JP3836890B2 - カメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカメラに関し、特に、撮影される画像の種類に応じて２値化処理等の画像処理を切り換えるカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ファックスやイメージスキャナー等によって取り込まれた画像をメモリに記憶するに先だって、画像を１、０の２進ビットに変換すべく、いわゆる２値化処理が施される。そして近年はこのような２値化処理機能を有するカメラにおいて、紙の原稿だけでなく立体物の撮影も可能なカメラが開発されており、撮影対象や原稿の種類によって２値化処理を切り換えるようにしている。具体的には文書や黒板等の文字画では階調を表現する必要がないため単純２値化処理を施し、人物、風景等の自然画では階調を表現するためにディザ法や誤差拡散法に代表される疑似中間調処理を施している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような切り換え機能をもったカメラを使用して撮影条件に係るＡＦ（自動焦点調節、以下同じ）やＡＥ（自動露出制御、以下同じ）の処理を行う場合について考える。例えば画像のコントラストの最大となるレンズ位置を検出する山登りＡＦでは、文字画と自然画とではコントラストの信号レベルが大きく異なる。しかしながら、従来のカメラはコントラストが異なる画像に基づいてレンズの駆動速度や合焦点検出の判定等を行なう場合に、画像の種類とは無関係に同一の処理を施しており、一方の画像に適した処理を行うと、他方の画像では合焦時間が長くなったり、誤検出をするといった問題があった。
【０００４】
また、ＡＦやＡＥの検出範囲についても、文字画、自然画で共通のものを使用していたので、背景部分に合焦をしてしまったり、正確な露出が得られないという問題があった。
【０００５】
本発明のカメラはこのような課題に着目してなされたものであり、文字画、自然画モードの切り換え機能を持ったカメラにおいて、それぞれのモードに適した撮影条件の設定を行うことによって最適な撮影動作を実現できるカメラを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
文字画の処理を行なう文字画モードと、自然画の処理を行なう自然画モードとの間で切り換え可能なカメラであって、前記文字画あるいは自然画を含む任意の画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって撮影された画像に応じた画像処理を行なうべく、前記文字画モードと前記自然画モードのうちいずれかのモードを選択するためのモード選択手段と、このモード選択手段によって選択された画像処理モードに応じて、前記撮影手段による撮影時の撮影条件の設定を行なう撮影条件設定手段と、合焦のために被写体のコントラスト信号の検出を行うAF情報検出回路とを具備し、前記モード選択手段は、前記撮影手段のレンズが駆動され、複数の異なるレンズ位置で得られた前記ＡＦ情報検出回路からのコントラスト信号を予め設けられた値と比較し、コントラスト信号がこの値より大きければ文字画、小さければ自然画であると判別する
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】
すなわち、本発明のカメラは、文字画の処理を行なう文字画モードと、自然画の処理を行なう自然画モードとの間で切り換え可能なカメラであって、前記文字画あるいは前記自然画を含む任意の画像を撮影するにあたって、画像に応じた画像処理を行なうべく、前記文字画モードと前記自然画モードのうち被写体像のコントラスト信号によっていずれかのモードを選択し、選択された画像処理モードに応じて撮影時の撮影条件の設定を行なうようにする。
