JP4923674B2 - デジタルカメラ及びフォーカス位置特定方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラ及びフォーカス位置特定方法、プログラムに関し、特に撮像画像上におけるフォーカス位置を特定するデジタルカメラ及びフォーカス位置特定方法、プログラムに関する。

従来から、デジタルカメラでは、記憶されている撮影画像を一枚ごとあるいは一覧表示としてＬＣＤ画面もしくはファインダーに表示可能な構成となっている。その際、多くの機種では、簡単な操作により各撮影画像を拡大表示する機能を備えており、拡大表示をする際には、常に撮影時の画像の中心を基準として拡大されている。

また、オートフォーカス機能をもつカメラの場合には、一般にシャッター・ボタンを半押ししてフォーカス距離を固定し、その状態でカメラの向きを移動させた後、シャッター・ボタンを全押しすることにより、自由な構図で撮影を可能にする機能が搭載されている。その際、フォーカス距離を固定する位置については、常に画面中央に合わせるものや、画面内の複数のポイントや予め決められた領域の範囲内からカメラの調整機能により自動的に決定するものが存在するが、画面中央にフォーカスを合わせて実際に撮影を行うことはそれほど多くない。

そして、撮影画像を確認するための拡大表示は常に画面中央を基準として拡大が行われており、上述したようにフォーカスが画面中央にあることが少ないことから、実際にフォーカスを合わせた位置で撮影画像を確認する場合には、表示画面を拡大表示画面に切替えた後、上下左右キーにより拡大表示を行う位置を撮影前にフォーカスを合わせた位置まで移動させるといった操作が必要になる。特に撮影直後に撮影画像が手ぶれによって失敗していないか確認する場合においては、撮影画像の拡大表示操作に、上下左右キーによる拡大表示画面の移動動作が伴い、即座に写真の良否を確認することができないという問題があった。

例えば、特許文献１では、撮影画像を確認する為にファインダーやＬＣＤ表示において、撮影時の画像面上のフォーカス位置である撮影画像の画面中央を中心とする領域の拡大表示を行ったり、撮影後に複数のフォーカス位置の中から撮影時に予め選択されたフォーカス位置を中心に拡大表示を行う技術が開示されている。
特開２００４−２５５０５７号公報

しかしながら、フォーカス位置を決めた後のカメラの移動を考慮していないため、撮影時の画像面上でのフォーカス位置を認識することができないものであった。また、フォーカス位置を撮影毎に記憶していない為、複数枚撮影後にまとめて撮影時の画像を確認するような場合には、フォーカス合わせを行った撮影と異なる箇所でフォーカス合わせを行った撮影については、実際にフォーカスを合わせた位置での拡大画像の確認を行うには、前述したようなキー操作が必要になる。

そこで、本発明は、前記した問題点を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、撮影後の画像を容易に確認することができるデジタルカメラ及びフォーカス位置特定方法、プログラムの提供を目的とする。

請求項１に記載の発明は、デジタルカメラであって、
被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段と、前記画像を表示する画像表示手段とを備えており、
画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶する記憶手段と、
前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定手段とを備え、
前記記憶手段は、撮影毎に、前記フォーカス位置特定手段により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のデジタルカメラにおいて、
前記記憶手段は、前記合焦時の画像及びそのフォーカス位置を、前記撮影時の画像に関連付けて記憶するとともに、
前記フォーカス位置特定手段は、非撮影時のタイミングにおいて、前記記憶手段により記憶された前記撮影時の画像から、当該撮影時の画像のフォーカス位置を特定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
拡大表示キーをさらに備え、
前記画像表示手段は、前記拡大表示キーの入力により前記撮影時の画像のうち合焦された位置を中心とする拡大画像を表示させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のデジタルカメラにおいて、
前記記憶手段は、撮影毎に、撮影時の画像のフォーカス位置をプロパティ情報として記憶することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段を備えたデジタルカメラを用いたフォーカス位置特定方法であって、
画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶する記憶処理と、
前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定処理とを行い、
前記記憶処理では、撮影毎に、前記フォーカス位置特定処理により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶する処理を行うことを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、
被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段を備えたデジタルカメラのコンピュータを、
画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶させる記憶手段と、
前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定手段として機能させるためのプログラムであり、
前記記憶手段は、撮影毎に、前記フォーカス位置特定手段により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶させることを特徴とする。

