JP2007328360A

JP2007328360A - 自動焦点カメラ及び撮影方法

Info

Publication number: JP2007328360A
Application number: JP2007196483A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Senba; 威彦仙波; Mitsufumi Misawa; 充史三沢; Akihisa Yamazaki; 彰久山崎
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2007-12-20

Abstract

【課題】被写体像中に存在する複数の被写体までの距離をそれぞれ測距し、それぞれのフォーカス位置にて複数回撮影することにより、距離の異なる複数の被写体が混在していても、利用者が意図する被写体に合焦した画像を得ることが可能なオートフォーカス装置及び方法を提供する。
【解決手段】撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ複数回合焦させるためにレンズ群１２又はＣＣＤ１４の撮像面の複数の移動位置が測定可能なフォーカス位置情報測定手段を設け、前記測定手段により測定された各フォーカス位置に前記レンズ群又はＣＣＤ１４の撮像面を順次移動させるＡＦモータ２４と、前記レンズ群又はＣＣＤ１４撮像面が各フォーカス位置に移動するごとに撮影する撮影手段とを備えたので、距離の異なる複数の被写体が混在していても利用者の意図する被写体に合焦した画像を得ることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は自動焦点カメラ及び撮影方法に係り、特に複数の被写体に対し合焦させて撮影を実施する自動焦点カメラ及び撮影方法に関する。

主要な被写体に確実に合焦させる方法として、小さい測距エリアを多点設け、カメラが最良のポイントを判断し合焦させる多点測距カメラが特許文献１に示されている。また、特許文献２には、撮影者の視線を検知し、視線の近辺に測距エリアを設けるというカメラが知られている。
特開平６−３１３８３９号公報特開平６−２８９２７９号公報

しかしながら上述の特許文献１に示されている方法では、撮影者の意図する被写体に合致するとは限らないという不具合があった。

また、特許文献２に示されている方法では、利用者が眼鏡を使用している時には、カメラが利用者の視線を察知しにくいことにより、意図する被写体に合焦しないという不具合が生じていた。

上記のように従来の自動焦点カメラでは、カメラが判断したピント位置と、利用者の希望するピント位置が異なることが多々発生する。これは、利用者が希望するピント位置にある被写体が小さく、希望ピント位置前後に面積の広い被写体が存在する場合に発生しやすい。たとえば、山をバックにして手前の人物にピントが欲しい場合において頻繁に発生する不具合である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、距離の異なる複数の被写体が混在していても、利用者の意図する被写体に合焦した画像を得ることが可能な自動焦点カメラ及び撮影方法を提供することを目的としている。

本発明は、前記目的を達成するために、撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ別々に合焦させるためのフォーカスレンズ又は撮像面の複数の移動位置の測定が可能な測定手段と、前記測定手段により測定された各移動位置に前記フォーカスレンズ又は撮像面を順次移動させるフォーカス調節手段と、前記フォーカス調節手段により前記フォーカスレンズ又は撮像面が各移動位置に移動するごとに撮影する撮影手段とを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ別々に合焦させるためのフォーカスレンズ又は撮像面の複数の移動位置の測定が可能な測定手段と、前記測定手段により測定された各移動位置に前記フォーカスレンズ又は撮像面を順次移動させるフォーカス調節手段と、前記フォーカス調節手段により前記フォーカスレンズ又は撮像面が各移動位置に移動するごとに撮影する撮影手段とを備えたので、距離の異なる複数の被写体が混在していても利用者の意図する被写体に合焦した画像を得ることが可能となる。

本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法によれば、撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ別々に合焦させるためのフォーカスレンズ又は撮像面の複数の移動位置の測定が可能な測定手段と、前記測定手段により測定された各移動位置に前記フォーカスレンズ又は撮像面を順次移動させるフォーカス調節手段と、前記フォーカス調節手段により前記フォーカスレンズ又は撮像面が各移動位置に移動するごとに撮影する撮影手段とを備えたので、距離の異なる複数の被写体が混在していても利用者の意図する被写体に合焦した画像を得ることが可能となる。

