JP2007199171A - 撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影者が意図する被写界深度ならびにピントを容易に合焦することができる撮影装置及び撮影方法を提供する。
【解決手段】撮影可能な画角内にある少なくとも１つの注目被写体までの距離を計測する計測ステップ（Ｓ０１）と、計測ステップで計測した全ての注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、焦点位置及び絞りの口径を調整する被写界調整ステップ（Ｓ０６、０８）と、被写界調整ステップで調整された焦点位置及び絞りの口径で撮影する撮影ステップ（Ｓ１６）とを有する撮影方法である。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮影者が意図する被写界深度ならびにピントを容易に合焦することができる撮影装置及び撮影方法に関する。

撮影において、ピントが合焦する範囲を被写界深度と呼ぶ。
被写界深度が深いと、遠くに位置する撮影対象と近くに位置する撮影対象とを、共にピントが合焦した状態で鮮明に撮影することができる。逆に被写界深度を浅くすると、画像中にはピントの合焦している部分と合焦していない部分が生じ、遠近感を表現した画像を撮影することができる。

一般には、露出が一定であるときは、絞りを小さくすればするほど、被写界深度が深くなり、逆に絞りを大きくすればするほど被写界深度は浅くなる。
しかしながら、被写界深度と絞りの関係は複雑であるため、一般の撮影者にとって、意図するような被写界深度で撮影することは、非常に困難である。

そこで、被写界深度を調整して、撮影者が所望する画像を提供する技術が開示されている。
特許文献１では、複数の被写体にピントが合焦した画像を得るため、撮影範囲にある被写体の合焦状態を評価し、評価の高い被写体が被写界深度に含まれるよう調整する技術が提案されている。
また、特許文献２では、自然なぼけ効果を撮影画像に付加するため、ぼかしたい部分を指定し、その部分にピントが合焦しないように、被写界深度を調整する技術が提案されている。
特開２００１−１１６９８０号公報 特開２００３−１２５２８１号公報

特許文献１に記載の技術を用いれば撮影範囲にある被写体にピントを合焦させることが可能であるが、逆に全ての画像にピントが合焦した画像しか撮影できず、撮影の自由度がなくなってしまう。また、撮影者は必ずしも、画像中の占有面積の大きい被写体にピントを合わせたいわけではないため、撮影者の意図しない画像が撮影されてしまう危険性がある。

また、特許文献２に記載の技術では、ぼかしたい部分を指定し、その部分にピントが合焦しないように、被写界深度を調整することから、逆に、ピントを合焦したい被写体にピントを合焦することが難しくなり、撮影者の意図しない画像が撮影されてしまう危険性がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影者が意図する被写界深度ならびにピントを容易に合焦することができる撮影装置及び撮影方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための、本発明に係る請求項１に記載の撮影装置は、光学系を介して結像した被写体像を電気信号に変換してメモリに記憶する撮影装置であって、前記光学系の焦点位置を変化させる焦点手段と、前記光学系の絞りの口径を変化させる絞り手段と、画角内にある少なくとも１つの注目被写体までの距離を計測する計測手段と、前記計測手段で計測した全ての注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点手段及び前記絞り手段を調整する被写界調整手段と、前記被写界調整手段で調整された焦点位置及び絞りの口径で撮影する撮影手段とを有する。

また本発明に係る請求項２に記載の撮影装置は、上記記載の発明である撮影装置において、前記計測手段が計測した注目被写体までの距離を表示する距離表示手段を更に有する。

また本発明に係る請求項３に記載の撮影装置は、上記記載の発明である撮影装置において、前記距離表示手段で表示された距離を選択又は選択解除する距離選択手段を更に有し、前記被写界調整手段は、選択された状態の各距離に対応する注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点手段及び前記絞り手段を調整する。

また本発明に係る請求項４に記載の撮影装置は、上記記載の発明である撮影装置において、前記計測手段で計測した全ての注目被写体、又は前記距離選択手段で選択された距離の範囲内の注目被写体の全てについて、ボケ量の値を前記焦点手段と絞り手段を制御では所定の値以内にすることができない場合には、それら注目被写体から前記ボケ量を所定の値以内にする被写体を選択する被写体選択手段をさらに有し、前記被写界調整手段は、前記選択手段で選択された被写体のボケ量が所定の値以内になるように前記焦点手段及び前記絞り手段を調整する。

また本発明に係る請求項５に記載の撮影装置は、上記記載の発明である撮影装置において、前記計測手段は、自動又はマニュアルで注目被写体に焦点を合わせることによりその注目被写体までの距離を計測する。

