JP2006245792A - 撮影装置及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】被写体と撮影装置との間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影する。
【解決手段】被写体である動物40と、障害物である檻41a,41b,41c,41dとが表示された表示画面において、焦点設定マーク50を、焦点を合わせるべき動物40の表示領域の一部(J4)に移動させ、焦点ポイントを設定する。また、非焦点設定マーク51を、焦点を合わせたくない檻41a,41b,41c,41dの表示領域の一部(F2,N2)に移動させ、非焦点ポイントを設定する。焦点ポイントに焦点が合うように撮像レンズを移動させて、撮影を行う。
【選択図】図5

Description

本発明は、被写体に焦点を合わせる機能を備えた撮影装置及びプログラムに関する。
従来、オートフォーカスカメラにおいて、ユーザが望む被写体位置に焦点を合わせる方法として、フォーカスエリアを狭くするピンポイントAF(Auto Focus)や、複数のフォーカスエリアの中から適当と思われる位置に焦点を合わせるマルチポイントAF等がある。このような方法により、被写体の特定の部分に焦点を合わせたり、被写体のない中央部に焦点が合ってしまう、いわゆる中抜け画像を防いだりすることができる。また、被写体までの距離を測定する測距装置において、複数のIREDを用いることにより、スポット外れや中抜けを防止し、測距精度を向上させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002−48970号公報
しかし、被写体と撮影装置との間に障害物が存在する場合、例えば、動物園で檻の中の動物を撮影する場合や、ネット越しに被写体を撮影する場合には、檻やネットに焦点が合ってしまうため、被写体に焦点を合わせて撮影することが困難であった。
本発明は、上記の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、被写体と撮影装置との間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影することができる撮影装置及びプログラムを提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
被写体を含む光学画像を電気信号に変換して画像データを取得する画像取得手段を備えた撮影装置において、
前記被写体と前記撮影装置との間に存在し且つ当該撮影装置の光軸方向において前記被写体の一部と重なる障害物を認識する障害物認識手段と、
前記被写体を認識する被写体認識手段と、
前記認識された被写体に焦点を合わせ、前記被写体を前記障害物とともに撮影するよう前記画像取得手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、
被写体を含む光学画像を電気信号に変換して画像データを取得する画像取得手段を備えた撮影装置を制御するためのコンピュータに、
前記被写体と前記撮影装置との間に存在し且つ当該撮影装置の光軸方向において前記被写体の一部と重なる障害物を認識する機能と、
前記被写体を認識する機能と、
前記認識された被写体に焦点を合わせ、前記被写体を前記障害物とともに撮影するよう前記画像取得手段を制御する機能と、
を実現させるためのプログラムである。
請求項1に記載の発明によれば、被写体と撮影装置との間に存在し且つ撮影装置の光軸方向において被写体の一部と重なる障害物を認識し、被写体を認識し、認識された被写体に焦点を合わせて撮影するので、被写体と撮影装置との間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影することができる。
請求項2に記載の発明によれば、指定された障害物領域の一部に基づいて障害物を認識するので、障害物に対して焦点を合わせないようにすることができる。
請求項3に記載の発明によれば、指定された被写体領域の一部に基づいて被写体を認識するので、被写体に焦点を合わせることができる。
請求項4に記載の発明によれば、障害物と焦点距離が異なる部分を被写体として認識することができる。
請求項5に記載の発明によれば、被写体と撮影装置との間に存在し且つ撮影装置の光軸方向において被写体の一部と重なる障害物を認識し、被写体を認識し、認識された被写体に焦点を合わせて撮影するので、被写体と撮影装置との間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影することができる。