【０００８】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。図１は文字画モードと自然画モードを手動で切り換える第１実施例の構成を示すブロック図である。同図において、撮影レンズ１で取り込まれた被写体像は、絞り２を通って撮像素子３に入力される。撮像素子３の出力信号は撮像処理回路６で映像信号に変換される。ここで、撮影レンズ１、絞り２、撮像素子３、撮像処理回路６は撮影手段を構成する。得られた映像信号は切り換えスイッチ９に入力される。この切り換えスイッチ９はＣＰＵ１３によって制御され、モード選択手段としての自然画／文字画モード設定スイッチ１６の状態に応じて切り換えられる。そして、この切り換えによって単純２値化処理回路１０と、疑似中間調処理回路１１のいずれかの回路が選択されて、取り込まれた画像に適した２値化処理が施される。２値化処理されたデータは記録回路１２によって記録媒体に記録されたり、或いは外部のモニタやプリンタに出力される。
【０００９】
また、撮像処理回路６の出力はそれぞれＡＦ情報検出回路７とＡＥ情報検出回路８に入力される。ＡＦ情報検出回路７は、画面上のＡＦエリア内のコントラスト信号の検出を行なう。ＡＥ情報検出回路８では、画面上のＡＥエリア内のＡＥ情報、即ち輝度信号の検出を行なう。これらの出力はそれぞれＣＰＵ１３に入力され、ＣＰＵ１３からはどのエリアで検出するかを表す検出エリア設定信号１、２が各回路に対して出力される。
【００１０】
そして、この撮影条件設定手段としてのＣＰＵ１３の出力で、絞りモータ駆動回路１５、絞りモータ５を介して絞り２を駆動して露光量を調節するとともに、ＡＦモータ駆動回路１４、ＡＦモータ４を介して撮影レンズ１を駆動してピント合わせを行なう。
【００１１】
以下に図３のフローチャートを参照して上記した第１実施例の動作を説明する。ここでは、文字画モードか自然画モードかによって、ＡＦの処理を切り換える場合について説明する。
【００１２】
まず、スタート後、ステップ１０１で自然画、文字画モード設定スイッチ１６の状態を見る。ここで自然画に設定されている場合は、ステップ１０３に移行してモードに２が設定される。一方、文字画に設定されている場合はステップ１０２に移行してモードに１が設定される。この情報はＣＰＵ１３内のメモリ上に記憶される。次のステップ１０４で前処理を行なう。すなわち、設定したモードに応じて、ＳＮ，ＰＮの初期設定やレンズ位置の初期設定を行なう。ここでＳＮはレンズの毎フィールド当たりの駆動ステップ数、すなわち駆動速度を表わす。また、ＰＮは合焦を検出する時のピーク検出の判断回数を示す。これらをモードに応じて最適な値に設定するのが前処理であり、その具体的な実施例は後述する。
【００１３】
次のステップ１０５でｎに０の初期値を代入して、撮影レンズ１を移動させる前のコントラストデータをＣｎに代入する（ステップ１０６）。次にＳＮステップモータを正転させる。ここでＳＮは前記した前処理において設定された値である。ＳＮステップモータを正転させた後で、ステップ１０８でＣｎ＋１の位置でのコントラストデータを取り込む。ステップ１０９で、前記したＣｕと今回のＣｎ＋１の大小を比較して、Ｃｎ＋１の方が大きい場合はＹＥＳが選択されてステップ１１２を実行する。この場合はコントラストがまだ増加していることを意味するのでまだ山登りをしている途中であると判断される。したがって、ステップ１１２ではピーク位置の更新を行なう。すなわち最大値を検出したレンズ位置を逐次記憶しておく。次のステップ１１３でｎを１増やしてステップ１０７に戻って、さらにＳＮステップモータを正転駆動して前記した処理を続ける。
【００１４】
一方、ステップ１０９でＣｎ＋１の方が小さかった場合はＮＯとなる。これは山登りＡＦで山を越えて、コントラストが下がったことを意味する。したがってこの場合は次のステップ１１０でＰＮから１を減算する。ＰＮにはピークから何回減少したらピーク位置を合焦位置とするかを判定するときの回数が記憶されている。したがって、例えば、ＰＮに４という数字が入っているとステップ１１０では３になって、ステップ１１１でまだＰＮが０になっていないので、ステップ１１３へ飛んでｎを＋１して、正転を続ける。
【００１５】
同様に、ステップ１０７から１１０まで進んでＰＮからさらに１を引いて、４を設定した場合はこれを４回繰り返して、４回ピークから減少した場合にＰＮが０になってステップ１１４へ移行する。ここでは山を越えたという判断をしてステップ１１４でピーク位置までＳＮステップモータを逆転し、合焦が完了する。ここでピーク位置は、ステップ１１２でコントラストが増加したときに更新される位置である。
【００１６】
