JP4239954B2 - カメラ装置及び合焦領域制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、オートフォーカス機能を備えたカメラ装置に関する。

従来、デジタルカメラや銀塩カメラ等のカメラ装置においては、各種の方式によるオートフォーカス（ＡＦ（Auto Focus））機能を備えたものが一般的である。これらのカメラ装置では、ＡＦ機能における測距領域は、通常、撮影エリアの略中央部に設定されている。なお、ＡＦ機能における測距領域を変化させ得るカメラ装置も提案されている。このカメラ装置は、視線検出手段を備え、視線が検出されている領域をＡＦ機能における測距領域とするカメラ装置であり、更に、カメラ本体の動き情報を検出する回路を備え、この回路が検出したカメラ本体の動き量に応じて前記測距領域の大きさを変化させたり、ＡＦ動作を禁止したりするようにしている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、ＡＦ機能における測距領域が撮影エリアの略中央部に設定されているカメラ装置では、動きを予測することが困難な被写体を撮影する場合、ユーザは被写体の動きに追従してカメラ本体の角度変化させることができず、被写体はファインダの中央部から移動方向にずれてしまう。このため、動きを予測することが困難な被写体を撮影する場合、測距領域の位置が被写体から外れてしまい、ユーザが所望する被写体に対してＡＦを行うことが困難になってしまう。
また、特許文献１に記載のカメラ装置では、視線によって測距領域の位置が変更され、またカメラ本体の動き量に応じて測距領域の大きさが変化するので、被写体が多少予測不能な動きをしても被写体に対してＡＦを行うことができるが、視線検出手段が必要であり、またそれ故に、カメラ装置はモニタを覗き込むタイプのカメラ装置、つまり、ファインダを備えたカメラ装置でなければならず、汎用性のあるものでない。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、その動きを予測することが困難な被写体に対して、視線検出手段を用いることなくＡＦの測距領域を合致させることのできるカメラ装置、及びその実現に使用される合焦領域制御プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１記載の発明に係るカメラ装置にあっては、光学系を備えたカメラ本体と、前記光学系により結像される画像において、所定の測距領域内に存在する被写体に対して合焦させるオートフォーカス手段と、前記カメラ本体の角加速度を検出する検出手段と、この検出手段により検出された前記角加速度の方向に基づき、前記測距領域の位置を前記方向と同方向に変化させる制御手段とを備える。

したがって、動きを予測することが困難な被写体が突然動きを開始し、この被写体を撮影すべく、ユーザが被写体の急激な動きに伴ってカメラ本体を急速にパーンさせると、パーンさせた際の角加速度が検出される。そして、この検出された角加速度の方向に基づき、測距領域の位置が変化する。よって、測距領域は、ユーザがカメラ本体をパーンさせた際の角加速度の方向に依存して変化する。
したがって、動きを予測することが困難な被写体が突然動きを開始した場合であっても、この被写体の動きに追従させて測距領域の位置を変化させることができる。

また、請求項２記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上の角加速度が検出された場合に、前記測距領域の位置を変化させる。
所定値以上の角加速度が検出された場合にのみ、測距領域の位置を変化させることにより、低速度で移動を開始した被写体を撮影する際に、不要に測距領域の位置が変化してしまうことがなくなると共に、測距領域の位置を変更する為の処理を行なう回路部の負担が少なくなる。

また、請求項３記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記制御手段は、前記角加速度の方向に加えて前記角加速度の大きさに基づき、前記測距領域の位置を変化させる。
また、請求項４記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記検出手段により検出された前記角加速度の方向及び大きさに基づき、前記測距領域の変位方向及び変位量を算出する算出手段を備え、前記制御手段は、この算出手段により算出された前記変位方向及び変位量に従って、前記測距領域の位置を変化させる。
したがって、算出された変位方向及び変位量に従って測距領域の位置が変更制御されることから、精度よく被写体に追従させて測距領域の位置を変化させることができる。

