JP5888837B2 - IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD - Google Patents

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Description

本発明は、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a control method for the imaging apparatus.

被写体を一定の大きさに保つようにズームを自動的に制御するオートズーム機能を備えたズーム装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1が開示する技術を撮像装置に適用することにより、撮像装置が、被写体までの距離に応じてズームを制御するとともに、オートフォーカス機能又はマニュアルフォーカス機能によりフォーカスを調整して、被写体に対してピントを合わせることができる。   There has been proposed a zoom device having an auto zoom function for automatically controlling zoom so as to keep a subject at a certain size (see, for example, Patent Document 1). By applying the technique disclosed in Patent Document 1 to an imaging apparatus, the imaging apparatus controls zoom according to the distance to the subject, and adjusts the focus with an autofocus function or a manual focus function, thereby To focus.

特開平7−294795号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-294895

撮像装置が、焦点距離を変化させるためにズームレンズを移動させる場合に、ズームレンズの移動前と移動後においてピントの位置がずれないようにフォーカスレンズも同時に制御する手法が考えられる。   When the imaging apparatus moves the zoom lens in order to change the focal length, a method of simultaneously controlling the focus lens so that the focus position does not shift before and after the movement of the zoom lens is conceivable.

図7は、ズームレンズと連動させてフォーカスレンズを移動する手法を説明する図である。図7に示すグラフの縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸はズームレンズ位置である。図7中のf11、f12、f13、f14は、それぞれ、ピント距離が1m、2m、4m、8mの場合の、ズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との関係を示す軌跡である。撮像装置が、各々のピント位置とズームレンズ位置とフォーカス位置との対応情報(すなわち図7中の各々の軌跡の情報)を予め記憶手段に記憶させておく。そして、撮像装置が、ズームレンズを移動させる場合に、記憶手段に記憶されている対応情報に基づいて、ピント距離が一定となる軌跡に従ってフォーカスレンズを移動させる。これにより、撮像装置が、ピント距離に影響を与えずに焦点距離を変化させることができる。   FIG. 7 is a diagram illustrating a method of moving the focus lens in conjunction with the zoom lens. The vertical axis of the graph shown in FIG. 7 is the focus lens position, and the horizontal axis is the zoom lens position. In FIG. 7, f11, f12, f13, and f14 are trajectories indicating the relationship between the zoom lens position and the focus lens position when the focus distance is 1 m, 2 m, 4 m, and 8 m, respectively. The image pickup apparatus stores in advance storage unit correspondence information (that is, information on each locus in FIG. 7) between each focus position, zoom lens position, and focus position. When the image pickup apparatus moves the zoom lens, the focus lens is moved according to a trajectory in which the focus distance is constant based on the correspondence information stored in the storage unit. Thereby, the imaging apparatus can change the focal length without affecting the focus distance.

しかし、図7を参照して説明した、ピント距離に影響を与えずに焦点距離を変化させる手法では、以下の問題がある。すなわち、オートズームが動作中の場合、オートフォーカス機能又はマニュアルフォーカス機能によりフォーカスを適切に調整して被写体に対してピントを合わせようとしても、オートズームが動作して被写体までの距離が変化する度にピントがずれてしまう。また,ピントが大きくずれた場合には、再度フォーカスを調整するのに手間や時間がかかってしまう。   However, the method of changing the focal length without affecting the focus distance described with reference to FIG. 7 has the following problems. In other words, when auto-zoom is in operation, every time the auto-zoom operates and the distance to the subject changes, even if you try to adjust the focus appropriately with the auto-focus function or manual focus function and focus on the subject Will be out of focus. In addition, when the focus is greatly deviated, it takes time and effort to adjust the focus again.

上記の課題を鑑み、本発明は、オートズームが動作して焦点距離が変化した場合でも、被写体に対してピントが合った状態を保つようにフォーカスを制御する撮像装置、撮像装置の制御方法の提供を目的とする。   In view of the above-described problems, the present invention provides an image pickup apparatus that controls focus so that the subject is in focus even when the focal length changes due to the operation of auto-zoom. For the purpose of provision.

本発明の一実施形態の撮像装置は、撮像光学系により形成された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、前記出力された画像信号に基づいて被写体にピントが合うように自動で前記撮像光学系のフォーカスレンズを駆動するフォーカス自動調整手段と、前記出力された画像信号に基づいて得られる撮像画面内の被写体のサイズが予め決められた基準サイズに一致するように前記撮像光学系のズームレンズをオートズーム駆動可能なズーム手段と、前記ズームレンズのオートズーム駆動によって焦点距離が変化したことに応じて前記フォーカス自動調整手段に基づかずに前記焦点距離の変化率に基づいて、前記フォーカスレンズの調整量を算出し、前記撮像光学系のフォーカスレンズを制御してピント距離を変える制御手段とを備えることを特徴とする。
An imaging apparatus according to an embodiment of the present invention automatically captures an image of a subject formed by an imaging optical system and outputs an image signal, and automatically adjusts the subject based on the output image signal. And an automatic focus adjustment means for driving the focus lens of the imaging optical system, and the imaging optical so that the size of the subject in the imaging screen obtained based on the output image signal matches a predetermined reference size. the system of the zoom lens and auto zoom drivable zooming unit, depending especially Accordingly focal length auto zoom drive of the zoom lens is changed, based on the rate of change of the focal length not based on the focus automatic adjustment means Te, wherein calculating an adjustment amount of the focusing lens, and control means for changing the focal length by controlling the focus lens of the imaging optical system Characterized in that it obtain.