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態におけるデジタルカメラ10について詳細に説明する。
まず、構成を説明する。
図1は、デジタルカメラ10の機能的構成を示すブロック図である。図1に示すように、デジタルカメラ10は、CPU(Central Processing Unit)11、入力部12、RAM(Random Access Memory)13、伝送制御部14、表示部15、撮像部16、記録部17、記録媒体駆動部18等を備えて構成されており、各部はバス19により接続されている。
CPU11は、記録部17に記憶されているシステムプログラムを読み出し、RAM13内に形成されたワークエリアに展開し、該システムプログラムに従って各部を制御する。また、CPU11は、記録部17に記憶されている各種処理プログラムを読み出してワークエリアに展開し、各種処理を実行する。
具体的に、CPU11は、入力部12を介してユーザにより指定された障害物領域の一部に基づいて障害物を認識する。ここで、障害物とは、被写体とデジタルカメラ10との間に存在し、且つ、デジタルカメラ10の光軸方向において被写体の一部と重なる位置に存在する物体をいい、例えば、動物園の動物を撮影する際の檻や、ネット越しに被写体を撮影する際のネット等をいう。また、CPU11は、入力部12を介してユーザにより指定された被写体領域の一部に基づいて、被写体を認識する。
また、CPU11は、認識された被写体に焦点を合わせ、被写体を障害物とともに撮影するよう撮像部16を制御する。
入力部12は、電源ボタン、撮影を指示するためのシャッターボタン、撮影に関する各種設定ボタン、決定ボタン及び方向指示ボタン等を備え、その各操作に応じた操作信号をCPU11に出力する。入力部12は、後述する第1の被写体撮影処理において、障害物を示す障害物領域の一部を指定するための障害物領域指定手段、及び被写体を示す被写体領域の一部を指定するための被写体領域指定手段としての機能を有する。
RAM13は、CPU11によって実行される各種プログラム及びこれらプログラムに係るデータを一時的に記憶するワークエリアを形成する。
伝送制御部14は、通信用ケーブル等により外部の電子機器、例えば、パーソナルコンピュータ等と接続され、画像データ等の送受信を制御する。なお、外部機器との接続は、赤外線や無線等の無線接続であってもよい。
表示部15は、LCD(Liquid Crystal Display)等のモニタにより構成され、CPU11から入力される表示信号の指示に従って、撮影しようとする画像及び撮影された画像等を表示画面上に表示する。
図2は、撮像部16の詳細構成を示す図である。撮像部16は、被写体を含む光学画像を電気信号に変換して画像データを取得する画像取得手段としての機能を有する。ここで、図2を参照して撮像部16について説明する。
撮像レンズ21を通過した被写体像は、絞り機構22を介してCCD(Charge Coupled Device)23上に結像される。撮像レンズ21及び絞り機構22は、光学系駆動部24によって、焦点合わせのためにレンズ位置が移動され、また、適切な露出となるように絞り量が制御される。この撮像レンズ21の移動や絞り機構22の絞りは、測距センサや光量センサを含むセンサ部25によって検出された検出値がバス19を介してCPU11に出力され、CPU11で検出値に基づいて演算された撮像レンズ21の移動量や絞り機構22の絞り量を示す信号が光学系駆動部24に出力されることによって駆動がなされるものである。
CCD23に被写体が結像されると、CCD23には入射光量に応じた電荷が蓄積され、この電荷は駆動回路26から与えられる駆動パルス信号によって順次読み出され、アナログ処理回路27に出力される。アナログ処理回路27では、色分離やゲイン調整、ホワイトバランス等の各種処理が行われ、処理された信号はA/D変換回路28を介してデジタル画像データ(以下、画像データという。)としてバッファレジスタ29に記憶される。
バッファレジスタ29に記憶された画像データは、CPU11からの制御信号に基づいて、信号処理回路30において輝度信号及び色差信号に変換され、表示部15に表示される。また、信号処理回路30において処理された画像データは、CPU11からの制御信号に基づいて、圧縮伸張回路31において圧縮され、バス19を介して図1に示す記録部17又は記録媒体18aに記録される。
