JP2009210832A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影光学系と、それと異なる光軸を有するファインダ光学系とを有するデジタルカメラにおいて、ファインダ光学系を用いた撮影においてパララックスが発生する場合にも、所望のフレーミングを可能とすることを目的とする。
【解決手段】撮像素子とは異なる光軸を有する内蔵、又は取り外し可能なファインダ光学系と、撮像素子により撮像された撮像画像を表示する表示手段と、撮像素子から被写体までの距離を算出する測距手段とを有する撮像装置において、測距手段によって算出される撮影レンズの焦点距離と被写体までの距離から、撮像領域とファインダ光学系による観察領域とのずれ量であるパララックス量を算出するパララックス量算出手段と、パララックス量算出手段において算出されたパララックス量に基づいて、パララックス量を補正するためのガイダンスを行う撮影ガイド手段とを備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、撮影光学系と、それと異なる光軸を有するファインダ光学系を有する撮像装置において、パララックスが生じた場合にも所望のフレーミングを可能とする撮像装置に関する。

撮影光学系と、それと異なる光軸を有するファインダ光学系（カメラ内蔵の光学ファインダもしくはアクセサリシューに取り付ける外部光学ファインダ）と、背面液晶モニタによるファインダ（ライブビュー）を有するデジタルカメラでは、電池の持ちを長くする、晴天時の屋外での撮影で背面液晶モニタの視認性が悪化する、視野を構図だけにして撮影に集中する、などの理由で、ライブビューではなく光学ファインダを用いて撮影を行われることがある。このような場合、ファインダ光学系で視認される範囲（観察領域）と、実際に撮影光学系で撮影される撮影範囲（撮像領域）との間の視差（パララックス）が発生するため、近距離もしくは近接撮影を行う場合に、撮影者が意図した撮影範囲と異なる範囲が撮影されてしまい、所望のフレーミングができないという問題がある。

そこで、パララックスを検出してこれを補正するための様々な技術が考えられ既に知られている。例えば、特許文献１、２、および３には、撮像素子の読み出し領域を変更して、光学ファインダの視野領域のみを記録する撮像装置が開示されている。特許文献４および５には、パララックス補正情報を画像と共に記録しておき、後で記録画像をトリミングする撮像装置が開示されている。特許文献６では、パララックス量より算出した観察領域と撮像領域とを液晶モニタ（ＬＣＤ）に多重表示することで、パララックスを撮影者が視覚的に確認することができる撮像装置が開示されている。また、特許文献７には、写真フイルムに露光される撮影範囲と、ＬＣＤ等の電子ファインダに表示される画像とのパララックス補正を簡単に行うことができるようにする目的で、液晶モニタ上のライブビュー画像にオンスクリーンディスプレイなどを用いてパララックス補正用の近距離補正マークを重ね合わせて表示し、これを点灯／消灯させる複合カメラが開示されている。
特開２００４−３５４４３９号公報 特開２００４−０７２１８９号公報 特開平０８−３０４９１０号公報 特開平１１−３４４７４６号公報 特開２００３−２０９７７３号公報 特開２００７−０３６９８２号公報 特開２０００−２７５７０１号公報

しかしながら、従来の撮像素子の読み出し領域を変更して光学ファインダの視野領域のみを記録する技術は、撮像素子の読み出し領域の変更の結果、実際に撮影可能な画像サイズより小さな画像サイズとなってしまい、撮影者が所望する画像サイズの画像が得られず、パララックスが撮像素子の読み出し領域変更可能範囲を超えるとパララックスの補正が出来ないという問題がある。また、パララックス補正情報を画像と共に記録しておき、後で記録画像をトリミングする技術は、トリミングの結果、実際に撮影可能な画像サイズより小さな画像サイズとなってしまい、撮影者が所望する画像サイズの画像が得られないという問題がある。さらに、パララックス量をＬＣＤ上に表示する先行技術は、パララックス量を視覚的に確認することが出来るが、パララックスの補正方法、すなわちカメラを動かす方向や補正する量などは、撮影者の技量に左右されるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、撮影光学系と、それと異なる光軸を有するファインダ光学系とを有するデジタルカメラにおいて、ファインダ光学系を用いて撮影する際、パララックスが生じた場合にも所望のフレーミングを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明における撮像装置は、撮像素子とは異なる光軸を有する内蔵、又は取り外し可能なファインダ光学系と、撮像素子により撮像された撮像画像を表示する表示手段と、撮像素子から被写体までの距離を算出する測距手段とを有する撮像装置において、測距手段によって算出される撮影レンズの焦点距離と被写体までの距離から、撮像領域とファインダ光学系による観察領域とのずれ量であるパララックス量を算出するパララックス量算出手段と、パララックス量算出手段において算出されたパララックス量に基づいて、パララックス量を補正するためのガイダンスを行う撮影ガイド手段とを備えることを特徴とする。

表示手段は、ファインダ光学系による観察領域の視野率と撮像領域の視野率との視野率の差を補正ガイド枠として表示することを特徴とする。

表示手段は、観察領域のイメージ画像と撮像画像を多重表示することを特徴とする。

表示手段は、異なるフレームサイズを半透明のガイド枠にて表示することを特徴とする。

撮影ガイド手段は、表示手段にて表示された撮像画像上に補正方向の指示を表示することで案内することを特徴とする。

撮影ガイド手段は、音声、又はブザー音によって補正方向を案内することを特徴とする。

撮影ガイド手段は、ランプによる光を用いて視覚的に補正方向を案内することを特徴とする。

撮影ガイド手段は、振動の強弱によって補正方向を案内することを特徴とする。

さらに撮影ガイド手段の始動状況を制御する撮影ガイド開始手段を有することを特徴とする。

撮影ガイド開始手段は、シャッタボタンの状態を検知し、シャッタボタンの検知結果により、撮影ガイド手段を制御することを特徴とする。

撮影ガイド開始手段は、ファインダ光学系の使用状況を検知するファインダ使用検知手段を有し、ファインダ使用検知手段の検知結果によって撮影ガイド手段を制御することを特徴とする。

