WO2010131433A1 - カメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法 - Google Patents

カメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法 Download PDF

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WO2010131433A1
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lens
camera
unit
control unit
reference position
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PCT/JP2010/003096
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桂島研
村上敏裕
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パナソニック株式会社
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    • G—PHYSICS
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals

Definitions

  • the present invention relates to a camera such as a camera-equipped mobile phone, a mobile terminal device, and a lens position control method.
  • AF auto-focus
  • AF methods are roughly divided into active methods and passive methods.
  • the active method is a method in which an object is irradiated with infrared rays, ultrasonic waves or the like, and the distance is detected based on the time until the reflected wave returns and the irradiation angle.
  • the passive method is a method in which the lens is moved by evaluating the focus state from the image, and mainly the component indicating the contrast state (sharpness) of the object is used as the evaluation value (AF evaluation value) to maximize the contrast. Control the lens position to be
  • a passive method having a simple configuration is used for a camera mounted on a mobile phone with a camera.
  • Patent Document 1 discloses a technique of confirming image information after moving a lens, and moving the lens again if focusing is incomplete.
  • distance information of the subject is used, and this distance information can be obtained based on the lens position (focus position).
  • a detection unit for example, a Hall element or the like
  • a Hall element for example, a Hall element or the like
  • the position (focus position) of the lens is estimated based on information (control amount, control result) indicating how much the lens is moved by AF control, and distance information of the subject is determined based on the estimation result.
  • the lens 10 is movable between an infinite ( ⁇ ) mechanical end point and a macro side mechanical end point.
  • an infinite ( ⁇ ) side optical end point and a macro side optical end point which are adjustment points of the lens 10 are set.
  • These optical end points are not physical ends such as mechanical end points, but are infinite end points and macro end points of AF that are preset based on the focus position of the AF.
  • the lens 10 is movable between the infinite mechanical end point and the macro mechanical end point, but in the vicinity of the infinite mechanical end point and in the vicinity of the macro mechanical end point.
  • the focus is often out of focus. Therefore, at the time of AF control, generally, the lens 10 is moved between the infinite side optical end point and the macro side optical end point, which is a range in which the subject is in focus.
  • an error may occur between the actual lens position and the lens estimated position estimated based on the control amount in the AF control unit (which may be reworded as control information or control result) There is sex.
  • the focus position is adjusted as needed (hereinafter referred to as continuous AF) by continuously performing the AF operation, an error is accumulated as the number of AF operations increases, so as shown in FIG. 1B, as shown in FIG.
  • An error between the lens position and the lens estimated position estimated based on the control amount in the AF control unit is increased, and as a result, there is a problem that the estimation accuracy of the lens position is reduced.
  • An object of the present invention is to improve the accuracy of lens position estimation and to improve the accuracy of automatic scene determination, in the case of estimating the lens position based on the control result in AF control, and the position control of the camera, portable terminal and lens It is to provide a method.
  • an autofocus control unit and a lens position estimation unit that estimates the position of the lens based on the control result of the autofocus control unit; And a lens drive unit configured to move the position of the lens to a reference position when the threshold value is exceeded.
  • the present invention it is possible to improve the scene determination accuracy in the scene determination of the camera and the camera-equipped mobile terminal device.
  • FIG. 1A is a diagram showing both the lens movable range and the error of the lens estimated position
  • FIG. 1B is a diagram showing that the error increases after the number of continuous AF operations increases.
  • Block diagram showing the configuration of the camera of Embodiment 1 Flow chart for explaining the operation of the first embodiment
  • Block diagram showing configuration of camera of Embodiment 2 A diagram showing the camera and posture detection unit mounted on a mobile phone
  • FIG. 7A shows the standard posture
  • FIG. 7B shows the downward posture
  • FIG. 7C shows the upward posture.
  • FIG. 2 shows the main configuration of a camera according to an embodiment of the present invention.
  • the camera 100 is provided, for example, in a portable terminal device such as a portable telephone, a personal handy-phone system (PHS), a personal digital assistant (PDA), a portable game machine or the like.
  • a portable terminal device such as a portable telephone, a personal handy-phone system (PHS), a personal digital assistant (PDA), a portable game machine or the like.
  • PHS personal handy-phone system
  • PDA personal digital assistant
  • the camera 100 has an AF function and an automatic scene determination function.
  • the camera 100 is also configured to perform AF using a passive method.
  • the camera 100 includes a lens 101, an imaging device 102, an ADC (Analogue Digital Converter) 103, an image signal processing unit 104, a buffer memory 105, a control unit 110, a display unit 106, an operation unit 107, and an LED 108. And an AF driver 109.
  • ADC Analogue Digital Converter
  • the lens 101 condenses imaging light on an imaging device 102 such as a CCD.
  • the lens 101 is moved by the AF driver 109 in the direction of the optical axis of the lens 101 indicated by a dashed dotted line in the drawing. Thereby, the focus of the imaging light is adjusted to the imaging surface of the imaging element 102.
  • the AF driver 109 is composed of a device such as a piezo, voice coil, stepping motor, etc., and according to an instruction from the control unit 110, as shown in FIG. 1A, the lens 101 has an infinite mechanical end point and a macro mechanical end point.
  • the imaging light is brought into focus on the imaging surface of the imaging element 102 by moving between (at the time of AF control and between the infinity side optical end point and the macro side optical end point).
  • the image signal output from the imaging element 102 is input to the image signal processing unit 104 and the buffer memory 105 via the ADC 103.
  • the image signal processing unit 104 performs image processing such as white balance control on the output signal of the ADC 103 or the image signal stored in the buffer memory 105, and outputs a signal after image processing to the control unit 110.
  • the control unit 110 is configured by a microcomputer or the like, and controls the entire camera 100 and performs position control of the lens 101. Further, the control unit 110 is connected to the display unit 106 including an LCD or the like and the operation unit 107.
