JP4874668B2 - オートフォーカスユニット及びカメラ - Google Patents

Description

本発明は、被写体の光学像を受光面に自動的に結像させるためのオートフォーカスユニットとカメラに関する。

近年のデジタルカメラには、オートフォーカス（ＡＦ）機能が設けられている。デジタルカメラにおけるＡＦ機能について、簡単に説明する。被写体像を受光する撮像素子の受光面にスキャン領域が設定される。１フレームの被写体像の撮像ごとにフォーカスレンズが光軸方向に移動される。

異なるフォーカスレンズの位置において、それぞれ撮像された被写体像のスキャン領域におけるコントラスト値がメモリに格納される。メモリに格納されたコントラスト値の中で最大値を検出させたときのフォーカスレンズの位置が合焦させるための位置に決定され、フォーカスレンズは移動させられる。このようなＡＦが一般的に行なわれている。このようなＡＦ機能を実行させるためには、一旦固定したスキャン領域における複数のコントラスト値を比較する必要がある。

また、全体の画像の中で特定の被写体が移動している場合に、その動きを追尾するＡＦ機能も知られている。ＡＦ機能実行時に被写体の動きを追尾してスキャン領域を移動させることにより、移動中の被写体に対して合焦させることが可能になる。

しかし、このようにＡＦ機能に追尾機能を組合わせた際、手振れや撮影倍率が大きいと、複数のコントラスト値を検出する前にスキャン領域が移動することがある。そのため、安定的にＡＦ機能を実行することが出来ないことが問題であった。

したがって、本発明では移動する被写体に安定的に合焦させるオートフォーカスユニット及びデジタルカメラの提供を目的とする。

本発明のオートフォーカスユニットは、写真撮影を行なう枠内に含まれる所望の被写体である追尾対象体の前記枠内における動きを追尾する追尾部と、第１のタイミングで枠内における追尾対象体の領域の少なくとも一部を受光面に合焦させる対象となる被写体の領域であるスキャン領域に設定し第１のタイミング以降に枠内において追尾対象体が移動した位置にスキャン領域を再設定可能なスキャン領域設定部と、第１のタイミングにおいて追尾対象体の位置を基準にして枠内における所定の範囲の領域を切替え領域として設定する切替え領域設定部と、第１のタイミング以降に追尾対象体が枠内において移動した位置が切替え領域の外部であるときにスキャン領域設定部にスキャン領域の再設定を行なわせる再設定許可部と、スキャン領域における光学像を受光面に合焦させるようにフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部とを備えることを特徴としている。

さらに、切替え領域設定部はスキャン領域の再設定を行ったときの追尾対象体の枠内における位置を基準として所定の範囲の領域を切替え領域として再設定することが好ましい。

また、スキャン領域における光学像の受光面への合焦はコントラスト方式及び位相検出方式の少なくとも一方の方式により実行されることが好ましい。

また、切替え領域に設定される切替え領域の基準となる追尾対象体の位置はスキャン領域の内部に含まれることが好ましい。

また、スキャン領域設定部に設定されるスキャン領域は、枠内を複数に分割した領域である単位領域の中から設定され、スキャン領域とスキャン領域の周囲の単位領域とが切替え領域として設定されることが好ましい。

また、撮影光学系を通過する被写体の光学像を受光面において受光することにより画像信号を生成する撮像手段から画像信号を受信する受信部と、受信部が第１のタイミングで受信した第１の画像信号に相当する第１の撮影画像の枠内の所望の被写体を追尾対象体に設定する追尾対象体設定部とを備え、追尾部は第１のタイミングの後の第２のタイミングで受信部が受信した第２の画像信号に相当する第２の撮影画像の枠内における追尾対象体の位置を検出することにより追尾対象体の追尾を行い、スキャン領域設定部は第１の撮影画像の枠内における追尾対象体の領域の少なくとも一部をスキャン領域に設定し第２の撮影画像の枠内において追尾対象体の移動した位置にスキャン領域を再設定可能であり、切替え領域設定部は第１の撮影画像の枠内における追尾対象体の位置を基準とした所定の範囲の領域を切替え領域として設定し、再設定許可部は第２の撮影画像において追尾対象体の移動した位置が切替え領域の外部であるときにスキャン領域設定部に第２の撮影画像のスキャン領域の再設定を行なわせることが好ましい。