ファインダ使用検知手段は、表示手段が使用されているか否かを検知することを特徴とする。

ファインダ使用検知手段は、撮影者がファインダ光学系を覗き込んでいることをセンサ、又はスイッチによって検知することを特徴とする。

ファインダ使用検知手段は、ホットシューにファインダ光学系が取り付けられたことをセンサ、又はスイッチによって検知することを特徴とする。

ファインダ使用検知手段は、ホットシューの通信端子を監視し、通信を検知することを特徴とする。

ファインダ使用検知手段は、表示手段にてファインダ光学系を使用中の専用画面が表示されていることを検知することを特徴とする。

さらに、自動的に撮影を行う自動撮影手段を備えることを特徴とする。

本発明により、撮影光学系と、それと異なる光軸を有するファインダ光学系とを有するデジタルカメラにおいて、ファインダ光学系を用いた撮影においてパララックスが発生する場合にも、撮影者が視覚や聴覚にて確認しながら補正できるため、所望のフレーミングが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態につき詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラについて本体前面から見た構成を示す図である。デジタルカメラ本体３９の前面には、ストラップ取り付け部１、解除ボタン２、モードダイヤル３、シャッタボタン４、ＡＦ窓５、電源ボタン６、ホットシュー７、フラッシュ８、アップダウンダイヤル９、マイク１０、ＡＦ補助光１１、レンズ１２、ＡＶ出力端子１３、ＵＳＢ端子１４が配置されている。モードダイヤル３を切り替えることにより、様々な撮影モードを選択することができる。レンズ１２は、沈胴式のズームレンズで構成されており、電源ボタン６によりカメラの電源が投入され、モードダイヤル３によりカメラのモードを「撮影モード」に設定することにより、デジタルカメラ３９から繰り出される。

一方、図２は、本体背面から見た図である。デジタルカメラ本体３９の背面には、液晶モニタ２０、オートフォーカス／フラッシュランプ２１、ＡＤＪ．ダイヤル２２、ズーム（望遠）／拡大表示ボタン２３、ズーム（広角）／サムネイル表示ボタン２４、↑／フラッシュボタン２５、→ボタン２６、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン２７、再生ボタン２８、←／クイックレビューボタン２９、削除／セルフタイマーボタン３０、↓／マクロボタン３１、ＤＩＳＰ．ボタン３２、ストラップ取り付け部３３、スピーカ３４、電源（ＤＣ 入力）ケーブルカバー３５、バッテリー／カードカバー３６、解除レバー３７、三脚ネジ穴（底面）３８が配置されている。

バッテリー／カードカバー３６を開けると、バッテリー挿入部とカード挿入部が設けられており、ここにバッテリーと記憶カードが装填される。再生ボタン２８は、デジタルカメラ３９のモードを「再生モード」へ指示するボタンとして機能する。撮影モード時に、このボタンが押されると、最後に撮った静止画が液晶モニタに表示される。

シャッタボタン４は、２段式のスイッチで構成されており、半押し操作と押し切り操作が可能であり、半押し操作により、自動露光／オートフォーカス（ＡＥ／ＡＦ）が作動し、押し切り操作により、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）が作動し撮影を実行する。液晶モニタ２０は、カラー表示が可能な液晶ディスプレイで構成されており、再生モード時には撮影済み画像を表示するための画像表示パネルとして利用されるとともに、各種設定操作を行なう際のユーザーインターフェース表示パネルとして利用される。また、撮影モード時には、必要に応じてライブビュー画像が表示されて、画角確認用の電子ファインダとして利用される。

ＤＩＳＰ．ボタン３２は、液晶モニタ２０のマークの表示／非表示を切り替えるなど、画面の表示状態の変更を指示するボタンとして機能する。撮影モード時、このボタンを１回押されるごとに、ヒストグラム表示→グリッドガイド表示→表示なし→液晶モニタ消灯（オフ）→通常のマーク表示→ヒストグラム表示→・・・と切り替えられ、再生モード時には、このボタンを１回押されるごとに、ヒストグラム表示→ハイライト表示→表示なし→通常のマーク表示→ヒストグラム表示→・・・と切り替えられる。また、このボタンは、入力操作のキャンセルや一つ前の操作状態に戻すことを指示するボタンとしても機能する。

また、本実施形態におけるデジタルカメラでは、図３に示すようにホットシュー７に外部ファインダ７０を取り付けることが可能である。ホットシュー７のアクセサリシュー部分の形状は規格化されており、様々なアクセサリを取り付けてシステム構成を拡張することが可能であり、デザイン上、カメラ寸法、およびコストの制約が最も少ない形態でもある。

図４は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラのシステム構成について示す図である。全体の動作は、中央処理装置（ＣＰＵ）４０によって統括制御するように構成されており、モードダイヤル３、シャッタボタン４、電源ボタン６、アップダウンダイヤル９、ＡＤＪ．ダイヤル２２、ズーム（望遠）／拡大表示ボタン２３、ズーム（広角）／サムネイル表示ボタン２４、↑／フラッシュボタン２５、→ボタン２６、ＭＥＮＵ／ＯＫボタン２７、再生ボタン２８、←／クイックレビューボタン２９、削除／セルフタイマーボタン３０、↓／マクロボタン３１、ＤＩＳＰ．ボタン３２等の操作部から入力される操作信号に基づき、所定の制御プログラムに従って、デジタルカメラ全体が統括制御される。

バスを介してＣＰＵ４０と接続されたフラッシュＲＯＭ５８には、ＣＰＵ４０が実行する制御プログラム９０、制御に必要な各種データおよび各種デバイスのばらつきを生産工程にて調整したデータをカメラ調整データ９１、ユーザー設定情報などのデジタルカメラの動作に関する各種設定情報等をカメラ設定データ９２として格納されている。カメラ設定データ９２は、デジタルカメラの各種設定情報を変更する度にデータの内容に変更が生じるが、制御プログラム９０およびカメラ調整データ９１通常では変更されない。