また本発明に係る請求項６に記載の撮影方法は、焦点位置及び絞りの口径を変化させることが可能な光学系と、情報を表示するディスプレイとを有する撮影装置で被写体を撮影する方法であって、撮影可能な画角内にある少なくとも１つの注目被写体までの距離を計測する計測ステップと、前記計測ステップで計測した全ての注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点位置及び前記絞りの口径を調整する被写界調整ステップと、前記被写界調整ステップで調整された焦点位置及び絞りの口径で撮影する撮影ステップとを有する。

また本発明に係る請求項７に記載の撮影方法は、上記記載の発明である撮影方法において、前記計測ステップで計測した注目被写体までの距離を表示する距離表示ステップを更に有する。

また本発明に係る請求項８に記載の撮影方法は、上記記載の発明である撮影方法において、前記距離表示ステップで表示された距離を選択又は選択解除する距離選択ステップを更に有し、前記被写界調整ステップは、選択された状態の各距離に対応する注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点位置及び前記絞りの口径を調整する。

また本発明に係る請求項９に記載の撮影方法は、上記記載の発明である撮影方法において、前記計測ステップで計測した全ての注目被写体、又は前記選択状態の距離に対応する注目被写体の全てについて、ボケ量の値を前記被写界調整ステップでは所定の値以内にすることができない場合には、それら注目被写体から前記ボケ量を所定の値以内にする被写体を選択する被写体選択ステップを更に有し、前記被写界調整ステップは、前記被写界調整ステップで選択された被写体のボケ量が所定の値以内になるように前記焦点手位置及び前記絞りの口径を調整する。

また本発明に係る請求項１０に記載の撮影方法は、上記記載の発明である撮影方法において、前記計測ステップは、自動又はマニュアルで注目被写体に焦点を合わせることによりその注目被写体までの距離を計測する。

本発明の撮影装置及び撮影方法によれば、撮影者が意図する被写界深度ならびに合焦状態を容易に設定することができるため、撮影者が意図する画像を簡単に撮影することができる。

次に本発明の原理について説明する。
本発明は、絞りと被写界深度の複雑な関係を意識することなく、簡単に、撮影者の意図する被写界深度に調整する技術を提供するものである。

撮影者は、まずオートフォーカス（ＡＦ）を用いてピントを合焦したい複数点までの距離を測定する。そして、測定した複数の点が被写界深度内に入るように、絞り、ピントを調整する。
このとき、測定した最大距離又は最小距離が被写界深度の境界値となるように、絞り、ピントを調整しても良い。

なお、ピントを合焦した複数の点のそれぞれについて、距離、被写界深度の度合い等を表す値が示される。これによって、撮影者は、意図する被写界深度か否かを判断することができる。また、これによって、撮影者は、意図する被写界深度に修正することができる。

〔第１の実施の形態〕
図１は、撮影装置１の構成を示すブロック図である。撮影装置１には、処理部１１、操作入力部１２、通信部１３、撮像部１４、記憶部１５及び表示部１６が設けられている。

処理部１１は、撮影装置１の動作を統括的に制御する。操作入力部１２は、ユーザからの操作指示入力を受取るための入力デバイスである。通信部１３は、外部装置（例えば、パーソナルコンピュータ）との間で情報の授受を行う通信インターフェースである。撮像部１４は、被写体像を撮影してその画像データを生成する。記憶部１５は、画像データなどを保存する。表示部１６は、画像などを表示する液晶ディスプレイである。

図２は、撮影装置１を背面から見た図である。
撮影装置１の背面には、表示部１６及び操作入力部１２が設けられている。そして、操作入力部１２には、十字キー３２、ズームボタン３３、シャッターボタン３４及びキャンセルボタン３５が設けられている。
十字キー３２を操作すると、表示部１６に表示されるカーソルの位置が移動する。ズームボタン３３を操作すると、画角を望遠あるいは広角に調整することができる。シャッターボタン３４を操作すると、撮影動作が開始する。キャンセルボタン３５を操作すると、直前の操作を取り消すことができる。このキャンセルボタン３５の働きについては後で詳しく述べる。

次に、撮影処理の概略の手順を説明する。なお、以下に説明する処理は、撮影処理機能の内主な機能に関する処理である。従って、以下の説明に記載されていない機能であっても、図１及び２の説明に記載された機能は撮影処理機能に含まれる。
ユーザが表示部１６に表示されるメニュー画面（不図示）から、撮影モードとして「被写界優先モード」を選択すると、図３に示す被写界優先モード処理が開始される。

