撮像装置
【課題】 外部測距方式の位相差AF制御では遠距離被写体に対して、精度が出ず、撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離を取得する方法は、近距離被写体に対して、相対的に誤差が大きくなってしまい、合焦までに時間がかかる。
【解決手段】 撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦ制御の合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な焦点調節制御を可能とする。外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、より正確な被写体距離を取得する。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行う。
【解決手段】 撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦ制御の合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な焦点調節制御を可能とする。外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、より正確な被写体距離を取得する。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、詳しくは被写体までの距離を算出することによる自動焦点調節の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）としては、撮像信号ＡＦが一般的である。撮像信号ＡＦは、撮像素子を用いて得られた映像信号から高周波成分を抽出して、合焦状態を示すＡＦ評価値を生成し、ＡＦ評価値が最大になるようにフォーカスレンズの位置を制御するものである。
【０００３】
また、合焦精度の高い撮像信号ＡＦに加えて、合焦の速い位相差ＡＦを組み合わせた撮像装置も提案されている。位相差ＡＦは、被写体までの距離を測距センサにより検出し、その検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するものである。
【０００４】
位相差ＡＦのうち、測距センサの光学系が撮像光学系とは独立して設けられている外部測距方式は、ＴＴＬ方式と比べ構成が簡単になる一方、被写体の距離が遠くなるほど、測距の精度が落ちるという問題があった。
【０００５】
被写体までの距離を取得する方法として、位相差ＡＦのような測距方式以外に、撮像装置にGPSを付属し、撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離などの情報を取得して、操作者に提示する技術が開示されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０６０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
外部測距方式の位相差ＡＦ制御では、被写体が遠距離にいる場合に、測距の精度が低く、遠距離被写体に対して、撮像信号ＡＦ制御と位相差ＡＦ制御を組み合わせたハイブリッドＡＦ制御においても、合焦までに時間がかかっていた。
【０００８】
一方、ＧＰＳなどを用いて撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離を取得する方法は、被写体が近距離にいても、遠距離にいても、一定の精度で被写体距離を取得することが可能であるが、近距離被写体に対しては、相対的に誤差が大きくなってしまう。また、上記特許文献１の構成では、撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離を算出する方法について言及されているが、取得した被写体距離を用いて、焦点調節制御をする方法については言及されていない。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑み、位相差ＡＦ制御を搭載した撮像装置において、遠距離の被写体について、高精度に被写体距離を取得しつつ、焦点調節を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、撮像光学系と
前記撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出する第一の測距手段と、
情報処理装置との通信によって、被写体距離を算出する第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、
遠距離の被写体について、被写体距離検出の精度を向上させ、かつ検出した被写体距離に基づいて、自動焦点調節を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１におけるシステムの構成を示す図
【図２】実施例１におけるカメラおよびサーバの構成を示すブロック図
【図３】実施例における測距センサの構成を示す図
【図４】位相差ＡＦにおける像信号を示す図
【図５】実施例におけるカメラのフローチャート
【図６】実施例１におけるカメラの通信処理のフローチャート
【図７】実施例１におけるサーバのフローチャート
【図８】実施例における被写体距離の算出方法を示す図
【図９】実施例におけるカメラの焦点調節制御のフローチャート
【図１０】実施例における測距領域を示す図
【図１１】実施例２におけるカメラの構成を示すブロック図
【図１２】実施例２におけるカメラの地図参照処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施形態に関わるシステム構成を示す図である。カメラ１００とサーバ２００が通信を行う。ここで言うカメラ１００とは、動画や静止画を撮影してメディアに記録する、いわゆるデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等を総称してカメラと呼ぶ。カメラ１００は、カメラ１００自身が取得した像から算出した被写体距離およびサーバが算出した被写体距離に基づいて自動焦点調節を行う。
【００１４】
図２はカメラ１００およびサーバ２００の内部構成を示す図である。カメラ１００内の各ユニットは、バス１７０を介して接続されており、各ユニットはＣＰＵ１５１によって制御される構造になっている。
【００１５】
撮像光学系１０１には、固定１群レンズ１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、固定３群レンズ１２１、フォーカスレンズ１３１が含まれ、撮像素子１４１上に被写体光を入射させる。撮像素子１４１は、被写体光を受光することで撮像を行い、撮像信号を出力する。ズーム制御部１１３は、ＣＰＵ１５１の指示に従いズームモータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動して焦点距離を変える。
【００１６】
撮像素子１４１に入射された被写体像は、撮像素子１４１にて光電変換され撮像信号処理部１４２で画像信号として整えられる。また、撮像信号がＡＦ信号処理部１３４へと入力される。ＡＦ信号処理部１３４では、撮像信号から画像信号内の一部のみを抽出し、バンドパスフィルタおよび検波部によって、撮像信号ＡＦ制御のためのＡＦ評価値を作成し、フォーカス制御部１３３へ入力する。
【００１７】
一方、撮像光学系１０１の外部に設けられている測距センサ１３０は、測距センサ用の分割光学系１３８と位相差検出部１３９から構成され、被写体までの距離Ｌ１を算出してフォーカス制御部１３３へ入力する。フォーカス制御部１３３では、前述のＡＦ評価値および被写体距離Ｌ１の結果をＣＰＵ１５１へ引き渡すとともに、ＣＰＵ１５１の指示に従いフォーカスモータ１３２を介して、フォーカスレンズ１３１を移動させる。
【００１８】
撮像信号処理部１４２で整えられた画像信号は、一時的にＲＡＭ１５４に蓄積される。ＲＡＭ１５４に蓄積された画像信号は、画像圧縮解凍部１５３にて圧縮処理され、画像記録媒体１５７に記録される。これと並行して、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像信号は、画像処理部１５２にて最適なサイズに縮小・拡大処理がなされる。最適なサイズに処理された画像信号は、モニタディスプレイ１５０に表示されることで、リアルタイムで撮影画像を撮影者に対してフィードバックする。また、撮影直後には、モニタディスプレイに所定時間だけ撮影画像を表示することで撮影画像の確認を行うことも可能となる。
【００１９】
操作スイッチ１５６は使用者が指示を行うための操作を行うためのものである。１５９は電源バッテリーであり、電源管理１５８により適切な電源管理を施されてカメラ全体に安定した電源供給を行うものである。
