JP4913274B2 - 撮像装置及び撮像装置の制御方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像装置及び撮像装置の制御方法に関し、例えば静止画像を取り込むことができるように構成されたカメラ一体型ビデオテープレコーダに適用することができる。本発明は、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じてフォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができるようにする。
【0002】
【従来の技術】
従来、カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、静止画像を取り込み得るようになされたものがある。このようなカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、動画を撮像している場合には、オートフォーカス調整によりフォーカス調整して使い勝手を向上できるようになされ、静止画像を撮像する場合には改めてフォーカスサーチして高い解像度により静止画像を撮影できるようになされている。
【0003】
すなわちこの種のカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、例えば撮像結果から所定周波数以上の信号成分を抽出して信号レベルを検出することにより、このようなオートフォーカス調整の調整基準である評価値を検出し、この評価値が常に増大するようにフォーカスを可変する。また例えば撮像結果の中央にこのような評価値を検出する領域を設定し、これらにより所望する被写体が画面の中央に位置するように全体の向きを操作するだけで、簡易かつ確実にフォーカスを調整できるようになされている。
【0004】
カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、このようなオートフォーカスにおける制御において、評価値が急激に変化すると、フォーカスを微小な範囲で可変してみて評価値が立ち上がっている側を検出することにより、フォーカス調整すべき方向を検出する。さらにカメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、この検出した方向に緩やかにフォーカス調整し、ここで評価値が順次増大する場合には、この方向にフォーカスを速やかに可変して評価値のピークにフォーカスを調整する。カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、これらの一連の処理により、例えばレンズの直前を予期しない物体が瞬間的に横切ったような場合には、このような物体に追従してフォーカスを変化させないようにするのに対し、例えばユーザーが被写体を切り換えた場合等にあっては、ユーザーの意図に従ってフォーカスを変化させるようになされている。
【0005】
これに対して静止画像の取り込みがユーザーにより指示されると、カメラ一体型ビデオテープレコーダにおいては、光学系におけるフォーカス調整可能な範囲でフォーカスを最も近い側より遠い側に順次段階的に可変しながら評価値のピークを検出する。さらにこのようにして検出された評価値のピークの前後で、改めて細かなステップによりフォーカスを可変して評価値のピークを検出し、順次段階的にステップを細かくしてこのような処理を繰り返すことにより、高い精度で合焦の位置を検出する。さらにこのようにして検出した合焦の位置で静止画像を取り込み、これにより動画におけるオートフォーカスによるフォーカス調整の場合に比して、格段的に高い精度により、さらには短い時間によりフォーカス調整するようになされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのようにして静止画像についてフォーカス調整する場合、フォーカス調整を開始して約0.5〔秒〕程度で合焦の状態を得ることができる。この時間をさらに一段と短くすることができれば、この種の撮像装置の使い勝手を向上することができると考えられる。
【0007】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる撮像装置及び撮像装置の制御方法を提案しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項1の発明は、所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置において、前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出する評価値検出手段と、前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示する制御手段とを備えるようにする。また請求項3の発明は、所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置の制御方法において、前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出するステップと、前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定するステップと、前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示するステップとを有する。
【0009】
請求項1又は請求項3の構成によれば、評価値により現在の合焦の程度を判定し、該判定結果によりフォーカスサーチの範囲を設定することにより、現在の状態が合焦状態に近い場合には、現在のフォーカスの位置を基準にしてフォーカスサーチの範囲を狭い範囲に設定して合焦の状態を形成することができる。従ってその分、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【0011】
(1)実施の形態の構成
図2は、本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダを示すブロック図である。このカメラ一体型ビデオテープレコーダ1において、レンズ2は、モータドライバ3によるモータ4の駆動により合焦位置を可変して入射光を撮像素子5の受光面に集光する。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、モータドライバ3によりフォーカス調整して所望の被写体を撮像できるようになされている。
