JP2010014884A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】カメラの姿勢の変化と焦点検出領域の大きさとの不適合を解消可能なカメラを提供する。
【解決手段】焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、光学系を有するカメラの姿勢が変化したか否かに応じて、焦点検出が開始された後に焦点検出領域の大きさを変更する変更手段とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラに関する。

カメラのオートフォーカス機能は、今日では多種多様な機種に普及しており、様々な方式が提案されている。例えば、複数の焦点検出点から焦点検出領域に対応する所定数の焦点検出点を選択し、選択された焦点検出点についての検出結果に基づいて焦点調整を行う方式がある。

また、被写体の移動方向や移動量に応じて焦点検出領域の配置を決定し、また、カメラの姿勢に応じて、優先する焦点検出領域の位置を変更することにより、移動する被写体を撮影する際の焦点調整処理に要する時間を短縮する技法も提案されている(特許文献１参照)。
特開２００２−１３１６２４号公報

しかしながら、従来のカメラでは、撮影者がカメラの姿勢を変化させた場合であっても、焦点検出領域の大きさは一定のままであり、所望のオートフォーカス精度を得られないおそれがあった。

本発明は、カメラの姿勢の変化と焦点検出領域の大きさとの不適合を解消可能なカメラを提供することを目的とする。

上述した目的は、以下に開示するカメラによって達成することができる。

このカメラの特徴は、焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、光学系を有するカメラの姿勢が変化したか否かに応じて、焦点検出が開始された後に焦点検出領域の大きさを変更する変更手段とを備える点にある。

このように構成されたカメラでは、カメラの姿勢の変化に応じて、変更手段により、焦点調節手段の処理に供される焦点検出領域の大きさが変更される。

上述した構成のカメラでは、カメラの姿勢の変化と焦点検出領域の大きさとの不適合を解消することができる。これにより、より確実に主要な被写体の焦点検出を行うことができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(実施形態1)
図１に、本発明にかかわるカメラの一実施形態を示す。

図１に示したカメラにおいて、撮像光学系１１により、被写体の像が撮像素子１２の受光面に形成され、撮像素子１２における光電変換で得られた電気信号は、撮像処理部１６の処理に供される。露光制御部１５と撮像処理部１６には、例えば、操作パネル１７を介して利用者が入力した設定情報が渡され、露光制御部１５による撮像素子１２の蓄積時間の制御および撮像処理部１６による撮像処理に供されている。また、操作パネル１７に備えられたレリーズボタンの操作状態(例えば、半押し、全押し)を示す情報は、露光制御部１５、撮像処理部１６とともに、オートフォーカス(ＡＦ)制御部２０にも渡されている。このＡＦ制御部２０は、撮像光学系１１を透過した光の一部に基づいて、ＡＦ制御部２０がレンズ駆動部１４による撮像光学系１１の操作を制御することで、上述した撮像光学系１１のピント合わせを行う。

ＡＦ制御部２０において、焦点検出部２１は、検出エリア制御部２２からの指示に応じて、図２(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に示すような大きさの異なる焦点検出エリア(図２において、鎖線で囲んで示した)の一つを採用して焦点検出処理を行う。このとき、焦点検出部２１は、採用した焦点検出エリアに含まれる各焦点検出点(図２において、実線の矩形で示した)についての検出結果に基づいて、画面内に捉えられた被写体についての合焦位置からのずれを検出し、検出結果を駆動制御部２３の処理に供する。なお、図２においては、それぞれ９点、２１点、５１点の焦点検出点が３段階の焦点検出エリアＳ，Ｍ，Ｌに含まれている例を示した。

また、図１に示した姿勢センサ１８は、カメラが水平に構えられているか垂直に構えられているかを判定する。この姿勢センサ１８による判定結果は、ＡＦ制御部２０の検出エリア制御部２２に渡され、後述する焦点検出エリア制御処理に供される。

図３に、焦点検出エリア制御動作を表す流れ図を示す。

撮影が開始される際などに、利用者による操作パネル１７の操作およびそのときの姿勢センサ１８による判定結果に基づいて、検出エリア制御部２２は、焦点検出エリアおよびフレーム方向の初期設定を行う。例えば、操作パネル１７から直接又は間接的に焦点検出エリアＳが指定された旨の通知に応じて、検出エリア制御部２２は、焦点検出エリアとして初期設定されたものが焦点検出エリアＳである旨を焦点検出部２１に通知する(ステップＳ１)。また、カメラの姿勢が水平である旨の通知に応じて、検出エリア制御部２２は、初期フレーム方向は、カメラを水平に構えた場合に対応する横フレームであると判断する(ステップＳ２)。