【００２０】
測位部１６０はカメラ１００の地理的な現在の位置を検出することができる。具体的にはＧＰＳなどの技術によるユニットとなる。方位検出部１６１は、電子コンパスなどからなり、カメラ１００の光軸がどの方向を向いているかを検出することができる。通信部１６２はサーバ２００と無線通信を行うためのものである。
【００２１】
これらの動作に先立って、カメラがＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ１５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ１５４の一部にロードされ、ＣＰＵ１５１はこのＲＡＭ１５４にロードされたプログラムに従って動作を行う。
【００２２】
サーバ２００内の各ユニットは、バス２０５を介して接続されており、各ユニットはＣＰＵ２０１によって制御される構造になっている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムを展開する領域、一時的にデータを保存する領域として用いられる。通信部２０２はカメラ１００と通信を行うためのものである。二次記憶装置２０４はハードディスクなどで構成される。二次記憶装置２０４はサーバ全体の動作プログラムを保持すると共に、サーバの処理で算出される長期的に保存すべきデータを保存する領域としてもちいられる。本実施例では、二次記憶装置２０４に、後述する地図情報が格納される。
【００２３】
以下、図３、図４を用いて、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の説明を行う。図３はカメラ１００の測距センサ１３０の構成を表す図である。３０２、３０４はそれぞれ第１、第２の結像レンズであり、分割光学系１３８に相当する。３０３、３０５はそれぞれ第１、第２のラインセンサであり、位相差検出部１３９に相当する。第１及び第２のラインセンサ３０３、３０５は、基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。被写体３０１からの光のうち第１の結像レンズ３０２を通った光は、第１のラインセンサ３０３上に結像し、第２の結像レンズ３０４を通った光は第２のラインセンサ３０５上に結像する。
【００２４】
ラインセンサ３０３は３０個の画素から構成されており、ラインセンサ３０５についても同様の構成とする。ラインセンサ３０３および３０５は不図示のＡＧＣ回路を有しており、ＡＧＣ回路は、ラインセンサ３０３および３０５の出力をサンプリングし、ゲイン調整を行う。
【００２５】
図４に、ラインセンサ３０３、３０５からの出力信号（以下、像信号とする）の例を示す。ラインセンサ３０３，３０５は基線長Ｂだけ離れているため、ラインセンサ３０３からの像信号P１とラインセンサ３０５からの像信号P２は、画素数Ｘずれた信号となる。そこで、２つの像信号に対して相関演算を行う。相関演算は、画素をずらしながら２つの像信号の相関値を演算し、相関が最大になる位置を像ずれ量Ｘとして算出する。この相関演算は特に記述しない限り、ＣＰＵ１５１で行うものとする。
【００２６】
像ずれ量Ｘと、基線長Ｂと、結像レンズ３０２、３０４の焦点距離ｆとにより、三角測距の原理で被写体までの距離Ｌ1がＬ1＝Ｂ・ｆ／Ｘの関係により求められる。被写体距離Ｌ1に基づいて、ＣＰＵ１５１は被写体に対して合焦を得るためのフォーカスレンズ位置を算出する。この算出には、計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。
【００２７】
像ずれ量Ｘの算出の際に生じる演算誤差は、像ずれ量Ｘが大きい場合には、被写体距離Ｌ1の算出に与える影響は小さい。一方、像ずれ量Ｘが小さい場合には、演算誤差は被写体距離Ｌ1に大きく影響する。このため、外部測距方式の位相差ＡＦ制御では、被写体が遠距離にいる場合に、測距の精度が低く、焦点調節に時間がかかる。
【００２８】
また、カメラ１００は、前述の位相差ＡＦ制御の他に、撮像信号ＡＦ制御を有する。撮像信号ＡＦ制御は、フォーカスレンズ１３１を微小駆動し、微小駆動する前の状態と、後の状態でＡＦ信号処理部１３４の出力であるＡＦ評価値を比較する。ＡＦ評価値が増えていれば、フォーカス制御部１３３は、フォーカスレンズ１３１を同一方向に動かす。評価値が減少している場合には逆方向に動かす。この繰り返しを行い、フォーカスレンズ１３１を徐々に合焦点に移動させることで、自動焦点調節制御を実現する。
【００２９】
また、カメラ１００は、サーバ２００によって算出された被写体距離Ｌ２に基づく地図参照ＡＦ制御を有する。測位部１６０および、方位検出部１６１から、カメラ１００は現在の地理的な位置情報および撮影を行おうとしている方位情報を検出する。通信部１６２は検出した位置情報、方位情報をサーバ２００へ送信する。サーバ２００はカメラ１００より位置情報と方位情報を受信し、被写体までの距離Ｌ２を算出して、カメラ１００へ送信する。カメラ１００はサーバ２００より被写体距離Ｌ２を受信し、受信した被写体距離Ｌ２に基づいて、フォーカスレンズ１３１を移動させることで、自動焦点調節制御を実現する。
【００３０】
前述の各ＡＦ制御は、ＣＰＵ１５１が演算を行い、フォーカス制御部１３３がＣＰＵ１５１の演算結果に基づいて、フォーカスモータ１３２を介してフォーカスレンズ１３１を移動させることによって実現される。
【００３１】
図５は、本実施例におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ５０１において、カメラ１００の電源がＯＮにされると、ＣＰＵ１５１が演算を開始する。以下の処理は、ＣＰＵ１５１が演算を行うことで実現される。
【００３２】
Ｓ５０２において、カメラ１００のフラグや制御変数等を初期化する。また、この時にＡＦＭＯＤＥの値を１にセットする。Ｓ５０３において、フォーカスレンズ１３１などの撮像光学部材を初期位置へ移動する。Ｓ５０４において、ユーザの電源ＯＦＦ操作検出を行う。電源ＯＦＦ操作を検出した場合は、Ｓ５０５において、カメラ１００の電源を切るため、撮像光学部材を初期位置へ移動し、各種フラグや制御変数等のクリアなど、後処理を行う。Ｓ５０６において、カメラ１００の処理を終了する。電源ＯＦＦ操作が検出されなかった場合は、Ｓ５０７において、地図参照処理を行うため、サーバ２００との通信処理を行う。
【００３３】
図６は通信処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ６０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行い、通信部１６２がサーバ２００との通信を行う。
【００３４】
Ｓ６０２において、カメラ１００は、測位部１６０よりカメラ１００自身の現在の位置情報を取得する。また、方位検出部１６１よりカメラ１００の光軸の向いている方向である方位情報を取得する。Ｓ６０３において、Ｓ６０２で取得した位置情報、方位情報をサーバへ送信する。Ｓ６０４において、カメラ１００はサーバ２００へ、サーバ２００が算出した被写体距離Ｌｓを送信するよう要求し、サーバ２００より被写体距離Ｌｓを受信する。Ｓ６０５において、サーバ２００より、サーバ２００が算出した被写体距離Ｌｓを受信できたか確認する。カメラ１００が被写体距離Ｌｓを受信できた場合には、Ｓ６０６において、地図参照ＡＦ制御に用いる被写体距離Ｌ２にＬｓを格納する。被写体距離Ｌｓを受信できなかった場合は、Ｓ６０７において、被写体距離Ｌ２にエラーを格納する。Ｓ６０８において、通信処理を終了する。
【００３５】
図７は通信処理におけるサーバ２００のフローチャートである。Ｓ７０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ２０１が演算を行い、通信部２０２がカメラ１００との通信を行う。
【００３６】
Ｓ７０２において、サーバ２００はカメラ１００へ位置情報および方位情報を送信するよう要求し、カメラ１００から位置情報、方位情報を受信できたかどうかを確認する。位置情報、方位情報がない場合は、カメラ１００より位置情報、方位情報が送信されるまで、Ｓ７０２の処理を繰り返す。位置情報、方位情報がある場合には、Ｓ７０３において、これらを受信し、ＲＡＭ２０３に格納する。Ｓ７０４において、二次記憶装置２０４に格納されている地図情報と、Ｓ７０３で取得した位置情報、方位情報より、後述する方法を用いて、被写体距離Ｌｓを算出する。Ｓ７０５において、カメラ１００へ被写体距離Ｌｓを送信する。Ｓ７０６において、サーバ２００の処理を終了する。
【００３７】
図８を用いて、地図情報および受信した位置情報、方位情報より被写体距離Ｌｓを算出する方法について述べる。ＣＰＵ２０１は、カメラ１００より受信した位置情報および方位情報８０１を、サーバ２００が有する地図情報に対応付ける。次に、ＣＰＵ２０１は、地図情報を参照し、撮影位置から撮影方向に存在する地図上の撮影対象候補８０２、８０３を抽出し、このうち最も近い撮影対象候補８０２を被写体とする。被写体を決定した後、撮影位置から被写体までの距離を地図上で算出し、被写体距離Ｌｓとする。
