JP4874669B2

JP4874669B2 - オートフォーカスユニット及びデジタルカメラ

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Publication number: JP4874669B2
Application number: JP2006045762A
Authority: JP
Inventors: 悟山口
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2006-02-22
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-02-22
Also published as: JP2007225808A; US20070196091A1; US7826735B2

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デジタルカメラに関する。

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ことが知られている。ＡＦ機能実行時にスキャン領域に受光させる被写体の動きを追尾させることにより、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、撮影する被写体の光学像が暗いときに、このような追尾式のＡＦ機能の精度が低かった。

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、撮影光学系を介して入射する光束の中で所望の被写体である追尾対象体の光学像を撮像素子の受光面上に結像させるように合焦制御するオートフォーカスユニットであって、撮像素子の受光領域内における追尾対象体の枠内における動きを追尾する追尾部と、受光領域内における追尾対象体の領域の少なくとも一部である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、撮影光学系のフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部と、スキャン領域を少なくとも含む領域の光の強度を検出する光量検出部と、光量検出部に検出された光の強度が所定の閾値より低いときに追尾部による追尾対象体の追尾を一時停止させる追尾制御部とを備えることを特徴としている。

さらに、撮影光学系は焦点距離を調整するための変倍光学系を有し、焦点距離の長さに応じて所定の閾値が変化するように設定されることが好ましい。

また、焦点距離が第１の範囲にあるときに所定の閾値には第１の閾値が用いられ、第１の範囲の焦点距離の最大値より長い焦点距離を最小値とする第２の範囲に焦点距離が入るときに所定の閾値には第１の閾値より大きな第２の閾値が用いられることが好ましい。

また、撮像素子は受光領域と相似であって相似比が１より小さな領域に受光される光学像を拡大させる拡大画像処理を行う画像信号処理システムに接続され、拡大画像処理を行うときに設定される所定の閾値は焦点距離が最長であるときに設定される所定の閾値より大きいことが好ましい。

また、撮像素子は受光領域と相似であって相似比が１より小さな領域に受光される光学像を拡大させる拡大画像処理を行う画像信号処理システムに接続され、相似比の大きさに応じて所定の閾値が小さくなるように設定されることが好ましい。

また、本発明のデジタルカメラは、被写体の光学像を受光領域内において受光する撮像素子と、被写体の光学像を撮像素子の受光面に結像させるフォーカスレンズと、受光領域内において所望の被写体である追尾対象体の動きを追尾する追尾部と、受光領域内における追尾対象体の領域の少なくとも一部である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、スキャン領域を少なくとも含む領域の光の強度を検出する光量検出部と、光量検出部に検出された光の強度が所定の閾値より低いときに追尾部による追尾対象体の追尾を一時停止させる追尾制御部とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、追尾式のＡＦ機能を実行中にスキャン領域が暗い場合には追尾動作を停止させることが可能である。従って、追尾対象の誤認による誤合焦を防ぐことが可能になり、ＡＦ機能の精度を向上させることが可能になる。

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（ＡｎａｌｏｇｕｅＦｒｏｎｔＥｎｄ）１３、ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）２４、操作入力部１４、ズーム駆動部１５、及びフォーカス駆動部１６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、変倍レンズ１１ａやフォーカスレンズ１１ｂなどの複数のレンズにより構成される。変倍レンズ１１ａ及びフォーカスレンズ１１ｂは光軸方向に移動自在である。変倍レンズ１１ａとフォーカスレンズ１１ｂとによってズーム光学系が形成されており、両者を相対的に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１１ａ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。なお、焦点距離は、ａ（ｍｍ）〜ｆ（ｍｍ）まで調整可能である。

変倍レンズ１１ａ及びフォーカスレンズ１１ｂ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、変倍レンズ１１ａ及びフォーカスレンズ１１ｂはズーム駆動部１５に駆動されることにより、移動させることも可能である。また、フォーカスレンズ１１ｂがフォーカス駆動部１６に駆動されることにより被写体像の合焦が実行される。なお、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１７とシャッタ１８とが配置される。絞り１７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１８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１７は絞り駆動部１９によって駆動され、開度調整が行なわれる。シャッタ１８はシャッタ駆動部２０によって駆動され、開閉が実行される。

