JP2007264250A - 撮影装置及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】撮影画像が適切な合焦範囲になる絞り値を容易に設定することである。
【解決手段】レンズ１２と、レンズ１２を介して入射される光を画像信号に変換する撮像素子１３と、フォーカスポイントまでの距離を測定する測距センサ２１と、前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、レンズ１２の焦点距離と、許容錯乱円径と、から、前記フォーカスポイントの被写界深度を算出し、前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記焦点距離及び前記撮像素子のサイズから決まる画角と、から、撮影画像の隅に対応する点のアウトフォーカス量を算出し、当該算出された被写界深度及びアウトフォーカス量を比較し、その比較結果に基づいて絞り値を当該被写界深度に応じた値に調整し、当該調整された絞り値で撮影を実行する全体制御部１１と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮影装置及びプログラムに関する。

従来、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子を備え、被写体からの光信号を撮像素子で画像信号に変換し、その画像信号のデジタル画像データを記録媒体に記録するデジタルカメラが実施されている。

デジタルカメラにおいて、通常、ユーザが合焦位置を操作入力し、その入力された合焦位置により焦点を合わせていた。また、異なる合焦位置で複数回撮影し、最も焦点のあった撮影画像データを記録する撮影装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年、測距機能及び測光機能を有するデジタルカメラが実施されている。このデジタルカメラは、測距機能により撮影画像データの焦点を自動的に決めることができ、測光機能により絞り値とシャッタスピードを自動的に決めるオート露出が可能であった。
特開平１１−２５８４８８号公報

しかし、デジタルカメラにおいて、適切な合焦範囲を有する画像を撮影することが望まれている。

例えば、被写体撮影時に、被写体の焦点を、被写体中心部の点Ａに決めると、被写体周辺部の点Ｂでは、厳密にはアウトフォーカスになる。つまり、点Ｂのピントが外れる。この現象は、焦点距離が長いほど、また被写体までの距離が短いほど顕著に現れる。

通常は、絞りを手動で絞れば問題ないが、上記従来のデジタルカメラのようなオート露出では思うような絞り値とはならない場合があった。また、絞りを開放して背景をきれいにぼかしたい場合には、フォーカスを合わせたい被写体面の中でさえもフォーカス部分とアウトフォーカス部分が存在し、このような絞り値の設定を行うことができなかった。例えば、ポートレートで女性を撮影する場合、背景をきれいにぼかしたいため、絞りを開放近くにするが、被写界深度が浅くなるため、その結果、女性の左眼にピントが合い、右目にピントが合わないような場合があった。

上記問題を解決するために、撮影者の操作入力により絞り値を調整することも考えられるが、撮影者が常に絞り値を気にせねばならず、撮影者の作業負担の低減が望まれている。

本発明の課題は、撮影画像が適切な合焦範囲になる絞り値を容易に設定することである。

上記課題を解決するために、本発明の撮影装置は、
レンズと、
前記レンズを介して入射される光を画像信号に変換する撮像素子と、
フォーカスポイントまでの距離を測定する距離測定手段と、
前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記レンズの焦点距離と、許容錯乱円径と、から、前記フォーカスポイントの被写界深度を算出する被写界深度算出手段と、
前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記焦点距離及び前記撮像素子のサイズから決まる画角と、から、撮影画像の隅に対応する点のアウトフォーカス量を算出するアウトフォーカス量算出手段と、
前記算出された被写界深度及びアウトフォーカス量を比較し、その比較結果に基づいて絞り値を当該被写界深度に応じた値に調整する絞り値調整手段と、
前記調整された絞り値で撮影を実行する撮影制御手段と、
を備えることを特徴とする。

また、例えば、前記撮像素子により撮像された画像を表示する表示手段と、
前記被写界深度に対応する合焦範囲を前記表示手段に表示させる表示制御手段と、を備えることとして構成してもよい。

また、例えば、撮影画像の使用サイズを設定する設定手段を備え、
前記被写界深度算出手段は、前記設定された使用サイズを用いて被写界深度を算出することとして構成してもよい。

また、例えば、前記レンズは、変倍及び交換の少なくとも一つが可能であり、
前記レンズの焦点距離を取得する焦点距離取得手段を備え、
前記被写界深度算出手段は、前記取得された焦点距離を用いて被写界深度を算出することとして構成してもよい。

本発明によれば、撮影画像が適切な合焦範囲になる絞り値を容易に設定できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な第１〜第４の実施の形態を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

（第１の実施の形態）
図１〜図４を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。図１に、本実施の形態のデジタルカメラ１の内部構成を示す。

図１に示すように、撮影装置としてのデジタルカメラ１は、被写界深度算出手段、アウトフォーカス量算出手段、絞り値調整手段、撮影制御手段、表示制御手段としての全体制御部１１と、レンズ１２と、撮像素子１３と、画像処理部１４と、画像メモリ１５と、表示手段としての表示部１６と、露光制御部１７と、シャッタ制御部１８と、絞り制御部１９と、光量センサ２０と、距離測定手段としての測距センサ２１と、フラッシュメモリ２２と、画像記録部２３と、撮影操作部２４と、設定手段としての情報操作部２５と、を備えて構成される。