【００３８】
測位部１６０の精度の影響を受けるため、被写体距離Ｌｓを算出するのに、２ｍ程度の誤差を生じるが、この誤差は被写体が近距離にいても、遠距離にいても変わらないため、特に、遠距離の被写体について、精度良く距離を算出できる。
【００３９】
なお、複数の撮影対象候補から１つの被写体を決定する方法は、至近の撮影対象候補を被写体とする方法ではなく、撮影対象候補と撮影位置との距離および撮影方向と撮影対象候補の存在する方向のずれ量を重み付けして合計し、被写体を決定する方法でも良い。また、サーバ２００は撮影対象候補が被写体となった頻度を記憶しており、撮影対象候補の内、最も撮影された頻度の高いものを被写体とする方法でも良い。
【００４０】
Ｓ５０７の地図参照処理が終了した後、Ｓ５０８において、焦点調節制御処理を行う。
【００４１】
図９は焦点調節制御処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ９０１より焦点調節制御処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行い、ＣＰＵ１５１の指示に基づいて、フォーカス制御部１３３がフォーカスモータ１３２の制御を行う。
【００４２】
Ｓ９０２において、測距センサ１３０の画素の蓄積を開始し、ＡＧＣ領域における像信号をモニタする。Ｓ９０３において、像信号が一定のレベルに達したかどうかを確認し、蓄積が終了したか否かを判断する。蓄積が終了した場合にはＳ９０４にステップを移す。蓄積が終了していない場合には、Ｓ９０２に戻り、蓄積処理を繰り返す。Ｓ９０４において、測距センサ１３０の像信号を取得して、相関演算を行い、被写体距離Ｌ１および被写体距離Ｌ１の信頼性を算出する。この信頼性は、像信号のコントラストおよび相関演算を行った際の像の一致度から算出される。Ｓ９０５において、ＡＦ信号処理部１３４での、ＡＦ評価値の算出を行う。Ｓ９０６において、通信部１６２が受信した被写体距離Ｌ２を取得する。
【００４３】
Ｓ９０７からＳ９１１は、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御のどちらの結果を用いて、焦点調節を行うかを判断するためのものである。図１０（a）に示すように、測距センサ１３０の測距枠１００１が被写体である人物１００２をとらえている場合には、近い距離で、信頼性が高い結果が算出される。この場合には、測距センサ１３０が算出した被写体距離Ｌ１を用いて、焦点調節を行うことにより、被写体である人物１００２に合焦することが可能となり、地図上に載っていない被写体に対しても合焦することが可能である。図１０（ｂ）に示すように、測距センサ１３０の測距枠１００１でとらえられる被写体がない場合には、被写体距離Ｌ１は、遠い距離で、信頼性が低くなる。この場合には、近い距離に被写体がいないため、サーバ２００にてが地図情報から被写体距離Ｌ２を算出し、被写体距離Ｌ２を用いて、焦点調節を行うことにより、遠距離にある物体１００３に合焦することが可能となる。
【００４４】
Ｓ９０７において、Ｓ９０４において算出した被写体距離Ｌ１が所定の距離以下であるかを確認する。これは、測距センサ１３０での測距結果は遠距離になるほど、精度が落ちるため、測距センサ１３０での測距結果である被写体距離Ｌ１が精度の確保できる範囲にあるかどうかを確認するためのものである。被写体距離Ｌ1が20ｍよりも近ければ、被写体距離Ｌ１を用いて焦点調節制御を行い、被写体距離Ｌ１が20ｍよりも遠ければ、被写体距離Ｌ１を用いずに焦点調節制御を行う。また、この時に被写体距離Ｌ１の信頼性を取得し、この信頼性が所定値より低ければ、焦点調節制御に被写体距離Ｌ１を用いないという判断を行っても良い。被写体距離Ｌ１が所定距離以下であり、その信頼性が所定値より高ければ、Ｓ９０８において、焦点調節制御に用いる被写体距離ＬにＬ１の値を格納する。
【００４５】
被写体距離Ｌ１が所定距離より遠い、または、被写体距離Ｌ１の信頼性が所定値より低い場合、Ｓ９０９において、被写体距離Ｌ２がエラーではないかどうかを確認する。エラーではない場合は、Ｓ９１０において、焦点調節制御に用いる被写体距離ＬにＬ２の値を格納する。エラーである場合は、外部測距方式の位相差ＡＦ制御でも、地図参照ＡＦ制御でも被写体距離を算出できなかったため、ＡＦＭＯＤＥを２に設定し、ステップを進める。
【００４６】
Ｓ９１２では、ＡＦＭＯＤＥの値によって３つの分岐を行う。それぞれの分岐は主に以下のような処理となる。ＡＦＭＯＤＥ１は外部測距方式の位相差ＡＦ制御あるいは地図参照ＡＦ制御を使用しての合焦制御である。ＡＦＭＯＤＥ２は撮像信号ＡＦを使用しての合焦制御である。ＡＦＭＯＤＥ３は合焦が完了した状態から変化がないかを監視し、変化があった場合にはＡＦＭＯＤＥを１または２として焦点調節制御に移行する処理を行っている。
【００４７】
Ｓ９１３において、被写体距離Ｌと、現在のフォーカスレンズ位置に基づいて目標レンズ位置の算出を行う。また、この目標レンズ位置の算出には、レンズ駆動方向と速度の算出も含む。Ｓ９１４において、目標レンズ位置に到達したかどうか判断する。到達したと判断される場合はＳ９１５へステップを移し、到達していないと判断される場合は、Ｓ９１６へステップを移す。Ｓ９１５において、外部測距方式の位相差ＡＦ制御または地図参照ＡＦ制御にて算出された被写体距離Ｌへ合焦動作を行った後、合焦近傍にて撮像信号ＡＦを行うため、ＡＦＭＯＤＥに２を設定する。
【００４８】
Ｓ９１７からＳ９２０において、撮像信号ＡＦ制御を行う。Ｓ９１７において、微小駆動動作を行い、ＡＦ評価値が増加しているかを確認する。ＡＦ評価値が増加している場合は、Ｓ９１６へステップを移す。ＡＦ評価値が増加していない場合は、Ｓ９１８において、微小駆動動作の駆動方向を逆転させる。Ｓ９１９において、ＡＦ評価値がピークを通過したかを確認し、ピークを通過していない場合はＳ９１６へステップを移す。ピークを通過した場合は、Ｓ９２０において、合焦位置を見つけたと判断し、ＡＦＭＯＤＥに３を設定する。
【００４９】
Ｓ９２１において、ＡＦ評価値のピーク位置へとレンズを戻し停止する。Ｓ９２２において、ＡＦ評価値が所定値以上変化したか否かの確認を行う。変化していない場合は、Ｓ９１６へステップを移す。変化した場合は、Ｓ９２３において、被写体距離Ｌが合焦位置から変化したか否かの確認を行う。変化した場合は、被写体距離ＬとＡＦ評価値がともに変化しているため、大ぼけであると判断し、Ｓ９２４において、ＡＦＭＯＤＥに１を設定してＳ９１６へステップを移す。変化していない場合は、ＡＦ評価値は変化しているが、被写体距離は変化していないため、小ぼけであると判断し、Ｓ９２５において、ＡＦＭＯＤＥに２を設定してＳ９１６へステップを移す。
【００５０】
Ｓ９１６において、焦点調節制御を終了する。
【００５１】
Ｓ５０８の焦点調節制御処理が終了した後、Ｓ５０９において、フォーカス制御部１３３は、Ｓ５０８で決定した駆動方向、速度、位置でモータを駆動し、フォーカスレンズ１３１を所望の位置へ移動させる。
【００５２】
Ｓ５１０において、撮像素子１４１は被写体像を光電変換し、撮像信号処理部１４２が撮像した被写体像を画像信号として整える。Ｓ５１１において、ユーザの記録ボタン押下を検出し、記録中であるか否かを確認する。記録中でない場合は、Ｓ５０４へ戻り、記録中である場合は、撮像信号処理部１４２で整えられた画像信号を画像圧縮解凍部１５３が圧縮処理し、画像記録媒体１５７へ記録した後、Ｓ５０４へ戻る。
【００５３】
以上のように、撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦの合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な合焦制御が可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、遠距離において、より正確な被写体距離を取得することが可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行うようにすることにより、不必要に映像をぼかすことを防ぐことができる。
（実施例２）
本発明におけるその他の実施例を示す。実施例１では、位置情報と方位情報から地図情報を参照し、被写体距離を算出する処理をサーバが行い、カメラはサーバからの受信データを基に、焦点調節制御を行う場合についての実施の形態について説明した。実施例２では、これらの処理を全てカメラ自身が行う場合について説明する。本実施例ではサーバとの通信を行う必要がなく、通信部を有していないカメラでも可能な構成である。
【００５４】
説明上、実施例１と同一の内容については、同一の符号を用いて、説明を割愛する。