本発明の撮像装置によれば、ピントが合った状態の被写体に対しオートズームを動作させることにより焦点距離が変化した場合でも、被写体に対してピントが合った状態を保つようにフォーカスを制御することができる。   According to the imaging apparatus of the present invention, the focus is controlled so that the subject is in focus even when the focal length is changed by operating auto-zoom on the subject in focus. be able to.

本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the imaging device of this embodiment. 実施例1の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。6 is a flowchart for explaining operation processing of the imaging apparatus according to the first embodiment. 被写体のサイズと、焦点距離とズームレンズ位置との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between a subject's size, a focal distance, and a zoom lens position. ズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of a zoom lens position and a focus lens position. 実施例2の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an operation process of the imaging apparatus according to the second embodiment. ズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との対応関係を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of a zoom lens position and a focus lens position. ズームレンズと連動させてフォーカスレンズを移動する手法を説明する図である。It is a figure explaining the method of moving a focus lens in conjunction with a zoom lens.

図1は、本実施形態の撮像装置の構成例を示す図である。図1に示す撮像装置は、例えばビデオカメラである。この撮像装置は、撮像光学系101、撮像措置102、信号処理回路103、レンズ制御回路104、CPU(Central Processing Unit )105を備える。また、この撮像装置は、記録メディア106、記録メディア制御回路107、モニタ108、再生回路109、OSD(On Screen Display )回路110、操作キー111を備える。また、この撮像装置は、RAM(Random Access Memory)112、ROM(Read Only Memory)113、リアルタイムクロック114、外部入出力部115を備える。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to the present embodiment. The imaging device shown in FIG. 1 is a video camera, for example. The imaging apparatus includes an imaging optical system 101, an imaging measure 102, a signal processing circuit 103, a lens control circuit 104, and a CPU (Central Processing Unit) 105. The imaging apparatus also includes a recording medium 106, a recording medium control circuit 107, a monitor 108, a reproduction circuit 109, an OSD (On Screen Display) circuit 110, and operation keys 111. The imaging apparatus also includes a RAM (Random Access Memory) 112, a ROM (Read Only Memory) 113, a real-time clock 114, and an external input / output unit 115.

撮像光学系101は、少なくとも、焦点距離を制御するズームレンズと、ピント距離を制御するフォーカスレンズとを備える。撮像光学系101が備えるズームレンズとフォーカスレンズとは、被写体像を撮像素子102の撮像面に結像させる。ズームレンズは、光軸方向に移動自在に構成され、移動することにより結像倍率を調節可能である。フォーカスレンズは、光軸がズームレンズの光軸と一致しており、光軸方向に移動自在に構成され、移動することにより結像位置(焦点)を調節可能である。撮像素子102は、CCD(Charge Coupled Device )やCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor )イメージセンサ等である。撮像素子102は、撮像面において結像された被写体像を電気信号(画像信号)に変換して出力する。すなわち、撮像素子102は、撮像光学系101により形成された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段として機能する。信号処理回路103は、撮像素子102が出力した電荷を所定のフォーマットの信号(画像信号、映像信号)に変換する。レンズ制御回路104は、CPU105の指示に従って、ズームレンズとフォーカスレンズを制御する。   The imaging optical system 101 includes at least a zoom lens that controls the focal length and a focus lens that controls the focus distance. The zoom lens and the focus lens included in the imaging optical system 101 form a subject image on the imaging surface of the imaging element 102. The zoom lens is configured to be movable in the optical axis direction, and the imaging magnification can be adjusted by moving. The focus lens has an optical axis that coincides with the optical axis of the zoom lens, is configured to be movable in the optical axis direction, and can adjust the imaging position (focal point) by moving. The image sensor 102 is a CCD (Charge Coupled Device), a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, or the like. The image sensor 102 converts the subject image formed on the imaging surface into an electrical signal (image signal) and outputs the electrical signal. That is, the imaging element 102 functions as an imaging unit that captures the subject image formed by the imaging optical system 101 and outputs an image signal. The signal processing circuit 103 converts the charge output from the image sensor 102 into a signal (image signal, video signal) in a predetermined format. The lens control circuit 104 controls the zoom lens and the focus lens according to instructions from the CPU 105.

