JP5219905B2 - 電子カメラ - Google Patents

Description

この発明は、電子カメラに関し、特にフォーカスレンズから撮像面までの距離を合焦点に対応する距離に調整する、電子カメラに関する。

この種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、被写界の照度が低ければ、ＣＣＤイメージャの撮像周期が延長され、ＣＣＤイメージャから出力された被写界像の高周波成分の検出周期もまた延長される。これによって、低照度の下でも、山登りＡＦ方式でフォーカスを正確に制御することができる。

特開平１１−２４９００６号公報

しかし、背景技術では、高周波成分の検出周期の延長に起因して、低照度下での合焦調整に時間がかかるという問題がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、低照度下での合焦性能の低下を抑制することができる、電子カメラを提供することである。

この発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段(16)、撮像手段によって生成された被写界像に基づいてフォーカスレンズから撮像面までの距離を調整する調整手段(S43~S53)、撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを調整手段の調整処理に関連して判別する判別手段(S31, S35, S33, S37)、および判別手段の判別結果が肯定的であるときの指定周期の長さを判別手段の判別結果が否定的であるときの指定周期の長さよりも大きく設定する制御手段(S1, S39, S41)を備える。

好ましくは、基準は互いに異なるＭ個（Ｍ：２以上の整数）の判別基準を含み、判別手段は照度およびコントラストをＭ個の判別基準の各々と比較し、制御手段は指定周期の長さを互いに異なるＮ個（Ｎ：Ｍ＋１）の長さのいずれか１つに設定する。

好ましくは、撮像手段によって生成された被写界像の高周波成分を撮像面に割り当てられた複数のエリアの各々に対応して検出する第１検出手段(S25)、および検出手段によって検出された高周波成分の複数のエリアの間でのばらつきをコントラストを定義するパラメータとして検出する第２検出手段(S29)がさらに備えられる。

この発明に従う撮像制御プログラムは、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)のプロセッサ(30)に、撮像手段によって生成された被写界像に基づいてフォーカスレンズから撮像面までの距離を調整する調整ステップ(S43~S53)、撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを調整ステップの調整処理に関連して判別する判別ステップ(S31, S35, S33, S37)、および判別ステップの判別結果が肯定的であるときの指定周期の長さを判別ステップの判別結果が否定的であるときの指定周期の長さよりも大きく設定する制御ステップ(S1, S39, S41)を実行させるための、撮像制御プログラムである。

この発明に従う撮像制御方法は、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)によって実行される撮像制御方法であって、撮像手段によって生成された被写界像に基づいてフォーカスレンズから撮像面までの距離を調整する調整ステップ(S43~S53)、撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを調整ステップの調整処理に関連して判別する判別ステップ(S31, S35, S33, S37)、および判別ステップの判別結果が肯定的であるときの指定周期の長さを判別ステップの判別結果が否定的であるときの指定周期の長さよりも大きく設定する制御ステップ(S1, S39, S41)を備える。

この発明によれば、指定周期の長さの調整にあたって、被写界の照度に加えて被写界のコントラストが参照される。これによって、低照度下での合焦性能の低下を抑制することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の基本的構成を示すブロック図である。 この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 撮像面における評価エリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。 図２実施例で参照されるテーブルの一例を示す図解図である。 ＡＦ処理時に設定されるフレームレートと被写界の照度およびコントラストとの関係の一例を示す図解図である。 図２実施例で参照されるテーブルの一例を示す図解図である。 （Ａ）はフォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の関係の一例を示すグラフであり、（Ｂ）はフォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の関係の他の一例を示すグラフである。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
［基本的構成］

図１を参照して、この発明の電子カメラは、基本的に次のように構成される。撮像手段２は、フォーカスレンズ１を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する。調整手段３は、撮像手段２によって生成された被写界像に基づいて、フォーカスレンズ１から撮像面までの距離を調整する。判別手段４は、撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを、調整手段３の調整処理に関連して判別する。制御手段５は、判別手段４の判別結果が肯定的であるときの指定周期の長さを、判別手段４の判別結果が否定的であるときの指定周期の長さよりも大きく設定する。

