JP5157757B2 - 電子カメラ - Google Patents

Description

本発明は、電子カメラに関する。

ＣＣＤイメージセンサなどの撮像素子を用いて被写体像を撮像し、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出するカメラの焦点検出方法が知られている。中でも山登り方式と呼ばれる焦点検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に進退駆動させながら、撮像信号の高周波数成分によるデータ、すなわち、鮮鋭度（コントラスト）を示す焦点評価値が極大値をとるように合焦位置を検出する。

特許文献１には、レンズの一方向への繰り出し時にスルー表示を行い、該レンズの反転後の繰り込み時に反転前の表示を継続することにより、反転後のスルー表示の像揺れを抑える技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００５−１０２１９９号公報

従来技術では、レンズ反転後に次コマ撮影のための構図確認をすることが困難になるという問題があった。

本発明による電子カメラは、連写撮影中に焦点評価値を算出するとき、焦点調節光学系を第１位置、前記第１位置よりも無限遠側の第２位置、及び、前記第２位置よりも無限遠側の第３位置に駆動制御し、前記焦点調節光学系を前記焦点評価値に基づいて決定された合焦位置に駆動制御する焦点調節制御部と、前記焦点調節光学系を前記第１位置に駆動したときに第１画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記第２位置に駆動したときに第２画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記第３位置に駆動したときに第３画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記合焦位置に駆動したときに第４画像信号を出力する撮像部と、前記第１画像信号、前記第２画像信号及び前記第３画像信号を用いて前記焦点評価値を算出する評価値算出部と、前記第２画像信号と前記第４画像信号とを交互に用い、かつ、前記第１画像信号及び前記第３画像信号を用いないで表示画像を生成する表示画像生成部とを含むことを特徴とする。

本発明による電子カメラでは、焦点調節中に次コマ撮影のための構図確認ができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、電子カメラは、撮影光学系１、２と、撮像素子３と、アナログ信号処理部４と、Ａ／Ｄ変換回路５と、デジタル信号処理部６と、レンズ駆動機構７と、ＣＰＵ８と、電子ビューファインダー(EVF)９と、操作部材１０とを有する。

撮影光学系は撮影レンズ１およびフォーカスレンズ２を含む。フォーカスレンズ２は、撮影光学系１，２を通過した被写体光が撮像素子３の撮像面上に鮮鋭な被写体像を結ぶように焦点位置を調節するためのレンズである。フォーカスレンズ２は、レンズ駆動機構７によって光軸方向に進退駆動される。レンズ駆動機構７は、ＣＰＵ８から出力されるフォーカスレンズ駆動信号に基づいてフォーカスレンズ２を駆動制御する。

ＣＰＵ８は、内蔵する不揮発性メモリ（不図示）に記憶するプログラムを実行することによって電子カメラが行う動作を制御する。ＣＰＵ８は、各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＣＰＵ８は、フォーカスレンズ駆動信号を生成するＡＦ処理部８ａを含む。

撮像素子３は、受光素子が二次元配列されたＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサなどによって構成される。撮像素子３は、被写体像を光電変換してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号は、アナログ信号処理部４で相関二重サンプリングやゲイン調整などのアナログ処理を施される。アナログ処理後の画像信号はさらに、Ａ／Ｄ変換回路５でデジタル画像データに変換されてデジタル信号処理部６へ送出される。デジタル信号処理部６は、デジタル画像データに対して所定の画像処理（色補間処理、階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス調整処理、画像圧縮処理、画像伸張処理など）を行う。

操作部材１０は、不図示のレリーズボタンの押下操作に連動してオン／オフする半押しスイッチ、全押しスイッチなどを含む。操作部材１０は、各操作に応じた操作信号をＣＰＵ８へ送出する。ＥＶＦ９は、画像データに基づく再生画像を表示する。記憶媒体５０は電子カメラに対して着脱自在のメモリカードなどによって構成される。記憶媒体５０には、撮影した画像のデータが記録される。