  • the control unit 110 includes a scene determination unit 111, a person determination unit 112, an AE (Auto Exposure) control unit 113, an AF control unit 114, an LED control unit 115, and a counter 116.
  • AE Auto Exposure
  • the person determination unit 112 determines the presence or absence of a person.
  • the AE control unit 113 detects subject brightness information, and performs AE control according to the subject brightness.
  • the person determination and the AE control are known techniques, so detailed description will be omitted.
  • the AF control unit 114 realizes AF control by transmitting a control signal to the AF driver 109. Specifically, the AF control unit 114 moves the lens 101 using the AF driver 109 so that the contrast of the image signal from the image signal processing unit 104 is maximized. Further, the AF control unit 114 estimates the position (focus position) of the lens 101 based on the control amount (which may be restated as a control result). It is possible to obtain subject distance information indicating the distance to the subject based on the estimated position of the lens 101.
  • the lens 101 is accurately moved by the AF driver 109 by an amount according to the control amount from the AF control unit 114, the actual position of the lens 101 matches the position of the lens 101 estimated. It should. However, if an error occurs between the control amount from the AF control unit 114 and the actual movement amount due to an error such as the movement accuracy of the lens 101, the position of the lens 101 estimated based on the control amount Is shifted from the actual position of the lens 101. In this embodiment, since the AF control using the continuous AF method is performed, as shown in FIG. 1B, the position of the lens 101 estimated based on the control amount as the number of AF operations increases, An error with the actual position of the lens 101 is accumulated, and the error becomes large.
  • the estimation of the lens position based on the control amount in the AF control unit 114 is not limited to the case performed by the AF control unit 114, and may be performed by, for example, the scene determination unit 111.
  • the LED control unit 115 forms LED flash control information based on the subject brightness information from the AE control unit 113, and controls the LED 108 based on the LED flash control information.
  • the scene determination unit 111 includes the person information obtained from the person determination unit 112, the subject brightness information obtained from the AE control unit 113, the subject distance information obtained from the AF control unit 114 or the like, and the LED control unit 115. Based on the obtained LED flash control information, it is determined which of the “person scene mode”, the “macro scene mode”, and the “landscape scene mode” the current shooting scene is.
  • the scene determination unit 111 outputs scene information, which is the determination result, to the display unit 106 together with the image information, and causes the display unit 106 to display them.
  • the counter 116 counts the number of times of AF operation, which is the number of times of performing the AF control, the number of captured image frames, or the time since the start of the continuous AF operation.
  • the counter 116 notifies the AF driver 109 of this when the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time exceeds a predetermined threshold. Then, upon receiving this notification, the AF driver 109 moves the position of the lens 101 to the reference position. Thereby, the position of the lens 101 is reset to the reference position.
  • This reference position is the mechanical end point shown in FIG.
  • the reference position may be the optical end point shown in FIG.
  • the counter 116 estimates the position of the lens 101 when the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time exceeds a predetermined threshold (the AF control unit 114 of the present embodiment). Notify on). Then, after the circuit that estimates the position of the lens 101 once resets the estimated position of the lens 101, it estimates the position of the lens 101 by sequentially using the new control amount output from the AF control unit 114 again. .
  • the lens estimation is performed while resetting the position of the lens 101 to the reference position. Since the position is reset and then the new control amount output from the AF control unit 114 is sequentially used to estimate the position of the lens 101, the accumulated error of the lens estimation position can be reduced. As a result, since the estimation accuracy of the lens position is improved, the accuracy of the automatic scene determination is improved.
  • FIG. 3 mainly shows an operation of moving the lens 101 to the reference position when a predetermined condition is satisfied during the continuous AF operation, which is a feature of the present embodiment.
  • step ST10 When the process is started in step ST10 (ie, when the camera 100 is activated), the camera 100 starts the continuous AF operation in the subsequent step ST11.
  • step ST11 automatic scene determination and object position estimation (lens position estimation) operations are started.
  • step ST12 the counter 116 starts counting the number of captured image frames.
  • step ST13 it is determined whether the number of captured image frames counted by the counter 116 is equal to or more than a predetermined value.
  • the process moves to step ST14, and the AF driver 109 moves the lens 101 to the reference position.
  • the movement operation to this reference position may be the same as the operation performed at the time of general one-shot AF operation, or the AF may be operated by the maximum amount that the lens can be physically driven.
  • the camera 100 resets the lens estimation position calculated up to that point. Thereby, the accumulated error of the lens estimated position is cleared.
  • step ST15 the number of captured image frames in the counter 116 is initialized (reset), and in the subsequent step ST16, the process ends.
  • the camera 100 resets the position of the lens 101 and the estimated position of the lens 101 when the number of captured image frames after the start of the continuous AF operation becomes equal to or more than a predetermined value.
  • FIG. 4 shows an image of the error of the lens estimated position.
  • the example of FIG. 4 shows an example in which the position of the lens 101 is moved to the reference position when the number of captured image frames after the continuous AF operation exceeds 100. From the figure, as the number of captured image frames after the continuous AF operation increases, the error which is the difference between the estimated position and the actual position increases, but the accumulated error is increased by returning the lens 101 to the reference position. It is understood that it is cleared to 0.
  • the camera 100 When the camera 100 starts the continuous AF operation again, it sequentially moves the lens 101 from the reference position to perform the continuous AF operation, and accordingly, the reference position based on the control amount of the AF control unit 114.
  • the estimated position of the lens 101 is sequentially calculated.
  • the captured image frames after the start of the continuous AF operation are counted, and the position of the lens 101 and the estimated position of the lens 101 when the counted number of captured image frames becomes a predetermined value or more.
  • the estimated position of the lens 101 may be reset.
  • the position of the lens 101 is set to the reference position.
  • the accumulated error of the lens estimated position estimated based on the control amount of the AF control unit 114 is reset, so that the lens position estimation accuracy can be improved.
