JP2005283957A

JP2005283957A - 撮像装置の自動焦点制御装置

Info

Publication number: JP2005283957A
Application number: JP2004097581A
Authority: JP
Inventors: Kanichi Furuyama; 貫一古山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】コントラストＡＦ方式の合焦方法において、合焦動作を速くする。
【解決する手段】撮影環境を赤外線の出力レベルから、室内か屋外かを判定し、室内であれば、フォーカスレンズ１を、被写体Ｓに近い側の第１区間A内を移動させ、屋外であれば、被写体Ｓから遠い側の第２区間B内を移動させて、合焦点を得る。フォーカスレンズ１を第１区間A又は第２区間Bを移動させるだけでよいから、オートフォーカスに要する時間を短縮できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に於いて、室内撮影と屋外撮影の別を自動的に判断して、フォーカスレンズを合焦点に速やかに移動させることのできる自動合焦方法、自動合焦装置、該合焦装置を具えた撮像装置に関するものである。

電子撮像装置における合焦方法、装置は、「山登り方式」と呼ばれる、コントラストＡＦ(オートフォーカス)方式が一般的である(特許文献１)。
これは撮像用のＣＣＤ出力をそのままオートフォーカス用に使用できるからである。
このコントラストＡＦは、被写体Ｓに向けたフォーカスレンズを微小ずつ動かしながらその都度撮像素子の出力をコントラストの強弱を数値化処理し、その処理値が極大値に達した点を被写体Ｓに対する合焦点と判断する。

特開２００１−１３３６７９号公報

上記コントラストＡＦの場合、フォーカスレンズを該レンズの移動可能範囲の最遠端点から最至近点の間を、微小ずつ光軸方向に動かしながらその都度撮像素子の出力を処理し、処理値が極大値の位置にフォーカスレンズを戻す動作を伴うため、時間が掛かる問題があった。
本発明は、撮像装置に、室内撮影か屋外撮影かの判別を自動的に行わしめて、室内撮影と、屋外撮影では、フォーカスレンズの移動区間が異なる様にすることによって、合焦までの時間を短縮できることを課題とする。

本発明の撮像装置の自動合焦方法は、フォーカスレンズ(１)の移動可能範囲の最至近点Ｐ3と最遠端点Ｐ2との間を、被写体Ｓに近い側の第１区間Aと、遠い側の第２区間Bとに分け、第１区間と第２区間の境界上の被写体Ｓに対するフォーカスレンズの合焦点を基準点Ｐ1とし、撮影環境の赤外線を測定し、赤外線の出力レベルがしきい値より小であれば第１区間Aにて、しきい値より大であれば第２区間Bにて、被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させる。

太陽から受ける赤外線の量は、屋外より室内の方が少ないのが一般的である。
撮像装置から被写体Ｓまでの距離は、屋外撮影よりも室内撮影の方が短いのが一般的である。
フォーカスレンズ(１)は、被写体Ｓが該レンズに近いほど、被写体Ｓに対する合焦点は、撮像装置から見て被写体Ｓに近づく。
撮像装置が持つ制御部には、赤外線の量によって、屋外撮影(屋外撮影を想定)か、室内撮影(室内撮影を想定)かを判別するしきい値が設定されている。
室内撮影の場合は、赤外線の出力レベルがしきい値より小となる。従って、フォーカスレンズ(１)は、被写体Ｓに近い側の第１区間Aを、被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動して、該合焦点を得ることができる。被写体Ｓから遠い側の第２区間Bを、フォーカスレンズ(１)が合焦点を求めながら移動する無駄を省くことができるのである。
屋外撮影の場合は、赤外線の出力レベルがしきい値より大となる。従って、フォーカスレンズ(１)は、被写体Ｓに遠い側の第２区間Bを、被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動して、該合焦点を得ることができる。被写体Ｓから近い側の第１区間Aを、フォーカスレンズ(１)が合焦点を求めながら移動する無駄を省くことができるのである。
従って、室内撮影、屋外撮影の別を問わず、被写体Ｓに対する合焦に要する時間を短くできる。

