JP2005064749A

JP2005064749A - カメラ

Info

Publication number: JP2005064749A
Application number: JP2003290689A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yokota; 聡横田; Makoto Kato; 誠加藤
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2003-08-08
Filing date: 2003-08-08
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】比較的簡単な構成で被写体の３次元位置情報を取得することにより、多彩な機能を搭載できるカメラを提供する。
【解決手段】測距部の測距範囲が、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの撮像素子の撮像範囲の約５０％に設定されている場合において、全画面ＡＦモードが選択されると、測距範囲が撮像範囲の約５０％に設定されている状態、あるいは撮影者がズームボタンで撮影倍率を変更した状態から、ワイド端位置から測距範囲が撮像範囲と略同等（例えば撮像範囲の約９０％）となるテレ側の所定位置にズームレンズを駆動し、撮像範囲の略全域で被写体距離が得られるようにした。
【選択図】図８

Description

本発明は、検出した被写体距離のデータを用いて画像処理等を行うカメラに関する。

例えば下記特許文献１には、検出した被写体までの距離（被写体距離）のデータを画像データに関連付けて記録しておき、２つの画像を合成する際に、合成後の画像において主被写体となるべき側の画像から得られるその主被写体の被写体距離と、合成後の画像において背景画像となるべき側の画像から得られるその背景の被写体距離との差が大きいほど背景画像をぼかすことで、合成画像に遠近感を持たせるようにする技術が記載されている。

また、下記特許文献２には、形状計測カメラを使い、距離画像を生成する方法が記載されている。すなわち、カメラと、所定の輻射パターンを持つ複数の光源と、光源の発光動作を制御する光源制御部と、カメラの撮像画像から距離画像を生成する距離計算部とを備えるとともに、上記複数の光源を、閃光光源とその後方において方向をずらして配置された複数の反射板とで構成し、距離計算部で生成した距離画像を被写体の３次元位置情報として、この情報に基づき画面上の指定された点におけるスケール画像（物差しを模擬的に表した画像）を生成し、そのスケール画像を撮像画像とともに表示する技術が開示されている。なお、距離画像は、各画素におけるカメラからの距離、または３次元座標系での奥行き値が示された画像と定義されている。
特開平８−３２８５５号公報特開２００１−２０９８２７号公報

ところで、カメラと被写体とを結ぶ直線からなる軸と該軸に直交する２つの軸とで構成される３次元座標系を設定した場合に、カメラの位置を基準とする被写体の３次元的な位置情報（以下、３次元位置情報という）を生成する機能をカメラに備えると、これらの情報を用いて、例えば１つの画像の中で異なる被写体の被写体距離に応じたぼかし処理を行ったり、１つの画像における被写体間の実際の離間距離を算出してその情報をカメラの操作者に提供したりすることができ、カメラの魅力を一層向上することができる。

これに対し、引用文献１の技術は、２つの画像を合成するに際しこれらの画像の被写体距離を用いて背景画像をぼかすように構成するものではあるが、上記のような３次元位置情報を生成して、１つの画像の中で異なる被写体の被写体距離に応じてぼかし処理を行うものではない。

また、引用文献２の技術においては、上記のような３次元位置情報を生成することにより、画面上の指定された位置の被写体の寸法（実寸）を導出し表示することはできるが、この３次元位置情報を得るための構成、例えば複数の光源の構成などが比較的複雑であり、カメラに搭載するのは困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、比較的簡単な構成で被写体の３次元位置情報を取得することにより、多彩な機能を搭載できるカメラを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる撮像部と、前記撮像部に被写体の光像を結像する撮像光学系と、前記撮像光学系を光軸方向に駆動する駆動部と、被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる光電変換素子を備え、前記撮像光学系が最も広い範囲の被写体を前記撮像部に結像する広角端位置に位置するときの前記撮像部の撮像範囲における一部の範囲の光像を前記光電変換素子を用いて測距を行う測距部と、所定の操作が行われたとき、前記撮像光学系を前記広角端位置から所定の距離だけ離間した望遠側の所定位置に駆動する指示を前記駆動部に行う駆動制御部と、前記測距部の出力を用いて前記測距範囲内の被写体の被写体距離を算出する算出部と、前記算出部の算出結果を、前記撮像光学系を前記所定位置に駆動した状態で前記撮像部により撮像したときに得られる画像に対応させて記録する記録部とを備えることを特徴とするカメラである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、前記撮像光学系及び駆動部は、カメラ本体に着脱可能なレンズユニットを構成するものであり、前記レンズユニットが前記カメラ本体に装着されると、前記駆動制御部は、前記レンズユニットから前記撮像光学系の焦点距離に関する情報を取得し、この情報に基づき前記撮像光学系の駆動量を算出して、前記駆動部にその算出した駆動量だけ撮像光学系の駆動を行わせることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる撮像部と、前記撮像部に被写体の光像を結像する撮像光学系と、被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる光電変換素子を備え、前記撮像光学系が最も広い範囲の被写体を前記撮像部に結像する広角端位置に位置するときの前記撮像部の撮像範囲における一部の範囲の光像を前記光電変換素子を用いて測距を行う測距部と、所定の操作が行われたとき、前記撮像部の出力により得られる画像の一部を抽出する抽出部と、前記測距部の出力を用いて前記測距範囲内の被写体の被写体距離を算出する算出部と、前記算出部の算出結果を、前記抽出部により抽出された画像に対応させて記録する記録部とを備えることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のカメラにおいて、前記記録部に記録された被写体の画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された被写体の画像上の任意の点を指定する入力を行うための入力操作部と、前記表示部に表示された被写体の被写体距離を前記記録部から読み出し、この被写体距離に基づき、前記入力操作部により２点指定されたときにはその２点に対応する被写体の離間距離を算出し、３点以上指定されたときにはそれらの点に対応する被写体を頂点とする多角形の面積を算出する測量部と、前記測量部により算出された算出値を前記表示部に表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のカメラにおいて、前記測距部の出力に基づき、前記撮像部で撮像した被写体のうち、最も重要度の高い主被写体を検出する主被写体検出部と、主被写体以外の他の被写体の画像をぼかす画像処理部とを備え、前記画像処理部は、前記主被写体の被写体距離と他の被写体の被写体距離との関係に応じて、前記他の被写体の画像のぼかす度合いを変えることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、所定の操作が行われたとき、撮像光学系を広角端位置から所定の距離だけ離間した望遠側の所定位置に駆動させるとともに、測距部の出力を用いて測距範囲内の被写体の被写体距離を算出し、この算出結果を、ズームレンズを前記所定位置に駆動した状態で撮像部により撮像したときに得られる画像に対応させて記録するようにしたから、撮像部の画素の位置と、測距部の画素及びその画素の出力に基づいて算出される被写体距離とを対応付けることで、カメラの位置を基準とする撮影範囲内の被写体の３次元的な位置情報（３次元位置情報）を得ることができる。