また、本発明のデジタルカメラは、写真撮影を行なう枠内に含まれる所望の被写体である追尾対象体の枠内における動きを追尾する追尾部と、被写体の光学像を受光面に結像させるためのフォーカスレンズと、第１のタイミングで枠内における追尾対象体の領域の少なくとも一部を受光面に合焦させる対象となる被写体の領域であるスキャン領域に設定し第１のタイミング以降に枠内において追尾対象体が移動した位置にスキャン領域を再設定可能なスキャン領域設定部と、第１のタイミングにおいて追尾対象体の位置を基準にして枠内における所定の範囲の領域を切替え領域として設定する切替え領域設定部と、第１のタイミング以降に追尾対象体が枠内において移動した位置が切替え領域の外部であるときはスキャン領域設定部にスキャン領域の再設定を行なわせる再設定許可部と、スキャン領域における光学像を受光面に合焦させるようにフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、撮影画像内で動く被写体に対して合焦位置調整を行う追尾ＡＦを行うときにＡＦ開始時から被写体が多少動いてもコントラスト値を検出する場所を変えないので安定的な追尾ＡＦが可能である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態を適用したオートフォーカスユニットを有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。

デジタルカメラ１０は、撮影光学系１１、撮像素子１２、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）１３、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）２３、操作入力部１４、及びレンズ駆動部１５等によって構成される。

撮影光学系１１は、撮像素子１２に光学的に接続される。撮影光学系１１を透過する被写体の光学像が撮像素子１２の受光面に入射される。撮像素子１２は、例えばＣＣＤである。受光面において被写体の光学像が受光されることにより、光学像に相当する画像信号が生成される。

撮影光学系１１は、フォーカスレンズ（図示せず）やズームレンズ（図示せず）などの複数のレンズにより構成される。フォーカスレンズ及びズームレンズは光軸方向に移動自在である。フォーカスレンズを移動させることにより被写体像を撮像素子１２の受光面に結像させることが出来る。ズームレンズを移動させることにより撮影光学系１１の焦点距離を調整可能である。

フォーカスレンズ及びズームレンズは、操作者により手動で光軸方向に移動させることが可能である。或いは、フォーカスレンズ及びズームレンズはレンズ駆動部１５によって駆動され、移動させることも可能である。特に、フォーカスレンズを移動させることによる合焦位置調整は、後述するようにオートフォーカス（ＡＦ）機能を実行することにより自動的に行わせることが可能である。

撮影光学系１１と撮像素子１２の間には、絞り１６とシャッタ１７とが配置される。絞り１６の開度を調整することにより、撮像素子１２の受光面に入射する光の照度が調整される。シャッタ１７の開閉により被写体光束の通過と遮光が切替えられる。絞り１６は絞り駆動部１８によって駆動され、開度調整が行なわれる。シャッタ１７はシャッタ駆動部１９によって駆動され、開閉が実行される。

なお、レンズ駆動部１５、絞り駆動部１８、及びシャッタ駆動部１９は、ＤＳＰ２３に接続され、それぞれの動作は、ＤＳＰ２３によって制御される。

撮像素子１２は、ＡＦＥ１３を介してＤＳＰ２３に接続される。ＤＳＰ２３からＡＦＥ１３にクロック信号が出力される。ＡＦＥ１３は、クロック信号に基づいてフレーム信号及び撮像素子駆動信号を生成する。撮像素子駆動信号は撮像素子１２に送信される。撮像素子駆動信号により撮像素子１２は駆動され、フレーム信号に同期した画像信号を生成する。

生成した画像信号はＡＦＥ１３に送信される。画像信号はＡＦＥ１３において相関二重サンプリング、ゲイン調整、及びＡ／Ｄ変換が施され、画像データに変換される。画像データはＤＳＰ２３に送信される。

