【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズによって結像した被写体像を光電変換して生成した撮影信号に基づいて画像を表示するとともに画像を記憶する電子カメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、撮影被写界像を電気的に記録媒体に記録する電子スチルカメラ、ビデオカメラが提案され、商品化されている。これらのカメラにおいては、撮影被写界像は撮影レンズによってＣＣＤ等の撮像素子上に結像される。この結像された被写界像は該撮像素子によって画像信号に変換されて、ビデオテープ、フラッシュメモリ等の記録媒体に記録される。また、画像信号に変換された被写界像を液晶等の画面に表示してファインダ表示する、いわゆる電子ビューファインダを有する電子カメラも多く存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の電子ビューファインダを有した電子カメラにおいては、被写界像のピント合わせ、あるいはピント確認という観点から、以下に述べる２つの問題を抱えている。
【０００４】
第１の問題は、製品コストを抑えるため、あるいは電子カメラ本体のＣＰＵにかかる負担を増大させないために、電子ビューファインダに用いられる表示素子に充分な画素数の素子が搭載されておらず（数万から２０万画素程度にとどまっている）、このため、表示された被写界像をユーザーが目視して被写界にピントが合っているか否かの確認、つまり合焦状態の確認をするためには表示素子の表示解像力が不充分なことである。
【０００５】
第２の問題は、電子カメラに用いられているＣＣＤ等の撮像素子の大きさが対角で１／３から１インチ強であり、銀塩フィルムカメラの画面の数分の１と小さい。この結果、被写界深度が深くなっており、相対的に撮影レンズで合わせた被写界像のピントのピークがわかりにくい場合があることである。
【０００６】
本発明の目的は、撮像素子のサイズが小さく且つ電子ビューファインダの表示素子が表示解像度の低いものであっても正確かつ容易に焦点状態が確認できる電子カメラを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の電子カメラは、撮影レンズによって結像した被写体像を光電変換して生成した撮影信号に基づいて画像を表示するとともに画像を記憶する電子カメラにおいて、前記撮影信号に基づいた前記被写体像を表示面に表示する前記表示手段と、前記撮影レンズを通じて得られる前記被写体像の２つの同一像のずれ量を検出し、当該ずれ量から前記被写体像の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備え、前記表示手段の表示面を複数の領域に分割し、前記焦点状態に基づいて前記被写体像を前記複数の領域の各境界で相対的にずらして表示することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成の概略を示す断面図である。
【００１０】
本発明の実施の形態に係る撮像装置は、以下、電子カメラに適用される。
【００１１】
電子カメラ１００はＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１によって制御される。電子カメラ１００は撮影レンズ１０２を備えている。この撮影レンズ１０２は複数のレンズからなるレンズ群であるが、図面上は１枚の撮像レンズ１０２として示してある。この撮像レンズ１０２は撮影被写界光を集光して、撮像素子であるＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ）１０３上に結像させる。
【００１２】
撮像レンズ１０２を通過した撮影被写界光が撮像レンズ１０２からＣＣＤ１０３に至る光路（撮影光路）上には、光を透過させると同時に光の一部を反射させる半透過ミラー１０４が配設されている。撮影被写界光は、その一部が半透過ミラー１０４によって反射されて、公知の位相差方式焦点検出ユニット（焦点検出手段）に導かれる。
【００１３】
この位相差方式焦点検出ユニットは半透過ミラー１０４の下方に配設されており、半透過ミラー１０４に近い方から順に配置されたフィールドレンズ１０５、２次結合レンズ１０６、及び焦点検出用のＣＣＤラインセンサ１０７（以下、焦点検出用ＣＣＤ１０７）から構成されている。この位相差方式焦点検出ユニットは、撮影レンズ１０２によって結像された撮影被写界光のピントがＣＣＤ１０３の受光面１０３ａに対してどの方向に、どれ位ずれているかをいわゆるデフォーカス量として検出できる。
【００１４】
半透過ミラー１０４の上方にはＴＦＴカラー液晶からなる表示部１０８（表示手段）が配設されている。この表示部１０８の表示面１３０（図５参照）には、撮影レンズ１０２によってＣＣＤ１０３に導かれた撮影被写界像が光電変換処理された後に表示される。表示された撮影被写界像は接眼レンズ１０９によって光学的に拡大されるので、撮影者が容易に撮影被写界を見ることが可能である。これらはＥＶＦファインダ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ）を構成している。
【００１５】
このように電子カメラ１００は、常時撮影被写界光をＣＣＤ１０３に導くことによって、ＥＶＦファインダとして撮影者は撮影被写界を観察できるとともに、撮影光路上に配設された半透過ミラー１０４によって常時位相差方式の焦点検出が可能である。
【００１６】
図２は、図１の電子カメラ１００の概略構成を示す電気ブロック図である。
【００１７】
ＣＰＵ１０１には、制御プログラムを記憶しているＲＯＭ（リードオンリーメモリ）１１１、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）１１２、データ格納手段１１３、画像処理部１１４、ＬＣＤ制御部１１５、シャッターＳＷ１１６、電源を供給するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１１７がそれぞれ接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７には電池１１８から電源が供給される。画像処理部１１４にはＣＣＤ制御部１１９、さらにＣＣＤ１０３が接続されている。ＣＣＤ１０３は有効画素数約４９２万画素（２５６０×１９２０）を有している。ＬＣＤ制御部１１５には表示駆動部１２１、さらに表示部１０８が接続されている。
【００１８】
ＣＰＵ１０１はＲＯＭ１１１内の制御プログラムに基づいて各種制御を行う。これらの制御の中には、画像処理部１１４から出力された撮影画像信号を読み込み、ＲＡＭ１１２へＤＭＡ転送（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｃｃｅｓｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ）を行う処理、同様にＲＡＭ１１２からＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）制御部１１５へデータをＤＭＡ転送する処理、また、画像データをＪＰＥＧ圧縮してファイル形式でデータ格納手段１１３へ格納する処理等がある。
【００１９】
さらにＣＰＵ１０１は、ＣＣＤ１０３、ＣＣＤ制御部１１９、画像処理部１１４、ＬＣＤ制御部１１５などに対してデータ取り込み画素数やデジタル画像処理の変更指示を行う。
【００２０】