  • the accuracy of automatic scene determination can be improved.
  • the present embodiment has described the case where the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time after the start of the continuous AF operation exceeds the threshold, the present invention is not limited thereto.
  • the position of the lens 101 may be reset to the reference position when the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time from the time when estimation of the separation position is started becomes equal to or more than a threshold.
  • FIG. 5 shows the main configuration of the camera 200 of the present embodiment.
  • the camera 200 according to the present embodiment has a counter 116 based on the posture detection unit 201 that detects the posture of the camera 200 and the posture information obtained by the posture detection unit 201 in addition to the configuration of the camera 100 (FIG. 1). And a correction calculation unit 211 that corrects the count value of
  • the camera 200 of the present embodiment corrects the number of AF operations, the number of captured image frames, or the count value of time based on the posture information.
  • the posture detection unit 201 may also be mounted on the mobile telephone.
  • the posture detection unit 201 is, for example, an acceleration sensor, detects a gravity difference that changes according to a change in the posture of the camera 200 (mobile phone), and detects the posture of the camera 200 based on the gravity difference.
  • the posture detection unit 201 detects a plurality of postures such as a standard posture (FIG. 7A), a downward posture (FIG. 7B) or an upward posture (FIG. 7C). Then, the correction calculation unit 211 corrects the count value using a correction coefficient set in advance for each posture.
  • a standard posture FIG. 7A
  • a downward posture FIG. 7B
  • an upward posture FIG. 7C
  • the correction coefficient in the standard posture is set to 1.0
  • the correction coefficient in the downward posture is set to 1.05
  • the correction coefficient in the upward posture is set to 1.10.
  • the corrected count value when the count value of the counter 116 is 10 is 10 in the standard posture, 10.5 in the downward posture, and 11 in the upward posture.
  • the lens 101 is reset to the reference position earlier as the posture is more affected. Can be controlled.
  • step ST20 When the process is started in step ST20 (ie, when the camera 200 is activated), the camera 200 starts the continuous AF operation in the subsequent step ST21. In the subsequent step ST22, the counter 116 starts counting the number of captured image frames.
  • step ST23 the attitude of the camera 200 (mobile phone) is detected by the attitude detection unit 201. Then, if the detected posture is the standard posture, the correction calculation unit 211 reads the correction coefficient A in step ST24-1, and the number of captured image frames counted by the counter 116 in step ST25 is the correction coefficient A. Use to correct. If the detected posture is the downward posture, the correction calculation unit 211 reads the correction coefficient B in step ST24-2, and the number of captured image frames counted by the counter 116 in step ST25 is the correction coefficient B. Use to correct. If the detected posture is the upward posture, the correction calculation unit 211 reads the correction coefficient C in step ST24-3, and the number of captured image frames counted by the counter 116 in step ST25 is the correction coefficient C. Use to correct.
  • steps ST23-ST24-ST25 may be performed while switching the correction coefficient as needed when the posture change is detected during counting of the number of captured image frames.
  • step ST26 it is determined whether the number of captured image frames after correction is a predetermined number or more. Then, when the number of captured image frames becomes a predetermined number or more, the process moves to step ST27, and the AF driver 109 moves the lens 101 to the reference position. In addition, the camera 200 resets the lens estimation position calculated up to that time. Thereby, the accumulated error of the lens estimated position is cleared.
  • step ST28 the number of captured image frames in the counter 116 is initialized (reset), and in the subsequent step ST29, the process ends.
  • the camera 200 corrects the count value of the number of captured image frames after the start of the continuous AF operation according to the posture, and when the count value after the correction becomes a predetermined value or more, the lens 101 And the estimated position of the lens 101.
  • the count value of the captured image frame after the start of the continuous AF operation is corrected according to the posture, but of course, instead of the number of captured image frames, the continuous AF is performed.
  • the number of AF operations or time after the start of the operation may be corrected according to the posture.
  • the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time after the start of the continuous AF operation depends on the posture of the camera 200. Since the correction is performed, in addition to the effects of the first embodiment, the lens 101 can be reset to the reference position as soon as the posture in which the lens estimation position is likely to cause an error can be suppressed.
  • FIG. 9 shows the main configuration of the camera 300 according to the present embodiment.
  • the camera 300 of the present embodiment includes a camera shake detection unit 301 and a motion detection unit 311.
  • the camera shake detection unit 301 is formed of, for example, an acceleration sensor, and detects camera shake of the mobile terminal device in which the camera 300 is mounted.
  • the motion detection unit 311 detects subject shake based on the captured image.
  • the movement of the lens 101 to the reference position is awaited until the object shake due to the camera 311 is detected, and the lens 101 is moved to the reference position using camera shake or object shake as a trigger.
  • the captured image becomes unsightly due to the movement of the lens 101 to the reference position. That is, when the lens 101 is immediately moved to the reference position when the number of AF operations, the number of captured image frames, or the time reaches a certain value or more, the AF operation can be seen in the captured image every predetermined period. May be unsightly.
  • the lens 101 when the captured image is blurred, the lens 101 is moved to the reference position by taking advantage of the fact that the AF operation hardly appears in the captured image. As a result, it is possible to prevent the unsightliness of the captured image when moving the lens 101 to the reference position.
  • step ST30 When the process is started in step ST30 (ie, when the camera 300 is activated), the camera 300 starts the continuous AF operation in the subsequent step ST31.
  • the counter 116 starts counting the number of captured image frames.
  • step ST33 it is determined whether the number of captured image frames counted by the counter 116 is equal to or greater than a predetermined value. When the number of captured image frames becomes equal to or more than a predetermined value, the process proceeds to step ST34.
  • step ST34 the process waits until camera shake detected by the camera shake detection unit 301 or camera shake detected by the motion detection unit 311. If camera shake or camera shake is detected, the process proceeds to step ST35.