ＤＳＰ２３には、信号処理の作業用のメモリであるＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２０が接続される。ＤＳＰ２３に送信された画像データは、ＤＲＡＭ２０に一時格納される。ＤＳＰ２３により、ＤＲＡＭ２０に格納された画像データに対して所定のデータ処理が施される。

ＤＳＰ２３には、液晶モニタ２１が接続される。所定のデータ処理が施された画像データは、液晶モニタ２１に送信される。送信された画像データに相当する画像が液晶モニタ２１に表示可能である。

また、ＤＳＰ２３には、外部カードインターフェース２２が接続される。後述するレリーズ動作を実行するときに、所定の信号処理の施された画像データは外部カードインターフェース２２に接続されるカード型メモリ（図示せず）に格納される。

また、ＤＳＰ２３には、デジタルカメラ１０を操作するためのコマンド入力を行なうための操作入力部１４が接続される。操作入力部１４は、レリーズボタン（図示せず）、多機能十字キー（図示せず）、電源ボタン（図示せず）などによって構成される。操作者による操作入力部１４へのコマンド入力に応じて、ＤＳＰ２３はデジタルカメラ１０の各部位に必要な動作を行なわせる。

例えば、レリーズボタンを半押しすることにより第１のスイッチ（図示せず）がＯＮに切替わり、露出調整及び合焦位置調整が行われる。すなわち、露出調整において絞り１６の開度、シャッタスピード調整、及びＤＳＰ２３におけるゲイン調整が行なわれる。合焦位置調整において、後述するように所望の被写体光束を撮像素子１２の受光面に結像させるように、フォーカスレンズ（図示せず）が駆動される。

また、レリーズボタンを全押しすることにより第２のスイッチ（図示せず）がＯＮに切替わりシャッタ１７の開閉、静止画像の撮像を行なうように撮像素子１２が駆動される。

ＤＳＰ２３の内部構成について、図２を用いてさらに詳細に説明する。図２は、ＤＳＰ２３の内部構成を概略的に示すブロック図である。ＤＳＰ２３には、画像データ処理部２３ｐ、ＡＦ調整部３０、制御部２３ｃによって構成される。

画像データ処理部２３ｐには、ＡＦＥ１３から画像データが送信される。画像データ処理部２３ｐによって画像データはＤＲＡＭ２０に格納される。また、画像データに対して所定のデータ処理が施される。また、所定のデータ処理の施された画像データは、液晶モニタ２１及び外部カードインターフェース２２を介してカード型メモリに送信される。

ＡＦ調整部３０には、ＡＦＥ１３から画像データが送信される。デジタルカメラ１０には、撮影画像全体の中の特定の位置の被写体を合焦させる固定ＡＦ機能と撮影画像の中で移動中の被写体を合焦させる追尾ＡＦ機能が設けられる。いずれのＡＦ機能を実行させるかは、操作入力部によるコマンド入力により選択可能である。ＡＦ調整部３０により、画像データに基づいて所望の被写体を撮像素子１２の受光面に結像させるためのフォーカスレンズの駆動位置が求められる。

制御部２３ｃには、操作入力部１４からコマンド入力に応じた入力信号が送信される。受信した入力信号に応じて、画像データ処理部２３ｐおよびＡＦ調整部３０の動作の制御及びデジタルカメラ１０の各部位の制御が、制御部２３ｃによって実行される。

例えば、前述の露出調整を行うときに、絞り駆動部１８による絞り１６の駆動は、制御部２３ｃに制御される。また、シャッタ１７の開閉を行うときに、シャッタ駆動部１９によるシャッタ１７の開閉は、制御部２３ｃにより制御される。

また、合焦位置調整を行うときに、レンズ駆動部１５によるフォーカスレンズの駆動は、制御部２３ｃにより制御される。制御部２３ｃには、ＡＦ調整部３０が求めたフォーカスレンズの駆動位置に相当するレンズ位置信号が送信される。制御部２３ｃによるレンズ駆動部１５の制御は、後述するようにレンズ位置信号に基づいて実行される。