したがって、１つの画像の中で異なる被写体の被写体距離に応じたぼかし処理を行ったり、１つの画像における被写体間の実際の離間距離を算出してその情報をカメラの操作者に提供したりすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、撮像光学系及び駆動部が、カメラ本体に着脱可能なレンズユニットを構成するものである場合に、このレンズユニットがカメラ本体に装着されると、前記駆動制御部は、前記レンズユニットから前記撮像光学系の焦点距離に関する情報を取得し、この情報に基づき前記撮像光学系の駆動量を算出して、この駆動量だけ前記駆動部に撮像光学系の駆動を行わせるようにしたから、撮像光学系及び駆動部がカメラ本体と別体化されているカメラにおいても、上記３次元位置情報を得ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、所定の操作が行われたとき、撮像部の出力により得られる画像の一部を抽出するとともに、測距部の出力を用いて測距範囲内の被写体の被写体距離を算出し、その算出結果を抽出された画像に対応させて記録するようにしたから、抽出した画像を生成する撮像部の画素の位置と、測距部の画素及びその画素の出力に基づいて算出される被写体距離とを対応付けることで、カメラの位置を基準とする撮影範囲内の被写体の３次元的な位置情報（３次元位置情報）を得ることができる。

請求項４に記載の発明によれば、表示部に表示された被写体の被写体距離を前記記録部から読み出し、この被写体距離に基づき、前記入力操作部により２点指定されたときにはその２点に対応する被写体の離間距離を算出し、３点以上指定されたときにはそれらの点に対応する被写体を頂点とする多角形の面積を算出し、その算出値を前記表示部に表示させるように構成したから、カメラを測量機器として利用することができ、カメラの魅力を向上することができる。

請求項５に記載の発明によれば、測距部の出力に基づき最も重要度の高い主被写体を検出し、主被写体の被写体距離と他の被写体の被写体距離との関係に応じて前記他の被写体の画像のぼかす度合いを変えるようにしたから、撮像画像を遠近感のある自然な画像にすることができる。

以下、本発明に係るカメラの実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、カメラの構成を示す正面図、図２は、カメラの背面図である。

図１，図２に示すように、カメラ１は、前面適所に配設された撮像光学系２と、上面適所に配設されたモード設定ダイヤル３と、上方角部に配設されたシャッターボタン４、ファインダーの下方に配設されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）５と、ＬＣＤ５の側方に配設された十字選択ボタン６と、ＬＣＤ５の下方に配設された設定ボタン群７と、背面適所に配設された電子ビューファインダー（Electoronic View Finder ＥＶＦ）８と、撮像光学系２の上方に配設された測光部９と、測光部９に隣接して配置された測距部１０と、電子ビューファインダーの上方に配設されたフラッシュ１１とを備えている。

撮像光学系２は、図４を参照して、撮影倍率を変更するためのズームレンズ１６及び焦点を調節するためのフォーカスレンズ１７を含む撮影レンズや絞り１８を、カメラ本体１Ａから突出して備えられた鏡胴内に光軸方向に配設してなり、被写体の光像を撮像素子２０（図４参照）に結像するものである。ズームレンズは、十字選択ボタン６の操作により光軸方向に移動する。

モード設定ダイヤル３は、カメラ１の上面と略平行な面内で回動可能な略円盤状の部材であり、静止画や動画を撮影する撮影モードや撮影画像を再生する再生モード、あるいは電源のＯＮ／ＯＦＦの切替え等、カメラ１に搭載されたモードや機能を択一的に選択するためのものである。図示はしないが、モード設定ダイヤル３の上面には、外周縁に沿って各機能を示すキャラクターが所定の間隔で表記されていて、カメラ本体１ａ側に設けられた指標と対向する位置にセットされたキャラクターに対応する機能が実行される。

シャッターボタン４は、半押し（Ｓ１：ＯＮ）及び全押し（Ｓ２：ＯＮ）の２段階で押圧操作されるボタンである。撮影モードにおいて、シャッターボタン４が操作されていない状態では、１／３０（秒）毎に被写体の光学像が取り込まれて、ＬＣＤ５へのライブビュー画像の表示が行われ、シャッターボタン４が半押しされると、ライブビュー画像の表示に加えてカメラ１がシャッタースピードの設定等が行われる撮像待機状態に設定され、さらに全押しされると、後述の画像記憶部３２に記録する被写体像の撮像が行われる。