ステップＳ０１において、ユーザはオートフォーカス機能を用いて被写体までの距離を測定する。例えば、ユーザは、対象となる被写体に中心点を合わせて、シャッターボタン３４を半押しする。そうすると、オートフォーカス機能が動作して被写体までの距離が測定される。
ステップＳ０２において、処理部１１は、測定した距離を表示部１６に表示する。ユーザはこのようにしてシャッターボタン３４の半押し操作を繰り返すことにより、複数の被写体までの距離を測定する。図４に示す表示部１６の距離表示領域２１には、測定された複数の指定点までの距離が表示される。

ステップＳ０３において、指定点が複数測定されているかどうかを調べる。
ステップＳ０３でＹｅｓの場合、即ち、測定された指定点が１つである場合は、撮影者による次の操作を待機する。
ステップＳ０３でＮｏの場合、即ち、測定された指定点が複数ある場合は、ステップＳ０４において、測定された距離の最大値と最小値とを求め、ステップＳ０５において、図４に示す表示部１６の範囲表示領域２２に表示する。そして、ステップＳ０６に示す撮影パラメータ調整処理（図５）を起動する。

撮影パラメータ調整処理では、測定された複数の指定点が被写界深度に含まれるようにフォーカス値と絞り値とを計算する。
ここで被写界深度の計算方法について説明する。図６には、被写界深度を与える式を示している。

被写界深度には、前方被写界深度Ｌｆと後方被写界深度Ｌｒとが定義されている。この前方被写界深度Ｌｆと後方被写界深度Ｌｒとを算出するためには、レンズからの情報と、撮像素子に関する情報が必要である。即ち、レンズからの情報としては、レンズの明るさ（Ｆナンバー）、被写体までの距離Ｌ、レンズの焦点距離ｆである。撮像素子に関する情報としては、撮像素子の対角長ｌ、解像識別能力Ｇ、プリント時の対角長Ｐｌである。
ここで、許容錯乱円の半径δは、ぼけ量に対応する値である。即ち、δが小さいほど合焦状態の良いことを示している。

図５のステップＴ０１において、測定した複数の指定点を含む被写界深度が設定できるかどうかを調べる。
ステップＴ０１でＹｅｓの場合、図６に示す式に基づいて、ステップＴ０２において、フォーカス値と絞り値（又は絞り口径）とを計算する。

その手順は次のとおりである。まず、所定量以下のボケ量に対応したδを設定する。また、最小距離を前方被写界深度Ｌｆ、最大距離を後方被写界深度Ｌｒとする。そして、図６に示す２つの式から、被写体までの距離Ｌとレンズの明るさＦを求める。被写体までの距離Ｌからは、フォーカス値が求められ、レンズの明るさＦからは、絞り値が求められる。これによって、複数の指定点については、全てぼけ量をδ以下の値にすることができる。
そして、撮影パラメータ調整処理を終了する。

ステップＴ０１でＮｏの場合、即ち、測定した複数の指定点を含む被写界深度が設定できない場合、ステップＴ０３において、被写界深度が浅すぎるかどうかを調べる。

図７は、被写界深度が浅すぎる例を示す図である。
距離表示領域２１に表示された距離は、最小距離が９．９ｍ、最大距離が１０．１ｍであるため、距離の範囲は僅か２０ｃｍである。従って、約１０ｍ離れた位置において２０ｃｍの範囲を被写界深度として設定することはできない。

ステップＴ０３でＹｅｓの場合、即ち、被写界深度が浅すぎる場合は、ステップＴ０４において、指定された距離を中心として被写界深度を最小とするように設定する。
即ち、このケースでは、被写界深度を与える上述の式を適用することができない。そこで、例えば、指定点の平均値である１０ｍをフォーカス位置とする。そして、絞り量を最大値とする。なお、フォーカス位置の算出に際しては、平均値ではなく、前方被写界深度と後方被写界深度との関係を考慮して算出しても良い。
そして、撮影パラメータ調整処理を終了する。

ステップＴ０３でＮｏの場合、即ち、被写界深度が浅すぎない場合は、ステップＴ０５において、指定点が最大値側に偏っているかどうかを調べる。

図８は、指定点が最大値側に偏っている例を示す図である。
距離表示領域２１に表示された距離は、最小距離が０．１ｍ、最大距離が１５ｍであり、最小距離を除いて他の指定点は最大距離側に偏っている。また、最大値と最小値との間の距離は１５ｍあるため、このように広い範囲に被写界深度を設定することはできない。

