JP2007114414A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】デジタルカメラにおいて、マクロ撮影時のフォーカスアシストを行う。
【解決手段】フォーカシングモードの設定が「アシストモード」に設定されている場合、プロセッサ１４はレリーズボタンの半押し操作によりフォーカスアシストの動作を実行する。まず、山登り法でオートフォーカスを実行し、合焦評価値が最大と判断された位置にフォーカスレンズを設定する。次に、こうして設定された位置の前後に所定の幅だけフォーカスレンズを動かし、その範囲の個々の位置でイメージセンサ１２から繰り返し出力される画像信号から合焦評価値を算出する。この過程で算出された合焦評価値は、プロセッサ１４を介してＬＣＤ１６にフォーカスレンズの位置との関係をグラフ化して表示される。また、このグラフの最大値をＬＣＤ１６に表示する。さらに、現在のフォーカス位置をＬＣＤ１６に重畳表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置、特に撮影時のフォーカス調節補助に関する。

従来より、マニュアルフォーカスでの撮影時に、ユーザのフォーカス調節を容易化すべく各種の情報を表示する技術が提案されている。

例えば、下記に示す特許文献１には、操作性を損なうことなく容易にマニュアルフォーカスを実行し得るカメラを提供することを目的として、被写体像の焦点状態に応じて変化する合焦評価値を算出し、フォーカスレンズの位置を示す位置相当値と合焦評価値とを表示手段に表示することが開示されている。具体的には、合焦評価値は棒グラフ状で表示される。

また、特許文献２には、オートフォーカス機能に対応しない撮影レンズが装着された場合であっても、撮影者が手動で正確に撮影レンズの焦点調節を行うことができるデジタル一眼レフカメラを提供することを目的として、マニュアルフォーカスレンズの焦点ズレ量を検出するとともに撮像手段の出力のコントラスト変化から合焦位置を検出し、これらのデータから焦点ズレ量を補正するための補正データを設定し、合焦位置と補正データに基づいてマニュアルフォーカスレンズの焦点ズレ状態を表示してフォーカスエイドとすることが開示されている。具体的には、円形のインジケータでマニュアルフォーカスレンズが合焦範囲内にあることを示し、上記円形のインジケータの左右両側に配置された矢印のインジケータで前ピン状態あるいは後ろピン状態であることをユーザに報知している。

特開２００１−４２２０７ 特開２００５−２５０５５

このように、マニュアルフォーカスで合焦状態を実現するために合焦評価値や焦点ズレ状態を表示することで、ある程度ユーザの合焦動作の一助となるが、特にマクロ撮影時には不十分であることが多い。

すなわち、マクロ撮影時にはターゲットの被写界に複数の合焦位置（フォーカスポイント）が存在する場合が多く、単に合焦評価値を演算して表示するのみではユーザの意図するポイントにフォーカスを合わせることができない。例えば、花及びその前後に葉が存在するシーンを想定すると、花、手前の葉、奥の葉のいずれかがユーザの意図するフォーカスポイントであり、仮にユーザが花にフォーカスを合わせたいと欲しても合焦評価値のピークが複数（手前の葉、花、奥の葉）存在するために花にフォーカスを合わせることが困難であり、デジタルカメラのＬＣＤモニタでフォーカスを正確に確認することができないという実情がこの困難性を顕著にする。

このような場合、フォーカスをある位置に固定し、デジタルカメラ自体を前後に移動させて被写体を何枚か撮影し、意図通りのフォーカスが得られた画像を選択する方法もあるが煩雑である。

一方、オートフォーカス機能は近年急速な進歩を遂げており、マクロ撮影時には不十分であったとしても、オートフォーカス機能を巧みに利用しつつ、ユーザの意図するポイントにフォーカスを合わせることができれば迅速性の観点から好都合である。