次に、ＡＦ調整部３０の構成及び動作について、図３を用いて詳細に説明する。図３は、ＡＦ調整部３０の内部構成を概略的に示すブロック図である。ＡＦ調整部３０は、基準領域設定部３１、追尾部３２、スキャン領域設定部３３、切替え領域設定部３４、コントラスト検出部３５、メモリ部３６、及び移動量決定部３７によって構成される。なお、各部位の動作は制御部２３ｃにより制御される。

固定ＡＦ機能を実行するときに、基準領域設定部３１、スキャン領域設定部３３、コントラスト検出部３５、メモリ部３６、及び移動量決定部３７が駆動される。追尾ＡＦ機能を実行するときには、さらに追尾部３２及び切替え領域設定部３４が駆動される。先ず、固定ＡＦ機能を実行するときの各部位の動作について説明し、次に追尾ＡＦ機能を実行するときの各部位の動作について説明する。

基準領域設定部３１により基準領域が設定される。基準領域について、図４を用いて説明する。図４は、撮像素子１２の受光面を表示する図である。撮像素子１２の受光面の有効画素領域においてそれぞれの位置が定められた５×５に等分割された領域が、後述するようにＡＦ機能を実行させるための基準領域、スキャン領域、及び切替え領域として設定されるＡＦ単位領域ｕａとして定められる。

基準領域とは、操作入力部１４へのコマンド入力に基づいてＡＦ単位領域ｕａの中から選択される単一の領域である。例えば、左上を１行目１列目のＡＦ単位領域ｕａ（１、１）であるとして、３行目３列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、３）が、初期設定時の基準領域として選択されている。ＡＦ単位領域ｕａ（３、３）は、図４に示すように、撮像素子１２の有効画素領域の中心に位置している。基準領域を選択するための入力信号は、制御部２３ｃを介して基準領域設定部３１に送られる。

選択された基準領域は基準領域データとして、スキャン領域設定部３３に送られる。固定ＡＦ機能を実行するときは、スキャン領域設定部３３は基準領域をそのままスキャン領域として設定する。

設定されたスキャン領域はスキャン領域データとして、コントラスト検出部３５に送られる。コントラスト検出部３５において、撮影した画像のスキャン領域におけるコントラスト値が検出される。コントラスト検出部３５にはＡＦＥ１３から画像データが送られており、画像データに基づいてスキャン領域におけるコントラスト値の検出が行なわれる。なお、第１のスイッチがＯＮに切りかわった後の最初に送られる画像データからコントラスト値の検出が開始される。

検出されたコントラスト値は、そのときのフォーカスレンズの位置とともにメモリ部３６に記憶される。なお、フォーカスレンズの位置はレンズ駆動部１５によって検出され、データとして制御部２３ｃを介してメモリ部３６に送られる。

１フレームの被写体の撮像後、次のタイミングでのフレームの撮像までの間にフォーカスレンズは移動させられる。フォーカスレンズの移動後に再び、コントラスト検出部３５によりスキャン領域のコントラスト値が検出され、メモリ部３６に格納される。以後、同様にフォーカスレンズの移動とコントラスト値の検出が行われ、メモリ部３６への格納が行なわれる。

メモリ部３６に格納されたコントラスト値が、移動量決定部３７に読出される。移動量決定部３７において、コントラスト値の最大値が検出される。移動量決定部３７は、最大のコントラスト値を検出したときのフォーカスレンズの位置をフォーカスレンズ駆動位置についての位置データとして制御部２３ｃに送る。

なお、移動量決定部３７は、最大のコントラスト値が検出されるまでコントラスト検出部３５にコントラスト値の検出を行なわせる。コントラスト値の検出とフォーカスレンズの移動についてさらに詳細に説明する。

最初の１フレームの被写体の撮像後、次のタイミングでのフレームの撮像までの間にフォーカスレンズは近距離側又は無限遠側に最小移動単位量だけ移動させられる。移動した位置におけるコントラスト値の検出後に、フォーカスレンズは最初に移動した方向とは逆側で２移動単位量だけ移動させられる。移動後に再び、コントラスト値が検出され、記憶される。