CPU105は、撮像装置全体を制御する。CPU105は、信号処理回路103によって変換された信号に基づいて、撮像画面内の被写体のサイズを得る。CPU105は、以下のようにしてオートズーム動作を実行する。CPU105は、レンズ制御回路104に指示して、被写体のサイズが予め決められた基準サイズに一致するようにズームレンズを駆動させる。すなわち、CPU105及びレンズ制御回路104は、撮像手段によって出力された画像信号に基づいて得られる撮像画面内の被写体のサイズが基準サイズに一致するようにズームレンズを駆動するズーム手段として機能する。基準サイズは、オートズーム動作における被写体の基準となるサイズである。CPU105は、オートズーム動作開始前に、ユーザの操作に応じて操作キー111が入力する操作情報に基づいて基準サイズを設定し、RAM112に記憶する。CPU105は、CPU105の動作モードとしてオートズームモードが設定されている場合に、上述したオートズーム動作を実行する。操作キー111がユーザの操作入力に応じてオートズームモードを設定する。   The CPU 105 controls the entire imaging apparatus. The CPU 105 obtains the size of the subject in the imaging screen based on the signal converted by the signal processing circuit 103. The CPU 105 executes the auto zoom operation as follows. The CPU 105 instructs the lens control circuit 104 to drive the zoom lens so that the size of the subject matches a predetermined reference size. That is, the CPU 105 and the lens control circuit 104 function as a zoom unit that drives the zoom lens so that the size of the subject in the imaging screen obtained based on the image signal output by the imaging unit matches the reference size. The reference size is a size serving as a reference of the subject in the auto zoom operation. The CPU 105 sets a reference size based on operation information input by the operation key 111 in accordance with a user operation, and stores the reference size in the RAM 112 before starting the auto zoom operation. The CPU 105 performs the above-described auto zoom operation when the auto zoom mode is set as the operation mode of the CPU 105. The operation key 111 sets the auto zoom mode according to the user's operation input.

また、CPU105及び操作キー111は、被写体にピントが合うように手動によりフォーカスレンズを駆動させるフォーカス手動調整手段として機能する。具体的には、ユーザが操作キー111を用いてフォーカス操作を行うと、操作キー111がフォーカス操作に応じたフォーカス調整量を入力する。CPU105は、入力されたフォーカス調整量に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。CPU105及び操作キー111は、CPU105の動作モードとしてMF(Manual Focus)モードが設定されている場合に、フォーカス手動調整手段として動作する。MFモードは、CPU105及び操作キー111をフォーカス手動調整手段として動作させる動作モードである。ユーザによる操作キー111の操作によって、MFモードが設定される。   The CPU 105 and the operation key 111 function as a manual focus adjustment unit that manually drives the focus lens so that the subject is in focus. Specifically, when the user performs a focus operation using the operation key 111, the operation key 111 inputs a focus adjustment amount corresponding to the focus operation. The CPU 105 moves the focus lens to a position corresponding to the input focus adjustment amount. The CPU 105 and the operation key 111 operate as a focus manual adjustment unit when an MF (Manual Focus) mode is set as an operation mode of the CPU 105. The MF mode is an operation mode in which the CPU 105 and the operation key 111 are operated as a manual focus adjustment unit. The MF mode is set by the operation of the operation key 111 by the user.

また、CPU105は、被写体にピントが合うように自動でフォーカスレンズを駆動させるフォーカス自動調整手段として機能する。具体的には、CPU105は、信号処理回路103から出力された画像信号に基づいて、被写体にピントが合うようにするためのフォーカス調整量を求める。そして、レンズ制御回路104を制御して、求めたフォーカス調整量に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。CPU105は、CPU105の動作モードとしてAF(Auto Focus)モードが設定されている場合に、フォーカス自動調整手段として動作する。AFモードは、CPU105をフォーカス自動調整手段として動作させる動作モードである。ユーザによる操作キー111の操作によって、AFモードが設定される。   The CPU 105 functions as an automatic focus adjustment unit that automatically drives the focus lens so that the subject is in focus. Specifically, the CPU 105 obtains a focus adjustment amount for focusing on the subject based on the image signal output from the signal processing circuit 103. Then, the lens control circuit 104 is controlled to move the focus lens to a position corresponding to the obtained focus adjustment amount. The CPU 105 operates as an automatic focus adjustment unit when an AF (Auto Focus) mode is set as the operation mode of the CPU 105. The AF mode is an operation mode in which the CPU 105 operates as an automatic focus adjustment unit. The AF mode is set by the operation of the operation key 111 by the user.

また、CPU105は、ズームレンズの駆動に応じて焦点距離が変化した場合に、ピント距離が焦点距離の変化率と同じ比率で変化するようにフォーカスレンズを制御する制御手段として機能する。CPU105が、ズームレンズの駆動に応じて焦点距離が変化した場合に、ピント距離が被写体のサイズに反比例し、かつ、焦点距離に比例するようにフォーカスレンズを制御するようにしてもよい。   The CPU 105 functions as a control unit that controls the focus lens so that the focus distance changes at the same rate as the focal length change rate when the focal length changes in accordance with the driving of the zoom lens. The CPU 105 may control the focus lens so that the focus distance is inversely proportional to the subject size and proportional to the focal distance when the focal distance changes in accordance with the driving of the zoom lens.