ＬＣＤ５は、カラー液晶パネルを備えてなり、撮影画像のモニタ表示（ライブビュー画像の表示に相当）及び記録画像の再生表示を行うとともに、カメラ１に搭載される機能やモードの設定画面を表示するものである。

十字選択ボタン６は、十字状に配置されたボタンＺ１〜Ｚ４を備え、ズームレンズをワイド方向やテレ方向に移動させて撮影倍率の変更を行ったり、露出補正を行ったりするためのものである。

設定ボタン群７は、カメラ１に搭載された各種の機能に対する操作を行うボタンであり、後述のプレビューボタンや記録ボタンを含む。

本実施形態のカメラ１は、再生モードの設定下において、さらに、再生画面で２点が指定されるとその２点に対応する両被写体間の実際の距離を算出し、３点以上が指定されると、それらの点に対応する被写体を頂点とする多角形の面積を算出するモード（後述の測量モード）を備えており、設定ボタン群７にはカメラ１をこの測量モードに設定する機能が、十字選択ボタン６には点を指定する機能が付加されている。これらの機能については後述する。

ＥＶＦ８は、カラー液晶パネルや接眼レンズを備えてなり、撮影領域内の被写体の画像を表示するものであり、接眼窓３ａから覗き込むことで被写体像を視認することができる。

測光部９は、図示はしないが、測光用光学系と該光学系により結像された光像を撮像する測光センサとを備え、これらの部材を用いて測光を行うものである。測光部９の出力から被写体輝度が算出され、検出された被写体輝度は、露出制御値（絞り値とシャッタースピードに対応する撮像素子２０の露光時間）を決定するのに用いられる。

図３（ａ）は、本実施形態における測距部１０の内部構成を示す断面図、図３（ｂ）は、測距部１０の構成を示す図である。

測距部１０は、図３（ａ）に示すように、撮像光学系２の光軸と異なる光軸を有し、並列に配置された一対の測距用光学系１１，１２と、この測距用光学系１１，１２の略結像面に配置された測距センサ部１３とを備え、これらの光学系１１，１２と測距センサ部１３とを用いてパッシブ方式により被写体を撮像する。ＬＣＤ５及びＥＶＦ８には、測距部１０の測距範囲が図略の指標で示されている。

図３（ｂ）に示すように、測距センサ部１３は、例えばＣＣＤ等の固体撮像素子からなる複数のラインセンサＬ１〜Ｌ１０と、各ラインセンサＬ１〜Ｌ１０に対してデータ転送用の駆動信号を生成する図略の制御回路とを備えて構成されている。

ラインセンサＬ１〜Ｌ１０の長手方向をＸ軸方向、該Ｘ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とすると、Ｙ軸方向に所定の間隔で略平行に配設されたラインセンサＬ１〜Ｌ５からなるラインセンサ群１４と、Ｙ軸方向に前記所定の間隔で略平行に配設されたラインセンサＬ６〜Ｌ１０からなるラインセンサ群１５とがＸ軸方向に所定の間隔を介して並設されている。

ラインセンサ群１４の撮像面には、測距用光学系１１により被写体光像が結像される一方、ラインセンサ群１５の撮像面には、測距用光学系１２により被写体光像が結像され、各ラインセンサ群１４，１５から出力される画素信号に基づき、周知技術である三角測距の原理により被写体までの距離（被写体距離）が検出される。

図３，図７に示すように、ラインセンサ群１４またはラインセンサ群１５により測距される範囲（以下、測距エリアという）ＡＲ２は、ズームレンズが最も広い範囲の被写体を撮像素子２０に結像するワイド端位置に位置するときの撮影範囲ＡＲ１の例えば５０％の面積を有する範囲（点線で図示）に設定されている。このように測距領域が撮影領域の略５０％に設定されているのは、周辺に位置する被写体に対しても測距を行うと、却ってピントのずれた画像が増加することがシミュレーションにより確認されたため、及びズームレンズがワイド端位置に位置するときの撮影範囲と略同等の範囲を測距するような測距部を備えた場合、測距部に備えられる測距センサ部の占有面積（受光面積）が大きくなり、カメラ１の大型化を招来するとともに、画素数の増加に伴う情報量の増加により、制御部３４にかかる負担（情報処理量）が増大するためである。

フラッシュ１１は、電気エネルギーを放電することで光エネルギーに変換して出力するキセノン管等からなる発光管、この発光管から発する閃光（フラッシュ光）をカメラ１前方に反射する反射傘、フラッシュ光を所定の範囲に集光または拡散するフレネルレンズ、及び放電管に電気エネルギーを出力するフラッシュ制御回路（図５参照）等を備えてなる。

図４は、カメラ１の構成を示すブロック図である。

カメラ１は、撮影光学系２、撮像素子２０、信号処理部２１、Ａ／Ｄ変換部２２、タイミング制御回路２３、画像処理部２４、画像メモリ２８、ＶＲＡＭ２９，３０、駆動部３１、画像記憶部３２、入力操作部３３及び制御部３４を備えて構成されている。

撮影光学系２は、図１に示す撮影光学系に相当するものである。ズームレンズ１６はモータＭ１により、フォーカスレンズ１７はモータＭ２によりそれぞれ光軸方向に駆動されるとともに、絞り１８はモータＭ３により駆動される。