本発明の目的は、デジタルカメラ等の撮像装置において、ユーザの意図するポイントに容易にフォーカスを調節できるフォーカスアシスト機能を提供することにある。

本発明は、撮影光学系と、前記撮影光学系による被写体像を受けて画像信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子からの画像信号をほぼリアルタイムで表示する画像表示装置と、前記撮影光学系のフォーカス位置を変化させるためのフォーカス駆動手段と、前記撮像素子からの画像信号を分析して合焦評価値を出力する合焦評価手段とを備えた撮像装置において、前記フォーカス駆動手段は前記撮影光学系のフォーカス位置を所定の幅で変化させ、前記合焦評価手段は前記所定の幅の範囲内の各フォーカス位置における合焦評価値を出力し、前記合焦評価値のプロファイルを前記撮影光学系のフォーカス位置に関連づけて前記画像表示装置に表示する表示制御手段を有することを特徴とする。本発明において、前記フォーカス駆動手段を手動で制御して任意のフォーカス位置に前記撮影光学系を設定する手動設定手段を備え、前記表示制御手段は、前記手動設定手段により設定されたフォーカス位置を、前記合焦評価値のプロファイルに重畳して前記画像表示装置に表示することが好適である。

本発明によれば、各フォーカス位置における合焦評価値プロファイルがフォーカスアシスト情報として表示されるので、ユーザのフォーカス合わせが迅速かつ容易化される。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係るデジタルカメラ１の構成ブロック図を示す。前後に移動して焦点の調節を行うフォーカスレンズを含む撮影レンズ１０は被写体からの像をイメージセンサ１２の撮像面に結像する。フォーカスレンズはフォーカスモータ２４で光軸に沿って前後に駆動され、フォーカスモータ２４はフォーカスモータ駆動回路２２で制御される。撮影レンズ１０にはズーム変倍用のレンズや絞り、シャッタ等も含まれるが、本実施形態に直接関係ないため省略している。

イメージセンサ１２はＣＣＤやＣＭＯＳから構成されたシングルチップのカラーメガピクセルイメージセンサで公知のＢａｙｅｒ配列カラーフィルタを含み、カラー画像信号を生成する。画像信号はプロセッサ１４に供給される。

ユーザコントロール２０はユーザ操作可能なボタンやスイッチ、キーであり、レリーズボタンや撮影モード設定ボタン、さらには後述するフォーカス位置調節用の５ｗａｙキーを含む。５ｗａｙキーは５方向の操作が可能なキーであり、具体的には上下２方向、左右２方向及び中央１方向の５方向の操作が可能である。

プロセッサ１４は画像信号をデジタル信号に変換し、ガンマ補正やホワイトバランス調整、エッジ強調処理等を実行し、ＬＣＤ１６等の表示装置に画像を表示する、また、ユーザコントロール２０としてのレリーズボタンの操作により画像を撮影してメモリ１８に記憶する。シーケンスを司るメモリ１８は内蔵あるいは外付けのいずれでもよい。プロセッサ１４はレリーズボタンの半押し（Ｓ１）操作によりＡＦセンサ１３からの信号に基づきオートフォーカスを実行する。フォーカシングモードの設定が「オートフォーカス（ＡＦ）」に設定されている場合、プロセッサ１４はレリーズボタンの半押し（Ｓ１）操作によりオートフォーカスを実行する。このオートフォーカスは、いわゆる山登り法で、イメージセンサ１２から繰り返し出力される画像信号から合焦評価値を算出する。合焦評価値は焦点の度合いを表す値で、画像のオートフォーカス領域内のコントラスト、すなわち輝度値の最大値と最小値の差、あるいは高周波域におけるＭＴＦの値などを用いる。この合焦評価値を参照しながらフォーカシング駆動回路２２によりフォーカス駆動駆動モータ２４を駆動して撮影レンズ１０のフォーカスレンズを動かし、合焦位置、すなわち合焦評価値がピークとなる点を探すことにより、オートフォーカスを実現する。その際、合焦評価値を参照しながらフォーカスレンズを動かし、前回よりも合焦評価値が増加した（合焦位置に近づく方向）場合には、さらに同じ方向にフォーカスレンズを動かし、逆に合焦評価値が前回よりも減少した（合焦位置から離れる方向）場合には、フォーカスレンズを逆方向に動かすというような動作を繰り返し、どの方向にフォーカスレンズを動かしても合焦評価値が減少するような点に到達したら、その点を合焦位置としてフォーカスレンズの動きを停止する。その後、レリーズボタンの全押し（Ｓ２）操作により画像をＪＰＥＧフォーマットやＲＡＷフォーマットとしてメモリ１８に記憶する。

