(57)【要約】【課題】輝度信号が飽和した高輝度の被写体画像が存在する画角において、ズーミング中にピントが不安定になる問題があった。【解決手段】ズームレンズ、絞り、およびフォーカスレンズからなるレンズ群と、レンズ群を透過する光を結像し、光を電気信号へ変換する撮像素子と、ズームレンズが変倍動作を行う場合に、撮像素子から出力される電気信号のコントラスト値を取得し、フォーカスレンズ位置に対するコントラスト値の変化量を取得するとともに、変化量と閾値との大きさを比較するコントラスト演算部と、変化量が閾値よりも大きい場合には絞りを絞り、絞りを絞った場合に得られるコントラスト値に基づいてオートフォーカス制御を行うカメラ制御部と、を有する撮像装置。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ズームレンズ、絞り、およびフォーカスレンズからなるレンズ群と、
前記レンズ群を透過する光を結像し、前記光を電気信号へ変換する撮像素子と、
前記ズームレンズが変倍動作を行う場合に、前記撮像素子から出力される電気信号のコントラスト値を取得し、前記フォーカスレンズ位置に対する前記コントラスト値の変化量を取得するとともに、前記変化量と閾値との大きさを比較するコントラスト演算部と、
前記変化量が前記閾値よりも大きい場合には前記絞りを絞り、前記絞りを絞った場合に得られるコントラスト値に基づいてオートフォーカス制御を行うカメラ制御部と、
を有する撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置であって、
前記変倍動作は、ズーミング動作またはズームアウト動作を含む撮像装置。
【請求項３】
ズームレンズ、絞り、およびフォーカスレンズを有する撮像装置の撮像方法において、
ズームレンズがズーミング動作を行う場合に、
前記撮像素子から出力される電気信号のコントラスト値を取得し、前記フォーカスレンズ位置に対する前記コントラスト値の変化量を取得するとともに、前記変化量と閾値との大きさを比較し、
前記変化量が前記閾値よりも大きい場合には前記絞りを絞り、前記絞りを絞った場合に得られるコントラスト値に基づいてオートフォーカス制御を行う撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視カメラや家庭向けビデオカメラといった撮像装置の多くには、自動でフォーカスレンズを駆動させ、ピントを自動で合わせるオートフォーカス(AF)制御が備えられている。
【０００３】
撮像装置のAF方式としては、被写体画像の高周波成分を検出し、高周波成分が大きくなる方向にフォーカスレンズを移動させながら合焦位置を決定し、ピントを合わせるコントラストAF方式が広く採用されている。
【０００４】
コントラストAF方式では、コントラストの大きくなること、すなわち被写体画像の輪郭部分の明暗差・輝度信号レベル差が最大になる事を検出する事と同じである。その為、輝度信号が飽和しているとレベル差を検出し難くなり、被写体画像のコントラスト特性の評価が困難になる。すると、ピントが合っていない状態でフォーカスレンズを停止させるという誤動作が発生してしまうという問題があった。
【０００５】
一方で、高倍率のズーミングにおいては、レンズの広角側よりも望遠側に近づくほど、焦点距離に対するレンズの有効口径が小さくなる事が多くあり、望遠端では明るさが不足しがちである。その為、ズーミング中にレンズの絞りを開放にして光を取り込む量を増やす手法が一般的に知られている。しかしながら、絞りを開放すると、光を最大限取り込むことが出来るようになるが、被写界深度が浅くなりピントの合う範囲が狭くなる現象が発生する事が知られている。
【０００６】
このように、撮像装置におけるAF制御と露光制御は密接な関係性があり、使い勝手に大きな影響を及ぼす。
【０００７】
特許文献１では、撮像装置の操作者が、AFの対象範囲とする所定範囲を任意に選択し、操作者が選択した所望の被写体画像の露光制御を適切に行い、ピントを合わせる方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2007-264119
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、輝度信号が飽和した高輝度の被写体画像が画角内に出入りするシーンや、点滅する動体を撮影する状況においては、その都度操作者がAFの対象範囲を選択する事は、非常に使い勝手が悪い。また、ズーミング中においては、AFの対象範囲をズーム倍率に追従させて制御させる必要があり、ズーム倍率によって露出量も変化する為、この点で考慮が不足している。