（オートフォーカス調節）
ＣＰＵ８のＡＦ処理部８ａは、フォーカスレンズ２が光軸方向に移動している状態で撮像素子３によって撮像され、撮像素子３から出力される画像信号に基づいて公知の焦点評価値演算を行う。具体的には、デジタル画像データに変換後の画像データのうち、焦点検出用の領域（フォーカスエリア）に対応する画像データを対象にフィルタ処理を施すことにより、所定の周波数帯域成分を有する画像データを抽出する。フィルタ処理後の画像データは、フィルタ処理前の画像データに比べて低周波数成分が除去されている。

ＡＦ処理部８ａはさらに、フィルタ処理後の画像データを積算することにより、画像データの高周波数成分を尖鋭度に置き換えた焦点評価値を算出する。焦点評価値は、撮影光学系１，２が撮像素子３の撮像面上に尖鋭像を結ぶ合焦状態、すなわち、撮像素子３上の被写体像のエッジのボケが最小となる状態において最大になる。焦点評価値が大きい場合は画像のコントラストが高まることから、焦点評価値はコントラスト情報と呼ばれる。

図２は、フォーカスレンズ２の位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。図２において、横軸はフォーカスレンズ２の位置であり、縦軸は焦点評価値である。焦点評価値を最大にするレンズ位置Ｄ１は、主要被写体に対するフォーカスレンズ２の合焦位置に対応する。

焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカスレンズ２を至近端から無限遠端に向けて移動させながら行う。ＡＦ処理部８ａが繰り返し焦点評価値を算出する場合の算出レートは、撮像素子３の露光時間、上記フィルタ処理および評価値演算に要する時間によって決定される。したがって、図２において黒丸で示すように、焦点評価値は算出レートごとの離散データとしてプロットされる。ＡＦ処理部８ａは、複数の焦点評価値で構成される焦点評価値カーブの最大点Ｐ２およびその両隣のＰ１、Ｐ３の３点について、いわゆる３点内挿演算を行って焦点評価値カーブの極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する。レンズ位置Ｄ１は、最大点Ｐ２と点Ｐ３とを通る傾きαの直線と、点Ｐ１を通る傾き−αの直線との交点に対応する。このレンズ位置Ｄ１は、撮像素子３によって撮像される画像のコントラストを最大にする位置である。

ＡＦ処理部８ａは、図２に例示した複数の焦点評価値を算出後、これら焦点評価値群にに基づいて、上述したようにレンズ位置Ｄ１を算出する。そして、レンズ位置Ｄ１へフォーカスレンズ２を移動させるために必要なフォーカスレンズ２の駆動量を演算する。ＣＰＵ８は、演算された駆動量および駆動方向を示す信号をフォーカスレンズ駆動信号としてレンズ駆動機構７へ送信する。レンズ駆動機構７によってフォーカスレンズ２がレンズ位置Ｄ１へ移動されることにより、一連のＡＦ調節処理が終了する。

合焦位置の探索（フォーカスレンズ２の駆動と焦点評価値演算）は、焦点評価値カーブのピークが見つかればよいので、静止した被写体を撮影する静止画撮影の場合は図２に例示したＰ３より右側（１２番以降）へフォーカスレンズ２を移動させる必要はない。

ＣＰＵ８は、合焦位置の探索中に画像データに基づく再生画像（いわゆるビュー画像）をＥＶＦ９に表示させる場合には、各レンズ位置で取得された画像データに基づく再生画像を、レンズ位置の番号順に表示させる。これにより、ＥＶＦ９には徐々にピントが合っていくビュー画像が表示される。

＜連写時のＡＦ調節処理＞
本実施形態は、上述した電子カメラにおいて連続コマ撮影（連写と呼ぶ）時に行うＡＦ調節処理に特徴を有するので、以下、連写時のＡＦ動作を中心に説明する。移動する被写体を連写する場合は、撮影ごとに合焦位置の探索を必要とする。この場合、各コマの撮影時において前コマ撮影時の合焦位置を挟むように、少なくとも３点のレンズ位置における焦点評価値を求める。

