JP2004153828A - デジタルカメラにおいて首尾一貫した有効焦点距離を維持する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルカメラにおいて首尾一貫した有効焦点距離を維持する方法および装置を提供する。
【解決手段】デジタルカメラ１００は、それぞれ異なる最大焦点距離を有する、第１のフォーカス・モードから第２のフォーカス・モードへの切り替え時に首尾一貫した有効焦点距離を維持する。フォーカス・モードの変更の前後にわたって首尾一貫した有効焦点距離を維持することにより、ユーザがフォーカス・モードの変更時にシーンを再フレーミングする必要性が未然に防止される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、一般にデジタルカメラに関し、さらに具体的に言えば、合焦範囲が異なる複数のフォーカス・モードを有するデジタルカメラに関する。

一部のデジタルカメラは、フィルム式の対応品のように、それぞれ合焦範囲が異なる複数のフォーカス・モードを有するズームレンズを含む。例えば、ズームレンズは、マクロ・フォーカス・モードとノーマル・フォーカス・モードを有することがある。マクロ・フォーカス・モードを用いると、このズームレンズは、所与の焦点距離に対して、ノーマル・フォーカス・モードよりも短い最小距離で、物体にピントを合わせることができる。このモードは、極限のクローズアップを撮るのに都合が良い。

このレンズ設計によっては、各フォーカス・モードでの利用可能な焦点距離の範囲が異なる場合がある。特に、一方のフォーカス・モードでの最大焦点距離は、他方のフォーカス・モードでの最大焦点距離よりも短いことがある。例えば、ズームレンズは、ノーマル・フォーカス・モードでは３５ｍｍ〜１０５ｍｍの焦点距離、またマクロ・フォーカス・モードでは３５ｍｍ〜７５ｍｍの焦点距離を提供するように設計されることがある。ユーザは、ノーマル・フォーカス・モードで被写体をフレーミングしながら、１０５ｍｍまでズームアウト（拡大撮影）し、結果的に、マクロ・フォーカス・モードがより有利な選択であると判断することがある。しかしながら、マクロ・フォーカス・モードに切り替えると、必然的にデジタルカメラは、マクロ・フォーカス・モード用の利用可能な範囲（例えば、７５ｍｍ）内の、さらに短い焦点距離まで下がって、それにより、ユーザは、その写真を再びフレーミングしなければならなくなる。

したがって、当技術分野では、デジタルカメラにおいて首尾一貫した（consistent）有効焦点距離を維持するための改良された方法および装置が必要であることは、明らかである。

デジタルカメラにおいて首尾一貫した有効焦点距離を維持する方法が提供される。この方法を実行する装置も提供される。

本発明の他の面および利点は、本発明の原理を例示として示した添付図面とともに、以下の詳細な説明を読めば、明らかになろう。

それぞれ最大光学焦点距離が異なる複数のフォーカス・モードを有するデジタルカメラでは、光学ズームとデジタル・ズームを併用することにより、フォーカス・モードの変更の前後間で、首尾一貫した有効焦点距離を維持することができる。デジタル・ズームは、通常、デジタル画像をクロッピング（トリミング）し、随意的に、画像処理技術分野でよく知られているピクセル補間技法を施して、その画像をもとのサイズに戻すことで、達成される。いくつかの実施例では、補間は、取り込まれた最終画像ではなくて、デジタルカメラのディスプレイ上に示されたデジタル画像のプレビューされたものに施される。当業者であれば、デジタル・ズームが画質をいくらか低下させることが理解されよう。それゆえ、可能であるときはいつでも、最高の画質を得るために、最大光学ズームを用いることができる。２つの導入の例は、本発明の原理を例示するのに役立つであろう。双方の例では、このデジタルカメラは、焦点距離範囲が３５ｍｍ〜１０５ｍｍであるノーマル・フォーカス・モードと、焦点距離範囲が３５ｍｍ〜７５ｍｍであるマクロ・フォーカス・モードを有するものと考えられる。マクロ・フォーカス・モードは、例えば０．１ｍから０．７ｍにわたる距離でピントを合わせることができる。ノーマル・フォーカス・モードは、例えば０．５ｍから無限大にわたる距離でピントを合わせることができる。