本発明によれば、合焦時と撮影時のデジタルカメラの向きの比較によりフォーカス位置の移動を検出することができるので、フォーカス位置を決めた後、カメラを移動させて撮影した場合でも撮影時のフォーカス位置を検出することができる。

以下、本発明の実施形態に係るデジタルカメラについて図１〜図７を参照して説明する。
図１は、このデジタルカメラにおける内部構成を示したブロック図である。

このデジタルカメラは、レンズブロック１を有しており、レンズブロック１には、カメラ本体の鏡筒２内に設けられたシャッター３、絞り４、ズームレンズ５及びフォーカスレンズ６を含む複数枚の光学レンズからなる沈胴式の光学系が設けられている。絞り４の開度は「開放」状態と、「絞り」状態（所定開度）との２段階に制御可能であり、またズームレンズ５及びフォーカスレンズ６は、鏡筒２内の図示しない駆動機構により機械的に光軸方向に移動可能となっている。

レンズブロック１には、シャッター３を開閉駆動するシャッター用アクチュエータ７と、絞り４を駆動する絞り用アクチュエータ８、前記駆動機構によりズームレンズ５及びフォーカスレンズ６を駆動するズームモータ９及びフォーカスモータ１０、両レンズ５，６の移動位置をそれぞれ検出するためのズームレンズ位置検出センサ１１及びフォーカスレンズ位置検出センサ１２、上記光学系とは別に設けられ、入射光の位相差を検出し測距信号として出力する測距センサ３１が設けられている。上記の各アクチュエータ７，８及び各モータ９，１０は、ドライバーブロック１３に設けられた絞り用（Iris）、シャッター用（Shutter）、ズーム用（ZOOM）、フォーカス用（Focus）の各ドライバー１４〜１７によって駆動されるようになっている。

また、デジタルカメラは、前述した光学系の光軸後方に配置された撮像手段であるＣＣＤ１９と、ＣＤＳ（Correlated Double Sampling）／ＡＤブロック２０、ＴＧ（Timing Generator）２１とからなるＣＣＤ撮像系ブロック１８を有している。ＣＣＤ１９は、デジタルカメラが記録モードに設定されているとき、光学系によって結像された被写体の光像を光電変換するとともに、ＴＧ２１によって走査駆動され一定周期毎に光電変換出力を１画面分出力するようになっている。ＣＤＳ／ＡＤブロック２０は、ＣＣＤ１９から出力された後、ＲＧＢの色成分毎に適宜ゲイン調整されたアナログの出力信号に対する相関二重サンプリングによるノイズ除去、及びデジタル信号への変換を行い、カラープロセス回路２２に出力するようになっている。

カラープロセス回路２２は、入力した撮像信号に対し画素補間処理を含むカラープロセス処理を施し、デジタル値の輝度信号（Ｙ）及び色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を生成し、デジタルカメラ全体を制御するＣＰＵ２３へ出力するように構成されている。なお、ＣＰＵ２３は、実際には内部メモリや各種の演算処理回路、データの入出力インターフェース等を備えたマイクロプロセッサーである。

ＣＰＵ２３に送られたデジタル信号（画像信号）はＤＲＡＭ２４に一時保存されるとともに画像表示手段２５に送られるようになっている。画像表示手段２５はビデオエンコーダー、ＶＲＡＭ、液晶モニタ及びその駆動回路により構成されており、本発明の表示手段を構成する。画像表示手段２５では、ＣＰＵ２３から送られたデジタル信号に基づき前記ビデオエンコーダーによってビデオ信号が生成され、それに基づく表示画像、すなわちＣＣＤ１９に撮像されるとともに所定の画素数に間引きされた後の被写体のスルー画像が前記液晶モニタに表示されるように構成されている。

キー入力手段２６は電源キー、記録／再生のモード切替スイッチ、シャッターキー、ズームキー、拡大表示キー、メニューキー等の各種キーにより構成され、ユーザーによるキー操作に応じた操作信号をＣＰＵ２３に送るように構成されている。例えば記録モードで、シャッターキーが半押された撮影操作時（合焦時）には、それを示すトリガー信号がＣＰＵ２３に出力され、シャッターキーが全押された撮影操作時には、それを示すトリガー信号がＣＰＵ２３に出力されるようになっている。また、メニューキーには、後述する画像表示手段２５に拡大画像を表示する際に合焦時又は撮影時の画像を表示させるか選択するモード（合焦時画像モード／撮影時画像モード）が具備されている。