RAM112は、一時記憶手段であり、CPU105の作業領域として機能する。ROM113には、CPU105が撮像装置を制御するために用いるコンピュータプログラムが予め記憶されている。本実施形態の撮像装置の制御方法は、CPU105がROM113内のコンピュータプログラムを実行することにより実現される。記録メディア106は、DVD、ハードディスク、不揮発性メモリ等の記録媒体である。記録メディア制御回路107は、CPU105の指示に従って、記録メディア106に映像信号を書き込む。また、記録メディア制御回路107は、CPU105の指示に従って、記録メディア106から映像信号を読み出す。モニタ108は、再生回路109の指示に従って、撮影中の映像や再生された映像を出力する。再生回路109は、記録メディア制御回路107が記録メディア106から読み出した映像信号をモニタ108に再生させる。   The RAM 112 is temporary storage means and functions as a work area for the CPU 105. The ROM 113 stores in advance a computer program used by the CPU 105 to control the imaging device. The control method of the imaging apparatus of the present embodiment is realized by the CPU 105 executing a computer program in the ROM 113. The recording medium 106 is a recording medium such as a DVD, a hard disk, or a nonvolatile memory. The recording media control circuit 107 writes a video signal to the recording media 106 in accordance with an instruction from the CPU 105. Further, the recording media control circuit 107 reads a video signal from the recording media 106 in accordance with an instruction from the CPU 105. The monitor 108 outputs an image being shot or a reproduced image in accordance with an instruction from the reproduction circuit 109. The reproduction circuit 109 causes the monitor 108 to reproduce the video signal read from the recording medium 106 by the recording medium control circuit 107.

OSD110は、モニタ108に操作メニューや撮影情報を表示させる。操作キー111は、ユーザが撮像装置を操作するために用いる操作キーである。操作キー111は、ユーザの操作に応じた操作情報を入力する。リアルタイムクロック114は、日付情報と時刻情報とをCPU105に伝達する。外部入出力部115は、撮影された映像を外部のモニタやレコーダに出力する。また、外部入出力部115は、外部装置(例えばビデオカメラやプレーヤ)から映像を受信して撮像装置に入力する。   The OSD 110 displays an operation menu and shooting information on the monitor 108. The operation key 111 is an operation key used for the user to operate the imaging apparatus. The operation key 111 inputs operation information corresponding to a user operation. The real-time clock 114 transmits date information and time information to the CPU 105. The external input / output unit 115 outputs the captured video to an external monitor or recorder. The external input / output unit 115 receives video from an external device (for example, a video camera or a player) and inputs the video to the imaging device.

図2は、本発明の実施例1の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。実施例1の撮像装置は、図1に示す撮像装置と同じ構成を有する。実施例1の撮像装置は、フォーカス調整を行った後に、オートズーム動作により、被写体のサイズを所定の基準サイズに一致させる(被写体のサイズを一定に保つ)。そして、撮像装置は、このオートズーム動作に伴う焦点距離の変更に応じて、ピント位置を変更する。   FIG. 2 is a flowchart for explaining operation processing of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. The image pickup apparatus according to the first embodiment has the same configuration as the image pickup apparatus illustrated in FIG. After performing the focus adjustment, the image pickup apparatus according to the first exemplary embodiment causes the subject size to coincide with a predetermined reference size (keep the subject size constant) through an auto zoom operation. Then, the imaging apparatus changes the focus position in accordance with the change of the focal length accompanying this auto zoom operation.

CPU105が、MFモードが設定されているかを判断する(ステップS1)。MFモードではなく、AFモードが設定されている場合、CPU105がフォーカス自動調整手段として機能して、AFにより自動的にフォーカスを制御し(ステップS8)、ステップS4に進む。MFモードが設定されている場合は、CPU105及び操作キー111が、フォーカス手動調整手段として機能する。すなわち、CPU105が、操作キー111が入力した操作情報に基づいて、フォーカス操作が行われたかを判断する(ステップS2)。フォーカス操作が行われていない場合は、ステップS4に進む。フォーカス操作が行われた場合、CPU105が、レンズ制御回路104に指示して、操作された分だけフォーカスレンズを動かす(ステップS3)。すなわち、CPU105が、フォーカス操作により入力されたフォーカス調整量に応じた位置にフォーカスレンズを移動させる。これにより、被写体にピントが合った状態となる。   The CPU 105 determines whether the MF mode is set (step S1). When the AF mode is set instead of the MF mode, the CPU 105 functions as an automatic focus adjustment unit, and automatically controls the focus by AF (step S8), and proceeds to step S4. When the MF mode is set, the CPU 105 and the operation key 111 function as a focus manual adjustment unit. That is, the CPU 105 determines whether a focus operation has been performed based on the operation information input by the operation key 111 (step S2). If the focus operation has not been performed, the process proceeds to step S4. When the focus operation is performed, the CPU 105 instructs the lens control circuit 104 to move the focus lens by the operated amount (step S3). That is, the CPU 105 moves the focus lens to a position corresponding to the focus adjustment amount input by the focus operation. As a result, the subject is in focus.