【００５５】
図１１は、本実施例におけるカメラ１００の構成を示す図である。フラッシュメモリ１５５にはＣＰＵ１５１を動作させるためのプログラムの他、地図情報が格納されている。また、通信部は有さない構成となっている。その他の、１０１から１７０の各構成は実施例１と同様である。
【００５６】
以下、図５を参照し、図１１に示すカメラ構成における、本発明に関わる処理フローについて説明する。最初のステップＳ５０１からＳ５０６までの処理は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。Ｓ５０７において、地図参照処理を行う。
【００５７】
図１２は地図参照処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ１２０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行う。
【００５８】
Ｓ１２０２において、カメラ１００は、測位部１６０よりカメラ１００自身の現在の位置情報を取得する。また、方位検出部１６１よりカメラ１００の光軸の向いている方向である方位情報を取得する。Ｓ１２０４において、フラッシュメモリ１５５に格納されている地図情報と、Ｓ１２０２で取得した位置情報、方位情報より、被写体距離Ｌ２を算出する。
【００５９】
地図情報および受信した位置情報、方位情報より被写体距離Ｌ２を算出する方法について述べる。ＣＰＵ１５１は、取得した位置情報および方位情報を、地図情報に対応付ける。次に、ＣＰＵ１５１は、地図情報を参照し、撮影位置から撮影方向に存在する地図上の撮影対象候補を抽出し、このうち最も近い撮影対象候補を被写体とする。被写体を決定した後、撮影位置から被写体までの距離を地図上で算出し、被写体距離Ｌ２とする。
【００６０】
なお、複数の撮影対象候補から１つの被写体を決定する方法は、至近の撮影対象候補を被写体とする方法ではなく、撮影対象候補と撮影位置との距離および撮影方向と撮影対象候補の存在する方向のずれ量を重み付けして合計し、被写体を決定する方法でも良い。
【００６１】
Ｓ１２０４において、被写体距離Ｌ２を算出できたか確認する。被写体距離Ｌ２を算出できた場合には、Ｓ１２０６へステップを移す。被写体距離Ｌ２を受信できなかった場合は、Ｓ１２０５において、被写体距離Ｌ２にエラーを格納した後、Ｓ１２０６へステップを移す。Ｓ１２０６において、地図参照処理を終了する。
【００６２】
Ｓ５０７の地図参照処理が終了した後、Ｓ５０８において、焦点調節制御処理を行う。Ｓ５０８以降の処理は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
【００６３】
以上のように、撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦの合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な合焦制御が可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、遠距離において、より正確な被写体距離を取得することが可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行うようにすることにより、不必要に映像をぼかすことを防ぐことができる。
（その他の変形例）
また、本実施例では、地図参照処理の後に焦点調節処理を行ったが、地図参照処理と焦点調節処理を並列に行うようにしても良い。
【００６４】
また、本実施例では、Ｓ９０７からＳ９１１にかけて、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を選択した後、Ｓ９１２でＡＦ制御のモード遷移を行ったが、Ｓ９１２でＡＦＭＯＤＥが１と判断された後に、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を選択するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施例では、Ｓ５０１からＳ５１２にかけて、カメラ１００の動作は、地図参照、焦点調節、撮像、画像処理、記録について説明したが、以上の他に、ＡＥやフラッシュなどの機能を搭載していても良い。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１００ カメラ
１０１ レンズユニット
１３０ 測距センサ
１３３ フォーカス制御部
１３８ 結像レンズ
１３９ 検出部
１５５ フラッシュメモリ
１６０ 測位部
１６１ 方位検出部
１６２ 通信部
２００ サーバ
２０２ 通信部
２０４ 二次記憶装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置に関し、詳しくは被写体までの距離を算出することによる自動焦点調節の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス（ＡＦ）としては、撮像信号ＡＦが一般的である。撮像信号ＡＦは、撮像素子を用いて得られた映像信号から高周波成分を抽出して、合焦状態を示すＡＦ評価値を生成し、ＡＦ評価値が最大になるようにフォーカスレンズの位置を制御するものである。
【０００３】
また、合焦精度の高い撮像信号ＡＦに加えて、合焦の速い位相差ＡＦを組み合わせた撮像装置も提案されている。位相差ＡＦは、被写体までの距離を測距センサにより検出し、その検出距離に基づいてフォーカスレンズの位置を制御するものである。
【０００４】
位相差ＡＦのうち、測距センサの光学系が撮像光学系とは独立して設けられている外部測距方式は、ＴＴＬ方式と比べ構成が簡単になる一方、被写体の距離が遠くなるほど、測距の精度が落ちるという問題があった。
【０００５】
被写体までの距離を取得する方法として、位相差ＡＦのような測距方式以外に、撮像装置にGPSを付属し、撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離などの情報を取得して、操作者に提示する技術が開示されている。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０６０３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
外部測距方式の位相差ＡＦ制御では、被写体が遠距離にいる場合に、測距の精度が低く、遠距離被写体に対して、撮像信号ＡＦ制御と位相差ＡＦ制御を組み合わせたハイブリッドＡＦ制御においても、合焦までに時間がかかっていた。
【０００８】
一方、ＧＰＳなどを用いて撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離を取得する方法は、被写体が近距離にいても、遠距離にいても、一定の精度で被写体距離を取得することが可能であるが、近距離被写体に対しては、相対的に誤差が大きくなってしまう。また、上記特許文献１の構成では、撮像装置の位置、方位と地図情報から被写体距離を算出する方法について言及されているが、取得した被写体距離を用いて、焦点調節制御をする方法については言及されていない。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑み、位相差ＡＦ制御を搭載した撮像装置において、遠距離の被写体について、高精度に被写体距離を取得しつつ、焦点調節を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、撮像光学系と
前記撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出する第一の測距手段と、
情報処理装置との通信によって、被写体距離を算出する第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、
遠距離の被写体について、被写体距離検出の精度を向上させ、かつ検出した被写体距離に基づいて、自動焦点調節を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１におけるシステムの構成を示す図
【図２】実施例１におけるカメラおよびサーバの構成を示すブロック図
【図３】実施例における測距センサの構成を示す図
【図４】位相差ＡＦにおける像信号を示す図
【図５】実施例におけるカメラのフローチャート
【図６】実施例１におけるカメラの通信処理のフローチャート
【図７】実施例１におけるサーバのフローチャート
【図８】実施例における被写体距離の算出方法を示す図
【図９】実施例におけるカメラの焦点調節制御のフローチャート
【図１０】実施例における測距領域を示す図
【図１１】実施例２におけるカメラの構成を示すブロック図