ＣＰＵ２３はシャッターキーが半押し又は全押されたトリガー信号が入力すると、それに応じてＣＣＤ１９から取り込んだ１画面分の画像データをＹ，Ｃｂ，Ｃｒのコンポーネント毎に縦８画素×横８画素の基本ブロックと称する基本単位毎にＤＲＡＭ２４から読み出してＪＰＥＧ回路２７に送り、ＪＰＥＧ回路２７によりＤＣＴ（離散拡散変換）、符号化によって圧縮された１画像分の圧縮データを画像記録手段２８に記憶するようになっている。

画像記録手段２８は、具体的にはカードインターフェース、及びそれを介してＣＰＵ２３に接続され、かつカメラ本体に着脱自在に装着される不揮発性の各種メモリカードから構成される。画像記録手段２８に記録された画像データは、再生モードにおいてはＣＰＵ２３により読み出され、ＪＰＥＧ回路２７によって伸張された後、画像表示手段２５の液晶表示モニタに表示されるようになっている。

画像表示手段２５では、再生モードでは、通常、画像記録手段２８に記録された画像データが表示されるようになっており、再生モードにおいて拡大表示キーが入力されるとこの画像データは拡大表示されるようになっている。また、メニューキーの操作により、合焦時画像モードにおいて拡大表示キーが入力されると、合焦時の画像が拡大表示されるようになっており、撮影時画像モードにおいて拡大表示キーが入力されると撮影時画像が拡大表示されるようになっている。

フラッシュメモリ３０は書き換え可能な不揮発性のメモリであり、フラッシュメモリ３０には、ＣＰＵ２３に上述した各部を制御させるとともに、各種プログラムやデータが記憶されるようになっている。

また、ＣＰＵ２３には、レンズコントロールブロック２９が接続されており、ＣＰＵ２３は、レンズコントロールブロック２９に、前述したドライバーブロック１３の各ドライバー１４〜１７へ送る駆動信号を生成させることで、絞り４の開度やズームレンズ５及びフォーカスレンズ６の位置、シャッター３の開閉動作を制御するように構成されている。

また、ＣＰＵ２３は、レンズコントロールブロック２９を介して測距センサ３１から送られる測距信号に基づき、位相検出方式によって被写体距離を定期的に検出し、その検出結果に基づきフォーカスレンズ６の位置を制御するように構成されている。

また、ＣＰＵ２３では、前述のズームレンズの位置検出センサ１１及びフォーカスレンズの位置検出センサ１２によって検出された各レンズ５，６の位置検出情報がレンズコントロールブロック２９を介して逐次入力されるように構成されている。

また、ＣＰＵ２３には、フォーカス位置特定手段４１が設けられており、フォーカスモードとしてオートフォーカス・モードが設定されているときには、合焦時の画像と撮影時の画像を比較することで撮影時のフォーカス位置を特定するように構成されている。

ここで、まず、オートフォーカス・モードが使用される状況について説明した後、フォーカス位置特定手段４１が撮影時のフォーカス位置を特定する具体的な方法について説明する。

オートフォーカス・モードが使用される撮影状況としては、基本的には人物を撮影することが目的であるが、建物全景も写した場合であり、図２に示すような人物が建物を背景として画面の端に位置するような構図が例示される。

この場合、フォーカスエリアが画面中央に固定されている場合には、撮影操作に先立ち、図３（ａ）に示すように、フォーカスを合わせたい対象、ここでは「人物の顔」を撮影フレームの中心に合わせ、この状態でシャッターキーを半押しする。すると、画面中央に映る「人物の顔」にデジタルカメラのフォーカス位置が固定、つまり、「人物の顔」に対してフォーカス調整（合焦）が行われる。

次いで、シャッターキーを半押しした状態でカメラを希望する構図、つまり、ここでは左上方向にカメラを動かし、図３（ｂ）の構図に合わせる。この状態では、フォーカスは先の合焦時の状態（フォーカス距離）に固定されており、カメラのフォーカスは、人物の顔に合ったままである。この状態で、シャッターキーをさらに押し込む（全押しする）と、図３（ｂ）に示すような写真を撮ることができる。なお、最初から図３（ｂ）の構図でシャッターキーを全押しすると、背景の建物にフォーカスが合うことになり、人物の顔にはフォーカスが合わないので、人物の顔にピンボケが生じた写真になる。