撮影光学系２には、撮影レンズの駆動に関し、撮影レンズの移動範囲内において光軸方向に複数個のコードパターンが所定ピッチで形成されたエンコード板と、このエンコード板に摺接しながら撮影レンズと一体的に移動するエンコーダブラシとを備えてなるレンズ位置検出部１９が配設されている。レンズ位置検出部１９は、エンコード板上のコードパターンをエンコーダブラシにより読み取ることで、撮影レンズの位置を検出するものである。検出される撮影レンズの位置は、焦点距離の算出に用いられる。

撮像素子２０は、例えばフォトダイオード等の複数の光電変換素子がマトリックス状に２次元配列され、各光電変換素子の受光面に、それぞれＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色フィルタが１：２：１の比率で配設されてなるＣＣＤ（Charge Coupled Device）カラーエリアセンサである。撮像素子２０は、撮影レンズにより結像された被写体の光像をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色成分のアナログの電気信号（画像信号）に変換し、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の画像信号として出力する。なお、撮像素子２０は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子から構成されるものでもよい。

撮像素子２０は、後述のタイミング制御回路２３により、撮像素子２０の露出動作の開始及び終了や、撮像素子２０における各画素の出力信号の読出し（水平同期、垂直同期、転送）等の撮像動作が制御される。

信号処理部２１は、撮像素子２０から出力されるアナログの画像信号に所定のアナログ信号処理を施すものである。信号処理部２１は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とを有し、ＣＤＳ回路により画像信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路により画像信号のレベル調整を行う。

Ａ／Ｄ変換部２２は、信号処理部２１により出力されたアナログのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号を、複数のビットからなるデジタルの画像信号（以下、デジタル信号という）にそれぞれ変換するものである。

タイミング制御回路２３は、制御部３４から出力される基準クロックＣＬＫ０に基づき、クロックＣＬＫ１，ＣＬＫ２を生成し、クロックＣＬＫ１を撮像素子２０に、また、クロックＣＬＫ２をＡ／Ｄ変換部２２に出力することにより、撮像素子２０及びＡ／Ｄ変換部２２の動作を制御する。

画像処理部２４は、Ａ／Ｄ変換部２２によりＡ／Ｄ変換されたＲ，Ｇ，Ｂの各デジタル信号に、黒レベルを基準の黒レベルに補正する黒レベル補正回路２５、光源に応じた白の基準に基づいて、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分のデジタル信号のレベル変換を行うホワイトバランス回路２６、及びＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色のデジタル信号のγ特性を補正するγ補正回路２７を備える。

画像メモリ２８は、画像処理部２４から出力される画像データを一時的に記憶するとともに、この画像データに対し制御部３４により後述の処理を行うための作業領域として用いられるメモリである。

ＶＲＡＭ２９は、ＬＣＤ５の画素数に対応した画素信号の記録容量を有し、制御部３４とＬＣＤ５とのバッファメモリであり、ＶＲＡＭ３０は、ＥＶＦ８の画素数に対応した画素信号の記録容量を有し、制御部３４とＥＶＦ８とのバッファメモリである。

駆動部３１は、ズームレンズを光軸方向に駆動するモータＭ１、フォーカスレンズを光軸方向に駆動するモータＭ２、絞りを駆動するモータＭ３等を備えてなるものである。

画像記憶部３２は、メモリカードやハードディスクなどからなり、制御部３４で生成された画像を保存するものである。

入力操作部３３は、前述のモード設定ダイヤル３、シャッターボタン４、十字選択ボタン６及び設定ボタン群７等を含むものである。

制御部３４は、例えば制御プログラムを記憶するＲＯＭや一時的にデータを記憶するＲＡＭからなる記憶部（後述する記憶部４３）が内蔵されたマイクロコンピュータからなり、カメラ１に備えられた各部材の駆動を互いに関連付けて制御するものである。制御部３４は、測光部９の出力信号に基づき、被写体輝度を検出する被写体輝度検出部３５を機能的に備えている。

本実施形態では、１つの画像の中で異なる被写体の被写体距離に応じたぼかし処理などの画像処理を行ったり、１つの画像における被写体間の実際の離間距離を算出したりする機能を搭載するため、撮影範囲（焦点距離）が撮影者によって設定された状態で撮影を行う通常の撮影モードの他に、撮影者により指示されると、撮影範囲の略全域が測距範囲に設定されるように、ズームレンズを望遠側に駆動するモード（後述の全画面ＡＦモード）を備えている。

このような機能を実現するため、制御部３４は、さらに、主被写体検出部３６と、モード設定部３７と、駆動制御部３８と、ぼかし処理部３９と、記録画像生成部４０と、表示制御部４１と、測量部４２と、記憶部４３とを機能的に備える。

主被写体検出部３６は、測距部１０から出力される画素信号を用いて主被写体を検出するものである。以下、この検出方法について説明する。

後述するように、本実施形態では、撮像素子２０の撮像範囲を複数のブロックに分割してブロックごとの画像についてそれぞれ被写体距離を算出し、これらの被写体距離から主被写体を検出する方法を採用する一方、被写体距離については、測距部１０の出力から算出するため、各ブロックの被写体距離を測距部１０の出力から導出するためには、測距部１０の各画素とブロックとを対応付ける必要がある。

図５は、測距部１０の各画素とブロックとを対応付ける方法を示す図であり、図５（ａ）は、矢印Ｄで領域の被写体を測距部１０により撮像し、図５（ｂ）は、これとほぼ同じ領域の被写体を撮像素子２０により撮像した場合を示している。