図１は、撮像装置を示し、実施例の撮像装置は、デジタルカメラ(10)であって、シャッター(14)を遠隔操作するためのリモートコントロール用の赤外線センサー(12)をカメラボティ(11)上の適所に具えている。赤外線センサー(12)は、撮影環境の赤外線の量を測定するためのセンサーを兼用する。
デジタルカメラ(10)は、コントラスＡＦ方式のオーフォーカス機能及びこの種カメラに必要な公知の機能を備えている。

図２は、デジタルカメラ(10)の、被写体Ｓに対する合焦装置の制御ブロック図である
合焦装置は、フォーカスレンズ(１)、ＣＣＤ(２)、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(３)、該回路用Ａ／Ｄコンバータ(４)、信号処理回路(５)、制御部(６)、メモリー(７)、前記赤外線センサー(12)及び該センサー用Ａ／Ｄコンバータ(８)、フォーカスレンズ駆動装置(９)を具えている。

ＣＣＤ(２)は、フォーカスレンズ(１)を介して入射した光をアナログ電気信号に変換する。
ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(３)は、ＣＣＤ(２)の出力信号をサンプリングしレベル調整してアナログ映像信号を生成する。
該回路用Ａ／Ｄコンバータ(４)は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路(３)で生成されたアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換する。
信号処理回路(５)は、上記Ａ／Ｄコンバータ(４)で生成された映像データに３つの色信号であるＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成するための処理を施す。
制御部(６)は、画像圧縮回路(62)と判別回路(61)を含み、画像圧縮回路(62)は、信号処理回路(５)で処理された画像データを圧縮して画像メモリー(７)に格納する。
赤外線センサー用Ａ／Ｄコンバータ(８)は、該赤外線センサー(12)が測定した単位時間当たりの赤外線のアナログ量を、デジタル量に変換して制御部(６)の判別回路(61)に送る。
判別回路(61)は、屋外撮影(遠距離撮影を想定)か、室内撮影(近距離撮影を想定)かを区分するもので、赤外線の出力レベルが予め設定したしきい値より大の場合、屋外撮影と判定し、しきい値より小の場合、室内撮影と判定する。
フォーカスレンズ駆動装置(９)は、被写体Ｓに対する合焦点を求めるためにフォーカスレンズ(１)を光軸方向に下記の区間移動させるものである。

図３は、フォーカスレンズ(１)が光軸上を、該レンズの最至近点Ｐ3から最遠端点Ｐ2まで移動する区間を示している。実施例では、最至近点Ｐ3は、デジタルカメラ(10)から３０cm離れた被写体Ｓに対する合焦点である。本実施例では、室内撮影(近距離撮影)区分と屋外撮影(遠距離撮影)区分の境界は、デジタルカメラ(10)から被写体Ｓまでの距離が最大２ｍの位置とし、２ｍ先の被写体Ｓに対してフォーカスレンズ(１)の焦点の合う位置(合焦点)を基準点Ｐ1とする。
基準点Ｐ1と最至近合焦点Ｐ3との間を第１区間Aとし、基準点Ｐ1と最遠端点Ｐ2の間を第２区間Bとする。
室内撮影と判定されたとき、フォーカスレンズ(１)は被写体Ｓに対する合焦点を求めながら、被写体Ｓに近い側の第１区間Aを移動する。
屋外撮影と判定されたとき、フォーカスレンズ(１)は被写体Ｓに対する合焦点を求めながら、第２区間Bを移動する。

実施例では、１回の撮影毎に、フォーカスレンズ(１)は基準点Ｐ1に戻るが、最至近点Ｐ3又は最遠端点Ｐ2に戻しても可い。又、前回撮影時の合焦位置のままとしても可い。
フォーカスレンズ(１)が、基準点Ｐ1以外の位置で待機する場合、以下に説明するフォーカスルーティンにおいて、フォーカスレンズ(１)の待機している区間に、次に撮影する被写体Ｓに対するフォーカスレンズ(１)の合焦点が存在しない場合、待機位置から合焦点の存在する区間まではフォーカスレンズ(１)は素通りすることになる。本発明の説明において、フォーカスレンズ(１)が、被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動する際の「移動」は、上記「素通り」は含まない。