そこで、フォーカス位置特定手段４１では、以下に記載する方法で、撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するように構成されている。

オートフォーカス・モード時に、シャッターキーが半押しされると、シャッターキーが半押しされたときのトリガー信号及び距離情報がＣＰＵ２３に送られるとともに、ＣＰＵ２３を介して当該信号に基づきカラープロセス回路から出力される画像信号がＤＲＡＭ２４に入力されるようになっており、ＤＲＡＭ２４では、入力された画像信号に基づき、画像平面上でのフォーカス位置を固定した画像（図３（ａ））が一時的に保存されるようになっている。次いで、デジタルカメラの方向を変えてシャッターキーが全押しされると、シャッターキーが全押しされたときのトリガー信号に基づく画像信号がＣＰＵ２３に送られるとともに、ＣＰＵ２３を介して当該信号に基づきカラープロセス回路から出力される画像信号がＤＲＡＭ２４に入力されるようになっており、ＤＲＡＭ２４では、入力された画像信号に基づき、シャッターキーが全押しされたときの画像（図３（ｂ））が一時的に保存されるようになっている。

そして、ＤＲＡＭ２４にフォーカス位置を固定した画像（図３（ａ））とデジタルカメラの方向を変えてシャッターキーが全押しされたときの画像（図３（ｂ））が保存されると、フォーカス位置特定手段４１では、合焦時の画像としてフォーカス位置を固定した画像と、撮影時の画像としてシャッターキーが全押しされたときの画像との特徴点を抽出し、両画像における特徴点の位置を比較することで特徴点の移動を検出するように構成されている。図３では、合焦時と撮影時の画像において建物の角（ａ１）や窓（ａ２）、エントランス、屋根の境界（ａ３）などを特徴点として検出した例を示しているとともに、説明上、合焦時と撮影時の画像を隣接して配置させた場合に、合焦時から撮影時までの間に各特徴点（ａ１〜ａ３）が移動する際に描く軌跡がそれぞれ点線の矢印Ａ１〜Ａ３で示されている。図中、各特長点（ａ１〜ａ３）は、平行に移動していることから、フォーカス位置特定手段４１は、各特徴点（ａ１〜ａ３）が並行に移動していることを検出するようになっている。

また、フォーカス位置特定手段４１は、平行移動を検出した後、矢印Ａ１〜Ａ３と平行で長さが等しい矢印Ｂを合焦時の画像（図３（ａ））のフォーカス位置（フォーカスを合わせた人物の顔、ｂ）から撮影時の画像（図３（ｂ））に対して引くと、矢印の終点（ｂ´）が撮影時のフォーカス位置となり、撮影時における画像平面上でのフォーカス位置を特定するようになっている。なお、カメラを動かす量によっては、特徴点の対応がうまく取れないことも想定されるが、画像比較を例えばカメラスルー画像の縮小画像に対して逐次行う構成とすれば、合焦時と撮影時のフォーカス対象の移動検出は比較的容易である。また、縮小画像を用いることにより、演算量を減らすことも可能になる。

次に、以上の構成からなるデジタルカメラにおける記録モードによる静止画撮影時の動作を説明する。

まず、デジタルカメラにフォーカスモードとして、合焦位置を自動制御するオートフォーカス・モードが事前に設定されている場合について説明する。図４は、その場合にＣＰＵ２３が実行する本発明に係る処理内容を示すフローチャートである。

フォーカスを合わせたい「人物の顔」がフレーム中央に設定されているフォーカスエリアに位置するようにカメラの向きが決められ、この状態でシャッターキーを半押しすると（ステップＳ１）、キー入力手段２６及び距離センサ３１からシャッターキーが半押しされたときのトリガー信号及び被写体の前記フォーカスエリアに対応した部分までの距離情報がＣＰＵ２３に送られた後、ＴＧ２１、ＣＣＤ１９、ＣＤＳ／ＡＤ２０、カラープロセス回路２２を経て得られた画像信号がＤＲＡＭ２４に入力され、合焦時の画像（図３（ａ））が一時的に保存される（ステップＳ２）。