ＳＤＲＡＭ５４からなるメモリは、ＣＰＵ４０の演算作業用領域、画像データ、すなわち、Ｒａｗ−ＲＧＢ画像データ５５、ＹＵＶ画像データ５６、圧縮伸張画像データ５７等の一時記憶領域として利用される。

鏡胴ユニット１００は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ１０１、フォーカスレンズ１０２、それらを制御するレンズ駆動部８６、絞り８３、それらを制御する絞り駆動部８７、メカシャッタ８４、メカシャッタ８４を制御するシャッタ駆動部８８からなる。レンズ駆動部８６、絞り駆動部８７、シャッタ駆動部８８は、ＣＰＵ４０からの駆動指令により駆動制御される。デジタルカメラの電源がオン状態になると、制御プログラムはメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４にロードされ、ＣＰＵ４０はロードされた制御プログラムに従い、装置各部の動作を制御するとともに制御に必要なデータ等を、一時的にメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に保存する。

フラッシュＲＯＭ５８は、書き換え可能な半不揮発性メモリであることから、記録されている制御プログラムや制御に必要な各種データ、ユーザー設定情報を変更することが可能であり、機能のバージョンアップが容易であるという特徴をもつ。

本実施形態のデジタルカメラは、前記電源ボタン６を撮影位置に合わせることで、撮影モードに設定され、撮影が可能になる。撮影モードに設定されることにより、レンズ１０１，１０２が前記カメラ本体３９から繰り出され、撮影スタンバイ状態になる。この撮影モードの下、レンズ１０１，１０２を通過した被写体光は、絞り８３を介して固体撮像素子の受光面に結像される。

固体撮像素子は、ＣＣＤ８５で構成されており、その受光面には、所定の配列構造（ベイヤー、Ｇストライプなど）で配列された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタを介して多数のフォトダイオード（受光素子）が二次元的に配置されている。レンズ１０１，１０２を通過した被写体光は、ＣＣＤ８５の各フォトダイオードによって受光され、入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、ＣＰＵ４０の制御のもとにタイミングジェネレータ（ＴＧ）８９から与えられる駆動パルスに基づいて、信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出され、アナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）４２に加えられる。

アナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）４２は、入力された画素ごとのＲＧＢ信号をサンプリングホールド（相関二重サンプリング処理）するとともに、増幅し、Ａ／Ｄ変換器４３に出力する。Ａ／Ｄ変換器４３は、アナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）４２から出力されたアナログＲＧＢ信号をデジタルＲＧＢ信号に変換して出力し、このデジタルのＲＧＢ信号が、センサ入力制御部４４を介し、Ｒａｗ−ＲＧＢ画像データ５５としてメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に取り込まれる。

画像信号処理部４６は、メモリ５４に取り込まれたＲａｗ−ＲＧＢ画像データ５５をＣＰＵ４０の指令に従って処理し、輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ、Ｃｂ信号）へ変換し、ＹＵＶ画像データを生成する。すなわち、この画像信号処理部４６は、同時化回路（単板ＣＣＤのカラーフィルタ配列に伴う色信号の空間的なズレを補間して色信号を同時式に変換する処理回路）、ホワイトバランス補正回路、ガンマ補正回路、輪郭補正回路、輝度・色差信号生成回路等を含む画像処理手段として機能し、ＣＰＵ４０からの指令に従ってメモリ５４を活用しながら、入力されたＲＧＢ信号を信号処理することにより、輝度信号および色差信号（輝度／色差信号）を生成する。

生成された輝度／色差信号は、ＹＵＶ画像データ５６としてメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に格納される。撮影画像を液晶モニタ２０に出力する場合は、ＹＵＶ画像データ５６が、メモリ（ＳＤＲＡＭ）５４からＯＳＤＭＩＸ部４８に送られる。

ＯＳＤＭＩＸ部４８は、入力されたＹＵＶ画像データ５６の輝度／色差信号に文字や図形などのオンスクリーンディスプレイデータを重ね合わせて合成され、ビデオエンコーダ６５および液晶モニタ信号処理部４９に出力する。これにより、所要の撮影情報等が画像データに重ねて表示される。

ビデオエンコーダ６５は、入力されたＹＵＶ画像データ５６の輝度／色差信号を表示用のデジタル表示出力信号（たとえばＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換し、Ｄ／Ａ変換器６６にてデジタル表示出力信号をアナログビデオ出力信号に変換する。

ビデオＡＭＰ６７は、Ｄ／Ａ変換器６６から出力されたアナログビデオ信号を、７５Ωインピーダンス変換し、テレビなどの外部表示機器と接続するためのＡＶ出力端子１３へ出力する。これにより、ＣＣＤ８５で撮像された画像がテレビなどの外部表示機器に表示される。

一方、液晶モニタ信号処理部４９は、入力されたＹＵＶ画像データ５６の輝度／色差信号を液晶モニタ２０の入力信号形式であるＲＧＢ信号へ変換し、液晶モニタ２０へ出力する。これにより、ＣＣＤ８５で撮像された画像が液晶モニタ２０に表示される。

ＣＣＤ８５から画像信号を定期的に取り込み、その画像信号から生成される輝度／色差信号によってメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４内のＹＵＶ画像データ５６を定期的に書き換え、液晶モニタ２０およびＡＶ出力端子１３に出力することにより、ＣＣＤ８５で撮像される画像がリアルタイムに表示される。撮影者は、この液晶モニタ２０にリアルタイムに表示される画像（ライブビュー画像）を見ることにより、撮影画角を確認することができる。

撮影はシャッタボタン４の押下によって行なわれ、撮影に先立ち、画角を調整する必要があるときには、ズーム（望遠）／拡大表示ボタン２３およびズーム（広角）／サムネイル表示ボタン２４を操作し、ズームレンズ１０１をズーミングさせて画角を調整する。

