JP2002122773A - 合焦装置、電子カメラ及び合焦方法 - Google Patents
合焦装置、電子カメラ及び合焦方法Info
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Abstract
き、しかも適正な合焦位置を設定することが可能な合焦
装置を提供する。 【解決手段】 撮像素子12に被写体像が結像するよう
に焦点位置を調整するための焦点調整手段11と、焦点
調整手段を移動させる移動手段15と、焦点調整手段を
移動させながら取得された画像信号のコントラスト値に
基づいて合焦位置を検出する検出手段18,19と、合
焦位置を検出するために焦点調整手段を移動させる範囲
である走査範囲を、焦点調整手段の焦点調整可能範囲内
でかつそれより狭い範囲に設定する走査範囲設定手段1
9とを備える。
Description
メラ及び合焦方法に関する。
ントラスト方式(山登り方式)のものが知られている。
この方式は、合焦レンズを移動(繰り出し、繰り込み)
させながら画像信号を取得し、その高周波成分(コント
ラスト値)がピークとなる位置を合焦位置と判断し、そ
の位置に合焦レンズを移動させるものである(例えば
「NHK技術研究報告(昭和40年、第17巻、第1
号、通算86号、第21頁〜第37頁)」に詳しい)。
焦レンズを任意の方向に駆動してコントラスト値の増減
を判断する(Y1;方向判断処理)。続いて、方向判断
結果に基づき、コントラスト値が増加する方向に合焦レ
ンズを駆動し、コントラスト値が増加方向から減少方向
に移行することで合焦レンズが合焦位置を通過したとの
判断をする(Y2;合焦位置越え判断処理)。その後、
コントラスト値の最大位置(ピーク位置)すなわち合焦
位置に合焦レンズを戻して(Y3;合焦位置戻し処
理)、AF処理が終了する。
は、フリッカ等のノイズの影響を考慮して、方向判断処
理や合焦位置越え判断処理における合焦レンズの駆動距
離を長めにとっていたため、AF処理に費やされる時間
が長かった。そのため、短い時間間隔で連続的に撮影を
行う連写の場合、各撮影の度に上述したようなAF処理
を行うことが困難であることから、最初の撮影時にのみ
AF処理を行ってロック状態にし、その後はAF処理を
行わずにロック状態のまま撮影を行うようにしていた。
したがって、2回目以降の撮影では、必ずしも適正な合
焦位置で撮影がなされるとは言えなかった。
ものであり、合焦処理に費やす時間を短縮することがで
き、しかも適正な合焦位置を設定することが可能な合焦
装置、電子カメラ及び合焦方法を提供することを目的と
している。
は、撮像素子に被写体像が結像するように焦点位置を調
整するための焦点調整手段と、上記焦点調整手段を移動
させる移動手段と、上記焦点調整手段を移動させながら
取得された画像信号のコントラスト値に基づいて合焦位
置を検出する検出手段と、合焦位置を検出するために上
記焦点調整手段を移動させる範囲である走査範囲を、上
記焦点調整手段の焦点調整可能範囲内でかつそれより狭
い範囲に設定する走査範囲設定手段と、を備えたことを
特徴とする。
である。
範囲を特定の位置を基準として振り分けるように設定す
る。
る画像信号の取得を伴わずに上記焦点調整手段を上記特
定の位置から上記走査範囲のいずれか一方の端部に移動
させ、その後、上記検出手段による画像信号の取得を伴
いながら上記焦点調整手段を上記走査範囲の他方の端部
に向けて移動させる。
焦点調整可能範囲とするか又は上記走査範囲設定手段に
よって設定された走査範囲とするかの選択をする走査範
囲選択手段を備える。
出できなかった場合に上記特定の位置を合焦位置とみな
す。
の合焦位置の移動方向に基づいて上記特定の位置を基準
とした走査範囲の振り分け幅を異ならせる。
と、連写撮影モード又は静止画撮影モードを選択する撮
影モード選択手段とを備え、上記走査範囲選択手段は、
連写撮影モードが選択されたときには、上記走査範囲設
定手段によって設定された走査範囲を選択することを特
徴とする。
りである。
範囲設定手段によって設定された走査範囲を変更する変