第１の例では、ユーザは、ノーマル・フォーカス・モードにおいて、１０５ｍｍの光学焦点距離で、被写体をフレーミングしようとする。次に、ユーザは、マクロ・フォーカス・モードに切り替えて、さらに短い距離でピントを合わせることに決める。その結果、このズームレンズは、７５ｍｍの最大焦点距離まで下がるはずである。しかしながら、１．４倍のデジタル・ズームを用いることにより、１０５ｍｍの同一有効焦点距離を維持することができる。これにより、ユーザは、被写体を再びフレーミングする必要もなく、このスナップを、引き続き構図することができる。

第２の例では、ユーザは、このデジタルカメラがマクロ・フォーカス・モードにある間、１００ｍｍの有効焦点距離を得るために、１．３３倍のデジタル・ズームと、７５ｍｍでの光学ズームとの組合せを用いて、被写体をフレーミングしようとする。次に、ユーザは、ノーマル・フォーカス・モードに切り替えることに決める。このような場合、１００ｍｍの同一有効焦点距離を維持するために、できる限り多くの光学ズームを用いることができる。実際は、１００ｍｍが、ノーマル・フォーカス・モードにおける１０５ｍｍの最大焦点距離よりも短いから、この有効焦点距離は、完全に光学的に維持されることができる。このような状況において、できる限り多くの光学ズームを用いると、取り込まれた画像の品質が最高となる。

一部のデジタルカメラは、ノーマル・フォーカス・モードの最大焦点距離が、マクロ・フォーカス・モードの最大焦点距離よりも短いズームレンズを持つ場合がある。しかしながら、フォーカス・モードの変更前の有効焦点距離により、また、このフォーカス・モードの変更が、さらに短い最大光学焦点距離を持つフォーカス・モードへの変更であるか、さらに長い最大光学焦点距離を持つフォーカス・モードへの変更であるかどうかにより、上記の例に示されるものと同一の技法がなお用いられる。

本発明の一実施形態は、以下のように、概論的に要約できる。デジタルカメラは、少なくとも、第１のフォーカス・モードと第２のフォーカス・モードを有し、しかも、それぞれのフォーカス・モードは、所定の距離範囲内でピントを合わせるように設計されている。いくつかの実施例では、デジタルカメラは、フォーカス・モードを３つ以上、有することもある。例えば、第１のフォーカス・モードはノーマル・フォーカス・モードであり、かつ第２のフォーカス・モードはマクロ・フォーカス・モードであるか、あるいは、その逆であることもある。第１のフォーカス・モードは、第１の最大焦点距離（「ＭＡＸ．ＦＬ１」）を持つ。第２のフォーカス・モードは、ＭＡＸ．ＦＬ１とは異なる第２の最大焦点距離（「ＭＡＸ．ＦＬ２」）を持つ。この説明を通して、デジタルカメラの「有効焦点距離」（「ＥＦＬ」）とは、完全に光学ズームレンズでもたらされようと、光学ズームレンズとデジタル・ズームを併用してもたらされようと、デジタル画像が取り込まれるときの総合倍率である。

表１は、フォーカス・モードを第１のフォーカス・モードから第２のフォーカス・モードに切り替えるときに、２つの状況のそれぞれにおいて、本発明のこの一実施形態の操作を要約している。

表１に示されるように、第１のフォーカス・モードでのＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ２を超え、かつ、ＭＡＸ．ＦＬ１がＭＡＸ．ＦＬ２よりも大きいときはいつでも、第２のフォーカス・モードでのＥＦＬを維持するために、デジタル・ズームを用いることができる。さらに、第１のフォーカス・モードでのＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ１を超え、かつ、ＭＡＸ．ＦＬ１がＭＡＸ．ＦＬ２よりも小さいときはいつでも、第２のフォーカス・モードでのＥＦＬを維持するために、最大量の利用可能な光学ズームを用いることができる。