まず、図５（ａ）に示すように、主被写体検出部３６は、測距部１０の各ラインセンサの撮像範囲を、それぞれその長手方向に所定数（ｉ個とする）の小エリアに分割し、各小エリアにおける画素データから小エリアごとに被写体距離を算出する。

一方、図５（ｂ）に示すように、主被写体検出部３６は、撮像素子２０の撮像範囲を縦ｍ個、横ｎ個の小ブロックに分割する。その際、撮像素子２０の撮像範囲を、測距部１０のラインセンサ数だけ縦方向に分割し、１ラインセンサの分割数（ｉ個）だけ横方
向に分割する。すなわち、ラインセンサの数をｊとすると、ｍ＝ｊ，ｎ＝ｉとする。
そして、撮像範囲の各小ブロックとラインセンサの小エリアとを１対１で対応させ、ラインセンサの各小エリアに対応する被写体距離を、対応する小ブロックの被写体距離として設定する。すなわち、上からｂ番目（１≦ｂ≦５（本実施形態におけるラインセンサ群におけるラインセンサの本数））に位置するラインセンサであって左からａ番目（１≦ａ≦ｉ）に位置する小エリアが、撮像範囲の小ブロック（ｘ，ｙ）（１≦ｘ≦ｎ
，１≦ｙ≦ｍ）に対応するものとすると、その小エリア（ａ，ｂ）内の被写体の被写体距離を、小ブロック（Ｘ，Ｙ）における被写体距離とする。この処理により被写体の３次元位置情報を得ることができる。

そして、例えば本出願人が提案した特開平１４−２９８１３８号の技術を採用して、主被写体（人物）を検出する。すなわち、撮影領域の横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸とするとともに、被写体距離をＸＹ平面に垂直な軸（Ｚ軸）とする３次元座標系を設定し、各測距点に対応する被写体距離をこの座標系にプロットすることで得られる３次元の距離画像を生成する。そして、実際の人間の顔幅と胴幅の比などに基づき、この距離画像から人物を検出する。

モード設定部３７は、入力操作部（モード設定ダイヤル）から出力される操作信号を受けて、被写体の撮影を行う撮影モードや撮影した画像をＬＣＤ５に再生表示する再生モードに設定するとともに、入力操作部（設定ボタン群７）から出力される操作信号を受けて、撮影モードの設定時に、ズームレンズを駆動して測距領域を撮影領域と略同じ領域として焦点調節を行う全画面ＡＦモードや、再生モードの設定時に、離間する複数の被写体間の距離の算出等を行う測量モードに設定するものである。

駆動制御部３８は、モード設定部３７により全画面ＡＦモードに設定されると、ズームレンズの駆動を駆動部３１に行わせるものである。

図６は、ズームレンズがワイド端位置及びテレ端位置に位置するときの撮影領域と、測距部の測距領域との関係を示した図である。

図６に示すように、例えばカメラ１から距離Ｌ離れた位置においては、ズームレンズがワイド（広角）端位置に位置するとき、矢印Ａで示す範囲が撮像素子２０の撮像範囲となり、ズームレンズがテレ（望遠）端位置に位置するときには、矢印Ｂで示す範囲が撮像素子２０の撮像範囲となり、ワイド端位置での撮像範囲より小さい。一方、測距部１０の測距範囲は、図７に示すように、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの撮像素子２０の撮像範囲の約５０％に設定されており、且つテレ端位置における撮像素子２０の撮像範囲より大きい。そして、ズームレンズを広角側から望遠側に駆動することで、撮像素子２０の撮像範囲が狭くなる一方、測距部１０の測距範囲は変化しないことにより、測距部１０の測距範囲は、撮像素子２０の撮像範囲に対して相対的に大きくなる。

これを用いて、本実施形態では、駆動制御部３８は、通常の状態、すなわち測距範囲が撮像範囲の約５０％に設定されている状態（図８（ａ）参照）、あるいは撮影者がズームボタンで撮影倍率を変更した状態から、全画面ＡＦモードが選択されると、図８（ｂ）に示すように、ワイド端位置から測距範囲が撮像範囲と略同等（例えば撮像範囲の約９０％）となるテレ側の所定位置にズームレンズを駆動するように駆動部３１に指示する。ズームレンズの移動先（前記所定位置）は、撮像範囲の大きさと測距範囲の大きさとの比から予め導出されており、その位置情報は記憶部４３に記憶されている。

ぼかし処理部３９は、撮影者が絞り値の効果を確認すべく前述のプレビューボタンの操作が行われた場合に、主被写体の被写体距離と他の被写体の被写体距離との関係に応じて、他の被写体の画像をぼかす処理を行うものである。ぼかし処理部３９は、図９に示すように、例えば、主被写体以外の被写体を撮像した撮像素子２０の各画素について、注目画素Ｇの周囲に位置する所定数の画素を抽出し、それらの画素の輝度レベルの平均値を算出して、当該画素の輝度レベルをその平均の輝度レベルに設定する。輝度レベルの平均処理を行う対象の画素の数（以下、平均処理対象画素数という）は、注目画素Ｇが撮像した被写体の被写体距離に応じて設定すればよい。すなわち、被写体距離が比較的小さい被写体（カメラ１から比較的近い位置にある被写体）を撮像した画素については、例えば矢印Ｄに示すように、それより少ない例えば注目画素Ｇの周辺に位置する８個の画素とし、被写体距離が比較的大きい被写体（カメラ１から比較的遠い位置にある被写体）を撮像した画素については、平均処理対象画素数を、例えば矢印Ｅに示すように注目画素Ｇの周辺に位置する２４個の画素として、よりぼかすようにすればよい。