図1に戻り、記録部17は、フラッシュメモリ等の不揮発メモリ等により構成され、デジタルカメラ10に対応するシステムプログラム、及び該システムプログラム上で実行可能な各種処理プログラム、アプリケーションプログラム及びこれらのプログラムで処理されたデータ等を記録する。また、記録部17は、撮影された画像データを記録するための撮影画像記録領域171を有する。
記録媒体駆動部18は、装着された記録媒体18aに対してデータを記録したり、既に記録されているデータを読み出して再生したりするための駆動回路である。装着される記録媒体18aとしては、スマートメディア(登録商標)、メモリースティック(登録商標)、コンパクトフラッシュ(登録商標)、SDカード、PCカード、ICカード、MO(magneto-optic)等の各種カードを用いることができ、これらの各種カードのいずれか又は複数のカードに応じた記録媒体駆動部18が設けられている。
次に、動作について説明する。
図3は、デジタルカメラ10のCPU11により実行される第1の被写体撮影処理を示すフローチャートである。当該処理は、CPU11と記録部17に記憶されている第1の被写体撮影処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理により実現される処理である。
まず、CCD23の初期化が行われる(ステップS1)。次に、表示部15に撮影条件選択画面が表示される(ステップS2)。図4に、表示部15に表示される撮影条件選択画面の例を示す。図4に示すように、「1.AUTO」、「2.シャッタースピード優先」、「3.露出優先」、「4.マクロ」、「5.景色」、「6.動物園」、「7.動物園手動」、「8.人物」、「9.終了」等の項目が表示される。ここで、ユーザは、入力部12を介して、いずれかの撮影条件を選択する。
次に、ユーザにより選択された撮影条件が動物園モードである場合には(ステップS3;YES)、焦点ポイント及び非焦点ポイントが設定される(ステップS4)。
図5を参照して、ステップS4の焦点ポイント及び非焦点ポイントの設定方法について説明する。図5は、動物園にて檻の中の動物を撮影する際に表示部15に表示される表示画面の例である。被写体である動物40と、障害物である檻41a,41b,41c,41dとが表示されている。また、図5に示すA1,A2,A3,・・・は、CCD23の撮像面に配列されている複数の画素の位置を示すアドレスである。
まず、ユーザは、表示部15に動物40及び檻41a,41b,41c,41dが表示された状態で、入力部12の方向指示ボタンを操作することにより焦点設定マーク50を上下左右に移動させる。そして、焦点設定マーク50が、焦点を合わせるべき動物40の表示領域の一部(例えば、図5のJ4)にある状態で決定ボタンを押下することにより焦点ポイントを設定する。焦点ポイントとして設定された部分が被写体であると認識される。
次に、入力部12の方向指示ボタンを操作することにより非焦点設定マーク51を上下左右に移動させ、非焦点設定マーク51が、焦点を合わせたくない檻41a,41b,41c,41dの表示領域の一部(例えば、図5のF2)にある状態で決定ボタンを押下することにより非焦点ポイントを設定する。同様に、非焦点設定マーク52を檻41a,41b,41c,41dの表示領域の一部(例えば、図5のN2)に移動させて非焦点ポイントを設定する。非焦点ポイントとして設定された部分が障害物であると認識される。
図3に戻り、焦点ポイントとして設定された座標と非焦点ポイントとして設定された座標の座標間距離が規定値以下の場合には(ステップS5;YES)、図6に示すように、撮影時の表示画面が拡大表示され(ステップS6)、焦点ポイント及び非焦点ポイントが再設定される(ステップS4)。拡大表示させることにより、焦点ポイント及び非焦点ポイントの設定が容易になる。
焦点ポイントとして設定された座標と非焦点ポイントとして設定された座標の座標間距離が規定値より大きい場合には(ステップS5;NO)、非焦点ポイントとして設定された部分(非焦点設定マーク51及び非焦点設定マーク52で設定された部分)の焦点距離が一定か否かが判断される(ステップS7)。非焦点ポイントとして設定された部分の焦点距離が一定でない場合には(ステップS7;NO)、ステップS4に戻り、焦点ポイント及び非焦点ポイントが再設定される。