図３は、連写時のフォーカスレンズ２の位置の一例を示す図である。図３において、横軸は時間を表し、縦軸はフォーカスレンズ２の位置を表す。縦軸の上方が無限側、縦軸の下方が至近側に対応する。主要被写体が時間の経過とともに電子カメラから遠ざかるので、この被写体にピントが合うフォーカスレンズ２の位置を示す曲線を被写体移動曲線Ｌとして示す。

フォーカスレンズ２は、無限側の所定レンズ位置Ｖａ１へ駆動され、その後レンズ位置Ｖｂ１へ、さらにレンズ位置Ｖｃ１へ駆動される。ＡＦ処理部８ａは、各レンズ位置Ｖａ１、Ｖｂ１、Ｖｃ１における焦点評価値をそれぞれ算出し、これら３個の焦点評価値に基づいて連写１コマ目の本撮影用のレンズ位置Ｐ１（合焦位置）を算出する。

ＡＦ処理部８ａはさらに、必要なフォーカスレンズ駆動信号を生成する。レンズ駆動機構７がフォーカスレンズ駆動信号に基づいてフォーカスレンズ２をレンズ位置Ｐ１へ移動させると、ＣＰＵ８が連写１コマ目の撮影を実行する。

操作部材１０を構成する全押しスイッチ（不図示）からの操作信号が継続されている場合、フォーカスレンズ２はレンズ位置Ｐ１より無限遠側の所定レンズ位置Ｖａ２へ駆動され、その後レンズ位置Ｖｂ２へ、さらにレンズ位置Ｖｃ２へ駆動される。ＡＦ処理部８ａは、各レンズ位置Ｖａ２、Ｖｂ２、Ｖｃ２における焦点評価値をそれぞれ算出し、これら３個の焦点評価値に基づいて連写２コマ目の本撮影用のレンズ位置Ｐ２（合焦位置）を算出する。

ＡＦ処理部８ａはさらに、必要なフォーカスレンズ駆動信号を生成する。レンズ駆動機構７がフォーカスレンズ駆動信号に基づいてフォーカスレンズ２をレンズ位置Ｐ２へ移動させると、ＣＰＵ８が連写２コマ目の撮影を実行する。

同様に、操作部材１０を構成する全押しスイッチ（不図示）からの操作信号が継続されている場合、フォーカスレンズ２はレンズ位置Ｐ２より無限遠側の所定レンズ位置Ｖａ３へ駆動され、その後レンズ位置Ｖｂ３へ、さらにレンズ位置Ｖｃ３へ駆動される。ＡＦ処理部８ａは、各レンズ位置Ｖａ３、Ｖｂ３、Ｖｃ３における焦点評価値をそれぞれ算出し、これら３個の焦点評価値に基づいて連写２コマ目の本撮影用のレンズ位置Ｐ３（合焦位置）を算出する。

ＡＦ処理部８ａはさらに、必要なフォーカスレンズ駆動信号を生成する。レンズ駆動機構７がフォーカスレンズ駆動信号に基づいてフォーカスレンズ２をレンズ位置Ｐ３へ移動させると、ＣＰＵ８が連写３コマ目の撮影を実行する。

ＣＰＵ８は、連写中に画像データに基づく再生画像（いわゆるビュー画像）をＥＶＦ９に表示させる場合には、レンズ位置Ｖｂ１、レンズ位置Ｐ１、レンズ位置Ｖｂ２、レンズ位置Ｐ２、レンズ位置Ｖｂ３、およびレンズ位置Ｐ３、…で取得された画像データに基づく再生画像を表示させる。これにより、ＥＶＦ９にはピントが合っているビュー画像が表示される。

図４は、取得される画像データと、ビュー画像表示に用いられる画像データとの関係を説明する図である。取得画像データａ１、取得画像データｂ１および取得画像データｃ１は、それぞれレンズ位置Ｖａ１、Ｖｂ１およびＶｃ１において取得されるビュー画像用の画像データを表す。ビュー画像用の画像データは、撮像素子３が有する画素のうちＥＶＦ９の表示解像度に応じた画素信号が選択して読み出されたものである。焦点評価値は、ビュー画像用の画像データに基づいて算出される。取得画像データａ２、取得画像データｂ２、取得画像データｃ２、および、取得画像データａ２、取得画像データｂ２、取得画像データｃ２についても同様である。