このように、指定周期の長さの調整にあたっては、被写界の照度に加えて被写界のコントラストが参照される。これによって、低照度下での合焦性能の低下を抑制することができる。
［実施例］

図２を参照して、この実施例のディジタルカメラ１０は、ドライバ１８ａおよび１８ｂによってそれぞれ駆動されるフォーカスレンズ１２および絞り機構１４を含む。フォーカスレンズ１２および絞り機構１４を経た被写界の光学像は、撮像装置１６の撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷が生成される。

電源が投入されると、ＣＰＵ３０は、ＳＧ(Signal Generator)２０から出力される垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの周期を１／６０秒に設定する。ＣＰＵ３０は続いて、スルー画像処理を実行するべく、ドライバ１８ｃにプリ露光動作および間引き読み出し動作の繰り返しを命令する。ドライバ１８ｃは、ＳＧ２０から出力された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して、撮像面にプリ露光を施し、かつ撮像面で生成された電荷の一部をラスタ走査態様で読み出す。撮像装置１６からは、読み出された電荷に基づく低解像度の生画像データが、６０ｆｐｓのフレームレートで繰り返し出力される。

信号処理回路２２は、撮像装置１６から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、これによって作成されたＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３２を通してＳＤＲＡＭ３４に書き込む。ＬＣＤドライバ３６は、ＳＤＲＡＭ３４に書き込まれた画像データをメモリ制御回路３２を通して繰り返し読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３８を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

図３を参照して、撮像面の中央には評価エリアＥＶＡが割り当てられる。評価エリアＥＶＡは、垂直方向および水平方向の各々において１６分割される。つまり、評価エリアＥＶＡは、合計２５６個の分割エリアの集合に相当する。

輝度評価回路２４は、信号処理回路２２から出力されたＹデータのうち評価エリアＥＶＡに属するＹデータを、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して分割エリア毎に積分する。この結果、２５６個の分割エリアにそれぞれ対応する２５６個のＡＥ評価値が、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答してＡＥ評価回路２４から出力される。

フォーカス評価回路２６は、信号処理回路２２から出力されたＹデータのうち評価エリアＥＶＡに属するＹデータの高周波成分を垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して分割エリア毎に積分する。これによって、２５６個の分割エリアにそれぞれ対応する２５６個のＡＦ評価値が、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答してフォーカス評価回路２６から出力される。

ＣＰＵ３０は、輝度評価回路２４から出力された２５６個の輝度評価値に基づいて適正ＥＶ値を算出するべく、上述のスルー画像処理と並列してスルー画像用ＡＥ処理（簡易ＡＥ処理）を繰り返し実行する。算出された適正ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、ドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定される。この結果、ＬＣＤモニタ３８に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。

キー入力装置２８上のシャッタボタン２８ｓが半押しされると、輝度評価回路２４から出力された２５６個の輝度評価値に基づいて最適ＥＶ値を算出するべく、厳格な記録用ＡＥ処理が実行される。算出された最適ＥＶ値を定義する絞り量および露光時間は、上述と同様、ドライバ１８ｂおよび１８ｃにそれぞれ設定される。記録用ＡＥ処理が完了すると後述するＡＦ処理が実行され、これによってフォーカスレンズ１２が合焦点に配置される。

シャッタボタン２８ｓが全押しされると、記録処理が実行される。ＣＰＵ３０は、本露光動作および全画素読み出しを１回ずつ実行することをドライバ１８ｃに命令する。ドライバ１８ｃは、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生に応答して撮像面に本露光を施し、電荷読み出しエリアで生成された全ての電荷をラスタ走査態様で読み出す。この結果、被写界を表す高解像度の生画像データが撮像装置１６から出力される。

出力された生画像データは上述と同様の処理を施され、この結果、ＹＵＶ形式に従う高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に確保される。Ｉ／Ｆ４０は、こうしてＳＤＲＡＭ３４に格納された高解像度の画像データをメモリ制御回路３２を通して読み出し、読み出された画像データをファイル形式で記録媒体４２に記録する。なお、スルー画像処理は、高解像度の画像データがＳＤＲＡＭ３４に格納された時点で再開される。

