JP2012230258A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】焦点を調整する際の操作性に優れた距離バーを表示できるようにする。
【解決手段】画面内の所定の領域の映像信号から高周波成分を抽出してTV−AF評価値信号を生成し、撮像素子の焦点検出用に用いる画素の出力をA像、B像という二つの出力信号にまとめて取り込む。そして、撮像エリアの各部分の焦点のずれ量を求めるために位相差測距演算を行い、距離マップを生成する。そして、焦点を調整するための距離バーを表示する際には、距離マップに応じて目盛りの最大値を求め、目盛りを等間隔または対数間隔にして距離バーを表示する。
【選択図】図1

Description

本発明は撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム及び記憶媒体に関し、特に、焦点の合う距離の適正な範囲を示す距離バーを表示するために用いて好適な技術に関する。
従来、焦点を合わせる距離の適正な範囲を表示するために、短冊状の小さな表示体を距離目盛に沿って並べた表示素子(以後、距離バー)を表示するカメラが知られている。例えば特許文献1には、カメラの設定及び絞りの設定値に基づいて算出した距離の適正な範囲を距離バーに表示するカメラが記載されている。
特開平10−197938号公報
しかしながら、特許文献1に記載のカメラは、焦点の合う距離の適正な範囲を表示するだけであり、前述の距離の適正な範囲を示す距離バーの目盛りは既定値で決まっており、操作性が十分でなかった。
本発明は前述の問題点に鑑み、焦点を調整する際の操作性に優れた距離バーを表示できるようにすることを目的としている。
本発明の撮像装置は、被写体を撮像する撮像装置であって、前記被写体までの距離を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、焦点を調整する際に、ユーザの環境に適合した操作しやすい形態をとることができる。また、表示されている距離バーの目盛りを指定することによりその距離に焦点を合わせることができる。
本発明の実施形態に係るビデオカメラの構成例を示すブロック図である。 実施形態に係るビデオカメラの撮像素子の画素の構成例を示す図である。 光束が瞳分割されてそれぞれの分割された光束が一対の受光素子にそれぞれ入射される様子を説明する図である。 合焦時、前ピン時及び後ピン時における状態を説明する図である。 図1のカメラ信号処理部及びカメラ制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 周りの画素を用いて欠落部分の画素補間を行う処理を説明する図である。 図1の表示制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るビデオカメラの外観構成例を示す斜視図である。 実施形態において、距離バーを表示部に表示する処理手順の一例を示すフローチャートである。 第1の実施形態において、距離バーが表示された表示画面の一例を示す図である。 第2の実施形態において、距離バーが表示された表示画面の一例を示す図である。
(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、被写体までの測距を行い、距離マップを生成する方法について説明する。
図1は、本実施形態に係るビデオカメラ(撮像装置)100の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、ビデオカメラを例に説明するが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。
図1において、ビデオカメラ100は、変倍を行う変倍レンズ101、及びフォーカシングの機能を備えたフォーカスレンズ102を備えている。撮像素子103は、CMOSセンサなどの光電変換素子である。アナログ信号処理部104は、撮像素子103から出力される信号をゲイン調整する。A/D変換部105は、アナログ信号処理部104から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
カメラ信号処理部106は、A/D変換部105で変換されたデジタル信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。また、カメラ信号処理部106は、詳細については図5の説明で後述するが、画面内の所定の領域の映像信号から高周波成分を抽出してTV−AF評価値信号を生成し、このTV−AF評価値信号を、カメラ制御部109に出力する。
カメラ制御部109は、ビデオカメラ100全体の動作を制御する。さらに、カメラ制御部109は、カメラ信号処理部106からTV−AF評価値信号を取り込むとともに、撮像素子103の焦点検出用に用いる画素の出力をA像、B像という二つの出力信号にまとめて取り込む。そして、撮像エリアの各部分の焦点のずれ量を求めるために位相差測距演算を行う。さらに、AF制御として、TV−AF評価値信号と、位相差測距演算結果とに応じて合焦レンズ位置にフォーカスレンズ102を移動させる制御を行う。
