖線に示すように、最もコントラスト値が高いレンズ位置（距離ＦＬ１に相当）は、実際の合焦点位置（距離ＦＬ０に相当）とはずれることとなり、いわゆるぼけた画像を撮像することとなる。
なお、レンズと被写体との間の相対的な距離ＦＬを補正しないで、得られたコントラストサンプリングデータに基づいて、コントラストサンプリングデータ間の値を補完してコントラスト曲線を得た場合には、図７に、一点鎖線に示すように、最もコントラスト値が高いレンズ位置（距離ＦＬ１に相当）は、実際の合焦点位置（距離ＦＬ０に相当）とはずれることとなり、いわゆるぼけた画像を撮像することとなる。
続いてＣＰＵ１１は、シャッタスイッチが全押しされたか否かを判別する（ステップＳ１４）。
ステップＳ１４の判別において、未だシャッタスイッチが全押しされていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１４の判別において、シャッタスイッチが全押しされた場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０からの出力信号に基づいて所定のサンプリング期間における積分角速度を検出する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１４の判別において、未だシャッタスイッチが全押しされていない場合には（ステップＳ１４；Ｎｏ）、待機状態となる。
ステップＳ１４の判別において、シャッタスイッチが全押しされた場合には（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、角速度検出部３０からの出力信号に基づいて所定のサンプリング期間における積分角速度を検出する（ステップＳ１５）。
制御部１０における積分角速度の算出について簡単に説明すると、制御部１０は上記角速度検出信号に基づいて角速度（ｒａｄ／秒）を算出し、この角速度（ｒａｄ／秒）を所定のサンプリング間隔（秒）で積分することで積分角速度Σ（ｒａｄ／秒）を算出する。実際には、制御部１０は、積分角速度として、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙを算出する。
続いてＣＰＵ１１は、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてディジタルスチルカメラのパニング動作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１６）。ここで、パニング動作とは、例えば、画面中央に人物を配置した状態でシャッタスイッチを半押しして、人物に対するオートフォーカスロック状態とし、つづいてディジタルスチルカメラの向きを変えて、画面の側部に人物が配置されるように構図を直す動作をいう。
続いてＣＰＵ１１は、Ｘ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてディジタルスチルカメラのパニング動作がなされたか否かを判別する（ステップＳ１６）。ここで、パニング動作とは、例えば、画面中央に人物を配置した状態でシャッタスイッチを半押しして、人物に対するオートフォーカスロック状態とし、つづいてディジタルスチルカメラの向きを変えて、画面の側部に人物が配置されるように構図を直す動作をいう。
ステップＳ１６の判別において、ディジタルスチルカメラにおいてパニング動作がなされた場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、手ぶれを考慮することなくオートフォーカスロック状態を維持する必要があるので、直ちに撮影処理に移行する（ステップＳ１９）。すなわち、ステップＳ１３のオートフォーカス処理によりオートフォーカスロック状態とされた合焦点位置にレンズを固定して、撮影カメラ２２により撮像を行い、得られた画像データを撮影部ＲＡＭ２３に一時的に取り込むとともに、制御部１０の制御下でリムーバブルメディア５０に記録することとなる。
画像データのリムーバブルメディア５０への記録動作と並行して表示パネル２４には、撮像した画像が表示されることとなる。
画像データのリムーバブルメディア５０への記録動作と並行して表示パネル２４には、撮像した画像が表示されることとなる。
ステップＳ１６の判別において、ディジタルスチルカメラがパニング動作をしていない場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、制御部１０のＣＰＵ１１は、算出したＸ軸方向積分角速度ΣｘおよびＹ軸方向積分角速度Σｙに基づいてＸ軸方向手ぶれ量θｘ（ｍｍ）およびＹ軸方向手ぶれ量θｙ（ｍｍ）を算出し、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えているか否かを判別する（ステップＳ１７）。この場合において、この許容値は、ズーム倍率、シャッタ速度などの撮影条件によって適宜設定されている。
ステップＳ１７の判別において、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えている場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、オートフォーカス補正処理に移行する（ステップＳ１８）。このオートフォーカス補正処理については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
ステップＳ１７の判別において、Ｘ軸方向手ぶれ量θｘおよびＹ軸方向手ぶれ量θｙの少なくともいずれか一方が許容値を越えている場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、オートフォーカス補正処理に移行する（ステップＳ１８）。このオートフォーカス補正処理については、第１実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
以上の説明のように、本第２実施形態によれば、コントラスト検出法を用いた撮像装置において、手ぶれが生じた場合でも、手ぶれを考慮し、レンズと被写体との間の相対的な距離を補正した正確なコントラスト値を得ることができ、より正確なオートフォーカス制御を行うことができる。
［３］実施形態の変形例
以上の説明ではディジタルスチルカメラについて説明したが、携帯電話に設けられたカメラや、ＰＤＡ一体型カメラや、一眼レフカメラなど他の静止画を撮像可能な電子光学機器に適用が可能である。
以上の説明では、角速度に基づいてぶれ量を検出する構成を例示したが、これに限らず、加速度センサを用いてぶれ量を検出する構成としても良い。