その後、操作パネル１７からレリーズボタンが半押しされたことが通知されると(ステップＳ３の肯定判定)、焦点検出部２１による検出結果に基づいて、駆動制御部２３がレンズ駆動部１４による撮影光学系１１の操作を制御することにより、オートフォーカス(ＡＦ)動作が行われる(ステップＳ４)。例えば、上述したように、横フレームで焦点検出エリアＳが適用されている場合は、図４(ａ)に示すように、画面上に配置された９点の焦点検出点についての検出結果に基づいて、ＡＦ制御が行われる。

このＡＦ動作の後、検出エリア制御部２２は、例えば、姿勢センサ１８からカメラの姿勢を示す検出結果を受け取り、このカメラの姿勢に基づいて、現在のフレーム方向が横フレームであるか縦フレームであるかを判別する(ステップＳ５)。または、ステップＳ４のＡＦ動作と並行して所定の時間にわたって、定期的に姿勢センサ１８からの検出結果を受け取り、同じ姿勢の通知を連続して検出した場合に、検出エリア制御部２２は、通知された姿勢に対応してフレーム方向(縦フレームあるいは横フレーム)を判別してもよい。

次いで、検出エリア制御部２２は、ステップＳ５で判別されたフレーム方向と初期フレーム方向との組み合わせに応じて、設定すべき焦点検出エリアを決定し、必要に応じて焦点検出エリアの変更を行う(ステップＳ６)。

例えば、初期フレーム方向が横フレームで現在のフレーム方向が縦フレームの場合に、検出エリア制御部２２は、初期設定から１段階拡張した焦点検出エリアを設定すべき焦点検出エリアとして決定する。逆に、初期フレーム方向が縦フレームで現在のフレーム方向が横フレームの場合に、検出エリア制御部２２は、設定すべき焦点検出エリアを初期設定から１段階縮小した焦点検出エリアとして決定する。一方、検出エリア制御部２２は、現在のフレーム方向と初期設定のフレーム方向とが一致した場合は、設定すべき焦点検出エリアを初期設定の焦点検出エリアのままとする。

例えば、図４(ａ)に示した初期フレーム方向(横フレーム)から、利用者がカメラを垂直に構えなおしたことにより、図４(ｂ)に示すように縦フレームとなった場合に、横フレームから縦フレームへの変化が検出される。この場合に、検出エリア制御部２２は、焦点検出部２１に焦点検出エリアＳに代えて、図４(ｃ)に示すような焦点検出エリアＭを設定すべき焦点検出エリアとして決定する。

次いで、検出エリア制御部２２は、上述したようにして決定した設定すべき焦点検出エリアを焦点検出部２１に通知する。この通知に従って、焦点検出部２１は、設定された焦点検出エリアを用いてＡＦ動作を行う(ステップＳ７)。なお、変更後の焦点検出エリアと既に設定されている焦点検出エリアが同じである場合は、ステップＳ６とステップＳ７の焦点検出エリアの設定処理を省略することができる。

このようにして、焦点検出エリアの設定が更新されてＡＦ動作が行われた後に、レリーズボタンの半押し状態が継続されていることが操作パネル１７からの通知で示されている場合は(ステップＳ９の肯定判定)、ステップＳ５に戻って、フレーム方向の判別が行われる。この後、フレーム方向の判別は、直前のフレーム方向と現在のフレーム方向とを比較して、焦点検出エリアの設定が必要か否かを判断することとしてもよい。

上述したステップＳ５からステップＳ８の処理をレリーズボタンの半押し状態が継続している期間にわたって繰り返すことにより、フレーム方向の変更に追従して、フレーム方向に対応する焦点検出エリアを適用させることができる。

その後、更新された焦点検出エリアによるＡＦ動作によって被写体にピントが合わせられた状態で、レリーズボタンが全押しされたことが操作パネル１７から通知されたときに、ステップＳ８の否定判定を経てステップＳ９の肯定判定となり、撮像処理が行われ(ステップＳ１０)、処理は終了となる。

ここで、ファッションショーやスポーツの試合の撮影などで、被写体を比較的低倍率で撮影する場合には、水平方向に長い横フレームが用いられ、高倍率で撮影する場合には、垂直方向が長い縦フレームが用いられる場合が多い。このように、被写体倍率とフレームの向きとの間には強い相関関係がある。特に、主な被写体が人物である場合には、上述した相関関係は顕著である。また、ファッションショーやスポーツの試合のように、移動する人物を追尾しながら撮影する場合には、撮影者は、カメラを構える向きを変えることにより、頻繁にフレーム方向を変えながら撮影を行う。