ＡＦ処理は、以下に述べる要領で実行される。まず、輝度評価回路２４から２５６個の輝度評価値が取り込まれ、フォーカス評価回路２６から２５６個のＡＦ評価値が取り込まれる。取り込まれた輝度評価値およびＡＦ評価値は、図４に示すテーブルＴＢＬ１に記述される。

続いて、テーブルＴＢＬ１に記述された輝度評価値の平均が“平均輝度Ｙａｖｅ”として算出される。また、テーブルＴＢＬ１に記述されたＡＦ評価値の中から最大ＡＦ評価値および最小ＡＦ評価値が特定され、最大ＡＦ評価値に対する最小ＡＦ評価値の割合が“ばらつきＡＦｖａｒ”として算出される。ここで、平均輝度Ｙａｖｅは被写界の照度を定義するパラメータに相当し、ばらつきＡＦｖａｒは被写界のコントラストを定義するパラメータに相当する。

平均輝度Ｙａｖｅは基準値ＴＨｙ１およびＴＨｙ２の各々と比較され、ばらつきＡＦｖａｒは基準値ＴＨａｆ１およびＴＨａｆ２の各々と比較される。図５に示すように、基準値ＴＨｙ２は基準値ＴＨｙ１よりも小さく、基準値ＴＨａｆ２は基準値ＴＨａｆ１よりも小さい。

平均輝度Ｙａｖｅが基準値ＴＨｙ１以上であるか、或いはばらつきＡＦｖａｒが基準値ＴＨａｆ１以上であれば、被写界の照度およびコントラストの少なくとも一方が十分に大きいとみなされる。このとき、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期は１／６０秒を維持される。

平均輝度ＹａｖｅおよびばらつきＡＦｖａｒがそれぞれ基準値ＴＨｙ１およびＴＨａｆ１を下回り、かつ平均輝度Ｙａｖｅが基準値ＴＨｙ２以上であるか、或いはばらつきＡＦｖａｒが基準値ＴＨａｆ２以上であれば、被写界の照度およびコントラストの両方が不足しているとみなされる。このとき、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期は１／３０秒に変更される。

平均輝度ＹａｖｅおよびばらつきＡＦｖａｒがそれぞれ基準値ＴＨｙ２およびＴＨａｆ２を下回れば、被写界の照度およびコントラストの両方が大きく不足しているとみなされる。このとき、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期は１／１５秒に変更される。

垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期が調整された後、フォーカスレンズ１２は、至近端から無限端に向けて既定幅ずつ移動される。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答してフォーカス評価回路２６から出力されるＡＦ評価値は、フォーカスレンズ１２の現在位置に対応して図６に示すテーブルＴＢＬ２に記述される。合焦点はテーブルＴＢＬ２の記述に基づいて探索され、フォーカスレンズ１２は発見された合焦点に配置される。垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期は、フォーカスレンズ１２が合焦点に配置された後に１／６０秒に戻される。

図７（Ａ）を参照して、１／６０秒の発生周期に対応して各レンズ位置で検出されるＡＦ評価値の平均値が曲線Ａ１に沿って変化する場合、発生周期は１／６０秒から１／３０秒に変更される。ＡＦ評価値の平均値の特性は、曲線Ａ１から曲線Ａ２に遷移する。

また、図７（Ｂ）を参照して、１／６０秒の発生周期に対応して各レンズ位置で検出されるＡＦ評価値の平均値が曲線Ｂ１に沿って変化する場合、発生周期は１／６０秒から１／１５秒に変更される。ＡＦ評価値の平均値の特性は、曲線Ｂ１から曲線Ｂ２に遷移する。

ＣＰＵ３０は、図８〜図１１に示す撮像タスクに従う処理を実行する。この撮像タスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４４に記憶される。

図８を参照して、ステップＳ１では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期を１／６０秒に設定し、ステップＳ３ではスルー画像処理を実行する。この結果、被写界を表す生画像データは６０ｆｐｓのフレームレートで撮像装置１６から出力され、この生画像データに基づくスルー画像がＬＣＤモニタ３８に表示される。