記録画像生成部４０は、画像処理部２４から出力される画素データにＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像データを生成し、この圧縮画像データに、撮影画像に関する情報（圧縮率等の情報）と、小ブロックごとに算出された被写体距離の情報を付加した画像ファイルを、画像記憶部３２に記録するものである。

表示制御部４１は、撮影モードの選択中において、ライブビュー画像や画像記憶部３２に格納する記録画像の表示を行うべく、それらの画像の画像データをＶＲＡＭ２９に転送するとともに、再生モードが選択されたときに、画像記憶部３２に格納されている画像ファイル中の画像データを読み出して所定の伸長処理を施し、その画像データが示す画像をＬＣＤ５の表示画面に再生表示すべく、その画像データをＶＲＡＭ２９に転送するものである。また、表示制御部４１は、再生モードの設定下において測量モードが選択された場合には、図１０に示すように、縦横それぞれに所定間隔で並ぶ複数のグリッドと、２つのカーソルＣＳＲ（以下、第１カーソルＣＳＲ１及び第２カーソルＣＳＲ２という）、第１，第２カーソルＣＳＲ１，ＣＳＲ２によりそれぞれ特定のグリッドＧＲ１，ＧＲ２が指定された場合に両グリッドＧＲ１，ＧＲ２を両端とする矢印Ｐと、指定されたグリッドＧＲ１，ＧＲ２間の距離（距離表示部Ｄ）とを、再生画像に重畳して表示する。

測量部４２は、主被写体検出部３８により得られた３次元位置情報を用いて、第１、第２カーソルＣＳＲ１，ＣＳＲ２によりグリッドＧＲ１，ＧＲ２が指定されると、各グリッドＧＲ１，ＧＲ２の位置における両被写体を撮像した画素の離間距離と、指定されたグリッドＧＲ１，ＧＲ２が属する小ブロックの被写体距離とに基づいて、両グリッドＧＲ１，ＧＲ２に位置する被写体間の離間距離を算出するものである。なお、第１カーソルＣＳＲ１により指定されたグリッドＧＲ１の位置にある被写体を第１被写体、第２カーソルＣＳＲ２により指定されたグリッドＧＲ２の位置にある被写体を第２被写体という。

すなわち、図１１に示すように、第１被写体の被写体距離をｄ１、第２被写体の被写体距離をｄ２（ｄ１＞ｄ２）とし、指定されたグリッドに対応する画素について、Ｘ軸方向の離間距離をＬ１、Ｚ軸方向の離間距離をＬ２とすると、測量部４２は、次式（１）に基づいて第１被写体と第２被写体との実際の離間距離を算出する。

Ｘ＝｛（ｋ・Ｌ１）²＋（ｓ・Ｌ２）²＋（ｄ１−ｄ２）²｝^1/2 ・・・（１）
ただし、ｋ、ｓは、焦点距離等に応じて定まる定数である。

記憶部４３は、全画面ＡＦモードが選択された場合に駆動するズームレンズの駆動先の情報や、測量部４２により用いられる前述の算出式（１）を記憶するものである。

次に、撮影モードにおける一連の撮像処理を説明する。図１２は、この撮像処理を示すフローチャートである。

図１２に示すように、全画面ＡＦモードに設定されると（ステップ♯１でＹＥＳ）、駆動制御部３８は、駆動部３１にズームレンズの所定位置への駆動を行わせる（ステップ♯２）一方、全画面ＡＦモードが設定されない場合（ステップ♯１でＮＯ）には、撮影者により指示された撮影倍率（ズームレンズの位置）に維持する。

そして、シャッターボタン４が半押し（Ｓ１：ＯＮ）されると（ステップ♯３でＹＥＳ）、測光部９は被写体の光像を取り込んで、被写体輝度検出部３５はこの測光部９の出力から被写体輝度を検出し（ステップ♯４）、測距部１０は測距範囲内の被写体を撮像し（ステップ♯５）、主被写体検出部３６は、小エリアごとに被写体距離を算出して前述の距離画像を作成し、この距離画像を用いて主被写体を検出する（ステップ♯６〜♯８）。図略の焦点調節部は、この検出された主被写体の被写体距離に基づき、フォーカスレンズの駆動を駆動部３１に行わせ（ステップ♯９）、主被写体検出部３６は、測距部１０のラインセンサに設定された小エリア及び小エリアごとに算出された被写体距離と撮影範囲の小ブロックとを対応付ける（ステップ♯１０）。

次に、プレビューボタンが操作されると（ステップ♯１１でＹＥＳ）、ぼかし処理部３９は、主被写体の被写体距離と他の被写体の被写体距離との関係に応じて、他の被写体の画像をぼかす処理を行い（ステップ♯１２）、表示制御部４１は、このぼかし処理後の画像をＬＣＤ５に表示する（ステップ♯１３）一方、プレビューボタンが操作されない場合（ステップ♯１１でＮＯ）には、表示制御部４１は、ぼかし処理を施すことなく画像をＬＣＤ５に表示する。

そして、シャッターボタン４が全押しされる（Ｓ２：ＯＮ、ステップ♯１４でＹＥＳ）と、撮像素子２０は露光動作を行い（ステップ♯１５）、その後、画像処理部２４等は、撮像素子２０から出力される画素信号にガンマ補正やホワイトバランス等の処理を施して（ステップ♯１６）、表示制御部４１は、画像記憶部３２に記録する画像をＬＣＤ５やＥＶＦ８に表示する処理を行う（ステップ♯１７）。また、この画像と、該画像に対応する被写体距離及び２次元座標データを画像記憶部３２に記録する（ステップ♯１８）。