取得画像データｄ１、ｄ２は、それぞれレンズ位置Ｐ１、Ｐ２において取得される本撮影時の画像データを表す。本撮影時の画像データは、たとえば、撮像素子３が有する全ての画素信号が読み出されたものである。記憶媒体５０には、取得画像データｄ１、ｄ２に基づく画像データが記録される。

表示画像ｄｂ１は、取得画像データｂ１に基づく再生画像を表す。表示画像ｄｂ１の表示時間は、たとえば１／３０秒とする。表示画像ｄｄ１は、取得画像データｄ１に基づく再生画像を表す。表示画像ｄｄ１は、画像データｄ１のうちＥＶＦ９の表示解像度に応じた画素データが選択されたものである。表示画像ｄｄ１の表示時間は、たとえば１／３０秒とする。

以上により、連写中のＥＶＦ９には、レンズ位置Ｖｂｎ（ｎは連写コマ数）で取得されたビュー画像用の再生画像ｄｂｎ、およびレンズ位置Ｐｎで取得された本撮影時の再生画像ｄｄｎが、それぞれ１／３０秒ずつ表示される。

以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）ＣＰＵ８は、焦点評価値の算出に用いたビュー画像用の画像データであって、レンズ位置Ｖａｎ〜Ｖｃｎ（ｎは連写コマ数）で取得される３フレーム分の画像データのうち所定フレーム（たとえばレンズ位置Ｖｂｎ）の画像データと、焦点調節後に本撮影用のレンズ位置Ｐｎ（ｎは連写コマ数）において取得される本撮影時の画像データとを表示に用いるようにした。３フレーム分の画像データのうちレンズ位置Ｖｂｎの画像データによる再生像を表示することにより、いわゆる山登りサーチ中のピントが甘いビュー画像を表示せずに、ボケ量が抑えられたビュー画像を表示できる。本撮影用のレンズ位置Ｐｎで取得される本撮影時の画像データによる再生像を表示することにより、ピントが合った画像を表示できる。焦点調節中に同じ画像の表示を続ける場合と異なり、ボケ量が小さい画像のみが逐次表示されるため、焦点調節中に次コマ撮影用の構図をＥＶＦ９から確認できる。

（２）連写の際の各コマ撮影時に、焦点調節前に取得される画像データと焦点調節後に取得される画像データとを交互に表示に用いるので、ボケ量が小さいライブビュー画像をリアルタイムに表示させることができる。

（３）焦点評価値の算出に用いたビュー画像用の画像データであって、レンズ位置Ｖａｎ〜Ｖｃｎ（ｎは連写コマ数）で取得される奇数フレーム分の画像データのうち中央フレーム（たとえばレンズ位置Ｖｂｎ）の画像データによる再生像を表示するようにしたので、いわゆる山登りサーチ中のピントが甘いビュー画像を表示せずに、ボケ量が抑えられたビュー画像を表示できる。

（４）本撮影用のレンズ位置Ｐｎで取得される記録用の画像データによる再生像を表示することにより、記録用画像のピント状態をＥＶＦ９から確認することができる。

（変形例１）
連写中のＥＶＦ９に、連写コマごとにレンズ位置Ｖａｎ〜Ｖｃｎ（ｎは連写コマ数）で取得される３フレーム分のビュー画像のうち中央のレンズ位置Ｖｂｎにおけるビュー画像を表示するようにした。この代わりに、３フレームのうち焦点評価値が最大のレンズ位置におけるビュー画像を表示するようにしてもよい。いわゆる山登りサーチ中のピントが甘いビュー画像を表示せずに、最もボケ量が抑えられたビュー画像を表示できる。なお、焦点評価値が最大のレンズ位置におけるビュー画像を表示する場合は、取得フレーム数は必ずしも奇数フレームでなくてよい。