シャッタボタン４が半押しされると、フォーカスオン信号がＣＰＵ４０に入力され、ＣＰＵ４０はＡＥ／ＡＦ処理を実施する。まず、センサ入力制御部４４を介してＣＣＤ８５から取り込まれた画像信号がＡＦ検出部５１、並びにＡＥ／ＡＷＢ検出部５２に入力される。

ＡＥ／ＡＷＢ検出部５２は、１画面を複数のエリア（例えば、１６×１６）に分割し、分割エリアごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算する回路を含み、その積算値をＣＰＵ８５に提供する。

ＣＰＵ８５は、ＡＥ／ＡＷＢ検出部５２から得た積算値に基づいて被写体の明るさ（被写体輝度）を検出し、撮影に適した露出値（撮影ＥＶ値）を算出する。そして、求めた撮影ＥＶ値と所定のプログラム線図から絞り値とシャッタスピードを決定し、これに従いＣＣＤ８５の電子シャッタと絞り駆動部８７を制御して適正な露光量を得る。

また、ＡＥ／ＡＷＢ検出部５２は、自動ホワイトバランス調整時、分割エリアごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号の色別の平均積算値を算出し、その算出結果をＣＰＵ８５に提供する。ＣＰＵ８５は、得られたＲの積算値、Ｂの積算値、Ｇの積算値から分割エリアごとにＲ／ＧおよびＢ／Ｇの比を求め、求めたＲ／Ｇ、Ｂ／Ｇの値の、Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ色空間における分布等に基づいて、光源種判別を行う。

そして、判別された光源種に適したホワイトバランス調整値に従って、たとえば、各比の値がおよそ１（つまり、１画面においてＲＧＢの積算比率がＲ：Ｇ：Ｂ≒１：１：１）になるように、ホワイトバランス調整回路のＲ、Ｇ、Ｂ信号に対するゲイン値（ホワイトバランス補正値）を制御し、各色チャンネルの信号に補正をかける。

ＡＦ検出部５１は、上記Ｇ信号の高周波成分のみを通過させるハイパスフィルタ、絶対値化処理部、所定のフォーカスエリア（たとえば、画面中央部）内の信号を切り出すＡＦエリア抽出部およびＡＦエリア内の絶対値データを積算する積算部から構成されている。ＡＦ検出部５１で求めた積算値のデータはＣＰＵ４０に通知される。

ＣＰＵ４０は、レンズ駆動部８６を制御してフォーカスレンズ１２２を移動させながら、複数のＡＦ検出ポイントで焦点評価値（ＡＦ評価値）を演算し、評価値が極大となるレンズ位置を合焦位置として決定する。そして、求めた合焦位置にフォーカスレンズ１０２が移動するように、レンズ駆動部８６を制御する。

続いて、シャッタボタン４が押し切られると、ＣＰＵ４０にシャッタオン信号が入力され、ＣＰＵ４０は、撮影、記録処理を開始する。すなわち、ＣＰＵ４０は測光結果に基づき決定された絞り値に従い、絞り駆動部８７を制御して絞り８３を動かし、シャッタ速度値に従い、シャッタ駆動部８８を制御してメカシャッタ８４の開閉動作を制御してＣＣＤ８５の露光時間を制御し、ＣＣＤ８５を適正な光量で露光する。

ＣＣＤ８５から出力された画像信号は、アナログ処理部（ＣＤＳ／ＡＭＰ）４２、Ａ／Ｄ変換器４３、センサ入力制御部４４を介してメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に取り込まれ、画像信号処理部４６において輝度／色差信号に変換された後、ＹＵＶ画像データ５６としてメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に格納される。

メモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に格納されたＹＵＶ画像データ５６は、圧縮伸張処理部４７に加えられ、所定の圧縮フォーマット（たとえばＪＰＥＧ形式）に従って圧縮された後、再びメモリ（ＳＤＲＡＭ）５４に圧縮伸張画像データ５７として格納され、所定の画像記録フォーマット（たとえばＥｘｉｆ形式）の画像ファイルとされたのち、カード制御部５０を介して記憶媒体カード６９に記録される。

上記のようにして記憶カード６９に記録された画像は、前記再生ボタン２８が押されることにより、液晶モニタ２０で再生表示される。すなわち、再生ボタン２８の押下により、デジタルカメラの動作モードが再生モードに設定され、ＣＰＵ４０は、カード制御部５０にコマンドを出力し、記憶カード６９から最後に記録された画像ファイルを読み出させる。読み出された画像ファイルの圧縮画像データは、圧縮伸張処理部４７に加えられ、非圧縮の輝度／色差信号に伸張されたのち、ＯＳＤＭＩＸ部４８および液晶モニタ信号処理部４９を介して液晶モニタ２０に出力されることにより、記憶カード６９に記録されている画像が液晶モニタ２０に再生表示される。

シャッタ音、操作音などの音声信号データはフラッシュＲＯＭ５８のカメラ調整データ９１に格納されており、ＣＰＵ４０が音声信号処理部４５を制御して、前記音声データを読み出し、音声信号処理部を介してオーディオＣＯＤＥＣ６１へ出力する。オーディオＣＯＤＥＣ６１は、入力された音声信号を増幅するマイクアンプや、前記スピーカ３４を駆動するためのオーディオアンプを内蔵している。オーディオＣＯＤＥＣ６１には、ユーザーが音声信号を入力するマイク１０、音声信号を出力するスピーカ３４が接続されていて、マイク１０により音声を電気信号に変換してメモリに記録し、この音声信号を読み出してスピーカ３４から出力することができる。また、その他の機能、ないしは動作として、パソコンなどの外部機器とデジタルカメラとの間でＵＳＢ通信を行うには、ＵＳＢ端子１４を介して外部機器と接続し、ＣＰＵ４０は、ＵＳＢ制御部５９を制御することにより、ＵＳＢ通信を行うことが可能である。