【図１２】実施例２におけるカメラの地図参照処理のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施形態に関わるシステム構成を示す図である。カメラ１００とサーバ２００が通信を行う。ここで言うカメラ１００とは、動画や静止画を撮影してメディアに記録する、いわゆるデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等を総称してカメラと呼ぶ。カメラ１００は、カメラ１００自身が取得した像から算出した被写体距離およびサーバが算出した被写体距離に基づいて自動焦点調節を行う。
【００１４】
図２はカメラ１００およびサーバ２００の内部構成を示す図である。カメラ１００内の各ユニットは、バス１７０を介して接続されており、各ユニットはＣＰＵ１５１によって制御される構造になっている。
【００１５】
撮像光学系１０１には、固定１群レンズ１０２、ズームレンズ１１１、絞り１０３、固定３群レンズ１２１、フォーカスレンズ１３１が含まれ、撮像素子１４１上に被写体光を入射させる。撮像素子１４１は、被写体光を受光することで撮像を行い、撮像信号を出力する。ズーム制御部１１３は、ＣＰＵ１５１の指示に従いズームモータ１１２を介してズームレンズ１１１を駆動して焦点距離を変える。
【００１６】
撮像素子１４１に入射された被写体像は、撮像素子１４１にて光電変換され撮像信号処理部１４２で画像信号として整えられる。また、撮像信号がＡＦ信号処理部１３４へと入力される。ＡＦ信号処理部１３４では、撮像信号から画像信号内の一部のみを抽出し、バンドパスフィルタおよび検波部によって、撮像信号ＡＦ制御のためのＡＦ評価値を作成し、フォーカス制御部１３３へ入力する。
【００１７】
一方、撮像光学系１０１の外部に設けられている測距センサ１３０は、測距センサ用の分割光学系１３８と位相差検出部１３９から構成され、被写体までの距離Ｌ１を算出してフォーカス制御部１３３へ入力する。フォーカス制御部１３３では、前述のＡＦ評価値および被写体距離Ｌ１の結果をＣＰＵ１５１へ引き渡すとともに、ＣＰＵ１５１の指示に従いフォーカスモータ１３２を介して、フォーカスレンズ１３１を移動させる。
【００１８】
撮像信号処理部１４２で整えられた画像信号は、一時的にＲＡＭ１５４に蓄積される。ＲＡＭ１５４に蓄積された画像信号は、画像圧縮解凍部１５３にて圧縮処理され、画像記録媒体１５７に記録される。これと並行して、ＲＡＭ１５４に蓄積された画像信号は、画像処理部１５２にて最適なサイズに縮小・拡大処理がなされる。最適なサイズに処理された画像信号は、モニタディスプレイ１５０に表示されることで、リアルタイムで撮影画像を撮影者に対してフィードバックする。また、撮影直後には、モニタディスプレイに所定時間だけ撮影画像を表示することで撮影画像の確認を行うことも可能となる。
【００１９】
操作スイッチ１５６は使用者が指示を行うための操作を行うためのものである。１５９は電源バッテリーであり、電源管理１５８により適切な電源管理を施されてカメラ全体に安定した電源供給を行うものである。
【００２０】
測位部１６０はカメラ１００の地理的な現在の位置を検出することができる。具体的にはＧＰＳなどの技術によるユニットとなる。方位検出部１６１は、電子コンパスなどからなり、カメラ１００の光軸がどの方向を向いているかを検出することができる。通信部１６２はサーバ２００と無線通信を行うためのものである。
【００２１】
これらの動作に先立って、カメラがＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ１５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ１５４の一部にロードされ、ＣＰＵ１５１はこのＲＡＭ１５４にロードされたプログラムに従って動作を行う。
【００２２】
サーバ２００内の各ユニットは、バス２０５を介して接続されており、各ユニットはＣＰＵ２０１によって制御される構造になっている。ＲＡＭ２０３は、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムを展開する領域、一時的にデータを保存する領域として用いられる。通信部２０２はカメラ１００と通信を行うためのものである。二次記憶装置２０４はハードディスクなどで構成される。二次記憶装置２０４はサーバ全体の動作プログラムを保持すると共に、サーバの処理で算出される長期的に保存すべきデータを保存する領域としてもちいられる。本実施例では、二次記憶装置２０４に、後述する地図情報が格納される。
【００２３】
以下、図３、図４を用いて、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の説明を行う。図３はカメラ１００の測距センサ１３０の構成を表す図である。３０２、３０４はそれぞれ第１、第２の結像レンズであり、分割光学系１３８に相当する。３０３、３０５はそれぞれ第１、第２のラインセンサであり、位相差検出部１３９に相当する。第１及び第２のラインセンサ３０３、３０５は、基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。被写体３０１からの光のうち第１の結像レンズ３０２を通った光は、第１のラインセンサ３０３上に結像し、第２の結像レンズ３０４を通った光は第２のラインセンサ３０５上に結像する。
【００２４】
ラインセンサ３０３は３０個の画素から構成されており、ラインセンサ３０５についても同様の構成とする。ラインセンサ３０３および３０５は不図示のＡＧＣ回路を有しており、ＡＧＣ回路は、ラインセンサ３０３および３０５の出力をサンプリングし、ゲイン調整を行う。
【００２５】
図４に、ラインセンサ３０３、３０５からの出力信号（以下、像信号とする）の例を示す。ラインセンサ３０３，３０５は基線長Ｂだけ離れているため、ラインセンサ３０３からの像信号P１とラインセンサ３０５からの像信号P２は、画素数Ｘずれた信号となる。そこで、２つの像信号に対して相関演算を行う。相関演算は、画素をずらしながら２つの像信号の相関値を演算し、相関が最大になる位置を像ずれ量Ｘとして算出する。この相関演算は特に記述しない限り、ＣＰＵ１５１で行うものとする。
【００２６】
像ずれ量Ｘと、基線長Ｂと、結像レンズ３０２、３０４の焦点距離ｆとにより、三角測距の原理で被写体までの距離Ｌ1がＬ1＝Ｂ・ｆ／Ｘの関係により求められる。被写体距離Ｌ1に基づいて、ＣＰＵ１５１は被写体に対して合焦を得るためのフォーカスレンズ位置を算出する。この算出には、計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。
【００２７】
像ずれ量Ｘの算出の際に生じる演算誤差は、像ずれ量Ｘが大きい場合には、被写体距離Ｌ1の算出に与える影響は小さい。一方、像ずれ量Ｘが小さい場合には、演算誤差は被写体距離Ｌ1に大きく影響する。このため、外部測距方式の位相差ＡＦ制御では、被写体が遠距離にいる場合に、測距の精度が低く、焦点調節に時間がかかる。
【００２８】
また、カメラ１００は、前述の位相差ＡＦ制御の他に、撮像信号ＡＦ制御を有する。撮像信号ＡＦ制御は、フォーカスレンズ１３１を微小駆動し、微小駆動する前の状態と、後の状態でＡＦ信号処理部１３４の出力であるＡＦ評価値を比較する。ＡＦ評価値が増えていれば、フォーカス制御部１３３は、フォーカスレンズ１３１を同一方向に動かす。評価値が減少している場合には逆方向に動かす。この繰り返しを行い、フォーカスレンズ１３１を徐々に合焦点に移動させることで、自動焦点調節制御を実現する。
【００２９】
また、カメラ１００は、サーバ２００によって算出された被写体距離Ｌ２に基づく地図参照ＡＦ制御を有する。測位部１６０および、方位検出部１６１から、カメラ１００は現在の地理的な位置情報および撮影を行おうとしている方位情報を検出する。通信部１６２は検出した位置情報、方位情報をサーバ２００へ送信する。サーバ２００はカメラ１００より位置情報と方位情報を受信し、被写体までの距離Ｌ２を算出して、カメラ１００へ送信する。カメラ１００はサーバ２００より被写体距離Ｌ２を受信し、受信した被写体距離Ｌ２に基づいて、フォーカスレンズ１３１を移動させることで、自動焦点調節制御を実現する。
【００３０】
前述の各ＡＦ制御は、ＣＰＵ１５１が演算を行い、フォーカス制御部１３３がＣＰＵ１５１の演算結果に基づいて、フォーカスモータ１３２を介してフォーカスレンズ１３１を移動させることによって実現される。
【００３１】
図５は、本実施例におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ５０１において、カメラ１００の電源がＯＮにされると、ＣＰＵ１５１が演算を開始する。以下の処理は、ＣＰＵ１５１が演算を行うことで実現される。
【００３２】