焦点検出用ＣＣＤ１０７は上述した焦点検出用の一対のＣＣＤラインセンサであり、焦点検出用ＣＣＤ制御部１２０は焦点検出用ＣＣＤ１０７から得た電圧をＡ／Ｄ変換し、ＣＰＵ１０１に送る。またＣＰＵ１０１の指示の基に、焦点検出用ＣＣＤ制御部１２０は焦点検出用ＣＣＤ１０７の蓄積時間とＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ：オートゲインコントロール）の制御も行う。
【００２１】
ＣＰＵ１０１は、シャッターＳＷ１１６の操作に伴う撮影動作の指示、さらに、各素子への電源１１８の供給をコントロールするための制御信号を、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７に対して出力する処理等の制御の基に行われる。
【００２２】
ＲＡＭ１１２は画像展開エリア１１２ａ、ワークエリア１１２ｂ、ＶＲＡＭ１１２ｃ、一時退避エリア１１２ｄを備えている。画像展開エリア１１２ａは、画像処理部１１４より送られてきた撮影画像（ＹＵＶデジタル信号）やデータ格納手段１１３から読み出されたＪＰＥＧ圧縮画像データを一時的に格納するためのテンポラリバッファとして使用される。また、画像圧縮処理、解凍処理の際に画像専用ワークエリアとして使用される。
【００２３】
ワークエリア１１２ｂは各種プログラムのためのワークエリアである。ＶＲＡＭ１１２ｃは表示部１０８に表示する表示データを格納するＶＲＡＭとして使用される。また、一時退避エリア１１２ｄは各種データを一時退避させるためのエリアである。
【００２４】
データ格納手段１１３は、ＣＰＵ１０１によりＪＰＥＧ圧縮された撮影画像データ、あるいはアプリケーションにより参照される各種付属データ等をファイル形式で格納しておくためのフラッシュメモリである。
【００２５】
撮像レンズ１０２は被写界像を光学的にＣＣＤ１０３（光電変換素子）へ投影するために上述のように複数枚のレンズで構成されており、ＣＣＤ１０３は撮像レンズ１０２によって投影された撮影画像をアナログ電気信号に変換する。
【００２６】
このＣＣＤ１０３は、ＣＰＵ１０１よりの解像度変換指示に従って、水平方向および垂直方向の間引き画素データの出力が可能である。ＣＣＤ制御部１１９は、ＣＣＤ１０３に転送クロック信号やシャッター信号を供給するためのタイミングジェネレータ、ＣＣＤ出力信号のノイズ除去、ゲイン処理を行うための回路、さらに、アナログ信号を１０ビットデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換回路、また同様に、ＣＰＵ１０１からの解像度変換指示に従って、画素間引き処理を行うための回路等を含んでいる。
【００２７】
また、画像処理部１１４は、ＣＣＤ制御部１１９から出力された１０ビットデジタル信号をガンマ変換、色空間変換、また、ホワイトバランス、ＡＥ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）、フラッシュ補正等の画像処理を行って、ＹＵＶ（４：２：２）フォーマットの８ビットデジタル信号出力を行うものである。これら、撮像レンズ１０２、ＣＣＤ１０３、ＣＣＤ制御部１１９、画像処理部１１４が撮像のための主要部を構成している。
【００２８】
ＬＣＤ制御部１１５は、画像処理部１１４から転送されたＹＵＶデジタル画像データ、あるいはデータ格納手段１１３の中の画像ファイルに対してＪＰＥＧの解凍を行ったＹＵＶデジタル画像データを受け取り、ＲＧＢデジタル信号へ変換した後に表示駆動部１２１へ出力する処理を行う。表示駆動部１２１は表示部１０８を駆動するための制御を行う。表示部１０８は画像を表示するためのＱＶＧＡ（Ｑｕａｒｔｅｒ ｓｉｚｅ Ｖｉｄｅｏ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ａｒｒａｙ）規格（３２０×２４０ドット）のＴＦＴ液晶表示装置であり、撮影者が接眼レンズ１０９（図１参照）を通して、表示部１０８に表示された被写界像を見ることにより電子カメラの構図を決めることのできる電子ビューファインダ（以降ＥＶＦと称する）となっている。これらＬＣＤ制御部１１５、表示駆動部１２１、表示部１０８が表示のための主要部を構成している。
【００２９】
なおＥＶＦ表示用に、ＣＣＤ１０３の有効画素２５６０×１９２０の画像情報を３２０×２４０画素に間引いて取込む１／６４（横１／８×縦１／８）間引きモードが設定されており、１／６４間引きモードで取込まれた画像は、１秒間に６０フレーム更新（いわゆるフレームレート）にてＥＶＦに画像表示がなされる。
【００３０】
シャッターＳＷ１１６は、撮影動作の開始を指示するためのシャッターである。このシャッターＳＷ１１６はスイッチの押下圧によって２段階のスイッチポジションが有り、１段目のポジション（ＳＷ１ＯＮ）の検出で、ホワイトバランス、ＡＥ等のカメラ設定のロック動作が行われ、２段目のポジション（ＳＷ２ＯＮ）の検出で、被写界画像信号の取り込み動作が行われる。
【００３１】
電池１１８はリチャーチャブルの２次電池あるいは乾電池である。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１７は電池１１８から電源供給を受け、昇圧、レギュレーションを行うことにより複数の電源を作り出し、ＣＰＵ１０１を初めとする各素子に必要な電圧の電源を供給している。このＤＣ／ＤＣコンバータ１１７はＣＰＵ１０１からの制御信号Ｓにより、各々の電源供給の開始、停止を制御する。
【００３２】
図３は、位相差方式焦点検出ユニットの焦点検出原理を説明する図であり、（ａ）は合焦状態を示し、（ｂ）は前ピントの状態を示し、（ｃ）は後ピントとの状態を示す。
【００３３】
（ａ）に示す合焦状態では、撮影レンズ１０２の異なる２つの瞳を透過してきた撮影被写界光の光束１ａ，１ｂが１次結像面Ａで結像し、１次結像面Ａ上の被写界像は２次結像レンズ１０６ａ，１０６ｂによって、それぞれ２組のラインセンサが配置されるセンサ面Ｂ上に２つの同一像として再結像する。ここで、フィールドレンズ１０５は撮影レンズ１０２の１次結像面Ａの近傍に配置され、所定の像高の光束を効率良くセンサ面Ｂに導き、像高の増加に伴って発生する光量低下を防止する。
【００３４】
一般的に、撮影レンズ１０２の異なる瞳を透過してくる２つの光束１ａ，１ｂを規定するのは２次結像レンズ１０６ａ，１０６ｂの直前あるいは直後に配置される不図示の絞りであり、撮影レンズ１０２に瞳分割を行うような部材は設けられていない。合焦状態にある２つの同一像の相対的な位置間の距離（位相差）をＤ０とすると、Ｄ０と実際に与えられた位相差の差から、そのときのデフォーカス量とその方向がわかる。
【００３５】
（ｂ）は、デフォーカス量ｄ１だけ前ピントとなったときの状態を示し、２つの同一像の位相差Ｄ１（ずれ量）は合焦状態の場合の位相差Ｄ０よりも小さくなり、ｄ１が大きくなれば「Ｄ０−Ｄ１」も大きくなる。
【００３６】
（ｃ）は、デフォーカス量ｄ２だけ後ピントとなったときの状態を示し、２つの同一像の位相差Ｄ２（ずれ量）は合焦状態の場合の位相差Ｄ０よりも大きくなる。ｄ２が大きくなると「Ｄ２−Ｄ０」の値も大きくなる。このようにして、センサ面Ｂ上に結像した２つの同一像の位相差（ずれ量）を検出することによって、撮影レンズの焦点状態すなわち、デフォーカス量の大きさとその方向を検出することができる。
【００３７】
ここで、センサ面Ｂ上での像ズレ量（Ｄ−Ｄ０）をＰとおくと、デフォーカス量ｄと像ズレ量Ｐとの関係は、２つの係数Ｋ、Ｇによって以下の式で表すことができる。
【００３８】
Ｋ・Ｐ＝ｄ／｛１＋（ｄ／Ｇ）｝
Ｋは２次結像光学系の倍率と瞳の位置とから決定し、Ｇはフィールドレンズ１０５の焦点距離とフィールドレンズ１０５から絞りまでの距離とによって決まる定数である。
【００３９】