表示制御部110は、カメラ制御部109で得られる後述する距離マップ情報から作成した画像を、カメラ信号処理部106からの映像信号に付加し、表示部107に出力する。記録部108は、カメラ信号処理部106からの映像信号を、HDDや半導体メモリ等の記録媒体113に記録する。また、不揮発性メモリ111には、カメラ制御部109が処理を実行するためのプログラムが格納されており、システムメモリ112には、ビデオカメラ100の設定値などの情報が格納されている。
図2は、本実施形態に係るビデオカメラ100の撮像素子103の画素の構成例を示す図である。
撮像素子103には、撮影用に用いるための画素と、焦点検出用に用いる画素とがある。焦点検出用に用いる画素は、3−2画素(3列目の2行目に配列された画素)、3−6画素、3−10画素・・・と、所定の周期で並んでいる。これらの画素は連続的に設けた方が測距精度は向上するが、画像の劣化が大きくなるため、所定の周期で並べている。また、画素の前面には入射光を効率よく集光するマイクロレンズが配置されている。図3に示すように、焦点検出用に用いるための画素には、光束が瞳分割されてそれぞれの分割された光束が一対の受光素子A、Bにそれぞれ入射される。水平にならんで配置されている受光素子A、Bの出力をそれぞれまとめるとA像、B像という二つの像ができる。
ここで、これらの2つの像から焦点のずれ量を求める焦点検出原理について説明する。図4は、合焦時、撮像面よりも前に焦点が合っている時(前ピン時)及び撮像面よりも後に焦点が合っている時(後ピン時)における状態を説明する図である。図4には、撮像レンズのA領域を通る光束によって撮像面上に形成される被写体像(A像)、及びB領域を通る光束によって形成される被写体像(B像)を示している。結像面と撮像面との距離であるデフォーカス量が大きいほど、A像及びB像のズレは大きくなる。また、前ピンと後ピンとでは像のズレ量が逆になるため、位相差検出方式では、このズレ量からデフォーカス量を検出する。
図5は、図1に示したカメラ信号処理部106及びカメラ制御部109の詳細な構成例を示すブロック図である。
図5において、画素補間処理部501は、画素補間を行うためのものであり、映像信号処理部502は、映像信号を表示部107及び記録部108で取り扱える形式の映像信号に変換する。これにより、表示制御部110により表示部107へ映像505を表示する。
ここで、撮像素子103から出力される信号は、図2に示したように焦点検出用の画素の部分が欠落した信号となるため、画素補間処理部501で周りの画素を用いて欠落部分の画素補間を行う。補間する画素の演算方法については、図6に示すように、上下の同色画素信号を単純平均したり、より多くの画素から重み付け平均したりするなど、様々な方法を採用することができる。これらの方法は、画素のキズ補正と同様な技術で既に公知であるため、詳細な説明は省略する。
AFゲートスイッチ503は、A/D変換部105によりA/D変換されたデジタル信号のうち、どの部分からTV−AF評価値信号を生成するかを選択するためのスイッチである。TV−AF信号処理部504は、AFゲートスイッチ503で選択された映像信号から、いわゆるBPFなどで画像の鮮鋭度を表す値を示すTV−AF評価値信号を生成する。
ここで、TV―AF評価値信号の生成について説明する。TV―AF評価値信号は、前記デジタル信号をフィルタリングして所定の高周波成分のレベルを求めることにより生成される。ところが、焦点検出用の画素の部分が欠落した信号のままフィルタリングすると誤差を含んだ信号となってしまう。そこで本実施形態では、映像信号のうちどの部分からTV−AF評価値信号を生成するかを選択するAFゲートスイッチ503を制御する。これにより、AFエリアを決める以外に、焦点検出用の画素の部分が欠落している水平ラインの信号を通さないようにする。これにより、焦点検出用の画素の部分が欠落している影響を受けないTV−AF評価値信号を生成することができる。
セレクタ506は、A/D変換部105によりA/D変換されたデジタル信号のうち、前述の位相差検出方式に用いる焦点検出用のA像及びB像に振り分けるものである。位相差演算処理部507は、撮像画面内のそれぞれ測距位置のA像及びB像がどれだけのズレ量508があるかを求める。距離マップ作成処理部509は検出手段として機能し、位相差演算処理部507で求められたズレ量から合焦レンズ位置を求め、合焦レンズ位置と距離テーブルデータ510とを用いて撮像画面における各エリアの合焦距離を求める。
ここで、距離テーブルデータ510は、ズームレンズの位置ごとの離散的なフォーカスレンズの位置に対する合焦距離を表すテーブルとして予め不揮発性メモリ111に格納されている。各合焦フォーカスレンズ位置に対する合焦距離を距離テーブルデータ510から補間して求め、撮像面の測距エリアごとの被写体距離の配置を示す距離マップ511を生成することができる。そして、生成した距離マップ511を表示制御部110に出力する。
AF制御部512は調整手段として機能し、TV−AF評価値信号、距離マップ511に基づいてフォーカスレンズ102を駆動することにより合焦させる。また、ユーザからの指示に応じて、合焦位置を調整する。詳細は後述するが、本実施形態では、表示部107にタッチパネル式のLCDを搭載しており、ユーザにより焦点距離が指示されると、それに応じてフォーカスレンズ102を駆動する。