  • step ST35 the AF driver 109 moves the lens 101 to the reference position. Also, in response to this, the camera 300 resets the lens estimated position calculated so far. Thereby, the accumulated error of the lens estimated position is cleared.
  • step ST36 the number of captured image frames in the counter 116 is initialized (reset), and in the subsequent step ST37, the process ends.
  • the camera 300 waits for the movement of the lens 101 to the reference position until camera shake or subject shake is detected, and when camera shake or subject shake is detected, the position of the lens 101 and the lens 101 are estimated. Reset the position.
  • the movement of the lens 101 to the reference position is on standby until camera shake or subject shake is detected, and camera shake or subject shake is detected.
  • the unsightliness of the captured image caused by moving the lens 101 to the reference position is prevented by resetting the position of the lens 101 and the estimated position of the lens 101 when being corrected. Can.
  • the case where the camera shake detection unit 301 and the motion detection unit 311 are provided has been described. However, only one of the camera shake detection unit 301 or the motion detection unit 311 is provided, and either camera shake or subject blurring is provided.
  • the lens 101 may be moved to the reference position using only one as a trigger.
  • the camera, the portable terminal device, and the lens position control method according to the present invention are useful for a camera such as a camera-equipped mobile phone. Moreover, it is also possible to incorporate in various electronic devices other than a portable terminal as a position control method of a lens.

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Abstract

　ＡＦ制御での制御結果に基づいてレンズ位置を推測する場合において、レンズ位置の推測精度を向上させる。本発明のカメラは、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が閾値以上になった場合に、レンズの位置を基準位置にリセットする(ステップＳＴ１４)。これにより、ＡＦ制御部の制御量に基づいて推測されるレンズ推測位置の累積誤差がリセットされるので、レンズ位置の推測精度を向上させることができる。

Description

カメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法
　本発明は、カメラ付き携帯電話機などのカメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法に関する。
　携帯電話には多彩なマルチメディア機能が搭載されるようになり、通話のみに留まらず静止画撮影、動画撮影等を行ったり、ＴＶ電話として用いられるカメラ付き携帯電話機が知られている。携帯電話機に搭載されるカメラに搭載されるオートフォーカス（以下、ＡＦという）には、カメラ自体の小型化に伴い、小型化及び低コストが求められる。
　一般的にＡＦの方式は、大きく、アクティブ方式とパッシブ方式とに分けられる。アクティブ方式は、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方式である。パッシブ方式は、画像からフォーカス状態を評価してレンズを移動させる方式であり、主に、被写体におけるコントラスト状態（鮮鋭度）を示す成分を評価値（ＡＦ評価値）として用いて、コントラストが最大になるようにレンズ位置を制御する。
　ここで、アクティブ方式においては、一般に構成が複雑になるため、カメラ付き携帯電話機に搭載されるカメラには、構成が簡易な構成のパッシブ方式が用いられることが殆どである。
　ところで、この種のカメラでは、レンズの位置を移動させることにより、ＡＦを実現している。従って、レンズを正確に位置決めすることが、ＡＦの性能を向上させる点で重要である。従来、レンズの位置ずれを補正する技術として、例えば特許文献１に記載されたものがある。特許文献１では、レンズを移動させた後に、画像情報を確認し、合焦が不完全であればレンズを再度移動させる技術が開示されている。