このとき、シャッターキーは半押しの状態になっており、この状態が維持されたままカメラの向きが希望の構図となるよう変更されてシャッターキーが全押しされると（ステップＳ３）、キー入力手段２６からシャッターキーが全押しに送られたされたときのトリガー信号がＣＰＵ２３に送られた後、ＴＧ２１、ＣＣＤ１９、ＣＤＳ／ＡＤ２０、カラープロセス回路２２を経て得られた画像信号がＤＲＡＭ２４に入力され、シャッターキーが全押しされたときの画像（図３（ｂ））が一時的に保存される（ステップＳ４）。

次いで、フォーカス位置特定手段４１は、合焦時の画像と撮影時の画像の特徴点を抽出し、両画像における特徴点の位置を比較して各特徴点が並行に移動していることを検出する。

その後、フォーカス位置特定手段４１は、合焦時の画像（図３（ａ））のフォーカス位置（フォーカスを合わせた人物の顔）から撮影時の画像（図３（ｂ））に対して矢印Ａ１〜Ａ３と平行で長さが等しい矢印を引いて、矢印の終点となる位置を撮影時に被写体上でフォーカスが合っている位置として特定する（ステップＳ５）。

その後、フォーカス位置特定手段４１は、特定されたフォーカス位置を撮影時の画像（図３（ｂ））と対応付け（ステップＳ６）、当該情報（フォーカス位置が対応付けられた撮影時の画像情報）を画像記憶部２８に送る。画像記憶部２８では、フォーカス位置が対応付けられた撮影時の画像情報を記憶する（ステップＳ７）。

そして、撮影された画像において、人物の顔にフォーカスが合っているか否か確認する際には、記録モードから再生モードに切り替える（ステップＳ８）。

キー入力手段２６の操作に基づき再生モードに切り替えられると、画像表示手段２５に撮影時の画像を表示される（ステップＳ９）。このとき、画像表示手段２５では、図５（ａ）に示す画像が表示されている。画面端にいる人物の顔にフォーカスが合っているか否か確認する為、拡大表示キーを操作すると、図５（ｃ）に示す画像が画像表示手段２５に表示され、目的とする画像が得られたか否か確認することができる。

以上のように、このデジタルカメラでは、オートフォーカス・モードでの静止画撮影時には、合焦時の画像及びその画像平面上でのフォーカス位置を記憶し、合焦時の画像と撮影時の画像とを比較することで撮影時のフォーカス位置を特定することができる。また、撮影時のフォーカス位置の検出に際し、特別な回路を追加させる必要がなく容易な構成で撮影時のフォーカス位置の特定をすることができる。

また、撮影時のフォーカス位置を撮影毎に記憶するので、複数枚撮影後にまとめて撮影時の画像を確認するような場合でも、各撮影毎に撮影時のフォーカス位置を特定することができる。

また、フォーカスを合わせた位置での拡大表示画像（図５（ｃ））を画像表示手段２５に表示させることで撮影画像を確認する場合には、従来技術のように一旦画面中央位置での拡大画像（図５（ｂ））を表示させてから、当該画像をフォーカスを合わせた位置までキー操作を行うというような手間をなくすことができるので、容易に撮影画像の適否を確認することができ、ユーザの使用勝手を向上させることができる。

なお、本実施形態においては、フォーカス位置特定手段４１は合焦時と撮影時の画像を比較することでカメラの移動を検出したが、合焦時と撮影時のフォーカス位置を図６に示すように座標（Ｘ，Ｙ）で表して検出する構成としてもよい。拡大表示をする前の元画像との対応を容易にする為、フォーカス位置を縦横の画素数に対する割合として記憶する構成としてもよい。

また、本実施形態においては、フォーカス位置特定手段４１は、合焦時の画像と撮影時の画像の特徴点を抽出し、比較することでカメラの動作を検出したが、画像の複数の特徴点抽出と対応点を特定する処理を行うためには、ＣＰＵの処理能力が高めることが必要になる。一般に、撮影時にはノイズ除去や色補正などの画像処理が必要となる他、近年では連写性能が求められることが多く、前述したようなフォーカス位置を特定する処理を行うことが難しい場合がある。