更手段を有する。
ラスト値に応じて走査範囲を変更する。
応じて走査範囲を変更する。
走査範囲設定手段は、上記可変焦点撮影系の焦点距離に
かかわらず被写体までの距離範囲が一定となるように走
査範囲を設定する。
所定の走査範囲内で移動させながら画像信号を取得し、
取得された画像信号のコントラスト値に基づいて合焦位
置を検出する合焦方法であって、特定の撮影モードの場
合には、上記焦点調整手段の走査範囲を、特定の位置を
基準として通常の撮影モードの走査範囲よりも狭い範囲
に設定して、合焦位置の検出を行うことを特徴とする。
参照して説明する。
係る電子カメラの主要部の構成例を示したブロック図で
ある。
ラと同様であり、撮影レンズ系11(合焦レンズ等)、
撮影レンズ系11によって結像された被写体像(被写体
光)を光電変換するCCD等の撮像素子12、信号増
幅、サンプル・ホールド、A/D変換及び輝度・色変換
等の処理を行う撮像処理回路13から構成されている。
撮影レンズ系11のレンズは、モータ駆動回路14から
の制御に基づきレンズ駆動モータ15によって駆動され
る。
処理等に必要な基準信号(水平同期信号、垂直同期信号
等)を生成するものであり、この信号発生回路16によ
って撮像素子12や撮像処理回路13等の各種タイミン
グが制御される。撮像処理回路13の出力は出力端子部
17に接続されており、この出力端子部17を介して図
示しない記録・再生系に画像信号を出力できるようにな
っている。
スフィルタ(BPF)18に入力しており、このバンド
パスフィルタ18により、合焦の程度を評価するための
高周波成分が輝度信号から抽出される。
制御するためのものであり、CPU、ROM、RAM、
タイマー等によって構成されている。
理回路13から出力される輝度信号(Y信号)を積分す
ることにより測光処理(AE処理)が行われ、色信号
(C信号)によりホワイトバランス処理(WB処理)が
行われる。また、バンドパスフィルタ18で抽出された
高周波成分(コントラスト値)を積分し、その評価値
(AF評価値)に基づいて自動合焦処理(AF処理)が
行われる。このとき、垂直同期信号(VD信号)及び水
平同期信号(HD信号)を利用して、積分エリアを複数
設定したり可変にしたりすることも可能である。同様
に、AE/WBのエリアを複数設定したり可変にしたり
することも可能である。さらに、AE処理における撮像
素子12の蓄積積分時間を可変にする機能(素子シャッ
タ機能)も備えている。
位置に関する処理も行われる。すなわち、AF時にモー
タ駆動回路14を介してレンズ駆動モータ15を駆動す
ることで、撮影レンズ系11の合焦レンズを合焦位置に
移動させる機能を有している。また、連写撮影モード時
において、合焦レンズの走査範囲を通常の静止画撮影モ
ードにおける走査範囲よりも狭い範囲に設定する機能
や、撮影レンズの焦点距離、画像信号のコントラスト値
或いは被写体の輝度値に応じて走査範囲を変更する機能
を有している。
モードを連写撮影モードや通常の静止画撮影モードに切
り換えるモードスイッチ等の各種スイッチによって構成
されている。
子カメラの動作について、フローチャート等を用いて説
明する。
基本的な動作例を示したフローチャートである。
或いは通常の静止画撮影モードが選択されているかの判
断がなされる(S1)。静止画撮影モードが選択されて
いる場合には、合焦レンズの駆動範囲(走査範囲)が通
常の駆動範囲、すなわち合焦位置を検出するための通常
の焦点調整可能範囲に設定され(S2)、通常のAF処
理が行われる(S3)。
は、まず連写の1枚目か否かが判断され(S4)、1枚
目である場合には通常と同じ合焦処理が行われる。2枚
目以降であれば、合焦レンズの駆動範囲(走査範囲)が
通常の駆動範囲(焦点調整可能範囲)内で且つそれより
も狭い範囲に設定される(S5)。連写では短い時間間
隔で連続的に撮影が行われるため、連続する撮影間では
一般に被写体が大きく移動するとは考え難い。そこで、
連写撮影モードの場合には、合焦レンズの駆動範囲を通
常の駆動範囲よりも狭く設定し、合焦処理時間が短くな
るようにしている。具体的には、図3に示すように、現
