(57)【要約】【課題】  撮影画面内に横縞パターンの被写体があってピントが合わない場合に、ローテーションで鏡筒を回転させた後にＡＦを再起動することによってピントを合わせることができること。【解決手段】撮像素子とレンズ群を含む鏡筒と、前記レンズ群の内のフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズ駆動手段によって前記フォーカスレンズを駆動させて焦点を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段が焦点を検出したかどうかを判定する合焦判定手段と、前記鏡筒を光軸周りに回転させる鏡筒回転手段と、を有し、前記合焦判定手段において非合焦と判定された時、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を所定の角度光軸回りに回転させ、前記フォーカスレンズ駆動手段を再起動させた後、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を回転前の元の位置に戻すことを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子とレンズ群を含む鏡筒と、
前記レンズ群の内のフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
前記フォーカスレンズ駆動手段によって前記フォーカスレンズを駆動させて焦点を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段が焦点を検出したかどうかを判定する合焦判定手段と、
前記鏡筒を光軸周りに回転させる鏡筒回転手段と、を有し、
前記合焦判定手段において非合焦と判定された時、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を所定の角度光軸回りに回転させ、前記フォーカスレンズ駆動手段を再起動させた後、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を回転前の元の位置に戻すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮影画像内に縞パターンがあるかどうかの検出を行う縞パターン検出手段を有し、前記縞パターン検出手段において縞パターンが検出された時、前記鏡筒回転手段により鏡筒を回転させ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】
画像を回転するための信号処理手段を有し、前記鏡筒が所定の角度回転中において、前記信号処理手段によって映像信号を所定の角度回転させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
画像を切り出すための信号処理手段を有し、出力画像サイズが所定以上の時に、前記信号処理で画像切り出し処理を行うことステップを含むことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
画像を伸長するための信号処理手段を有し、切り出された画像に対して画像伸長処理を行うステップを含むことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特にオートフォーカス制御を備えたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、カメラで被写体を撮影する際に、縞パターン（ボーダーの服を着た人物や、ブラインド、車庫のシャッター等）が撮影画面内にあると、撮像素子の読み出し方向に依存して、ピントが合わないといった問題がある。具体的には水平読み出しの撮像素子においては、横縞の被写体に対してピントが合わないことがあり、垂直読み出しの撮像素子においては、縦縞の被写体に対してピントが合わないことがある。
【０００３】
これはＡＦ（オートフォーカス）の評価値算出時に撮像素子の読み出し方向と同じ方向に検波をすることが多いので、それぞれ水平読み出しの場合は横縞、垂直読み出しの場合は縦縞の被写体において、高周波成分が検出されにくいために起こる現象である。特に、固定されるカメラにおいてはカメラ自体を光軸回りに回転させることが困難であるため、ＭＦ（マニュアルフォーカス）でないとピントを合わせることができない。
【０００４】
特許文献１では加速度センサでカメラの姿勢を検出し、オートフォーカス時に算出される評価値によって、読み出しの方向を切り替える技術が開示されている。また、特許文献２ではカメラの映像信号を所定の角度回転させた映像信号において所定の周波数を検出しオートフォーカスをする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2009-194469 号公報