全体制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ等を備え、デジタルカメラ１の各部を中央制御する。全体制御部１１は、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開されたプログラムと、ＣＰＵとの協働により、各種処理を実行する。全体制御部１１は、被写界深度算出手段、アウトフォーカス量算出手段、絞り値調整手段、撮影制御手段として機能する。

全体制御部１１のＲＯＭは、第１の撮影プログラムを記憶する。ＲＡＭに展開された第１の撮影プログラムと、ＣＰＵとの協働で後述する第１の撮影処理が実行される。全体制御部１１は、第１の撮影プログラムに基づいて、シャッタの半押し状態で被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬを比較し、その比較結果に応じて絞り値Ｆを調整し、シャッタの全押し状態で、調整後の絞り値Ｆで撮影を行う。

レンズ１２は、被写体からの光が透過する光学系であり、合焦レンズを含み固定変倍のレンズとする。レンズ１２は、図示しない光学系駆動部により合焦のためにレンズが移動される。

撮像素子１３は、ＣＣＤや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子であり、レンズ１２を介して入射された光を複数画素からなる画像を表す電気信号に変換して出力する。画像処理部１４は、撮像素子１３から出力されたアナログの電気信号をデジタルの画像データに変換し、各種画像処理を施して出力する。

画像メモリ１５は、画像処理部１４から出力される画像データを一時的に記憶するメモリである。表示部１６は、カラーＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を備え、撮影後の画像データ、撮影前のスルー画像、各種操作画面等を表示する。

露光制御部１７は、全体制御部１１の制御に基づいて、露光制御を行う。露光制御部１７は、具体的には、全体制御部１１からの絞り指示と、光量センサ２０からの光量Ｂと、に基づいて、シャッタ制御部１８のシャッタ速度Ｓ及び絞り制御部１９の絞り値Ｆを制御する。

シャッタ制御部１８は、露光制御部１７から入力されるシャッタ速度Ｓに基づいて撮像素子１３の電荷蓄積時間を制御する。絞り制御部１９は、露光制御部１７から入力される絞り値Ｆに基づいて図示しない絞り機構の絞り値を制御する。

光量センサ２０は、露光制御部１７の制御により、デジタルカメラ１の周辺光量を検知し、光量Ｂを露光制御部１７に出力する。測距センサ２１は、発光素子及び受光素子を備え、発行素子から被写体に光信号を出射しその反射光を受光素子で受光し、その受光角度等に基づいて被写体までの距離Ｌを測定して全体制御部１１に出力する。

フラッシュメモリ２２は、ユーザ設定情報や、各種初期値等を記憶する。フラッシュメモリ２２は、焦点距離ｆの規定値としての焦点距離ｆ０と、許容錯乱円径δの規定値としての許容錯乱円径δ０と、を記憶し、現在の画角θを更新自在に記憶する。

画像記録部２３は、図示しないスロットにセットされた、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード、メモリスティック、ｘＤピクチャカード等の記録メディアに画像データを記録する。記録メディアに記録される画像データは、例えば、図示しない画像圧縮部によりＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group）等の方式で圧縮されて記録される。

撮影操作部２４は、シャッタキーを備え、ユーザ（撮影者）からの撮影タイミングの操作入力を受け付けて全体制御部１１に出力する。情報操作部２５は、ユーザからの各種設定情報の操作入力を受け付けて全体制御部１１に出力する。

次に、本実施の形態における被写体撮影時の各種値を説明する。図２に、被写体とレンズ１２及び撮像素子１３との位置関係を示す。

図２に示すように、距離Ｌは、レンズ１２の主点と、フォーカスポイントとしての被写体と、の間の距離であり、焦点距離ｆは、レンズ１２の主点と撮像素子１３の受光面との間の距離とする。また、被写体は、平面として考え、点Ａから点Ｂまでの長さを有するものとする。また、レンズ１２の主点と点Ｂとの間の長さを距離ｍとし、撮像素子１３の大きさに対応する半径を長さＤとする。また、光軸と距離ｍの線との間の角度を（半）画角θとする。画角θは、撮像素子１３の端（撮影画像の画面隅）に対応する角度である。

すると、距離ｍが次式（１）により表され、画角θが次式（２）により表される。
ｍ＝Ｌ／ｃｏｓθ …（１）
θ＝ｔａｎ^−１（Ｄ／ｆ） …（２）

被写体撮影時に、被写体の焦点を、被写体中心部の点Ａに決めると、被写体周辺部の点Ｂは、厳密にはアウトフォーカスになる。つまり、点Ｂのピントが（ｍ−Ｌ）だけ外れる。この現象は、焦点距離ｆが長いほど、また距離Ｌが短いほど顕著に現れる。

画角θは、撮像素子１３の受光面の長さＤと、焦点距離ｆとにより一意的に決まる量であり、本実施の形態においては、長さＤ及び焦点距離ｆ０に対応する画角θが上記式（２）に基づいて算出されてフラッシュメモリ２２に記憶されているものとする。

次いで、図３を参照して、被写界深度Ｔの算出方法を説明する。図３に、被写界深度Ｔ及び許容錯乱円径δの関係を示す。

図３に示すように、被写界深度Ｔとは、被写体にピントを合わせたときに、このピントを合わせた点の前後のピントが合うように見える範囲をいう。また、像のボケがある一定量以下だとあたかもピントが合っているように見え、このボケ量の大きさを許容錯乱円径δという。本実施の形態において、許容錯乱円径δは、経験的に決定される量とする。