【００１０】
本発明は、上記課題に対して、使い勝手の良いAF制御を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成する為に、本発明は、ズームレンズ、絞り、およびフォーカスレンズからなるレンズ群と、レンズ群を透過する光を結像し、光を電気信号へ変換する撮像素子と、ズームレンズが変倍動作を行う場合に、撮像素子から出力される電気信号のコントラスト値を取得し、フォーカスレンズ位置に対するコントラスト値の変化量を取得するとともに、変化量と閾値との大きさを比較するコントラスト演算部と、変化量が閾値よりも大きい場合には絞りを絞り、絞りを絞った場合に得られるコントラスト値に基づいてオートフォーカス制御を行うカメラ制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コントラスト分析結果を参照しながら、絞り値を制御する事で、高輝度被写体を含む画角に対して、ズーミング中においても、安定して正確なAF制御を実現する事ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施例の撮像装置の構成図
【図２】一般的な被写体におけるフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図
【図３】点光源を含む被写体におけるズーム前後のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図（絞り全開放時）
【図４】点光源を含む被写体におけるズーム前後のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図（絞り制御時）
【図５】本実施例における撮像方法の処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施例では、画角内に高輝度な被写体画像が存在するシーンにおけるズーミング中のAF制御について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本実施例の撮像装置の構成図を示すものである。
【００１６】
図１に示すとおり、撮像装置１は、レンズ群１０と、撮像素子２１と、信号処理部２２と、カメラ制御部３０と、を備えている。
【００１７】
撮像装置１によって撮影された被写体画像は、レンズ群１０の中のズームレンズ１１と絞り１２とフォーカスレンズ１３により結像し、撮像素子２１に到達する。レンズ群１０はズームレンズ１１、絞り１２、フォーカスレンズ１３で構成され、これらは各駆動用モータ（ズーム用モータ１４、絞り用モータ１５、フォーカス用モータ１６）により制御される。
【００１８】
撮像素子２１は、受光面で受けた光を電気信号に変換し、不図示の利得調整部、黒レベル補正部等を介して、信号処理部２２に出力するものである。
【００１９】
信号処理部２２は、入力された信号に対して様々な制御を施し、輝度信号、色信号、コントラスト信号を生成し、カメラ制御部３０に出力する。また、信号処理部２２は、映像信号を外部に出力する機能も有する。
【００２０】
カメラ制御部３０は、信号処理部２２で生成された各種信号を利用して、最適な画質条件を導き出し、レンズ群１０を制御する。例えば、輝度信号に基づき露光制御を行ったり、色信号に基づきホワイトバランス制御を行ったりする。同様に、ズーム倍率を変更する際にも、ズーム用モータ１４を制御する。
【００２１】
また、カメラ制御部３０は、信号処理部２２が生成するコントラスト信号を利用して絞り用モータ１５を制御するコントラスト演算部３１、絞り制御部３２を有する。
【００２２】
ここで、被写体とそのコントラスト信号に関して、図２を用いて説明する。
【００２３】
図２は、一般的な被写体におけるフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図である。横軸がフォーカスレンズ１３の位置、縦軸がコントラスト値である。ピントを合わせる為に、カメラ制御部３０はフォーカスレンズ１３を動かす。そうすると、被写体画像の輪郭部分の明暗差・輝度信号レベル差が変動する。この値が最大になる位置が合焦点であり、カメラ制御部３０は、コントラスト信号が最大となるフォーカスレンズ位置を探し出し、レンズを停止させる制御を行いピントを合わせる。このような山特性であれば、容易に合焦する事が可能である。
【００２４】