以下添付図面に従って本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明に係る自動焦点（以下ＡＦと略す）カメラ及び撮影方法が適用された電子カメラの実施の形態を示すブロック図である。

電子カメラ１０の光学系は、フォーカスの調節が可能な撮影レンズ群１２と、被写体像を電気信号に変換するＣＣＤ（固体撮像素子）１４とを備えている。ＣＣＤ１４によって得られた撮像信号はＡＦ評価値検出手段１６に伝送される。ＡＦ評価値検出手段１６では、撮像信号をデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換したのちにコントラストが大きい成分を抽出する処理を行う。更に被写体像を各エリアに分割して、各エリアに於けるコントラストを合計して平均し、ＣＰＵ１８に出力する。

また、ＣＰＵ１８には読み書き可能な記憶手段であるＲＡＭと、ＣＰＵ１８の動作を司るプログラムや定数等が収められている読み出し専用の記憶手段であるＲＯＭが備えられている。

ＣＰＵ１８には、撮影データを表示する表示手段２０と、撮影データの記録または読み出しを行う記憶手段２２とが接続されている。またＣＰＵ１８には、レンズ群１２のフォーカス（ピント）を調節する手段であるＡＦモータ２４が接続されており、ＣＰＵ１８からの指令によってフォーカスの調節を行うことができる。なお、レンズ群１２とＣＣＤ１４の撮像面の距離情報であるフォーカス位置情報が測定可能で、該位置情報はＣＰＵ１８に入力されている。また、電子カメラ１０には１段目でＡＦやＡＥを指令するとともに、２段目で撮影を指令する図示しないレリーズスイッチが設けられている。

上記のフォーカスを調節する手段の構成では、レンズ群１２を光軸方向に移動させてフォーカス調節を行っているが、撮像面であるＣＣＤ１４を光軸方向に移動させてフォーカス調節を行っても、本発明の目的を達成することが可能となる。

上記のとおり構成された電子カメラ１０のＡＦ方法について説明する。

最初、レンズ群１２のフォーカスは最も遠距離撮影の位置に待機している。撮影する像は、撮影レンズ群１２を介して固体撮像素子（ＣＣＤ）１４の受光面に結像される。そしてこの被写体像はＣＣＤ１４内の各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された電荷信号はＡＦ評価値検出手段１６に伝送され、ここで各画素ごとのＲ、Ｇ、Ｂ信号がデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換されて高周波成分抽出回路にてオートフォーカスを行う場合のピント（合焦位置）を判定するためのＡＦ評価値が算出される。

ＡＦ評価値検出手段１６では、たとえば８×８のＡＦ積算領域に分割した被写体像のデータの高周波成分を、隣接する画素間での輝度の差をコントラストとして算出する。各々の領域においてコントラストを求め、各領域に於けるコントラストを合計して平均し、ＡＦ評価値としてＣＰＵ１８に出力する。

このようにしてフォーカス位置を無限遠から最も近い位置まで動かして、各フォーカス位置におけるＡＦ評価値を求める。すなわち、無限遠の１点目におけるΣＡ１のＡＦ評価値が測定されると、次にＣＰＵ１８はＡＦモータ２４に対してレンズ群１２を光軸に沿ってフォーカスの「近」側に１ステップ移動させる指令を出力する。この時の１ステップは、図示しない絞りの絞り込み具合に応じて変動する被写界深度の幅に設定しておくとＡＦ評価値の測定点数が少なくて済むので、ＡＦの高速化が計れる。