フォーカシングモードの設定が「アシストモード」に設定されている場合、プロセッサ１４はレリーズボタンの半押し（Ｓ１）操作によりフォーカスアシストの動作を実行する。まず、上記のように山登り法でオートフォーカスを実行し、合焦評価値が最大と判断された位置にフォーカスレンズを設定する。次に、こうして設定された位置の前後に所定の幅だけフォーカスレンズを動かし、その範囲の個々の位置でイメージセンサ１２から繰り返し出力される画像信号から合焦評価値を算出する。この過程で算出された合焦評価値は、プロセッサ１４を介してＬＣＤ表示装置１６にフォーカスレンズの位置との関係をグラフ化して表示される。また、このグラフの最大値、つまりオートフォーカスモードの場合にはフォーカスレンズが最終的に制御される位置を、プロセッサ１４は判別して同じＬＣＤ表示装置１６に表示する。また、プロセッサ１４は５ｗａｙキーの操作に応じて、一度設定したフォーカスレンズの位置の修正を行う。

図２に、デジタルカメラ１の背面図を示す。デジタルカメラ１の背面にはＬＣＤ１６に加え、ユーザコントロール２０の１つとして５ｗａｙキー２０ａが設けられる。５ｗａｙキー２０ａは上下及び左右に操作可能であるとともに中央部が押下操作可能に構成される。５ｗａｙキー２０ａの左右キーを操作すると、プロセッサ１４はフォーカスモータ駆動回路２２に指令してフォーカスレンズを前後に微小量駆動する。例えば、左キーを操作するとフォーカスレンズを光軸に沿って前に（被写体に近づく方向に）駆動し、右キーを駆動するとフォーカスレンズを後ろに（被写体から遠ざかる方向に）駆動する。５ｗａｙキー２０ａの上下キーを操作すると、プロセッサ１４はフォーカスモータ駆動回路２２に指令してフォーカスレンズをフォーカス微調節前の、合焦評価値のピーク値位置までステップ的に復帰させる。５ｗａｙキー２０ａの中央キーを操作すると、プロセッサ１４はそれまでのピーク値位置データを全て消去するとともにＬＣＤ１６に表示された合焦評価値プロファイル等も全て非表示としてリセットする。５ｗａｙキー２０ａの中央部が操作されてリセットされない限り、プロセッサ１４は前回のピーク値位置をメモリに記憶しておき、レリーズボタンが半押しされてもオートフォーカスは実行しない。これにより、フォーカスを微調節した上での撮影が可能となる。本実施形態において、レリーズボタンが第１操作手段として機能し、５ｗａｙキー２０ａの左右キーが第２操作手段として機能し、５ｗａｙキー２０ａの上下キーが第３操作手段として機能する。

図３に、本実施形態の全体処理フローチャートを示す。まず、ユーザがユーザコントロールの撮影モード設定ボタンを操作して撮影モードをアシストモードに設定する（Ｓ１０１）。アシストモードに設定してユーザが所望の被写体に向けてデジタルカメラ１を設定し、レリーズボタンを半押し操作すると（Ｓ１０２）、プロセッサ１４は上記山登り法を用いてオートフォーカス（ＡＦ）を実行する（Ｓ１０３）。このオートフォーカス動作の終了後、フォーカスモータ２４によりフォーカスレンズをＡＦによる設定位置の前後に移動させてフォーカススキャンし、その間の合焦評価値を演算して合焦評価値がピークとなる位置を探索する（Ｓ１０４）。プロセッサ１４はフォーカスレンズを前後に駆動し、位置の関数として合焦評価値を演算してワーキングメモリに順次格納していく。そして、この動作が完了すると同時に合焦評価値（フォーカス評価値）プロファイル及びそのピーク値位置をＬＣＤ１６に表示する（Ｓ１０５）。合焦評価値プロファイルはスキャンした距離の関数としての合焦評価値をグラフ形式で表示したもので、ＬＣＤ１６の画面中央、上下、左右のいずれかに表示する。例えば、ＬＣＤ１６の画面左部に合焦評価値グラフを縦に表示する。そして、縦に表示された合焦評価値プロファイルのうちのピーク値位置を強調表示する。強調表示は、例えばピーク値位置に矢印表示する等である。上記のとおり、ＡＦ動作完了時にはこのピーク値位置にフォーカスレンズが設定される。