次に、図３は、絞り全開放時における、点光源を含む被写体におけるズーム前後のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図である。併せて、ズーミング後の被写体画像とコントラスト信号特性も示す。
【００２５】
ここで、絞り１２が全開放状態であって、ズーミング前の状態の場合には、点光源の形状は円形となる。この状態でズーミングすると、画角内で高輝度部分の占有する面積が増え、フォーカスリング位置を変えてもコントラスト信号差が小さくなり、コントラスト信号における山特性が消失してしまう為、ピントを合わせる事が困難になってしまう。
【００２６】
図４は、絞り制御時における、点光源を含む被写体におけるズーム前後のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性図である。絞り羽への光の回折現象により、点光源の被写体画像が円形でなくなり、角が立ったような形状へ変形する。このような被写体へのズーミングにおいては、絞り開放時と比較して画角内での高輝度部分の占有面積はさほど増加せず、コントラスト信号の形状も保たれる場合が多い。
【００２７】
本実施例は、ズーミング中のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト値の変化量をコントラスト演算部３１で検出し、検出結果に応じて絞り制御部３２が絞り用モータ１５を制御する構成を有している。高輝度被写体をズーミングすると、コントラスト値の変化量が大きくなるが、コントラスト演算部３１においてこの変動量がある閾値を超えたことを検出した場合、絞り制御部３２に対して信号を出力し、絞り制御を開始する。コントラスト演算部３１から信号を受けた絞り制御部３２は、絞り１２を絞る方向へ、絞り用モータ１５を駆動するよう制御を行う。そうする事で、点光源の被写体画像が変形し、それに伴いコントラスト特性が図４に示すように変化する為、山特性が再現され、ピントがずれる現象を防ぐことができるようになる。本実施例では、フォーカスレンズ位置に対するコントラスト値の変化量を検出することで、画面の明るさを検出して絞りを絞る動作を行うよりも、より正確なコントラスト値が得られ適切なオートフォーカスを行うことができる。なお、本実施例においては、ズーミング中に限らず、ズームアウト時にもフォーカスレンズ位置に対するコントラスト値の変化量を検出し、絞り制御を行う。
【００２８】
このように、本発明によればズーム前後のフォーカスレンズ位置に対するコントラスト特性の変化を解析し、絞り値を適性に制御する事で、画角内に点光源のような高輝度被写体が存在する場合においても、ズーミング中にピントがずれたり、ピントが合っていない状態でフォーカスレンズを停止させてしまう現象を抑制する事が可能となり、使い勝手の良いAF制御を実現する事が出来る。
【００２９】
図５に、本実施例における撮像方法の処理手順を示したフローチャートを示す。
【００３０】
まず、カメラ制御部３０に設けられている不図示のＣＰＵ等によって、ズーム用モータ１４がズーミング動作を行っているかどうかを検出する（Ｓ５０１）。
【００３１】
ズーミング動作を行っている場合には（Ｓ５０１のＹｅｓ）、コントラスト演算部３１においてコントラスト変化量を算出する（Ｓ５０３）。一方、ズーミング動作を行っていない場合には（Ｓ５０１のＮｏ）、ＡＦ動作を行う。
【００３２】
Ｓ５０３においてコントラスト変化量を算出して、変化量が閾値以上かを判定する（Ｓ５０４）。閾値以上の場合には（Ｓ５０４のＹｅｓ）、絞り制御部３２に対して絞りを絞る信号を出力し（Ｓ５０５）、その後ＡＦ動作を行い（Ｓ５０６）、処理を終了する。
【００３３】
一方、コントラスト変化量が閾値よりも小さい場合には（Ｓ５０４のＮｏ）、ＡＦ動作を行う（Ｓ５０６）。その後、ＡＦ動作が終了すると本フローによる処理を終了する。
【００３４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明する為に述べたものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１：撮像装置、１０：レンズ群、１１：ズームレンズ、１２：絞り、１３：フォーカスレンズ、１４：ズーム用モータ、１５：絞り用モータ、１６：フォーカス用モータ、２１：撮像素子、２２：信号処理部、３０：カメラ制御部、３１：コントラスト演算部、３２：絞り制御部
【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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