なお、ｄの単位はｍｍ、Ｐはセンサ画素ピッチになるので画素数（ピクセル）であり、従って、Ｋの単位はｍｍ／ピクセル、Ｇの単位はｍｍになる。
【００４０】
上記の式から算出されるデフォーカス量ｄに対して、撮影レンズ１０２本体のレンズ駆動敏感度（レンズ固有の制御の細かさ）を考慮して、ＣＰＵ１０１は図１に示した撮影レンズ駆動制御部１１０に撮影レンズ１０２を駆動させるための駆動量パルスを送り、撮影レンズ駆動制御部１１０は送られてきたパルスに応じて不図示のパルスモータを駆動させ、撮影レンズ１０２を合焦位置に駆動させることにより自動焦点調節を行う。
【００４１】
また後述するように、本実施の形態では上記デフォーカス量ｄに基づいて、被写界像のピントのずれ量をＥＶＦの表示部１０８に表示することが可能である。これにより、撮影者は表示部１０８に表示された被写界像のピントのずれ具合を観察し、撮影レンズ１０２本体の距離環（不図示）を操作するいわゆる手動焦点調節によって、自動焦点調節の補助的なピント調整を行うことができる。また、移動被写体に滑らかにピントを追従さたりする等のために、自動焦点調節を最初から使用せずに表示部１０８を観察しながら手動焦点調節を行うことも可能である。
【００４２】
次に図４、図５の（ａ）及び（ｂ）を用いて電子カメラの焦点状態表示について説明する。
【００４３】
図４は、焦点調節状態をＥＶＦの表示部１０８に表示する表示方法を示すフローチャートである。図５は、表示部１０８の中央部に表示される画像を例示する図であり、（ａ）は合焦でない状態の画像を例示し、（ｂ）は合焦状態の画像を例示する。
【００４４】
先ず、最初に電子カメラ１００が焦点調節状態をＥＶＦの表示部１０８に表示する焦点状態表示モードに設定されているか否かを判別する（ステップＳ４００）。ここで焦点調節表示モードに設定がなされていない場合には、上記した１／６４間引きモードでＣＣＤ１０３から取込まれた画像信号を３２０×２４０ドットの表示部１０８全体に表示する通常のＥＶＦ表示（通常表示）を行う（ステップＳ４０５）。
【００４５】
一方、電子カメラ１００が焦点状態表示モードに設定されている場合には、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように表示部１０８の表示面１３０における中央部に６０×８０ドットの焦点状態表示領域１３１を設定し、なおかつ焦点調節表示領域１３１を縦方向に４０ドットずつ上下２分割した上領域１３１ａ、下領域１３１ｂが設定される（ステップＳ４０１）。
【００４６】
次に上記の位相差方式焦点検出ユニットから得られた現在の焦点状態を示すデフォーカス量の値をＣＰＵ１０１から受け取る（ステップＳ４０２）。
【００４７】
つづいてステップＳ２０２で得られたデフォーカス量ｄから表示をずらす画素数（表示ずらし量）ｓを以下の式にて算出する（ステップＳ４０３）。
【００４８】
ｓ＝ｈ・ｄ／Ｆ・δ
ここでδは最小錯乱円径であり、撮像素子１０３の対角サイズが２４×３６ｍｍである場合は、０．０３ｍｍとしている。またＦは撮影レンズ１０２の開放Ｆナンバーであり、ｈはずらし量の敏感度を決める係数である。
【００４９】
ステップＳ４０３にて表示ずらし画素数ｓが算出されると、図５の（ａ）に示すように焦点状態表示領域１３１に対応するＣＣＤ１０３から取込まれた画像信号に基づいて、ステップＳ４０１で設定した焦点状態表示領域１３１の上領域１３１ａと下領域１３１ｂに上下２分割した画像を焦点状態表示領域１３１の縦方向中心線を対称の中心として上領域１３１ａと下領域１３１ｂとの境界で左右方向（相対的に）にｓ画素分だけずらした表示を行う。
【００５０】
一例を挙げると、デフォーカス量ｄ＝０．１２ｍｍ、撮影レンズの開放Ｆｎｏ．＝２．０、δ＝０．０３ｍｍ、ずらし量敏感度ｈ＝４の場合、上式から表示ずらし画素数ｓ＝８が算出できる。
【００５１】
もちろん、上式の係数ｈを撮影者が変更可能にしてもよい。この場合、例えば大きい値を設定すればより敏感度の高い焦点状態表示を行うことが可能であるが、その分、デフォーカスの度合が大きいときの焦点状態表示領域の表示像が上下の領域で大きくずれることで上領域１３１ａと下領域１３１ｂとに表示されるべき画像情報が少なくなり見難い表示となることがあるので注意が必要である。
【００５２】
なお、本実施の形態では表示部１０８の中央部を焦点状態表示領域１３１とし、この領域１３１を上領域１３１ａと下領域１３１ｂとに上下２分割して焦点状態表示を行う例を説明したが、図６の（ａ）に示すように表示部１０８の全体を上下２分割して上領域１３１ｃと下領域１３１ｄとする表示を行ったり、図６の（ｂ）に示すように表示部１０８の中央部を上下左右に４分割した領域１３１ｅ乃至１３１ｈを設定して各々を相対的にずらして表示することも可能である。また、焦点状態表示領域１３１をさらに多数の領域に分割してもよい。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像装置よって被写界の焦点調節状態を撮影者に分かりやすく、正確にＥＶＦの表示部１０８に表示でき、手動焦点調節、あるいは自動焦点調節時における補助的な手動焦点調節を行って撮影を行う際に有効な機能を果たすものである。
【００５４】
また、本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラム（図４のフローチャート）をコンピュータ又はＣＰＵに供給し、そのコンピュータ又はＣＰＵが該供給されたプログラムを読出して実行することによって、達成することができる。
【００５５】
この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。
【００５６】
上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、ＯＳ（オペレーティングシステム）に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。
【００５７】
本実施態様の例を以下に列挙する。
【００５８】
〔実施態様１〕 撮影レンズによって結像した被写体像を光電変換して生成した撮影信号に基づいて画像を表示するとともに画像を記憶する電子カメラにおいて、前記撮影信号に基づいた前記被写体像を表示面に表示する前記表示手段と、前記撮影レンズを通じて得られる前記被写体像の２つの同一像のずれ量を検出し、当該ずれ量から前記被写体像の焦点状態を検出する焦点検出手段とを備え、前記表示手段の表示面を複数の領域に分割し、前記焦点状態に基づいて前記被写体像を前記複数の領域の各境界で相対的にずらして表示することを特徴とする。
【００５９】
〔実施態様２〕 前記表示手段は電子ビューファインダであることを特徴とする実施態様１記載の電子カメラ。
【００６０】
〔実施態様３〕 前記複数の領域は、前記表示面を上下に分割した２つの領域であることを特徴とする実施形態１又は２記載の電子カメラ。
【００６１】
〔実施態様４〕 前記複数の領域は、前記表示面を上下左右に分割した４つの領域であることを特徴とする実施形態１又は２記載の電子カメラ。
【００６２】
〔実施態様５〕 撮影レンズによって結像した被写体像を光電変換して生成した撮影信号に基づいて画像を表示するとともに画像を記憶する電子カメラの表示方法であって、前記撮影信号に基づいた前記被写体像を表示面に表示する前記表示ステップと、前記撮影レンズを通じて得られる前記被写体像の２つの同一像のずれ量を検出し、当該ずれ量から前記被写体像の焦点状態を検出する焦点検出ステップとを備え、前記表示ステップにおいて、前記表示面を複数の領域に分割し、前記焦点状態に基づいて前記被写体像を前記複数の領域の各境界で相対的にずらすことを特徴とする。
【００６３】