【特許文献２】特開2005-326621 号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、加速度センサを必要とするためにコストが高くなってしまうといった問題があった。また、上述の特許文献２に開示された従来技術では、画像信号を回転する手段が映像エンジン回路に依存してしまうといった問題があった。そこで本発明は、最小の構成でかつ映像エンジン内の信号処理回路の制約に限らずに、撮像素子の読み出し方向を変更することなく縞パターンの被写体に対してオートフォーカスでピントを合わせることを目標とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
撮像素子とレンズ群を含む鏡筒と、
前記レンズ群の内のフォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、
前記フォーカスレンズ駆動手段によって前記フォーカスレンズを駆動させて焦点を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段が焦点を検出したかどうかを判定する合焦判定手段と、
前記鏡筒を光軸周りに回転させる鏡筒回転手段と、を有する撮像装置において、
前記合焦判定手段において非合焦と判定された時、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を所定の角度光軸回りに回転させ、前記フォーカスレンズ駆動手段を再起動させた後、前記鏡筒回転手段によって前記鏡筒を回転前の元の位置に戻すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、縞パターンが撮影画面内にある場合でも、オートフォーカスでピントを合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】撮像装置１のブロック図を示した。
【図２】上記撮像装置１の外観の例を示した。
【図３】上記撮像装置１のＡＦ制御の例を示すフローチャートを示した。
【図４】鏡筒１０回転時の横縞パターン撮影時の画像表示部１０５の例を示した。
【図５】上記鏡筒１０回転時で画像切り出しに至るまでの信号処理部１０４の制御の例を示すフローチャートを示した。
【図６】上記信号処理部１０４が画像切り出し時の上記画像表示部１０５の例を示した。
【図７】上記鏡筒１０回転時で画像伸長に至るまでの信号処理部１０４の制御の例を示すフローチャートを示した。
【図８】上記信号処理部１０４が画像伸長時の上記画像表示部１０５の例を示した。
【図９】撮像装置２のブロック図を示した。
【図１０】上記撮像装置２のＡＦ制御の例を示すフローチャートを示した。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。図１の撮像装置１は、本発明の実施形態にかかわる撮像装置である。
【００１１】
［実施例１］
以下、図１を参照して本発明の第1の実施例による撮像装置１について説明する。この撮像装置１において、１００は入射光を結像するための撮像レンズ（撮像光学系）である。撮像レンズの中には被写体に焦点を合わせるためのフォーカスレンズが含まれている。被写体像の撮影倍率を変えるズームレンズを含んでも良い。１０１は撮像レンズ１００からの撮像光に応じて被写体像を光電変換する撮像素子である。
【００１２】
ここで言う撮像素子とはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｓｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等である。撮像素子によって光電変換された信号の読み出し方向は主に垂直読み出しと水平読み出しがあるが、ここでは水平読み出しの撮像素子とする。１０２は撮像レンズ１０１を光軸方向に駆動させるためのレンズ駆動手段である。レンズ駆動手段はステッピングモータ等であり、他の駆動手段で代用可能である。１０は撮像レンズ１００、撮像素子１０１、レンズ駆動手段１０２で構成される鏡筒である。
【００１３】
鏡筒１０は撮像レンズ１００と撮像素子１０１が最低限含まれることが前提であり、他の構成を含んでも良い。１０３は撮像素子１０１より供給されたアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部である。１０４はA/D変換部１０３より出力されたデジタル信号に対して信号処理を行う信号処理部である。信号処理部１０４では入力されたデジタル信号に対して、色変換、自動利得制御、露出制御、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調補正、等の種々の処理がなされる。