また、請求項５記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記光学系のズーム倍率を可変的に設定するズーム手段と、前記検出手段により検出された角加速度に応じた前記被写体のずれ角度を特定する特定手段とを更に備え、前記算出手段は、前記特定手段により特定された前記ずれ角度と前記ズーム手段により設定されたズーム倍率とに基づいて、前記測距領域の変位方向及び変位量を算出する。
したがって、検出された角加速度の方向及び大きさのみならずズーム倍率にも依存して、測距領域を変位させることができる。これにより、動きを予測することが困難な被写体が突然動きを開始した場合において、ズーム倍率にも応じて被写体の動きに追従させて測距領域の位置を変化させることができる。

また、請求項６記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記角加速度と被写体のずれ角度とを対応付けて記憶した記憶手段を更に備え、前記特定手段は、前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記検出手段により検出された角加速度に応じた被写体のずれ角度を特定する。
したがって、角加速度と被写体のずれ角度とを対応付けて記憶した記憶手段を参照する簡単な処理により、検出された角加速度に応じた被写体のずれ角度を得ることができる。

また、請求項７記載の発明に係るカメラ装置にあっては、前記記憶手段の記憶される前記角加速度と被写体のずれ角度とが任意に設定可能である。
したがって、記憶手段に記憶されている角加速度と被写体のずれ角度、若しくは前記現在の角加速度とその直前に検出された角加速度と、これらに応じた被写体のずれ角度を適宜設定変更することにより、個々に異なるユーザのカメラ本体に対するパーン操作速度に応じた適正な値を設定することができる。

また、請求項８記載の発明に係る合焦領域制御プログラムにあっては、光学系を備えたカメラ本体と、前記光学系により結像される画像において所定の測距領域内に存在する被写体に対して合焦させるオートフォーカス手段と、前記カメラ本体の角加速度を検出する検出手段とを備えるカメラ装置が有するコンピュータを、前記検出手段により検出された前記角加速度の方向に基づき、前記測距領域の位置を変化させる制御手段として機能させる。
したがって、前記コンピュータがこのプログラムに従って処理を実行することにより、請求項１記載の発明と同様の作用効果を奏する。

以上のように、本発明によれば、検出された角加速度の方向に依存して、測距領域を変位させることにより、動きを予測することが困難な被写体が突然動きを開始した場合であっても、この被写体の動きに追従させて測距領域の位置を変化させることができる。
これにより、その動きを予測することが困難な被写体に対しても、測距領域を合致させて合焦した画像を撮影することが可能となる。

以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の各実施の形態に共通するデジタルカメラ１のブロック図である。このデジタルカメラ１はＡＦ機能を備えたものであって、フォーカスレンズ２、ズームレンズ３、ＣＣＤ４、ＣＤＳ／ＡＤブロック５、ＴＧ（Timing Generator）６、ＣＣＤデータ前処理ブロック７、色処理（ＣＰ）ブロック８、ＪＰＥＧ符号化器９、ＤＲＡＭ１０、内蔵のフラッシュメモリ１１、ＲＡＭ１２、ＣＰＵ１３、画像表示部１４、キーブロック１５、カード・インターフェイス１６、モータ駆動ブロック１７及び角加速度センサ１８を備えており、カード・インターフェイス１６には、図示しないカメラ本体のカードスロットに着脱自在に装着されたメモリカード１８が接続されている。

フォーカスレンズ２及びズームレンズ３はそれぞれが図示しないレンズ群から構成されるものである。モータ駆動ブロック１７は、フォーカスレンズ２を光軸方向に駆動するフォーカスモータ１７０ａ、及びズームレンズ３を光軸方向に駆動するズームモータ１７０ｂと、ＣＰＵ１３から送られる制御信号に従いフォーカスモータ１７０ａ及びズームモータ１７０ｂをそれぞれ駆動するモータドライバ１７１ａ，１７１ｂとから構成されている。