ステップＳ５ではシャッタボタン２８ｓが半押しされたか否かを判別し、判別結果がＮＯである限りステップＳ７のスルー画像用ＡＥ処理を繰り返す。この結果、スルー画像の明るさが適度に調整される。シャッタボタン２８ｓが半押しされると、ステップＳ９で記録用ＡＥ処理を実行し、ステップＳ１１でＡＦ処理を実行する。ステップＳ９の処理によってスルー画像の明るさが厳格に調整され、ステップＳ１１の処理によってフォーカスレンズ１２が合焦点に配置される。

ステップＳ１３ではシャッタボタン２８ｓが全押しされたか否かを判別し、ステップＳ１５ではシャッタボタン２８ｓの操作が解除されたか否かを判別する。ステップＳ１３でＹＥＳであればステップＳ１７の記録処理を経てステップＳ３に戻る。ステップＳ１５でＹＥＳであればそのままステップＳ５に戻る。

ステップＳ１１のＡＦ処理は、図９〜図１１に示すサブルーチンに従って実行される。まずステップＳ２１で、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生したか否かを判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ２３で輝度評価回路２４から２５６個の輝度評価値を取り込み、ステップＳ２５でフォーカス評価回路２６から２５６個のＡＦ評価値を取り込む。取り込まれた輝度評価値およびＡＦ評価値は、テーブルＴＢＬ１に記述される。

ステップＳ２７では、テーブルＴＢＬ１に記述された２５６個の輝度評価値の平均を“平均輝度Ｙａｖｅ”として算出する。ステップＳ２９では、テーブルＴＢＬ１に記述された２５６個のＡＦ評価値の中から最大ＡＦ評価値および最小ＡＦ評価値を特定し、最大ＡＦ評価値に対する最小ＡＦ評価値の割合を“ばらつきＡＦｖａｒ”として算出する。

ステップＳ３１では平均輝度Ｙａｖｅが基準値ＴＨｙ１を下回るか否かを判別し、ステップＳ３３ではばらつきＡＦｖａｒが基準値ＴＨａｆ１を下回るか否かを判別する。また、ステップＳ３５では平均輝度Ｙａｖｅが基準値ＴＨｙ２を下回るか否かを判別し、ステップＳ３７ではばらつきＡＦｖａｒが基準値ＴＨａｆ２を下回るか否かを判別する。

ステップＳ３１およびＳ３３の少なくとも一方でＮＯであれば、そのままステップＳ４３に進む。ステップＳ３１およびＳ３３のいずれもＹＥＳであり、かつステップＳ３５およびＳ３７の少なくとも一方でＮＯであれば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期をステップＳ４１で１／３０秒に変更し、その後にステップＳ４３に進む。ステップＳ３１，Ｓ３３，Ｓ３５およびＳ３７のいずれもＹＥＳであれば、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期をステップＳ３９で１／１５秒に変更し、その後にステップＳ４３に進む。

ステップＳ４３ではフォーカスレンズ１２を至近端に配置し、ステップＳ４５では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生したか否かを判別する。判別結果がＮＯからＹＥＳに更新されると、ステップＳ４７でフォーカス評価回路２６から２５６個のＡＦ評価値を取り込む。取り込まれたＡＦ評価値は、現在のフォーカスレンズ１２の位置に対応してテーブルＴＢＬ２に記述される。

ステップＳ４９では、フォーカスレンズ１２が合焦点を跨いだか否かをテーブルＴＢＬ２の記述に基づいて判別する。判別結果がＮＯであれば、ステップＳ５１でフォーカスレンズ１２を無限側に既定幅だけ移動させ、その後にステップＳ４５に戻る。判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５３でフォーカスレンズ１２を合焦点に配置する。ステップＳ５５では垂直同期信号Ｖｓｙｎｃの発生周期を１／６０秒に戻し、その後に上階層のルーチンに復帰する。

以上の説明から分かるように、撮像装置１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する。シャッタボタン２８ｓが半押しされると、ＣＰＵ３０は、撮像装置１６によって生成された被写界像に基づいてフォーカスレンズ１２の位置を調整する(S43~S53)。ＣＰＵ３０はまた、撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準（＝ＴＨｙ１，ＴＨｙ２，ＴＨａｆ１，ＴＨａｆ２）を下回るか否かをフォーカスレンズ１２の位置調整処理に関連して判別し(S31, S35, S33, S37)、判別結果が肯定的であるときの指定周期の長さを判別結果が否定的であるときの指定周期の長さよりも大きく設定する(S1, S39, S41)。