非焦点ポイントとして設定された部分の焦点距離が一定である場合には(ステップS7;YES)、非焦点設定マーク51及び非焦点設定マーク52で設定された部分が同一の障害物を示していると判断され、非焦点ポイントに対する焦点距離より長い焦点距離においてのみ焦点を合わせるようにリミッタがかけられる(ステップS8)。そして、焦点ポイント及び非焦点ポイントに基づいてフォーカス制御が行われる(ステップS9)。ここで、撮像レンズ21を移動させながらCCD23が出力する画像信号の焦点ポイントのコントラストを検出し、そのコントラストが最大となる位置にレンズ位置が移動される。
次に、焦点ポイントと非焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値が比較される(ステップS10)。図7に、焦点ポイント(J4)におけるコントラスト電圧値と非焦点ポイント(F2)におけるコントラスト電圧値の例を示す。焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値が非焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値より大きい場合には(ステップS10;YES)、被写体に焦点が合っていると判断される(ステップS11)。そして、画像データが取り込まれ(ステップS12)、取り込まれたデータが記録部17の撮影画像記録領域171に格納される(ステップS13)。
焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値が非焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値以下の場合には(ステップS10;NO)、ステップS4に戻り、焦点ポイント及び非焦点ポイントが再設定される。
ステップS3において、選択された撮影条件が動物園モードでない場合には(ステップS3;NO)、選択されたモードの処理が行われる(ステップS14)。
ここで、動物園手動モードが選択された場合を例にして説明する。動物園手動モードが選択された場合には、まず、非焦点ポイントが設定される。非焦点ポイントの設定については、ステップS4における非焦点ポイントの設定と同様であるため、説明を省略する。
非焦点ポイントの設定後、図8に示すように、非焦点ポイントの何cm後方に焦点を合わせるかを選択する画面が表示される。ユーザは、図8に示す焦点ポイント設定画面において、入力部12を介して、いずれかの距離を選択する。非焦点ポイントを基準にして、選択された距離だけ後方に焦点ポイントが設定される。
そして、焦点ポイントに焦点が合うように撮像レンズ21の位置が移動される。そして、画像データが取り込まれ、取り込まれたデータが記録部17の撮影画像記録領域171に格納される。
以上で、第1の被写体撮影処理が終了する。
以上説明したように、第1の実施の形態におけるデジタルカメラ10によれば、障害物及び被写体を認識し、認識された被写体に焦点を合わせて撮影するので、被写体とデジタルカメラ10との間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影することができる。
なお、図3に示す第1の被写体撮影処理のステップS6において、表示画面を拡大表示する代わりに、フォーカスポイントを小さくして、被写体に焦点を合わせることとしてもよい。図9(a)に示すように、檻41a,41b,41c,41dの間隔よりもフォーカスポイントPFが大きい場合には、動物40のみにフォーカスポイントPFを合わせることができない。そこで、図9(b)に示すように、フォーカスポイントPFを小さくして、動物40のみにフォーカスポイントPFを合わせることができるようにする。
[第2の実施の形態]
次に、本発明を適用した第2の実施の形態を詳細に説明する。
第2の実施の形態に示すデジタルカメラは、第1の実施の形態に示したデジタルカメラ10と同様の構成であるため、同一の構成部分については同一の符号を付し、その構成については説明を省略する。以下、第2の実施の形態に特徴的な構成及び処理について説明する。
CPU11は、入力部12を介してユーザにより指定された障害物領域の一部に基づいて障害物を認識する。また、CPU11は、認識された障害物と焦点距離が異なる部分を被写体として認識する。
次に、動作について説明する。