図２は文字画モードと自然画モードとを自動で行なう第２実施例の構成を示すブロック図である。図２において、参照番号１乃至１５までは、図１のブロック図とまったく同様なので説明を省略する。図１と異なる点は、図２では図１の自然画／文字画モード設定スイッチ１６がなく、代わりにＡＦ情報検出回路７の出力に基づいてＣＰＵ１３内でコントラスト信号の大小を識別し、これによって文字画か自然画かを自動判別するようにしている。
【００１７】
以下に上記した第２実施例の構成の動作を図４を参照して説明する。第２実施例は第１実施例と同様にＡＦの処理を切り換える実施例であるが、文字画モード自然画モードを自動で切り換える。ここでステップ２０４以降の「前処理」から後のステップについては、図３のステップ１０４以降の「前処理」から後のステップと同様なので説明を省略する。
【００１８】
第１実施例の手動モードの場合は、前処理の前に自然画／文字画モード設定スイッチ１６の状態を判定してモードを設定したが、第２実施例ではステップ２０１のモード判定のサブルーチンで自動的に自然画であるか文字画であるかの判別を行なう。
【００１９】
このモード判定のサブルーチンの処理工程を図５に示す。同図において、ステップ３０１で最初にプリＡＦを実行する。プリＡＦとは数カ所のレンズ位置へレンズを駆動して、それぞれのコントラストデータをとり、その中の最大コントラストをもつデータ、Ｃｍａｘを求める処理を行なうことを意味する。
【００２０】
図８はこのようなコントラストデータの特性を示す図である。同図において、横軸がレンズ位置、縦軸がコントラストデータを表している。例えば、文字画の場合は実線で示されたコントラストデータ、自然画の場合は点線で示されたコントラストデータが得られ、山の頂上が最もピントが合った位置を示す。同図において、前記した山登りＡＦを行うときはレンズの初期位置として、図８の０の位置、すなわち、無限側からスタートして図の右の方向へレンズを駆動する。このときの方向をモータの正転方向と呼ぶ。そして、合焦動作はコントラストが増加していって、山を越えてその時点で図の左方向、モーター逆転方向へレンズを戻して合焦位置で停止させることによって行われる。
【００２１】
したがって、前記したプリＡＦを行なう場合は、レンズ無限位置である０の位置から最至近位置Ｂまでの範囲の例えば５カ所程度でレンズを止めてコントラストデータを撮り、コントラストが大きいか小さいかという判断する。図８から分かるように、文字画の場合は白黒のコントラストが明瞭なのでコントラストデータはかなり大きい値の実線で表せる。
【００２２】
これに対して、自然画の方は点線で表すようにコントラストデータがかなり小さい値となるので、その中間位置にＣTHというコントラストのスレッシュを設け、前記したコントラストデータの最大値、ＣｍａｘがＣTHより大きいかどうかによって、画像が文字画であるか自然画であるかの判別を自動的に行なう。
【００２３】
図５のフローチャートに戻って、プリＡＦで数カ所の最大コントラストのＣｍａｘをとり、次のステップ３０２で前記した図８のＣTHとＣｍａｘを比較する。ここで、ＣｍａｘがＣTHより大きければ、コントラストが大きいので文字画と判断してステップ３０３でモードに１を代入する。逆に小さければ、コントラストが小さいのでステップ３０４でモードに２を代入してこの処理を終了する。
【００２４】
以下に、図３、図４における前処理のレンズの駆動速度、ピーク検出判断回数、レンズの初期位置の設定の具体的な実施例について説明する。
図６のフローチャートは前処理時に自然画、文字画のモードに応じてレンズの初期位置を変えることにより、レンズの駆動範囲を切り換えると共にレンズの駆動速度を切り換える例を示している。
【００２５】
まず、ステップ４０１でＰＮ（ピーク検出判断回数）に固定値４を代入する。次にステップ４０２でモードを確認する。ここでは、自然画／文字画モード設定スイッチ１６で設定された値、あるいは自動で判別された値に基づいて確認を行い、モードに２が代入されているときは自然画モードと判断されてステップ４０３に移行する。この場合、図８で示すレンズ位置０へモータを駆動する。一方、文字画の場合はステップ４０５に移行して図８で示すレンズ位置Ａへモータを駆動する。
【００２６】