【0012】
撮像素子5は、撮像面に形成された撮像結果を光電変換して出力する。この処理において、撮像素子5は、図示しない駆動回路から供給される各種駆動信号の切り換えにより、動画の撮像時においては、インターレース方式により撮像結果を出力するのに対し、静止画像の撮像時においては、プログレッシブスキャンにより撮像結果を出力する。
【0013】
サンプルホールド回路(S/H)/AGC回路6は、撮像素子5から出力される撮像結果を相関二重サンプリングし、続く信号処理回路の処理により補色系の色信号を生成する。さらにサンプルホールド回路(S/H)/AGC回路6は、この色信号の利得を補正して出力する。
【0014】
カメラ信号処理回路7は、このサンプルホールド回路/AGC回路6から出力される色信号を信号処理することにより、映像信号SVを生成して出力する。記録系8は、このカメラ信号処理回路7より出力される映像信号SVを例えば磁気テープ等の記録媒体に記録する。
【0015】
オートフォーカス検波回路(AF検波)9は、このカメラ信号処理回路7より出力される映像信号SVについて、輝度信号を選択的に信号処理することにより、フォーカス調整の調整基準である評価値を計算する。すなわち図3に示すように、オートフォーカス検波回路9は、エッジ検出回路10A及び10Bに輝度信号Yを入力する。
【0016】
ここでエッジ検出回路10A及び10Bは、それぞれ輝度信号Yを所定時間だけ遅延させて元の輝度信号Yから減算することにより、エッジの部分で信号レベルが変化するエッジ検出信号を出力する。エッジ検出回路10A及び10Bは、この輝度信号Yを遅延させる遅延時間が異なるように設定され、これにより異なる周波数をカットオフ周波数に設定してなるエッジ検出信号を出力する。
【0017】
絶対値化回路11A及び11Bは、それぞれエッジ検出回路10A及び10Bより出力されるエッジ検出信号を絶対値化して出力し、ピークホルド回路(PH)12A及び12Bは、絶対値化回路11A及び11Bの出力信号を各ライン単位でピークホルドする。積分回路13A及び13Bは、このピークホルド結果をフレーム単位積分する。このときピークホルド回路12A及び12B、積分回路13A及び13Bは、評価値検出領域に対応する制御信号WINを基準にしてこのピークホールド、積分の処理を実行し、これにより撮像結果のほぼ中央の領域に設定された評価値検出領域について、エッジ検出結果の積分値である積分による評価値fa及びfhを算出する。
【0018】
このようにして検出される積分による評価値fa及びfhにおいては、図4に示すように、合焦の状態でピークとなるようにフォーカスの変化に応じて値が変化して観察される。またカットオフ周波数の高い側の積分結果fhの方が、カットオフ周波数の低い側の積分結果faに比して、合焦近傍で信号レベルが急激に立ち上がり、またこのようにして信号レベルが立ち上がるピーク値においては、被写体における輪郭の多少、輪郭における輝度レベルの変化の大きさに応じて変化する。
【0019】
正規化回路14においては、このような2つの積分による評価値fa及びfhよりそれぞれノイズレベルによる積分値LNを減算した後、カットオフ周波数の高い側の減算結果fh−LNをカットオフ周波数の低い側の減算結果fa−LNにより割り算することにより、積分結果fa及びfhで正規化の処理を実行し、図5に示すように、被写体における輪郭の多少、輪郭における輝度レベルの変化の大きさ等に対してピーク値が一定値に保持されてなる正規化による評価値Hを計算する。
【0020】
マイコン20は(図2)、図示しない操作子等の操作に応動して各回路ブロックの動作を制御することにより、このカメラ一体型ビデオテープレコーダ1全体の動作を制御する。この制御において、マイコン20は、オートフォーカス検波回路9で検出される正規化による評価値Hと、積分による評価値fa、fhを基準にしてモータドライバ3によりモータ4を駆動することにより、動画の撮像時、オートフォーカスの処理を実行し、さらに静止画像の撮像時、フォーカス調整の処理を実行する。
【0021】
すなわちマイコン20は、評価値fa、fhが増加するように、モータ4を駆動して所定方向にフォーカス調整し、評価値fa、fhが減少傾向となると、フォーカス調整の方向を切り換える。これによりマイコン20は、いわゆる山登り法によりオートフォーカス調整する。このときマイコン20は、評価値Hが立ち上がっていない合焦状態より遠くはなれたフォーカス調整位置においては、モータ4の回転速度を増大し、評価値faによりフォーカス調整し、これにより短い時間で合焦状態となるようにオートフォーカス調整する。
【0022】
これに対してユーザーがシャッターボタンを操作して静止画像の取り込みを指示すると、図1の処理手順の実行によりフォーカス調整した後、静止画像の取り込みをカメラ信号処理回路7、記録系8に指示する。すなわちマイコン20は、シャッターボタンが操作されると、ステップSP1からステップSP2に移り、評価値Hが所定値THR以上か否か判断する。
【0023】
ここで評価値Hがある程度大きな値の場合、オートフォーカス調整により合焦の近傍にフォーカス調整されていることになる。これによりマイコン20は、静止画像の撮像が指示されると、ステップSP2で現在の合焦状態を判定し、ここで肯定結果が得られると、ステップSP3に移り、現在のフォーカス位置に対して前後所定範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した後、ステップSP4に移る。これに対してステップSP2で否定結果が得られると、マイコン20は、ステップSP2からステップSP5に移り、レンズ2におけるフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した後、ステップSP4に移る。
【0024】