図7は、表示制御部110の詳細な構成例を示すブロック図である。
図7において、目盛り最大値処理部701は、距離マップ作成処理部509で生成された距離マップ511から、表示部107に表示する距離バーの目盛りを算出して目盛りの最大値を決定する。そして、目盛り間隔切り替え部702は、目盛り間隔を、線形表示の等間隔と非線形表示の対数間隔とで切り替え、距離バーの画像を表示部107に出力する。
図8は、本実施形態に係るビデオカメラ100の外観構成例を示す斜視図である。
図8に示すように、ビデオカメラ100本体には、変倍を行う変倍レンズ101、焦点調整を行うフォーカスレンズ102などからなるレンズ群801が設けられている。また、ビデオカメラ100本体を起動する電源スイッチ802、撮像画角の範囲を変更するズームレバー803、及び動画の撮影の開始/停止を指示するためのトリガー釦804が設けられている。さらに、静止画の撮影の開始/停止を指示するためのレリーズ釦805、及び撮像画像を表示するとともに、入力手段として機能して画面から指示を入力するタッチパネル式LCD806が設けられている。
図9は、本実施形態において、距離バーを表示部107に表示する処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図9に示す各処理は、カメラ制御部109が不揮発性メモリ111に記録されたプログラムをシステムメモリ112に展開して実行することにより実現される。
まず、ユーザにより電源スイッチ802が押下されることにより処理を開始する。そして、ステップS901において、ビデオカメラ100全体を起動させる。
次に、ステップS902において、前述した手順により被写体までの測距を行い、距離マップ511を生成する。そして、ステップS903において、目盛り最大値処理部701により、距離バーの目盛りの最大値を、撮影されている最も遠い被写体までの距離に合わせる。
次に、ステップS904において、最も遠い被写体までの距離が10m以下であるか否かを判定する。この判定の結果、最も遠い被写体までの距離が10m以下である場合は、ステップS905へ進み、目盛り間隔切り替え部702により、距離バーの目盛りを等間隔に設定する。そして、ステップS907において、図10(a)に示すように、撮影した映像とともに、被写体までの距離より生成した距離マップとそれに対応する距離バーとをタッチパネル式LCD806に鳥瞰図を用いて表示する。
図10(a)に示す例は、屋内で撮影し、最も遠い被写体までの距離が7mの時の例であり、目盛りの最大値を最も遠い被写体までの距離(=7m)に規格化し、距離バーの目盛りの間隔を等間隔で表示している。10mまでの比較的近い位置に存在する被写体であれば、どの被写体であっても焦点を正確に合わせないとピントの甘さが目立つ。そのため、距離バーの目盛りを等間隔にし、どの距離も等しくタッチ指定しやすいようにしている。
一方、ステップS904の判定の結果、最も遠い被写体までの距離が10mを超える場合は、ステップS906へ進み、目盛り間隔切り替え部702により、距離バーの目盛りを対数間隔に設定する。そして、ステップS907において、図10(b)に示すような画面をタッチパネル式LCD806に出力する。
図10(b)に示す例は、屋外で撮影し、最も遠い被写体までの距離が100mの時の例であり、目盛りの最大値を最も遠い被写体までの距離(=100m)に規格化し、距離バーの目盛りの間隔を対数間隔で表示している。遠くにいる被写体も焦点を合わせるのであれば、さほど厳密な焦点合わせが行われなくとも、ピントの甘さは目立ちにくい。また、フォーカスレンズ102で合焦させることのできる精度、分解能についても遠方の方が低くなる。一方、近くにいる被写体に焦点を合わせるのであれば、正確に焦点を合わせないとピントの甘さが目立ってしまう。これらを鑑み、遠くから近くまで被写体が存在する場合は、距離バーの遠方の目盛は大雑把なタッチ指定となっても構わないので細かくし、その分、距離バーのカメラ近傍の目盛りのスペースを広くとり、正確なタッチ指定ができるようにしている。
次に、ステップS908において、ステップS907でタッチパネル式LCD806に表示された距離バーをタッチする操作があったか否かを判定する。この判定の結果、距離バーがタッチされた場合は、ステップS909において、カメラ制御部109は、距離バーのタッチされた位置に対応する距離に焦点を合わせるようにフォーカスレンズ102を制御する。
次に、ステップS910において、ユーザにより電源スイッチ802が押下され、電源オフが指示されたか否かを判定する。この判定の結果、電源オフが指示された場合は、そのまま終了処理を行う。一方、電源オフが指示されていない場合はステップS902に戻り、ステップS902〜S909までの処理を繰り返す。
以上のように本実施形態によれば、被写体までの距離に基づいて距離バーの表示態様を変えるようにしたので、ユーザにとって使い勝手の良い表示画面を提供することができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るビデオカメラは、図11に示すように、タッチパネル式LCD806の代わりに、通常のLCDパネル1101が設けられ、LCDパネル1101の横に十字キー1102及び決定キー1103が設けられている。それ以外に関しては、基本的には第1の実施形態に係るビデオカメラ100と同様の動作を行うものであり、全体的な動作、距離マップの生成方法などについては、図1〜図9と同様であるため、その詳細な説明を省略する。
