(57)【要約】【課題】カメラモジュールにおいて、より迅速に適切なフォーカス位置を検出するための技術を提供する。【解決手段】それぞれが一対の焦点距離により規定され且つ相互に独立した複数のサーチ範囲を認識し（S1）、サーチ範囲における焦点距離の推移に対応する画像データを取得し且つ該画像データから閾値を超えるコントラストピークを検索するサーチ処理（S2〜S8）を実行し、サーチ処理において当該コントラストピークが存在しないとき、そのサーチ範囲と異なるサーチ範囲に対し新たなサーチ処理を実行し（S9〜S13）、サーチ処理において当該コントラストピークを検出したとき、そのコントラストピークに対応する焦点距離をレンズに設定する（S14）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが一対の焦点距離により規定され且つ相互に独立した複数のサーチ範囲を認識し、
サーチ範囲における焦点距離の推移に対応する画像データを取得し且つ該画像データから閾値を超えるコントラストピークを検索するサーチ処理を実行し、
前記サーチ処理において当該コントラストピークが存在しないとき、そのサーチ範囲と異なるサーチ範囲に対し新たなサーチ処理を実行し、
前記サーチ処理において当該コントラストピークを検出したとき、前記コントラストピークに対応する焦点距離をレンズに設定することを特徴とするオートフォーカス制御方法。
【請求項２】
さらに、レンズに前記コントラストピークの焦点距離を設定するごとに該焦点距離のサーチ範囲を記録し、
各サーチ範囲の記録頻度に応じて前記複数のサーチ範囲を変更することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項３】
さらに、レンズに前記コントラストピークの焦点距離を設定するごとに該焦点距離のサーチ範囲を記録し、
より高い記録頻度のサーチ範囲から優先的にサーチ処理を実行することを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項４】
前記サーチ処理として、近接撮影の焦点距離から遠方撮影の焦点距離への推移についてのサーチ処理を実行することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項５】
前記複数のサーチ範囲として２つのサーチ範囲を認識することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御方法。
【請求項６】
撮像のためのセンサおよびレンズと、前記レンズの焦点距離を切り替える駆動回路と、前記駆動回路を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、それぞれが一対の焦点距離により規定され且つ相互に独立した複数のサーチ範囲を認識し、サーチ範囲における焦点距離の推移に対応する画像データを取得し且つ該画像データから閾値を超えるコントラストピークを検索するサーチ処理を実行し、前記サーチ処理において当該コントラストピークが存在しないときそのサーチ範囲と異なるサーチ範囲に対し新たなサーチ処理を実行し、前記サーチ処理において当該コントラストピークを検出したとき前記コントラストピークに対応する焦点距離を前記レンズに設定するよう前記駆動回路へ指示することを特徴とするカメラモジュール。
【請求項７】
前記制御回路は、さらに、レンズに前記コントラストピークの焦点距離を設定するごとに該焦点距離のサーチ範囲を記録し、各サーチ範囲の記録頻度に応じて前記複数のサーチ範囲を変更することを特徴とする請求項６記載のカメラモジュール。
【請求項８】
前記制御回路は、さらに、レンズに前記コントラストピークの焦点距離を設定するごとに該焦点距離のサーチ範囲を記録し、より高い記録頻度のサーチ範囲から優先的にサーチ処理を実行することを特徴とする請求項６記載のカメラモジュール。
【請求項９】
前記制御回路は、前記サーチ処理として、近接撮影の焦点距離から遠方撮影の焦点距離への推移についてのサーチ処理を実行することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記複数のサーチ範囲として２つのサーチ範囲を認識することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のカメラモジュール。
【請求項１１】