図５のステップＴ０５でＹｅｓの場合、即ち、指定点が最大値側に偏っている場合は、ステップＴ０６において、最小値の影響をできるだけ小さくするように設定値を定める。即ち、最小値に影響されて他の指定点の合焦精度が低下することを防止する。
例えば、最小値を除外した他の指定点の平均値をフォーカス位置とする。そして、絞り量を最小値とする。
そして、撮影パラメータ調整処理を終了する。

ステップＴ０５でＮｏの場合、即ち、指定点が最小値側に偏っている場合は、ステップＴ０７において、最大値の影響をできるだけ小さくするように設定値を定める。即ち、最大値に影響されて他の指定点の合焦精度が低下することを防止する。
例えば、最大値を除外した他の指定点の平均値をフォーカス位置とする。そして、絞り量を最小値とする。
そして、撮影パラメータ調整処理を終了する。

図３のステップＳ０７に戻り、設定値を通常の処理で算出できたか否かを調べる。即ち、図５のステップＴ０２による処理が行われたか否かを調べる。
ステップＳ０７でＮｏの場合、即ち、設定値を通常の処理で算出できた場合は、ステップＳ０８において、算出結果に基づいてフォーカス位置と絞り量を撮影装置１に設定する。

ステップＳ０７でＹｅｓの場合、即ち、設定値を通常の処理で算出できなかった場合は、ステップＳ０９において、その旨を撮影装置１の表示部１６に表示する。
例えば、被写界深度が浅い場合は、図７に示すように、表示部１６の範囲表示領域２２に「IMPOSSIBLE」と表示する。指定点が偏っている場合は、図８に示すように、表示部１６の範囲表示領域２２に「OVER」と表示する。
そして、ステップＳ０８において、算出結果に基づいてフォーカス位置と絞り量を撮影装置１に設定する。

続いて、撮影者は直前に入力した測定点をキャンセルするかどうかを判断する。そして、キャンセルしたい場合は、キャンセルボタン３５を操作する。
ステップＳ１０でＹｅｓの場合、即ち、キャンセルボタン３５が押されたときは、ステップＳ１１において、直近に入力された距離データを消去する。例えば、図８の距離表示領域２１から「０．１ｍ」の表示を消去する。
そして、ステップＳ１２において、表示部１６の表示を更新し、ステップＳ０１に戻って上述の処理を実行する。

ステップＳ１０でＮｏの場合、即ち、キャンセルボタン３５が押されず、ステップＳ１５でＹｅｓの場合、即ち、シャッターボタン３４が押されたときは、ステップＳ１６において、設定されたフォーカス位置と絞り値に基づいて撮影動作を開始する。

一方、ステップＳ１５でＮｏの場合、即ち、キャンセルボタン３５とシャッターボタン３４のいずれもが操作されないときは、ステップＳ０１に戻り、上述の処理を繰り返して実行する。

〔第１の実施の形態のバリエーション〕
以上説明した第１の実施の形態の他に、種々のバリエーションが考えられる。

（１）バリエーション１
第１の実施の形態では、図３のステップＳ１０において直近に入力された距離データをキャンセルすることができたが、バリエーション１では、撮影者は、任意の指定点を選択することもできる。
例えば、図８の距離表示領域２１に表示された５つの測定点の内、合焦精度を低下させる「０．１ｍ」、「１５ｍ」を消去することができる。また、所望の被写界深度の画像を得るために、「１３ｍ」、「１５ｍ」を選択することもできる。

（２）バリエーション２
第１の実施の形態では、撮影者の意思に基づいて直近に入力された距離データをキャンセルしたが、撮影装置１が自動的に所定の合焦精度を得る距離データを選択するようにしても良い。
例えば、入力された指定点、あるいは撮影者が選択した指定点に基づいてフォーカス位置と絞り値とを求めた場合、許容錯乱円の半径δ、即ち、ボケ量が所定の値にならないときは、ボケ量が所定の値になるように再度指定点を選択することもできる。

（３）バリエーション３
また、ボケ量を使用態様に応じて選択するように構成することもできる。
例えば、許容できるボケ量をどの程度に設定するかを、印刷するサイズと撮像装置の種類によって選択し、そのボケ量に対応して被写界深度を調整しても良い。

（４）バリエーション４
更に、指定点の距離測定は、オートフォーカスでなく手動によって行うこともできる。例えば、手動操作によって撮影者が距離リングを回転し、被写体に焦点を合わせることで距離を計測しても良い。