なお、ズーム駆動部１５、フォーカス駆動部１６、絞り駆動部１９、及びシャッタ駆動部２０は、ＤＳＰ２４に接続され、それぞれの動作は、ＤＳＰ２４によって制御される。

撮像素子１２は、ＡＦＥ１３を介してＤＳＰ２４に接続される。ＤＳＰ２４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ＤＳＰ２４に送信される。

ＤＳＰ２４には、信号処理の作業用のメモリであるＤＲＡＭ（ＤｙｎａｍｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２１が接続される。ＤＳＰ２４に送信された画像データは、ＤＲＡＭ２１に一時格納される。ＤＳＰ２４により、ＤＲＡＭ２１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。

ＤＳＰ２４には、液晶モニタ２２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２２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２２に表示可能である。

また、ＤＳＰ２４には、外部カードインターフェース２３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２３に接続される外部メモリ（図示せず）に格納される。

また、ＤＳＰ２４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、ＤＳＰ２４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、画像データに基づいて露出量が求められ、露出量に基づいて絞り１７の開度、シャッタスピード調整、及びＤＳＰ２４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１８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。

ＤＳＰ２４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、ＤＳＰ２４の内部構成を概略的に示すブロック図である。ＤＳＰ２４には、画像データ処理部２４ｐ、ＡＦ調整部３０、制御部２４ｃによって構成される。

画像データ処理部２４ｐには、ＡＦＥ１３から画像データが送信される。画像データ処理部２４ｐによって画像データはＤＲＡＭ２１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２２及び外部カードインターフェース２３を介して外部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、撮影画像全体の枠内の特定の位置の被写体を合焦させる固定ＡＦ機能と撮影画像の枠内で移動中の被写体である追尾対象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２４ｃ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２４ｐ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２４ｃ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１９による絞り１７の駆動は、制御部２４ｃに制御される。また、シャッタ１８の開閉を行うときに、シャッタ駆動部２０によるシャッタ１８の開閉は、制御部２４ｃにより制御される。

また、合焦位置調整を行うときに、フォーカス駆動部１６によるフォーカスレンズ１１ｂの駆動は、制御部２４ｃにより制御される。制御部２４ｃには、ＡＦ調整部３０が求めたフォーカスレンズ１１ｂ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２４ｃによるフォーカス駆動部１６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、初期領域設定部３１、追尾部３２、ＲＯＭ３３、コントラスト検出部３４、メモリ部３５、及び移動量決定部３６によって構成される。なお、各部位の動作は制御部２４ｃにより制御される。

固定ＡＦ機能を実行するときに、初期領域設定部３１、コントラスト検出部３４、メモリ部３５、及び移動量決定部３６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ＲＯＭ３３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。

初期領域設定部３１により初期領域が設定される。初期領域について、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スキャン領域として選択されるＡＦ単位領域ｕａとして定められる。

初期領域とは、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、ＡＦ動作開始時の初期領域として選択されている。初期領域は、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。初期領域を選択するための入力信号は、制御部２４ｃを介して初期領域設定部３１に送られる。

固定ＡＦ機能を実行するとき、選択された初期領域は初期領域データとして追尾部３２を介してコントラスト検出部３４に送られる。送られる初期領域データは、コントラスト検出部３４においてスキャン領域データとして読込まれる。

コントラスト検出部３４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３４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１１ｂの位置とともにメモリ部３５に記憶される。なお、フォーカスレンズ１１ｂの位置はフォーカス駆動部１６によって検出され、データとして制御部２４ｃを介してメモリ部３５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１１ｂは移動させられる。フォーカスレンズ１１ｂの移動後に再び、コントラスト検出部３４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３５に格納される。以後、同様にフォーカスレンズ１１ｂの移動とコントラスト値の検出が行われ、メモリ部３５への格納が行なわれる。

メモリ部３５に格納されたコントラスト値が、移動量決定部３６に読出される。移動量決定部３６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３６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１１ｂ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２４ｃに送る。

なお、移動量決定部３６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３４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１１ｂ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時にコントラスト値が検出されメモリ部３５に格納される。次にフォーカスレンズ１１ｂが無限遠側に最小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る。移動後に検出したコントラスト値とメモリ部３５に格納されたコントラスト値との比較が行なわれる。