以上の説明ではディジタルスチルカメラについて説明したが、携帯電話に設けられたカメラや、ＰＤＡ一体型カメラや、一眼レフカメラなど他の静止画を撮像可能な電子光学機器に適用が可能である。
以上の説明では、角速度に基づいてぶれ量を検出する構成を例示したが、これに限らず、加速度センサを用いてぶれ量を検出する構成としても良い。
１…ディジタルスチルカメラ、１０…制御部（手ぶれ量検出部、オートフォーカス制御部、オートフォーカス補正部）、１１…ＣＰＵ（手ぶれ量検出部、採用判別部、オートフォーカス制御部、オートフォーカス補正部）、２０…撮影部、２１…カメラコントロール回路（オートフォーカス機構部）、２２…撮影カメラ（オートフォーカス機構部）、２４…表示パネル、３０…角速度検出部（手ぶれ量検出部）、５０…リムーバブルメディア、６０…記録媒体、７０…フレーム。
Claims (10)
- レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス制御部と、
少なくとも前記レンズの光軸方向における手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出部と、
各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する採用判別部と、を備え、
前記オートフォーカス制御部は、サンプリングした前記コントラスト値のうち、前記採用判別部において採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出し、
前記採用判別部は、前記サンプリング時の手ぶれ量が所定の第１基準手ぶれ量以下であればサンプリングしたコントラスト値を採用と判別するとともに、前記第１基準手ぶれ量より手ぶれ量が多い、所定の第２基準手ぶれ量以上であればサンプリングしたコントラスト値を不採用と判別することを特徴とする撮像装置。 - 請求項１記載の撮像装置において、
前記採用判別部は、第ｎサンプリング時の手ぶれ量（ｎは２以上の整数）が前記第１基準手ぶれ量を越え、前記第２基準手ぶれ量未満である場合には、手ぶれ量補正後の当該第ｎサンプリング時のレンズ位置を、手ぶれがないと見なしたときの第（ｎ−１）サンプリング時のレンズ位置、第ｎサンプリング時のレンズ位置および第（ｎ＋１）サンプリング時のレンズ位置と比較し、より近いレンズ位置のコントラスト値として採用することを特徴とする撮像装置。 - 請求項１ないし請求項２のいずれかに記載の撮像装置において、
前記手ぶれ量検出部は、ジャイロセンサ備え、当該ジャイロセンサが出力した角速度検出信号に基づいて前記手ぶれ量を検出することを特徴とする撮像装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置において、
前記オートフォーカス制御部は、前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正し、当該補正後の合焦点位置に前記レンズを駆動させるべく補正制御を行うオートフォーカス補正部を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 請求項４記載の撮像装置において、
前記オートフォーカス制御部は、前記補正制御により、前記手ぶれ量に相当するだけ前記レンズの撮像素子に対する相対的な位置をずらすことを特徴とする撮像装置。 - 請求項４または請求項５記載の撮像装置において、
シャッタを操作するためのシャッタスイッチを備え、
前記オートフォーカス制御部は、前記シャッタスイッチの半押し操作がなされたタイミングで前記レンズを合焦点位置に駆動して当該位置で保持し、
前記オートフォーカス補正部は、前記シャッタスイッチが全押し操作がなされたタイミングで前記補正制御を行うことを特徴とする撮像装置。 - レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置の制御方法において、
少なくとも前記レンズの光軸方向における手ぶれ量を検出する手ぶれ量検出過程と、
各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を判別する採用判別過程と、
サンプリングした前記コントラスト値のうち、前記採用判別過程において採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出する合焦点位置算出過程と、
を備え、
前記採用判別過程は、前記サンプリング時の手ぶれ量が所定の第１基準手ぶれ量以下であればサンプリングしたコントラスト値を採用と判別するとともに、前記第１基準手ぶれ量より手ぶれ量が多い、所定の第２基準手ぶれ量以上であればサンプリングしたコントラスト値を不採用と判別することを特徴とする撮像装置の制御方法。 - 請求項7記載の撮像装置の制御方法において、
合焦点位置算出過程は、前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正し、当該補正後の合焦点位置を新たな合焦点位置として前記オートフォーカス機構に前記レンズを駆動させるオートフォーカス補正過程を備えたことを特徴とする撮像装置の制御方法。 - レンズを光軸方向に駆動しつつ、被写体の画像のコントラストを検出して被写体との間の相対的な距離の関数としてのコントラスト値をサンプリングし、前記コントラスト値に基づいて、合焦点位置を算出し、レンズを前記合焦点位置に駆動するオートフォーカス機構を備えた撮像装置をコンピュータにより制御するための制御プログラムにおいて、
少なくとも前記レンズの光軸方向における手ぶれ量を手ぶれ量検出部に検出させ、
各前記サンプリング時点における前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に応じて、当該サンプリングしたコントラスト値の採用／不採用を採用判定部に判別させ、
サンプリングした前記コントラスト値のうち、採用と判別されたコントラスト値に基づいて前記合焦点位置を算出部に算出させ、
前記採用判別部に、前記サンプリング時の手ぶれ量が所定の第１基準手ぶれ量以下であればサンプリングしたコントラスト値を採用と判別させるとともに、前記第１基準手ぶれ量より手ぶれ量が多い、所定の第２基準手ぶれ量以上であればサンプリングしたコントラスト値を不採用と判別させることを特徴とする制御プログラム。 - 請求項9記載の制御プログラムにおいて、
前記レンズの光軸方向における手ぶれ量に基づいて前記合焦点位置を補正させ、当該補正後の合焦点位置を新たな合焦点位置として前記オートフォーカス機構に前記レンズを駆動させる、
ことを特徴とする制御プログラム。
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