この状態でユーザがレリーズボタンを半押し状態から放して５ｗａｙキー２０ａの左右キーを操作すると（Ｓ１０６）、プロセッサ１４は操作量に応じてフォーカスモータ駆動回路２２を制御してフォーカスレンズを前後に駆動する（Ｓ１１１）。これによりユーザは手動でフォーカスレンズを駆動してフォーカス位置を調節することができる。その際、駆動されたフォーカスレズの位置はＬＣＤ１６の合焦評価プロファイルに重畳して表示されるので、ユーザはこれを参照しながら好みの位置にフォーカシングすることが可能となる。また、ユーザが５ｗａｙキー２０ａの上下キーを操作すると、前回のピーク値位置、つまりフォーカス調節前のピーク値位置にステップ的に復帰する。これにより、ユーザはＡＦ動作後のフォーカス位置に対して手動でフォーカス位置を微調節できるとともに、調節前のピーク値位置と比較することでフォーカス調節前後のフォーカス変化を容易に識別することができるようになる。ユーザが５ｗａｙキー２０ａを操作した場合には、その後にユーザが再びレリーズボタンを操作してもオートフォーカス動作は行わず、撮影動作に移行する（Ｓ１１３、Ｓ１１４）。ユーザが５ｗａｙキー２０ａを操作した後にリセットキーを操作すると（Ｓ１１２）、Ｓ１０２の処理に以降してレリーズボタンの半押しによるＡＦ動作が可能となる。

一方、ユーザが５ｗａｙキー２０ａを操作することなく再びレリーズボタンを半押しすると（Ｓ１０７でＹＥＳ）、プロセッサ１４は再びＡＦセンサで検出されたデフォーカス量に基づくＡＦ動作を実行する（Ｓ１０８）。そして、Ｓ１０４の処理と同様にフォーカススキャン時の合焦評価値を演算して合焦評価値プロファイルを作成しＬＣＤ１６に表示する。また、新たな合焦評価値プロファイルのピーク値位置を合わせて表示する。さらに、Ｓ１０４の処理で作成され表示された前回の合焦評価値プロファイルはＬＣＤ１６から消去するが、前回のピーク値位置は現在の合焦評価値プロファイル及びそのピーク値位置とともに表示する（Ｓ１０９，Ｓ１１０）。なお、前回のピーク値位置を現在のピーク値位置と併せて表示する際には、現在のピーク値位置と区別するための情報を表示することが好適であり、例えば前回のピーク値位置の表示色を現在のピーク値位置の表示色と異なる色とする。ユーザが５ｗａｙキー２０ａを操作することなくカメラを動かして新たな被写体に測距エリアを位置決めし、再びレリーズボタンを半押しすると、Ｓ１０７及びＳ１０８の処理を繰り返し実行して現在の合焦評価値プロファイル、現在のピーク値位置（つまり現在のフォーカスレンズ位置）、前回のピーク値位置がＬＣＤ１６に表示される。前回のピーク値位置のみならず、前々回のピーク値位置も表示色を変えて表示してもよい。ユーザは、複数回レリーズボタンを半押し操作した後で距離調節キーとして機能する５ｗａｙキー２０ａの左右キーを操作すると（Ｓ１０６）、上記したようにプロセッサ１４はこの操作に応答してフォーカスレンズを微小量だけ前後に駆動する（Ｓ１１１）。５ｗａｙキー２０ａの上下キーを操作すると前回のピーク値位置にフォーカスレンズをステップ的に駆動する。５ｗａｙキー２０ａを操作してフォーカスレンズを駆動したときのフォーカスレンズの位置情報は合焦評価値プロファイルとともに表示され、合焦評価値プロファイルのピーク値位置とは異なる色で表示される。ユーザが所望の被写体に対してフォーカスが合ったと判断すると、レリーズボタンを全押しする（Ｓ１１３）。ユーザが５ｗａｙキー２０ａを操作した後にレリーズボタンを操作すると、ＡＦは実行されないことに留意されたい。ユーザの全押し操作により撮影が行われ、撮影データがＪＰＥＧやＲＡＷ等のフォーマットでメモリ１８に記憶される（Ｓ１１４）。