次に、再生モードにおける一連の再生処理を説明する。図１３は、この再生処理を示すフローチャートである。

図１３に示すように、測量モードが設定されていない場合（ステップ♯２１でＮＯ）には、表示制御部４１は、画像記憶部３２から画像データを読み出し（ステップ♯２２）、ＬＣＤ５にその画像を表示する（ステップ♯２３）。

一方、測量モードが設定された場合（ステップ♯２１でＹＥＳ）には、表示制御部４１は、画像記憶部３２から画像データを読み出すとともに、測量部４２は、その画像データに対応する被写体距離及び２次元座標データを画像記憶部３２から読み出し（ステップ♯２４）、表示制御部４１は、読み出した画像データが示す画像をＬＣＤ５に再生表示する（ステップ♯２５）。また、表示制御部４１は、その再生表示した画像に重畳させて、グリッドＧＲ及びカーソルＣＳＲをそれぞれ表示する処理を行う（ステップ♯２６，♯２７）。

そして、カーソルＣＳＲ１により第１のポイントが決定され（ステップ♯２８でＹＥＳ）、カーソルＣＳＲ２により第２のポイントが決定されると（ステップ♯２９でＹＥＳ）、表示制御部４１は、第１、第２ポイントを結ぶ矢印の画像をＬＣＤ５に表示する処理を行う（ステップ♯３０）。また、測量部４２は、第１、第２ポイント間の実際の距離を上記式（１）に基づき算出し（ステップ♯３１）、表示制御部４１は、この算出された距離を距離表示部Ｄ（図１０参照）に表示する処理を行う（ステップ♯３２）。

その後、記録ボタンが操作されると（ステップ♯３３でＹＥＳ）、記録画像生成部４０は、ＬＣＤ５に表示した前述の矢印や距離を含む画像を生成し、この画像を対応する画像ファイルに追加する形で画像記憶部３２に格納する（ステップ♯３４）。なお、記録ボタンが操作されない場合（ステップ♯３３でＮＯ）には、矢印や距離を含む画像は画像記憶部３２に記憶されない。

このように、全画面ＡＦモードが設定されたときには、測距範囲が撮影範囲と略同等の大きさとなるようにズームレンズをワイド端位置からテレ側に駆動するようにしたから、撮影範囲の略全域の被写体に対して測距を行うことができる。その結果、カメラの位置を基準とする被写体の３次元位置情報を得ることができるから、前述のように１つの画像の中での被写体距離に応じたぼかし処理を行ったり測量モードを搭載したりすることができる。

また、通常の撮影モードにおいては、前述したように測距領域は撮影領域の略５０％に設定されており、この場合、例えば背景との関係から主被写体を撮影範囲の周辺に配置してスナップ写真を撮影するときに、この主被写体が非測距範囲に位置すると、この主被写体に焦点が合わされず、カメラ１は測距範囲内のいずれかの被写体を誤って主被写体と認識し、この被写体に焦点を合わせて撮像が行われる虞があるが、本実施形態では、撮影範囲の略全域について測距を行うため、このような不具合を解消することができる。

さらに、通常の撮影モードにおいて、被写体の被写体距離の変化及び被写体の輪郭を検出することで、移動する被写体を検出し、該被写体を追尾するモード（以下、追尾モードという）が備えられている場合に、追尾モードの設定下で追尾対象（移動体）の追尾中に、その追尾対象が非測距範囲に移動したとき測距を行うことができなくなったり、他の被写体を追尾対象と誤認識して追尾を行ったりする虞があるが、本実施形態では、撮影範囲の略全域について測距を行うため、このような不具合を解消することができる。
本発明は、上記実施形態に限らず、次の（１）〜（４）に説明する変形形態も採用可能である。

（１）上記実施形態では、撮像光学系２がカメラ本体１Ａに固定された鏡胴内に配設されたカメラについて本発明を適用したが、これに限らず、撮像光学系２やその駆動部３１がカメラ本体１Ａに対して着脱可能に構成された交換レンズタイプのカメラにも本発明を適用することができる。例えば、図１４（ａ）に示すように、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの焦点距離が３５ｍｍフィルム換算で５０ｍｍに設定された交換レンズがカメラ本体１Ａに装着されたときに、測距範囲が撮影範囲と略同等（約９０％）に設定されるものとする。このとき、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの焦点距離が３５ｍｍに設定された交換レンズをカメラ本体１ａに装着した場合において、ズームレンズをワイド端位置に位置させたときには、図１４（ｂ）に示すように、上記焦点距離が５０ｍｍの交換レンズに比して、測距範囲が撮影範囲に対して相対的に小さくなり、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの焦点距離が２８ｍｍに設定された交換レンズをカメラ本体１ａに装着した場合において、ズームレンズをワイド端位置に位置させたときには、図１４（ｃ）に示すように、上記焦点距離が２８ｍｍの交換レンズに比して、測距範囲が撮影範囲に対して相対的に小さくなる。

この状態において、全画面ＡＦモードが選択されたときには、測距範囲と撮影範囲との関係が、上記５０ｍｍの焦点距離のズームレンズがワイド端位置に位置するときの関係（図１４（ａ））となるように、それぞれテレ側に駆動するようにするとよい。なお、焦点距離が３５ｍｍの交換レンズに比して焦点距離が２８ｍｍの交換レンズの方が、ズームレンズの駆動量が大きくなる。