上記デジタルカメラ３９は、光学ファインダ７０と鏡胴ユニット１００を通したＣＣＤ８５が別々に配置おり、光学ファインダ７０の観察領域とＣＣＤ８５の撮像領域との間の視差（パララックス）が発生することになる。

ここで、パララックス量の算出方法について、一例を示す。図５は、焦点距離と画角との関係を示す図である。レンズの第二主点からＣＣＤ撮像面まで光軸上の距離を焦点距離ｆ、イメージサークルの半径をｙとすると、両者の関係は次式で表される。

フレーム対角長ｄ＝２ｙを考慮し、フレームサイズｘ（ｘはフレーム高さｈ、フレーム幅ｗ、フレーム対角長ｄ）に置き換えると、画角２θは次式で表される。

例えば、ＣＣＤのフレームサイズが３５ｍｍフィルムサイズの場合、フレーム高さ２４ｍｍ、フレーム幅３６ｍｍ、フレーム対角長４３．２ｍｍとなり、鏡胴ユニット１００のフォーカスレンズおよびズームレンズ位置により焦点距離が決定される。このときの焦点距離が５０ｍｍであった場合には、垂直画角２７．０°、水平画角は３９．６°、対角線画角４６．７°となる。

また、図６は、被写体までの距離と画角との関係について示す図である。レンズの第二主点から被写体までの距離をL、被写体の撮影範囲ｚ（ｚは垂直方向の撮影範囲の長さＡｈ、水平方向の撮影範囲の長さＡｗ、対角方向の撮影範囲の長さＡｄ）とすると、数式２と同様に画角２θは次式で与えられる。

前記式をｚについて解くと次式となる。

一例としてデジタルカメラ３９に光学ファインダ７０とＣＣＤ８５および鏡胴ユニット１００が図７に示すように配置される場合を考える。鏡胴ユニット１００のレンズの画角が、３５ｍｍフィルムサイズ換算で焦点距離５０ｍｍ場合、垂直画角２７．０°、水平画角は３９．６°、対角線画角４６．７°となる。このとき、被写体までの距離Ｌ１が５０ｃｍの場合を考えると、水平方向の撮影範囲Ａｗは前記式より、３６．０ｃｍとなり、垂直方向の撮影範囲Ａｈは、２４．０ｃｍとなる。また、光学ファインダ７０とＣＣＤ８５の水平方向の位置ずれ量Ｄｗ＝５ｃｍとすると、水平方向の撮像領域に対する観察領域のずれの割合（パララックス量）Ｐｗ、及びＰｈは、次式で求められる。

この場合のパララックス量は、１３．９％という大きな比率となることがわかる。一方、被写体までの距離Ｌ２が５ｍの場合には、水平方向の撮影範囲の長さは、３．６０ｍとなり、垂直方向の撮影範囲の長さは、２．４０ｍとなる。この場合、水平方向のカメラの位置ずれ量Ｄｗ（５ｃｍ）のパララックス量は、水平方向の撮影範囲の長さ３．６０ｍに対して、１．３９％となり、パララックス量の値は相対的に小さい。すなわち、光学ファインダ７０とＣＣＤ８５の位置ずれの影響は、被写体までの距離によって異なり、被写体が近い場合には非常に大きな影響が出るが、遠方の被写体を撮影する場合にはほとんど無視できる。また、水平方向の位置ずれ量と同じく、垂直方向の位置ずれ量も同様に考えることができる。

観察領域と撮像領域との間の視差（パララックス）は、水平方向および垂直方向に上記式を用いて算出可能なパララックス量の分だけデジタルカメラ３９を移動させることにより補正することができる。補正方向および補正量を検出するには動きベクトルを用いる。すなわち、動きベクトル検出部５３において、ブロック・マッチング法によってメモリ５４に記憶されたＮ枚のＹＵＶ画像データ５６の動きベクトルを検出する。ブロック・マッチング法とは、画像を一定の大きさの小領域（ブロック）に分割し、各ブロックが前のフレームのどこに対応するかを探し、対応するブロックの位置の差を動きベクトルとするものである。

図８は、パララックス量を算出するためのフローチャートである。まず、ＣＰＵ４０によって動きベクトルを検出する基準となる基準画像Ｐ０が、メモリ５４へ取り込まれているか判定が行われ（ステップＳ８０１）、取り込まれていれば、動きベクトルの検出を行う現画像Ｐｋがメモリ５４へ取り込まれる（ステップＳ８０３）。取り込んでいなければ、基準画像Ｐ０をメモリ５４へ取り込んでから（ステップＳ８０２）、ステップＳ８０３へと進む。ここで、基準画像Ｐ０は、シャッタボタン４の半押し操作により、ＡＥ／ＡＦ処理された被写体距離およびレンズ焦点距離が決定された画像であり、図７に示す撮像領域２０１の画像である。次に、動きベクトル検出部５３によって、図９に示すように画像をＭ×Ｍブロックに分割し、ブロック内の輝度情報を用いて、基準画像Ｐ０における注目点Ｂｐ０を中心とした矩形領域（参照ブロック）と、現画像Ｐｋにおける矩形領域（候補ブロック）の間で対応する画素どうしの輝度差分をとり、それらの総和が求められる。（ステップＳ８０４）。Ｍ×Ｍブロックの範囲内（探索領域）で候補ブロックを動かしながら全て候補ブロックについて終了するまでステップＳ８０４は繰り返される（ステップＳ８０５）。続いて、探索領域の中で最も輝度差の総和が小さい候補ブロックＢｐｋを算出し、その候補ブロックと参照ブロックとの位置のずれを動きベクトルとして、ＣＰＵ４０に通知する（ステップＳ８０６）。ＣＰＵ４０は、ＡＥ／ＡＦ処理の結果決定された合焦位置であるフォーカスレンズ位置を被写体位置として、被写体までの距離を算出し、この被写体までの距離とレンズ１２の焦点距離より、数式４を用いて垂直方向の撮影範囲の長さＡｈ、水平方向の撮影範囲の長さＡｗを求める（ステップＳ８０７）。次に、ステップＳ８０６により動きベクトル検出部５３で求められたＢｐｋとＢｐ０の垂直方向および水平方向の移動ブロック数より現画像Ｐｋの基準画像Ｐ０に対する移動方向および移動量が算出される（ステップＳ８０８）。１ブロックあたりの水平方向の移動量Ｍｗ、および垂直方向の移動量Ｍｈは次式によって求められる。