図１Ａと図１Ｂは、本発明の一実施形態によるデジタルカメラ１００の機能ブロック図である。デジタルカメラ１００は、デジタル・スチル・カメラ、デジタル・ビデオ・カメラ、デジタル・スチル／デジタル・ビデオ合体カメラ、または、ピントを合わせ、光学画像をデジタル化することのできる他の任意の装置であってよい。図１Ａでは、コントローラ１０５は、データバス１１０を使って、画像処理（imaging）モジュール１１５、メモリ１２０、ディスプレイ１２５、フォーカス・モード選択機能（手段）１３０、焦点距離補償モジュール１３５とやり取りする。レンズ・システム１４０が光学画像を生成し、また、その光学画像は、画像処理モジュール１１５により、デジタル画像に変換される。代表的な実施例では、レンズ・システム１４０は、それぞれ合焦範囲が異なる複数のフォーカス・モード（例えば、ノーマル・モードとマクロ・モード）を有するズームレンズを含み得る。フォーカス・モード選択機能１３０は、異なるフォーカス・モードの中から選択する。フォーカス・モード選択機能１３０は、ボタンまたはメニュー・オプションなどのユーザ入力装置により起動され得る。代表的な実施例では、画像処理モジュール１１５は、電荷結合素子（ＣＣＤ）またはＣＭＯＳ技術に基づくフォトセンサのアレイ、アナログ・デジタル変換器（Ａ／Ｄ）、利得制御装置、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）（図１Ａには示されてない）を含み得る。メモリ１２０は、さらにランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１４５と不揮発性メモリ１５０を含む。

図１Ｂを参照すると、焦点距離補償モジュール１３５は、さらに、焦点距離補償制御モジュール１５５、有効焦点距離決定モジュール１６０、デジタル・ズーム・モジュール１６５、光学焦点距離選択モジュール１７０を含み得る。これらのモジュールは、例えば、コントローラ１０５で実行され得る。焦点距離補償制御モジュール１５５は、必要に応じて他のモジュールを呼び出すことで、フォーカス・モードの変更の前後間で、首尾一貫した有効焦点距離を維持するプロセスを管理する。有効焦点距離決定モジュール１６０は、レンズ・システム１４０により、あるいは、レンズ・システム１４０とデジタル・ズームとを併用して、得られる有効焦点距離を検索、測定、または計算する。レンズ・システム１４０は、通常、電気機械的に高精度で制御されるので、レンズ・システム１４０の光学焦点距離は、コントローラ１０５により特定の値にセットされ（光学焦点距離選択モジュール１７０を実行する）、かつ、例えばレジスタまたは他の記憶場所の中で追跡されなければならない。それゆえ、有効焦点距離決定モジュール１６０は、レンズ・システム１４０の現時点の光学焦点距離を単に読み取って、該当する場合は、この光学焦点距離にデジタル・ズーム倍率を掛けることで、有効焦点距離を求めることができる。デジタル・ズーム・モジュール１６５は、デジタル画像をクロッピング（トリミング）して、この記述中の先に説明されたように、随意的に、それらのデジタル画像を、もとのサイズに戻す。光学焦点距離選択モジュール１７０は、該当するフォーカス・モードの許容焦点距離範囲に基づいて、レンズ・システム１４０を特定の光学焦点距離にセットする。焦点距離補償制御モジュール１５５、有効焦点距離決定モジュール１６０、デジタル・ズーム・モジュール１６５、光学焦点距離選択モジュール１７０を特徴づける機能上の境界は、まったく概念的なものである。例えば、これらの機能は、４つの別々のソフトウェア・モジュールまたはファームウェア・モジュールとして、３つ以下のソフトウェア・モジュールまたはファームウェア・モジュールとして、あるいは、カスタム・ハードウェア、または、ハードウェアとソフトウェア／ファームウェアとの組合せを含む、有利な他の任意のやり方で、実施され得る。