　また、近年、自動シーン判定機能を搭載したカメラが提案されている。自動シーン判定機能とは、被写体にレンズを向けるだけで、「人物シーンモード」、「マクロシーンモード」、「風景シーンモード」等のシーンモードの中から、カメラが最適なシーンモード選択して、シーンモードを自動で設定する機能である。これにより、ユーザが撮影環境に合わせて細かくシーンモードを設定する必要がなくなるので、撮影が簡単になる。
　ここで、自動シーン判定機能を実現するためには、一般に、被写体の距離情報が使われ、この距離情報は、レンズ位置（フォーカス位置）に基づいて求めることができる。
　しかしながら、カメラ付き携帯電話機のカメラのように小型化が求められるカメラの場合には、小型化を実現するために、レンズ位置を直接検出する検出部（例えばホール素子等）は搭載することができない場合がある。
　この場合、ＡＦ制御によりどれだけレンズを移動させたかを示す情報（制御量、制御結果）に基づいて、レンズの位置（フォーカス位置）を推測し、この推測結果に基づいて被写体の距離情報を求める必要がある。
特開２００７－２７１９８３号公報
　しかしながら、上述したようにレンズ位置を推測した場合、推測誤差が蓄積し、その結果、自動シーン判定の精度が低下するという課題がある。
　図１を用いて、レンズ推測位置の誤差について簡単に説明する。図１Ａにおいて、レンズ１０は、無限（∞）側機械的端点とマクロ側機械的端点との間で移動可能とされている。なお、この無限（∞）側機械的端点とマクロ側機械的端点とは別に、レンズ１０の調整ポイントである無限（∞）側光学端点とマクロ側光学端点が設定されている。これら光学端点は、機械的端点のような物理的な端ではなく、ＡＦのピント位置を元にあらかじめ設定されるＡＦの無限側端点及びマクロ側端点である。
　上述したように、レンズ１０は、無限側機械的端点とマクロ側機械的端点との間で移動可能とされているが、無限側機械的端点の近傍、及び、マクロ側機械的端点の近傍では、ピントが合わないデフォーカスになることが多い。そのため、ＡＦ制御時には、ピントが合う範囲である、無限側光学端点とマクロ側光学端点との間で、レンズ１０を移動させることが一般に行われる。
　図１Ａに示すように、実際のレンズ位置と、ＡＦ制御部での制御量（制御情報又は制御結果と言い換えてもよい）に基づいて推測されるレンズ推測位置との間に、誤差が生じる可能性がある。特に、連続的にＡＦ動作を行うことで、フォーカス位置を随時合わせる場合（以下、コンティニュアスＡＦとする）、ＡＦ動作回数が増加すると誤差が蓄積するので、図１Ｂに示すように、実際のレンズ位置と、ＡＦ制御部での制御量に基づいて推測されるレンズ推測位置との間の誤差は増大し、この結果、レンズ位置の推測精度が低下するという問題があった。
　本発明の目的は、ＡＦ制御での制御結果に基づいてレンズ位置を推測する場合において、レンズ位置の推測精度を向上し、自動シーン判定の精度を向上したカメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法を提供することである。
　本発明のカメラの一つの態様は、オートフォーカス制御部と、前記オートフォーカス制御部の制御結果に基づいて、レンズの位置を推測するレンズ位置推測部と、オートフォーカス回数、時間又は撮影フレーム数が閾値以上となった場合、前記レンズの位置を基準位置に移動するレンズ駆動部と、を具備する構成を採る。
　本発明によれば、カメラ及びカメラ付携帯端末装置のシーン判定におけるシーン判定精度を向上させることができる。
図１Ａはレンズ移動可能範囲とレンズ推測位置の誤差との両方を示す図、図１ＢはコンティニュアスＡＦ動作回数増加後に誤差が増加した様子を示す図 実施の形態１のカメラの構成を示すブロック図 実施の形態１の動作の説明に供するフローチャート レンズ推測位置の誤差のイメージを示す図 実施の形態２のカメラの構成を示すブロック図 携帯電話機に搭載された、カメラと姿勢検出部の様子を示す図 図７Ａは標準姿勢を示す図、図７Ｂは下向き姿勢を示す図、図７Ｃは上向き姿勢を示す図 実施の形態２の動作の説明に供するフローチャート 実施の形態３のカメラの構成を示すブロック図 実施の形態３の動作の説明に供するフローチャート
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　［実施の形態１］
　図２に、本発明の一実施の形態に係るカメラの要部構成を示す。カメラ１００は、例えば、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handy-Phone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants：携帯情報端末）、携帯ゲーム機等の携帯端末装置に設けられる。
　カメラ１００は、ＡＦ機能と、自動シーン判定機能とを有する。また、カメラ１００は、パッシブ方式を用いて、ＡＦを行うようになっている。
　カメラ１００は、レンズ１０１と、撮像素子１０２と、ＡＤＣ（Analogue Digital Converter）１０３と、画像信号処理部１０４と、バッファメモリ１０５と、制御部１１０と、表示部１０６と、操作部１０７と、ＬＥＤ１０８と、ＡＦドライバ１０９とを有する。
　レンズ１０１は、撮像光をＣＣＤなどの撮像素子１０２に集光する。ここで、レンズ１０１は、ＡＦドライバ１０９によって、図中の一点鎖線で示すレンズ１０１の光軸方向に移動される。これにより、撮像光の焦点が撮像素子１０２の撮像面に合わせられる。
　ＡＦドライバ１０９は、ピエゾ、ボイスコイル、ステッピングモータなどのデバイスからなり、制御部１１０からの指示によって、図１Ａに示したように、レンズ１０１を無限側機械的端点とマクロ側機械的端点との間（ＡＦ制御時には無限側光学端点とマクロ側光学端点との間）で移動させることにより、撮像光を撮像素子１０２の撮像面に合焦させる。
　撮像素子１０２から出力された画像信号は、ＡＤＣ１０３を介して画像信号処理部１０４及びバッファメモリ１０５に入力される。
　画像信号処理部１０４は、ＡＤＣ１０３の出力信号又はバッファメモリ１０５に蓄積された画像信号に対してホワイトバランス制御などの画像処理を施し、画像処理後の信号を制御部１１０に出力する。
　制御部１１０は、マイクロコンピュータ等から構成され、カメラ１００全体の制御を行うとともに、レンズ１０１の位置制御を行う。また、制御部１１０は、ＬＣＤ等からなる表示部１０６及び操作部１０７に接続されている。
　制御部１１０は、シーン判定部１１１と、人物判定部１１２と、ＡＥ（Auto Exposure）制御部１１３と、ＡＦ制御部１１４と、ＬＥＤ制御部１１５と、カウンタ１１６とを有する。