なお、上述の基準は互いに異なる２個の判別基準（一方はＴＨｙ１とＴＨａｆ１、他方はＴＨｙ２とＴＨａｆ２）を含み、被写界の照度およびコントラストはこの２個の判別基準の各々と比較され、そして指定周期の長さは互いに異なる３個の長さ（１／６０秒，１／３０秒，１／１５秒）のいずれか１つに設定される。

このように、指定周期の長さの調整にあたっては、被写界の照度に加えて被写界のコントラストが参照される。これによって、低照度下での合焦速度の低下を抑制することができる。

なお、この実施例では、ＡＦ処理の際にフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２の代わりに或いはフォーカスレンズ１２とともに、撮像面を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

また、この実施例では、被写界のコントラストの高低判断のために最大ＡＦ評価値に対する最小ＡＦ評価値の割合を算出するようにしているが、コントラストの高低判断の目安とすることが可能であれば、最大ＡＦ評価値に対する最小ＡＦ評価値の割合以外の如何なる指標を利用してもよい。

同様に、この実施例では、被写界の照度の高低判断のために輝度評価値の平均を算出するようにしているが、照度の高低判断の目安とすることが可能であれば、輝度評価値の平均以外の如何なる指標を利用してもよい。

また、この実施例では、２個の判別基準を準備し、指定周期の長さを３個の長さのいずれか１個に設定するようにしているが、３個以上の判別基準を準備し、指定周期の長さを“判別基準の数＋１”個の長さのいずれか１つに設定するようにしてもよい。

１０ …ディジタルカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …撮像装置
２４ …輝度評価回路
２６ …フォーカス評価回路
３０ …ＣＰＵ
４４ …フラッシュメモリ

Claims (5)

1. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段、
   前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を調整する調整手段、
   前記撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを前記調整手段の調整処理に関連して判別する判別手段、および
   前記判別手段の判別結果が肯定的であるときの前記指定周期の長さを前記判別手段の判別結果が否定的であるときの前記指定周期の長さよりも大きく設定する制御手段を備える、電子カメラ。
2. 前記基準は互いに異なるＭ個（Ｍ：２以上の整数）の判別基準を含み、
   前記判別手段は前記照度および前記コントラストを前記Ｍ個の判別基準の各々と比較し、
   前記制御手段は前記指定周期の長さを互いに異なるＮ個（Ｎ：Ｍ＋１）の長さのいずれか１つに設定する、請求項１記載の電子カメラ。
3. 前記撮像手段によって生成された被写界像の高周波成分を前記撮像面に割り当てられた複数のエリアの各々に対応して検出する第１検出手段、および
   前記検出手段によって検出された高周波成分の前記複数のエリアの間でのばらつきを前記コントラストを定義するパラメータとして検出する第２検出手段をさらに備える、請求項１または２記載の電子カメラ。
4. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段を備える電子カメラのプロセッサに、
   前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を調整する調整ステップ、
   前記撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを前記調整ステップの調整処理に関連して判別する判別ステップ、および
   前記判別ステップの判別結果が肯定的であるときの前記指定周期の長さを前記判別ステップの判別結果が否定的であるときの前記指定周期の長さよりも大きく設定する制御ステップを実行させるための、撮像制御プログラム。
5. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面を有し、被写界像を指定周期で生成する撮像手段を備える電子カメラによって実行される撮像制御方法であって、
   前記撮像手段によって生成された被写界像に基づいて前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を調整する調整ステップ、
   前記撮像面によって捉えられる被写界の照度およびコントラストのいずれもが基準を下回るか否かを前記調整ステップの調整処理に関連して判別する判別ステップ、および
   前記判別ステップの判別結果が肯定的であるときの前記指定周期の長さを前記判別ステップの判別結果が否定的であるときの前記指定周期の長さよりも大きく設定する制御ステップを備える、撮像制御方法。

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