JP2008309947A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的にＣ-ＡＦ（コンティニュアンスオートフォーカス）を利用して消費電力を削減する。
【解決手段】ヨー方向角速度センサ４２及びピッチ方向角速度センサ４３の出力に基づいて、角速度検出回路４４が角速度を算出し、この角速度に基づいてブレ幅検出回路４５が、装置のブレ量を連続的に検出する。最新のＮｍｓ間のブレ量の最大値が所定値未満の場合は、撮影動作が行われるタイミングであると判断してＣ−ＡＦを動作させ、最新のＮｍｓ間のブレ幅の最大値が所定量以上の場合は、撮影動作を行っていないと判断してＣ−ＡＦを停止させる。このように、必要なときだけＣ−ＡＦを動作させることにより、消費電力を削減することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は撮像装置及び撮像方法に係り、特に手ブレを検出してコンティニュアンスＡＦの動作、非動作を制御する撮像装置及び撮像方法に関する。

デジタルカメラ等のオートフォーカス（ＡＦ）カメラにおいて、レリーズボタンが半押しされた場合にのみＡＦ動作を行い、一旦合焦すると半押しが解除されるまでその合焦状態を保持するいわゆるシングルＡＦモード（Ｓ−ＡＦモード）と、半押しに関係なく常に連続して繰り返しＡＦ動作を行ういわゆるコンティニュアンスＡＦモード（Ｃ−ＡＦモード）の２つのモードが切り替え可能なカメラが知られている。Ｃ−ＡＦモードでは、合焦後、焦点評価値が下がると再びＡＦ動作を開始し、フォーカスレンズを所定量移動して、移動前後の焦点評価値の大きさを比較して評価値が増加する方向にさらに所定量移動し同様の処理を行う。そして、このような処理を繰り返し実行することにより焦点評価値がピークとなる位置にフォーカスレンズを移動する。

このＣ−ＡＦモードは、動きのある被写体の追従動作や撮影時のタイムラグ短縮に用いられるが、前述のように常にフォーカスレンズを駆動して合焦動作を行うため、消費電力が大きいという欠点があった。この欠点を解消するために、特許文献１には、一旦合焦した後に再起動して再度合焦動作を行うための評価値範囲の範囲幅を、被写体や撮影条件により変更するカメラについて記載されている。この特許文献１に記載のカメラによれば、Ｃ−ＡＦの再起動頻度を減らして無駄な消費電力を抑制することが可能となる。
特開２００３−１０７３２６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のカメラにおいても、撮影者が被写体に対してポジション、アングル、撮影サイズ等のカメラワークを行うときにもＣ−ＡＦが動作してしまうため、無駄な消費電力を消費しているという欠点があった。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、効率的にＣ−ＡＦを利用して消費電力を削減できる撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に記載の撮像装置は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、前記画像信号に基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦手段と、前記自動合焦手段を連続的に動作させる制御手段と、装置本体のぶれを連続的に検出するぶれ検出手段とを備え、前記制御手段は、前記検出手段によって検出した最新の所定期間のぶれが所定量未満の場合は前記自動合焦手段を動作させ、所定量以上の場合は前記自動合焦手段の動作を停止させることを特徴とする。

これにより、効率的にＣ−ＡＦを利用することができ、消費電力を抑制することができる。

請求項２に示すように請求項１に記載の撮像装置において、ユーザが撮影パラメータを設定可能な入力手段を備え、前記入力手段は、前記所定量を設定可能なことを特徴とする。

これにより、使いやすいＣ−ＡＦを実現することができる。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載の撮像装置において、前記入力手段は、前記所定期間を設定可能なことを特徴とする。

これにより、使いやすいＣ−ＡＦを実現することができる。

前記目的を達成するために請求項４に記載の撮像方法は、撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像工程と、前記画像信号に基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦工程と、前記自動合焦工程を連続的に動作させる制御工程と、装置本体のぶれを連続的に検出するぶれ検出工程とを備え、前記制御工程は、前記検出工程によって検出した最新の所定期間のぶれが所定量未満の場合は前記自動合焦工程を動作させ、所定量以上の場合は前記自動合焦工程の動作を停止させることを特徴とする。

これにより、効率的にＣ−ＡＦを利用することができ、消費電力を抑制することができる。

本発明によれば、手ブレ量を検出してＣ-ＡＦの動作、非動作を制御することで、効率的にＣ-ＡＦを利用して消費電力を削減できる撮像装置及び撮像方法を提供することができる。