求められた移動量に基づき、数式５、および６にてＡｗ＝Ｍｗ、Ａｈ＝Ｍｈと置き換えることによってパララックス量が算出される（ステップＳ８０９）。

続いて、撮影ガイドについて説明する。図１０は、図７で示す被写体までの距離がＬ１＝５０ｃｍである場合の観察領域２００と撮像領域２０１の関係を図示している。このように光学ファインダを通して見たときに、人物の顔が中央に来るようにフレーミングしていても、視差の影響により撮像領域は２０１のようになってしまう。そこで、本発明における実施形態では、図１１に示すように近距離補正マーク２０４を表示するのみではなく、パララックスの補正方向を補正方向ガイド表示２０５のような矢印にて表示を行い、さらに、光学ファインダの観察領域の視野率（実像式光学ファインダの場合、一般的には８０〜８５％）と撮像領域の視野率（ＣＣＤ８５にて撮像している領域を全て液晶モニタ上に表示できていれば視野率１００％）との間の視野率の差を補正ガイド枠２０６として液晶モニタ上に表示する。観察領域２０４と補正方向ガイド表示２０５は、撮影者によるデジタルカメラ３９の垂直および水平方向の移動によるパララックス補正状況により表示位置を移動する。前記撮影ガイド表示によってパララックスを抑えるための方向を指示することにより、観察領域２０４と撮像領域２０１の垂直および水平方向のずれを視覚的に分かり易く確認することが可能となる。

図１２は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの補正ガイド枠の設定画面である。これは、アクセサリシューに取り付ける外部光学ファインダの場合、光学ファインダの種類により視野率が異なるため、補正ガイド枠２０６の大きさを撮影者が補正する手段を提供する。また、図１３に示すように、撮影ガイドのオンおよびオフをセットアップメニューにて設定でき、撮影状況や撮影者の判断により撮影ガイドが不要である場合には、撮影ガイドをオフにすることが可能である。図１２および図１３にて設定された情報は、デジタルカメラの動作に関する各種設定情報となるので、フラッシュＲＯＭ５８内のカメラ設定データ９２として格納される。

表１は、パララックス量より算出した観察領域と撮像領域のずれを、スピーカー３４からの音声、および図１１で示すような液晶モニタ上のオンスクリーンディスプレイデータの表示により、ずれを補正するための撮影ガイドの一例であり、図１４は、その際の液晶モニタ上での表示例である。また、オーディオＣＯＤＥＣ６１およびスピーカ３４を具備しておらず、圧電素子による発音体しか備えていない場合などには、ブザー音などによる音に置き換えることが可能である。

図１５は、撮影ガイドを表示する際のフローを示す図である。まず、ＣＰＵ４０によって、撮影ガイドの設定有無が判定され（ステップＳ１５０１）、設定されていれば、光学ファインダが使用中か否かが判定される（ステップＳ１５０２）。本実施形態では液晶モニタが消灯されている場合に撮影者が光学ファインダを使用していると判断する。続いて、撮影ガイドを開始するか否かが判定される（ステップＳ１５０３）。本実施形態においてはシャッタボタン４が継続して半押しされているか否かで判断する。上記、ステップＳ１５０１からステップＳ１５０３までいずれか１ステップでもＮＧ判定の場合には、そのまま終了となる。撮影ガイド開始の判断がなされた場合には、パララックス量が算出され（ステップＳ１５０４）、パララックスが存在するかどうかが判定される（ステップＳ１５０５）。そこで、パララックス量が０、もしくは閾値内に入っている場合には、そのまま終了となるが、パララックス量が特定の値以上の場合には、撮影ガイド処理が実行される（ステップＳ１５０６）。

図１６は、撮影ガイド処理の手順を示す図である。まず、算出したパララックス量から観察領域２００が、補正ガイド枠２０６内に属しているか求め、補正ガイド枠２０６内に属するための修正方向が算出される（ステップＳ１６０１）。算出結果から左右方向の修正の有無が判定され（ステップＳ１６０２）、左右方向の修正がなければ、上下方向の修正（ステップＳ１６０８）に進み、左右方向の修正があれば、その修正方向が、右方向か否かの判定がされる（ステップＳ１６０３）。右方向であれば、表１（ａ）にて示した右方向のガイドが実行される（ステップＳ１６０４）。一方、右方向でなければ、表１（ｂ）にて示した左方向のガイドが実行される（ステップＳ１６０５）。撮影者は、ガイドに従ってカメラの向きを修正する。その後、変化した観察領域の位置から左右方向のずれが修正されたか否かが判定され（ステップＳ１６０６）、修正されたと判断されたところで、カメラの向き修正を止めさせるため、表１（ｅ）にて示した修正完了ガイドが実行される（ステップＳ１６０７）。ここまでの処理によって、左右方向のパララックスが修正される。次に、上下方向の修正の有無が判定され（ステップＳ１６０８）、上下方向の修正がなければ、撮影可能であることを知らせるために表１（ｆ）にて示した撮影可能ガイドが実行される（ステップＳ１６１４）。上下方向の修正があれば、その修正方向が上方向か否かが判定され（ステップＳ１６０９）、上方向であれば、表１（ｃ）にて示した上方向のガイドが実行される（ステップＳ１６１０）。一方、上方向でなければ、表１（ｄ）にて示した下方向のガイドが実行される（ステップＳ１６１１）。撮影者は、ガイドに従ってカメラの向きを修正する。上記修正により画像中における被写体の上下方向のパララックスが修正されるので、変化した観察領域の位置から上下方向のずれが修正されたか否かを判定し（ステップＳ１６１２）、修正されたと判断されれば、カメラの向きの修正を止めさせるため、表１（ｅ）にて示した修正完了ガイドが実行される（ステップＳ１６１３）。上記一連の修正処理により、観察領域が撮像領域の中央に位置し、撮影可能となるので、表１（ｆ）にて示した撮影可能ガイドが実行される（ステップＳ１６１４）。