そこで、この問題を解決するためには、ＤＲＡＭ２４に合焦時のフォーカス位置と画像及び撮影時の画像が入力された際に、合焦時のフォーカス位置と画像を、撮影時の画像に関連付けて記憶させるとともに、非撮影時に、フォーカス位置特定手段に前述と同様の方法で撮影時のフォーカス位置を特定させ、特定されたフォーカス位置を撮影時の画像と対応付けさせる構成とすればよい。その後は前述したように、フォーカス位置が対応付けられた撮影時の画像情報を画像記憶部２８に送り、画像記憶部２８において、フォーカス位置が対応付けられた撮影時の画像情報を記憶する構成とすればよい。あるいは、特定されたフォーカス位置を撮影時の画像と対応付けた後、ＤＲＡＭ２４内の合焦時の画像を消去してフォーカス位置情報を書き換える構成としてもよい。この場合、ＤＲＡＭ２４に合焦時の画像が存在するか否かを確認することで、フォーカス位置情報が合焦時のものであるか、又は撮影時のものであるかを判断することができる構成とすることができる。

あるいは、フォーカス位置を特定する処理を行うことが難しい場合の他の解決手段としては、デジタルカメラから合焦時のフォーカス位置及び画像と撮影時の画像を関連付けた情報がパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に転送された際に、ＰＣを、転送された情報を基に前述と同様の方法で撮影時のフォーカス位置を特定させるためのフォーカス位置特定手段、及び、特定された撮影時のフォーカス位置に基づいてＰＣ側の画像表示部にフォーカス位置における撮影画像を拡大表示させるための画像表示手段として機能させるためのプログラムを具備させる構成とすればよい。この場合、デジタルカメラ単体では、撮影画像のフォーカス位置を検出することはできないが、このプログラムではＰＣに対して合焦時と撮影時の画像におけるフォーカス位置を特定させることができるので、デジタルカメラの画像表示系統が故障した場合やＰＣのスライドショーの画面上で画像を確認したい場合などＰＣ側で撮影画像をフォーカスを合わせた位置で拡大表示させて画像を確認することができる。また、ＰＣでスライドショーを行う場合には、複数の撮影画像を各画像のフォーカス位置を中心として表示させて行うことができ、スライドショーの効果を高めることができる。

また、本実施形態においては、フォーカス位置特定手段４１として合焦時と撮影時の画像を比較することによりカメラの移動を検出して撮影時の画像平面上のフォーカス位置を特定したが、図７に示すようにフォーカス位置特定手段４１としてデジタルカメラの動き（姿勢変化）を検出する角速度センサ４３（方向センサ）を設ける構成としてもよい。

この場合、ユーザは図７（ａ）の状態でフォーカスを合わせる対象物（フォーカス対象）に対してフォーカスを合わせ、その後、図７（ｂ）のようにカメラを回転させて希望の構図にする場合を考える。デジタルカメラに角速度センサ４３を用いることでカメラの回転角θ（°）を計測することができる。カメラをθ（°）だけ回転させたときにフォーカス対象が実際の撮影画像に対してどの程度移動するかは、フォーカス対象と撮像素子との距離Ｄ及び撮像素子の大きさに依存する。回転角が同じ場合であっても、カメラに近接する物体は大きく動くが、物体がカメラから遠方になるほどカメラの回転量に依存した一定の値に収束する。カメラにおいては、レンズの設計によりフォーカスを調整した後の撮像素子とフォーカス対象との距離Ｄは一義的に決まるので、レンズのフォーカス距離と距離Ｄ及び撮像素子の大きさから撮像素子に結像した画像における移動距離が計算できる。この処理をカメラの仰角と俯角及び光軸に対して行えば撮影画像におけるフォーカス位置を特定することが可能になる。

厳密には、回転中心がどこになるかによって、フォーカス位置の特定は影響を受けるが、撮像素子が撮影対象に対して十分に小さい為、カメラの平行移動成分はほとんど無視することができ、通常の撮影においてはカメラの回転運動のみを検出すればよい。カメラ自体を撮像素子の表面と同一平面でカメラを回転させる（撮影画像自体が回転する）場合には、三次元での角度検出が必要になるが、通常の使用方法でカメラを使用する場合には、カメラ自体を撮像素子の表面と同一平面でカメラを回転させることは少なく、回転成分を伴わない移動となるので、カメラの俯角及び仰角を検出すればよい。