３フレームの撮影画像のコントラスト値を検出すると、移動量決定部３７にはメモリ部３６からコントラスト値が読出される。移動量決定部３７において読出したコントラスト値の中での最大値が検出される。

最初のフレームの撮影画像のコントラスト値が最大であった場合は、元の位置がフォーカスレンズ駆動位置についての駆動位置データとして制御部２３ｃに送られる。

近距離側に移動させて撮像した撮影画像のコントラスト値が最大であった場合は、フォーカスレンズをさらに近距離側に移動させて、コントラスト値の検出が繰返される。近距離側に移動させながらコントラスト値の検出を行い、コントラスト値が減少したときには、その手前の位置がコントラスト値を最大にさせるフォーカスレンズの位置と判断される。その位置がフォーカスレンズ駆動位置として制御部２３ｃに送られる。

無限遠側に移動させて撮像した撮影画像のコントラスト値が最大であった場合は、同様にして、フォーカスレンズを移動させながらコントラスト値を検出し、フォーカスレンズ駆動位置が求められる。

次に、追尾ＡＦ機能を実行するときの各部位の動作について説明する。追尾ＡＦ機能の実行においても、基準領域設定部３１により基準領域が設定される。選択された基準領域は基準領域データとして、追尾部３２、スキャン領域設定部３３、及び切替え領域設定部３４に送られる。

なお、固定ＡＦ機能と異なり、後述するようにスキャン領域設定部３３において設定されたスキャン領域がスキャン領域データとして基準領域設定部３１に送られる。スキャン領域データが送られるとき、スキャン領域として設定されたＡＦ単位領域が基準領域設定部３１によって基準領域として再設定される。

追尾部３２では、撮影画像の中で移動中の被写体である追尾対象体の追尾が行われる。先ず、追尾部３２では、設定された基準領域が追尾対象体を受光するための追尾対象体領域の初期領域として設定される。

追尾部３２には、ＡＦＥ１３から画像データが送られる。第１のスイッチが０Ｎに切替えられた後の最初のタイミングで送られた１フレームの画像データから追尾対象体領域におけるデータ成分が検出される。

次のタイミングで生成された１フレームの画像データが送信されると、前のタイミングで追尾対象体領域の周囲の領域におけるデータ成分が検出される。パターンマッチングを行なうことにより、追尾対象体が移動した領域が特定される。すなわち追尾対象体の位置を含んでいる領域が特定される。移動した領域が、新たな追尾対象体領域に設定される。以後、同様にして追尾対象体の移動した領域が特定され追尾対象体領域の設定が更新される。設定された追尾対象体領域は追尾対象体データとして、スキャン領域設定部３３に送られる。

切替え領域設定部３４では、基準領域設定部３１から送られた基準領域に基づいて、切替え領域の設定が行なわれる。切替え領域は基準領域を中心とした所定の範囲の領域である。例えば、デジタルカメラ１０では、設定された基準領域を中心としてその周囲８領域を含む３×３のＡＦ単位領域が切替え領域として設定される。設定した切替え領域が切替え領域データとして、スキャン領域設定部３３に送られる。

前述のように、追尾ＡＦ機能の実行中には、スキャン領域設定部３３に基準領域データ、追尾対象体領域データ、及び切替え領域データが送られる。これらのデータに基づいて、スキャン領域設定部３３では、スキャン領域の設定が行なわれる。

スキャン領域の設定について、さらに詳細に説明する。スキャン領域設定部３３では、追尾対象体領域が切替え領域の範囲内であるか否か、についての判定が行なわれる。判定結果に基づいて、スキャン領域の設定が行なわれる。

追尾対象体領域が切替え領域の範囲内であるときは、基準領域がスキャン領域として設定される。追尾対象体領域が切替え領域の範囲外であるときは、追尾対象体領域がスキャン領域として設定される。設定されたスキャン領域はスキャン領域データとして、コントラスト検出部３５及び基準領域設定部３１に送られる。

コントラスト検出部３５、メモリ部３６、及び移動量決定部３７における動作は、固定ＡＦ機能実行時と同じである。すなわち、追尾ＡＦ機能では、撮影画像の中で動くスキャン領域に対してコントラスト値の検出とフォーカスレンズの移動とを繰返すことにより、スキャン領域に受光される追尾対象体に対して合焦位置調整が行われる。