なお、フォーカススキャン時の測距エリアは極力小さいエリアとすることが好適である。マクロ撮影モードの場合、遠景よりも拡大率が上がるために被写体がエリアから外れることはほとんどないからであり、またターゲット以外の被写体が測距エリアに入ってきて合焦評価値演算に算入してしまう事態を防ぐためである。その一方、ブレや風等による被写体の自然な動きにより被写体がエリアから外れてしまう場合もあり得るので、フォーカススキャン時は被写体の特徴点を常に検出して測距エリアを被写体の特徴点に追従させてもよい（測距エリアの追尾）。測距エリアのモードを固定モードにするか追尾モードにするかをユーザがユーザコントロール２０で選択できるように構成してもよい。

図４に、ＬＣＤ１６の画面に表示されるフォーカスアシスト情報の一例を示す。マクロモードに設定して花を撮影する例であり、レリーズボタンを１回だけ半押しし、その後に５ｗａｙキー２０ａの左右キーを操作してフォーカス位置を微調節した場合の例である。画面中央に測距エリア１０６が表示される。また、画面左端にレリーズボタンの半押しにより得られる合焦評価値プロファイル１００が表示され、合焦評価値プロファイル１００のピーク値位置（５ｗａｙキー２０ａを操作する前のピーク値位置）に矢印１０４が表示される。さらに、５ｗａｙキーの左右キーを操作してフォーカスレンズ１０を駆動したときの距離位置１０２がピーク値位置１０４とは異なる色で表示される。合焦プロファイル１００の縦軸はフォーカス位置（あるいは被写体までの距離）であり、例えば上部にいくほど距離が近くなり、下部にいくほど距離が遠くなることを示す。

このように、本実施形態ではオートフォーカス機能を利用して合焦評価値プロファイル及びそのピーク値位置を表示してユーザのフォーカス調節のアシストとするとともに、フォーカス位置の微調節を可能とすることで、マクロ撮影時のフォーカス合わせを容易に行うことができる。特に、フォーカス微調節時のフォーカス位置がＡＦによるフォーカス位置と対比して画面に表示されるとともに、５ｗａｙキー２０ａの上下キー操作により調節前のピーク値位置にステップ的に復帰することができるため、ユーザは自己のフォーカス調節の効果を容易に視認することができる。さらに、一度５ｗａｙキー２０ａを操作すると、リセットキーが操作されない限りたとえレリーズボタンを半押ししてもＡＦ動作は実行されないため、フォーカスを確認した状態での撮影が可能となる。

なお、本実施形態において、過去のＡＦ動作によるピーク値位置を複数ＬＣＤ１６に色を変えて表示させる場合、５ｗａｙキー２０ａの上下キーの操作によりこれら複数のピーク値位置のいずれにも選択的に復帰できるように構成するのが好適である。例えば、過去のピークを３個分表示させた場合、上下キーの１回の操作で直前のピーク値位置、２回の操作でその前のピーク値位置、３回の操作でさらにその前のピーク値位置に復帰する等である。

また、本実施形態において、５ｗａｙキー２０ａの操作とその機能は任意に設定できる。例えば本実施形態では左右キーの操作でフォーカス位置微調節機能、上下キーの操作でフォーカス位置のピーク値位置への復帰機能、中央キーの操作でリセット機能がそれぞれ実行されるとしたが、上下キーの操作でフォーカス位置微調節機能、左右キーの操作でフォーカス位置のピーク値位置復帰機能を実行してもよく、左右キーの短押しでフォーカス位置微調節機能、左右キーの長押しでフォーカス位置のピーク値位置への復帰機能を実行してもよい。もちろん、５ｗａｙキー２０ａではなく、フォーカス位置を微調節するためのボタン、フォーカス位置をピーク値位置に復帰させるためのボタン、フォーカス値調節をリセットするためのボタンをそれぞれ別個に設けてもよい。