そして以下同様にしてＡＦ評価値ΣＡ２、ΣＡ３、ΣＡ４…を求めて、ＡＦサーチを行ってゆく。そして、ΣＡ１〜ΣＡ１３のＡＦ評価値の中でＡＦ評価値が最大値を示すフォーカス位置を算出し、その位置を合焦位置と判定する。そしてそのフォーカス位置にフォーカスを合わせて撮影を行う。また、隣接するフォーカス位置のＡＦ評価値どうしを結ぶ曲線が複数の変曲点を持つ場合には、上に凸となる変曲点を合焦位置と判定してもよい。このように合焦位置が複数算出された場合には各々の合焦位置で撮影を行い、それぞれのデータは記憶手段２２に記憶される。また、被写体には遠い位置に背景が存在し、その他の主要被写体が近い位置に集中している場合には、背景の合焦位置を削除して、背景の合焦位置では撮影しないように設定してもよい。なお、一般に空、海、壁といったコントラストの低い背景に対してコントラストＡＦを行うと、得られるＡＦ評価値は低い値を示す。

なお、本発明を、撮影データの書き換えが可能な電子カメラ１０に適用した場合には、各々の合焦位置で撮影したデータを一時記憶しておき、後に表示して必要な画像データのみを選択して記憶手段２２に記憶してもよい。

図２にＡＦサーチの測定結果例を示す。

図２では、主要な被写体がフォーカス位置「７」の距離に集中して存在している被写体像をＡＦサーチした結果を示している。同図のＡＦ評価値であるΣＡｎ（ｎ＝１、２、３、…、１３）はΣＡ７のフォーカス距離にて最大値を示しており、そのピークははっきりしている。ここでＣＰＵ１８は、ΣＡ７の近傍のΣＡ６やΣＡ８等のＡＦ評価値からΣＡ７が上に凸の変曲点であることや、ΣＡ７が最大値であること等を用いて、ΣＡ７のフォーカス位置が合焦位置であることを判定する。

図３に複数の距離の位置に被写体像が混在する撮影範囲を示す。

同図によれば、撮影範囲３０には、電子カメラ１０にいちばん近い所に居る人物３２と、人物３２よりも離れた位置に存在する自動車３４と、遠方に存在する背景３６とが混在している。この図３に示した被写体像に関してＡＦサーチを実行して各々のフォーカス位置におけるＡＦ評価値を算出すると、図４に示すＡＦサーチ結果が得られる。

図４によれば、背景３６のフォーカス位置におけるＡＦ評価値ΣＢ４と、自動車３４のフォーカス位置におけるＡＦ評価値ΣＢ８と、人物３２のフォーカス位置におけるＡＦ評価値ΣＢ１２の近傍にてＡＦ評価値が上に凸の変曲点を形成している。したがって、ＣＰＵ１８は、フォーカス位置が「４」と「８」と「１２」の位置が合焦位置であると判断して、これらのフォーカス位置でそれぞれ撮影を行う。

図５に本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法を適用した場合の撮影のタイミングチャートを示す。

同図によれば、時刻ｔ１にて電子カメラ１０に設けられているレリーズスイッチの１段目が押されるとＡＦサーチを開始し、フォーカス位置を「１」から「１３」までステップ移動して各フォーカス位置におけるＡＦ評価値を算出する。そしてｔ１０からｔ１１の間に合焦位置を算出してｔ１２にてフォーカス位置を「１２」の位置に再び移動して撮影スタンバイ状態になる。ここでフォーカス位置「１２」の位置にレンズ群を停止させる際に、フォーカス位置を（近）側から停止させてしまうとＡＦサーチ時に実行した停止方向である（遠）側からの停止方向と異なるので、レンズ群の駆動系の摩擦やバックラッシの影響を受ける場合にはＡＦサーチ時に停止した「１２」の位置とは異なる位置に停止してしまうヒステリシス現象が発生する。この問題を解決するためには、フォーカス位置「１２」に停止させる場合には図５のｔ１１からｔ１２の時刻に示すとおり、一旦「１２」の位置より（遠）側に移動させたのちに再び（近）側に向かってフォーカス位置を移動し「１２」の位置で停止させる。なお、ＡＦ駆動系がヒステリシスを生じない構造である場合には、（近）又は（遠）のどちら側から停止させても問題は生じない。