移動後に検出したコントラスト値がメモリ部３５に格納されたコントラスト値より大きいときは、フォーカスレンズ１１ｂの無限遠側への移動とコントラスト値の検出とが繰返される。フォーカスレンズ１１ｂを無限遠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１１ｂ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２４ｃに送られる。

移動後に検出したコントラスト値がメモリ部３５に格納されたコントラスト値より小さいときは、フォーカスレンズ１１ｂの近距離側への移動とコントラスト値の検出とが繰返される。フォーカスレンズ１１ｂを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１１ｂ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２４ｃに送られる。

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、初期領域設定部３１により初期領域が設定される。設定された初期領域は初期領域データとして、追尾部３２に送られる。

追尾部３２では、最初に初期領域がスキャン領域に設定される。スキャン領域の設定後に、スキャン領域の露出量の検出、検出した露出量と所定の閾値との比較、及び追尾動作が実行される。

第１のスイッチがＯＮに切替えられると、追尾部３２にはＡＦＥ１３から第１のスイッチがＯＮに切替えられた後の最初のタイミングに生成された画像データが送られる。画像データに基づいて、スキャン領域における露出量が検出される。検出された露出量は、ＲＯＭ３３から読出される所定の閾値と比較される。検出された露出量が所定の閾値より大きいときは追尾動作が実行される。

ＲＯＭ３３には、第１〜第６の閾値が所定の閾値として記憶されている。第１〜第６の閾値は、第１の閾値から第６の閾値の順番に大きな値となるように定められる。追尾部３２に読込ませる閾値の選択は制御部２４ｃによって行なわれる。

制御部２４ｃでは、ズーム駆動部１５を介して変倍レンズ１１ａ及びフォーカスレンズ１１ｂの位置が検出される。検出した両レンズ１１ａ、１１ｂの位置から定められる撮影光学系の焦点距離がａ（ｍｍ）以上ｂ（ｍｍ）未満の範囲にあるときは、第１の閾値が選択される。焦点距離がｂ（ｍｍ）以上ｃ（ｍｍ）未満であるときは、第２の閾値が選択される。焦点距離がｃ（ｍｍ）以上ｄ（ｍｍ）未満であるときは、第３の閾値が選択される。焦点距離がｄ（ｍｍ）以上ｅ（ｍｍ）未満であるときは、第４の閾値が選択される。焦点距離がｅ（ｍｍ）以上ｆ（ｍｍ）未満であるときは、第５の閾値が選択される。

また、デジタルカメラ１０では、最大に光学的ズームアップを行なうとデジタルズームアップを行うことが可能である。デジタルズームアップとは、撮像素子１２の受光領域と相似形である中心部で受光する画像を画像処理により拡大を行なうズームアップである。なお、画像の拡大を行なう拡大画像処理は、画像データ処理部２４ｐにより実行される。デジタルズームアップを行ったときには第６の閾値が選択される。

追尾動作が開始されると、第１のタイミングで生成された画像データに基づいて、スキャン領域、すなわち追尾対象体を受光する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、前のタイミングの画像データにおけるスキャン領域の周囲のＡＦ単位領域ｕａ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、撮像する画像の枠内において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、新たなスキャン領域に設定される。以後、同様にして追尾対象体の移動した領域が特定され、スキャン領域の設定が更新される。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３４に送られる。

なお、追尾部３２において検出されたスキャン領域の露出量が所定の閾値より小さいときは、追尾動作が一時停止される。追尾動作が一時停止されると、最も新しく設定されたスキャン領域が、スキャン領域データとしてコントラスト検出部３４に送られる。なお、追尾動作の停止後のタイミングで生成された画像データにおいて、スキャン領域の露出量が所定の閾値より大きいときは、再度追尾動作が開始される。

コントラスト検出部３４、メモリ部３５、及び移動量決定部３６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、撮影画像の枠内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１１ｂ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。

次に、ＤＳＰ２４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５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初期領域が設定される。次に、ステップＳ１０１において、初期領域がスキャン領域に設定される。