【００１４】
以上のような信号処理は一例であり、処理を省略または他の処理を付加しても構わない。同時に信号処理部１０４ではフォーカス評価値の算出も行われる。フォーカスを合わせる撮像装置の機能としては被写体の変化に応じて自動的にレンズを駆動させて評価値が最も高い位置にフォーカスレンズを移動させるＡＦ（オートフォーカス）と、手動でフォーカスレンズ位置を決めるＭＦ（マニュアルフォーカス）があり、それぞれモードとして独立してユーザーが任意に設定できる。フォーカス評価値算出には様々な方式があるが、ここでは画像信号の高周波成分を検出し、各々の周波数を積分することで評価値を算出するコントラストAF方式を採用する。
【００１５】
また、フォーカス評価値算出時に検波をする方向は主に水平方向と垂直方向があるが、ここでは水平方向に検波してフォーカス評価値を算出することとする。１０５は信号処理部１０４より出力された画像信号を表示する画像表示部である。画像表示部１０５は撮像装置１内に含まれても良いが、外部モニタ等でも良い。１０６は信号処理部１０４にて焦点検出を行った結果を取得し、合焦しているかどうかの判定を行う。合焦判定は信号処理部１０４で算出されたフォーカス評価値の値が所定以上の時に合焦していると判断する。
【００１６】
１０７は鏡筒１０を光軸回りに回転させるための鏡筒回転手段である。図２は鏡筒回転手段１０７を有する撮像装置の外観の一例であり、鏡筒１０と鏡筒回転手段１０７が一体になっている。鏡筒回転手段１０７の内部のモータを駆動させてギヤが回転することによって鏡筒１０が光軸回りに回転することができる。回転する角度は３６０度右回りまたは左回りに回転することが可能である。
【００１７】
次に本発明に係る図１の撮像装置１におけるＡＦ制御の流れを図３のフローチャートを用いて説明する。図３においてＳ１００〜Ｓ１０５は各処理のステップを表している。まず、被写体像が撮像レンズ１００を介して撮像素子１０１の受光面に結像され、アナログ信号をA/D変換部１０５でデジタル信号に変換する。その後変換されたデジタル信号を信号処理部１０５で信号処理をする。同時に、信号処理部１０５から得られるフォーカス評価値に対して、合焦判定部１０８で合焦判定を行う（Ｓ１０１）。合焦判定部１０８で非合焦と判定された場合には、鏡筒回転手段１０７によって撮像レンズ１００、撮像素子１０１、レンズ駆動手段１０２を含む鏡筒１０を所定の角度光軸回りに回転させる（Ｓ１０３）。
【００１８】
この時の回転の方向は任意であり、回転前の角度を０度として、フォーカス評価値の値が所定以上算出される最も小さい角度である。予め決められた角度（右回り９０度、左回り３０度等）回転させても良い。ユーザーが任意の角度を指定しても良い。鏡筒１０が回転中または回転後は撮影被写体に変化があるためＡＦが再起動されるが、再起動されなかった場合は強制的にＡＦを再起動させる（Ｓ１０３）。鏡筒１０回転後のフォーカス評価値算出後に、ＡＦモードをＭＦモードに切り替える（Ｓ１０５）。その後、鏡筒１０を鏡筒回転手段１０７によって回転させられた所定の角度と同じ角度逆方向に回転し、元の位置に戻す（Ｓ１０６）。
【００１９】
鏡筒１０を元の角度に戻す前にＭＦモードに切り替えているため、元の撮影位置に横縞パターンの被写体があったとしてもピントが合った状態を維持することができる。また、被写体が縦縞パターンの場合も同様で、撮像素子１０１の読み出し方向が垂直読み出しの場合に、フォーカス評価値が算出されず合焦しないことがあるので、その時も上述した方法で合焦させることが可能である。
【００２０】
［実施例２］
以下、図４を参照して、本発明の第２の実施例による、撮像装置１について説明する。
実施例１では撮像レンズ１００と撮像素子１０１とを含む鏡筒１０を所定角度回転させ、AF再起動で合焦した後、MFモードにして元の角度まで鏡筒１０を逆方向に回転させていたが、鏡筒回転手段１０７で逆方向に回転することをせず画像信号処理で映像を逆方向に回転する事も出来る。
【００２１】
図４は画像表示部１０５の一例であり、横縞パターン被写体を撮影している撮像装置と接続している外部モニタ上のＧＵＩ(Graphic User Interface)付きのビューワーを想定している。画像表示部１０５は撮像装置１に組み込まれていても良い（液晶ディスプレイ等）。図５のように鏡筒１０が回転している間、または鏡筒１０が正位置（回転前の撮影位置）以外の所定の角度で静止している間（Ｓ２０１）は、信号処理部１０４で鏡筒１０の現在の回転角度とは逆の方向に同じ角度だけ画像信号を回転させて、回転中または回転後の画像信号を画像表示部１０５に出力しても良い（Ｓ２０２）。
【００２２】
また、現在の回転角度情報の取得は鏡筒回転手段１０７内のエンコーダの値を読み込み、その回転角度情報に応じて信号処理手段１０４で画像信号を回転させる。信号処理部１０４での画像信号回転時の変換式は、画像座標上の入力点を（x1,y1）、出力点を(x2,y2)とし画像座標上の中心点を(cx,cy)としたときに入力画像をＡ度回転させる場合、次式で与えられる。