追尾ＡＦ機能における、基準領域、追尾対象体領域、スキャン領域、及び切替え領域の設定について図５〜図７を用いて説明する。図５は第１のスイッチがＯＮに切り替えられた後の最初のタイミングの１フレームの撮影画像における基準領域、スキャン領域、及び切替え領域を示す図である。図６は２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わらない場合の基準領域、スキャン領域、切替え領域、及び追尾対象体領域を示す図である。図７は、２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わる場合の基準領域、スキャン領域、切替え領域、及び追尾対象体領域を示す第１の図である。図８は、２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わる場合の基準領域及び再設定された切替え領域を示す図である。

図５に示すように、第１のスイッチがＯＮに切替わった後の最初のタイミングの１フレームの画像データにおいて、３行目３列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、３）が基準領域として初期設定される。また基準領域に基づいて基準領域を中心とする３×３のＡＦ単位領域（符号ｊａ参照）が切替え領域として設定される。また、基準領域が追尾対象領域として設定される。

２番目のタイミングの１フレームの画像データにおいて、追尾対象体が３行目４列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、４）に移動する場合（図６参照）には、３行目４列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、４）が追尾対象体領域に設定される。設定された追尾対象体領域が切替え領域の範囲内なので、基準領域と同じＡＦ単位領域ｕａ（３、３）がスキャン領域に設定される。すなわち、スキャン領域の位置が更新されないので、切替え領域は最初に設定したときの位置と変わらない。

２番目のタイミングの１フレームの画像データにおいて、追尾対象体が２行目１列目のＡＦ単位領域ｕａ（２、１）に移動する場合（図７参照）には、２行目１列目のＡＦ単位領域ｕａ（２、１）が追尾対象体領域に設定される。設定された追尾対象体領域が切替え領域の範囲外なので、追尾体対象領域と同じＡＦ単位領域がスキャン領域に設定される。すなわち、追尾対象体が前回のスキャン領域から２つ以上のＡＦ単位領域ｕａを移動しなければ、スキャン領域は変化しない。

スキャン領域として設定されるＡＦ単位領域が前のタイミングの１フレームの撮影画像におけるＡＦ単位領域とは異なるため、切替え領域がスキャン領域を中心として更新される（図８符号ｊａ参照）。

次に、ＤＳＰ２３において行なわれる追尾ＡＦ機能を実行するときのデジタルカメラの制御のために行われる処理を図９のフローチャートを用いて説明する。追尾ＡＦ機能の実行のための処理は、レリーズボタンが半押しされ、第１のスイッチがＯＮになることにより開始される。

ステップＳ１００において、最初のタイミングの１フレームの撮像画像において基準領域が設定される。次に、ステップＳ１０１において、設定された基準領域を中心とした切替え領域が設定される。さらに、追尾対象体領域も設定される。

ステップＳ１０２では、追尾対象体領域が切替え領域の範囲内であるか否かが判定される。切替え領域の範囲内であるときは、ステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、基準領域と同じＡＦ単位領域がスキャン領域に設定される。一方、切替え領域の範囲外であるときは、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、追尾対象体領域がスキャン領域に設定される。

ステップＳ１０３又はステップＳ１０４の終了後、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、スキャン領域の画像データに基づいて、合焦位置調整が行われる。すなわち、スキャン領域におけるコントラスト値の検出とフォーカスレンズの移動を繰返し、合焦位置調整が行われる。

次のステップＳ１０６において、スキャン領域が基準領域に設定される。スキャン領域の設定が終わるとステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、第１のスイッチがＯＦＦに切替えられているかについての判定が行なわれる。

第１のスイッチのＯＮ状態の維持すなわちレリーズボタンの半押しが維持されている場合は追尾ＡＦ機能は続行され、ステップＳ１０１に戻る。以後、ステップＳ１０７において、第１のスイッチのＯＦＦ状態へ切替えられたときときに、追尾ＡＦ機能は解除され、本処理は終了する。