次に、CPU105が、被写体のサイズが基準サイズと一致するかを判断する(ステップS4)。図3は、被写体のサイズと、焦点距離とズームレンズ位置との関係を説明する図である。図3(A)は、被写体のサイズを示す。この例では、撮像装置のCPU105が、信号処理回路103によって変換された信号に基づいて、公知の顔認識技術を用いて、被写体の顔を認識する。そして、CPU105が、認識した顔の高さAを、被写体のサイズとする。被写体のサイズが基準サイズと一致する場合は、ステップS7に進む。被写体のサイズが基準サイズと一致しない場合、CPU105は、被写体のサイズが基準サイズと一致するようにズームレンズを制御する(ステップS5)。例えば、基準サイズの値をA、撮影された被写体のサイズをA’とすると、CPU105は、焦点距離が(A/A’)倍となるようにズームレンズを制御する。   Next, the CPU 105 determines whether or not the subject size matches the reference size (step S4). FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the size of the subject, the focal length, and the zoom lens position. FIG. 3A shows the size of the subject. In this example, the CPU 105 of the imaging apparatus recognizes the face of the subject using a known face recognition technique based on the signal converted by the signal processing circuit 103. The CPU 105 sets the recognized face height A as the size of the subject. If the subject size matches the reference size, the process proceeds to step S7. If the subject size does not match the reference size, the CPU 105 controls the zoom lens so that the subject size matches the reference size (step S5). For example, if the reference size value is A and the photographed subject size is A ′, the CPU 105 controls the zoom lens so that the focal length is (A / A ′) times.

図3(B)は、焦点距離とズームレンズ位置との関係を示す。図3(B)中に示すグラフの縦軸は焦点距離、横軸はズームレンズ位置である。CPU105は、図3(B)中の軌跡200は、焦点距離とズームレンズ位置との対応情報を示す。CPU105は、軌跡200が示す焦点距離とズームレンズ位置との対応情報を予めROM113に記憶しておく。そして、CPU105は、ROM113に記憶されたこの対応情報に基づいて、焦点距離が(A/A’)倍となるようなズームレンズ位置を求め、求めたズームレンズ位置に移動するようにズームレンズを制御する。   FIG. 3B shows the relationship between the focal length and the zoom lens position. The vertical axis of the graph shown in FIG. 3B is the focal length, and the horizontal axis is the zoom lens position. In the CPU 105, the locus 200 in FIG. 3B indicates correspondence information between the focal length and the zoom lens position. The CPU 105 stores correspondence information between the focal length indicated by the locus 200 and the zoom lens position in the ROM 113 in advance. Then, the CPU 105 obtains a zoom lens position such that the focal length is (A / A ′) times based on this correspondence information stored in the ROM 113, and moves the zoom lens so as to move to the obtained zoom lens position. Control.

次に、CPU105が、ズームレンズの制御に伴う焦点距離の変化に応じて、フォーカスレンズを制御する(ステップS6)。以下に、ステップS5におけるズームレンズの制御に伴う焦点距離の変化に応じたフォーカスレンズの制御について説明する。実施例1では、CPU105は、オートズーム動作による焦点距離の変化率と同じ比率だけピント距離が変化するようにフォーカスレンズを制御する。一般的なフォーカスレンズの制御方法としては、ズームレンズ位置、つまり焦点距離が変化した場合でも、ピント距離が変化しないように、フォーカスレンズ位置を制御するという方法がある。しかし、オートズームモードにおいては撮像装置から被写体までの距離が変化した場合に焦点距離を変化させるので、焦点距離の変化に合わせてピント距離も変化させる必要がある。ここで、被写体までの距離(被写体距離)をX、焦点距離をY、画角に対する被写体のサイズをA、定数をBとすると、以下の式1が成立する。
X=(B/A)Y ・・・式1
Next, the CPU 105 controls the focus lens according to the change in the focal length accompanying the control of the zoom lens (step S6). Hereinafter, the focus lens control according to the change in the focal length accompanying the zoom lens control in step S5 will be described. In the first embodiment, the CPU 105 controls the focus lens so that the focus distance changes by the same ratio as the change rate of the focal length by the auto zoom operation. As a general focus lens control method, there is a method of controlling the focus lens position so that the focus distance does not change even when the zoom lens position, that is, the focal length changes. However, in the auto zoom mode, the focal length is changed when the distance from the imaging device to the subject changes, so it is necessary to change the focus distance in accordance with the change in the focal length. Here, when the distance to the subject (subject distance) is X, the focal length is Y, the subject size with respect to the angle of view is A, and the constant is B, the following Equation 1 is established.
X = (B / A) Y Formula 1

CPU105は、オートズーム動作中は、(B/A)が一定であるように制御しているので、被写体距離は焦点距離に比例する。従って、オートズーム動作中に被写体にピントが合っている状態においては、ピント距離を焦点距離と同じ比率で変化させることにより、被写体にピントが合っている状態を維持することができる。すなわち、図2のステップS5においては、CPU105は、ズームレンズ位置の変化によって焦点距離が変化した割合だけ、ピント距離が変化するようにフォーカスレンズ位置を制御する。   Since the CPU 105 controls (B / A) to be constant during the auto zoom operation, the subject distance is proportional to the focal length. Therefore, in a state where the subject is in focus during the auto zoom operation, the state where the subject is in focus can be maintained by changing the focus distance at the same ratio as the focal length. That is, in step S5 of FIG. 2, the CPU 105 controls the focus lens position so that the focus distance changes by the rate at which the focal length changes due to the change of the zoom lens position.