コンピュータを請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のカメラモジュールにおける制御回路として機能させるためのプログラム。
【請求項１２】
請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のカメラモジュールを備えることを特徴とする携帯情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラのオートフォーカス機能を制御する技術に関し、特に、携帯情報端末への搭載に好適なカメラのためのオートフォーカス制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話のような携帯情報端末に搭載されたカメラは、その性能がＤＳＣ（Digital Still Camera：デジタルスチルカメラ）の性能に近づきつつあり、ＡＦ（Auto Focus：自動焦点）機能を具備する機種が一般的となってきた。
【０００３】
ＡＦ制御においてフォーカス位置をサーチする処理では、サーチ範囲が広いほど処理時間がかかる。また、マクロ（近接撮影）になるほど、被写界深度が狭くなるため、より細かいステップによるサーチが必要とされる。携帯電話などに搭載のカメラの場合、ＤＳＣよりも、消費電力、動作周波数およびメモリ容量などに制約があることから、ＡＦサーチを効率よく行うことが求められる。
【０００４】
一般に、端末搭載のカメラや中堅以下のクラスのＤＳＣには、ＡＦサーチの方法として、画像データからエッジ部のコントラストピーク値を検出することで最適なフォーカス位置をサーチするという方法が適用される。このサーチ技術に関し、例えば、後述の特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の方法は、コントラストサーチで検出されたピークが不明瞭な場合、そのサーチ時のほぼ中間のステップのフォーカス位置で再びサーチを行うことにより、ピークの検出精度を高めるというものである。
【特許文献１】特開２０００−３３８３８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、カメラ付き携帯情報端末のユーザは、必ずしもカメラ操作に慣れた者であるとは限らないことから、撮影の失敗シーンへの配慮も必要とされる。そのため、端末搭載のカメラであっても、ＤＳＣと同様に、フォーカス位置のサーチ処理ではＩＮＦ（無限遠）からマクロまでの範囲を網羅することが望ましい。
【０００６】
上記特許文献１の方法によれば、サーチ範囲をＩＮＦからマクロまでとすることで、高精度なピーク検出が可能となる。しかしながら、上記方法では、いったん規定範囲の全てをサーチした後に、その範囲内の部分サーチに移行することから、処理時間を短縮し難い。また、仮に、サーチ範囲を縮小した場合、縮小した範囲でピークが検出されても、実際は、サーチしない別の範囲に更に高いピークが存在する可能性がある。この場合、フォーカス調整が適切でないことにより、画像に乱れが生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、カメラモジュールにおいて、より迅速に適切なフォーカス位置を検出するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るオートフォーカス制御方法は、それぞれが一対の焦点距離により規定され且つ相互に独立した複数のサーチ範囲を認識し、サーチ範囲における焦点距離の推移に対応する画像データを取得し且つ該画像データから閾値を超えるコントラストピークを検索するサーチ処理を実行し、前記サーチ処理において当該コントラストピークが存在しないとき、そのサーチ範囲と異なるサーチ範囲に対し新たなサーチ処理を実行し、前記サーチ処理において当該コントラストピークを検出したとき、前記コントラストピークに対応する焦点距離をレンズに設定するという方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、レンズに設定すべき焦点距離を探索するために、独立した複数のサーチ範囲に対し連続的にサーチ処理を行うことから、オートフォーカス制御の効率を高めることができる。これにより、消費電力を低減することが可能となる。また、サーチ処理において、コントラストピークの検出に閾値を利用することから、レンズに設定すべき焦点距離に対応するコントラストピークを適切に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に、本発明の第１の実施形態の構成を示す。カメラモジュール10は、図１に示すように、センサ11、レンズ12、ＡＦ駆動回路13、モータドライバ14、及び、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）15を備える。