在の合焦位置(その前の撮影の合焦位置)を中心とし
て、駆動範囲を両側の狭い範囲に振り分けるようにして
いる。駆動範囲は、例えば焦点深度の4倍程度とする。
に示すように、合焦レンズを駆動範囲の一方の端点に高
速移動させる。このとき、従来のような方向判断処理は
行わず、すなわちAF処理のための信号検出処理を伴わ
ずに、合焦レンズの移動を行う(S6)。続いて、合焦
位置越え判断を伴って、すなわちAF処理のための信号
検出処理を伴いながら、合焦レンズを駆動範囲の他方の
端点に移動させる(S7)。さらに、合焦位置越え判断
によって検出された合焦位置へ合焦レンズを移動させる
(S8)。なお、S7の処理において、合焦レンズを駆
動範囲の他方の端点まで移動させる必要は必ずしもな
く、他方の端点に移動させる途中の段階で合焦位置越え
判断がなされた場合には、その段階で他方の端点への移
動を止めて合焦位置へ戻すようにしてもよい。
には一般的に合焦範囲が狭いことを利用して、連写撮影
モードにおいては、合焦レンズの駆動範囲を通常の駆動
範囲よりも狭く設定し、さらに従来のような方向判断処
理は行わずに合焦レンズを一方の端点に移動させるよう
にしたので、従来よりもAF処理に費やす時間を大幅に
短縮することが可能となる。したがって、適正な合焦位
置で高速の連写を行うことが可能となる。
他の動作例を示したフローチャートである。本動作例
は、合焦位置の検出ができなかった場合の処理(エラー
処理)に関するものである。
目以降の撮影の場合、図2に示した例と同様にして、合
焦レンズの駆動範囲(走査範囲)を通常の駆動範囲より
も狭い範囲に設定した後(S21)、合焦レンズを現在
の合焦位置(その一つ前の撮影の合焦位置、つまり2枚
目撮影時は1枚目の合焦位置)Pから駆動範囲の一方の
端点に高速移動させ(S22)、さらに合焦位置越え判
断を伴いながら合焦レンズを駆動範囲の他方の端点に移
動させる(S23)。
たか否かが判断され(S24)、合焦位置越え判断が正
常になされた場合には、図2に示した例と同様にして、
合焦位置越え判断によって検出された合焦位置へ合焦レ
ンズを移動させる(S25)。合焦位置越え判断によっ
て合焦位置が検出されなかった場合には、元の合焦位置
(その一つ前の撮影の合焦位置)Pを合焦位置と見なし
て、その位置へ合焦レンズを高速移動させる(S2
6)。
合焦位置の検出ができなかった場合にも確実に連写を行
うことが可能となる。
焦処理の他の動作例を示したフローチャートである。こ
れらの動作例は、連写撮影モードが選択されている場合
において、被写体の輝度値或いは画像信号のコントラス
ト値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更する処理に関
するものである。
応じて合焦レンズの走査範囲を変更する場合の動作例を
説明する。
度値を入力し(S41)、その輝度値が予め決められた
値K1よりも大きいか否かが判断される(S42)。輝
度値がK1よりも大きくない場合、すなわち輝度値がK
1以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲(走査範
囲)を連写撮影モードの2枚目における通常の駆動範囲
(以後、通常狭範囲と記す)よりも広く設定する(S4
3)。輝度値がK1よりも大きい場合には、輝度値が予
め決められた値K2(ただし、K2>K1)よりも大き
いか否かが判断される(S44)。輝度値がK2よりも
大きくない場合、すなわち、輝度値がK1よりも大きく
K2以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常
狭範囲に設定する(S45)。輝度値がK2よりも大き
い場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭範囲よりも
狭く設定する(S46)。被写体が明るい方が一般にコ
ントラストのピーク値が検出しやすいからである。
定した後、図2のフローチャートに示したS5〜S7の
ステップと同様にして、合焦レンズを合焦位置に移動さ