Ｓ５０２において、カメラ１００のフラグや制御変数等を初期化する。また、この時にＡＦＭＯＤＥの値を１にセットする。Ｓ５０３において、フォーカスレンズ１３１などの撮像光学部材を初期位置へ移動する。Ｓ５０４において、ユーザの電源ＯＦＦ操作検出を行う。電源ＯＦＦ操作を検出した場合は、Ｓ５０５において、カメラ１００の電源を切るため、撮像光学部材を初期位置へ移動し、各種フラグや制御変数等のクリアなど、後処理を行う。Ｓ５０６において、カメラ１００の処理を終了する。電源ＯＦＦ操作が検出されなかった場合は、Ｓ５０７において、地図参照処理を行うため、サーバ２００との通信処理を行う。
【００３３】
図６は通信処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ６０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行い、通信部１６２がサーバ２００との通信を行う。
【００３４】
Ｓ６０２において、カメラ１００は、測位部１６０よりカメラ１００自身の現在の位置情報を取得する。また、方位検出部１６１よりカメラ１００の光軸の向いている方向である方位情報を取得する。Ｓ６０３において、Ｓ６０２で取得した位置情報、方位情報をサーバへ送信する。Ｓ６０４において、カメラ１００はサーバ２００へ、サーバ２００が算出した被写体距離Ｌｓを送信するよう要求し、サーバ２００より被写体距離Ｌｓを受信する。Ｓ６０５において、サーバ２００より、サーバ２００が算出した被写体距離Ｌｓを受信できたか確認する。カメラ１００が被写体距離Ｌｓを受信できた場合には、Ｓ６０６において、地図参照ＡＦ制御に用いる被写体距離Ｌ２にＬｓを格納する。被写体距離Ｌｓを受信できなかった場合は、Ｓ６０７において、被写体距離Ｌ２にエラーを格納する。Ｓ６０８において、通信処理を終了する。
【００３５】
図７は通信処理におけるサーバ２００のフローチャートである。Ｓ７０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ２０１が演算を行い、通信部２０２がカメラ１００との通信を行う。
【００３６】
Ｓ７０２において、サーバ２００はカメラ１００へ位置情報および方位情報を送信するよう要求し、カメラ１００から位置情報、方位情報を受信できたかどうかを確認する。位置情報、方位情報がない場合は、カメラ１００より位置情報、方位情報が送信されるまで、Ｓ７０２の処理を繰り返す。位置情報、方位情報がある場合には、Ｓ７０３において、これらを受信し、ＲＡＭ２０３に格納する。Ｓ７０４において、二次記憶装置２０４に格納されている地図情報と、Ｓ７０３で取得した位置情報、方位情報より、後述する方法を用いて、被写体距離Ｌｓを算出する。Ｓ７０５において、カメラ１００へ被写体距離Ｌｓを送信する。Ｓ７０６において、サーバ２００の処理を終了する。
【００３７】
図８を用いて、地図情報および受信した位置情報、方位情報より被写体距離Ｌｓを算出する方法について述べる。ＣＰＵ２０１は、カメラ１００より受信した位置情報および方位情報８０１を、サーバ２００が有する地図情報に対応付ける。次に、ＣＰＵ２０１は、地図情報を参照し、撮影位置から撮影方向に存在する地図上の撮影対象候補８０２、８０３を抽出し、このうち最も近い撮影対象候補８０２を被写体とする。被写体を決定した後、撮影位置から被写体までの距離を地図上で算出し、被写体距離Ｌｓとする。
【００３８】
測位部１６０の精度の影響を受けるため、被写体距離Ｌｓを算出するのに、２ｍ程度の誤差を生じるが、この誤差は被写体が近距離にいても、遠距離にいても変わらないため、特に、遠距離の被写体について、精度良く距離を算出できる。
【００３９】
なお、複数の撮影対象候補から１つの被写体を決定する方法は、至近の撮影対象候補を被写体とする方法ではなく、撮影対象候補と撮影位置との距離および撮影方向と撮影対象候補の存在する方向のずれ量を重み付けして合計し、被写体を決定する方法でも良い。また、サーバ２００は撮影対象候補が被写体となった頻度を記憶しており、撮影対象候補の内、最も撮影された頻度の高いものを被写体とする方法でも良い。
【００４０】
Ｓ５０７の地図参照処理が終了した後、Ｓ５０８において、焦点調節制御処理を行う。
【００４１】
図９は焦点調節制御処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ９０１より焦点調節制御処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行い、ＣＰＵ１５１の指示に基づいて、フォーカス制御部１３３がフォーカスモータ１３２の制御を行う。
【００４２】
Ｓ９０２において、測距センサ１３０の画素の蓄積を開始し、ＡＧＣ領域における像信号をモニタする。Ｓ９０３において、像信号が一定のレベルに達したかどうかを確認し、蓄積が終了したか否かを判断する。蓄積が終了した場合にはＳ９０４にステップを移す。蓄積が終了していない場合には、Ｓ９０２に戻り、蓄積処理を繰り返す。Ｓ９０４において、測距センサ１３０の像信号を取得して、相関演算を行い、被写体距離Ｌ１および被写体距離Ｌ１の信頼性を算出する。この信頼性は、像信号のコントラストおよび相関演算を行った際の像の一致度から算出される。Ｓ９０５において、ＡＦ信号処理部１３４での、ＡＦ評価値の算出を行う。Ｓ９０６において、通信部１６２が受信した被写体距離Ｌ２を取得する。
【００４３】
Ｓ９０７からＳ９１１は、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御のどちらの結果を用いて、焦点調節を行うかを判断するためのものである。図１０（a）に示すように、測距センサ１３０の測距枠１００１が被写体である人物１００２をとらえている場合には、近い距離で、信頼性が高い結果が算出される。この場合には、測距センサ１３０が算出した被写体距離Ｌ１を用いて、焦点調節を行うことにより、被写体である人物１００２に合焦することが可能となり、地図上に載っていない被写体に対しても合焦することが可能である。図１０（ｂ）に示すように、測距センサ１３０の測距枠１００１でとらえられる被写体がない場合には、被写体距離Ｌ１は、遠い距離で、信頼性が低くなる。この場合には、近い距離に被写体がいないため、サーバ２００にてが地図情報から被写体距離Ｌ２を算出し、被写体距離Ｌ２を用いて、焦点調節を行うことにより、遠距離にある物体１００３に合焦することが可能となる。
【００４４】
Ｓ９０７において、Ｓ９０４において算出した被写体距離Ｌ１が所定の距離以下であるかを確認する。これは、測距センサ１３０での測距結果は遠距離になるほど、精度が落ちるため、測距センサ１３０での測距結果である被写体距離Ｌ１が精度の確保できる範囲にあるかどうかを確認するためのものである。被写体距離Ｌ1が20ｍよりも近ければ、被写体距離Ｌ１を用いて焦点調節制御を行い、被写体距離Ｌ１が20ｍよりも遠ければ、被写体距離Ｌ１を用いずに焦点調節制御を行う。また、この時に被写体距離Ｌ１の信頼性を取得し、この信頼性が所定値より低ければ、焦点調節制御に被写体距離Ｌ１を用いないという判断を行っても良い。被写体距離Ｌ１が所定距離以下であり、その信頼性が所定値より高ければ、Ｓ９０８において、焦点調節制御に用いる被写体距離ＬにＬ１の値を格納する。
【００４５】
被写体距離Ｌ１が所定距離より遠い、または、被写体距離Ｌ１の信頼性が所定値より低い場合、Ｓ９０９において、被写体距離Ｌ２がエラーではないかどうかを確認する。エラーではない場合は、Ｓ９１０において、焦点調節制御に用いる被写体距離ＬにＬ２の値を格納する。エラーである場合は、外部測距方式の位相差ＡＦ制御でも、地図参照ＡＦ制御でも被写体距離を算出できなかったため、ＡＦＭＯＤＥを２に設定し、ステップを進める。
【００４６】
Ｓ９１２では、ＡＦＭＯＤＥの値によって３つの分岐を行う。それぞれの分岐は主に以下のような処理となる。ＡＦＭＯＤＥ１は外部測距方式の位相差ＡＦ制御あるいは地図参照ＡＦ制御を使用しての合焦制御である。ＡＦＭＯＤＥ２は撮像信号ＡＦを使用しての合焦制御である。ＡＦＭＯＤＥ３は合焦が完了した状態から変化がないかを監視し、変化があった場合にはＡＦＭＯＤＥを１または２として焦点調節制御に移行する処理を行っている。
【００４７】
Ｓ９１３において、被写体距離Ｌと、現在のフォーカスレンズ位置に基づいて目標レンズ位置の算出を行う。また、この目標レンズ位置の算出には、レンズ駆動方向と速度の算出も含む。Ｓ９１４において、目標レンズ位置に到達したかどうか判断する。到達したと判断される場合はＳ９１５へステップを移し、到達していないと判断される場合は、Ｓ９１６へステップを移す。Ｓ９１５において、外部測距方式の位相差ＡＦ制御または地図参照ＡＦ制御にて算出された被写体距離Ｌへ合焦動作を行った後、合焦近傍にて撮像信号ＡＦを行うため、ＡＦＭＯＤＥに２を設定する。
【００４８】