以下、添付図面に従って本発明を実施するための最良の形態について説明する。

＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明が適用されたデジタルカメラの第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施の形態のデジタルカメラ１０は、ＣＰＵ１１、操作部１２、ズームレンズ用モータドライバ１３、ズームレンズ１４、フォーカスレンズ用モータドライバ１５、フォーカスレンズ１６、手ブレ補正制御部１７、手ブレ補正レンズ１８、タイミングジェネレータ１９、ＣＣＤドライバ２０、ＣＣＤ２１、アナログ信号処理部２２、Ａ／Ｄ変換器２３、画像入力コントローラ２４、画像信号処理回路２５、圧縮処理回路２６、ビデオエンコーダ２７、画像表示装置２８、バス２９、メディアコントローラ３０、記録メディア３１、メモリ（ＳＤＲＡＭ）３２、ＡＦ検出回路３３、ＡＥ検出回路３４等を備えて構成される。

各部はＣＰＵ１１に制御されて動作し、ＣＰＵ１１は、操作部１２からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ１０の各部を制御する。

ＣＰＵ１１はプログラムＲＯＭを内蔵しており、このプログラムＲＯＭにはＣＰＵ１１が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。ＣＰＵ１１は、このプログラムＲＯＭに記録された制御プログラムをメモリ３２に読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ１０の各部を制御する。

なお、このメモリ３２は、プログラムの実行処理領域として利用されるほか、画像データ等の一時記憶領域、各種作業領域として利用される。

操作部１２は、電源スイッチやレリーズボタン、撮影モードダイヤル、手ブレ補正スイッチ等のカメラの一般的な操作手段を含み、操作に応じた信号をＣＰＵ１１に出力する。

フォーカスレンズ１６は、フォーカスレンズ用モータドライバ１５に駆動されて、ズームレンズ１４の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ１１は、フォーカスレンズ用モータドライバ１５を介してフォーカスレンズ１６の移動を制御し、フォーカシングを行う。

ズームレンズ１４は、ズームレンズ用モータドライバ１３に駆動されて、フォーカスレンズ１６の光軸上を前後移動する。ＣＰＵ１１は、ズームレンズ用モータドライバ１３を介してズームレンズ１４の移動を制御し、ズーミングを行う。

手ブレ補正レンズ１８は、レンズ面内の直交する２つの方向それぞれに手ブレを打ち消すように手ブレ補正制御部１７により制御され、ズームレンズ１４、及びフォーカスレンズ１６を介した被写体像の手ブレを補正し、手ブレ補正後の被写体像をＣＣＤ２１へ透過させる。

ＣＣＤ２１は、手ブレ補正レンズ１８の後段に配置されており、手ブレ補正レンズ１８を透過した被写体光を受光する。ＣＣＤ２１は、周知のように多数の受光素子がマトリクス状に配列された受光面を備えている。手ブレ補正レンズ１８を透過した被写体光は、このＣＣＤ２１の受光面上に結像され、各受光素子によって電気信号に変換される。

このＣＣＤ２１は、タイミングジェネレータ１９からＣＣＤドライバ２０を介して供給される垂直転送クロック及び水平転送クロックに同期して、各画素に蓄積された電荷を１ラインずつシリアルな画像信号として出力する。ＣＰＵ１１は、タイミングジェネレータ１９を制御して、ＣＣＤ２１の駆動を制御する。

なお、各画素の電荷蓄積時間（露出時間）は、タイミングジェネレータ１９から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決められる。ＣＰＵ１１は、タイミングジェネレータ１９に対して電荷蓄積時間を指示する。

また、画像信号の出力は、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされると開始される。すなわち、デジタルカメラ１０が撮影モードにセットされると、画像表示装置２８にスルー画像を表示するため、画像信号の出力が開始される。このスルー画像用の画像信号の出力は、本撮影の指示が行われると、一旦停止され、本撮影が終了すると、再度開始される。

ＣＣＤ２１から出力される画像信号は、アナログ信号であり、このアナログの画像信号は、アナログ信号処理部２２に取り込まれる。

アナログ信号処理部２２は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）、及び自動ゲインコントロール回路（ＡＧＣ）を含んで構成される。ＣＤＳは、画像信号に含まれるノイズの除去を行い、ＡＧＣは、ノイズ除去された画像信号を所定のゲインで増幅する。このアナログ信号処理部２２で所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２３に取り込まれる。