せる(S47〜S49)。
ラスト値に応じて合焦レンズの走査範囲を変更する場合
の動作例を説明する。
1)、そのコントラスト値が予め決められた値C1より
も大きいか否かが判断される(S82)。コントラスト
値がC1よりも大きくない場合、すなわちコントラスト
値がC1以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲
(走査範囲)を連写撮影モードにおける通常狭範囲より
も広く設定する(S83)。コントラスト値がC1より
も大きい場合には、コントラスト値が予め決められた値
C2(ただし、C2>C1)よりも大きいか否かが判断
される(S84)。コントラスト値がC2よりも大きく
ない場合、すなわち、コントラスト値がC1よりも大き
くC2以下である場合には、合焦レンズの駆動範囲を通
常狭範囲に設定する(S85)。コントラスト値がC2
よりも大きい場合には、合焦レンズの駆動範囲を通常狭
範囲よりも狭く設定する(S86)。
定した後、図2のフローチャートに示したS5〜S7の
ステップと同様にして、合焦レンズを合焦位置に移動さ
せる(S87〜S89)。
等、所定のパラメータ値に応じて合焦レンズの走査範囲
を変更することにより、合焦判断の確実性とともに合焦
処理の迅速化をはかることが可能となる。
るための判断対象として、輝度値及びコントラスト値を
それぞれ単独で用いるようにしたが、これらを組み合わ
せて判断を行うようにしてもよい。
を用いた場合について、被写体距離と合焦レンズ(フォ
ーカスレンズ)位置との関係を示したものである。
合焦レンズ位置を表す合焦カーブは、指示された焦点距
離に応じて変化する。連写撮影モードでない場合或いは
連写の1枚目の場合、合焦レンズの移動範囲は、テレ端
時には範囲a、ワイド端時には範囲bとなる。一方、連
写の2枚目以降では、被写体距離相当で一定の狭い範囲
cが設定され、合焦レンズの実際の移動範囲は、テレ端
時には範囲d、ワイド端時には範囲eとなる。すなわ
ち、ズームレンズを用いた場合、連写の2枚目以降で
は、指示された焦点距離にかかわらず被写体距離相当で
一定の狭い範囲cが設定され、合焦レンズの実際の移動
範囲は指示された焦点距離に応じて変化することにな
る。
方の変更例について示したものである。合焦レンズの走
査範囲は、現在の合焦位置を中心としてその両側に等し
く振り分けるようにしてもよいが、以下に示すような観
点から、現在の合焦位置を基準とした走査範囲の振り分
け幅を互いに異ならせるようにしてもよい。
われるため、連続する撮影間では一般に被写体は同一方
向に移動している場合が多い。したがって、前回の撮影
までの被写体の移動方向に基づいて、すなわち前回の撮
影までの合焦レンズの駆動方向(合焦位置の移動方向)
に基づいて、その次の撮影時における合焦位置をある程
度予測することが可能である。
る3回の撮影における各合焦位置について示したもので
ある。図9(c)では、前々回(図9(a))及び前回
(図9(b))の撮影における合焦位置の移動方向に基
づき、前回(図9(b))の合焦位置を基準として、そ
の両側の走査範囲の振り分け幅(SC1、SC2)を互
いに異ならせるようにしている。すなわち、前回までの
移動方向と同一方向側の振り分け幅を相対的に大きくし
ている。
移動方向に基づいて、走査範囲の振り分け幅を異ならせ
ることにより、効率的に合焦レンズを駆動することがで
き、合焦処理を高速化することが可能となる。
発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣
旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施するこ
とが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階
の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み
合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例え