【００１１】
センサ11は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤのような従来知られた形式の撮像素子であり、その動作は、制御回路であるＤＳＰ15により制御される。ＡＦ駆動回路13は、オートフォーカス制御のためにＤＳＰ15から指示される焦点距離に応じてレンズ12の位置を切り替える回路である。このＡＦ駆動回路13は、具体的には、ステッピングモータ、ピエゾあるいはボイスコイルモータなどであり、モータドライバ14を介してＤＳＰ15により制御される。
【００１２】
ＤＳＰ15は、ＡＦ制御および画像データの処理を行う集積回路である。ＤＳＰ15は、後段ＬＳＩ20に接続されており、センサ11にて取得した画像データを後段ＬＳＩ20へ供給する。後段ＬＳＩ20にて処理された画像は、カメラモジュール10が搭載されている携帯情報端末（図示略）に表示される。
【００１３】
なお、カメラモジュール10の態様としては、図１に示すものに替えて、例えば、センサ11、レンズ12及びＡＦ駆動回路13をモジュール化し、モータドライバ14及びＤＳＰ15は携帯情報端末側の基板に実装するというものであってもよい。
【００１４】
図２に示すフローチャートに沿って、カメラモジュール10の動作を説明する。ＤＳＰ15は、端末のＡＦサーチボタン（図示略）が押下されると（ステップS0）、ＡＦ制御におけるサーチ処理の対象となる複数のサーチ範囲を認識する（ステップS1）。
【００１５】
ここで、各サーチ範囲は、ＩＮＦ（無限遠）からマクロ（近接）までを複数に区分することにより規定される。ＤＳＰ15は、それぞれのサーチ範囲を規定する一対の焦点距離の情報を記憶しており、それをサーチボタンの押下時に読み出す。本実施形態では、ＩＮＦからマクロまでを２分割することで得られる、２つのサーチ範囲を想定する。その１つは、ＩＮＦ上限としての焦点距離Aと、この焦点距離Aよりマクロ寄りの焦点距離Bとにより規定されるサーチ範囲R1であり、他方は、焦点距離Bとマクロ上限の焦点距離Cとによるサーチ範囲R2である。
【００１６】
サーチ範囲の具体的な数値としては、例えば、風景や人物撮影など一般的な使用シーンと考えられる焦点距離20cm〜40cm程度をサーチ範囲R1とし、バーコードの読み取りなどに適した焦点距離10cm〜20cm程度をサーチ範囲R2とすることができる。
【００１７】
ＤＳＰ15は、まず、ＩＮＦ寄りのサーチ範囲R1についてサーチ処理を行うべく、初期位置に対応する焦点距離A（ＩＮＦ）にレンズ12を合わせるようＡＦ駆動回路13に指示を出す（ステップS2）。ＡＦ駆動回路13が指示に従いレンズ12を駆動すると、ＤＳＰ15は、その位置で画像データを取得する（ステップS3）。
【００１８】
ＤＳＰ15は、焦点距離Aから焦点距離Bに向けて、予め設定された間隔でレンズ12を移動させ、移動ごとに画像データを取得する（ステップS4,S5）。そして、レンズ12が焦点距離Bの位置に達したとき（ステップS6：Yes）、それまでに取得した画像データから、画像のエッジ部におけるコントラストピークを検出する（ステップS7）。さらに、検出したピークのうち、予め設定された閾値を超えるピークが存在するか否かを判定する。
【００１９】
上記判定の結果、サーチ範囲R1内で上記のピークが検出された場合（ステップS8：Yes）、ＤＳＰ15は、検出されたピークに対応する焦点距離にレンズ12の位置を合わせるようＡＦ駆動回路13に指示を出す（ステップS14）。そして、その位置をＡＦ制御による最適なレンズ位置として固定する（ステップS15）。
【００２０】
一方、サーチ範囲R1に閾値を超えるピークが存在しない場合（ステップS8：No）、ＤＳＰ15は、サーチ処理の対象をサーチ範囲R1からサーチ範囲R2へ移行させる。すなわち、焦点距離Bから焦点距離Cへ順次レンズ12を移動させ、移動ごとに画像データを取得する（ステップS9,S10）。ＤＳＰ15は、レンズ位置がマクロ上限の焦点距離Cに達したとき（ステップS11：Yes）、サーチ範囲R2で取得した画像データから閾値を超えるコントラストピークが存在するか否かを判定する。