しかしながら、撮影中に焦点検出領域の大きさを不変とすると、小さい焦点検出領域を適用したままで被写体を画面いっぱいに捉えるように被写体倍率を高くして撮影を行う場合や、逆に、比較的広い焦点検出領域を適用したままで被写体倍率を小さくして撮影を行う場合には、ピント合わせが不安定になってしまう可能性があった。高い被写体倍率と小さい焦点検出領域との組み合わせでピント合わせが不安定化する原因は、このような撮影では、被写体像のうち、焦点検出領域内に捉えられた部分の空間周波数が低くなるために、コントラストの変化に基づくオートフォーカス制御が不安定となることにある。一方、低い被写体倍率と大きい焦点検出領域との組み合わせでピント合わせが不安定化する原因は、焦点検出領域に捉えられた所望の被写体以外の像についての検出結果が、オートフォーカス制御におけるノイズとなることにある。

本実施形態のカメラによれば、上述した焦点検出エリア制御により、図４(ｂ)に示したように、縦フレームでの比較的高い被写体倍率での撮影に小さい焦点検出エリアＳが適用されている不適合状態を解消し、図４(ｃ)に示したように、縦フレームでの画面における被写体倍率に適合する焦点検出エリアＭを適用することができる。

このように、横フレームから縦フレームへのフレーム方向の変化に応じて焦点検出エリアを拡大し、高い被写体倍率に適合する大きな焦点検出エリアを適用した場合には、この大きな焦点検出エリア内に被写体像の高コントラスト部分を捉える確率が高くなる。これにより、ＡＦ動作を確実に実行させ、ピント合わせの安定化を図ることができる。

同様に、初期設定において、図４(ｃ)に示したような縦フレームと大きな焦点検出エリアとの組み合わせが設定された場合に、縦フレームから横フレームへのフレーム方向の変化に応じて焦点検出エリアを縮小することにより、比較的低い被写体倍率での撮影に大きな焦点検出エリアが適用される不適合状態を解消することができる。これにより、焦点検出エリア内に捉えられる主要な被写体以外の物体を少なくすることができるので、主要な被写体へのピント合わせの際のノイズを削減し、ピント合わせの安定化を図ることができる。

なお、シーン認識などによって被写体倍率の推定が別に行われている場合に、その推定結果を焦点検出エリアの制御に反映することもできる。また、フレーム方向を判別する手段として姿勢センサを設けたが、カメラの姿勢が分かれば、いかようなものでも適用できる。
(実施形態２)
図５に、本発明にかかわるカメラの別実施形態を示す。

なお、図５に示した構成要素のうち、図１に示した構成要素と同等のものについては、同一の符号を付して示し、その説明は省略する。

図５に示した撮像素子１２は、画素の縦並びの数と横並びの数が同数のスクエア型である。このカメラでは、操作パネル１７を介して利用者が選択したフレーム方向を示すフレーム切替信号を撮像処理部１６に渡し、これに応じて、撮像処理部１６が、撮像素子１２から渡される画像データから横フレームあるいは縦フレームに対応する画像データを切り出す処理が行われる。

上述したフレーム切替信号は、図５に示した検出エリア制御部２２にも入力され、図１に示した姿勢センサ１８の検出出力に代わって、フレーム方向に基づく焦点検出エリア決定処理に供される。

また、検出エリア制御部２２は、レンズ駆動部１４から撮像光学系１１の焦点距離を示す焦点距離情報を受け取り、これも焦点検出エリア決定処理に利用する。

以下、焦点距離情報を利用して、フレーム方向の変化に応じて焦点検出エリアを拡大／縮小する際の変化幅を可変にする方法について説明する。

検出エリア制御部２２は、図３に示したステップＳ６において、フレーム方向の変化に応じて焦点検出エリアを拡大あるいは縮小する際に、レンズ駆動部１４から受け取った焦点距離情報に基づいて、拡大幅あるいは縮小幅を決定する。

ここで、ズームレンズを用いる場合、広角レンズや標準レンズに比べて、望遠レンズでは、幅広い被写体倍率での撮影が行われるため、フレーム方向が変化したときの被写体倍率の変化は、広角レンズや標準レンズに比べて大きいと考えられる(図６参照)。

このことを考慮して、焦点距離情報によって、撮影光学系１１の焦点距離が望遠レンズに属することが示された場合に、検出エリア制御部２２により、焦点検出エリアの拡大幅あるいは縮小幅を大きくすることができる。または、焦点距離の変化量に基づいて、焦点検出エリアの拡大幅あるいは縮小幅を変更しても良い。