〔実施態様６〕 撮影レンズによって結像した被写体像を光電変換して生成した撮影信号に基づいて画像を表示するとともに画像を記憶する電子カメラの表示方法を実行させるプログラムであって、前記撮影信号に基づいた前記被写体像を表示面に表示する前記表示モジュールと、前記撮影レンズを通じて得られる前記被写体像の２つの同一像のずれ量を検出し、当該ずれ量から前記被写体像の焦点状態を検出する焦点検出モジュールと、前記表示モジュールの実行において、前記表示面を複数の領域に分割し、前記焦点状態に基づいて前記被写体像を前記複数の領域の各境界で相対的にずらすモジュールとを有することを特徴とするプログラム。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１の電子カメラによれば、焦点検出手段が撮像レンズを通じて得られる被写体象の２つの同一像のずれ量から被写体像の焦点状態を検出し、表示手段の複数の領域に分割した表示画面に被写体像を焦点状態に基づいて複数の領域の各境界線で相対的にずらして表示するので、焦点状態を容易に確認できる。このため、撮像素子のサイズが小さく且つ表示手段であるいわゆる電子ビューファインダの表示素子が表示解像度の低いものであっても正確かつ容易に焦点状態が確認できることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置の構成の概略を示す断面図である。
【図２】図１の電子カメラ１００の概略構成を示す電気ブロック図である。
【図３】位相差方式焦点検出ユニットの焦点検出原理を説明する図であり、（ａ）は合焦状態を示し、（ｂ）は前ピントの状態を示し、（ｃ）は後ピントとの状態を示す。
【図４】焦点調節状態をＥＶＦの表示部１０８に表示する表示方法を示すフローチャートである。
【図５】表示部１０８の中央部に表示される画像を例示する図であり、（ａ）は合焦でない状態の画像を例示し、（ｂ）は合焦状態の画像を例示する。
【図６】表示部１０８に表示される画像を例示する図であり、（ａ）は表示部１０８の全体を上下２分割して上領域１３１ｃと下領域１３１ｄとした場合の合焦でない状態の画像を例示し、（ｂ）は表示部１０８の中央部を上下左右に４分割した領域１３１ｅ乃至１３１ｈを設定した場合の合焦でない状態の画像を例示する。
【符号の説明】
１００ 電子カメラ
１０２ 撮影レンズ
１０５ フィールドレンズ
１０６ ２次結合レンズ
１０７ 焦点検出用ＣＣＤ
１０８ 表示部
１２０ 焦点検出用ＣＣＤ制御部
１３０ 表示面
１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅ，１３１ｆ，１３１ｇ，１３１ｈ 領域[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic camera that displays an image based on a photographing signal generated by photoelectrically converting a subject image formed by a photographing lens and stores the image.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, an electronic still camera and a video camera that electrically record a captured scene image on a recording medium have been proposed and commercialized. In these cameras, an image of a photographed scene is formed on an image pickup device such as a CCD by a photographing lens. The formed image of the scene is converted into an image signal by the image pickup device and recorded on a recording medium such as a video tape or a flash memory. In addition, there are many electronic cameras having a so-called electronic view finder that displays an image of a scene converted into an image signal on a screen such as a liquid crystal display and displays the image in a finder.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described electronic camera having the conventional electronic viewfinder has the following two problems from the viewpoint of focusing or confirming the focus of the scene image.
[0004]
The first problem is that a display element used in an electronic viewfinder is not equipped with a sufficient number of pixels in order to reduce product cost or to increase the load on the CPU of the electronic camera body. Therefore, the user visually checks the displayed image of the scene and checks whether or not the object is in focus, that is, checks the in-focus state. Therefore, the display resolution of the display element is insufficient.
[0005]
The second problem is that the size of an image pickup device such as a CCD used in an electronic camera is 1/3 to a little over 1 inch diagonally, and is as small as a fraction of the screen of a silver halide film camera. As a result, the depth of field is deep, and the peak of the focus of the image of the field adjusted by the photographing lens may be relatively difficult to understand.