（変形例２）
上記実施形態の説明では、連写コマごとに３フレームずつビュー画像を取得したが、３フレームに限らず５コマでも７コマでもよい。

（変形例３）
本撮影用のレンズ位置Ｐｎ（ｎは連写コマ数）において取得される本撮影時の画像データと別にビュー画像を取得し、このビュー画像データによる再生画像を表示してもよい。図５は、取得される画像データと、ビュー画像表示に用いられる画像データとの関係を説明する図である。取得画像データａ１、取得画像データｂ１および取得画像データｃ１は、それぞれレンズ位置Ｖａ１、Ｖｂ１およびＶｃ１において取得されるビュー画像用の画像データを表す。焦点評価値がビュー画像用の画像データに基づいて算出される点は図４の場合と同様である。

取得画像データｄ１、ｄ２は、それぞれレンズ位置Ｐ１、Ｐ２において取得される本撮影時の画像データを表す。取得画像データｄ１、ｄ２に基づく画像データが記憶媒体５０に記録される点は図４の場合と同様である。

取得画像データｅ１、および取得画像データｅ２は、それぞれレンズ位置Ｐ１、Ｐ２において取得されるビュー画像用の画像データを表す。表示画像ｄｅ１は、取得画像データｅ１に基づく再生画像を表す。表示画像ｄｅ１の表示時間は、たとえば１／３０秒とする。表示画像ｄｅ２は、取得画像データｅ２に基づく再生画像を表す。表示画像ｄｅ２の表示時間は、たとえば１／３０秒とする。

以上により、連写中のＥＶＦ９には、レンズ位置ＶｂｎおよびＰｎ（ｎは連写コマ数）で取得されたビュー画像用の再生画像ｄｂｎおよびｄｅｎが、それぞれ１／３０秒ずつ表示される。

以上の説明はあくまで一例であり、上記の実施形態の構成に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。 フォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。 連写時のフォーカスレンズの位置の一例を示す図である。 取得される画像データとビュー画像表示に用いられる画像データとの関係を説明する図である。 取得される画像データとビュー画像表示に用いられる画像データとの関係を説明する図である。

符号の説明

２…フォーカスレンズ
３…撮像素子
７…レンズ駆動機構
８…ＣＰＵ
８ａ…ＡＦ処理部
９…ＥＶＦ
１０…操作部材

Claims (2)

1. 連写撮影中に焦点評価値を算出するとき、焦点調節光学系を第１位置、前記第１位置よりも無限遠側の第２位置、及び、前記第２位置よりも無限遠側の第３位置に駆動制御し、前記焦点調節光学系を前記焦点評価値に基づいて決定された合焦位置に駆動制御する焦点調節制御部と、
   前記焦点調節光学系を前記第１位置に駆動したときに第１画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記第２位置に駆動したときに第２画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記第３位置に駆動したときに第３画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記合焦位置に駆動したときに第４画像信号を出力する撮像部と、
   前記第１画像信号、前記第２画像信号及び前記第３画像信号を用いて前記焦点評価値を算出する評価値算出部と、
   前記第２画像信号と前記第４画像信号とを交互に用い、かつ、前記第１画像信号及び前記第３画像信号を用いないで表示画像を生成する表示画像生成部とを含むことを特徴とする電子カメラ。
2. 連写撮影中に焦点評価値を算出するとき、焦点調節光学系を光軸方向における複数の所定位置に駆動制御し、前記焦点調節光学系を前記焦点評価値に基づいて決定された合焦位置に駆動制御する焦点調節制御部と、
   前記焦点調節光学系を前記複数の所定位置のそれぞれに駆動したとき、複数の第１画像信号を出力し、前記焦点調節光学系を前記合焦位置に駆動したときに第２画像信号を出力する撮像部と、
   前記複数の第１画像信号を用いて前記焦点評価値を算出する評価値算出部と、
   前記複数の第１画像信号のうち、前記焦点評価値が最大となる第１画像信号と、前記第２画像信号とを交互に用いて表示画像を生成する表示画像生成部とを含むことを特徴とする電子カメラ。
   

Images