　人物判定部１１２は、人物の有無等を判定する。ＡＥ制御部１１３は、被写体輝度情報を検出し、被写体輝度に応じてＡＥ制御を行う。なお、人物判定及びＡＥ制御は、既知の技術なので詳しい説明は省略する。
　ＡＦ制御部１１４は、ＡＦドライバ１０９に制御信号を送出することで、ＡＦ制御を実現する。具体的には、ＡＦ制御部１１４は、画像信号処理部１０４からの画像信号のコントラストが最大となるように、ＡＦドライバ１０９を使ってレンズ１０１を移動させる。また、ＡＦ制御部１１４は、制御量（制御結果と言い換えてもよい）に基づいてレンズ１０１の位置（フォーカス位置）を推測する。なお、この推測されるレンズ１０１の位置に基づき、被写体までの距離を示す被写体距離情報を得ることができる。
　ここで、レンズ１０１が、ＡＦ制御部１１４からの制御量に応じた量だけ、ＡＦドライバ１０９によって正確に移動されれば、実際のレンズ１０１の位置と、推測されたレンズ１０１との位置は一致するはずである。しかし、レンズ１０１の移動精度等の誤差が原因となって、ＡＦ制御部１１４からの制御量と実際の移動量との間に誤差が生じると、制御量に基づいて推測されるレンズ１０１の位置は、実際のレンズ１０１の位置とずれてしまう。本実施の形態では、コンティニュアスＡＦ方式を用いたＡＦ制御を行うので、図１Ｂに示したように、ＡＦ動作回数が増加するに従って、制御量に基づいて推測されるレンズ１０１の位置と、実際のレンズ１０１の位置との誤差が蓄積されて、誤差が大きくなる。
　なお、ＡＦ制御部１１４での制御量に基づくレンズ位置の推測は、ＡＦ制御部１１４で行う場合に限らず、例えばシーン判定部１１１で行ってもよい。
　ＬＥＤ制御部１１５は、ＡＥ制御部１１３からの被写体輝度情報に基づいてＬＥＤフラッシュ制御情報を形成し、このＬＥＤフラッシュ制御情報によってＬＥＤ１０８を制御する。
　シーン判定部１１１は、人物判定部１１２より得られた人物情報と、ＡＥ制御部１１３より得られた被写体輝度情報と、ＡＦ制御部１１４等より得られた被写体距離情報と、ＬＥＤ制御部１１５により得られたＬＥＤフラッシュ制御情報と、に基づいて、現在の撮影シーンが、例えば「人物シーンモード」、「マクロシーンモード」又は「風景シーンモード」のうちのどれであるかを判定する。シーン判定部１１１は、判定結果であるシーン情報を画像情報と共に表示部１０６に出力し、これらを表示させる。
　カウンタ１１６は、コンティニュアスＡＦ動作を開始してからの、ＡＦ制御を行った回数であるＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間をカウントする。
　カウンタ１１６は、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が所定の閾値以上になった場合に、このことをＡＦドライバ１０９に通知する。そして、ＡＦドライバ１０９は、この通知を受けると、レンズ１０１の位置を基準位置に移動させる。これにより、レンズ１０１の位置が基準位置にリセットされる。
　この基準位置とは、図１に示した機械的端点である。また基準位置は、図１に示した光学端点であってもよい。但し、基準位置は、物理的な基準となる位置なので、機械的接点を基準位置にすることが好ましい。
　また、カウンタ１１６は、上記ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が所定の閾値以上になった場合に、このことをレンズ１０１の位置を推測する回路（本実施の形態のＡＦ制御部１１４）に通知する。すると、レンズ１０１の位置を推測する回路は、一旦、レンズ１０１の推測位置をリセットした後に、再びＡＦ制御部１１４から出力される新たな制御量を順次用いてレンズ１０１の位置を推測していく。
　このように、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が所定の閾値以上になった場合に、レンズ１０１の位置を基準位置にリセットすると共に算出したレンズ推測位置をリセットし、その後に、新たにＡＦ制御部１１４から出力される新たな制御量を順次用いてレンズ１０１の位置を推測したことにより、レンズ推測位置の累積誤差を低減できる。この結果、レンズ位置の推測精度が向上するので、自動シーン判定の精度が向上する。
　次に、図３を用いて、本実施の形態の動作を説明する。なお、図３は、本実施の形態の特徴である、コンティニュアスＡＦ動作中、所定の条件になったときに、レンズ１０１を基準位置に移動させる動作を中心に示したものである。
　カメラ１００は、ステップＳＴ１０で処理を開始すると（すなわちカメラ１００が起動されると）、続くステップＳＴ１１でコンティニュアスＡＦ動作を開始する。このコンティニュアスＡＦ動作の開始に伴って、自動シーン判定及び被写体位置推測（レンズ位置推測）動作が開始される。
　続くステップＳＴ１２では、カウンタ１１６によって撮像画像フレーム数のカウントが開始される。ステップＳＴ１３では、カウンタ１１６によってカウントされた撮像画像フレーム数が一定以上か否か判断する。
　そして、撮像画像フレーム数が一定以上となると、ステップＳＴ１４に移って、ＡＦドライバ１０９がレンズ１０１を基準位置に移動させる。この基準位置への移動動作は、一般的なワンショットＡＦ動作時に行われる動作と同様でもいいし、レンズが物理的に駆動できる最大量分ＡＦを動作させることでもよい。また、カメラ１００は、これに伴って、それまで計算されたレンズ推測位置をリセットする。これにより、レンズ推測位置の累積誤差がクリアされる。
　次に、ステップＳＴ１５において、カウンタ１１６の撮像画像フレーム数が初期化（リセット）され、続くステップＳＴ１６で処理を終了する。このように、カメラ１００は、コンティニュアスＡＦ動作開始後の撮像画像フレーム数が一定値以上となった場合に、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットする。
　図４に、レンズ推測位置の誤差のイメージを示す。図４の例は、コンティニュアスＡＦ動作後の撮像画像フレーム数が１００を超えた場合に、レンズ１０１の位置を基準位置に移動させた例を示すものである。図から、コンティニュアスＡＦ動作後の撮像画像フレーム数が増えるに従って、推測位置と実際の位置との差である誤差が増加していくが、レンズ１０１を基準位置に戻すことにより、累積誤差が０にクリアされることが分かる。
　カメラ１００は、再びコンティニュアスＡＦ動作を開始すると、基準位置からレンズ１０１を順次移動させてコンティニュアスＡＦ動作を行うと共に、これに伴って、ＡＦ制御部１１４の制御量に基づいて基準位置からのレンズ１０１の推測位置を順次算出する。