図4は、実施例1におけるズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との対応関係を示す図である。図4中に示すグラフの縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸はズームレンズ位置を示す。また、Wはワイド側、Tはテレ側を示す。図4中の軌跡f11乃至f14は、図7中のf11乃至f14と同様である。図4中の太線で示す軌跡fは、CPU105が、ピント距離が焦点距離と同じ比率で変化するようにフォーカスレンズを制御した場合の、フォーカスレンズ位置とズームレンズ位置との対応情報を示す。   FIG. 4 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the zoom lens position and the focus lens position in the first embodiment. The vertical axis of the graph shown in FIG. 4 indicates the focus lens position, and the horizontal axis indicates the zoom lens position. W represents the wide side and T represents the tele side. Trajectories f11 to f14 in FIG. 4 are the same as f11 to f14 in FIG. A trajectory f indicated by a bold line in FIG. 4 indicates correspondence information between the focus lens position and the zoom lens position when the CPU 105 controls the focus lens so that the focus distance changes at the same ratio as the focal length.

撮像装置から被写体までの距離が例えば8mから1mに変化した場合、式1に従って、焦点距離が1/8になる(ズーム倍率が1/8になる)。焦点距離が1/8になった場合、CPU105が、ピント距離が1/8となるようにフォーカスを制御する。これにより、被写体に対してピントを合わせることができる。具体的には、CPU105が、軌跡fが示す対応情報をROM113に予め記憶する。そして、オートズーム動作に伴って焦点距離が変化した時に、ROM113に記憶されている軌跡fが示す対応情報に基づいて、焦点距離に対するフォーカスレンズ位置を算出する。CPU105は、フォーカスレンズの位置が算出されたフォーカスレンズ位置となるようにフォーカスレンズを制御する。   When the distance from the imaging device to the subject changes from 8 m to 1 m, for example, the focal length becomes 1/8 (zoom magnification becomes 1/8) according to Equation 1. When the focal length becomes 1/8, the CPU 105 controls the focus so that the focus distance becomes 1/8. Thereby, it is possible to focus on the subject. Specifically, the CPU 105 stores correspondence information indicated by the locus f in the ROM 113 in advance. When the focal length changes with the auto zoom operation, the focus lens position with respect to the focal length is calculated based on correspondence information indicated by the locus f stored in the ROM 113. The CPU 105 controls the focus lens so that the position of the focus lens becomes the calculated focus lens position.

図2に戻って、CPU105が、オートズームモードが設定されているかを判断する(ステップS7)。オートズームモードが設定されている場合は、ステップS1に戻る。オートズームモードが設定されていない場合は、処理を終了する。実施例1によれば、マニュアルフォーカス又はオートフォーカスにより被写体へピントを合わせた後に、撮像装置から被写体までの距離が変化してオートズーム機能が動作することに伴って焦点距離が変化した場合にも、被写体に対してピントが外れにくくなる。特に、オートズーム動作が行われる前に被写体に対してピントが正確に合っている状態においては、オートズーム動作後もピントが合った状態を保持できる。また、ズーム制御後にピントが外れた場合にも、その度合いを小さく抑えることができるので、マニュアルフォーカスやオートフォーカスにより再度ピントを合わせることが容易となり、ピント合わせに要する時間も少なくなる。   Returning to FIG. 2, the CPU 105 determines whether or not the auto zoom mode is set (step S7). If the auto zoom mode is set, the process returns to step S1. If the auto zoom mode is not set, the process ends. According to the first embodiment, after the focus is adjusted to the subject by manual focus or autofocus, the distance from the imaging device to the subject is changed and the focal length is changed as the auto zoom function is operated. This makes it difficult to focus on the subject. In particular, in a state where the subject is accurately focused before the auto zoom operation is performed, it is possible to maintain the focused state even after the auto zoom operation. In addition, even when the focus is lost after zoom control, the degree can be kept small, so that it is easy to focus again by manual focus or autofocus, and the time required for focus is reduced.

図5は、実施例2の撮像装置の動作処理を説明するフローチャートである。実施例2の撮像装置も、図1に示す撮像装置と同じ構成を有する。実施例2の撮像装置は、オートズーム動作中に基準サイズが変更された場合のフォーカス制御を実行する。図5中のステップS11、S12、S13、S15、S16、S18、S19の処理は、それぞれ、図2中のステップS1、S2、S3、S4、S5、S7、S8の処理と同様である。   FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation process of the imaging apparatus according to the second embodiment. The imaging apparatus according to the second embodiment also has the same configuration as the imaging apparatus illustrated in FIG. The imaging apparatus according to the second embodiment performs focus control when the reference size is changed during the auto zoom operation. The processes in steps S11, S12, S13, S15, S16, S18, and S19 in FIG. 5 are the same as the processes in steps S1, S2, S3, S4, S5, S7, and S8 in FIG.

図5のステップS14において、CPU105が、操作キー111が入力する操作情報に基づいて、基準サイズが変更されたかを判断する(ステップS14)。基準サイズが変更されていない場合は、ステップS15に進む。基準サイズが変更された場合は、CPU105が、基準サイズを操作キー111の操作により設定された値すなわち操作情報が示す値に変更して(ステップS20)、ステップS15に進む。そして、CPU105が、被写体のサイズが変更後の基準サイズに一致するようにズームレンズを駆動する。   In step S14 of FIG. 5, the CPU 105 determines whether the reference size has been changed based on the operation information input by the operation key 111 (step S14). If the reference size has not been changed, the process proceeds to step S15. When the reference size is changed, the CPU 105 changes the reference size to a value set by operating the operation key 111, that is, a value indicated by the operation information (step S20), and the process proceeds to step S15. Then, the CPU 105 drives the zoom lens so that the subject size matches the changed reference size.

