JP5978620B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置に関するものであって、より詳しくは撮像に係る被写体の合焦度合いを視認しやすい画像を表示する機能を備えた撮像装置に関するものである。

撮像素子で受光された被写体像を、液晶表示装置（ＬＣＤ）等の表示部に表示して視認することができる撮像装置が知られている。これらの撮像装置は、表示部に撮影前の被写体のライブ画像を表示する機能、いわゆるライブビュー表示機能を備えている。

このような撮像装置の合焦処理（ピント合わせ）は、手動で行うもの、自動で行うものが知られている。手動でピント合わせを行う方法はマニュアルフォーカス（以下「ＭＦ」という。）と称されており、自動でピント合わせを行うものはオートフォーカス（以下「ＡＦ」という。）と称されている。ＭＦやＡＦを行っているときに、通常のライブビュー表示の画像よりも、表示倍率を拡大した画像を表示する撮像装置が知られている（例えば「特許文献１」を参照）。また、ＭＦを行っているときに、ライブビュー表示をされている被写体の画像の中で最も合焦している領域部分を拡大した画像を表示する撮像装置が知られている（例えば「特許文献２」を参照）。

ＡＦやＭＦを行っているときに、被写体画像の合焦度合いを確認するために表示する画像の表示方法として、上記のようなライブビュー画像の拡大表示を行う他に、「被写体のエッジ部分のみの画像を表示する方法」や「被写体のエッジ部分の画像と通常のライブビュー画像とを重ねた画像によってエッジ部分を強調した画像を表示する方法」などがある。

特許文献１および特許文献２の撮像装置は、ＡＦやＭＦを行っているときに拡大画像などを表示することで、ピントの合い具合（以下「合焦度合い」という。）を確認しやすくしている。確かに、拡大画像を表示することで合焦度合いの確認は容易になるが、ライブビュー画像による構図の確認や被写体全体の様子は把握しづらくなる。

本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであって、構図の確認や被写体全体の様子の把握と、合焦度合いの確認とを両立させることができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、撮像装置に係るものであって、結像面での合焦度合いを調整するフォーカスレンズを有する撮影レンズと、前記撮影レンズを介して入力される被写体の画像を出力する撮像素子と、前記画像の一部または全部を拡大する合焦状態確認画像を生成する確認画像生成部と、前記合焦状態確認画像が表示される表示部と、を有し、前記フォーカスレンズの移動に伴い、前記結合面での合焦度合いが、所定の合焦度合いよりも低い状態から高い状態へと変化し、その後、所定の焦合度合いよりも低い状態へと変化し、さらに、前記フォーカスレンズの移動方向が直前の移動方向と異なるときに、前記表示部に前記合焦状態確認画像を表示する、ことを特徴とする。

本発明によれば、構図の確認や被写体全体の様子の把握と、合焦度合いの確認とを両立でき、使い勝手がより向上する。

本発明に係る撮像装置の実施の形態を示す正面図である。 上記撮像装置の背面図である。 上記撮像装置の上面図である。 上記撮像装置の制御系の例を示す機能ブロック図である 上記撮像装置が合焦調整に用いるコントラスト情報の変化の例を示すグラフである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示タイミングの例を示すグラフである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示処理の例を示すフローチャートである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示タイミングの別の例を示すグラフである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示処理の別の例を示すフローチャートである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示タイミングのさらに別の例を示すグラフである。 上記撮像装置に係る合焦状態確認画像の表示処理のさらに別の例を示すフローチャートである。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像の別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が備えるエッジ抽出手段の例を示すブロック図である。 上記撮像装置が備える表示部に表示されたライブビュー画像の例を示す図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が備えるエッジ強調手段の別の例を示すブロック図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。 上記撮像装置が表示する合焦状態確認画像のさらに別の例を示すイメージ図である。

以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について図面を用いながら説明する。図１から図３は、本発明に係る撮像装置の実施例であるデジタルカメラの外観図であり、図１は正面図、図２は背面図、図３は上面図である。図１に示すように、本実施例に係るデジタルカメラ１０は、カメラボディＣＢの正面に、撮影レンズ（フォーカスレンズを含む）を備えた鏡胴ユニット１と、測距用レンズと測距用素子を含む測距ユニット２と、ストロボ発光部３と、リモコン受光部４と、を配置してなる。カメラボディＣＢの一方の側面部には、メモリカード装填室および電池装填室の蓋５が設けられている。