図10は、第2の実施の形態のデジタルカメラのCPU11により実行される第2の被写体撮影処理を示すフローチャートである。当該処理は、CPU11と記録部17に記憶されている第2の被写体撮影処理プログラムとの協働によるソフトウエア処理により実現される処理である。
まず、CCD23の初期化が行われる(ステップS21)。次に、表示部15に撮影条件選択画面が表示される(ステップS22)。第1の実施の形態と同様に、図4に示すような項目が表示される。ここで、ユーザは、入力部12を介して、いずれかの撮影条件を選択する。
次に、ユーザにより選択された撮影条件が動物園モードである場合には(ステップS23;YES)、表示部15の表示画面(ファインダ)に表示される障害物に非焦点設定マークを合わせてシャッターボタンを半押しするよう指示される。そして、非焦点設定マークが、焦点を合わせたくない障害物の表示領域の一部にある状態でシャッターボタンが半押しされると(ステップS24;YES)、障害物の表示領域内に非焦点ポイントが設定される(ステップS25)。そして、非焦点ポイントとして設定された部分が障害物であると認識される。ここで設定された非焦点ポイントが基準点となり、基準点に対する焦点距離が測定され、記録部17に記憶される(ステップS26)。
次に、CCD23の撮像面において基準点の周りを画素1つ分だけ移動した位置が比較点として設定される(ステップS27)。図11に示すように、F6が基準点(非焦点ポイント)として設定された場合、隣の画素であるF5が比較点となる。そして、比較点に対する焦点距離が測定される(ステップS28)。
次に、基準点に対する焦点距離と比較点に対する焦点距離とが比較され、基準点に対する焦点距離と比較点に対する焦点距離とが同じ場合には(ステップS29;YES)、比較点も障害物を示していると判断され、ステップS27に戻る。そして、図11に示すように、さらに隣の画素であるF4が比較点として設定される。
なお、比較点は予め定められたルールに従って移動させればよい。例えば、図11において、まず、基準点F6から1つ左の画素F5が比較点に設定され、基準点に対する焦点距離と比較点に対する焦点距離とが同じ場合には、さらに1つ左の画素F4が比較点に設定される。そして、基準点に対する焦点距離と新たな比較点に対する焦点距離とが同じ場合には、画素F4の1つ下の画素G4が比較点に設定される。同様に、H4、H5、H6、H7、H8、G8、F8、F7というように、比較点を移動させながら基準点に対する焦点距離と比較点に対する焦点距離とが比較される。
そして、基準点に対する焦点距離と比較点に対する焦点距離とが異なる場合には(ステップS29;NO)、比較点は障害物とは異なる部分、すなわち被写体を示していると認識され、比較点の位置(被写体)に焦点が合わせられる(ステップS30)。そして、画像データが取り込まれ(ステップS31)、取り込まれたデータが記録部17の撮影画像記録領域171に格納される(ステップS32)。
ステップS23において、選択された撮影条件が動物園モードでない場合には(ステップS23;NO)、選択されたモードの処理が行われる(ステップS33)。
以上で、第2の被写体撮影処理が終了する。
以上説明したように、第2の実施の形態におけるデジタルカメラによれば、障害物及び被写体を認識し、認識された被写体に焦点を合わせて撮影するので、被写体とデジタルカメラとの間に障害物が存在する場合に、被写体に焦点を合わせて撮影することができる。障害物を示す基準点の周りを画素1つ分ずつ移動させて、障害物と焦点距離が異なる部分を被写体として認識するので、あらゆる形状の障害物に対応することができる。
なお、上記各実施の形態における記述は、本発明に係る撮影装置の例であり、これに限定されるものではない。撮影装置を構成する各部の細部構成及び細部動作に関しても本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
例えば、図12に示すように、被写体60と撮影装置との間に金網61が存在する場合、多点フォーカス70,71,72,73,74にて何か所か同じ焦点距離で焦点が合い、同じパターンが連続すると判断された場合に、金網であると認識することとしてもよい。そして、金網に対する焦点距離より長い焦点距離においてのみ焦点を合わせるようにレンズを駆動する。金網のパターンは画像データを2値化し、エッジを検出することにより求めればよい。