【００２１】
上記判定の結果、サーチ範囲R2でも閾値を超えるピークが検出されない場合は（ステップS13：No）、再びサーチ範囲R1のサーチ処理を実行すべくレンズ位置を初期位置（A）に戻す（ステップS2）、あるいは、現状ではＡＦ制御できない旨をディスプレイなどにより報知する。
【００２２】
また、サーチ範囲R2において閾値を超えるピークが検出された場合（ステップS13：Yes）、ＤＳＰ15は、そのピークに対応する焦点距離にレンズ12の位置を合わせるようＡＦ駆動回路13に指示を出す（ステップS14）。そして、その位置をＡＦ制御による最適なレンズ位置として固定する（ステップS15）。
【００２３】
図３に、画像データから得られるコントラストピークの具体例を示す。図示の例は、サーチ範囲R1でのコントラストピーク1は閾値を超えないものであったが、サーチ範囲R2にて、閾値を超えるピーク2が検出された例である。この場合、サーチ処理の結果として、ピーク2の焦点距離がレンズ12に適用される。仮に、閾値を超えるピークが複数検出された場合は、そのうちの最も高いピークを採用する。
【００２４】
上記実施形態によれば、互いに独立した２つのサーチ範囲（R1,R2）に対しサーチ処理を行うことから、効率よくオートフォーカス制御を行うことができる。例えば、先にサーチ処理を実行したサーチ範囲（R1）において、閾値を超えるピークが検出された場合、他方のサーチ範囲（R2）のサーチ処理は不要となる。よって、この場合、ＩＮＦからマクロまでの全範囲をサーチする方法に比べ、サーチ時間を短縮することができる。これにより、ＡＦ駆動回路13の動作時間が短縮されることから、端末の消費電力を抑制することが可能となる。
【００２５】
また、サーチ処理において、コントラストピークの検出に閾値を利用することから、サーチ処理の結果としての焦点距離を適切に検出することができる。これにより、単に最初に検出されたピークをレンズ位置として決定することによるＡＦ制御の失敗を回避できる。
【００２６】
サーチ範囲の数は、上記実施形態のように２つ（R1,R2）とすれば、処理の簡素化を図ることができるが、本発明を実施するにあたっては、サーチ範囲を２つに限らず３つ以上としてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では、ＩＮＦからマクロに向けてサーチ処理を行ったが、これに替えて、マクロからＩＮＦに向けてサーチ処理を行うようにしてもよい。その場合、サーチ範囲R2の焦点距離Cをレンズ12の初期位置として設定する（図２：ステップS2）。これにより、マクロ寄りのサーチ範囲R2が先にサーチされることから、マクロ撮影の要求が高いユーザの場合に、より早く最適なフォーカス位置を検出することができる。
【００２８】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。本実施形態は、サーチ範囲の設定を自動的に調整することを意図したものである。カメラモジュール10のハードウェア構成は、図１に示すものと同様である。
【００２９】
ＤＳＰ15は、サーチ処理により最終的な焦点距離が決定するごとに（図２：ステップS15）、その焦点距離が属するサーチ範囲を記録する。そして、各サーチ範囲の記録回数を所定期間ごとにトレースすることで、各サーチ範囲の記録頻度を求め、記録頻度に基づきサーチ範囲を変更するか否かを決定する。
【００３０】
図４を参照して、本実施形態の具体例を説明する。図示の例は、前述の実施形態と同様に２つのサーチ範囲（R1,R2）が設定された状況において、両範囲の境界である焦点距離Bを移動させることで各サーチ範囲を変更するという例である。本事例のＤＳＰ15は、連続する１０回分の記録のうち、サーチ範囲R2の記録回数が、７回以上の場合（ケース1）、３〜６回の場合（ケース2）、及び、２回以下の場合（ケース3）という３つのケースを判別する。なお、これらの回数は、例示であり、適宜変更してよい。
【００３１】
図４より、例えば、サーチ範囲R2の記録頻度が８回であった場合（ケース1）、ＤＳＰ15は、焦点距離BをＩＮＦ側にシフトさせることにより、サーチ範囲R1を縮小する。これは、利用頻度の低いサーチ範囲R1のサーチ処理を短縮すると共に、利用頻度が高いサーチ範囲R2のサーチに重点を置くことを意図した設定変更である。シフト量は、予めＤＳＰ15に設定しておく。
