JP2009194469A

JP2009194469A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2009194469A
Application number: JP2008030856A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Sakaguchi; 知弘阪口
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27
Also published as: EP2091233A3; EP2091233A2; EP2091233B1

Abstract

【課題】撮影時の姿勢に関わらず高速なＡＦ制御を行なうことができる撮像装置を得る。
【解決手段】被写体像を撮像する手段と、撮像素子の出力を輝度信号と色信号に処理する信号処理手段と、フォーカス調整手段と、被写体像の周波数成分によって変るフォーカス調整用のＡＦ評価値を生成するＡＦ評価値生成手段と、当該撮像装置の姿勢を加速度によって検出する加速度検出手段とを有し、撮像手段が、加速度検出手段が検出する撮像装置の姿勢に応じて映像信号出力の走査方向を自在に変更することができる撮像素子であって、ＡＦ評価値生成手段が、加速度検出手段が検出する撮像装置の姿勢に応じて、ＡＦ評価値の走査方向を変更する撮像装置による。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影時の姿勢に関わらず高速なＡＦ制御を行なうことができる撮像装置に関するものである。

デジタルカメラなどの撮像装置（以下「カメラ」とする）のオートフォーカス（以下「ＡＦ」とする）は、できるだけ高速に処理をすることが求められる。ＡＦは、撮像素子から出力される映像出力信号のコントラストデータをＡＦ評価値とし、このＡＦ評価値がピークとなる光学系の位置を合焦位置として制御する方法が一般的に知られている。カメラを正姿勢に構えて（シャッターボタンが上部に向く姿勢に構えて）撮影をするとき、ＡＦ評価値を生成するための映像出力信号の走査は、被写体に対して水平方向に行なわれる（以下、この走査方向を「正姿勢走査方向」とする）。また、当該カメラを縦姿勢に構えて（シャッターボタンが左右のどちらかに向く姿勢に構えて）撮影をするとき、撮像素子の向きは正姿勢時から９０度傾いた状態となるため、ＡＦ評価値を生成するための映像出力信号の走査は、被写体に対して垂直方向に行なわれる（以下、この走査方向を「縦姿勢走査方向」とする）。

一般的には、縦方向の縞を持つ被写体（すなわち、横方向のコントラストが強い被写体）が多いと言われており、このような被写体において正姿勢走査方向で生成されるＡＦ評価値の傾きは大きくなりやすく、ＡＦ評価値のピーク判定も素早く行なうことが可能となる。つまり、正姿勢走査方向時のＡＦは高速に処理をすることができる。しかし、縦姿勢走査方向で生成されるＡＦ評価値の傾きは小さくなりやすく、ＡＦ評価値のピーク判定を素早く行なうことができない。つまり、縦姿勢走査方向時のＡＦ制御は、正姿勢走査方向時のＡＦ制御に比べて遅くなる。

正姿勢走査方向と縦姿勢走査方向におけるＡＦ評価値の違いを図５及び図６を用いて説明をする。図５はカメラの姿勢の違いによる映像出力信号とその走査方向の関係を模式的に示している。図６は、カメラの姿勢の違いによる前記走査方向と生成されるＡＦ評価値の変化の関係を模式的に示している。図５において、符号５ａは、撮像素子からの映像出力信号の全範囲を示している。符号５ｂは映像出力信号の全範囲５ａの一部であって、焦点を合わせるべき範囲、すなわちＡＦ評価値の生成に用いる映像出力信号の読出し範囲を示している。読出し範囲５ｂは、任意に設定可能であるが、図５に示すように画像の中心（全範囲５ａの中心）を含む範囲に設定することが好ましい。なお、図５において矢印は映像出力信号の走査方向を示している。図６において、符号６ａは読出しエリア５ｂ（図５）の一部を示しており、縦方向の縞を持つ被写体の映像出力信号を強調して示している。また、符号Ａ及びＢは走査方向を示している。ＡＦ評価値の「Ｈ」「Ｌ」は走査方向Ａ及びＢにおいて検出されるであろうＡＦ評価値の変化を示しており、読出しエリア６ｂ内の白抜き部分はコントラストが「Ｈ」であり、黒塗り部分はコントラストが「Ｌ」であることを表わしている。図５（ａ）及び図６（ａ）は正姿勢の場合を示し、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は縦姿勢の場合を示している。

図５（ａ）に示すように、正姿勢走査方向で被写体に対して水平方向に走査されるので、コントラストデータは図６（ａ）に示すように大きく変化し、これを元にして生成するＡＦ評価値の傾きは大きくなる。しかし、図５（ｂ）に示すように、縦姿勢走査方向は、被写体に対して垂直方向に走査されることになるので、コントラストデータは図６（ｂ）に示すように、変化が少なくなりやすく、これを元にして生成するＡＦ評価値の傾きは小さくなりやすい。なお、図６は映像出力信号のコントラストを誇張して図示している。