なお、上述の実施の形態で説明した各機能は、ハードウエアを用いて構成しても良く、また、ソフトウエアを用いて各機能を記載したプログラムをコンピュータに読み込ませて実現しても良い。また、各機能は、適宜ソフトウエア、ハードウエアのいずれかを選択して構成するものであっても良い。

更に、各機能は図示しない記録媒体に格納したプログラムをコンピュータに読み込ませることで実現させることもできる。ここで本実施の形態における記録媒体は、プログラムを記録でき、かつコンピュータが読み取り可能な記録媒体であれば、その記録形式は何れの形態であってもよい。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

撮影装置の構成を示すブロック図。 撮影装置を背面から見た図。 被写界優先モード処理手順を示すフロー図。 撮影装置を背面から見た図。 撮影パラメータ調整処理を示すフロー図。 被写界深度を与える式を示す図。 被写界深度が浅すぎる例を示す図。 指定点が最大値側に偏っている例を示す図。

符号の説明

１…撮影装置、１１…処理部、１２…操作入力部、１３…通信部、１４…撮像部、１５…記憶部、１６…表示部、２１…距離表示領域、２２…範囲表示領域、３４…シャッターボタン、３５…キャンセルボタン。

Claims (10)

1. 光学系を介して結像した被写体像を電気信号に変換してメモリに記憶する撮影装置であって、
   前記光学系の焦点位置を変化させる焦点手段と、
   前記光学系の絞りの口径を変化させる絞り手段と、
   画角内にある少なくとも１つの注目被写体までの距離を計測する計測手段と、
   前記計測手段で計測した全ての注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点手段及び前記絞り手段を調整する被写界調整手段と、
   前記被写界調整手段で調整された焦点位置及び絞りの口径で撮影する撮影手段と
   を有することを特徴とする撮影装置。
2. 前記計測手段が計測した注目被写体までの距離を表示する距離表示手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記距離表示手段で表示された距離を選択又は選択解除する距離選択手段を更に有し、
   前記被写界調整手段は、選択された状態の各距離に対応する注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点手段及び前記絞り手段を調整することを特徴とする請求項２に記載の撮影装置。
4. 前記計測手段で計測した全ての注目被写体、又は前記距離選択手段で選択された距離の範囲内の注目被写体の全てについて、ボケ量の値を前記焦点手段と絞り手段を制御では所定の値以内にすることができない場合には、それら注目被写体から前記ボケ量を所定の値以内にする被写体を選択する被写体選択手段をさらに有し、
   前記被写界調整手段は、前記選択手段で選択された被写体のボケ量が所定の値以内になるように前記焦点手段及び前記絞り手段を調整することを特徴とする請求項３に記載の撮影装置。
5. 前記計測手段は、自動又はマニュアルで注目被写体に焦点を合わせることによりその注目被写体までの距離を計測することを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
6. 焦点位置及び絞りの口径を変化させることが可能な光学系と、情報を表示するディスプレイとを有する撮影装置で被写体を撮影する方法であって、
   撮影可能な画角内にある少なくとも１つの注目被写体までの距離を計測する計測ステップと、
   前記計測ステップで計測した全ての注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点位置及び前記絞りの口径を調整する被写界調整ステップと、
   前記被写界調整ステップで調整された焦点位置及び絞りの口径で撮影する撮影ステップと
   を有することを特徴とする撮影方法。
7. 前記計測ステップで計測した注目被写体までの距離を表示する距離表示ステップを更に有することを特徴とする請求項６に記載の撮影方法。
8. 前記距離表示ステップで表示された距離を選択又は選択解除する距離選択ステップを更に有し、
   前記被写界調整ステップは、選択された状態の各距離に対応する注目被写体のボケ量が所定の値以内になるように、前記焦点位置及び前記絞りの口径を調整することを特徴とする請求項７に記載の撮影方法。
9. 前記計測ステップで計測した全ての注目被写体、又は前記選択状態の距離に対応する注目被写体の全てについて、ボケ量の値を前記被写界調整ステップでは所定の値以内にすることができない場合には、それら注目被写体から前記ボケ量を所定の値以内にする被写体を選択する被写体選択ステップを更に有し、
   前記被写界調整ステップは、前記被写界調整ステップで選択された被写体のボケ量が所定の値以内になるように前記焦点手位置及び前記絞りの口径を調整することを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
10. 前記計測ステップは、自動又はマニュアルで注目被写体に焦点を合わせることによりその注目被写体までの距離を計測することを特徴とする請求項６に記載の撮影方法。

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