JP2014038291A - 自動焦点検出装置およびその制御方法、ならびに撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいてフォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置である。フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端までフォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を開始する際のフォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、フォーカスレンズの駆動方向、結像光学系の焦点距離、AFスキャン範囲のいずれかに応じて動的に設定する。
【選択図】 図5
Description
図2は、第1スイッチ119、第2スイッチ120の状態と、自動露出制御動作(AE動作),自動焦点検出動作(AF動作),撮影処理との関係を示すフローチャートである。
ここでは、電源が投入され、撮影スタンバイ状態であるものとする。本実施形態のデジタルカメラ1は、撮影スタンバイ状態において動画撮像を行い、撮像された動画を画像表示部115に表示することにより、画像表示部115にいわゆるライブビュー表示を行う。ライブビュー表示に用いる画像は、画像表示部115の表示解像度に応じた画像でよく、静止画記録用の画像よりも画素数が少なくてよい。
図3は、図2におけるS203のAF動作の詳細を示すフローチャートである。
まず、S301でシステム制御部113は、画面内の所定の領域に焦点検出領域を設定する。S302でシステム制御部113は、例えば予め記憶されたテーブルを参照して、撮影モードや焦点距離に応じたAFスキャン範囲を設定する。S303でシステム制御部113は、S302で設定したAFスキャン範囲のスキャン開始位置へのフォーカスレンズ104の駆動および初期駆動方向の決定を含む、初期フォーカス駆動を行う。初期フォーカス駆動の詳細は後述する。なお、フォーカスレンズ104の駆動は、特段の説明が無い限り、システム制御部113が駆動方向および駆動量をAF処理部106に通知し、AF処理部106が通知に従ってモータ105を駆動することによって実施される。また、フォーカスレンズ104の位置情報が、AF処理部106を通じてシステム制御部113にフィードバックされる。
図4は、図3におけるS303の初期フォーカス駆動の詳細を示すフローチャートである。
まず、S401でシステム制御部113は、現在のフォーカスレンズ104の位置が所定位置よりも近端側の被写体に合焦する位置かどうかを調べ、そうであれば処理をS403に進め、そうでなければ処理をS402に進める。ここで、所定位置は、トータルのAF時間が短くなるように、撮影シーンや被写体の存在する距離の統計的な情報を用い、焦点距離やズーム倍率ごとに予め実験的に設定された値を用いることができる。
図5は、図4のS404におけるフォーカス初速設定の詳細を示すフローチャートである。まず、S501でシステム制御部113は、S302で設定したスキャン範囲が所定範囲以下かどうかを調べ、そうであれば処理をS507に進め、そうでなければ処理をS502に進める。
初速Aは、フォーカスレンズ104の初期駆動方向が遠端側の場合での初速である。フォーカスレンズ104の初期位置よりも近端側に被写体が存在した場合、被写体距離に対応する目標位置から離れる方向へのフォーカスレンズ駆動となってしまう。そのため、ピーク検出チェックにおいて目標位置が判断可能なフォーカスレンズの駆動速度の範囲内でできるだけ遅い速度(例えば焦点評価値のサンプリング間隔が3深度)となるように設定する。一方、フォーカスレンズ104の初期位置よりも遠端側に被写体が存在する場合には、近端側に被写体が存在しないと判断された時点でフォーカスレンズの駆動速度を上昇させ(ピーク検出チェックのS610またはS622)、AF時間の短縮を図る。
図6は、図4のS408で実施するピーク検出チェックの詳細を示すフローチャートである。まず、S601でシステム制御部113は、現在までに初期フォーカス駆動のS406で取得した焦点評価値の最大値、最小値を求め、記憶する。S602でシステム制御部113は、詳細を後述する焦点評価値の勾配閾値であるSlopeThrの算出を行う。S603でシステム制御部113は、詳細を後述する焦点評価値の勾配検出を行う。S604でシステム制御部113は、今回取得した焦点評価値が、前回取得した焦点評価値に対して所定量以上増加しているかどうかを調べ、そうであれば処理をS605に進め、そうでなければ処理をS614に進める。
・増加回数が1以上、
・今回取得した焦点評価値がS601で記憶した焦点評価値の最大値よりも所定割合以上減少、
・S601で記憶した焦点評価値の最大値と最小値の差が所定量以上、
・検出されたピーク位置が、今回までに取得している焦点評価値の最古もしくは最新のものに対応したものではない(取得した一連の焦点評価値列の端に対応した物ではない)
の全てを満たされていれば処理をS620に進め、そうでなければ処理をS616に進める。
図7は、図3のS305で実行するフォーカス速度の設定の詳細を示すフローチャートである。まずS701でシステム制御部113は、FASTAF判定が「OK」かどうかを調べ、そうであれば処理をS702に進め、そうでなければ処理をS708に進める。S708でシステム制御部113は、フォーカス設定速度を「低速」に更新して処理をS306に進める。
図8は、図3のS309、及び図6のS603で実行する焦点評価値の勾配検出の詳細を示すフローチャートである。
まずS801でシステム制御部113は、S308またはS407で今回取得したフォーカスレンズ位置をPos1とする。S802でシステム制御部113は、S307またはS406で今回取得した焦点評価値をT1とする。S803でシステム制御部113は、S308またはS407で前回取得したフォーカスレンズ位置をPos2とする。S804でシステム制御部113は、S307またはS406で前回取得した焦点評価値をT2とする。S805でシステム制御部113は、
焦点評価値の勾配=(T1−T2)/|Pos1−Pos2|
を算出し、処理をS310またはS604に進める。
図9は、図3のS310、図4のS412、図6のS602で実行する焦点評価値の勾配閾値SlopeThrの算出の詳細を示すフローチャートである。
まず、S901でシステム制御部113は、AE処理部103を通じて現在の絞り及びシャッター102の状態を調べ、現在の絞り値を取得する。S902でシステム制御部113は、S301で設定した焦点検出領域のサイズ(例えば水平方向および垂直方向の画素数)を取得する。