ＡＦ評価値の傾きが小さくても正確なＡＦを行なうために、走査方向を変更することができる撮像素子（例えばＣＭＯＳセンサ）を用いて、映像出力信号の走査をカメラの姿勢に関わらず水平方向と垂直方向の両方向から行なうカメラが知られている（例えば「特許文献１」参照）。しかし、特許文献１におけるカメラは、通常の２倍の走査処理を行なう必要があるので、ＡＦに要する時間が２倍になる。ＡＦに時間がかかると、合焦位置を特定するまでの間に被写体が移動してしまう確率が高くなり、ＡＦのやり直しが必要となるため、高速にＡＦを処理することがさらに困難となる。

特開２００４−１５１６０８号公報

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであって、カメラの姿勢に関わらず、正しいフォーカスを高速に行なうことができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、被写体像を撮像する手段と、撮像素子の出力を輝度信号と色信号に処理する信号処理手段と、フォーカス調整手段と、被写体像の周波数成分によって変るフォーカス調整用のＡＦ評価値を生成するＡＦ評価値生成手段と、を有する撮像装置において、当該撮像装置の姿勢を加速度によって検出する加速度検出手段をさらに有し、上記撮像手段が、上記加速度検出手段が検出する上記撮像装置の姿勢に応じて映像信号出力の走査方向を自在に変更することができる撮像素子であり、上記ＡＦ評価値生成手段が、上記加速度検出手段が検出する上記撮像装置の姿勢に応じて、ＡＦ評価値の走査方向を変更することを最も主要な特徴とする。

上記ＡＦ評価値の走査方向は、上記撮像素子の走査方向と同一であるようにしても良く、また、ＡＦ評価値が所定の値に達しないとき、ＡＦ評価値生成手段におけるＡＦ評価値の走査方向を変えて、再度、ＡＦ評価値を走査してもよい。

本発明によれば、どのようなカメラの姿勢であっても最適な映像出力信号の走査方向を用いることで、ＡＦを高速に行なうことができるようになる。すなわち、カメラの姿勢に依らず、フォーカスの合った良好な撮影画像を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図を用いて説明する。図１は、本発明に係る撮像装置の例を示す機能ブロック図である。図１において撮像装置であるカメラ１００の撮像素子にはＣＭＯＳセンサを用いている。図１においてカメラ１００は、レンズ１ａとシャッター１ｂとからなる光学系１と、この光学系１をＣＰＵ１０の指示によって駆動するモータドライバ２と、撮像素子であるＣＭＯＳセンサ３と、画像信号処理を行なうＤＳＰ４と、ＲＡＷデータや信号処理されたデータを保存するＳＤＲＡＭ５と、撮影した被写体画像を記憶するメモリカード６と、ＡＦ評価値の生成に用いる各種調整値などを保持するＥＥＰＲＯＭ７と、撮像した画像の確認画像の表示や再生画像若しくはカメラ１００の動作設定情報の表示を行なうＬＣＤ８と、カメラ１００の向きを検出する加速度センサ９と、カメラ１００全体の動作を制御するＣＰＵ１０と、カメラ１００の撮像操作や動作情報設定操作に用いる操作部１１と、を有してなる。

ＣＭＯＳセンサ３は、光学系１を介して撮像した被写体像をもとに、映像信号を出力するセンサ部３１と、センサ部３１の出力信号のサンプリングタイミングを制御するタイミングジェネレータ（ＴＧ）３２と、上記の出力信号をデジタルデータに変換するＡＤ変換器（ＡＤＣ）３３を内蔵し、ＣＰＵ１０の指示によって動作制御がされている。ＣＭＯＳセンサ３から出力されるデジタルデータは、ＣＭＯＳ素子の配列のままＲＡＷデータとしてＳＤＲＡＭ５に記憶される。以下の説明において、「映像出力信号」とは、上記のＲＡＷデータを指す。

ＤＳＰ４は、上記ＣＭＯＳセンサ３から出力される映像出力信号を元にしてＡＦ評価値を生成する処理を行なう他に、ＡＥやホワイトバランスなどの評価値も生成する処理を行なう。これらの評価値を用いて、ＣＰＵ１０はモータドライバ２の動作制御を行なう。また、通常の静止画処理においては、ＳＤＲＡＭ５からＲＡＷデータを読出して、輝度信号と色信号を生成して、ＪＰＥＧ処理を行なった後にメモリカード６に記録する。また、ＲＡＷデータから表示用ＲＧＢまたはＹＵＶに変換されたデータは、ＶｉｄｅｏＤＡＣ（ビデオ用デジタル・アナログ変換器）４１から出力されてＬＣＤ８に表示される。