（２）ズームレンズをテレ側に駆動することで、測距範囲を撮影範囲と略同等の大きさとしたが、これに限らず、ズームレンズがワイド端位置に位置する状態で撮像素子２０により撮像し、その画素信号から得られる画像の一部を抽出（トリミング）する電子ズーム処理で行ってもよい。すなわち、抽出後の画像が測距範囲と略同等の大きさとなるように、ズームレンズがワイド端位置に位置するときの撮影範囲と測距範囲との関係に応じて抽出する範囲の大きさ（倍率）を予め設定しておき、その倍率で画像の一部を抽出するようにしても、第１の実施形態と同様の効果を有することができる。なお、この抽出処理は、図１２のステップ♯２において、ズームレンズの駆動に代えて行うようにするとよい。

（３）上記実施形態では、全画面ＡＦモードが設定されると、測距範囲を撮影範囲の約９０％の大きさとなるようにズームレンズを駆動したが、これに限られず、撮影範囲の約６０％以上の大きさの範囲で適宜測距範囲を設定するとよい。

（４）上記実施形態では、測距部１０の測距センサ部を、Ｙ軸方向にラインセンサを所定の間隔で略平行に配設して構成したが、これに限らず、例えば図１５に示すように、画素がマトリックス状に配置されたエリアセンサを使用してもよい。

本発明に係るカメラの構成を示す正面図である。同じくカメラの背面図である。（ａ）は、本実施形態における測距部の内部構成を示す断面図、（ｂ）は、測距部の構成を示す図である。カメラの構成を示すブロック図である。測距部の各画素とブロックとを対応付ける方法を説明するための図である。ズームレンズがワイド端位置及びテレ端位置に位置するときの撮影領域と、測距部の測距領域との関係を示した図である。ズームレンズがワイド端位置に位置するときの撮像素子の撮像範囲と測距部の測距範囲とを示す図である。全画面ＡＦモードが選択されたときに行われるズームレンズの駆動により変化する、撮像素子の撮像範囲と測距部の測距範囲との関係を示す図である。ぼかし処理の説明図である。測量モードにおいてＬＣＤに表示される画面の一例を示すための図である。測量部による測量方法を示すための図である。撮影モードにおける撮像処理を示すフローチャートである。再生モードにおける再生処理を示すフローチャートである。３５ｍｍフィルム換算で焦点距離の異なる撮像光学系を備えた交換レンズ式のカメラにおいて、撮像素子の撮像範囲と測距部の測距範囲との関係を示す図である。測距センサ部の変形形態を示す図である。

符号の説明

２撮像光学系
１０測距部
２０撮像素子
３５被写体輝度検出部
３６主被写体検出部
３７モード設定部
３８駆動制御部
３９ぼかし処理部
４０記録画像生成部
４１表示制御部
４２測量部
４３記憶部

Claims

被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる撮像部と、
前記撮像部に被写体の光像を結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系を光軸方向に駆動する駆動部と、
被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる光電変換素子を備え、前記撮像光学系が最も広い範囲の被写体を前記撮像部に結像する広角端位置に位置するときの前記撮像部の撮像範囲における一部の範囲の光像を前記光電変換素子を用いて測距を行う測距部と、
所定の操作が行われたとき、前記撮像光学系を前記広角端位置から所定の距離だけ離間した望遠側の所定位置に駆動する指示を前記駆動部に行う駆動制御部と、
前記測距部の出力を用いて前記測距範囲内の被写体の被写体距離を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果を、前記撮像光学系を前記所定位置に駆動した状態で前記撮像部により撮像したときに得られる画像に対応させて記録する記録部と
を備えることを特徴とするカメラ。
前記撮像光学系及び駆動部は、カメラ本体に着脱可能なレンズユニットを構成するものであり、前記レンズユニットが前記カメラ本体に装着されると、前記駆動制御部は、前記レンズユニットから前記撮像光学系の焦点距離に関する情報を取得し、この情報に基づき前記撮像光学系の駆動量を算出して、前記駆動部にその算出した駆動量だけ撮像光学系の駆動を行わせることを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる撮像部と、
前記撮像部に被写体の光像を結像する撮像光学系と、
被写体の光像を光電変換する複数の画素が２次元的に配置されてなる光電変換素子を備え、前記撮像光学系が最も広い範囲の被写体を前記撮像部に結像する広角端位置に位置するときの前記撮像部の撮像範囲における一部の範囲の光像を前記光電変換素子を用いて測距を行う測距部と、
所定の操作が行われたとき、前記撮像部の出力により得られる画像の一部を抽出する抽出部と、
前記測距部の出力を用いて前記測距範囲内の被写体の被写体距離を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果を、前記抽出部により抽出された画像に対応させて記録する記録部と
を備えることを特徴とするカメラ。
前記記録部に記録された被写体の画像を表示する表示部と、前記表示部に表示された被写体の画像上の任意の点を指定する入力を行うための入力操作部と、前記表示部に表示された被写体の被写体距離を前記記録部から読み出し、この被写体距離に基づき、前記入力操作部により２点指定されたときにはその２点に対応する被写体の離間距離を算出し、３点以上指定されたときにはそれらの点に対応する被写体を頂点とする多角形の面積を算出する測量部と、前記測量部により算出された算出値を前記表示部に表示させる表示制御手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のカメラ。
前記測距部の出力に基づき、前記撮像部で撮像した被写体のうち、最も重要度の高い主被写体を検出する主被写体検出部と、主被写体以外の他の被写体の画像をぼかす画像処理部とを備え、前記画像処理部は、前記主被写体の被写体距離と他の被写体の被写体距離との関係に応じて、前記他の被写体の画像のぼかす度合いを変えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のカメラ。