　なお、図３の例では、コンティニュアスＡＦ動作を開始後の撮像画像フレームをカウントし、カウントした撮像画像フレーム数が一定値以上となった場合に、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットした例について説明したが、上述したように、撮像画像フレーム数に換えて、コンティニュアス動作開始後の、ＡＦ動作回数または時間が一定値以上となった場合に、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットしてもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が閾値以上になった場合に、レンズ１０１の位置を基準位置にリセットしたことにより、ＡＦ制御部１１４の制御量に基づいて推測されるレンズ推測位置の累積誤差がリセットされるので、レンズ位置の推測精度を向上させることができる。この結果、自動シーン判定の精度を向上させることができる。
　なお、本実施の形態では、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が閾値以上になった場合について説明したが、これに限らず、たとえば、基準点から離れ位置の推測を開始した時点からの、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が閾値以上になった場合にレンズ１０１の位置を基準位置にリセットしてもよい。
　［実施の形態２］
　図２との対応部分に同一符号を付して示す図５に、本実施の形態のカメラ２００の要部構成を示す。本実施の形態のカメラ２００は、カメラ１００（図１）の構成に加えて、カメラ２００の姿勢を検出する姿勢検出部２０１と、姿勢検出部２０１により得られた姿勢情報に基づいて、カウンタ１１６のカウント値を補正する補正計算部２１１とを有する。
　本実施の形態のカメラ２００は、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間のカウント値を、姿勢情報を基に補正する。
　図６に示すように、カメラ２００を携帯電話機に搭載する場合には、姿勢検出部２０１も携帯電話機に搭載すればよい。姿勢検出部２０１は、例えば加速度センサであり、カメラ２００（携帯電話機）の姿勢の変化に応じて変化する重力差を検出し、この重力差に基づいてカメラ２００の姿勢を検出する。
　姿勢検出部２０１は、例えば図７に示すように、標準姿勢（図７Ａ）か下向き姿勢（図７Ｂ）か上向き姿勢（図７Ｃ）かなどの複数の姿勢を検出する。そして、補正計算部２１１が、予め各姿勢毎に設定された補正係数を使ってカウント値を補正する。
　例えば、標準姿勢での補正係数を１．０、下向き姿勢での補正係数を１．０５、上向き姿勢での補正係数を１．１０に設定しておく。この場合、カウンタ１１６のカウント値が１０のときの補正後のカウント値は、標準姿勢の場合に１０、下向き姿勢の場合に１０．５、上向き姿勢の場合に１１となる。
　重力による影響が多い姿勢（すなわち推測位置に誤差が生じ易い姿勢）ほど、予め補正係数を高めに設定することで、影響の多い姿勢の場合ほど早めにレンズ１０１を基準位置にリセットして累積誤差の増加を抑制できるようになる。
　次に、図８を用いて、本実施の形態の動作を説明する。
　カメラ２００は、ステップＳＴ２０で処理を開始すると（すなわちカメラ２００が起動されると）、続くステップＳＴ２１でコンティニュアスＡＦ動作を開始する。続くステップＳＴ２２では、カウンタ１１６によって撮像画像フレーム数のカウントが開始される。
　ステップＳＴ２３では、姿勢検出部２０１によってカメラ２００（携帯電話機）の姿勢が検出される。そして、検出された姿勢が標準姿勢であった場合には、補正計算部２１１が、ステップＳＴ２４－１において補正係数Ａを読み出し、ステップＳＴ２５においてカウンタ１１６によってカウントされた撮像画像フレーム数を補正係数Ａを用いて補正する。また、検出された姿勢が下向き姿勢であった場合には、補正計算部２１１が、ステップＳＴ２４－２において補正係数Ｂを読み出し、ステップＳＴ２５においてカウンタ１１６によってカウントされた撮像画像フレーム数を補正係数Ｂを用いて補正する。また、検出された姿勢が上向き姿勢であった場合には、補正計算部２１１が、ステップＳＴ２４－３において補正係数Ｃを読み出し、ステップＳＴ２５においてカウンタ１１６によってカウントされた撮像画像フレーム数を補正係数Ｃを用いて補正する。
　なお、ステップＳＴ２３－ＳＴ２４－ＳＴ２５の処理は、撮像画像フレーム数のカウント中に、姿勢変化を検出した際に、随時、補正係数を切替えながら行うとよい。
　ステップＳＴ２６では、補正後の撮像画像フレーム数が一定以上か否か判断する。そして、撮像画像フレーム数が一定以上となると、ステップＳＴ２７に移って、ＡＦドライバ１０９がレンズ１０１を基準位置に移動させる。また、カメラ２００は、これに伴って、それまで計算されたレンズ推測位置をリセットする。これにより、レンズ推測位置の累積誤差がクリアされる。
　次に、ステップＳＴ２８において、カウンタ１１６の撮像画像フレーム数が初期化（リセット）され、続くステップＳＴ２９で処理を終了する。このように、カメラ２００は、コンティニュアスＡＦ動作開始後の撮像画像フレーム数のカウント値を、姿勢に応じて補正し、この補正後のカウント値が一定値以上となった場合に、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットする。
　なお、図８の例では、コンティニュアスＡＦ動作を開始後の撮像画像フレームのカウント値を姿勢に応じて補正した例について説明したが、勿論、撮像画像フレーム数に換えて、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数または時間を姿勢に応じて補正してもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１に加えて、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間を、カメラ２００の姿勢に応じて補正したことにより、実施の形態１の効果に加えて、レンズ推測位置に誤差が生じ易い姿勢ほど早めにレンズ１０１を基準位置にリセットできるので、累積誤差の増加を一段と抑制できるようになる。
　なお、本実施の形態では、姿勢に応じてカウント値を補正する場合について述べたが、姿勢に応じてステップＳＴ２６での一定値（閾値）を変えるようにしても、同様の効果を得ることができる。
　［実施の形態３］