ば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除
されても、所定の効果が得られるものであれば発明とし
て抽出され得る。
レンズ等の焦点調整手段の走査範囲を通常の走査範囲よ
りも狭く設定することにより、合焦処理に費やされる時
間を短縮することができ、しかも適正な合焦位置を設定
することが可能となる。
構成例を示したブロック図。
作例を示したフローチャート。
について示した図。
について示した図。
を示したフローチャート。
を示したフローチャート。
を示したフローチャート。
ンズ位置との関係について示した図。
囲の設定の仕方の変更例について示した図。
て示した図。
Claims (12)
- 【請求項1】撮像素子に被写体像が結像するように焦点
位置を調整するための焦点調整手段と、 上記焦点調整手段を移動させる移動手段と、 上記焦点調整手段を移動させながら取得された画像信号
のコントラスト値に基づいて合焦位置を検出する検出手
段と、 合焦位置を検出するために上記焦点調整手段を移動させ
る範囲である走査範囲を、上記焦点調整手段の焦点調整
可能範囲内でかつそれより狭い範囲に設定する走査範囲
設定手段と、 を備えたことを特徴とする合焦装置。 - 【請求項2】上記走査範囲設定手段は、上記走査範囲を
特定の位置を基準として振り分けるように設定すること
を特徴とする請求項1に記載の合焦装置。 - 【請求項3】上記移動手段は、上記検出手段による画像
信号の取得を伴わずに上記焦点調整手段を上記特定の位
置から上記走査範囲のいずれか一方の端部に移動させ、
その後、上記検出手段による画像信号の取得を伴いなが
ら上記焦点調整手段を上記走査範囲の他方の端部に向け
て移動させることを特徴とする請求項2に記載の合焦装
置。 - 【請求項4】上記走査範囲を上記焦点調整手段の焦点調
整可能範囲とするか又は上記走査範囲設定手段によって
設定された走査範囲とするかの選択をする走査範囲選択
手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれ
かに記載の合焦装置。 - 【請求項5】上記検出手段によって合焦位置を検出でき
なかった場合に上記特定の位置を合焦位置とみなすこと
を特徴とする請求項2に記載の合焦装置。 - 【請求項6】上記走査範囲設定手段は、それまでの合焦
位置の移動方向に基づいて上記特定の位置を基準とした
走査範囲の振り分け幅を異ならせることを特徴とする請
求項2に記載の合焦装置。 - 【請求項7】請求項4に記載の合焦装置と、 連写撮影モード又は静止画撮影モードを選択する撮影モ
ード選択手段とを備え、 上記走査範囲選択手段は、連写撮影モードが選択された
ときには、上記走査範囲設定手段によって設定された走
査範囲を選択することを特徴とする電子カメラ。 - 【請求項8】上記走査範囲選択手段は、上記走査範囲設
定手段によって設定された走査範囲を変更する変更手段
を有することを特徴とする請求項7に記載の電子カメ
ラ。 - 【請求項9】上記変更手段は、画像信号のコントラスト
値に応じて走査範囲を変更することを特徴とする請求項
8に記載の電子カメラ。 - 【請求項10】上記変更手段は、被写体の輝度値に応じ
て走査範囲を変更することを特徴とする請求項8に記載
の電子カメラ。 - 【請求項11】可変焦点撮影系をさらに備え、 上記走査範囲設定手段は、上記可変焦点撮影系の焦点距
離にかかわらず被写体までの距離範囲が一定となるよう
に走査範囲を設定することを特徴とする請求項7に記載
の電子カメラ。 - 【請求項12】焦点調整手段を所定の走査範囲内で移動
させながら画像信号を取得し、取得された画像信号のコ
ントラスト値に基づいて合焦位置を検出する合焦方法で
あって、 特定の撮影モードの場合には、上記焦点調整手段の走査
範囲を、特定の位置を基準として通常の撮影モードの走
査範囲よりも狭い範囲に設定して、合焦位置の検出を行
うことを特徴とする合焦方法。
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