図３に示す、フォーカスルーティンのフローチャートに基づいて、被写体Ｓに対するフォーカスレンズ(１)の合焦方法を説明する。
デジタルカメラ(10)のシャッター(14)を半押しすることで、ステップ１(S1)のフォーカスルーティンが開始される。
ステップ２(S2)で、前回撮影時の赤外線出力レベル及び、屋外撮影又は室内撮影の判別が初期化される。
ステップ３(S3)で、赤外線センサー(12)による単位時間当たりの赤外線の量が測定され、前記赤外センサー用Ａ／Ｄコンバータ(８)で赤外線出力レベルＩを取得する。
ステップ４(S4)で、前記取得した赤外線出力レベルが予め設定したしきい値Ｘより大きいかを判断する。noであれば室内撮影と判断しステップ５(S5)に進む。
ステップ５(S5)で、フォーカスレンズの移動範囲を被写体Ｓに近い側の第１区間Aと判定し、ステップ７(S7)に進む。
ステップ７(S7)で、フォーカスレンズ駆動装置(９)によって、ステップ５(S5)で決めた区間を、微小ずつ光軸方向に動かす。その間、ステップ８(S8)による公知のコントラストＡＦ方式によるオートフォーカス処理がなされ、被写体Ｓに対する合焦点にフォーカスレンズ(１)を位置させる。
ステップ９(S9)に進んでフォーカスルーティンを終了する。

前記ステップ４(S4)で、yes(赤外線出力レベルＩが予め設定したしきい値Ｘより大である場合)であれば、屋外撮影と判断し、ステップ６(S6)へ進む。
ステップ６(S6)で、フォーカスレンズの移動範囲を、被写体Ｓから遠い側の第２区間Bと判定し、ステップ７(S7)に進み、以下、前記同様とする。

室内撮影の場合は、赤外線の出力レベルがしきい値より小となる。従って、フォーカスレンズ(１)は、被写体Ｓに近い側の第１区間Aを、被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動して、該合焦点を得ることができる。被写体Ｓから遠い側の第２区間Bを、フォーカスレンズ(１)が合焦点を求めながら移動する無駄を省くことができるのである。
屋外撮影の場合は、赤外線の出力レベルがしきい値より大となる。従って、フォーカスレンズ(１)は、被写体Ｓに遠い側の第２区間Bを、被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動して、該合焦点を得ることができる。被写体Ｓかに近い側の第１区間Aを、フォーカスレンズ(１)が合焦点を求めながら移動する無駄を省くことができるのである。
従って、室内撮影、屋外撮影の別を問わず、被写体Ｓに対する合焦に要する時間を短くできる。

前記のフォーカスルーティンは、天気の状態、撮影環境或いは被写体Ｓ自体のコントラストの大小等によっては、ステップ４での判断を逆にした方が、より望ましい合焦点を得られる場合がある。
その様な場合に備えて、ステップ８におけるオートフォーカス処理において、予め合焦レベルを決めるしきい値を設定しておき、オートフォーカス処理において得られた数値処理の極大値が該しきい値に達しているか否かを判断し、達しておればステップ９に移り、達していなけば、ステップ５とステップ６の内、通過していなかったステップへ戻る。
即ち、ステップ４で、室内撮影と判定されれば、被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズ(１)を、第１区間Aを優先して移動させ、第１区間Aで得られた極大値が合焦レベルを判定するしきい値に達しない場合は、第２区間Bへ移って被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズ(１)を移動させて、合焦点を得ることができる。

太陽光の紫外線や色温度によっても、室内か屋外かの凡その判断は可能である。
従って、本発明の実施に際して、上記説明中、「赤外線」に関する部分を『紫外線』又は『色温度』に置き換えれば、紫外線出力レベル或いは色温度出力レベルでも、フォーカスレンズ(１)が被写体Ｓに対する合焦点を求めながら移動する区間を、第１区間Aか第２区間Bかを決めることも可能である。