すなわち、図８において、コントラストカーブから理解できるように、文字画の場合は文書や黒板、白板を撮影することが多いので近距離にある可能性が非常に高い。従って、駆動範囲を近距離側に制限すべくレンズ位置をＡの位置へ駆動する。この駆動中はコントラストデータを取る必要がないので高速駆動が可能である。逆に自然画の場合は、近距離から遠距離までのどの位置にも被写体がある可能性があるのでレンズ位置を０に設定して無限からレンズを駆動する。このように文字画の場合は、図８のレンズ位置Ａへモーターを一旦高速駆動してからＡＦの動作を始めるので、合焦点を検出するまでにレンズ位置のフルストローク、すなわち位置０からＢまでのすべてを駆動する必要がないため、駆動時間を短縮することができる。
【００２７】
さらに、自然画の場合は次のステップ４０４でＳＮに２、文字画の場合はステップ４０６でＳＮに１を代入する。ＳＮは前記したように、レンズの毎フィールドあたりの駆動ステップ数、すなわち速度を意味するので、自然画の場合は文字画よりもより高速でレンズを駆動することを意味する。これは自然画の場合、文字画よりコントラストが小さいために毎フィールド当たりの駆動量を大きくしないとコントラストの変化を検出できないためである。例えば、ノイズや手ぶれ等によって実際にはコントラストが増加しているのに、コントラストが減少しているという誤検出をしてしまう可能性があるので自然画の方の駆動速度を速くする必要がある。
【００２８】
このように、レンズの駆動範囲を切り換えることによって、１つは文字画の合焦時間を短縮できる利点があり、さらには、実際には文字画が存在しないのでレンズを駆動しない図８の０からＡまでの範囲内でノイズ等によって偽合焦してしまうのを防ぐことができる。一方、自然画の場合は駆動速度を切り換えることによって駆動速度を速くするので合焦時間を短縮できるとともに、ノイズ等のために自然画で偽合焦してしまうのを防止することができる。
【００２９】
次に、前処理時にＡＦのピーク検出の判断回数を切り換える動作を図７のフローチャートを参照して説明する。まずステップ５０１では、ＳＮのレンズの駆動速度としてここでは固定値１を設定する。ステップ５０２でモードを確認して、１なら文字画、２なら自然画と判断する。２の自然画の場合はステップ５０３に移行してレンズ位置０へモータを駆動する。文字画の場合はステップ５０５に移行してレンズ位置Ａへモータを駆動する。ここでは図６で説明した駆動範囲の制限も行っている。
【００３０】
次のステップ５０４と５０６で、自然画の場合はＰＮに５、文字画の場合はＰＮに３の値を代入する。ＰＮは前記したようにピーク検出判断回数を意味する。ここでは自然画の方を大きい値に設定する。これは自然画は文字画よりもコントラストが小さいため、ここで少ない回数のピーク判断をするとノイズや手ぶれによって誤検出する可能性が大きくなるためである。例えば、実際にコントラストが減少していなくてもノイズや手ぶれにより、コントラストが減少して誤検出をする可能性がある。このようにして、自然画の場合のＰＮの値を大きく設定することによって、自然画での誤検出による偽合焦を防止することができる。
【００３１】
また、前記した図６の実施例によれば、駆動速度を速くすることによってコントラストの変化を大きくし自然画の偽合焦を防止できるが、この場合１フィールド当たりの送る量が大きくなるので、合焦の精度は若干悪くなるという欠点がある。ところが、図７に示す実施例では駆動速度を変えずに判断回数だけ変えているので、図６の実施例のように検出精度が低下するという問題点がなくなる。
【００３２】
なお、図６に示す駆動範囲と駆動速度とを切り換える実施例と、図７に示すピークの検出判断を切り換える実施例を別々の例として説明したが、これらを組み合わせて使用することも勿論可能である。
【００３３】
以下に、図９（ａ），（ｂ）を参照して文字画、自然画モードに対応したＡＦの検出エリアを切り換える実施例を説明する。ここでは、図９（ａ）に示すように文字画と判定された場合は、ＡＦの検出エリアを広く設定し、自然画と判定された場合は図９（ｂ）のようにＡＦの検出エリアを小さく設定する。文字画の場合は、撮影対象としては文書や白板、黒板など平面である可能性が高いので、ほぼ画面いっぱいに撮影することが多い。そのために検出の情報量を増やすべく可能な限り検出エリアを大きくする。