以上のような構成である本実施形態のオートフォーカスユニットによれば、追尾ＡＦ機能を実行しているときに、追尾対象体の移動先が移動前の位置を中心とした所定の範囲外に出るときに、スキャン領域を異動することが可能になる。従って、安定的に合焦させることが可能になる。また、スキャン領域が移動するので、撮影する画像内で移動する追尾対象体に対して、確実に合焦させるようにＡＦ機能を実行することが可能である。

なお、本実施形態において、ＡＦ単位領域ｕａが撮像素子１２の受光面上において５行５列に並ぶように定められているが、２次元状であれば良く、また、ＡＦ単位領域ｕａの数はいくらであっても良い。

また、本実施形態において、第１のスイッチがＯＮになったときの基準領域である追尾対象体領域全体に受光される光学像が追尾対象体として設定される構成であるが、輪郭抽出等により追尾対象体そのものが設定される構成であっても良い。この場合、追尾対象体のいずれか一部を受光する領域が、スキャン領域として設定されれば良い。

また、本実施形態において、切替え領域は基準領域を中心とした複数のＡＦ単位領域ｕａによって構成されるが、基準領域を含む所定の範囲であればどのような領域に定めても良い。例えば、基準領域を中心として相似比が３未満の相似形を切替え領域としても良い。

また、本実施形態において、３行目３列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、３）が基準領域に初期設定される構成であるが、操作入力部１４へのコマンド入力により他のＡＦ単位領域ｕａを基準領域として初期設定可能であっても良い。

また、本実施形態においては、ＡＦ動作として、撮像素子から読出される画像信号から被写体像のコントラストを検出してＡＦ動作を行なわれる、いわゆるコントラスト方式を適用しているが、これに限らず、他の方式によりＡＦ動作を実行しても良い。例えば、各ＡＦ単位領域毎に、公知の位相差方式によって焦点検出を行なわせる構成と組合わせても良い。

また、本実施形態においては、撮像素子から読出される画像信号から追尾対象体を追尾する構成であるが、画像信号を用いずに直接追尾対象体の追尾を行なう構成であっても良い。たとえば、赤外線や電波などの信号を発する発信機を追尾対象体に持たせ、発信機の発する発信信号に基づいて追尾対象体の追尾を行なっても良い。

また、本実施形態においてオートフォーカスユニットは、デジタルカメラに適用されているが、位相差方式によるＡＦ動作及び直接追尾対象体の追尾を行なう追尾装置を組合わせることにより、銀鉛カメラに適用することも可能である。

本発明の一実施形態を適用したオートフォーカスユニットを有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。 ＤＳＰの内部構成を概略的に示すブロック図である。 ＡＦ調整部の内部構成を概略的に示すブロック図である。 撮像素子の受光面を表示する図である。 第１のスイッチがＯＮに切り替えられた後の最初のタイミングの１フレームの撮影画像における基準領域、スキャン領域、及び切替え領域を示す図である。 ２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わらない場合の基準領域、スキャン領域、切替え領域、及び追尾対象体領域を示す図である。 ２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わる場合の基準領域、スキャン領域、切替え領域、及び追尾対象体領域を示す第１の図である。 ２番目以降の１フレームの撮影画像において、スキャン領域が切替わる場合の基準領域及び再設定された切替え領域を示す図である。 追尾ＡＦ機能を実行するときのデジタルカメラの制御のために行われる処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ デジタルカメラ
１１ 撮影光学系
１２ 撮像素子
１３ ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇｕｅ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ）
１４ 操作入力部
１５ レンズ駆動部
２３ ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）
２３ｃ 制御部
３０ ＡＦ調整部
３１ 基準領域設定部
３２ 追尾部
３３ スキャン領域設定部
３４ 切替え領域設定部
３５ コントラスト検出部
３６ メモリ部
３７ 移動量決定部
ｕａ ＡＦ単位領域

Claims (7)