マイコン20は、このようにしてフォーカスサーチの範囲を設定すると、ステップSP4において、このフォーカスサーチの範囲で評価値fh、faが最大値となるフォーカスの位置を検出する。すなわちマイコン20は、フォーカスサーチ範囲を所定のピッチにより区切って設定した評価値検出位置において、順次評価値を検出し、この検出結果より最大の評価値が検出される評価値検出位置を検出する。さらにこのピーク値が検出される評価値検出位置近傍にフォーカスサーチ範囲を設定し直し、設定し直したフォーカスサーチ範囲をさらに細かなピッチにより区切って設定した評価値検出位置において、順次評価値を検出し、この検出結果より最大の評価値が検出される評価値検出位置を検出する。マイコン20は、この処理をフォーカス調整の最小分解能まで実行し、これにより合焦の位置を高い精度により検出する。
【0025】
この処理を実行するに当たって、ステップSP3により現在のフォーカス位置を基準にして前後所定範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した場合には、ステップSP5によりレンズ2におけるフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定した場合に比して、評価値の最大値を検出する範囲が狭いことにより、マイコン20は、その分短い時間によりこのステップSP4の処理を完了することができる。
【0026】
これによりマイコン20は、ステップSP4からステップSP6に移り、このようにして検出した評価値がピーク値となるフォーカス位置にレンズ2のフォーカスを調整した後、ステップSP7に移ってこの処理手順を終了し、これにより高い精度によりフォーカス調整した状態で静止画像を記録系8で記録する。
【0027】
(2)実施の形態の動作
以上の構成において、カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では(図2)、レンズ2により撮像素子5の撮像面に形成される撮像結果が光電変換された後、サンプルホールド回路/AGC回路6、カメラ信号処理回路7により信号処理されて映像信号SVが生成され、この映像信号SVが記録系8により磁気テープに記録される。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、動画による撮像結果が磁気テープに記録される。
【0028】
この処理において、カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、オートフォーカス検波回路9において(図3)、映像信号SVの輝度信号Yから異なるカットオフ周波数によりエッジが検出され、このエッジ検出結果が絶対値化された後、ピークホールド回路12A、12B、積分回路13A、13Bによりピークホールド、積分される。これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、合焦の程度を示す積分による評価値fa及びfhが異なるカットオフ周波数で検出される(図4)。またピークホールド回路12A、12B、積分回路13A、13Bにおけるピークホールド、積分の処理が、評価値検出領域に対応する制御信号WINを基準にして実行され、これにより撮像結果のほぼ中央に設定された評価値検出領域について、合焦の程度を示す積分による評価値fa及びfhが検出される。
【0029】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、この積分による評価値fa及びfhからノイズ分の値LNがそれぞれ減算された後、カットオフ周波数が高い側をカットオフ周波数の低い側で割り算して正規化の処理が実行され、これにより被写体による値の変化が防止されて、合焦の程度を示す正規化による評価値Hが検出される(図5)。
【0030】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では(図2)、マイコン20によりこれらの評価値fh、faが常に増大傾向となるように、フォーカス調整の方向を切り換えながらフォーカス調整され、これにより被写体の移動に追従してレンズ2をフォーカス調整してオートフォーカス調整の処理が実行される。
【0031】
このようにして動画を撮像している状態で、シャッターボタンの操作によりユーザーから静止画像の取り込みが指示されると、カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、マイコン20において、評価値Hが所定値THRより大きいか否か判定されて現在の合焦状態が判定される。この判定において、評価値Hが所定値THRより大きい場合、オートフォーカス調整によりほぼ合焦の状態に保持されていると判断できることにより、カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、現在のフォーカス位置の中心にした狭い範囲がフォーカスサーチの範囲に設定される。また評価値Hが所定値THRに満たない場合、オートフォーカス調整によっては合焦の状態に保持されていないと判断できることにより、カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、レンズ2のフォーカス調整可能な範囲がフォーカスサーチの範囲に設定される。
【0032】
カメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、このように設定されたフォーカス調整の範囲で順次フォーカスを可変して評価値fh、faのピーク位置が検出され、順次このピーク値の検出結果を基準にしてフォーカスサーチ範囲を狭くすると共に分解能を高くして、評価値fh、faのピークが検出され、これにより合焦の位置が高い精度により検出される。さらにこの検出された合焦の位置で静止画像の取り込みが実行される。
【0033】
これによりカメラ一体型ビデオテープレコーダ1では、評価値Hが所定値THRより大きく、現在の状態がほぼ合焦状態と判定される場合には、従来に比して格段的に狭いフォーカスサーチの範囲によりフォーカス調整を開始でき、これにより従来に比して格段的に短い時間により合焦状態を形成して静止画像を撮像することができる。
【0034】