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an electronic camera in which the size of an image pickup device is small and the focus state can be accurately and easily confirmed even when the display device of the electronic viewfinder has a low display resolution.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the electronic camera according to claim 1, wherein the electronic camera displays an image based on a photographing signal generated by photoelectrically converting a subject image formed by a photographing lens and stores the image, The display means for displaying the subject image based on a photographing signal on a display surface, and detecting a shift amount between two identical images of the subject image obtained through the shooting lens, and determining a focus state of the subject image from the shift amount. Focus detecting means for detecting the position of the subject, dividing the display surface of the display means into a plurality of regions, and displaying the subject image relatively shifted at each boundary of the plurality of regions based on the focus state. It is characterized by.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0009]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention.
[0010]
The imaging device according to the embodiment of the present invention is applied below to an electronic camera.
[0011]
The electronic camera 100 is controlled by a CPU (Central Processing Unit) 101. The electronic camera 100 has a photographing lens 102. The photographing lens 102 is a lens group including a plurality of lenses, but is shown as one imaging lens 102 in the drawing. The image pickup lens 102 condenses the photographing field light and forms an image on a charge coupled device (CCD) 103 serving as an image pickup device.
[0012]
A semi-transmissive mirror 104 that transmits light and reflects a part of the light at the same time is disposed on an optical path (photographing optical path) of the photographing field light that has passed through the imaging lens 102 and reaches the CCD 103 from the imaging lens 102. I have. A part of the photographing field light is reflected by the semi-transmissive mirror 104 and guided to a known phase difference type focus detection unit (focus detection means).
[0013]
The phase difference type focus detection unit is disposed below the semi-transmissive mirror 104, and includes a field lens 105, a secondary coupling lens 106, and a CCD line for focus detection, which are arranged in order from the side closer to the semi-transmissive mirror 104. It is composed of a sensor 107 (hereinafter, focus detection CCD 107). The phase difference type focus detection unit can detect, as a so-called defocus amount, in which direction and how much the focus of the photographing field light formed by the photographing lens 102 is shifted with respect to the light receiving surface 103a of the CCD 103. .
[0014]
Above the semi-transmissive mirror 104, a display unit (display means) 108 made of TFT color liquid crystal is provided. On the display surface 130 (see FIG. 5) of the display unit 108, a captured object scene image guided to the CCD 103 by the imaging lens 102 is displayed after being subjected to photoelectric conversion processing. Since the displayed photographing scene image is optically enlarged by the eyepiece 109, the photographer can easily see the photographing scene. These constitute an EVF Finder (Electronic View Finder).