そして、電子カメラ１０に設けられているレリーズスイッチの２段目が押されたら、フォーカス位置「１２」の位置で撮影し、次に「８」の位置、次に「４」の位置と、同様にフォーカス位置を移動して連続撮影を実行する。電子カメラ１０のレリーズボタンの１段目と２段目とが連続して押された場合には、ｔ１からｔ１７までの処理を連続して実行する。

なお、図５に示したｔ１１からｔ１７までの連続撮影の方法では、フォーカスの停止位置におけるヒステリシスを無くすために往復する時間を要するので撮影に時間がかかる。そこで、複数のフォーカス位置において連続して撮影を実行する「ブラケットモード」の場合には、図６のｔ３１からｔ３５の時刻に示すように、一旦フォーカス位置を全ての撮影フォーカス位置よりも（遠）側に移動させてから連続撮影すると、撮影時間を短縮することができる。

なお、上記の説明ではＣＣＤ１４から出力される画像データから合焦位置を算出するコントラストＡＦの測距手段を用いた自動焦点カメラの例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、三角測量式、外光パッシブ式、光アクティブ式、超音波式等、他の測距手段を用いても本発明の目的は達成される。また、電子カメラに限らず銀塩カメラの自動焦点カメラ及び撮影方法にも適用することが可能である。

本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法が適用された電子カメラの実施の形態を示すブロック図ＡＦサーチの測定結果例を示す図複数の位置に被写体像が混在する撮影範囲を示す図複数の位置に被写体像が混在する撮影範囲のＡＦサーチの測定結果を示す図本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法を適用した撮影のタイミングチャート本発明に係る自動焦点カメラ及び撮影方法を適用した撮影のタイミングチャート

符号の説明

１０…電子カメラ、１２…レンズ群、１４…ＣＣＤ（固体撮像素子）、１６…ＡＦ評価値検出手段、１８…ＣＰＵ、２０…表示手段、２２…記憶手段、２４…ＡＦモータ、３０…撮影範囲

Claims

フォーカスレンズ又は撮像面の位置を所定のステップずつ順次移動させた場合における撮影手段からの各出力信号に基づいて得られた単一の合焦曲線における複数のピークに応じて撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ別々に合焦させるためのフォーカスレンズ又は撮像面の複数の合焦位置の測定が可能な測定手段と、前記測定手段により測定された前記単一の合焦曲線における複数のピークに応じた各合焦位置に前記フォーカスレンズ又は撮像面を順次移動させるフォーカス調節手段と、前記フォーカス調節手段により前記フォーカスレンズ又は撮像面が各合焦位置に移動するごとに撮影する撮影手段と、を備え、
前記所定のステップは、被写界深度の幅に設定されていることを特徴とする自動焦点カメラ。
前記撮影手段は、前記フォーカスレンズ又は撮像面が背景以外の主要被写体の合焦位置に移動するごとに撮影する請求項１に記載の自動焦点カメラ。
前記フォーカスレンズ又は撮像面が各合焦位置に移動するごとに前記撮影手段が撮影することで得られた画像を一時的に記憶する記憶部と、
前記一時記憶部に記憶された画像の内、所望の画像を選択する選択部と、
前記一時記憶部に記憶された画像の内、前記選択部の選択した所望の画像を記録する記録部と、
をさらに備える請求項１または２に記載の自動焦点カメラ。
フォーカスレンズ又は撮像面の位置を被写界深度の幅ずつ順次移動させた場合における撮影手段からの各出力信号に基づいて得られた単一の合焦曲線における複数のピークに応じて撮影範囲中に存在する複数の被写体をそれぞれ別々に合焦させるためのフォーカスレンズ又は撮像面の複数の合焦位置を測定し、前記測定された前記単一の合焦曲線における複数のピークに応じた各合焦位置に前記フォーカスレンズ又は撮像面を順次移動させ、前記フォーカスレンズ又は撮像面が各合焦位置に移動するごとに撮影することを特徴とする撮影方法。