図３に示すように、物体側の被写界深度を後方被写界深度Ｔｒとし、像側の被写界深度を前方被写界深度Ｔｆとする。被写界深度Ｔは、被写体までの距離Ｌ、絞り値Ｆを用いて、次式（３）〜（５）により算出される。
Ｔｒ＝δＦＬ^２／（ｆ^２−δＦＬ） …（３）
Ｔｆ＝δＦＬ^２／（ｆ^２＋δＦＬ） …（４）
Ｔ＝Ｔｒ＋Ｔｆ …（５）

また、本実施の形態では、焦点距離ｆ、許容錯乱円径δとして、フラッシュメモリ２２に記憶される焦点距離ｆ０、許容錯乱円径δ０が用いられて被写界深度Ｔが算出される。

次に、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の動作を説明する。先ず、デジタルカメラ１の一般的な撮影動作について簡単に説明する。

デジタルカメラ１において被写体撮影では、被写体のモニタリング（スルー画像表示）と、画像撮影実行とが行われる。モニタリングにおいては、レンズ１２を介して得られた被写体の像が、撮像素子１３の受光面に結像される。レンズ１２の撮影光軸後方に配置された撮像素子１３が、露光制御部１７、シャッタ制御部１８によって走査駆動され、一定周期毎に結像した光像に対応する光電変換出力としてのアナログ信号を１画面分出力する。

このアナログ信号は、画像処理部１４により、ＲＧＢの各原色成分毎に適宜ゲイン調整された後に、デジタルデータに変換される。そのデジタルデータは、画像処理部１４により、画素補間処理及びγ補正処理を含むカラープロセス処理が行なわれて、デジタル値の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃｂ，Ｃｒ（画像データ）が生成されて画像メモリ１５に格納され、定期的にその信号が読み出されてそのビデオ信号が生成されて、表示部１６に出力される。

この表示部１６は、モニタリングにおいては電子ファインダとして機能し、撮像画像（データ）をリアルタイムに表示することとなる。この状態で、随時、ユーザの情報操作部２５を介する操作入力に基づいて、レンズ１２の変倍、露出等の撮影設定条件が設定される。

このようなモニタリング状態において、静止画撮影を行ないたいタイミングで、ユーザが撮影操作部２４を半押しすることにより、ピント及び露出が調整される。この状態で、ユーザが撮影操作部２４が全押しすることで、静止画像データが撮影される。撮影操作部２４の押下のタイミングで、画像メモリ１５に格納された１コマの画像データが読み出されて、図示しない画像圧縮部により圧縮される。その圧縮された画像データは、画像記録部２３により記録メディアに記録される。

次いで、本実施の形態の第１の撮影処理を説明する。図４に、第１の撮影処理の流れを示す。第１の撮影処理は、絞り値Ｆを調整して適切な合焦範囲の静止画の画像データを撮影する処理である。

予め、情報操作部２５を介して第１の撮影処理を行うモードが入力されて設定されているものとする。デジタルカメラ１において、例えば、撮影操作部２４を介してシャッタの半押しが入力されたことをトリガとして、第１の撮影プログラムに基づいて全体制御部１１により第１の撮影処理が実行される。また、第１の撮影処理実行中、露光制御部１７により適宜露光制御が行われるものとする。

図４に示すように、先ず、撮影操作部２４の状態に基づいて、シャッタの状態が、半押し、全押し、キャンセルのうちから判別される（ステップＳ１１）。シャッタの状態がキャンセルの場合（ステップＳ１１；キャンセル）、第１の撮影処理が終了する。

シャッタの状態が全押しの場合（ステップＳ１１；全押し）、撮像素子１３及び画像処理部１４を介して撮影された被写体の１枚の画像データが撮影画像データとして画像メモリ１５に記憶されることにより、被写体が撮影され（ステップＳ１２）、第１の撮影処理が終了する。画像メモリ１５に記憶された画像データは、情報操作部２５を介するユーザ操作により、画像記録部２３で画像記録される。

シャッタの状態が半押しの場合（ステップＳ１１；半押し）、測距センサ２１により被写体までの距離Ｌが測定され、その距離Ｌが測距センサ２１から読み取られて取得される（ステップＳ１３）。そして、設定中の絞り値Ｆが露光制御部１７から読み取られて取得される（ステップＳ１４）。

そして、ステップＳ１５として、フラッシュメモリ２２から、焦点距離ｆ０、許容錯乱円径δ０が読み出される。ステップＳ１３で取得された距離Ｌと、ステップＳ１４で取得された絞り値Ｆと、読み出された焦点距離ｆ０及び許容錯乱円径δ０と、を用いて、上記式（３）〜（５）に基づいて被写界深度Ｔが算出される（ステップＳ１５）。具体的には、被写界深度Ｔとして、後方被写界深度Ｔｒが算出される。

そして、ステップＳ１６として、フラッシュメモリ２２から画角θが読み出される。Ｓ１３で取得された距離Ｌと、ステップＳ１５で取得された画角θと、を用いてアウトフォーカス量ΔＬ（＝距離ｍ−距離Ｌ）が、次式（６）に基づいて算出される（ステップＳ１６）。
ΔＬ＝Ｌ（１／ｃｏｓθ−１） …（６）