ステップＳ１０２では、変倍レンズ１１ａ及びフォーカスレンズ１１ｂの位置が検出される。なお、変倍レンズ１１ａの位置がテレ端であるときは、さらにデジタルズームアップが行なわれているかが確認される。次のステップＳ１０３では、検出した両レンズ１１ａ、１１ｂの位置及びデジタルズームアップが行なわれているか否かに基づいて、露出量と比較するために用いられる閾値が選択される。

閾値が選択されると、ステップＳ１０４において、スキャン領域における露出量Ｅｖが検出される。次のステップＳ１０５において、検出した露出量Ｅｖと選択された閾値とが比較される。

検出した露出量Ｅｖが選択された閾値より大きいときは、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、スキャン領域において受光される光学像の追尾動作が実行される。すなわち、最初に設定されたスキャン領域に受光される光学像が追尾され、追尾により検出される光学像の移動した位置が新たにスキャン領域に設定される。

検出した露出量Ｅｖが選択された閾値より小さいときは、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、追尾動作が停止される。すなわち、スキャン領域の再設定が行なわれない。

ステップＳ１０６又はステップＳ１０７の終了後にステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、スキャン領域の光学像を撮像素子１２の受光面に合焦させるように合焦位置調整が実行される。すなわち、ステップＳ１０６に連続するステップＳ１０８の処理により追尾ＡＦ機能が実行される。又、ステップＳ１０７に連続するステップＳ１０８の処理により固定ＡＦ機能が実行される。

ステップＳ１０８の終了後ステップＳ１０９に進み、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に合焦位置調整は続行され、ステップＳ１０１に戻る。以後、ステップＳ１０９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合焦位置調整は解除され、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、追尾スキャン機能を実行させているときの合焦位置調整の精度を向上させることが可能である。

スキャン領域の露出量が低いときにはパターンマッチング等による被写体の追尾の精度が低下するため、追尾対象体に対して追尾ＡＦ機能を実行させることにより追尾対象体以外の被写体に対して合焦位置調整を行うことがある。このような場合、追尾対象体に対して誤合焦を生じることになる。

しかし、本実施形態によれば、スキャン領域の露出量が低いときすなわちスキャン領域における受光量が低いときには追尾を停止して固定ＡＦ機能を実行させるので、合焦位置調整の精度を従来の追尾ＡＦ機能に比べて向上させることが可能となる。

また、合焦位置調整のためのフォーカスレンズ１１ｂの移動量は、変倍レンズ１１ａがワイド端側からテレ端側に移動するのに応じて長くなる。そのため、変倍レンズ１１ａがテレ端側にあるときの方がフォーカスレンズ１１ｂの位置調整に時間がかかることになる。フォーカスレンズ１１ｂの位置調整に時間がかかると、手振れなどの影響を受けて追尾の精度が低下することになる。結果として追尾対象体に対して誤合焦を生じることがある。

しかし、本実施形態によれば、撮影光学系の焦点距離が長くなるほど追尾を停止させる基準とする閾値が高くなるので、合焦位置調整の精度をさらに向上させることが可能になる。

また、デジタルズームアップを実行するときは、スキャン領域に含まれる画素の数が少なく追尾のための演算に使用できる画素数が少なくなる。従って、デジタルズームアップを実行するときの追尾の精度は、光学的ズームアップを実行するときの追尾の精度に比べて低いものである。

しかし、本実施形態によれば、デジタルズームアップを行うときには光学的ズームアップを行うときにくらべて、追尾を停止させる基準とする閾値を高くしているので、デジタルズームアップを実行しているときの合焦位置調整の精度を向上させ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、スキャン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、３行目３列目のＡＦ単位領域ｕａ（３、３）が初期領域に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を初期領域に設定可能であっても良い。

また、本実施形態において、撮影光学系の焦点距離の範囲毎に第１〜第５の閾値が定められる構成であるが、焦点距離毎に異なる閾値が定められても良い。焦点距離が長くなるほど閾値が高くなるように定められれば良い。