【００３４】
一方、自然画の場合、一般的に中央に主要被写体があり、遠近共存の被写体の可能性が非常に高い。したがってこの場合は、ＡＦのエリアを広くすると背景のコントラストの高いものに合焦してしまう可能性があるので、図９（ｂ）のように中央よりの小さいエリアに設定するようにする。このようにして文字画では情報量を増やすことができ、自然画については背景への偽合焦等を防止することができる。
【００３５】
以下、図１０（ａ），（ｂ）を参照して自然画、文字画モードに応じて、ＡＥエリアの重み付けを変える実施例を説明する。図９はＡＦの実施例であるが、本実施例はＡＥの実施例である。
【００３６】
同図において図１０（ａ）は文字画の場合を示しており、ほぼ画面いっぱいの広いエリアを設定している。これは、図９を参照してＡＦについて説明したのと同様に、ほぼ画面いっぱいに撮影する可能性が高くかつ平面であるための広いエリアを設定する。これにより、ＡＥの情報量を増やすことができる。
【００３７】
一方、自然画の場合は、図１０（ｂ）に示すように画面をＡＢＣに３分割してそれぞれに重み付けをしてＡＥに関する情報を得る。自然画の場合は、ＡＦに関して前記したように、中央に主要被写体がある可能性が高いということと、図１０（ｂ）に示す上部のエリア、Ｃについては空や照明の可能性が高いので、Ｃのエリアからの情報は使用しないほうが望ましい。またＢは主要被写体の背景に相当するので、Ｂに対するＡの重み付けを大きくすることによって中央の主要被写体に露出を合わせるようにする。例えば、ＡＥのデータとして使用する場合、Ｂに対するＡの重み付けを３倍にして、ＡＥデータ＝３×Ａ＋Ｂという値にすることによって実現できる。
【００３８】
なお、上記した実施例では、画像処理のモードに応じて設定される撮影条件として、ＡＦ又はＡＥ動作について説明したが、本発明はこれに限定されることなく以下に示す態様の撮影条件が挙げられる。
【００３９】
すなわち、設定モードに応じて撮像処理回路におけるホワイトバランス調整を切り換えて設定したり、又、光学系がズームレンズの場合、その焦点距離を切り換えて撮影条件を設定したり、又、シャッタースピードや絞り値、更にはこれらを組み合わせた露出制御のためのプログラム線図を切り換え設定するなどの態様である。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、文字画、自然画それぞれに応じて最適な撮影条件を設定して撮影動作を実現することができる。
請求項２に記載の発明によれば、文字画、自然画それぞれに応じて最適なＡＦ動作を実現することができる。
【００４１】
請求項３に記載の発明によれば、混在画であっても、人間の目による正確な判断に基づいてモード設定を行なうことができる。
【００４２】
請求項４に記載の発明によれば、あらかじめピント合わせを行なうので、コントラストによるモード判断が正確になる効果を奏する。請求項５に記載の発明によれば、画像が存在しない不要な範囲でのレンズ駆動動作がなくなるので、文字画の合焦時間を短縮することができる。
【００４３】
請求項６に記載の発明によれば、画像が存在しない不要な範囲でのレンズ駆動動作がなくなるので、文字画での誤検出をなくすことができる。請求項７に記載の発明によれば、自然画でのノイズ、手ぶれによる誤検出を防止することができる。
【００４４】
請求項８に記載の発明によれば、自然画での合焦時間が速くなる効果を奏する。請求項９あるいは１０に記載の発明によれば、自然画での誤検出防止を検出精度を下げずに実現することができる。
【００４５】
請求項１１に記載の発明によれば、文字画のＡＦ情報量を増加させることができる。請求項１２に記載の発明によれば、自然画の偽合焦（例えば背景への合焦）を防止することができる。
【００４６】
請求項１３に記載の発明によれば、文字画のＡＥ情報量を増加させることができる。請求項１４に記載の発明によれば、自然画において背景に対して露出が行われるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図である。