そして、ステップＳ１５で算出された被写界深度Ｔがアウトフォーカス量ΔＬ以上であるか（Ｔ≧ΔＬ）であるか否かが判別される（ステップＳ１７）。被写界深度Ｔがアウトフォーカス量ΔＬ以上である場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、撮影画像全体が合焦範囲内であり、ステップＳ１１に移行される。

被写界深度Ｔがアウトフォーカス量ΔＬ以上でない（Ｔ＜ΔＬ）場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、絞り値Ｆの拡大指示（信号）が全体制御部１１から露光制御部１７に出力され（ステップＳ１８）、ステップＳ１１に移行される。拡大指示としては、例えば、絞り値Ｆを所定値増加する（絞る）旨の指示とする。ステップＳ１８において絞り値Ｆの拡大指示が入力された露光制御部１７は、絞り制御部１９を介して図示しない絞り機構の絞り値Ｆを拡大する。

以上、本実施の形態によれば、被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬを算出し、被写界深度Ｔ≧アウトフォーカス量ΔＬとなるように絞り値Ｆを自動的に調整する。このため、撮影画像が全て合焦範囲になる絞り値Ｆを自動的に容易に設定できる。

（第２の実施の形態）
図５〜図８を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、上記第１の実施の形態に記載のデジタルカメラ１を用いるものとし、上記第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。

デジタルカメラ１の全体制御部１１のＲＯＭには、第１の撮影プログラムに代えて第２の撮影プログラムが記憶されるものとする。全体制御部１１では、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された第２の撮影プログラムと、ＣＰＵとの協働により、後述する第２の撮影処理が実行される。

本実施の形態では、表示部１６に半径ΔＤに対応する合焦範囲を表示させる。図５を参照して、被写体と半径ΔＤとの関係を説明する。図５に、被写体とレンズ１２及び撮像素子１３との関係並びに半径ΔＤを示す。

図５に示すように、焦点距離ｆ、レンズ１２の主点から被写体までの距離Ｌ、被写体は、図２と同様である。被写体は、点Ａから点Ｂまでの長さを有するが、その全てが合焦範囲ではないものとする。被写界深度Ｔ以内に収まるのは、点Ａから点ＢＢまでの長さであるものとする。このとき、点Ａから点ＢＢの長さに対応して、撮像素子１３の受光面上での合焦範囲の半径を、半径ΔＤとする

また、光軸と、レンズ１２の主点及び点ＢＢの長さとの間の角度を、角度γとする。角度γ及び半径ΔＤは、次式（７），（８）により算出される。
γ＝ｃｏｓ^−１（Ｌ／（Ｌ＋Ｔ）） …（７）
ΔＤ＝ｆ・ｔａｎγ …（８）

次に、図６〜図８を参照して、本実施の形態におけるデジタルカメラ１の動作を説明する。図６に、第２の撮影処理の流れを示す。

デジタルカメラ１において、例えば、撮影操作部２４を介してシャッタの半押しが入力されたことをトリガとして、第２の撮影プログラムに基づいて全体制御部１１により第２の撮影処理が実行される。第２の撮影処理は、絞り値Ｆが絞れる最大の合焦範囲を表示部１６に表示させるとともに、絞り値Ｆを調整して適切な合焦範囲の静止画の画像データを撮影する処理である。

ステップＳ２１〜Ｓ２７は、第１の撮影処理のステップＳ１１〜Ｓ１７と同様である。ステップＳ２７の実行後、絞り値Ｆの拡大指示（信号）が全体制御部１１から露光制御部１７に出力される（ステップＳ２８）。但し、ステップＳ２８において、絞り値Ｆを拡大すると、シャッタ速度Ｓが遅くなり過ぎて撮影画像にブレが出るおそれがある場合に、拡大指示が出力されないものとする。

そして、現在の絞り値Ｆが露光制御部１７から読み取られて取得される（ステップＳ２９）。そして、ステップＳ２９において読み取られた絞り値Ｆが、前回取得した絞り値Ｆに比べて変化しているか（絞り値Ｆを絞れたか）否か（ブレ防止のためこれ以上絞り値Ｆを絞れなかったか）が判別される（ステップＳ３０）。絞り値Ｆが変化した場合（ステップＳ３０；ＹＥＳ）、ステップＳ２１に移行される。

絞り値Ｆが変化しない場合（ステップＳ３０；ＮＯ）、ステップＳ３１として、ステップＳ２１で取得された距離Ｌと、ステップＳ２５で算出された被写界深度Ｔと、を用いて、上記式（７）に基づいて角度γが算出される。この角度γと、焦点距離ｆ０と、を用いて、上記式（８）に基づいて半径ΔＤが算出される。この算出した半径ΔＤに対応する合焦範囲が、表示部１６に表示中の撮影画像に重ね合わされて表示され（ステップＳ３１）、ステップＳ２１に移行される。

図７及び図８を参照して、第２の撮影処理における表示部１６の表示例を説明する。図７に、表示画面２００を示す。図８に、表示画面２００内の被写体表示エリア２１０Ａを示す。

第２の撮影処理においては、モニタリング時（シャッタ半押し状態）では、図７に示すような表示画面２００が表示される。表示画面２００は、被写体表示エリア２１０と、撮影情報表示エリア２２０と、を有する。被写体表示エリア２１０には、被写体が表示される。図７の例では、被写体としての机上に置かれた定規及びノートが斜めビュー（定規等に対して垂直方向からずれた角度の視点）で表示されている。