【００２３】
x1 = (x2-cx) * cos(A) - (y2-cy) * sin(A) + cx 
x2 = (x2-cx) * sin(A) + (y2-cy) * cos(A) + cy
上述の変換式は一例であり、他の式を用いても構わない。
【００２４】
また、図２の鏡筒１０が所定角度回転中または回転後に、図１の撮像素子１０１の有効画素領域の制限等で回転前の画像サイズで出力できない場合（Ｓ２０３）は、信号処理部１０４で画像切り出し処理をしても良い（Ｓ２０４）。図６がステップＳ２０４時の画像表示部１０５の一例である。さらに、図７のように切り出された画像に対して信号処理部１０４にて画像伸長処理を施しても良い（Ｓ２０５）。図８がステップＳ２０５時の画像表示部１０５の一例である。
【００２５】
［実施例３］
以下、図９を参照して、本発明の第３の実施例による、撮像装置２について説明する。
【００２６】
撮像装置２の構成は実施例１で説明した撮像装置１に縞パターン検出手段１０８を追加したものである。外観については実施例１で説明した図２の構成と同じである。縞パターン検出手段１０８は、レンズ駆動手段１０２によって撮像レンズ１００を駆動しながら所定の間隔で画像を取得し、それぞれの画像に対して画像認識（様々な縞パターンの複数の画像を予め記憶しておき、パターンマッチングをすることで縞パターンであると判断する等の技術）を用いて縞パターンの有無の判別を行う。また、縞パターン検出手段１０８は上述した方法に限定するものではなく、他の方法で代替しても良い。
【００２７】
次に、本発明に係る図９の撮像装置２におけるＡＦ制御の流れを図１０のフローチャートを用いて説明する。図６においてＳ１００〜Ｓ１０７は各処理のステップを表している。
【００２８】
まず、被写体像が撮像レンズ１００を介して撮像素子１０１の受光面に結像され、撮影信号をA/D変換部１０５でデジタル信号に変換する。変換されたデジタル信号を信号処理部１０５で信号処理をする。同時に、信号処理部１０５からの出力信号またはフォーカス評価値に対して、合焦判定部１０６で合焦判定を行う（Ｓ１０１）。合焦判定部１０６で非合焦と判定された場合には、縞パターン検出部で撮影画像内に縞パターンがあるかないかを判定する（Ｓ１０２）。縞パターン検出手段１０８によって、縞パターンが検出された場合は鏡筒回転手段１０７によって撮像レンズ１００、撮像素子１０１、レンズ駆動手段１０２を含む鏡筒１０を所定の角度光軸回りに回転させる（Ｓ１０２）。
【００２９】
この時の回転の方向は任意であり、回転する角度はフォーカス評価値の値が所定以上算出される最も小さい角度である。また、予め決められた角度（右回り９０度、左回り３０度等）回転させても良い。鏡筒１０が回転中または回転後は撮影被写体に変化があるためＡＦが再起動されるが、再起動されなかった場合は強制的にＡＦを再起動させる（Ｓ１０３）。フォーカス評価値算出後に、ＡＦモードをＭＦモードに切り替える（Ｓ１０５）。その後、鏡筒１０を鏡筒回転手段１０７によって回転させられた所定の角度と同じ角度逆方向に回転し、元の位置に戻す（Ｓ１０６）。鏡筒１０を元の角度に戻す前にＭＦモードに切り替えているため、元の撮影位置に横縞パターンの被写体があったとしてもピントが合った状態を維持することができる。また、被写体が縦縞パターンの場合も同様で、撮像素子１０１の読み出し方向が垂直読み出しの場合に、フォーカス評価値が算出されず合焦しないことがあるので、その時も上述した方法で合焦させることが可能である。
【００３０】
また、実施例１と同様に鏡筒１０が所定の角度回転中または回転後に、信号処理部１０４内部で画像回転または画像切り出しまたは画像伸長を行い、画像表示部１０５に出力しても良い（図４〜図８）。
【００３１】
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】
【００３２】
１      撮像装置
１０    鏡筒
１００  撮像レンズ
１０１  撮像素子
１０２  レンズ駆動部
１０３  A/D変換部
１０４  信号処理部
１０５  画像表示部
１０６  合焦判定部
１０７  鏡筒回転部
１０８  縞パターン検出部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
2015169921.tif 000008
【図１０】
2015169921.tif 000009
【図２】
2015169921.tif 000010
【図５】
2015169921.tif 000011
【図７】
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