図11(a)は、本実施形態において、図10(a)に示す例と同じ条件でLCDパネル1101に等間隔の距離バーが表示された画面の一例を示す図である。本実施形態では、LCDパネル1101に表示される距離バー上に十字キー1102によって操作可能なカーソル1104が表示される。指定した位置にカーソル1104を合わせて決定キー1103が押下されると、カメラ制御部109は指定した距離に焦点を合わせるようにフォーカスレンズ102を制御する。
なお、本実施形態では、図9のステップS908においては、このように決定キー1103が押下されたか否かを判定する。また、距離バーの決定する際にも、第1の実施形態と同様に、被写体までの距離を算出して距離マップを生成し、ステップS904で最も遠い被写体までの距離が10m以内かそれより遠いかを判定する。そして、最も遠い被写体までの距離が10mを超える場合は、図11(b)に示すように、距離バーの目盛りの間隔を対数間隔で表示する。
(その他の実施形態)
以上説明した各実施形態は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施形態に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、電源スイッチ802の位置や、ズームレバー803の位置等の各構成要素の具体的な形状や取り付け方法は、上記実施形態のものに限らず、任意に変更可能である。なお、カメラ制御部109の制御は1つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担することにより、装置全体の制御を行ってもよい。
また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。
また、上述した実施形態においては、本発明をビデオカメラに適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されず、距離バーを表示可能な撮像装置であれば適用可能である。すなわち、本発明はデジタルカメラ、カメラ付き携帯電話端末やカメラ付き音楽プレーヤー、カメラ付きゲーム機、カメラ付き電子ブックリーダーなどに適用可能である。
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ(またはCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。
107 表示部
109 カメラ制御部
110 表示制御部

Claims (9)

  1. 被写体を撮像する撮像装置であって、
    前記被写体までの距離を検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
  2. 前記表示制御手段は、前記検出手段による検出の結果に応じて、前記距離バーの目盛りの最大値を切り替えることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
  3. 前記表示制御手段は、前記検出手段による検出の結果に応じて、前記距離バーの目盛りの間隔を線形表示または非線形表示に切り替えることを特徴とする請求項1または2記載の撮像装置。
  4. 前記表示制御手段は、鳥瞰図を用いて前記被写体を含む映像とともに前記距離バーを表示することを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置。
  5. 前記距離バーの目盛りに対して任意の位置を指示する入力手段と、
    前記入力手段から指示された位置に対応した距離に焦点を合わせる調整手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の撮像装置。
  6. 前記入力手段は、前記表示部に配置されたタッチパネル式の画面であることを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
  7. 被写体を撮像する撮像装置の制御方法であって、
    前記被写体までの距離を検出する検出工程と、
    前記検出工程において検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御工程とを備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
  8. 被写体を撮像する撮像装置を制御するためのプログラムであって、
    前記被写体までの距離を検出する検出工程と、
    前記検出工程において検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
  9. 請求項8に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
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