【図３】図１に示す第１実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２に示す第２実施例の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】モード判定の処理工程を示すフローチャートである。
【図６】前処理の工程においてＡＦの駆動範囲または駆動速度を切り換える実施例を示すフローチャートである。
【図７】前処理の工程においてＡＦのピーク検出判断回数を切り換える実施例を示すフローチャートである。
【図８】レンズ位置とコントラストデータとの関係を示す図である。
【図９】文字画、自然画モードに対応してＡＦの検出エリアを切り換える実施例を説明するための図である。
【図１０】文字画、自然画モードに対応してＡＥエリアの重み付けを変える実施例を説明するための図である。
【符号の説明】
１…撮影レンズ、２…絞り、３…撮影素子、４…ＡＦモータ、５…絞りモータ、６…撮影処理回路、７…ＡＦ情報検出回路、８…ＡＥ情報検出回路、９…切り換えスイッチ、１０…単純２値化処理回路、１１…疑似中間調処理回路、１２…記録回路、１３…ＣＰＵ、１４…ＡＦモータ駆動回路、１５…絞りモータ駆動回路、１６…自然画／自然画モード設定ＳＷ。

Claims (14)

1. 文字画の処理を行なう文字画モードと、自然画の処理を行なう自然画モードとの間で切り換え可能なカメラであって、
   前記文字画あるいは自然画を含む任意の画像を撮影する撮影手段と、
   この撮影手段によって撮影された画像に応じた画像処理を行なうべく、前記文字画モードと前記自然画モードのうちいずれかのモードを選択するためのモード選択手段と、
   このモード選択手段によって選択された画像処理モードに応じて、前記撮影手段による撮影時の撮影条件の設定を行なう撮影条件設定手段と、
   合焦のために被写体のコントラスト信号の検出を行うAF情報検出回路とを具備し、
   前記モード選択手段は、前記撮影手段のレンズが駆動され、複数の異なるレンズ位置で得られた前記ＡＦ情報検出回路からのコントラスト信号を予め設けられた値と比較し、コントラスト信号がこの値より大きければ文字画、小さければ自然画であると判別する
   ことを特徴とするカメラ。
2. 前記撮影条件の設定がＡＦ動作に関するものである
   ことを特徴とする請求項1記載のカメラ。
3. 前記モード選択手段は、前記モードを自動的に選択するほかに、手動設定に応じてモードを選択する
   ことを特徴とする請求項1記載のカメラ。
4. 前記モード選択手段によるモード選択がプリＡＦ動作の後に行われる
   ことを特徴とする請求項1記載のカメラ。
5. 前記撮影条件設定手段が、前記画像処理モードに応じて、前記ＡＦ動作時のレンズ駆動範囲を切り換えることを特徴とする請求項２記載のカメラ。
6. 前記文字画モードが選択されたときは、前記レンズ駆動範囲を近距離側に制限することを特徴とする請求項５記載のカメラ。
7. 前記撮影条件設定手段が、前記画像処理モードに応じて、前記ＡＦ動作時のレンズ駆動速度を切り換えることを特徴とする請求項２記載のカメラ。
8. 前記自然画モードが選択されたときの前記レンズ駆動速度を、前記文字画モードが選択されたときの前記レンズ駆動速度よりも速く設定したことを特徴とする請求項７記載のカメラ。
9. 前記ＡＦ動作の合焦に関わる判定基準を切り換える手段をさらに具備することを特徴とする請求項８記載のカメラ。
10. 前記ＡＦ動作時のピーク検出判断回数を切り換える手段をさらに具備することを特徴とする請求項９記載のカメラ。
11. 前記ＡＦ動作時のＡＦ情報の検出エリアを切り換える手段をさらに具備することを特徴とする請求項２記載のカメラ。
12. 前記文字画モード時の検出エリアを前記自然画モード時よりも広くすることを特徴とする請求項１１記載のカメラ。
13. 前記撮影条件の設定がＡＦ動作に関するものであり、ＡＥ情報の検出エリアの重み付けを切り換える手段をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のカメラ。
14. 前記自然画モード時にはＡＥ情報の検出エリアの重み付けを中央重点に設定することを特徴とする請求項１３記載のカメラ。

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