Ｓ９１７からＳ９２０において、撮像信号ＡＦ制御を行う。Ｓ９１７において、微小駆動動作を行い、ＡＦ評価値が増加しているかを確認する。ＡＦ評価値が増加している場合は、Ｓ９１６へステップを移す。ＡＦ評価値が増加していない場合は、Ｓ９１８において、微小駆動動作の駆動方向を逆転させる。Ｓ９１９において、ＡＦ評価値がピークを通過したかを確認し、ピークを通過していない場合はＳ９１６へステップを移す。ピークを通過した場合は、Ｓ９２０において、合焦位置を見つけたと判断し、ＡＦＭＯＤＥに３を設定する。
【００４９】
Ｓ９２１において、ＡＦ評価値のピーク位置へとレンズを戻し停止する。Ｓ９２２において、ＡＦ評価値が所定値以上変化したか否かの確認を行う。変化していない場合は、Ｓ９１６へステップを移す。変化した場合は、Ｓ９２３において、被写体距離Ｌが合焦位置から変化したか否かの確認を行う。変化した場合は、被写体距離ＬとＡＦ評価値がともに変化しているため、大ぼけであると判断し、Ｓ９２４において、ＡＦＭＯＤＥに１を設定してＳ９１６へステップを移す。変化していない場合は、ＡＦ評価値は変化しているが、被写体距離は変化していないため、小ぼけであると判断し、Ｓ９２５において、ＡＦＭＯＤＥに２を設定してＳ９１６へステップを移す。
【００５０】
Ｓ９１６において、焦点調節制御を終了する。
【００５１】
Ｓ５０８の焦点調節制御処理が終了した後、Ｓ５０９において、フォーカス制御部１３３は、Ｓ５０８で決定した駆動方向、速度、位置でモータを駆動し、フォーカスレンズ１３１を所望の位置へ移動させる。
【００５２】
Ｓ５１０において、撮像素子１４１は被写体像を光電変換し、撮像信号処理部１４２が撮像した被写体像を画像信号として整える。Ｓ５１１において、ユーザの記録ボタン押下を検出し、記録中であるか否かを確認する。記録中でない場合は、Ｓ５０４へ戻り、記録中である場合は、撮像信号処理部１４２で整えられた画像信号を画像圧縮解凍部１５３が圧縮処理し、画像記録媒体１５７へ記録した後、Ｓ５０４へ戻る。
【００５３】
以上のように、撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦの合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な合焦制御が可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、遠距離において、より正確な被写体距離を取得することが可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行うようにすることにより、不必要に映像をぼかすことを防ぐことができる。
（実施例２）
本発明におけるその他の実施例を示す。実施例１では、位置情報と方位情報から地図情報を参照し、被写体距離を算出する処理をサーバが行い、カメラはサーバからの受信データを基に、焦点調節制御を行う場合についての実施の形態について説明した。実施例２では、これらの処理を全てカメラ自身が行う場合について説明する。本実施例ではサーバとの通信を行う必要がなく、通信部を有していないカメラでも可能な構成である。
【００５４】
説明上、実施例１と同一の内容については、同一の符号を用いて、説明を割愛する。
【００５５】
図１１は、本実施例におけるカメラ１００の構成を示す図である。フラッシュメモリ１５５にはＣＰＵ１５１を動作させるためのプログラムの他、地図情報が格納されている。また、通信部は有さない構成となっている。その他の、１０１から１７０の各構成は実施例１と同様である。
【００５６】
以下、図５を参照し、図１１に示すカメラ構成における、本発明に関わる処理フローについて説明する。最初のステップＳ５０１からＳ５０６までの処理は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。Ｓ５０７において、地図参照処理を行う。
【００５７】
図１２は地図参照処理におけるカメラ１００のフローチャートである。Ｓ１２０１より通信処理が開始されると、ＣＰＵ１５１が演算を行う。
【００５８】
Ｓ１２０２において、カメラ１００は、測位部１６０よりカメラ１００自身の現在の位置情報を取得する。また、方位検出部１６１よりカメラ１００の光軸の向いている方向である方位情報を取得する。Ｓ１２０４において、フラッシュメモリ１５５に格納されている地図情報と、Ｓ１２０２で取得した位置情報、方位情報より、被写体距離Ｌ２を算出する。
【００５９】
地図情報および受信した位置情報、方位情報より被写体距離Ｌ２を算出する方法について述べる。ＣＰＵ１５１は、取得した位置情報および方位情報を、地図情報に対応付ける。次に、ＣＰＵ１５１は、地図情報を参照し、撮影位置から撮影方向に存在する地図上の撮影対象候補を抽出し、このうち最も近い撮影対象候補を被写体とする。被写体を決定した後、撮影位置から被写体までの距離を地図上で算出し、被写体距離Ｌ２とする。
【００６０】
なお、複数の撮影対象候補から１つの被写体を決定する方法は、至近の撮影対象候補を被写体とする方法ではなく、撮影対象候補と撮影位置との距離および撮影方向と撮影対象候補の存在する方向のずれ量を重み付けして合計し、被写体を決定する方法でも良い。
【００６１】
Ｓ１２０４において、被写体距離Ｌ２を算出できたか確認する。被写体距離Ｌ２を算出できた場合には、Ｓ１２０６へステップを移す。被写体距離Ｌ２を受信できなかった場合は、Ｓ１２０５において、被写体距離Ｌ２にエラーを格納した後、Ｓ１２０６へステップを移す。Ｓ１２０６において、地図参照処理を終了する。
【００６２】
Ｓ５０７の地図参照処理が終了した後、Ｓ５０８において、焦点調節制御処理を行う。Ｓ５０８以降の処理は、実施例１と同様であるため、説明を割愛する。
【００６３】
以上のように、撮像信号ＡＦ制御の他に、位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を有することで、撮像信号ＡＦの合焦にかかる時間を短くでき、ハイブリッドＡＦとして、高速な合焦制御が可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御の苦手な遠距離被写体に対して、地図参照ＡＦ制御を行うことで、遠距離において、より正確な被写体距離を取得することが可能となる。また、外部測距方式の位相差ＡＦ制御において、近距離に被写体がいない時に、地図参照ＡＦ制御を行うようにすることにより、不必要に映像をぼかすことを防ぐことができる。
（その他の変形例）
また、本実施例では、地図参照処理の後に焦点調節処理を行ったが、地図参照処理と焦点調節処理を並列に行うようにしても良い。
【００６４】
また、本実施例では、Ｓ９０７からＳ９１１にかけて、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を選択した後、Ｓ９１２でＡＦ制御のモード遷移を行ったが、Ｓ９１２でＡＦＭＯＤＥが１と判断された後に、外部測距方式の位相差ＡＦ制御と地図参照ＡＦ制御を選択するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施例では、Ｓ５０１からＳ５１２にかけて、カメラ１００の動作は、地図参照、焦点調節、撮像、画像処理、記録について説明したが、以上の他に、ＡＥやフラッシュなどの機能を搭載していても良い。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１００ カメラ
１０１ レンズユニット
１３０ 測距センサ
１３３ フォーカス制御部
１３８ 結像レンズ
１３９ 検出部
１５５ フラッシュメモリ
１６０ 測位部
１６１ 方位検出部
１６２ 通信部
２００ サーバ
２０２ 通信部
２０４ 二次記憶装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光を受光し、光電変換した出力に基づいて、被写体までの距離に関する情報を算出する第一の測距手段と、
情報処理装置との通信によって、距離に関する情報を算出する第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた距離に関する情報に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第一の測距手段は、
撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第二の測距手段は、
前記撮像装置の位置情報を取得する位置取得手段と
前記撮像装置の向いている方位情報を取得する方位取得手段と
前記位置情報と前記方位情報を情報処理装置に送信する送信手段と、
送信した前記位置情報と前記方位情報に基づいて、情報処理装置が算出した被写体距離を受信する受信手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置
【請求項４】
前記第一の測距手段において、測距と同時に信頼性を評価する評価手段を有し、
前記第一の測距手段で所定の距離以上または信頼性が所定未満の時には、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記情報処理装置は、