撮影情報表示エリア２２０は、合焦ランプ点灯部２２１と、合焦範囲２２２と、フォーカス優先絞りオートモードインジケータ２２３と、レンズ焦点距離情報２２４と、印刷サイズ２２５と、シャッタ速度２２６と、絞り値２２７と、一般撮影情報２２８と、を有する。

合焦ランプ点灯部２２１は、合焦時に点灯して合焦を撮影者に示す。合焦範囲２２２は、フォーカスセンタからの奥行き及び手前の合焦範囲を示す。図７の例では、合焦ランプ点灯部２２１が、フォーカスセンタから奥行き５ｍ〜手前２ｍに合焦範囲が有ることを示している。

フォーカス優先絞りオートモードインジケータ２２３は、点灯により、フォーカス優先絞りオートモード（第２の撮影処理に相当するモード）を示し、点滅により、合焦範囲２１１の表示中であることを示す。図７の例では、フォーカス優先絞りオートモードインジケータ２２３が、例えば、「Ｆ」の文字の点灯又は点滅により状態を示している。

レンズ焦点距離情報２２４は、焦点距離ｆの値を示す。図７の例では、レンズ焦点距離情報２２４が、例えば、焦点距離ｆの値８５ｍｍを示している。印刷サイズ２２５は、撮影画像のプリントサイズ相当の大きさを示すである。プリントサイズとしては、Ｌ：Ｌ版、Ｐ：ハガキ、Ｃ：２Ｌ版、６：六つ切り、４：四つ切りがある。図７の例では、印刷サイズ２２５が、例えば、Ｌ版を示している。

シャッタ速度２２６は、シャッタ速度Ｓを示す。図７の例では、シャッタ速度２２６が、例えば、１／３０ｓを示している。絞り値２２７は、絞り値Ｆを示す。図７の例では、絞り値２２７が、例えば、２．８を示している。一般撮影情報２２８は、その他の撮影情報を示す。

第２の撮影処理のステップＳ３１において半径ΔＤに対応する合焦範囲の表示がされる場合、例えば、図８に示す被写体表示エリア２１０Ａが表示部１６に表示される。被写体表示エリア２１０Ａは、合焦範囲２１１と、アウトフォーカス範囲２１２と、フォーカスセンタ２１３と、を有する。

合焦範囲２１１は、半径ΔＤに対応する合焦範囲である。図８の例では、斜めビューであるので、合焦範囲２１１が楕円形となっている。垂直ビューでは、合焦範囲２１１が円形となる。

以上、本実施の形態によれば、被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬを算出し、被写界深度Ｔ≧アウトフォーカス量ΔＬとなるように絞り値Ｆを自動的に調整するとともに、ブレが発生しない最大の合焦範囲を表示部１６に表示する。このため、撮影画像が全て合焦範囲になる絞り値Ｆを自動的に容易に設定できるとともに、ユーザが撮影画像中の適切な合焦範囲を視覚により確認できる。

（第３の実施の形態）
図９〜図１１を参照して、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。本実施の形態は、デジタルカメラ１Ａを用いるものとし、上記第１及び第２の実施の形態と異なる部分を主として説明する。

先ず、図９を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図９に、本実施の形態のデジタルカメラ１Ａの内部構成を示す。本実施の形態のデジタルカメラ１Ａは、デジタルカメラ１と同様の構成を有するが、全体制御部１１、レンズ１２、フラッシュメモリ２２、情報操作部２５に代えて、全体制御部１１Ａ、レンズ１２Ａ、フラッシュメモリ２２Ａ、情報操作部２５Ａを有する。

全体制御部１１Ａは、全体制御部１１と同様であるが、全体制御部１１ＡのＲＯＭには、第１の撮影プログラムに代えて第３の撮影プログラムが記憶されるものとする。全体制御部１１Ａでは、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された第３の撮影プログラムと、ＣＰＵとの協働により、後述する第３の撮影処理が実行される。第３の撮影処理は、絞り値Ｆが絞れる最大の合焦範囲を表示部１６に表示させるとともに、レンズ１２Ａの焦点距離ｆ及びプリントサイズに合う許容錯乱円径δに応じて絞り値Ｆを調整して適切な合焦範囲の静止画の画像データを撮影する処理である。

レンズ１２Ａは、レンズ１２と同様であるが、交換及びズーム（変倍）が可能なレンズであり、焦点距離取得手段としてのレンズ制御部１２１を有する。レンズ制御部１２１は、全体制御部１１Ａからの要求により、レンズ１２Ａのズーム状態に対応する焦点距離ｆを取得して全体制御部１１Ａに出力する。

フラッシュメモリ２２Ａは、フラッシュメモリ２２と同様であるが、予め、焦点距離ｆ０、許容錯乱円径δ０を記憶しなく、撮像素子１３の長さＤと、後述する許容錯乱円径表３００と、を予め記憶する。情報操作部２５Ａは、情報操作部２５と同様に各種操作入力を受けつけるが、図示しないプリントサイズスイッチを有するものとする。プリントサイズスイッチは、ユーザからの撮影画像の使用サイズとしてのプリントサイズ入力を受け付け、そのスイッチ状態を保持可能であるものとする。