ＣＣＤ４は、フォーカスレンズ２とズームレンズ３を介して投影された被写体像を光電変換し撮像信号として出力する。ＴＧ６は、所定周波数のタイミング信号を生成してＣＣＤ４を駆動する。ＣＤＳ／ＡＤブロック５は、ＣＣＤ４からの出力信号をサンプリングしてノイズを除去しデジタル信号に変換する。ＣＣＤデータ前処理ブロック７は、デジタル信号に変換された撮像信号に対し輝度信号処理等のデータ処理を行う。色処理（ＣＰ）ブロック８は、輝度信号処理等が行われた画像信号に対して色分離等の色処理を行い、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを生成する。ＤＲＡＭ１０は、色処理後のＹ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを逐次記憶する。

画像表示部１４は、カラーＬＣＤと、それを駆動する駆動回路等からなり、撮影モードが設定された状態でシャッタキーが押されていない撮影待機状態には、ＣＣＤ４から取り込まれＤＲＡＭ１０に蓄積された１フレーム（画面）分の画像データに基づくスルー画像を表示し、再生モードが設定された状態では、メモリカード１８から読み出されるとともに伸張された画像データに基づく記録画像を表示する。

ＪＰＥＧ符号化器９は、画像記録時には、色処理（ＣＰ）ブロック８から入力した画像データをＪＰＥＧ圧縮する。メモリカード１８は、カード・インターフェイス１６を介して送られた圧縮後の画像データを記録する。記録された画像データは、記録画像の再生時に読み出され、ＪＰＥＧ符号化器９により伸張された後、画像表示部１４において表示される。また、キーブロック１５は、撮影モードと再生モードとの動作切り替えに使用される切替キーや、シャッタキー、絞りやシャッタ速度を設定するための設定キー、ズーム倍率の変更に使用されるズームキー等の各種の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ１３へ送る。また、シャッタキーは、所謂ハーフシャッタ機能を備えたものであり、撮影予告のための半押し操作と、撮影指示用の全押し操作が可能な構成である。

前記フラッシュメモリ１１には、ＣＰＵ１３によるデジタルカメラ１の制御、すなわちＡＦ制御、ＡＥ制御、ＡＷＢ制御等に必要なプログラムと各種データが格納されており、ＣＰＵ１３は、キーブロック１５からの操作信号と前記プログラムに従いＲＡＭ１２を作業用メモリとして動作することにより、本発明における制御手段、算出手段として機能する。

また、角加速度センサ１８は、このデジタルカメラ１におけるカメラ本体の角加速度を検出してＣＰＵ１３に入力する。なお、前記ＡＦ制御は、フォーカスレンズ２を光軸方向に移動させながら、各位置で撮像した画像のＡＦエリア２０（図４参照）内のＡＦ評価値（コントラスト値）を検出し、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置とするコントラスト検出方式である。

前記フラッシュメモリ１１には、前記プログラムと各種データとが記憶されているとともに、図２に示す角加速度−ずれ角対応テーブル１１１が記憶されている。この角加速度−ずれ角対応テーブル１１１には、角加速度センサ１８により検出される角加速度の大きさに対応させて被写体角度のずれ量が記憶されている。

次に、以上の構成からなるデジタルカメラ１の本発明に係る動作を説明する。図３は、記録モードにおいてＣＰＵ１３が実行する処理内容を示したフローチャートである。すなわち、記録モードが設定されると、ＣＰＵ１３は前記プログラムに従って処理を開始し、キーブロック１５からの操作信号に基づき、必要に応じてズーム倍率、絞り、シャッタ速度などをマニュアル設定する（ステップＳ１０１）。さらに、ＡＦエリア２０が画像表示部１４に表示される被写体画像のセンターとなるようにその表示位置を初期化する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２での処理により図４（１）に示すように、ＡＦエリア２０が画像表示部１４においてその中央部に設定される。