（実施形態２）
前記実施形態については、音（音声）、および映像（液晶モニタ）にて示したが、本実施形態における撮影ガイドでは、図１７のように光（ランプ）を利用して、撮影者にパララックスの修正方向を知らせる。例えばオートフォーカス／フラッシュランプ２１の点灯・点滅状態により撮影ガイドを行えば、撮影者は光学ファインダを覗きながらランプの点灯状態を確認することが可能である。このため、前記実施形態において、撮影中に液晶モニタが点灯し、視野が明るくなってしまうといった問題を解消できる。本実施形態における手順については、図１５、ならびに図１６と同様であり、液晶モニタ上の表示の替わりとして、表１に相当する部分が以下の表２となる。また、バイブレータを備え、振動によって撮影者にパララックスが発生していることを知らせる手段も考えられる。

（実施形態３）
本実施形態では、セットアップメニューに撮影ガイドを備え、ユーザーがメニューから撮影ガイドの表現方法を選択可能なものとする。図１８は、撮影ガイドの選択画面の一例である。各設定項目の詳細については、次の表３に示す。また、撮影ガイドの方法として、光（ランプ）、音（音声）、映像（液晶モニタ）３つの実施形態について示したが、これらは単独であっても組み合わせても良い。例えば、音声および映像を組み合わせることにより、視覚および聴覚にてパララックスによるフレーミングのずれを確認し、カメラの撮影ガイドに従いカメラの位置を補正することで、パララックスによるフレーミングの失敗を防止することが出来る。

（実施形態４）
また、前記実施形態においては、外部光学ファインダをアクセサリシューに取り付ける場合を想定し、ガイド枠の大きさを可変にしていた。しかしながら、カメラ内蔵の光学ファインダの場合には、ファインダの視野率は一意に定まるのでこの必要はなく、開発現場では多機種にわたって同じ制御プログラムを流用したいという要望があるため、本実施形態では、フラッシュＲＯＭ内にガイド枠の大きさの設定値、ならびに調整値データを準備する。さらに自動撮影機能を付加することで、撮影可能ガイドと撮影者がシャッタボタンを押し切るまでの期間にフレーミングがずれてしまうことを防止することが可能となる。

図１９は、本実施形態における処理手順を示す図である。ステップＳ１５０１からステップＳ１５０６までは図１５と同様であり、ステップＳ１５０６後、撮影ガイド処理の結果が判定され（ステップＳ１９０７）、撮影可能でなければ、パララックスの補正処理を続行し、撮影可能と判断されれば、ユーザーがシャッタボタン４を押し切るのと同様に、自動的に撮影を行う（ステップＳ１９０８）。

（実施形態５）
本実施形態では、ユーザーが撮影ガイドの有無を切り替えることなく、パララックスがあった場合のみ、ＣＰＵが自動的に判断して、撮影ガイド処理を行う。図２０は、ＣＰＵ４０が自動的に撮影ガイドの有無を判定して処理を遂行するフローを示したものであり、図１５におけるステップＳ１５０１を削除することで実現できる。

（実施形態６）
図２１は、光学ファインダを使用して撮影されているか否かをＣＰＵ４０が自動的に判定できるよう構成した図である。例えば、カメラの接眼部に近接センサ等で構成する接眼センサ２１０１を備える。近接センサ２１０１はフォトダイオードとＬＥＤを1組としてパッケージ化されている。ＬＥＤを照射し、その反射光をフォトダイオードにて受光し、フォトダイオードのアナログ出力をあるしきい値にて判別することで、物体が特定の距離に近づいたことを判定することが出来る。接眼検出センサ２１０１は、ＣＰＵ４０に接続し、ＣＰＵ４０によりセンサの出力値が読み出せる構成とする。これにより、デジタルカメラは撮影者が光学ファインダを覗いているか否かを判別することが出来るので、液晶モニタのオン／オフ制御および撮影ガイドの開始／停止制御を自動で行うことができ、さらにはカメラの省電力化にも繋げることができる。また、外部光学ファインダの装着をアクセサリ装着センサ２１０２にて検出する方法もある。これにより、カメラ内蔵の光学ファインダがなく、アクセサリシューに外部ファイダ７０を取り付けて使用する際には、取り付けられたことを検知して、液晶モニタのオン／オフ制御および撮影ガイドの開始／停止制御を自動的に行うことができる。また、アクセサリシューの通信を探知して制御を行うことも可能である。さらに、光学ファインダで撮影しているか否かを、撮影者がＤＩＳＰ．ボタンで液晶モニタを図２２に示すような光学ファインダ専用の画面に切り替えることにより、光学ファインダで撮影していると判断させることも可能である。

図２３は、接眼検出センサを備えるデジタルカメラによる撮影ガイド実行のフローを示す図である。図１５にて行われたステップＳ１５０１、およびステップＳ１５０２の替わりに、接眼検出センサの出力値を読み出し、撮影者がファインダを覗いているか否かの判別を行い（ステップＳ２３００）、その結果、光学ファインダが使用中であれば撮影ガイド実行の処理へと進んでいく。