デジタルカメラ１０の背面には、図２に示すように、操作キー部６と、撮影レンズによって撮像素子に結像された被写体画像を表示する表示部であるＬＣＤモニタ７と、電源スイッチ８と、ズームボタン９と、を配置してなる。なお、本実施例において、デジタルカメラ１０が備える表示部は、ＬＣＤモニタ７に限ることはなく、図示しない電子ビューファインダー（ＥＶＦ）であってもよい。

また、図３に示すように、デジタルカメラ１０の上面には、レリーズボタンであるＳＷ１と、デジタルカメラ１０の動作モードを切り換えるダイアルスイッチであるＳＷ２が配置されている。デジタルカメラ１０が有する動作モードには、撮影モードと再生モードがあり、撮影モードには、オートフォーカス（ＡＦ）モード、マニュアルフォーカス（ＭＦ）モードなどがある。

また、図３に示すように鏡胴ユニット１には、フォーカスレンズを手動で操作するためのフォーカスリング１１が配置されている。フォーカスリング１１は、正面視円形の鏡胴ユニット１の外周に配置されていて、フォーカスレンズの中心を回転中心として回動する部材である。ユーザーがフォーカスリング１１を回動させると、鏡胴ユニット１の内部に配置されているフォーカスレンズが撮像素子の光軸方向前後（紙面上下方向）に移動する。このフォーカスレンズの移動によって、撮像素子の結像面における被写体像の合焦度合いが変化する。

次に、本発明に係る撮像装置の機能ブロックの例について図４を用いて説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、ＲＯＭ１０９に予め記憶されているプログラムと、デジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるデジタルカメラプロセッサ１０４（以下「プロセッサ１０４」という。）によって制御される。プロセッサ１０４は、第１の撮像信号処理ブロック１０４−１と、第２の撮像信号処理ブロック１０４−２と、ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３と、ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４と、ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５と、シリアルブロック１０４−６と、ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７と、リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８と、画像信号表示ブロック１０４−９と、メモリカードコントローラブロック１０４−１０と、を有してなる。これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。

プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０９が配置されており、これらはバスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。

鏡胴ユニット１は、ズーム（ＺＯＯＭ）レンズ１−１ａを有するズーム光学系１−１、フォーカス（ＦＯＣＵＳ）レンズ１−２ａを有するフォーカス光学系１−２、絞り１−３ａを有する絞りユニット１−３およびメカニカルシャッタ（メカシャッタ）１−４ａを有するメカシャッタユニット１−４、を備えている。ズーム光学系１−１，フォーカス光学系１−２，絞りユニット１−３およびメカシャッタユニット１−４はそれぞれズーム（ＺＯＯＭ）モータ１−１ｂ、フォーカス（ＦＯＣＵＳ）モータ１−２ｂ、絞りモータ１−３ｂおよびメカシャッタモータ１−４ｂによって駆動される。これらズームモータ１−１ｂ、フォーカスモータ１−２ｂ、絞りモータ１−３ｂおよびメカシャッタモータ１−４ｂの各モータはモータドライバ７−５によって駆動され、モータドライバ７−５はＣＰＵブロック１０４−３によって動作が制御される。

また、ＳＷ２によってマニュアルフォーカス（ＭＦ）モードが選択されているときには、フォーカスレンズ１−２ａは、フォーカスリング１１（図３参照）が操作されることによって移動する。

鏡胴ユニット１のズームレンズ１−１ａおよびフォーカスレンズ１−２ａは、ＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体像を結像するための撮影レンズを構成する。ＣＣＤ１０１は、被写体像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に向けて出力する。なお、ＣＣＤ１０１は本発明に係る撮像装置に適用可能な撮像素子の一例であって、撮像素子の種類をこれに限るものではなく、ＣＭＯＳであってもよい。

Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換部１０２−３を有してなる。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＣＤ１０１から入力された画像信号に対して、所定の処理を施し、デジタル画像信号として出力する。このデジタル画像信号は、プロセッサ１０４の第１の撮像信号処理ブロック１０４−１に入力される。

Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２に係るこれらの信号処理動作は、第１の撮像信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ信号（垂直駆動信号）とＨＤ信号（水平駆動信号）によって、処理のタイミングが制御される。ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４は、ＶＤ信号とＨＤ信号に応じて上記の信号処理動作が行われるように制御をする。

第１の撮像信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたデジタル画像信号に対して、ホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行う。また、上述したように、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２の信号処理動作を制御するＴＧ１０２−４に対して、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。

プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン（マイク）１１５−３で変換されマイクロホンアンプ（マイクＡＭＰ）１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。

また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ（オーディオＡＭＰ）１１６−２で増幅してスピーカー１１６−３に入力し、スピーカー１１６−３から音声を再生出力する。