次に、図１０を参照して、フラッシュメモリ２２Ａに記憶する許容錯乱円径表３００を説明する。図１０に、許容錯乱円径表３００の構成を示す。

許容錯乱円径表３００は、プリントサイズと許容錯乱円径の関係を示す表であり、項目として、プリントサイズの表示名３１０と、プリントサイズのサイズ３２０と、許容錯乱円径δ３３０と、を有する。サイズ３２０は、例えば、縦×横で表現される。サイズ３２０は、例えば、縦×横で表現される。また、プリントサイズと、許容錯乱円径δとの対応は、経験的に予め決められて設定されるものとする。

次に、図１１を参照して、本実施の形態におけるデジタルカメラ１Ａの動作を説明する。図１１に、第３の撮影処理の流れを示す。

デジタルカメラ１Ａにおいて、例えば、撮影操作部２４を介してシャッタの半押しが入力されたことをトリガとして、第３の撮影プログラムに基づいて全体制御部１１Ａにより第３の撮影処理が実行される。

ステップＳ４１，Ｓ４２は、第２の撮影処理のステップＳ２１，Ｓ２２と同様である。シャッタの状態が半押しである場合（ステップＳ４３；半押し）、情報操作部２５Ａのプリントサイズスイッチからプリントサイズが読み取られ、フラッシュメモリ２２Ａから許容錯乱円径表３００が読み出され、読み取られたプリントサイズが許容錯乱円径δに変換される（ステップＳ４３）。そして、レンズ１２Ａのレンズ制御部１２１から現在の焦点距離ｆが読み取られて取得される（ステップＳ４４）。

そして、ステップＳ４４において焦点距離ｆが変化する（まだズーム可能）か変化しない（ズーム不可能か）否かが判別される（ステップＳ４５）。焦点距離ｆが変化する場合（ステップＳ４５；ＹＥＳ）、絞り値Ｆの拡大指示がキャンセルされる（ステップＳ４６）。絞り値Ｆの拡大指示のキャンセルは、実際には、絞り値Ｆの縮小指示となる。

ステップＳ４５，Ｓ４６は、撮影中の複雑な操作に追従するために設けられる。ステップＳ４７，Ｓ４８は、第２の撮影処理のステップＳ２３，Ｓ２４と同様である。

焦点距離ｆが変化しない場合（ステップＳ４５；ＮＯ）又はステップＳ４６の実行後、ステップＳ４７で取得された距離Ｌと、ステップＳ４３で取得されたδと、ステップＳ４４で取得された焦点距離ｆと、ステップＳ４８で取得された絞り値Ｆと、を用いて、上記式（３）〜（５）に基づいて被写界深度Ｔ（後方被写界深度Ｔｒ）が算出される（ステップＳ４９）。

そして、ステップＳ５０として、フラッシュメモリ２２Ａから長さＤが読み出され、長さＤと、ステップＳ４９で取得された焦点距離ｆとを用いて、上記式（２）により、角度θが算出される。この算出された画角θと、Ｓ４７で取得された距離Ｌと、を用いてアウトフォーカス量ΔＬが、上記式（６）に基づいて算出される（ステップＳ５０）。ステップＳ５１〜Ｓ５５は、第２の撮影処理のステップＳ２７〜Ｓ３１と同様である。

以上、本実施の形態によれば、レンズ１２Ａの交換及びズーム変更（焦点距離ｆの変更）と、プリントサイズに応じた許容錯乱円径δと、を変更自在に、被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬを算出し、被写界深度Ｔ≧アウトフォーカス量ΔＬとなるように絞り値Ｆを自動的に調整するとともに、ブレが発生しない最大の合焦範囲を表示部１６に表示する。このため、レンズ１２Ａの焦点距離ｆ及びプリントサイズに応じた、撮影画像が全て合焦範囲になる絞り値Ｆを自動的に容易に設定できるとともに、ユーザが撮影画像中の適切な合焦範囲を視覚により確認できる。

（第４の実施の形態）
図１２を参照して、本発明に係る第４の実施の形態を説明する。本実施の形態は、上記第３の実施の形態に記載のデジタルカメラ１Ａを用いるものとし、上記第３の実施の形態と異なる部分を主として説明する。

本実施の形態においてデジタルカメラ１Ａは、静止画撮影のみでなく、動画撮影機能を有するものとする。この構成において、静止画撮影では、第１〜第３の実施の形態と同様に、シャッタ半押し→全押しの流れで撮影処理を行う。動画撮影では、スタンバイ状態→シャッタ押下（動画撮影スタート）→撮影状態→押下解除（シャッタ解除）の流れで撮影処理を行うものとする。

本実施の形態において、全体制御部１１ＡのＲＯＭには、第３の撮影プログラムに代えて第４の撮影プログラムが記憶されるものとする。全体制御部１１Ａでは、ＲＯＭから読み出されてＲＡＭに展開された第４の撮影プログラムと、ＣＰＵとの協働により、後述する第４の撮影処理が実行される。

シャッタ制御部１８は、全体制御部１１Ａからの制御より、撮像素子１３の動画撮影時の各コマの電荷蓄積時間を制御する。撮影操作部２４は、撮影状態スイッチを備え、ユーザからの操作入力された動画撮影時のスタンバイ状態、記録状態、停止状態の指示入力を受け付けて保持する。記録状態とは、画像記録部２３による記録メディアへ動画画像データを記録する状態である。スタンバイ状態とは、画像記録部２３による記録メディアへの動画画像データの記録を停止中で撮影開始又は再開をスタンバイする状態である。