[0015]
As described above, the electronic camera 100 always guides the photographing object field light to the CCD 103, so that the photographer can observe the photographing object field as an EVF finder, and at the same time always uses the semi-transmissive mirror 104 arranged on the photographing optical path. Phase difference type focus detection is possible.
[0016]
FIG. 2 is an electric block diagram showing a schematic configuration of the electronic camera 100 of FIG.
[0017]
The CPU 101 supplies a ROM (Read Only Memory) 111 storing a control program, a RAM (Random Access Memory) 112, a data storage unit 113, an image processing unit 114, an LCD control unit 115, a shutter SW 116, and a power supply. Are connected to each other, and power is supplied from a battery 118 to the DC / DC converter 117. The image processing unit 114 is connected with the CCD control unit 119 and the CCD 103. The CCD 103 has about 4.92 million effective pixels (2560 × 1920). The display control unit 121 and the display unit 108 are connected to the LCD control unit 115.
[0018]
The CPU 101 performs various controls based on a control program in the ROM 111. These controls include a process of reading a captured image signal output from the image processing unit 114 and performing a DMA transfer (Direct Memory Access transfer) to the RAM 112, and similarly, a process from the RAM 112 to the LCD (Liquid Crystal Display) control unit 115. There is a process of DMA-transferring data, a process of JPEG-compressing image data, and storing it in the data storage unit 113 in a file format.
[0019]
Further, the CPU 101 instructs the CCD 103, the CCD control unit 119, the image processing unit 114, the LCD control unit 115, and the like to change the number of pixels for data capture and the digital image processing.
[0020]
The focus detection CCD 107 is the above-mentioned pair of focus detection CCD line sensors, and the focus detection CCD control unit 120 A / D converts a voltage obtained from the focus detection CCD 107 and sends the voltage to the CPU 101. Further, based on an instruction from the CPU 101, the focus detection CCD control unit 120 also controls the accumulation time of the focus detection CCD 107 and AGC (Auto Gain Control).
[0021]
The CPU 101 controls a process of outputting an instruction of a photographing operation accompanying the operation of the shutter SW 116 and a control signal for controlling the supply of the power supply 118 to each element to the DC / DC converter 117, and the like. Done.
[0022]
The RAM 112 includes an image development area 112a, a work area 112b, a VRAM 112c, and a temporary save area 112d. The image development area 112a is used as a temporary buffer for temporarily storing a photographed image (YUV digital signal) sent from the image processing unit 114 and JPEG compressed image data read from the data storage unit 113. . Also, it is used as an image-dedicated work area during image compression processing and decompression processing.
[0023]
The work area 112b is a work area for various programs. The VRAM 112c is used as a VRAM for storing display data to be displayed on the display unit 108. The temporary save area 112d is an area for temporarily saving various data.
[0024]
The data storage unit 113 is a flash memory for storing photographed image data JPEG-compressed by the CPU 101 or various attached data referred to by an application in a file format.
[0025]
The imaging lens 102 is composed of a plurality of lenses as described above in order to optically project an object scene image onto the CCD 103 (photoelectric conversion element). The CCD 103 converts the captured image projected by the imaging lens 102 into an analog image. Convert to electrical signals.
[0026]
The CCD 103 can output thinned pixel data in the horizontal and vertical directions in accordance with a resolution conversion instruction from the CPU 101. The CCD control unit 119 includes a timing generator for supplying a transfer clock signal and a shutter signal to the CCD 103, a circuit for removing noise from the CCD output signal, and a gain process, and further, for converting an analog signal into a 10-bit digital signal. A / D conversion circuit, and similarly, a circuit for performing pixel thinning processing in accordance with a resolution conversion instruction from the CPU 101, and the like.
[0027]
The image processing unit 114 performs image processing such as gamma conversion, color space conversion, white balance, AE (Automatic Exposure), and flash correction on the 10-bit digital signal output from the CCD control unit 119, and performs YUV conversion. An 8-bit digital signal of (4: 2: 2) format is output. The imaging lens 102, the CCD 103, the CCD control unit 119, and the image processing unit 114 constitute a main part for imaging.
[0028]
The LCD control unit 115 receives the YUV digital image data transferred from the image processing unit 114 or the YUV digital image data obtained by performing JPEG decompression on the image file in the data storage unit 113 and converts it into an RGB digital signal. Then, a process of outputting to the display drive unit 121 is performed. The display drive unit 121 performs control for driving the display unit 108. The display unit 108 is a QVGA (Quarter size Video Graphics Array) standard (320 × 240 dot) TFT liquid crystal display device for displaying an image, and the photographer passes through the eyepiece 109 (see FIG. 1) to the display unit 108. An electronic viewfinder (hereinafter, referred to as EVF) that can determine the composition of the electronic camera by viewing the displayed object scene image. The LCD control unit 115, the display drive unit 121, and the display unit 108 constitute a main part for display.
[0029]
For EVF display, a 1/64 (horizontal 1/8 × vertical 1/8) thinning mode is set in which image information of effective pixels 2560 × 1920 of the CCD 103 is thinned out to 320 × 240 pixels and taken in. An image captured in the 64 thinning mode is displayed on the EVF at an update of 60 frames per second (so-called frame rate).
[0030]
The shutter SW 116 is a shutter for instructing the start of a shooting operation. The shutter SW 116 has two stages of switch positions depending on the pressing pressure of the switch. When the position of the first stage (SW1 ON) is detected, a lock operation of camera settings such as white balance and AE is performed, and the position of the second stage ( SW2ON), an operation of capturing a scene image signal is performed.
[0031]
The battery 118 is a rechargeable secondary battery or a dry battery. The DC / DC converter 117 receives a power supply from the battery 118, generates a plurality of power supplies by performing boosting and regulation, and supplies power of a necessary voltage to the CPU 101 and other elements. The DC / DC converter 117 controls the start and stop of each power supply according to a control signal S from the CPU 101.