次に、シャッタキーが半押しされたか否かを判断し（ステップＳ１０３）、半押しされたならば、自動露出設定などの撮影に必要な処理を実行する（ステップＳ１０４）。また、フォーカスモータ１７０ａを制御してフォーカスレンズ２を光軸方向に駆動し、現在のＡＦエリア２０の被写体にフォーカスを合わせる（ステップＳ１０５）。さらに、角加速度センサ１８からの出力に基づき、一定以上の角加速度が検出されたか否かを判断し（ステップＳ１０６）、検出されない場合にはステップＳ１０７〜Ｓ１０９の処理を実行することなくステップＳ１１０に進む。そして、このステップＳ１１０でシャッタキーが全押しされたか否かを判断し、全押しされるまでステップＳ１０３からの処理を繰り返す。

また、ステップＳ１０６での判断の結果、一定以上の角加速度の角加速度が検出された場合には、角加速度の大きさに対応して被写体角度のずれ量を推定する（ステップＳ１０７）。すなわち、前記角加速度−ずれ角対応テーブル１１１から、角加速度センサ１８が検出した角加速度に対応する被写体角度のずれ量を読み出す。引き続き、この読み出した被写体角度のずれ量と、現時点で設定されているズーム倍率とに基づいて、ＡＦエリア２０のオフセット量（変位量）を算出する（ステップＳ１０８）。このＡＦエリアのオフセット量は、下記式を用いて行う。

ＡＦエリアのオフセット量＝被写体角度のずれ量／画角（ズーム倍率）×Ｋ（常数）

さらに、ＡＦエリア２０を算出したオフセット量であって角加速度センサ１８が検出した方向であるオフセット位置に設定する（ステップＳ１０９）。したがって、このステップＳ１０９の処理により新たなオフセット位置に設定されたＡＦエリア２０内のＡＦ評価値（コントラスト値）が検出され、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置とするＡＦ制御がなされることとなる。

そして、このステップＳ１０９又は前記ステップＳ１０６に続くステップＳ１１０では、シャッタが全押しされたか否かを判断する。全押しされたならば（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、撮影処理を行い、撮像した画像を符号化し画像データとしてメモリカード１８に記録する（ステップＳ１１１）。

図４は、以上に説明した本実施の形態におけるデジタルカメラ１のＡＦエリア２０の遷移（フォーカス動作Ｃ）と被写体動作Ａとユーザのカメラ操作Ｂとの関係とを示す図である。すなわち、被写体Ｏの左右への移動が無い状態においては（Ａ１）、カメラ本体の左右へのパーン動作もなく、加速度の発生も無い状態であり（Ｂ１）、このとき前記ステップＳ１０２での処理により、ＡＦエリア２０は図（１）に示すように、ＡＦエリア２０は画像表示部１４の中央にある状態となっている（Ｃ１）。

この状態から被写体Ｏが右への移動を開始すると（Ａ２）、撮影者が被写体Ｏの右への移動を認識する（Ｂ２）。被写体Ｏが一定速度で右に移動すると（Ａ３）、撮影者はカメラの右へのパーンを開始し、これによりカメラ本体には右方向への大きな角加速度が発生する（Ｂ３）。すると、角加速度センサ１８がこれを検出し、前記ステップＳ１０６〜Ｓ１０９の処理により、図（３）に示すように、ＡＦエリア２０を角加速度の大きさと方向に対応して右に移動させる（Ｃ２）。その後、撮影者がカメラを一定速度で右へパーンさせることにより、角加速度は減少し（Ｂ４）、これに伴って図（４）に示すように、ＡＦエリア２０を徐々にセンターに戻す（Ｃ３）。そして、撮影エリアの中央部が徐々に被写体Ｏに追いつくと、角加速度の発生は少なくなることから（Ｂ５）、図（５）に示すように、ＡＦエリア２０は中央（センター）にある状態にとなる（Ｃ４）。