図２Ａと図２Ｂは、本発明の一実施形態による、図１Ａと図１Ｂに示されるデジタルカメラ１００の操作の流れ図である。図２Ａ中の２０５において、デジタルカメラ１００のレンズ・システム１４０は、第１のフォーカス・モードにある。上述したように、第１のフォーカス・モードがマクロ・フォーカス・モードであるか、ノーマル・フォーカス・モードであるかどうかは恣意的なものである。いずれにしても、同一の原理が当てはまる。２１０において、第２のフォーカス・モードに切り替える要求が、フォーカス・モード選択機能１３０から受け取られた場合には、２１５において、有効焦点距離決定モジュール１６０は、現時点の有効焦点距離（ＥＦＬ）を得る。２２０において、焦点距離補償制御モジュール１５５は、ＭＡＸ．ＦＬ１がＭＡＸ．ＦＬ２よりも大きいかどうか判定する。もし大きければ、制御は、２２５に移る。そうでなければ、制御は、図２Ｂ中の２４５に移る。（ＭＡＸ．ＦＬ１とＭＡＸ．ＦＬ２が等しくないと考えられるので、２２０でのテストが成り立たなければ、ＭＡＸ．ＦＬ１は、ＭＡＸ．ＦＬ２よりも小さいはずであることに留意されたい）。２２５において、焦点距離補償制御モジュール１５５は、ＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ２を超えるかどうかを判定する。もし超えなければ、２３０において、レンズ・システム１４０を第２のフォーカス・モードに切り替えて、２４０において、このプロセスが終了する。そうでなければ、制御は、２３５に移り、そこで、焦点距離補償制御モジュール１５５は、ＥＦＬを維持するために、どのようなデジタル・ズーム倍率を必要とするか決定し、光学焦点距離選択モジュール１７０は、レンズ・システム１４０の焦点距離を、ＭＡＸ．ＦＬ２に等しいか、またはそれよりも短い焦点距離にセットし、デジタル・ズーム・モジュール１６５は、ＥＦＬを維持するのに充分なデジタル・ズームを用い、また、レンズ・システム１４０は、第２のフォーカス・モードに切り替えられる。

２２０において、テスト後に、制御が、図２Ｂ中の２４５に移る場合には、焦点距離補償制御モジュール１５５は、ＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ１を超えるかどうか判定する。もし超えなければ、制御は、２５０に移り、そこで、レンズ・システム１４０を第２のフォーカス・モードに切り替えて、２４０において、このプロセスが終了する。そうでなければ、制御は２５５に移り、そこで、焦点距離補償制御モジュール１５５は、ＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ２を超えるかどうか判定する。もし超えなければ、レンズ・システム１４０の焦点距離をＥＦＬにセットして、画質を最大にすることができる。ＥＦＬがＭＡＸ．ＦＬ２を超える場合には、光学焦点距離選択モジュール１７０を用いて、レンズ・システム１４０の焦点距離をＭＡＸ．ＦＬ２にセットし、デジタル・ズーム・モジュール１６５を用いてデジタル・ズームを追加することで、ＥＦＬが維持され得る。

本発明の上の説明は、図示と説明の目的で提示された。すべてを尽くすつもりではないし、本発明を、開示されている通りの形態に限定するつもりでもなく、上述の教示に照らして、他の変更や変形が可能である場合もある。これらの実施形態は、本発明の原理、および本発明の実際の応用をもっともよく説明し、それにより、考えられる特定の用途に適した様々な実施形態および様々な変更例において、他の当業者が本発明を最適に利用できるようにするために、選択され、記述された。併記の特許請求の範囲は、従来技術で限定される範囲を除き、本発明の他の代替実施形態を含むものと解されるつもりである。