Ａ／Ｄ変換器２３は、取り込んだアナログの画像信号を所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換する。この画像信号は、いわゆるＲＡＷデータであり、画素ごとＲ、Ｇ、Ｂの濃度を示す階調値を有している。

画像入力コントローラ２４は、所定容量のラインバッファを内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器２３から出力された１コマ分の画像信号を蓄積する。この画像入力コントローラ２４に蓄積された１コマ分の画像信号は、バス２９を介してメモリ３２に格納される。

バス２９には、上記ＣＰＵ１１、メモリ３２、画像入力コントローラ２４のほか、画像信号処理回路２５、圧縮処理回路２６、ビデオエンコーダ２７、メディアコントローラ３０、ＡＦ検出回路３３、ＡＥ検出回路３４等が接続されており、これらはバス２９を介して互いに情報を送受信できるようにされている。

メモリ３２に格納された１コマ分の画像信号は、点順次（画素の順番）に画像信号処理回路２５に取り込まれる。

画像信号処理回路２５は、点順次に取り込んだＲ、Ｇ、Ｂの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）を生成する。

ＡＦ検出回路３３は、ＣＰＵ１１の指令に従い、画像入力コントローラ２４を介してメモリ３２に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＦ（Automatic Focus）制御に必要な焦点評価値を算出する。このＡＦ検出回路３３は、Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、画面に設定された所定のフォーカス領域内の信号を切り出すフォーカス領域抽出部、及び、フォーカス領域内の絶対値データを積算する積算部を含み、この積算部で積算されたフォーカス領域内の絶対値データを焦点評価値としてＣＰＵ１１に出力する。ＣＰＵ１１は、ＡＦ制御時、このＡＦ検出回路３３から出力される焦点評価値が極大となる位置をサーチし、その位置にフォーカスレンズ１６を移動させることにより、主要被写体への焦点合わせを行う。

ＡＥ検出回路３４は、ＣＰＵ１１の指令に従い、画像入力コントローラ２４を介してメモリ３２に格納されたＲ、Ｇ、Ｂの画像信号を取り込み、ＡＥ制御に必要な積算値を算出する。ＣＰＵ１１は、積算値から輝度値を算出し、輝度値から露出値を求める。また露出値から所定のプログラム線図に従って、絞り値及びシャッタ速度を決定する。

圧縮処理回路２６は、ＣＰＵ１１からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Ｙと色差信号Ｃｒ、Ｃｂとからなる画像信号（Ｙ／Ｃ信号）に所定形式（たとえば、ＪＰＥＧ）の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。また、ＣＰＵ１１からの伸張指令に従い、入力された圧縮画像データに所定形式の伸張処理を施して、非圧縮の画像データを生成する。

ビデオエンコーダ２７は、ＣＰＵ１１からの指令に従い、画像表示装置２８への表示を制御する。

メディアコントローラ３０は、ＣＰＵ１１からの指令に従い、記録メディア３１に対してデータの読み／書きを制御する。なお、記録メディア３１は、メモリカードのようにカメラ本体に対して着脱自在なものでもよいし、また、カメラ本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、カメラ本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。

次に、手ブレ補正制御部１７について説明する。図２は、手ブレ補正制御部１７、及びその周辺部について示したブロック図である。

手ブレ補正制御部１７は、位置検出回路４１、ヨー方向角速度センサ４２、ピッチ方向角速度センサ４３、角速度検出回路４４、ブレ幅検出回路４５、手ブレ補正制御回路４６、及びドライブ回路４７から構成される。また手ブレ補正レンズ１８は、手ブレ補正レンズ１８を移動するためのＸ軸アクチュエータ１８ａ及びＹ軸アクチュエータ１８ｂ、手ブレ補正レンズ１８の位置を検出するためのＸ軸ホール素子１８ｃ及びＹ軸ホール素子１８ｄを備えている。

角速度検出回路４４は、ヨー方向角速度センサ４２及びピッチ方向角速度センサ４３の出力により、デジタルカメラ１０の角速度を連続的に検出する。図６（ａ）は、ピッチ方向角速度センサ４３の出力を示す図であり、図６(ｂ)は、ヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。このように角速度センサは、静止時には一定バイアスの直流電圧が出力され、センサが回転すると、角速度に応じた直流電圧がバイアス電圧に付加されて出力される。角速度検出回路４４は、この２方向のセンサ出力に基づいて角速度を算出する。