画像記録部２３は、動画撮影されてた画像データは、図示しない画像圧縮部によりＭＰＥＧ（Motion Picture Experts Group）方式等の圧縮方式で圧縮されて画像記録部２３により記録メディアに記録される。記録先は、デジタルビデオテープ、ＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disc Recordable）等としてもよい。

次に、図１２を参照して、本実施の形態におけるデジタルカメラ１Ａの動作を説明する。図１２に、第４の撮影処理の流れを示す。第４の撮影処理は、絞り値Ｆが絞れる最大の合焦範囲を表示部１６に表示させるとともに、レンズ１２Ａの焦点距離ｆ及びプリントサイズに合う許容錯乱円径δに応じて絞り値Ｆを調整して適切な合焦範囲の動画の画像データを撮影する処理である。

デジタルカメラ１Ａにおいて、例えば、撮影操作部２４を介して動画撮影モードがオン入力されたことをトリガとして、第４の撮影プログラムに基づいて全体制御部１１Ａにより第４の撮影処理が実行される。

先ず、ユーザから操作入力される撮影操作部２４の撮影状態スイッチの状態に基づいて、動画撮影の撮影状態が、スタンバイ状態、記録状態、停止状態のいずれであるかが判別される（ステップＳ６１）。撮影状態が停止状態である場合（ステップＳ６１；停止）、停止状態に移行され（ステップＳ６２）、第４の撮影処理が終了する。

撮影状態がスタンバイ状態である場合（ステップＳ６１；スタンバイ）、ステップＳ６３が実行される。ステップＳ６３は、第３の撮影処理のステップＳ４３と同様である。そして、スタンバイ状態に移行される（ステップＳ６４）。

ステップＳ６５〜Ｓ６９は、第３の撮影処理のステップＳ４４，Ｓ４７〜Ｓ５０と同様である。そして、ステップＳ６８で算出された被写界深度Ｔと、ステップＳ６９で算出されたアウトフォーカス量ΔＬと、の関係が判別される（ステップＳ７０）。具体的には、Ｔ≧ΔＬと、Ｔ＜ΔＬと、Ｔ≫ΔＬ（例えば、ＴとΔＬとの差が所定閾値以上）と、の３つの場合に判別される。

Ｔ≧ΔＬの場合（ステップＳ７０；≧）、ステップＳ６１に移行される。Ｔ＜ΔＬの場合（ステップＳ７０；＜）、ステップＳ７１〜Ｓ７４が実行される。ステップＳ７１〜Ｓ７４は、第３の撮影処理のステップＳ５２〜Ｓ５５と同様である。

Ｔ≫ΔＬの場合（ステップＳ７０；≫）、ステップＳ７５，Ｓ７６が実行される。ステップＳ７５，Ｓ７６は、第３の撮影処理のステップＳ４６、Ｓ４４と同様である。

そして、ステップＳ７７として、ステップＳ６３で取得されたδと、ステップＳ６５で取得された焦点距離ｆと、ステップＳ６６で取得された距離Ｌと、ステップＳ７６で取得された絞り値Ｆと、を用いて、上記式（３）〜（５）に基づいて被写界深度Ｔ（後方被写界深度Ｔｒ）が再算出される。また、フラッシュメモリ２２Ａから長さＤが読み出され、長さＤと、ステップＳ４９で取得された焦点距離ｆとを用いて、上記式（２）により、角度θが算出される。この算出された画角θと、Ｓ４７で取得された距離Ｌと、を用いてアウトフォーカス量ΔＬが、上記式（６）に基づいて再算出される（ステップＳ７７）。そして、ステップＳ７８が実行される。ステップＳ７８は、第３の撮影処理のステップＳ５１と同様である。

Ｔ＜ΔＬである場合（ステップＳ７８；ＮＯ）、ステップＳ７９が実行され、ステップＳ６１に移行される。ステップＳ７９は、ステップＳ７４と同様である。Ｔ≧ΔＬである場合（ステップＳ７８；ＹＥＳ）、表示部１６に表示中の半径ΔＤに対応する合焦範囲が消去され（ステップＳ８０）、ステップＳ６１に移行される。

撮影状態が記録状態である場合（ステップＳ６１；スタンバイ）、記録状態に移行され（ステップＳ８１）、ステップＳ６５に移行される。記録状態では、撮像素子１３等で撮像された動画の画像データが画像記録部２３により記録メディアに記録される。

以上、本実施の形態によれば、動画撮影において、レンズ１２Ａの交換及びズーム変更（焦点距離ｆの変更）と、プリントサイズに応じた許容錯乱円径δと、を変更自在に、被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬを算出し、Ｔ≫ΔＬでなく且つ被写界深度Ｔ≧アウトフォーカス量ΔＬとなるように絞り値Ｆを自動的に調整するとともに、ブレが発生しない最大の合焦範囲を表示部１６に表示する。このため、動画撮影において、レンズ１２Ａの焦点距離ｆ及びプリントサイズに応じた、撮影画像が全て合焦範囲になる絞り値Ｆを自動的に容易に設定できるとともに、ユーザが撮影画像中の適切な合焦範囲を視覚により確認できる。