さらに、被写体Ｏは右への移動を停止した後（Ａ４）、左右への移動が無い状態に移行したとする（Ａ５）。すると、撮影者は、被写体Ｏの右への移動の停止を認識するが（Ｂ６）、瞬時にパーンを停止させることはできず若干遅れて右へのパーンを停止する（Ｂ７）。したがって、図（７）に示すように、被写体Ｏは画像表示部１４の左側にずれることから、撮影者は右へのパーンを停止した後、左へのパーンを開始し、これによりカメラ本体には左方向への大きな角加速度が発生する（Ｂ７）。すると、角加速度センサ１８がこれを検出し、前記処理により、ＡＦエリア２０を角加速度の大きさと方向に対応して左に移動させる（Ｃ５）。これにより、図（８）に示すように、ＡＦエリア２０が被写体Ｏ上に位置することとなる。

なお、本実施の形態においては、角加速度−ずれ角対応テーブル１１１に予め角加速度センサ１８により検出される角加速度の大きさに対応させて被写体角度のずれ量を記憶させておくようにしたが、キーブロック１５におけるキー操作により、ユーザが角加速度−ずれ角対応テーブル１１１に任意の値を設定できるようにしてもよい。

（第２の実施の形態）

本発明の第２の実施の形態においては、前記フラッシュメモリ１１に、図５に示す角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２が格納されている。角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２には、角加速度センサ１８により検出された直前の角加速度と現在の角加速度の差の絶対値に対応させて被写体角度のずれ量が記憶されている。

図６は、本実施の形態の記録モードにおいてＣＰＵ１３が実行する処理内容を示したフローチャートである。すなわち、このフローチャートにおいて、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の処理は、前述した図３のフローチャートにおけるステップＳ１０１〜Ｓ１０５の処理と同様である。そして、ステップＳ２０５に続くステップＳ２０６では、現在及び直前の角加速度を取得する。つまり、ＣＰＵ１３は角加速度センサ１８により角加速度が検出される毎に、ＲＡＭ１２に検出された角加速度を記憶しており、角加速度センサ１８が角加速度を検出した際には、現在の角加速度を角加速度センサ１８から取得するとともに、その直前の角加速度をＲＡＭ１２から取得する。

引き続き、角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２を参照し、現在及び直前の角加速度に応じた被写体角度のずれ量を推定する（ステップＳ２０７）。すなわち、前記角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２から、直前の角加速度と現在の角加速度の差の絶対値に対応する被写体角度のずれ量を読み出す。次に、この被写体角度のずれがあるか否かを判断し（ステップＳ２０８）、無い場合にはステップＳ２０９、Ｓ２１０の処理を実行することなくステップＳ２１１に進む。そして、このステップＳ２１１でシャッタキーが全押しされたか否かを判断し、全押しされるまでステップＳ２０３からの処理を繰り返す。

また、ステップＳ２０８での判断の結果、被写体角度のずれがある場合には、前記ステップＳ２０７で読み出した被写体角度のずれ量と、現時点で設定されているズーム倍率とに基づいて、ＡＦエリア２０のオフセット量（変位量）を算出する（ステップＳ２０９）。このＡＦエリアのオフセット量は、第１の実施の形態と同様に下記式を用いて行う。

ＡＦエリアのオフセット量＝被写体角度のずれ量／画角（ズーム倍率）×Ｋ（常数）

さらに、ＡＦエリア２０を算出したオフセット量であって角加速度センサ１８が検出した方向であるオフセット位置に設定する（ステップＳ２１０）。したがって、このステップＳ２０９の処理により新たなオフセット位置に設定されたＡＦエリア２０内のＡＦ評価値（コントラスト値）が検出され、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置とするＡＦ制御がなされることとなる。

そして、このステップＳ２１０又は前記ステップＳ２０８に続くステップＳ２１１では、シャッタが全押しされたか否かを判断する。全押しされたならば（ステップＳ２１１：ＹＥＳ）、撮影処理を行い、撮像した画像を符号化し画像データとしてメモリカード１８に記録する（ステップＳ２１２）。