手ブレ補正制御回路４６は、ドライブ回路４７を介してＸ軸アクチュエータ１８ａ及びＹ軸アクチュエータ１８ｂを駆動し、手ブレ補正レンズ１８を移動させることが可能である。また、位置検出回路４１はＸ軸ホール素子１８ｃ及びＹ軸ホール素子１８ｄの出力に基づき、手ブレ補正レンズ１８の位置を検出することが可能である。手ブレ補正制御回路４６は、この位置検出回路４１から出力される位置情報に基づいて、角速度検出回路４４が算出した角速度に応じた制御量で手ブレ補正レンズ１８を移動させ、手ブレ補正を行う。

またこのとき、ブレ幅検出回路４５は角速度検出回路４４が算出した角速度の変動量を監視し、ＣＰＵ１１へブレ量を出力する。ＣＰＵ１１は、入力されたブレ量に基づいて、フォーカスレンズ１６に対するＡＦ動作を制御する。

ここで、ブレ量に基づくＡＦ動作の制御について説明する。図３は、デジタルカメラ１０におけるＡＦ動作の制御を示すフローチャートである。

デジタルカメラ１０に電源が投入されると、連続的にブレ量の検出を行う（ステップＳ３０１）。前述したように、ブレ幅検出回路４５は、角速度検出回路４４が算出した角速度の変動量を監視し、ＣＰＵ１１へブレ量を出力する。次に、ＡＦのモードの判定を行う（ステップＳ３０２）。本発明に係るデジタルカメラ１０は、Ｓ−ＡＦとＣ−ＡＦの２つのＡＦモードを有し、操作部１２を用いて撮影者が選択することが可能である。Ｓ−ＡＦモードに設定されている場合は、検出したブレ量についての判定は行わず、ステップＳ３０５に進み、Ｃ−ＡＦはＯＦＦとする。Ｃ−ＡＦモードに設定されている場合は、ステップＳ３０１において検出したブレ量の最大値が、最新のＮｍｓ間所定量未満であるか否かの判定を行う（ステップＳ３０３）。ブレ量の最大値が最新のＮｍｓ間所定量未満であると判定された場合はＣ−ＡＦの動作を行い（ステップＳ３０４）、ブレ量の最大値が所定量以上であると判定された場合はＣ−ＡＦを行わない。図４及び図５を用いて、ブレ量の検出及びＣ−ＡＦの制御について説明する。

図４（ａ）は、ピッチ方向角速度センサ４３の出力を示す図であり、図４(ｂ)は、ヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。ここで時間ｔ_１から時間ｔ_２においては、ピッチ方向及びヨー方向共に角速度の変化が大きくなっており、不安定な状態であることがわかる。この状態は、撮影者が片手でデジタルカメラ１０を構えている等、撮影動作は行われていない状態である。また、時間ｔ_３から時間ｔ_４においては、ピッチ方向及びヨー方向共に角速度の変化が小さくなっており、この状態がＮｍｓ継続している。これは、撮影者がデジタルカメラ１０を構えて撮影動作が行われている状態である。

また同様に、図５（ａ）は、ピッチ方向角速度センサ４３の出力を示す図であり、図５(ｂ)は、ヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。時間ｔ_５から時間ｔ_７においては、ピッチ方向の角速度の変化が大きく、撮影者がデジタルカメラ１０をチルト操作している状態である。また、時間ｔ_６から時間ｔ_８においては、ヨー方向の角速度の変化が大きく、撮影者がデジタルカメラ１０をパン操作している状態である。これらは、撮影者がアングルを探索している状態である。その後、時間ｔ_８から時間ｔ_９においては、ピッチ方向及びヨー方向共に角速度の変化が小さくなっており、この状態がＮｍｓ継続している。これは、撮影者がデジタルカメラ１０を構えて撮影動作が行われている状態である。

このように、撮影者がカメラワークを行うときの角速度センサは出力信号の振幅が大きく、カメラワーク終了時に角速度センサ出力信号の振幅が小さくなる特徴があることがわかる。よって、角速度センサを用いてブレ量を監視することで、撮影動作が行われるタイミングを予想することが可能である。本実施の形態のデジタルカメラ１０におけるＣ−ＡＦモードでは、撮影動作が行われるタイミングであると予想した場合に、Ｃ−ＡＦ動作を行う。即ち、最新のＮｍｓ間の角速度センサ出力レベルの幅をＧｙｒｏＷ_Ｎｍｓ、Ｃ−ＡＦ動作閾値をＧｙｒｏＷ＿Ｔｈｒｅｓｈとしたときに、ＧｙｒｏＷ_Ｎｍｓ≦ＧｙｒｏＷ＿Ｔｈｒｅｓｈを満たした場合のみ、Ｃ−ＡＦを動作させ、満たさない場合はＣ−ＡＦ動作は行わない。