またこのようにしてフォーカス調整する場合には、ほぼフォーカスが調整された範囲でフォーカス調整することができることにより、その分見苦しい画像の表示を防止することができる。すなわち従来のフォーカス調整においては、レンズ2のフォーカス調整可能な範囲で合焦の位置を検出することにより、それまでオートフォーカスによりほぼ合焦状態となっている場合でも、一旦、大きくピントがぼけた状態となり、ユーザーに対して、見苦しい画像が一時的に提供されることとなっていた。しかしながらこの実施の形態のように、ほぼ合焦の状態に近い場合に、現在のフォーカスの位置を中心にした狭い範囲をフォーカスサーチの範囲に設定してフォーカス調整すれば、このような一時的なピントのずれを防止でき、その分ユーザーによる使い勝手を向上することができる。
【0035】
(3)実施の形態の効果
以上の構成によれば、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じてフォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【0036】
すなわちほぼ合焦の状態と判断される場合には、現在のフォーカス位置を中止にした狭い範囲をフォーカスサーチの範囲に設定して、従来に比して格段的に短い時間により静止画像を取得することができる。また一時的なピントのずれを防止することができ、その分見苦しい画像の提供を防止することができる。
【0037】
また合焦の状態と判断できない場合には、従来と同様にレンズのフォーカス調整可能な範囲をフォーカスサーチの範囲に設定することにより、例えば電源を投入した直後、被写体を切り換えた直後等のオートフォーカス調整によりほぼ合焦状態となっていない場合でも、確実に高い精度によりフォーカス調整して静止画像を取得することができる。
【0038】
(4)他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、カットオフ周波数の異なるエッジ検出結果の積分値による評価値と、この積分値の正規化による評価値を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば正規化の処理を省略して単に積分値を評価値として使用する場合、単なる輝度信号の高周波数成分の信号レベルを評価値として使用する場合、さらには輝度信号に代えて色信号の加算値又は緑色の色信号を処理して評価値とする場合等に広く適用することができる。
【0039】
また上述の実施の形態においては、1つの比較基準値THRによりフォーカスサーチの範囲を2段階で切り換える場合について述べたが、本発明はこれに限らず、3段階以上で切り換えるようにしてもよい。
【0040】
また上述の実施の形態においては、オートフォーカス調整した状態から静止画像を取り込む場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばユーザーによるマニュアル調整による状態から静止画像を取り込む場合にも広く適用することができる。
【0041】
また上述の実施の形態においては、本発明をカメラ一体型ビデオテープレコーダに適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、電子スチルカメラ等、種々の撮像装置に広く適用することができる。
【0042】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、静止画像の取り込みを開始する際に、合焦の状態に応じて、フォーカスサーチの範囲を設定することにより、静止画像の撮影開始に要する時間を従来に比して格段的に短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダのマイコンの処理手順を示すフローチャートである。
【図2】本発明の実施の形態に係るカメラ一体型ビデオテープレコーダを示すブロック図である。
【図3】図2のカメラ一体型ビデオテープレコーダのオートフォーカス検波回路を示すブロック図である。
【図4】図3のオートフォーカス検波回路の動作の説明に供する特性曲線図である。
【図5】図3のオートフォーカス検波回路による評価値を示す特性曲線図である。
【符号の説明】
1……カメラ一体型ビデオテープレコーダ、2……レンズ、9……オートフォーカス検波回路、20……マイコン
Claims (3)
- 所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置において、
前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出する評価値検出手段と、
前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示する制御手段と
を備えることを特徴とする、撮像装置。 - 前記評価値検出手段は、遅延時間を異ならせて前記撮像結果の画像信号をエッジ検出することによって二つの異なる評価値を算出し、前記二つの評価値を正規化して前記現在評価値を検出することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。
- 所定の光学系を駆動して撮像素子より出力される撮像結果に基づいて、動画を撮像し静止画像を取得する撮像装置の制御方法において、
前記動画を撮像している状態において前記静止画像の取り込みの指示に応動して、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の前記動画の前記撮像結果に基づいて、前記静止画像の取り込み指示に応じた時の合焦の程度を示す現在評価値を検出するステップと、
前記現在評価値が比較基準値よりも前記光学系の合焦の位置における合焦の程度を示す合焦評価値に近いと判定したとき、現在のフォーカスの位置を中心とした前後の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定し、
前記現在評価値が前記比較基準値よりも前記合焦評価値から遠いと判定したとき、前記光学系のフォーカス調整可能な無限遠側端点から近距離側端点の間の範囲にフォーカスサーチの範囲を設定するステップと、
前記フォーカスサーチの範囲のいずれかで、前記光学系のフォーカスを可変して前記光学系を合焦の位置に設定し、該合焦の位置で前記撮像結果の取得を指示するステップと
を有することを特徴とする、撮像装置の制御方法。
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