なお、本実施の形態においても、角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２に予め角加速度センサ１８により検出された直前の角加速度と現在の角加速度の差の絶対値に対応させて被写体角度のずれ量を記憶させておくようにしたが、キーブロック１５におけるキー操作により、ユーザが角加速度差−ずれ量対応テーブル１１２に任意の値を設定できるようにしてもよい。

本発明に一実施の形態に係るデジタルカメラのブロック図である。 角加速度−ずれ角対応テーブルを示す模式図である。 第１の実施の形態の記録モードにおいてＣＰＵが実行する処理内容を示したフローチャートである。 被写体動作とカメラ動作及びフォーカス動作との関係を示す説明図である。 角加速度差−ずれ量対応テーブルを示す模式図である。 第２の実施の形態の記録モードにおいてＣＰＵが実行する処理内容を示したフローチャートである。

符号の説明

１ デジタルカメラ
２ フォーカスレンズ
３ ズームレンズ
４ ＣＣＤ
６ ＴＧ
８ ブロック
１１ フラッシュメモリ
１２ ＲＡＭ
１３ ＣＰＵ
１４ 画像表示部
１５ キーブロック
２０ ＡＦエリア
１１１ 角加速度−ずれ角対応テーブル
１１２ 角加速度差−ずれ量対応テーブル
１７０ａ フォーカスモータ
１７０ｂ ズームモータ
１７１ａ モータドライバ
Ｏ 被写体

Claims (8)

1. 光学系を備えたカメラ本体と、
   前記光学系により結像される画像において、所定の測距領域内に存在する被写体に対して合焦させるオートフォーカス手段と、
   前記カメラ本体の角加速度を検出する検出手段と、
   この検出手段により検出された前記角加速度の方向に基づき、前記測距領域の位置を前記方向と同方向に変化させる制御手段と
   を備えたことを特徴とするカメラ装置。
2. 前記制御手段は、前記検出手段により所定値以上の角加速度が検出された場合に、前記測距領域の位置を変化させることを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
3. 前記制御手段は、前記角加速度の方向に加えて前記角加速度の大きさに基づき、前記測距領域の位置を変化させることを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
4. 前記検出手段により検出された前記角加速度の方向及び大きさに基づき、前記測距領域の変位方向及び変位量を算出する算出手段を備え、
   前記制御手段は、この算出手段により算出された前記変位方向及び変位量に従って、前記測距領域の位置を変化させることを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
5. 前記光学系のズーム倍率を可変的に設定するズーム手段と、
   前記検出手段により検出された角加速度に応じた前記被写体のずれ角度を特定する特定手段とを更に備え、
   前記算出手段は、前記特定手段により特定された前記ずれ角度と前記ズーム手段により設定されたズーム倍率とに基づいて、前記測距領域の変位方向及び変位量を算出することを特徴とする請求項４記載のカメラ装置。
6. 前記角加速度と被写体のずれ角度とを対応付けて記憶した記憶手段を更に備え、
   前記特定手段は、前記記憶手段の記憶内容を参照して、前記検出手段により検出された角加速度に応じた被写体のずれ角度を特定することを特徴とする請求項５記載のカメラ装置。
7. 前記記憶手段の記憶される前記角加速度と被写体のずれ角度とが任意に設定可能であることを特徴とする請求項６記載のカメラ装置。
8. 光学系を備えたカメラ本体と、前記光学系により結像される画像において所定の測距領域内に存在する被写体に対して合焦させるオートフォーカス手段と、前記カメラ本体の角加速度を検出する検出手段とを備えるカメラ装置が有するコンピュータを、
   前記検出手段により検出された前記角加速度の方向に基づき、前記測距領域の位置を前記方向と同方向に変化させる制御手段と
   して機能させることを特徴とする合焦領域制御プログラム。

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