【００３２】
また、サーチ範囲R2の記録頻度が１回であった場合（ケース3）、ＤＳＰ15は、焦点距離Bをマクロ側にシフトさせることによりサーチ範囲R2を縮小させ、サーチ範囲R2の記録頻度が４回であった場合は（ケース2）、現状のサーチ範囲R2の設定を維持する。
【００３３】
風景撮影のようにＩＮＦ寄りの焦点距離を利用することが多いユーザの場合、マクロ寄りのサーチ範囲R2の記録頻度が低い（ケース3）。この場合、ＩＮＦ寄りのサーチ範囲R1を広げるように設定が自動修正されることから、後の撮影では、より早く最適なピークを検出することができる。また仮に、その後、ペットの撮影やバーコードを読み取る機会が増えた場合、マクロ寄りのサーチ範囲R2の記録頻度が増えることにより、他方のサーチ範囲R1が縮小される（ケース1）。その結果、マクロ撮影に有利なＡＦ制御が行われることになる。
【００３４】
このように、本実施形態によれば、ユーザの利用状況に応じて、サーチ範囲が自動的に調整されることから、ＡＦ制御のための平均的な処理時間の短縮を図ることができる。
【００３５】
なお、上記説明では、最終的に決定した焦点距離が属するサーチ範囲を記録したが、記録する情報としては、その焦点距離が、サーチ範囲の境界となる焦点距離（B）を超えるか否かの情報であってもよい。これは、特に、サーチ範囲が２つである場合に有効である。サーチ範囲が３つ以上ある場合は、いずれのサーチ範囲が変更対象かを特定するために、前述した方法、すなわち最終的な焦点距離が属するサーチ範囲を記録することが望ましい。
【００３６】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、各サーチ範囲に対し、サーチ処理の優先順位を与えることを意図したものである。カメラモジュール10のハードウェア構成は、図１に示すものと同様である。
【００３７】
ＤＳＰ15は、前述の第２の実施形態と同様に、サーチ処理により最終的な焦点距離が決定するごとに（図２：ステップS15）、その焦点距離が属するサーチ範囲を記録する。そして、各サーチ範囲の記録回数を所定期間ごとにトレースすることで、各サーチ範囲の記録頻度を求め、その記録頻度に基づきサーチ処理の優先順位を決定する。
【００３８】
図５に、各サーチ範囲の記録頻度および優先順位の事例を示す。図示の例では、１０回分の記録のうち、サーチ範囲R1の記録が「３回」であるのに対し、マクロ寄りのサーチ範囲R2は「７回」である。かかる事例において、ＤＳＰ15は、サーチ範囲R2に対し、他方のサーチ範囲R1よりも高い優先順位を設定する。これにより、以降の処理では、サーチ範囲R2から先にサーチ処理が実行される。
【００３９】
上記事例のように、マクロ寄りのサーチ範囲（R2）に最上位の優先順位が与えられた場合は、処理の効率化のために、以降のサーチ処理には、マクロからＩＮＦに向けてサーチする前述の方法を適用することが望ましい。
【００４０】
本実施形態によれば、ユーザの利用状況に応じて、サーチ範囲に対するサーチ処理の実行順番が調整されることから、サーチ処理の効率が一層高められる。
【００４１】
上記各実施形態では、カメラモジュールとして本発明を実施する形態を述べたが、本発明は、ＤＳＰ15の動作手順に対応するコンピュータプログラム、あるいは、上記カメラモジュールを搭載した携帯情報端末として実施してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態におけるコントラストピークの検出に関する説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に関する説明図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に関する説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
10  カメラモジュール
11  センサ
12  レンズ
13  ＡＦ駆動回路
14  モータドライバ
15  ＤＳＰ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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