[0032]
3A and 3B are views for explaining the principle of focus detection of the phase difference type focus detection unit. FIG. 3A shows a focus state, FIG. 3B shows a front focus state, and FIG. Indicates the status.
[0033]
In the in-focus state shown in (a), the light fluxes 1a and 1b of the photographing field light transmitted through the two different pupils of the photographing lens 102 form an image on the primary image forming surface A, and the primary image forming surface A The upper field image is re-imaged by the secondary imaging lenses 106a and 106b as two identical images on the sensor surface B on which two sets of line sensors are arranged. Here, the field lens 105 is disposed near the primary imaging plane A of the photographing lens 102, efficiently guides a light beam having a predetermined image height to the sensor surface B, and reduces a light amount generated with an increase in the image height. To prevent.
[0034]
In general, the two light beams 1a and 1b passing through different pupils of the photographing lens 102 are defined by apertures (not shown) disposed immediately before or immediately after the secondary imaging lenses 106a and 106b. The lens 102 is not provided with a member for performing pupil division. Assuming that the distance (phase difference) between the relative positions of the two same images in the focused state is D0, the defocus amount and direction at that time can be determined from the difference between D0 and the actually given phase difference. .
[0035]
(B) shows a state in which the front focus is attained by the defocus amount d1, and the phase difference D1 (shift amount) between the two same images becomes smaller than the phase difference D0 in the focused state, and d1 becomes smaller. As the size increases, "D0-D1" also increases.
[0036]
(C) shows a state in which the image is focused on by the defocus amount d2, and the phase difference D2 (shift amount) between two identical images is larger than the phase difference D0 in the focused state. As d2 increases, the value of "D2-D0" also increases. In this manner, by detecting the phase difference (shift amount) between two identical images formed on the sensor surface B, it is possible to detect the focus state of the photographing lens, that is, the magnitude of the defocus amount and its direction. it can.
[0037]
Here, assuming that the image shift amount (D-D0) on the sensor surface B is P, the relationship between the defocus amount d and the image shift amount P is expressed by the following equation using two coefficients K and G. Can be.
[0038]
K · P = d / {1+ (d / G)}
K is determined from the magnification of the secondary imaging optical system and the position of the pupil, and G is a constant determined by the focal length of the field lens 105 and the distance from the field lens 105 to the stop.
[0039]
Note that the unit of d is mm, and P is the number of pixels (pixels) because it is the sensor pixel pitch. Therefore, the unit of K is mm / pixel and the unit of G is mm.
[0040]
With respect to the defocus amount d calculated from the above equation, taking into account the lens drive sensitivity (fineness of control unique to the lens) of the main body of the photographing lens 102, the CPU 101 executes the photographing lens drive control unit shown in FIG. A driving amount pulse for driving the taking lens 102 is sent to 110, and the taking lens drive control unit 110 drives a pulse motor (not shown) according to the sent pulse to drive the taking lens 102 to a focusing position. To perform automatic focusing.
[0041]
Further, as described later, in the present embodiment, it is possible to display the amount of defocus of the scene image on the display unit 108 of the EVF based on the defocus amount d. Accordingly, the photographer observes the degree of defocus of the object scene image displayed on the display unit 108, and performs automatic focus adjustment by so-called manual focus adjustment by operating a distance ring (not shown) of the main body of the imaging lens 102. Auxiliary focus adjustment can be performed. Further, in order to smoothly follow the focus of the moving subject or the like, it is also possible to perform the manual focus adjustment while observing the display unit 108 without using the automatic focus adjustment from the beginning.
[0042]
Next, the display of the focus state of the electronic camera will be described with reference to (a) and (b) of FIGS.
[0043]
FIG. 4 is a flowchart illustrating a display method for displaying the focus adjustment state on the display unit 108 of the EVF. FIGS. 5A and 5B are diagrams illustrating an image displayed at the center of the display unit 108, wherein FIG. 5A illustrates an image that is not in focus, and FIG. 5B illustrates an image that is in focus.
[0044]
First, it is determined whether or not the electronic camera 100 is set to a focus state display mode for displaying a focus adjustment state on the display unit 108 of the EVF (step S400). If the focus adjustment display mode has not been set here, the normal EVF display (image display) in which the image signal captured from the CCD 103 in the 1/64 thinning mode described above is displayed on the entire display unit 108 of 320 × 240 dots ( Normal display) is performed (step S405).
[0045]
On the other hand, when the electronic camera 100 is set to the focus state display mode, as shown in FIGS. 5A and 5B, the focus of 60 × 80 dots is located at the center of the display surface 130 of the display unit 108. A state display area 131 is set, and an upper area 131a and a lower area 131b obtained by vertically dividing the focus adjustment display area 131 into 40 dots in the vertical direction are set (step S401).
[0046]
Next, a value of the defocus amount indicating the current focus state obtained from the phase difference type focus detection unit is received from the CPU 101 (step S402).
[0047]
Subsequently, the number of pixels (display shift amount) s for shifting the display from the defocus amount d obtained in step S202 is calculated by the following equation (step S403).
[0048]
s = h · d / F · δ
Here, δ is the minimum diameter of the circle of confusion, and is 0.03 mm when the diagonal size of the image sensor 103 is 24 × 36 mm. F is an open F number of the taking lens 102, and h is a coefficient that determines the sensitivity of the shift amount.
[0049]
When the number s of display shift pixels is calculated in step S403, as shown in FIG. 5A, it is set in step S401 based on the image signal captured from the CCD 103 corresponding to the focus state display area 131. An image obtained by vertically dividing the upper and lower areas 131a and 131b of the focus state display area 131 into left and right directions at the boundary between the upper area 131a and the lower area 131b with respect to the center of symmetry about the vertical center line of the focus state display area 131. ) Is shifted by s pixels.