（実施形態７）
ところで、デジタルカメラは、ＣＣＤ８５の読み出し範囲を変更することでフレームサイズを変化させることが可能である。例えば、６×６判と同様の幅：高さの比率が１：１のスクエアフォーマット、３５ｍｍ判と同様の幅：高さの比率が３：２のフォーマットとしての読み出し方法が考えられる。この場合、液晶モニタはテレビ信号のフレームサイズを考慮して幅：高さの比率が決められているため４：３となり、１：１のスクエアフォーマットは液晶モニタ上の一部を黒くするなどして表現することが可能である。しかしながら、光学ファインダは、デジタルカメラのフレームサイズ変更に応じて表示範囲が変化しないため、撮像領域より広い範囲の観察領域が見えることが考えられる。これを液晶モニタ上にて直感的に分かり易く表現するために、図２４のように、ライブビュー上にスクエアフォーマットガイド枠２０７を半透明のオンスクリーンディスプレイとして構成し、観察領域を所望のフォーマットに合わせたライブビューに対して重ね合わせるようにすることで、パララックスの補正に加えてフレームサイズの変化の補正も可能となる。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範囲な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。

本発明の実施形態に係る撮像装置の前面における構成図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の背面における構成図である。 外部ファインダ取り付け例を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置のシステム構成を示す図である。 焦点距離ｆと画角２θの関係を示す図である。 被写体までの距離Ｌと画角２θとの関係を示す図である。 パララックス量の関係を模式的に示す図である。 パララックス量算出処理のフローチャート図である。 動きベクトル検出部の説明図である。 観察領域と撮像領域のずれを示す図である。 本発明の実施形態に係る液晶モニタでの表示例である。 補正ガイド枠設定画面を示す図である。 撮影ガイドの設定画面を示す図である。 本発明の実施形態に係る撮影ガイドを示す図である。 本発明の実施形態に係るフローチャート図である。 撮影ガイドの処理手順を示すフローチャート図である。 ランプによる撮影ガイドの概念図である。 撮影ガイド設定画面を示す図である。 本発明の実施形態に係るフローチャート図である。 本発明の実施形態に係るフローチャート図である。 光学ファインダ使用検知センサの概念図である。 光学ファインダ使用中の専用画面を示す図である。 本発明の実施形態に係るフローチャート図である。 スクエアフォーマットによる撮影ガイドの概念図である。

符号の説明

１ ストラップ取り付け部
２ 解除ボタン
３ モードダイヤル
４ シャッタボタン
５ ＡＦ窓
６ 電源ボタン
７ ホットシュー
８ フラッシュ
９ アップダウンダイヤル
１０ マイク
１１ ＡＦ補助光
１２ レンズ
１３ ＡＶ出力端子
１４ ＵＳＢ端子
２０ 液晶モニタ
２１ オートフォーカス／フラッシュランプ
２２ ＡＤＪ．ダイヤル
２３ ズーム（望遠）／拡大表示ボタン
２４ ズーム（広角）／サムネイル表示ボタン
２５ ↑／フラッシュボタン
２６ →ボタン
２７ ＭＥＮＵ／ＯＫボタン
２８ 再生ボタン
２９ ←／クイックレビューボタン
３０ 削除／セルフタイマーボタン
３１ ↓／マクロボタン
３２ ＤＩＳＰ．ボタン
３３ ストラップ取り付け部
３４ スピーカ
３５ 電源（ＤＣ入力）ケーブルカバー
３６ バッテリー／カードカバー
３７ 解除レバー
３８ 三脚ネジ穴（底面）
３９ デジタルカメラ
７０ 外部ファインダ

Claims (17)

1. 撮像素子とは異なる光軸を有する内蔵、又は取り外し可能なファインダ光学系と、
   前記撮像素子により撮像された撮像画像を表示する表示手段と、
   前記撮像素子から被写体までの距離を算出する測距手段とを有する撮像装置において、
   前記測距手段によって算出される撮影レンズの焦点距離と被写体までの距離から、撮像領域と前記ファインダ光学系による観察領域とのずれ量であるパララックス量を算出するパララックス量算出手段と、
   前記パララックス量算出手段において算出されたパララックス量に基づいて、前記パララックス量を補正するためのガイダンスを行う撮影ガイド手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記表示手段は、前記ファインダ光学系による観察領域の視野率と前記撮像領域の視野率との視野率の差を補正ガイド枠として表示することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記表示手段は、前記観察領域のイメージ画像と前記撮像画像を多重表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記表示手段は、異なるフレームサイズを半透明のガイド枠にて表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記撮影ガイド手段は、前記表示手段にて表示された撮像画像上に補正方向の指示を表示することで案内することを特徴とする１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮影ガイド手段は、音声、又はブザー音によって補正方向を案内することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。
7. 前記撮影ガイド手段は、ランプによる光を用いて視覚的に補正方向を案内することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記撮影ガイド手段は、振動の強弱によって補正方向を案内することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. さらに前記撮影ガイド手段の始動状況を制御する撮影ガイド開始手段を有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記撮影ガイド開始手段は、シャッタボタンの状態を検知し、前記シャッタボタンの検知結果により、前記撮影ガイド手段を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 前記撮影ガイド開始手段は、前記ファインダ光学系の使用状況を検知するファインダ使用検知手段を有し、
    前記ファインダ使用検知手段の検知結果によって前記撮影ガイド手段を制御することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
12. 前記ファインダ使用検知手段は、前記表示手段が使用されているか否かを検知することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記ファインダ使用検知手段は、撮影者が前記ファインダ光学系を覗き込んでいることをセンサ、又はスイッチによって検知することを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記ファインダ使用検知手段は、ホットシューに前記ファインダ光学系が取り付けられたことをセンサ、又はスイッチによって検知することを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 前記ファインダ使用検知手段は、ホットシューの通信端子を監視し、通信を検知することを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
16. 前記ファインダ使用検知手段は、前記表示手段にて前記ファインダ光学系を使用中の専用画面が表示されていることを検知することを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. さらに、自動的に撮影を行う自動撮影手段を備えることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の撮像装置。

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