例えば、検出エリア制御部２２により、撮影光学系１１の焦点距離が広角レンズあるいは標準レンズに属する場合は、フレーム方向の変化に対応する焦点検出エリアの拡大／縮小を１段階にとどめ、望遠レンズの場合は、フレーム方向の変化に応じた焦点検出エリアの拡大／縮小幅を２段階に拡大すればよい。これにより、フレーム方向が変化したときに被写体倍率の変化の焦点距離への依存性を焦点検出エリアの拡大／縮小幅に反映させることができる。

図６に示した望遠レンズでの撮影の例では、図６(ａ)に示すように、横フレームが適用された初期状態で９点の焦点検出点を含む焦点検出エリアＳが選ばれている。その後、ズーミング動作を行い、被写体倍率を上げるとともに、横フレームから縦フレームへのフレーム方向の変更に応じて、検出エリア制御部２２は、焦点検出エリアについて２段階の拡大を行い、図６(ｂ)に示すように、５１点の焦点検出点を含む焦点検出エリアＬを設定している。これにより、図６(ａ) 、(ｂ)に示したように、望遠レンズでの撮影のように、フレーム方向の変化に対応する被写体倍率の変化が大きい場合にも、被写体倍率の大幅な変化に焦点検出エリアの大きさを追従させることができる。

なお、利用者が操作パネル１７を介して設定した撮影モードやその他の撮影にかかわる条件に応じて、検出エリア制御部２２により、フレーム方向の変化に応じて焦点検出エリアを拡大／縮小する変化幅を調整することもできる。また、この焦点検出エリアの拡大幅／縮小幅を可変とする手法を、実施形態１で説明した構成に追加することも可能である。

また、フレーム方向を判別する手段は、上述した例に限らず、撮影される画像が横長であるや縦長であるかを識別可能なものであれば、いかようなものでも適用できる。例えば、液晶表示部を介して利用者に提供されるスルー画像やＥＶＦ(電子ファインダー)像を解析して得られる結果を利用することも可能である。

また、上述した実施形態１,２のいずれの構成でも、検出エリア制御部２２などの機能は、カメラに備えられたＣＰＵのソフトウェアによって実現可能である。

本発明にかかわるカメラの一実施形態を示す図である。 焦点検出エリアを説明する図である。 焦点検出エリア制御動作を表す流れ図である。 検出エリア切替制御の例を示す図である。 本発明にかかわるカメラの別実施形態を示す図である。 検出エリア切替制御の別の例を示す図である。

符号の説明

１１…撮影光学系、１２…撮像素子、１４…レンズ駆動部、１５…露光制御部、１６…撮像処理部、１７…操作パネル、１８…姿勢センサ、２０…オートフォーカス(ＡＦ)制御部、２１…焦点検出部、２２…検出エリア制御部、２３…駆動制御部。

Claims (9)

1. 焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記光学系を有するカメラの姿勢が変化したか否かに応じて、前記焦点検出が開始された後に前記焦点検出領域の大きさを変更する変更手段と
   を備えたことを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記変更手段は、前記焦点検出領域に含まれる前記焦点検出位置の数が変化するように、前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とするカメラ。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記変更手段は、前記カメラの姿勢の変化により、前記光学系によって結像される画面が縦方向の長い縦フレームに変化したときに、前記焦点検出領域を大きくすることを特徴とするカメラ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記変更手段は、前記カメラの姿勢の変化により、前記光学系によって結像される画面が横方向の長い横フレームに変化したときに、前記焦点検出領域を小さくすることを特徴とするカメラ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記変更手段による前記焦点検出領域の大きさの変更幅を調整する調整手段を備えたことを特徴とするカメラ。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記焦点検出手段は、変更後の前記焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの前記焦点検出位置の焦点検出を行うことを特徴とするカメラ。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記焦点検出手段の検出結果に応じて、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段を備えることを特徴とするカメラ。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のカメラにおいて、
   前記焦点検出手段による前記焦点検出の開始を指示する第１指示手段と、
   前記カメラによる撮像動作の開始を指示する第２指示手段とを備え、
   前記焦点検出手段は、前記第１指示手段により前記焦点検出の開始が指示されてから前記第２指示手段により前記撮像動作の開始が指示されるまでの間、前記焦点検出を所定時間ごとに繰り返し、
   前記変更手段は、直前の焦点検出が行われたときと比べて前記カメラの姿勢が変化したか否かに応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とするカメラ。
9. 請求項１乃至請求項８に記載のカメラにおいて、
   前記カメラの姿勢を検出する姿勢センサを備えることを特徴とするカメラ。