また、本実施形態において、デジタルズームアップを行うときに追尾を停止させる基準とする閾値は、第６の閾値のみである。しかし、デジタルズームアップの拡大率に応じて変更させる構成であっても良い。すなわち、デジタルズームアップを行うときは、撮像素子１２の受光領域と相似形であって相似比が１未満の領域で受光される画像が相似比の逆数に応じて拡大される。従って、相似比が大きくなるほど閾値が低くなるように定められれば、合焦位置調整の精度を更に向上させることが可能である。

また、本実施形態においてＡＦ機能を実行する際、最初にフォーカスレンズ１１ｂを無限遠側に移動させる構成であるが、近距離側に移動させる構成であっても良い。

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、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、スキャン領域における受光量が低いときに追尾を停止して固定ＡＦ機能を実行する構成であるが、固定ＡＦ機能の実行も停止し、ＡＦ機能が解除されたことを警告する構成であっても良い。受光量が低い場合、固定ＡＦ機能による合焦位置調整の精度も低減化するため誤合焦を生じやすくなるので、自動調整が出来ない場合はマニュアル調整を促せるためにも前述のような構成も好ましい。

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。追尾ＡＦ機能を実行するための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
１３ＡＦＥ（ＡｎａｌｏｇｕｅＦｒｏｎｔＥｎｄ）
１４操作入力部
１５ズーム駆動部
２４ＤＳＰ（ＤｉｇｉｔａｌＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｏｒ）
２４ｃ制御部
３０ＡＦ調整部
３１初期領域設定部
３２追尾部
３３ＲＯＭ
３４コントラスト検出部
３５メモリ部
３６移動量決定部
ｕａＡＦ単位領域

Claims

撮影光学系を介して入射する光束の中で所望の被写体である追尾対象体の光学像を撮像素子の受光面上に結像させるように合焦制御するオートフォーカスユニットであって、
前記撮像素子の受光領域内における前記追尾対象体の前記受光面に沿った動きを追尾する追尾部と、
前記受光領域内における前記追尾対象体の領域の少なくとも一部である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、前記撮影光学系のフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動部と、
前記スキャン領域を少なくとも含む領域の光の強度を検出する光量検出部と、
前記光量検出部に検出された光の強度が所定の閾値より低いときに、前記追尾部による前記追尾対象体の追尾を一時停止させる追尾制御部とを備え、
前記撮影光学系は焦点距離を調整するための変倍光学系を有し、前記焦点距離の長さに応じて前記所定の閾値が変化するように設定され、
前記撮像素子は、前記受光領域と相似であって相似比が１より小さな領域に受光される光学像を拡大させる拡大画像処理を行う画像信号処理システムに接続され、
前記拡大画像処理を行うときに設定される所定の閾値は、前記焦点距離が最長であるときに設定される所定の閾値より大きい
ことを特徴とするオートフォーカスユニット。
前記焦点距離が第１の範囲にあるときに前記所定の閾値には第１の閾値が用いられ、前記第１の範囲の焦点距離の最大値より長い焦点距離を最小値とする第２の範囲に前記焦点距離が入るときに前記所定の閾値には前記第１の閾値より大きな第２の閾値が用いられ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。
前記相似比の大きさに応じて前記所定の閾値が小さくなるように設定され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。
被写体の光学像を受光領域内において受光する撮像素子と、
前記被写体の光学像を前記撮像素子の受光面に結像させるフォーカスレンズと、
前記受光領域内において所望の被写体である追尾対象体の前記受光面に沿った動きを追尾する追尾部と、
前記受光領域内における前記追尾対象体の領域の少なくとも一部である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、
前記スキャン領域を少なくとも含む領域の光の強度を検出する光量検出部と、
前記光量検出部に検出された光の強度が所定の閾値より低いときに、前記追尾部による前記追尾対象体の追尾を一時停止させる追尾制御部とを備え、
前記撮影光学系は焦点距離を調整するための変倍光学系を有し、前記焦点距離の長さに応じて前記所定の閾値が変化するように設定され、
前記撮像素子は、前記受光領域と相似であって相似比が１より小さな領域に受光される光学像を拡大させる拡大画像処理を行う画像信号処理システムに接続され、
前記拡大画像処理を行うときに設定される所定の閾値は、前記焦点距離が最長であるときに設定される所定の閾値より大きい
ことを特徴とするデジタルカメラ。