　図２との対応部分に同一符号を付して示す図９に、本実施の形態のカメラ３００の要部構成を示す。本実施の形態のカメラ３００は、カメラ１００（図１）の構成に加えて、手ぶれ検出部３０１と、動き検出部３１１とを有する。手ぶれ検出部３０１は、例えば加速度センサによって構成されており、カメラ３００が搭載された携帯端末装置の手ぶれを検出する。動き検出部３１１は、撮像画像に基づいて被写体ぶれを検出する。
　本実施の形態のカメラ３００は、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が一定以上になった場合でも、手ぶれ検出部３０１による手ぶれ、または、動き検出部３１１による被写体ぶれが検出されるまでは、レンズ１０１の基準位置への移動を待機し、手ぶれまたは被写体ぶれをトリガとして、レンズ１０１を基準位置へ移動させる。
　これにより、レンズ１０１を基準位置へ移動させることが原因となって撮像画像が見苦しくなることを回避できる。つまり、ＡＦ動作回数、撮像画像フレーム数、または時間が一定以上になった時点で、すぐにレンズ１０１を基準位置へ移動させると、一定期間毎に撮像画像にＡＦの動作が見えて、撮像画像が見苦しくなるおそれがある。本実施の形態では、撮像画像にぶれがあったときに便乗して、レンズ１０１を基準位置へ移動させるので、撮像画像にＡＦ動作が現れにくくなる。この結果、レンズ１０１を基準位置へ移動させる際の撮像画像の見苦しさを防ぐことができる。
　次に、図１０を用いて、本実施の形態の動作を説明する。
　カメラ３００は、ステップＳＴ３０で処理を開始すると（すなわちカメラ３００が起動されると）、続くステップＳＴ３１でコンティニュアスＡＦ動作を開始する。続くステップＳＴ３２では、カウンタ１１６によって撮像画像フレーム数のカウントが開始される。ステップＳＴ３３では、カウンタ１１６によってカウントされた撮像画像フレーム数が一定以上か否か判断する。撮像画像フレーム数が一定以上となると、ステップＳＴ３４に移る。
　ステップＳＴ３４では、手ぶれ検出部３０１による手ぶれ、または、動き検出部３１１による被写体ぶれが検出されるまで待機し、手ぶれまたは被写体ぶれが検出されると、ステップＳＴ３５に移る。
　ステップＳＴ３５では、ＡＦドライバ１０９がレンズ１０１を基準位置に移動させる。また、カメラ３００は、これに伴って、それまで計算されたレンズ推測位置をリセットする。これにより、レンズ推測位置の累積誤差がクリアされる。
　次に、ステップＳＴ３６において、カウンタ１１６の撮像画像フレーム数が初期化（リセット）され、続くステップＳＴ３７で処理を終了する。このように、カメラ３００は、手ぶれまたは被写体ぶれが検出されるまで、レンズ１０１の基準位置への移動を待機し、手ぶれまたは被写体ぶれが検出されたときに、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットする。
　なお、図１０の例では、コンティニュアスＡＦ動作を開始後の撮像画像フレームをカウントする例について説明したが、勿論、コンティニュアスＡＦ動作開始後の、ＡＦ動作回数または時間をカウントしてもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態１に加えて、手ぶれまたは被写体ぶれが検出されるまで、レンズ１０１の基準位置への移動を待機し、手ぶれまたは被写体ぶれが検出されたときに、レンズ１０１の位置及びレンズ１０１の推測位置をリセットしたことにより、実施の形態１の効果に加えて、レンズ１０１を基準位置へ移動させることにより生じる撮像画像の見苦しさを防ぐことができる。
　なお、本実施の形態では、手ぶれ検出部３０１及び動き検出部３１１を設けた場合について述べたが、手ぶれ検出部３０１または動き検出部３１１のいずれか一方のみを設け、手ぶれまたは被写体ぶれのいずれか一方のみをトリガとしてレンズ１０１を基準位置へ移動させてもよい。
　２００９年５月１１日出願の特願２００９－１１４７９１の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明に係るカメラ、携帯端末装置及びレンズの位置制御方法は、カメラ付き携帯電話機などのカメラに有用である。また、レンズの位置制御方法として携帯端末以外の各種電子機器に組み込むことも可能である。
　１００、２００、３００　カメラ
　１０１　レンズ
　１０９　ＡＦドライバ
　１１０、２１０、３１０　制御部
　１１１　シーン判定部
　１１２　人物判定部
　１１３　ＡＥ制御部
　１１４　ＡＦ制御部
　１１５　ＬＥＤ制御部
　１１６　カウンタ
　２０１　姿勢検出部
　２１１　補正計算部
　３０１　手ぶれ検出部
　３１１　動き検出部
 

Claims (8)

  1. 　オートフォーカス制御部と、
    　前記オートフォーカス制御部の制御結果に基づいて、レンズの位置を推測するレンズ位置推測部と、
    　オートフォーカス回数、時間又は撮影フレーム数が閾値以上となった場合、前記レンズの位置を基準位置に移動するレンズ駆動部と、
    　を具備するカメラ。
  2. 　前記オートフォーカス回数、前記時間又は前記撮影フレーム数、或いは前記閾値を、カメラの姿勢に応じて補正する補正部を、さらに具備する、
    　請求項１に記載のカメラ。
  3. 　前記レンズ駆動部は、前記オートフォーカス回数、前記時間又は前記撮影フレーム数が閾値以上であり、かつ、手ぶれ又は被写体ぶれが検出された場合に、前記レンズの位置を基準位置に移動する、
    　請求項１に記載のカメラ。
  4. 　前記レンズを移動する前記基準位置は、機械的端点である、
    　請求項１に記載のカメラ。
  5. 　前記オートフォーカス制御部は、継続的にオートフォーカスを行うコンティニュアスオートフォーカスを行い、
    　前記レンズ駆動部は、前記コンティニュアスオートフォーカス中に前記オートフォーカス回数、前記時間又は前記撮影フレーム数が閾値以上となった場合、前記レンズの位置を基準位置に移動する、
    　請求項１に記載のカメラ。
  6. 　シーン判定部をさらに具備し、
    　前記レンズ位置推測部により得られたレンズ位置推定結果は、前記シーン判定部で用いられる、
    　請求項１に記載のカメラ。
  7. 　請求項１に記載のカメラを具備する携帯端末装置。
  8. 　前記オートフォーカス制御部の制御結果に基づいて、レンズの位置を推測するレンズ位置推測ステップと、
    　オートフォーカス回数、時間又は撮影フレーム数が閾値以上となった場合、前記レンズの位置を基準位置に移動するレンズ駆動ステップと、
    　を含むレンズの位置制御方法。
     
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