1. 写真撮影を行なう枠内に含まれる所望の被写体である追尾対象体の前記枠内における動きを追尾する追尾部と、
   第１のタイミングで前記枠内における前記追尾対象体の領域の少なくとも一部を受光面に合焦させる対象となる被写体の領域であるスキャン領域に設定し、前記第１のタイミング以降に前記枠内において前記追尾対象体が移動した位置に前記スキャン領域を再設定可能なスキャン領域設定部と、
   前記第１のタイミングにおいて前記追尾対象体の位置を基準にして前記枠内における所定の範囲の領域を切替え領域として設定する切替え領域設定部と、
   前記第１のタイミング以降に前記追尾対象体が前記枠内において移動した位置が前記切替え領域の外部のみであるときに、前記スキャン領域設定部に前記スキャン領域の再設定を行なわせる再設定許可部と、
   前記スキャン領域における光学像を前記受光面に合焦させるように、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部とを備える
   ことを特徴とするオートフォーカスユニット。
2. 前記切替え領域設定部は、前記スキャン領域の再設定を行ったときの前記追尾対象体の前記枠内における位置を基準として前記所定の範囲の領域を前記切替え領域として再設定することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスユニット。
3. 前記スキャン領域における光学像の前記受光面への合焦は、コントラスト方式及び位相検出方式の少なくとも一方の方式により実行されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のオートフォーカスユニット。
4. 前記切替え領域に設定される切替え領域の基準となる前記追尾対象体の位置は、前記スキャン領域の内部に含まれることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のオートフォーカスユニット。
5. 前記スキャン領域設定部に設定されるスキャン領域は、前記枠内を複数に分割した領域である単位領域の中から設定され、
   前記スキャン領域と前記スキャン領域の周囲の単位領域とが、前記切替え領域として設定される
   ことを特徴とする請求項４に記載のオートフォーカスユニット。
6. 撮影光学系を通過する被写体の光学像を前記受光面において受光することにより画像信号を生成する撮像手段から、前記画像信号を受信する受信部と、
   前記受信部が第１のタイミングで受信した第１の画像信号に相当する第１の撮影画像の枠内の所望の被写体を、前記追尾対象体に設定する追尾対象体設定部とを備え、
   前記追尾部は、前記第１のタイミングの後の第２のタイミングで前記受信部が受信した第２の画像信号に相当する第２の撮影画像の枠内における前記追尾対象体の位置を検出することにより、前記追尾対象体の追尾を行い、
   前記スキャン領域設定部は、前記第１の撮影画像の枠内における前記追尾対象体の領域の少なくとも一部を前記スキャン領域に設定し、前記第２の撮影画像の枠内において前記追尾対象体の移動した位置に前記スキャン領域を再設定可能であり、
   前記切替え領域設定部は、前記第１の撮影画像の枠内における前記追尾対象体の位置を基準とした前記所定の範囲の領域を、切替え領域として設定し、
   前記再設定許可部は、前記第２の撮影画像において前記追尾対象体の移動した位置が前記切替え領域の外部のみであるときに、前記スキャン領域設定部に前記第２の撮影画像の前記スキャン領域の再設定を行なわせる
   ことを特徴とするオートフォーカスユニット。
7. 写真撮影を行なう枠内に含まれる所望の被写体である追尾対象体の前記枠内における動きを追尾する追尾部と、
   前記被写体の光学像を前記受光面に結像させるためのフォーカスレンズと、
   第１のタイミングで前記枠内における前記追尾対象体の領域の少なくとも一部を受光面に合焦させる対象となる被写体の領域であるスキャン領域に設定し、前記第１のタイミング以降に前記枠内において前記追尾対象体が移動した位置に前記スキャン領域を再設定可能なスキャン領域設定部と、
   前記第１のタイミングにおいて前記追尾対象体の位置を基準にして前記枠内における所定の範囲の領域を、切替え領域として設定する切替え領域設定部と、
   前記第１のタイミング以降に前記追尾対象体が前記枠内において移動した位置が前記切替え領域の外部のみであるときは、前記スキャン領域設定部に前記スキャン領域の再設定を行なわせる再設定許可部と、
   前記スキャン領域における光学像を前記受光面に合焦させるように、前記フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部とを備える
   ことを特徴とするカメラ。

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