また、本実施形態において、合焦評価値プロファイル、ピーク値位置、現在のフォーカス位置の他に、被写界深度を併せて表示することもできる。但し、被写界深度は主に銀塩フィルムカメラを前提としており、ボケ量が銀塩粒子の解像力以上か以下であるかの指標であってデジタルカメラにおいてはあまり大きな意義はなく、高画素化したデジタルカメラではその写真の用途により必要な焦点深度が決まってくる傾向がある。そこで、ユーザコントロール２０で撮影写真の用途を選択入力できる構成とし、その用途で実質的にボケが見えない範囲の指標を現在のフォーカス位置を中心に台形等で表示することも好適である。

図５に、この場合の表示例を示す。ＬＣＤ１６の画面左端に表示されるフォーカスアシスト情報のみを抽出したものである。合焦評価値プロファイル１００、５ｗａｙキー２０ａの操作により駆動されたフォーカスレンズ１０の現在のフォーカス位置１０２、合焦評価値プロファイルのピーク値位置１０４、さらにその前のピーク値位置１０６が表示されるとともに、用途に応じて定まる焦点深度が台形１０８として表示される。ユーザは用途に応じて変化する台形１０８を視認することで、どの程度までフォーカスを調節できるかを容易に確認することができ、無駄なフォーカス調節作業を回避できる。用途に応じて定まる焦点深度は予めＲＯＭ１５にテーブルとして記憶させておき、ユーザコントロール２０の操作に応じてプロセッサ１４がＲＯＭ１５に記憶されたテーブルを参照し、設定された用途に応じた焦点深度を表示すればよい。

なお、本実施形態ではまずオートフォーカスを作動させてフォーカスレンズを合焦評価値のピークと判断される位置に駆動した後に合焦評価値のプロファイルを表示する如く構成したが、マニュアルフォーカスモードでユーザが設定した被写体距離を基準として、その前後の所定の幅で合焦評価値のプロファイルを作成し、表示する如く構成してもよい。

実施形態のデジタルカメラの構成ブロック図である。 デジタルカメラの背面の配置説明図であり、５ｗａｙキーを示す説明図である。 実施形態の全体処理フローチャートである。 実施形態の画面表示説明図であり、フォーカスアシスト情報を示す説明図である。 フォーカスアシスト情報の他の説明図である。

符号の説明

１０ 撮影レンズ、１２ イメージセンサ、１４ プロセッサ、１５ ＲＯＭ、１６ ＬＣＤ、１８ メモリ、２０ ユーザコントロール、２２ フォーカスモータ駆動回路、２４ フォーカスモータ。

Claims (5)

1. 撮影光学系と、
   前記撮影光学系による被写体像を受けて画像信号に変換する撮像素子と、
   前記撮像素子からの画像信号をほぼリアルタイムで表示する画像表示装置と、
   前記撮影光学系のフォーカス位置を変化させるためのフォーカス駆動手段と、
   前記撮像素子からの画像信号を分析して合焦評価値を出力する合焦評価手段と、
   を備えた撮像装置において、
   前記フォーカス駆動手段は前記撮影光学系のフォーカス位置を所定の幅で変化させ、
   前記合焦評価手段は前記所定の幅の範囲内の各フォーカス位置における合焦評価値を出力し、
   前記合焦評価値のプロファイルを前記撮影光学系のフォーカス位置に関連づけて前記画像表示装置に表示する表示制御手段
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１記載の撮像装置において、さらに、
   前記フォーカス駆動手段を手動で制御して任意のフォーカス位置に前記撮影光学系を設定する手動設定手段を備え、前記表示制御手段は、前記手動設定手段により設定されたフォーカス位置を、前記合焦評価値のプロファイルに重畳して前記画像表示装置に表示することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２記載の装置において、
   前記表示制御手段は、前記合焦評価値のピーク値位置も併せて表示することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３記載の装置において、さらに、
   前記フォーカス位置を前記ピーク値位置に復帰させるための操作手段を備え、前記フォーカス駆動手段は、前記操作手段からの信号に応じて撮影光学系のフォーカス位置を前記ピーク値位置に復帰させるべく駆動することを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４記載の装置において、さらに、
   撮影画像の用途を入力する手段と、
   前記用途毎の焦点深度情報を記憶する記憶手段と、
   を備え、前記表示制御手段は、入力された前記用途に対応する前記焦点深度情報を所定形状で現在のフォーカスレンズ位置に重畳表示することを特徴とする撮像装置。