S906でシステム制御部113は、後述するS907でSlopeThrを算出するための基準となるSlopeThr0を決定する。ここで、SlopeThr0は、基準となる被写体やデジタルカメラの設定に基づいて決定することができる。また、用途によってSlopeThr0の決定の仕方を変えてもよい。例えば、図3のS303における初期フォーカス駆動では、後に行うAFスキャン動作時に焦点評価値のピークを検出できるように、焦点評価値のピークを過ぎた位置で減速されればよい。これに対し、AFスキャン動作時には、焦点評価値のピークを過ぎる前に、AF精度を確保するために必要なフォーカスレンズ速度まで減速しなければならない。よって、AFスキャン前の初期フォーカス駆動中であるS412またはS602で算出するSlopeThr0よりも、AFスキャン動作中のS310で算出するSlopeThr0を小さくすることができる。
SlopeThr = SlopeThr0 × MMP × WinSize × Freq / Speed / FNum
FNum:絞り値によって決まる係数(絞り値大であるほど焦点深度が深く、焦点評価値の変化がなだらかになるため、係数を小さくして正規化する)
MMP:焦点検出領域内のコントラストによって決まる係数(コントラスト大であるほど焦点評価値が大きくなるため係数も大きくする)
Freq:焦点検出領域内の周波数によって決まる係数(平均周波数が高いほど焦点評価値の変化が急峻となるため、係数も大きくする)
WinSize:焦点検出領域サイズによって決まる係数(サイズ大であるほど焦点評価値が大きくなるため係数も大きくする)
Speed:フォーカスレンズ速度によって決まる係数(速度が大きいほど時間あたりの焦点評価値の変化が大きくなるため、係数も大きくして正規化する)
具体的な係数は、例えば実験的に求めればよい。これにより、被写体やデジタルカメラの設定によって、フォーカスレンズ位置に対する焦点評価値の変化特性が異なる場合でも、焦点評価値のピークを適切に判断することができる。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
Claims (8)
- フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置であって、
前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動するように構成され、
前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記フォーカスレンズの駆動方向が遠端側である場合よりも近端側である場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置。 - フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置であって、
前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動するように構成され、
前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記結像光学系の焦点距離もしくはズーム倍率が所定値以下である場合よりも前記所定値を超える場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置。 - フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置であって、
前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動するように構成され、
前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記スキャン範囲が所定範囲以下である場合よりも前記所定範囲を超える場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置。 - 前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの位置が予め定めた位置よりも近端側であれば近端側に、そうでなければ遠端側に、前記フォーカスレンズの駆動方向を決定することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の自動焦点検出装置。
- 前記画像データを取得する撮像手段と、請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の自動焦点検出装置を有することを特徴とする撮像装置。
- フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置の制御方法であって、
制御手段が、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動する制御ステップを有し、
前記制御ステップにおいて前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記フォーカスレンズの駆動方向が遠端側である場合よりも近端側である場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置の制御方法。 - フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置の制御方法であって、
制御手段が、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動する制御ステップを有し、
前記制御ステップにおいて前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記結像光学系の焦点距離もしくはズーム倍率が所定値以下である場合よりも前記所定値を超える場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置の制御方法。 - フォーカスレンズを含む結像光学系で結像された被写体の画像を撮像して得られた画像データのコントラストを示す焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する自動焦点検出装置の制御方法であって、
制御手段が、自動焦点検出動作の開始が指示されると、前記フォーカスレンズを予め設定されたスキャン範囲の端まで前記フォーカスレンズを移動させる初期フォーカス駆動を行い、前記スキャン範囲で前記焦点評価値のピークを検出し、該ピークに対応する位置にフォーカスレンズを駆動する制御ステップを有し、
前記制御ステップにおいて前記制御手段は、前記初期フォーカス駆動を開始する際の前記フォーカスレンズの駆動速度である初期駆動速度を、前記スキャン範囲が所定範囲以下である場合よりも前記所定範囲を超える場合の方が速くなるように設定することを特徴とする自動焦点検出装置の制御方法。
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