また、檻等の障害物をセンサで自動認識して被写体に焦点を合わせることとしてもよい。この場合、赤外線やLED(Light Emitting Diode)等の光を被写体及び障害物に照射し、反射された光を検出することにより距離を測定し、その距離の差に基づいて、遠い方を被写体と判断して焦点を合わせる。遠近2つのセンサを設けて、遠方(被写体)用のセンサは照射位置を移動できるようにしておけば所定の範囲の距離を測定することができる。
また、被写体が動く場合には、被写体に対する焦点距離及び障害物に対する焦点距離を予めメモリに記憶させておき、シャッターボタンが押下される際に、焦点距離が、予め記憶されている被写体に対する焦点距離とほぼ一致した場合に画像データを取り込むようにする。一方、焦点距離が、予め記憶されている障害物に対する焦点距離とほぼ一致した場合には、撮影を行えないようにする。
また、オートフォーカスについては、コントラストAFに限らず、位相差AF方式、アクティブ測距方式であってもよい。
第1の実施の形態におけるデジタルカメラ10の機能的構成を示すブロック図である。 撮像部16の詳細構成を示す図である。 デジタルカメラ10のCPU11により実行される第1の被写体撮影処理を示すフローチャートである。 表示部15に表示される撮影条件選択画面の例である。 檻の中の動物を撮影する際に表示部15に表示される表示画面の例である。 拡大表示された表示画面の例である。 焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値と非焦点ポイントにおけるコントラスト電圧値の例を示す図である。 焦点ポイント設定画面の例である。 フォーカスポイントを小さくして、被写体に焦点を合わせる方法を説明するための図である。 第2の実施の形態のデジタルカメラのCPU11により実行される第2の被写体撮影処理を示すフローチャートである。 基準点の周りの比較点の設定方法を説明するための図である。 被写体60と撮影装置との間に金網61が存在する場合の撮影方法を説明するための図である。
符号の説明
10 デジタルカメラ
11 CPU
12 入力部
13 RAM
14 伝送制御部
15 表示部
16 撮像部
17 記録部
18 記録媒体駆動部
19 バス
21 撮像レンズ
22 絞り機構
23 CCD
24 光学系駆動部
25 センサ部
26 駆動回路
27 アナログ処理回路
28 A/D変換回路
29 バッファレジスタ
30 信号処理回路
31 圧縮伸張回路
40 動物
41a,41b,41c,41d 檻
50 焦点設定マーク
51,52 非焦点設定マーク

Claims (5)

  1. 被写体を含む光学画像を電気信号に変換して画像データを取得する画像取得手段を備えた撮影装置において、
    前記被写体と前記撮影装置との間に存在し且つ当該撮影装置の光軸方向において前記被写体の一部と重なる障害物を認識する障害物認識手段と、
    前記被写体を認識する被写体認識手段と、
    前記認識された被写体に焦点を合わせ、前記被写体を前記障害物とともに撮影するよう前記画像取得手段を制御する制御手段と、
    を備えたことを特徴とする撮影装置。
  2. 前記画像取得手段により取得された画像データに基づいて、前記障害物を示す障害物領域の一部を指定するための障害物領域指定手段を備え、
    前記障害物認識手段は、前記指定された障害物領域の一部に基づいて前記障害物を認識することを特徴とする請求項1に記載の撮影装置。
  3. 前記画像取得手段により取得された画像データに基づいて、前記被写体を示す被写体領域の一部を指定するための被写体領域指定手段を備え、
    前記被写体認識手段は、前記指定された被写体領域の一部に基づいて前記被写体を認識することを特徴とする請求項2に記載の撮影装置。
  4. 前記被写体認識手段は、前記障害物認識手段により認識された障害物と焦点距離が異なる部分を前記被写体として認識することを特徴とする請求項2に記載の撮影装置。
  5. 被写体を含む光学画像を電気信号に変換して画像データを取得する画像取得手段を備えた撮影装置を制御するためのコンピュータに、
    前記被写体と前記撮影装置との間に存在し且つ当該撮影装置の光軸方向において前記被写体の一部と重なる障害物を認識する機能と、
    前記被写体を認識する機能と、
    前記認識された被写体に焦点を合わせ、前記被写体を前記障害物とともに撮影するよう前記画像取得手段を制御する機能と、
    を実現させるためのプログラム。
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