ステップS15、S16の処理が行われた後、CPU105が、ズームレンズの制御に伴う焦点距離の変化に応じて、フォーカスレンズを制御する(ステップS17)。以下に、ステップS17におけるズームレンズの制御に伴う焦点距離の変化に応じたフォーカスレンズの制御について説明する。この例では、上記ステップS20において基準サイズが変更されたものとする。CPU105は、オートズーム動作による焦点距離の変化と、基準サイズの変更とを考慮してフォーカスを制御する。前述した式1を参照すると、被写体距離Xは焦点距離Yに比例し、画角に対する被写体のサイズA(すなわち基準サイズ)に反比例する。従って、CPU105は、ピント距離が被写体のサイズに反比例し、かつ、焦点距離に比例するようにフォーカスレンズを制御する。   After the processes of steps S15 and S16 are performed, the CPU 105 controls the focus lens in accordance with the change in focal length accompanying the zoom lens control (step S17). Hereinafter, the focus lens control according to the change in the focal length accompanying the zoom lens control in step S17 will be described. In this example, it is assumed that the reference size has been changed in step S20. The CPU 105 controls the focus in consideration of the change in the focal length due to the auto zoom operation and the change in the reference size. Referring to Equation 1 described above, the subject distance X is proportional to the focal length Y and inversely proportional to the subject size A (that is, the reference size) with respect to the angle of view. Therefore, the CPU 105 controls the focus lens so that the focus distance is inversely proportional to the subject size and proportional to the focal distance.

図6は、実施例2におけるズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との対応関係を示す図である。図6中の軌跡f1、f2、f3は、それぞれ、ピント距離が焦点距離に比例するようにフォーカスレンズが制御された場合のズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置との対応情報を示す。軌跡f1、f2、f3は、互いに異なる被写体のサイズに対応する軌跡である。軌跡f2は、軌跡f1が対応する被写体のサイズの2倍のサイズに対応する。軌跡f2は、軌跡f1が対応する被写体のサイズの1/2倍のサイズに対応する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the zoom lens position and the focus lens position in the second embodiment. Trajectories f1, f2, and f3 in FIG. 6 indicate correspondence information between the zoom lens position and the focus lens position when the focus lens is controlled so that the focus distance is proportional to the focal length. The trajectories f1, f2, and f3 are trajectories corresponding to different subject sizes. The trajectory f2 corresponds to a size twice the size of the subject corresponding to the trajectory f1. The trajectory f2 corresponds to a size that is ½ times the size of the subject to which the trajectory f1 corresponds.

CPU105は、被写体のサイズが一定の場合は、フォーカスレンズ位置が一つの軌跡上を辿るようにフォーカスレンズを制御する。被写体のサイズが変更された、すなわち基準サイズが変更された場合には、変更された被写体のサイズに対応する新たな軌跡上を動作させる。例えば、CPU105が図6中の軌跡f1に沿ってフォーカスレンズを動作させていた場合に、被写体のサイズAが2倍のサイズに変更されたものとする。CPU105は、フォーカスレンズ位置が当該2倍のサイズに対応する軌跡である軌跡f2上を辿るようにフォーカスレンズを制御する。また、被写体のサイズが1/2倍のサイズに変更された場合は、フォーカスレンズ位置が当該1/2倍のサイズに対応する軌跡である軌跡f3上を辿るようにフォーカスレンズを制御する。   When the size of the subject is constant, the CPU 105 controls the focus lens so that the focus lens position follows a single locus. When the size of the subject is changed, that is, when the reference size is changed, a new locus corresponding to the changed size of the subject is operated. For example, when the CPU 105 operates the focus lens along the locus f1 in FIG. 6, it is assumed that the subject size A has been changed to a double size. The CPU 105 controls the focus lens so that the focus lens position follows a locus f2, which is a locus corresponding to the double size. When the size of the subject is changed to ½ times, the focus lens is controlled so that the focus lens position follows the locus f3 which is a locus corresponding to the ½ size.

具体的には、CPU105が、軌跡f1乃至f3が示す対応情報をROM113に予め記憶する。CPU105は、オートズーム動作に伴って焦点距離が変化した時に、その時の被写体のサイズ(基準サイズ)に対応する軌跡をROM113から取得する。CPU105は、取得した軌跡が示すフォーカスレンズ位置とズームレンズ位置との対応情報に基づいて、フォーカスレンズ位置を算出する。そして、CPU105が、フォーカスレンズの位置が算出されたフォーカスレンズ位置となるようにフォーカスレンズを制御する。実施例2によれば、オートズーム動作中に画角に対する被写体のサイズが変更された場合においても、被写体に対してピントが外れにくくなる。ズーム制御が行われる前に被写体に対してピントが正確に合っている場合には、オートズーム動作後もピントが合った状態を保持できる。   Specifically, the CPU 105 stores correspondence information indicated by the trajectories f1 to f3 in the ROM 113 in advance. When the focal length changes with the auto-zoom operation, the CPU 105 acquires a trajectory corresponding to the subject size (reference size) at that time from the ROM 113. The CPU 105 calculates the focus lens position based on correspondence information between the focus lens position and the zoom lens position indicated by the acquired locus. Then, the CPU 105 controls the focus lens so that the position of the focus lens becomes the calculated focus lens position. According to the second embodiment, even when the size of the subject with respect to the angle of view is changed during the auto zoom operation, it is difficult for the subject to be out of focus. If the subject is in focus accurately before zoom control is performed, the in-focus state can be maintained after the auto zoom operation.