ＣＰＵ１０は、ＡＦ、ＡＥ（自動露出）、ホワイトバランス等の各制御をＤＳＰが生成した評価値に基づいて行なう。また、ＣＰＵ１０は、ＣＭＯＳセンサ３・ＤＳＰ４・その他のデバイスに対してパラメータを設定する機能、撮影者が操作する操作部１１からの入力に応じた処理を行なう機能、などを有している。例えばＡＦは、モニタリング時のＣＭＯＳセンサ３の映像出力信号をバンドパスフィルタに通し、このフィルタ処理後の信号における輝度信号の周波数成分に応じてＤＳＰ４がＡＦ評価値を生成し、このＡＦ評価値に基づいてＣＰＵ１０がモータドライバ２を介したフォーカスモータの駆動パルスを制御する。

また、ＣＰＵ１０は、加速度センサ９が検出したカメラ１００の向きによって当該カメラが正姿勢であるか、縦姿勢であるかを判定する。この判定結果によって、ＣＭＯＳセンサ３による映像出力信号の読出しエリア設定と、走査の方向の設定を行なう。

次に、本発明に係るカメラ１００におけるＡＦの流れを図２のフローチャートと図３を用いて説明する。図２において、各処理のステップをＳ２１、Ｓ２２・・・として表記している。図３において符号３ａはＣＭＯＳセンサ３からの映像出力信号の全範囲を示し、符号３ｂはＡＦ評価値の算出に用いる映像出力信号の範囲を示す。読出し範囲３ｂは、任意に設定可能であるが、図３に示すように画像の中心部（全範囲５ａの中心）を含む範囲に設定することが好ましい。また、図３において矢印は走査方向を示している。

先ず、カメラ１００が被写体像を撮像素子であるＣＭＯＳセンサ３を介して撮像し、その映像出力信号をＤＳＰ４に入力する（Ｓ２１）。次に加速度センサ９が、カメラ１００の向きを検知して（Ｓ２２）、ＣＰＵ１０が姿勢判断を行なう（Ｓ２３）。姿勢が「正姿勢」であると判断した場合、ＣＰＵ１０は図３（ａ）に示すように、全体範囲３ｂと読出しエリア３ａを設定する（Ｓ２４ａ）。姿勢が「縦姿勢」であると判断した場合、ＣＰＵ１０は図３（ｂ）に示すように、全体範囲３ｂと読出しエリア３ａを設定する（Ｓ２４ｂ）

次に、上記ステップによって設定された読出しエリア３ａに対して所定の方向から走査をして（Ｓ２５）、ＡＦ評価値を取得する（Ｓ２６）。すなわち、ステップＳ２３において正姿勢であると判定された場合は、図３（ａ）に示すように、横長の全範囲３ａにおいて縦方向の中央部分に横方向の読出しエリア３ａを設定し、水平方向に走査方向を設定してＡＦ評価値を生成する。これによって、横方向にコントラストが強い被写体に対して適格にＡＦ評価値の変化を検出することができ、ＡＦ制御を高速に行なうことが出来る。また、ステップＳ２３において縦姿勢であると判定された場合は、図３（ｂ）に示すように、縦長の全範囲３ａにおいて縦方向の中央部分に横方向の読出しエリア３ａを設定し、水平方向に走査方向を設定してＡＦ評価値を生成する。これによって、縦姿勢時も正姿勢時と同様に横方向にコントラストが強い被写体に対して適格なＡＦ評価値の変化を検出することができるようになり、ＡＦ制御を高速に行なうことができる。

取得したＡＦ評価値に基づいて、ＣＰＵ１０はＡＦ評価値のピーク判定を行なって、モータドライバ２を介して光学系１の駆動モータの駆動パルスを制御し、合焦位置に光学系１を移動させる（Ｓ２７）。

上記実施例において、ステップＳ２２における姿勢検知処理はカメラ１００の電源が投入されて撮像素子に被写体像が取り込まれる段階で行なっている。しかし、本発明にかかるカメラ１００の姿勢検知処理はこれに限ることなく、当該カメラ１００の電源が投入されている間は一定間隔で繰返して行なうものであってもよい。例えば、操作部１１にあるシャッターボタンを押下したときに姿勢を検知してもよく、シャッターボタンが押下された後に姿勢の検知を行なってもよい。

また、上記の実施例において、加速度センサ９が検知するカメラ１００の向きに応じてＡＦ評価値の走査方向を変更したが、本発明に係るカメラ１００はこれに限ることなく、加速度センサ９によって検知したカメラ１００の向きに応じて、ＣＭＯＳセンサ３の映像出力信号の出力時の走査方向を変更してもよい。この場合、ＡＦ評価値の走査方向は、映像出力信号の走査方向と同じ方向に設定すればよい。