[0050]
As an example, the defocus amount d = 0.12 mm, the opening Fno. = 2.0, δ = 0.03 mm, and shift amount sensitivity h = 4, the number of display shift pixels s = 8 can be calculated from the above equation.
[0051]
Of course, the coefficient h in the above equation may be changed by the photographer. In this case, for example, by setting a large value, it is possible to perform a focus state display with higher sensitivity, but the display image of the focus state display area when the degree of defocus is large is correspondingly higher and lower. It should be noted that a large shift may reduce the amount of image information to be displayed in the upper region 131a and the lower region 131b and make the display difficult to see.
[0052]
In the present embodiment, an example has been described in which the focus state display area 131 is provided at the center of the display unit 108, and this area 131 is divided into an upper area 131a and a lower area 131b, which is vertically divided into two parts. As shown in FIG. 6A, the entire display unit 108 is divided into upper and lower parts to display an upper area 131c and a lower area 131d, or as shown in FIG. It is also possible to set areas 131e to 131h obtained by dividing the part into four parts vertically and horizontally, and to display the parts relatively shifted. Further, the focus state display area 131 may be divided into a larger number of areas.
[0053]
As described above, the image pickup apparatus according to the present embodiment makes it easy for the photographer to understand the focus adjustment state of the object field, and can accurately display the focus adjustment state on the display unit 108 of the EVF. This function is effective when performing photographing by performing auxiliary manual focus adjustment.
[0054]
Further, the present invention supplies a software program (flow chart in FIG. 4) for realizing the functions of the above-described embodiments to a computer or a CPU, and the computer or the CPU reads and executes the supplied program. , Can be achieved.
[0055]
In this case, the program is supplied directly from a storage medium on which the program is recorded, or is downloaded from another computer or database (not shown) connected to the Internet, a commercial network, a local area network, or the like. Supplied.
[0056]
The form of the program may be in the form of object code, program code executed by an interpreter, script data supplied to an OS (Operating System), or the like.
[0057]
Examples of this embodiment are listed below.
[0058]
[Embodiment 1] In an electronic camera for displaying an image based on a photographing signal generated by photoelectrically converting a subject image formed by a photographing lens and storing the image, the subject image based on the photographing signal is displayed on a display surface. The display means, and a focus detection means for detecting a shift amount between two identical images of the subject image obtained through the photographing lens, and detecting a focus state of the subject image from the shift amount, The display surface of the display means is divided into a plurality of regions, and the subject image is displayed relatively shifted at each boundary of the plurality of regions based on the focus state.
[0059]
[Embodiment 2] The electronic camera according to embodiment 1, wherein the display means is an electronic viewfinder.
[0060]
[Embodiment 3] The electronic camera according to Embodiment 1 or 2, wherein the plurality of regions are two regions vertically dividing the display surface.
[0061]
[Embodiment 4] The electronic camera according to Embodiment 1 or 2, wherein the plurality of regions are four regions obtained by dividing the display surface into upper, lower, left, and right sides.
[0062]
[Embodiment 5] A display method of an electronic camera that displays an image based on a photographing signal generated by photoelectrically converting a subject image formed by a photographing lens and stores the image, wherein the method is based on the photographing signal. A display step of displaying a subject image on a display surface; and a focus detection step of detecting a shift amount between two identical images of the subject image obtained through the photographing lens and detecting a focus state of the subject image from the shift amount. Wherein the display step divides the display surface into a plurality of regions and relatively shifts the subject image at each boundary of the plurality of regions based on the focus state.
[0063]
[Sixth Embodiment] A program for executing a display method of an electronic camera for displaying an image based on a photographing signal generated by photoelectrically converting a subject image formed by a photographing lens and storing the image, wherein the photographing signal is A display module for displaying the subject image on a display surface based on the image sensor, and detecting a shift amount between two identical images of the subject image obtained through the photographing lens, and detecting a focus state of the subject image from the shift amount. A focus detection module, and a module that, in the execution of the display module, divides the display surface into a plurality of regions, and relatively shifts the subject image at each boundary of the plurality of regions based on the focus state. A program characterized by the following.
[0064]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the electronic camera of the first aspect, the focus detection unit detects the focus state of the subject image from the shift amount between the two identical images of the subject image obtained through the imaging lens, and Since the subject image is displayed on the display screen divided into a plurality of regions with relative displacement at each boundary line of the plurality of regions based on the focus state, the focus state can be easily confirmed. For this reason, even if the size of the image sensor is small and the display element of the so-called electronic viewfinder, which is the display means, has a low display resolution, the focus state can be accurately and easily confirmed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of an imaging device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an electric block diagram illustrating a schematic configuration of the electronic camera 100 of FIG.
3A and 3B are diagrams for explaining the focus detection principle of the phase difference type focus detection unit, wherein FIG. 3A shows a focus state, FIG. 3B shows a front focus state, and FIG. Indicates the status.
FIG. 4 is a flowchart illustrating a display method for displaying a focus adjustment state on a display unit of an EVF.
5A and 5B are diagrams exemplifying an image displayed in a center portion of a display unit, wherein FIG. 5A illustrates an image in an out-of-focus state, and FIG. 5B illustrates an image in a focused state.
6A and 6B are diagrams illustrating an example of an image displayed on a display unit. FIG. 6A illustrates a state in which the display unit is not in focus when the whole of the display unit is divided into upper and lower portions to form an upper region 131c and a lower region 131d. FIG. 2B illustrates an image in an out-of-focus state when areas 131e to 131h obtained by dividing a central portion of the display unit 108 into four parts vertically and horizontally are set.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 100 electronic camera 102 photographing lens 105 field lens 106 secondary coupling lens 107 focus detection CCD
108 display unit 120 focus detection CCD control unit 130 display surface 131a, 131b, 131c, 131d, 131e, 131f, 131g, 131h area