101 撮像光学系
104 レンズ制御回路
105 CPU
101 Imaging optical system 104 Lens control circuit 105 CPU

Claims (6)

撮像光学系により形成された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
前記出力された画像信号に基づいて被写体にピントが合うように自動で前記撮像光学系のフォーカスレンズを駆動するフォーカス自動調整手段と、
前記出力された画像信号に基づいて得られる撮像画面内の被写体のサイズが予め決められた基準サイズに一致するように前記撮像光学系のズームレンズをオートズーム駆動可能なズーム手段と、
前記ズームレンズのオートズーム駆動によって焦点距離が変化したことに応じて前記フォーカス自動調整手段に基づかずに前記焦点距離の変化率に基づいて、フォーカスレンズの調整量を算出し、当該算出結果に従って前記撮像光学系のフォーカスレンズを制御してピント距離を変える制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
An imaging means for imaging a subject image formed by an imaging optical system and outputting an image signal;
Automatic focus adjustment means for automatically driving the focus lens of the imaging optical system so that the subject is in focus based on the output image signal;
Zoom means capable of automatically zoom driving the zoom lens of the imaging optical system so that the size of the subject in the imaging screen obtained based on the output image signal matches a predetermined reference size;
Wherein Depending particular Thus focal length auto zoom drive is changed in a zoom lens, based on the rate of change of the focal length not based on the automatic focus adjusting means calculates the adjustment amount of the focus lens, the calculation result And a control means for controlling the focus lens of the imaging optical system to change the focus distance .
手動による操作に応じて前記フォーカスレンズを駆動させるフォーカス手動調整手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。   The imaging apparatus according to claim 1, further comprising a focus manual adjustment unit that drives the focus lens in accordance with a manual operation. 前記ズーム手段は、前記フォーカス手動調整手段によって前記被写体にピントが合った状態で前記被写体のサイズが前記基準サイズに一致するように前記ズームレンズを駆動することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。   3. The zoom lens according to claim 2, wherein the zoom unit drives the zoom lens so that the size of the subject matches the reference size in a state where the subject is in focus by the focus manual adjustment unit. Imaging device. 前記ズーム手段は、前記フォーカス自動調整手段によって前記被写体にピントが合った状態で前記被写体のサイズが前記基準サイズに一致するように前記ズームレンズを駆動することを特徴とする請求項に記載の撮像装置。 4. The zoom unit according to claim 3 , wherein the zoom unit drives the zoom lens so that the size of the subject matches the reference size in a state where the subject is in focus by the automatic focus adjustment unit. Imaging device. 前記ズーム手段は、前記基準サイズが変更された場合に、前記被写体のサイズが変更後の基準サイズに一致するように前記ズームレンズを駆動し、前記制御手段は、該ズームレンズの駆動に応じて焦点距離が変化した場合に、前記ピント距離が被写体のサイズに反比例し、かつ、焦点距離に比例するように前記フォーカスレンズを制御することを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の撮像装置。 When the reference size is changed, the zoom unit drives the zoom lens so that the size of the subject matches the changed reference size, and the control unit responds to the driving of the zoom lens. when the focal length changes, inversely proportional to the size of the focal distance is subject and, in any one of claims 1 to 4, wherein the controller controls the focus lens in proportion to the focal length The imaging device described. 撮像光学系により形成された被写体像を撮像して画像信号を出力する工程と、
前記出力された画像信号に基づいて被写体にピントが合うように自動で前記撮像光学系のフォーカスレンズを駆動する自動調整工程と、
前記出力された画像信号に基づいて得られる撮像画面内の被写体のサイズが予め決められた基準サイズに一致するように前記撮像光学系のズームレンズをオートズーム駆動する工程と、
前記ズームレンズのオートズーム駆動によって焦点距離が変化したことに応じて前記自動調整工程に基づかずに前記焦点距離の変化率に基づいて、フォーカスレンズの調整量を算出し、当該算出結果に従って前記撮像光学系のフォーカスレンズを制御してピント距離を変える工程とを備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。

Capturing a subject image formed by the imaging optical system and outputting an image signal;
An automatic adjustment step of automatically driving the focus lens of the imaging optical system so that the subject is in focus based on the output image signal;
A step of automatically zooming the zoom lens of the imaging optical system so that the size of the subject in the imaging screen obtained based on the output image signal matches a predetermined reference size;
Wherein Depending particular Thus focal length auto zoom drive is changed in a zoom lens, based on the rate of change of the focal length not based on the automatic adjustment process, and calculates the adjustment amount of the focus lens, in accordance with the calculation result And a step of changing a focus distance by controlling a focus lens of the imaging optical system.

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