次に、本発明に係るカメラ１００におけるＡＦの別の例を図４のフローチャートを用いて説明する。

先ず、カメラ１００が被写体像を撮像素子であるＣＭＯＳセンサ３を介して撮像し、その映像出力信号をＤＳＰ４に入力する（Ｓ４１）。次に、加速度センサ９がカメラ１００の向きを検知して（Ｓ４２）、ＣＰＵ１０が姿勢判断を行なう（Ｓ４３）。姿勢が「正姿勢」であると判断した場合、ＣＰＵ１０は図３（ａ）に示すように、正姿勢に対応した映像出力信号の全体範囲３ｂとＡＦ評価値生成に用いる読出しエリア３ａを設定する（Ｓ４４ａ）。姿勢が「縦姿勢」であると判断した場合、ＣＰＵ１０は図３（ｂ）に示すように、縦姿勢に対応した映像出力信号の全体範囲３ｂとＡＦ評価値生成に用いる読出しエリア３ａを設定する（Ｓ４４ｂ）

次に、上記ステップによって設定された走査方向に応じてＡＦを開始して（Ｓ４５）、ＡＦ評価値を取得する（Ｓ４６）。次に、取得したＡＦ評価値を予め規定している閾値と比較して、ＡＦ評価値が大きければ（Ｓ４７のＹｅｓ）このＡＦ評価値を用いたＡＦを行なう（Ｓ４９）。ＡＦ評価値が小さければ（Ｓ４７のＮｏ）ステップ４４ａ及び４４ｂにおいて設定した走査方向とは異なる走査方向に設定を変更し（正姿勢時の設定であれば、縦姿勢時の設定に変更する）、再度、ＡＦ評価値の取得を行なう（Ｓ４８）。取得したＡＦ評価値に基づき、ＣＰＵ１０はモータドライバ２を介して光学系１の駆動モータの駆動パルスを制御する（Ｓ４９）。

上記のとおり本発明に係るカメラ１００は、横縞が多い被写体（縦方向にコントラストを有する被写体）を撮影する際、縦姿勢走査方向によるＡＦ評価値が小さくなり、ＡＦ制御に十分なＡＦ評価値が得られない場合であっても、自動的に設定を切換えて再度ＡＦ評価値を取得することができ、正確かつ高速なＡＦ処理を行なうことが出来る。

上記の走査方向等の切り換えは、撮影者が操作部１１の図示しないスイッチを操作することによって切換え動作をするものであってもよい。

本発明は、デジタルカメラの他にカメラ付携帯電話機などにも適用することができる。

本発明に係る撮像装置の例であるデジタルカメラの機能示すブロック図である。上記撮像装置のＡＦ制御の例を示すフローチャートである。上記撮像装置におけるＡＦ評価値の走査方向の例を示す図である。上記撮像装置のＡＦ制御の別の例を示すフローチャートである。従来の撮像装置におけるＡＦ評価値の走査方向の例を示す図である。従来の撮像装置における走査方向とＡＦ評価値の変化の例を示す図である。

符号の説明

１光学系
２モータドライバ
３ＣＭＯＳセンサ
４ＤＳＰ
５ＳＤＲＡＭ
６メモリカード
７ＥＥＰＲＯＭ
８ＬＣＤ
９加速度センサ
１０ＣＰＵ
１１操作部

Claims

被写体像を撮像する手段と、撮像素子の出力を輝度信号と色信号に処理する信号処理手段と、フォーカス調整手段と、被写体像の周波数成分によって変るフォーカス調整用のＡＦ評価値を生成するＡＦ評価値生成手段と、を有する撮像装置において、
当該撮像装置の姿勢を加速度によって検出する加速度検出手段をさらに有し、
上記撮像手段が、
上記加速度検出手段が検出する上記撮像装置の姿勢に応じて映像信号出力の走査方向を自在に変更することができる撮像素子であり、
上記ＡＦ評価値生成手段が、
上記加速度検出手段が検出する上記撮像装置の姿勢に応じて、ＡＦ評価値の走査方向を変更することを特徴とする撮像装置。
上記ＡＦ評価値の走査方向は、上記撮像素子の走査方向と同一であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
上記ＡＦ評価値が所定の値に達しないとき、上記ＡＦ評価値生成手段における上記ＡＦ評価値の走査方向を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
上記ＡＦ評価値が所定の値に達しないとき、上記撮像素子の出力の走査方向を変更することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
上記撮像素子の走査方向及び上記ＡＦ評価値の走査方向は、撮影者の操作によって変更することができる請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。