撮像装置が得た位置情報と方位情報を受信する受信手段と、
前記位置情報と前記方位情報および、情報処理装置に記憶された地図情報より、被写体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段の結果を撮像装置に送信する送信手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記距離算出手段は、
前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、至近の物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記距離算出手段は、
前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体を検索し、検索された物体の位置と前記位置情報との距離および検索された物体の方位と前記方位情報とのずれに基づいて被写体を決定し、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記情報処理装置は、前記地図情報内の物体が過去に撮像された頻度を記憶する頻度記憶手段を有し、
前記距離算出手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、前記頻度記憶手段において記憶された頻度が最も高い物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
被写体光を受光し、光電変換した出力に基づいて、被写体までの距離に関する情報を算出する第一の測距手段と、
撮像装置の位置情報を取得する位置取得手段と、
撮像装置の向いている方位情報を取得する方位取得手段と、
撮像装置に記憶された地図情報および前記位置情報と前記方位情報より、距離に関する情報を算出する前記第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた距離に関する情報に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記第一の測距手段は、
撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第一の測距手段において、測距と同時に信頼性を評価する評価手段を有し、
前記第一の測距手段で所定の距離以上または信頼性が所定未満の時には、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第二の測距手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、至近の物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第二の測距手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体を検索し、検索された物体の位置と前記位置情報との距離および検索された物体の方位と前記方位情報とのずれに基づいて被写体を決定し、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１】
被写体光を受光し、光電変換した出力に基づいて、被写体までの距離に関する情報を算出する第一の測距手段と、
情報処理装置との通信によって、距離に関する情報を算出する第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた距離に関する情報に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第一の測距手段は、
撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第二の測距手段は、
前記撮像装置の位置情報を取得する位置取得手段と
前記撮像装置の向いている方位情報を取得する方位取得手段と
前記位置情報と前記方位情報を情報処理装置に送信する送信手段と、
送信した前記位置情報と前記方位情報に基づいて、情報処理装置が算出した被写体距離を受信する受信手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置
【請求項４】
前記第一の測距手段において、測距と同時に信頼性を評価する評価手段を有し、
前記第一の測距手段で所定の距離以上または信頼性が所定未満の時には、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記情報処理装置は、
撮像装置が得た位置情報と方位情報を受信する受信手段と、
前記位置情報と前記方位情報および、情報処理装置に記憶された地図情報より、被写体までの距離を算出する距離算出手段と、
前記距離算出手段の結果を撮像装置に送信する送信手段と
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記距離算出手段は、
前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、至近の物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記距離算出手段は、
前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体を検索し、検索された物体の位置と前記位置情報との距離および検索された物体の方位と前記方位情報とのずれに基づいて被写体を決定し、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記情報処理装置は、前記地図情報内の物体が過去に撮像された頻度を記憶する頻度記憶手段を有し、
前記距離算出手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、前記頻度記憶手段において記憶された頻度が最も高い物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
被写体光を受光し、光電変換した出力に基づいて、被写体までの距離に関する情報を算出する第一の測距手段と、
撮像装置の位置情報を取得する位置取得手段と、
撮像装置の向いている方位情報を取得する方位取得手段と、
撮像装置に記憶された地図情報および前記位置情報と前記方位情報より、距離に関する情報を算出する前記第二の測距手段
を備えた撮像装置であって、
前記第一の測距手段で所定の距離以上の時に、前記第二の測距手段を行って得られた距離に関する情報に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記第一の測距手段は、
撮像光学系の外に設けられた光学系と、前記光学系からの像を光電変換する検出部と、前記検出部の出力に基づいて被写体距離を算出することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第一の測距手段において、測距と同時に信頼性を評価する評価手段を有し、
前記第一の測距手段で所定の距離以上または信頼性が所定未満の時には、前記第二の測距手段を行って得られた被写体距離に基づいて、焦点制御を行うことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第二の測距手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体の内、至近の物体を被写体とし、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記第二の測距手段は、前記位置情報より前記方位情報の方向に存在する前記地図情報上の物体を検索し、検索された物体の位置と前記位置情報との距離および検索された物体の方位と前記方位情報とのずれに基づいて被写体を決定し、
前記位置情報と被写体の位置との距離を算出することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか１項に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−１１３２０４（Ｐ２０１２−１１３２０４Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６３３１０（Ｐ２０１０−２６３３１０）
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２６日（２０１０．１１．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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