本発明の一実施形態によるデジタルカメラの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態によるデジタルカメラの機能ブロック図である。 本発明の一実施形態による、図１Ａと図１Ｂに示されるデジタルカメラの操作の流れ図である。 本発明の一実施形態による、図１Ａと図１Ｂに示されるデジタルカメラの操作の流れ図である。

符号の説明

１００：デジタルカメラ
１１５：画像処理モジュール
１３０：フォーカス・モード選択機能
１３５：焦点距離補償モジュール
１４０：レンズ・システム

Claims (4)

1. 第１の最大焦点距離を有する第１のフォーカス・モードと、第２の最大焦点距離を有する第２のフォーカス・モードとを有するレンズ・システムを備えたデジタルカメラにおいて、首尾一貫した有効焦点距離を維持するための方法であって、
   前記レンズ・システムが前記第１のフォーカス・モードにある間に、前記デジタルカメラの有効焦点距離を決定するステップと、
   前記有効焦点距離が前記第２の最大焦点距離を超え、前記第２の最大焦点距離が前記前記第１の最大焦点距離よりも短く、前記レンズ・システムが、前記第１のフォーカス・モードから前記第２のフォーカス・モードに切り替えられる場合に、前記有効焦点距離を維持するのに充分なデジタル・ズームを用いるステップと、
   を含む方法。
2. 第１の最大焦点距離を有する第１のフォーカス・モードと、第２の最大焦点距離を有する第２のフォーカス・モードとを有するレンズ・システムを備えたデジタルカメラにおいて、首尾一貫した有効焦点距離を維持するための方法であって、
   前記レンズ・システムが前記第１のフォーカス・モードにある間に、前記デジタルカメラの有効焦点距離を決定するステップと、
   前記有効焦点距離が前記第１の最大焦点距離を超え、前記第１の最大焦点距離が前記前記第２の最大焦点距離よりも短く、前記レンズ・システムが、前記第１のフォーカス・モードから前記第２のフォーカス・モードに切り替えられる場合に、前記有効焦点距離を維持するために、できる限り多くの光学ズームを用いるステップと、
   を含む方法。
3. 第１の最大焦点距離を有する第１のフォーカス・モードと、第２の最大焦点距離を有する第２のフォーカス・モードとを有する、光学画像を生成するレンズ・システムと、
   前記第１のフォーカス・モードと前記第２のフォーカス・モードのいずれかを選択する機能と、
   前記光学画像をデジタル画像に変換する画像処理モジュールと、
   有効焦点距離が前記第２の最大焦点距離を超え、前記第２の最大焦点距離が前記前記第１の最大焦点距離よりも短く、前記レンズ・システムが、前記第１のフォーカス・モードから前記第２のフォーカス・モードに切り替えられる場合に、前記デジタルカメラの有効焦点距離を維持するのに充分なデジタル・ズームを前記デジタル画像に施すように構成された焦点距離補償モジュールと、
   を備えているデジタルカメラ。
4. 第１の最大焦点距離を有する第１のフォーカス・モードと、第２の最大焦点距離を有する第２のフォーカス・モードとを有する、光学画像を生成するレンズ・システムと、
   前記第１のフォーカス・モードと前記第２のフォーカス・モードのいずれかを選択する機能と、
   前記光学画像をデジタル画像に変換する画像処理モジュールと、
   有効焦点距離が前記第１の最大焦点距離を超え、前記第１の最大焦点距離が前記前記第２の最大焦点距離よりも短く、前記レンズ・システムが、前記第１のフォーカス・モードから前記第２のフォーカス・モードに切り替えられる場合に、前記デジタルカメラの有効焦点距離を維持するために、できる限り多くの光学ズームを前記光学画像に施すように構成された焦点距離補償モジュールと、
   を備えているデジタルカメラ。
   

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