室内撮影で、ハロゲン光等、赤外線の量が多い光源を用いる場合、上記赤外線出力レベルの判定では、屋外撮影(遠距離撮影)と判定する虞れがある。
そこで、赤外線出力レベルの判定に加えて撮影環境の輝度出力レベルを優先させて、判定の誤りを少なくすることができる。
図２の二点鎖線で示す様に、ＣＣＤ(２)を利用して撮影環境の輝度を測定し、測定信号を輝度用Ａ／Ｄ回路(20)によってデジタル信号による出力レベルに変換して判別回路(61)に送り、該輝度の出力レベルが、予め設定した輝度のしきい値より高い場合は、赤外線の量による屋外撮影か室内撮影かの判定通りとする。輝度の出力レベルが、輝度のしきい値を超えない場合は、赤外線の出力レベルによる屋外撮影か室内撮影かの判定に優先して、室内撮影と判定する。
これによって、室内撮影で赤外線の量の多い光源を用いても、室外撮影と判断されることを防止できる。

本発明は、コントラストＡＦ方式の合焦方法を採用した撮像装置に限らず、他の合焦方法を採用した撮像装置にも実施可能である。
又、本発明は、オートフォーカス機能を有する銀塩カメラに実施することも可能である。

上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

デジタルカメラの斜面図である。合焦装置のブロック図である。フォーカスレンズの移動区間の説明図である。フォーカスルーティーンのフローチャートである。

符号の説明

１フォーカスレンズ
２ＣＣＤ
３ＣＤＳ／ＡＧＣ回路
４Ａ／Ｄコンバータ
５信号処理回路
６制御部
61 判別回路
62 画像圧縮回路
７メモリー
８Ａ／Ｄコンバータ
９フォーカスレンズ駆動装置

Claims

フォーカスレンズ(１)の最至近点Ｐ3と最遠端Ｐ2との間を、被写体Ｓに近い側の第１区間Aと、遠い側の第２区間Bとに分け、第１区間Aと第２区間Bの境界上の被写体Ｓに対するフォーカスレンズの合焦点を基準点Ｐ1とし、撮影環境の赤外線の出力レベルがしきい値より小であれば、第１区間Aにて、被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させ、赤外線の出力レベルがしきい値より大であれば、第２区間Bにて、被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させる、撮像装置の自動合焦方法。
請求項１の赤外線に該当する部分を紫外線又は色温度に代えた、請求項１に記載の自動合焦方法。
フォーカスレンズ(１)の最至近点Ｐ3と最遠端点Ｐ2との間を、被写体Ｓに近い側の第１区間Aと、遠い側の第２区間Bとに分け、第１区間Aと第２区間Bの境界上の被写体Ｓに対するフォーカスレンズの合焦点を基準点Ｐ1とし、撮影環境の赤外線の出力レベルがしきい値より小であれば第１区間A、しきい値より大であれば第２区間Bと判定し、更に、撮影環境の輝度の出力レベルがしきい値より小であれば、前記赤外線による判定に優先してフォーカスレンズ(１)の移動範囲を第１区間Aと判定し、総合的に判定された区間にて、被写体Ｓに対する合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させる、撮像装置の自動合焦方法。
第１区間Aと第２区間Bを通じて合焦レベルを決めるしきい値が設定されており、撮影環境に於ける、赤外線、紫外線又は色温度の出力レベルによって判定される区間を優先して、合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させ、該優先区間内でフォーカス処理値が合焦レベルのしきい値に達しなければ、他方の区間へ移って合焦点を求めながらフォーカスレンズを移動させる、請求項１乃至３の何れかに記載の自動合焦方法。
撮像装置に具えたリモートコントロール用の赤外線センサー(12)が、撮影環境の赤外線を測定するセンサーを兼用している請求項１、請求項３、請求項４の何れかに記載の撮像装置の自動合焦方法。
撮像装置は、ＣＣＤを具えた電子撮像装置であって、該ＣＣＤが輝度を測定する役割を兼用している請求項３乃至５の何れかに記載の撮像装置の自動合焦方法。
フォーカスレンズ、フォーカスレンズを移動させるための駆動手段、第１区間Aか第２区間Bかの判別手段を含む制御部を有し、請求項１乃至請求項６の自動合焦方法を実施する撮像装置の自動合焦装置。
請求項７に記載の自動合焦装置を具えた撮像装置。