このように、フォーカス位置の特定を角速度センサ４３を用いて行うことにより、回転角を直接検出することができるので、画像処理を行うための演算能力を必要としない構成にすることができ、比較的処理能力の低いＣＰＵを搭載したデジタルカメラにおいても、撮影後のフォーカス位置を特定することができる。

また、本実施形態においては、撮影時のフォーカス位置を撮影画像に関連付けて記憶するような構成にしており、画像記憶部２８には様々な撮影情報をプロパティ情報として記憶させたが、このプロパティ情報に、撮影時のフォーカス位置情報を含める構成としてもよい。この場合、プロパティ情報に含まれる撮影情報としては、撮影画素数、フォーカス距離、デジタルカメラに適用されるフィルム感度など、シャッタースピード、絞りなどが一般的に含まれる。このように構成されることにより、前述と同様に合焦時の画像でのフォーカス位置を利用した付加機能を実現することが可能となる。
最後に、本実施形態においては、測距センサ３１を用いてオートフォーカスを行っているが、レンズを移動させたときの画像取得手段によって取得された画像の所定のフォーカスエリアのコントラスト値に基づいて合焦を検出してオートフォーカスを行う方式を用いても良い。

本発明に係るデジタルカメラの内部構成を示す図である。 フォーカス位置を決めた後、カメラを移動させて撮影する撮影動作を説明する図である。 図２の構図の写真を得る際のカメラの動きを示す様子を説明する為の図である。 図１のデジタルカメラの動作の流れを示すフロー図である。 保存されている画像を表示画像部のサイズに合わせて拡大表示する様子を説明する為の図である。 フォーカス位置を座標で表した表示画面の図である。 フォーカス位置特定手段が角速度センサである場合にフォーカス位置を検出する様子を説明する為の図である。

符号の説明

１ レンズブロック
２ 鏡筒
３ シャッター
４ 絞り
５ ズームレンズ
６ フォーカスレンズ
９ ズームモータ
１０フォーカスモータ
１１ ズームレンズ位置検出センサ
１２ フォーカスレンズ位置検出センサ
１９ ＣＣＤ
２３ ＣＰＵ
２４ ＤＲＡＭ
２６ キー入力手段
２５ 画像表示手段
２８ 記憶手段
２９ レンズコントロールブロック
３０ フラッシュメモリ
３１ 測距センサ
３２ カラープロセス回路
４１ フォーカス位置手段
４３ 角速度センサ

Claims (6)

1. 被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段と、前記画像を表示する画像表示手段とを備えたデジタルカメラにおいて、
   画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶する記憶手段と、
   前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定手段とを備え、
   前記記憶手段は、撮影毎に、前記フォーカス位置特定手段により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶することを特徴とするデジタルカメラ。
2. 前記記憶手段は、前記合焦時の画像及びそのフォーカス位置を、前記撮影時の画像に関連付けて記憶するとともに、
   前記フォーカス位置特定手段は、非撮影時のタイミングにおいて、前記記憶手段により記憶された前記撮影時の画像から、当該撮影時の画像のフォーカス位置を特定することを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 拡大表示キーをさらに備え、
   前記画像表示手段は、前記拡大表示キーの入力により前記撮影時の画像のうち合焦された位置を中心とする拡大画像を表示させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデジタルカメラ。
4. 前記記憶手段は、撮影毎に、前記撮影時の画像のフォーカス位置をプロパティ情報として記憶することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のデジタルカメラ。
5. 被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段を備えたデジタルカメラにおいて、
   画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶する記憶処理と、
   前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定処理とを行い、
   前記記憶処理では、撮影毎に、前記フォーカス位置特定処理により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶する処理を行うことを特徴とするフォーカス位置特定方法。
6. 被写体の光学画像を電気信号に変換して画像を取得する画像取得手段を備えたデジタルカメラのコンピュータを、
   画像平面上でのフォーカス位置を固定した合焦時の画像を記憶させる記憶手段と、
   前記合焦時の画像と撮影時の画像との共通の特徴点を複数抽出して、各特徴点が平行に移動しているときに、その移動方向と移動量と前記合焦時の画像のフォーカス位置を用いて、前記撮影時の画像平面上でのフォーカス位置を特定するフォーカス位置特定手段として機能させるためのプログラムであり、
   前記記憶手段は、撮影毎に、前記フォーカス位置特定手段により特定された撮影時の画像のフォーカス位置を記憶させることを特徴とするプログラム。

Images