次に、操作部１２のレリーズボタンが半押しされたか否かの判定を行う（ステップＳ３０６）。レリーズボタンが半押しされていない場合は、ステップＳ３０１に戻る。

レリーズボタンが半押しされた場合は、ＣＰＵ１１はＡＥ検出回路３４を動作させ、得られた露出値から絞り値及びシャッタースピードを決定する（ステップＳ３０７）。次に、ＡＦのモードを判定する。ここで、Ｓ−ＡＦに設定されている場合はフォーカスロックを行い（ステップＳ３１０）、Ｃ−ＡＦに設定されている場合は、レリーズボタンが半押しされる前の情報に基づいて合焦動作を継続する（ステップＳ３０９）。

その後レリーズボタンが全押しされると（ステップＳ３１１）、本撮影を行い（ステップＳ３１２）、撮影した画像を記録メディア３１に記録する（ステップＳ３１３）。

このように、角速度センサからブレ量を算出し、算出したブレ量に基づいてＣ−ＡＦを制御することにより、無駄なＣ−ＡＦの動作を抑制し、消費電力を削減することができる。

本実施の形態においては、最新の所定期間（Ｎｍｓ間）のブレ量が所定量（ＧｙｒｏＷ＿Ｔｈｒｅｓｈ）未満の場合にＣ−ＡＦの動作を行わせたが、この時間の閾値であるＮｍｓに関しては、予めデジタルカメラ１０に設定された値であってもよいし、操作部１２により撮影者が設定できるようにしてあってもよい。同様に、ブレ量の閾値であるＧｙｒｏＷ＿Ｔｈｒｅｓｈについても、予めデジタルカメラ１０に設定された値であってもよいし、操作部１２により撮影者が設定できるようにしてあってもよい。

本実施の形態においては、ヨー方向角速度センサ４２及びピッチ方向角速度センサ４３の両方の出力が安定しているときにＣ−ＡＦを動作させたが、ヨー方向角速度センサ４２及びピッチ方向角速度センサ４３の一方の出力が安定しているときに、Ｃ−ＡＦを動作させてもよい。

図１は、本発明が適用されたデジタルカメラの第１の実施の形態の電気的構成を示すブロック図である。 図２は、手ブレ補正制御部１７、及びその周辺部について示したブロック図である。 図３は、デジタルカメラ１０におけるＡＦの動作を示すフローチャートである。 図４は、ピッチ方向角速度センサ４３及びヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。 図５は、ピッチ方向角速度センサ４３及びヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。 図６は、ピッチ方向角速度センサ４３及びヨー方向角速度センサ４２の出力を示す図である。

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１１…ＣＰＵ、１２…操作部、１５…フォーカスレンズ用モータドライバ、１６…フォーカスレンズ、１７…手ブレ補正制御回路、１８…手ブレ補正レンズ、２１…ＣＣＤ、２２…アナログ信号処理回路、２３…Ａ／Ｄ変換器、２４…画像入力コントローラ、２５…画像信号処理回路、２６…圧縮処理回路、３２…メモリ、３３…ＡＦ検出回路、３４…ＡＥ検出回路

Claims (4)

1. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
   前記画像信号に基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦手段と、
   前記自動合焦手段を連続的に動作させる制御手段と、
   装置本体のぶれを連続的に検出するぶれ検出手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段によって検出した最新の所定期間のぶれが所定量未満の場合は前記自動合焦手段を動作させ、所定量以上の場合は前記自動合焦手段の動作を停止させることを特徴とする撮像装置。
2. ユーザが撮影パラメータを設定可能な入力手段を備え、前記入力手段は、前記所定量を設定可能なことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記入力手段は、前記所定期間を設定可能なことを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 撮像レンズを介して受光した被写体像を画像信号に変換する撮像工程と、
   前記画像信号に基づいてフォーカスレンズを合焦位置へ移動させる自動合焦工程と、
   前記自動合焦工程を連続的に動作させる制御工程と、
   装置本体のぶれを連続的に検出するぶれ検出工程と、を備え、
   前記制御工程は、前記検出工程によって検出した最新の所定期間のぶれが所定量未満の場合は前記自動合焦工程を動作させ、所定量以上の場合は前記自動合焦工程の動作を停止させることを特徴とする撮像方法。

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