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及びプログラムの一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記第１〜第４の実施の形態において、被写界深度Ｔを深くするように絞り値Ｆを調整する制御としたが、これに限定されるものではない。例えば、被写界深度Ｔを浅くするように絞り値Ｆを調整可能な構成としてもよい。このとき、プリントサイズの設定機能を応用することで、焦点の合う範囲をきちんと決めながら背景をぼかすような構成としてもよい。

また、上記第１及び第２の実施の形態において、レンズ１２は、ズーム機能が無く画角θを固定としたが、これに限定されるものではない。例えば、レンズ１２をズーム可能なレンズとして構成してもよい。この場合、第３及び第４の実施の形態と同様に、レンズ１２の焦点距離ｆ及び画角θが可変の値となり、被写界深度Ｔ及びアウトフォーカス量ΔＬの計算ごとに焦点距離ｆ及び画角θが取得又は算出される構成となる。

また、上記第２〜第４の実施の形態では、絞り値Ｆが絞りきれなくなった場合に、合焦範囲を表示部１６に表示する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、随時合焦範囲を表示部１６に表示したり、合焦範囲の表示／消去をユーザの操作入力により切替えたすることとしてもよい。また、合焦範囲の表示は、図８の例に限定されるものではなく、合焦範囲の輪郭のみを線で表したり、非合焦範囲の重ね合わせの模様を点滅表示させること等としてもよい。

また、第３及び第４の実施の形態において、情報操作部２５Ａがプリントサイズ入力を保持するスイッチを備える構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、十字キー等を介するメニュー操作により、ユーザの操作入力を受け付ける構成としてもよい。

また、第１〜第４の実施の形態において、露光制御部１７の既存の露光制御を活かして絞り値Ｆを調整する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、被写体までの距離及び明るさからダイレクトに絞り値Ｆを制御する構成としてもよい。また、上記第１〜第４の実施の形態の少なくとも２つを組み合わせることとしてもよい。

また、上記各実施の形態におけるデジタルカメラ１の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、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ことは勿論である。

本発明に係る第１の実施の形態のデジタルカメラ１の内部構成を示すブロック図である。 被写体とレンズ１２及び撮像素子１３との位置関係を示す図である。 被写界深度Ｔ及び許容錯乱円径δの関係を示す図である。 第１の撮影処理を示すフローチャートである。 被写体とレンズ１２及び撮像素子１３との関係並びに半径ΔＤを示す図である。 第２の撮影処理を示すフローチャートである。 表示画面２００を示す図である。 表示画面２００内の被写体表示エリア２１０Ａを示す図である。 本発明に係る第３の実施の形態のデジタルカメラ１Ａの内部構成を示すブロック図である。 許容錯乱円径表３００の構成を示す図である。 第３の撮影処理を示すフローチャートである。 第４の撮影処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１，１Ａ デジタルカメラ
１１，１１Ａ 全体制御部
１２，１２Ａ レンズ
１３ 撮像素子
１４ 画像処理部
１５ 画像メモリ
１６ 表示部
１７ 露光制御部
１８ シャッタ制御部
１９ 絞り制御部
２０ 光量センサ
２１ 測距センサ
２２，２２Ａ フラッシュメモリ
２３ 画像記録部
２４ 撮影操作部
２５，２５Ａ 情報操作部

Claims (5)

1. レンズと、
   前記レンズを介して入射される光を画像信号に変換する撮像素子と、
   フォーカスポイントまでの距離を測定する距離測定手段と、
   前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記レンズの焦点距離と、許容錯乱円径と、から、前記フォーカスポイントの被写界深度を算出する被写界深度算出手段と、
   前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記焦点距離及び前記撮像素子のサイズから決まる画角と、から、撮影画像の隅に対応する点のアウトフォーカス量を算出するアウトフォーカス量算出手段と、
   前記算出された被写界深度及びアウトフォーカス量を比較し、その比較結果に基づいて絞り値を当該被写界深度に応じた値に調整する絞り値調整手段と、
   前記調整された絞り値で撮影を実行する撮影制御手段と、
   を備えることを特徴とする撮影装置。
2. 前記撮像素子により撮像された画像を表示する表示手段と、
   前記被写界深度に対応する合焦範囲を前記表示手段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に記載の撮影装置。
3. 撮影画像の使用サイズを設定する設定手段を備え、
   前記被写界深度算出手段は、前記設定された使用サイズを用いて被写界深度を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影装置。
4. 前記レンズは、変倍及び交換の少なくとも一つが可能であり、
   前記レンズの焦点距離を取得する焦点距離取得手段を備え、
   前記被写界深度算出手段は、前記取得された焦点距離を用いて被写界深度を算出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の撮影装置。
5. コンピュータを、
   フォーカスポイントまでの距離を測定する手段、
   前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、レンズの焦点距離と、許容錯乱円径とから前記フォーカスポイントの被写界深度を算出する手段、
   前記測定されたフォーカスポイントまでの距離と、前記焦点距離及び前記レンズを介して入射される光を画像信号に変換する撮像素子のサイズから決まる画角とから、撮影画像の隅に対応する点のアウトフォーカス量を算出する手段、
   前記算出された被写界深度及びアウトフォーカス量を比較し、その比較結果に基づいて絞り値を当該被写界深度に応じた値に調整する手段、
   前記調整された絞り値で撮影を実行する手段、
   として機能させるためのプログラム。

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