また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによりストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット２の動作も制御する。

さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０８にも結合されており、サブＣＰＵ１０８は、リモコン受光部４，操作キー部６およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。サブＣＰＵ１０８はリモコン受光部４を介して受光したリモコン信号をＣＰＵブロック１０４−３に伝達する。また、操作キー部６にて行われた操作に応じた信号をＣＰＵブロック１０４−３に伝達する。

ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合される。シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３−２に結合される。

画像信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ７に結合され、また、画像信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ（ＡＭＰ）１１８を介してビデオコネクタ１１９にも結合される。

メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されている。メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続され、装填されたメモリカードに画像ファイルを記憶する。

次に、デジタルカメラ１０の動作について説明する。電源スイッチ８（図２を参照）の操作によって動作電源が投入されると、サブＣＰＵ１０８を経由してＣＰＵブロック１０４−３がＳＷ２の設定を検知し動作モードを設定する。続いて、ＣＰＵブロック１０４−３がモータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット１を撮像可能な位置に移動させる。さらに、ＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２およびＬＣＤモニタ７等の各部に電源が投入されて動作開始状態となる。動作開始状態になると、ＬＣＤモニタ７にライブビュー画像が表示される。

ライブビュー画像は、鏡胴ユニット１の撮影レンズを介して撮像素子であるＣＣＤ１０１に結像した被写体像を、所定のフレームレート（例えば６０フレーム毎秒）で連続して表示する画像である。

ＣＣＤ１０１の受光面に結像された被写体像は、電気信号（画像信号）として出力される。この電気信号は、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）のアナログ信号である。このＲＧＢアナログ信号がＣＤＳ１０２−１に入力されて、ＡＧＣ１０２−２を介してＡ／Ｄ変換器１０２−３においてデジタル信号に変換される。変換されたＲＧＢデジタル信号は、プロセッサ１０４内の第２の撮像信号処理ブロック１０４−２が具備するＹＵＶ変換手段によってＹＵＶ画像データに変換される。

変換されたＹＵＶ画像データは、フレームメモリとしてのＳＲＡＭ１０３に記録される。なお、第２の撮像信号処理ブロック１０４−２は、ＲＧＢデジタル信号（画像信号）にフィルタリング処理等の適切な処理を施してＹＵＶ画像データに変換する。このＹＵＶ画像データは、ＣＰＵブロック１０４−３により読み出され、画像信号表示ブロック１０４−９を介してビデオアンプ１１８およびビデオコネクタ１１９を介して外部表示装置（テレビジョン等）に出力されて表示される。あるいは、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ７へ出力されてライブビュー画像が表示される。

ライブビュー画像の表示開始とともに、第１の撮像信号処理ブロック１０４−１は、取り込んだＲＧＢデジタル信号から、被写体像の合焦度合いを示すフォーカス評価値の算出を開始する。フォーカス評価値とは、デジタルカメラ１０が撮像をするために取得する被写体像に関する情報である。

フォーカス評価値は、フォーカスレンズ１−２ａを光軸方向に移動させながら所定のタイミングで算出される。すなわち、フォーカスレンズ１−２ａを所定の量だけ移動させて撮像素子から被写体の画像信号を読出し、この画像信号からコントラスト情報を取り出して、取り出されたコントラスト情報に基づいてフォーカス評価値は算出される。このフォーカス評価値の極大値を示すフォーカスレンズ１−２ａの位置が合焦位置となる。このように、フォーカスレンズ１−２ａを移動させながら取得した画像情報に基づいて合焦位置を特定する方式を「山登り方式」という。

ＡＦは、フォーカスレンズ１−２ａを移動させながらフォーカス評価値を算出して、合焦位置を自動的に特定する。ＭＦは、ユーザーがフォーカスリング１１（図２参照）を手動で操作し、所定のタイミングでフォーカス評価値を算出しながら、ユーザー自身が合焦位置を特定する。本発明に係る撮像装置は、ＡＦとＭＦのどちらにも適用可能である。

なお、フォーカス評価値の算出に用いるコントラスト情報は、例えば、ＣＣＤ１０１の撮像面の所定範囲を複数のエリア（例えば１２８エリア）に分割し、分割したエリア毎に、そこに含まれる画像の平均輝度を算出し、隣り合うエリア同士の輝度の差を合計して求めることができる。具体的には、ピントが合っている状態と合っていない状態とを比較すると、ピントが合っている状態では隣接するエリアの輝度の差は大きくなるので、輝度の差の合計値は大きくなる。合焦位置では、この合計値が極大値になるので、フォーカス評価値の極大値を判定することで、フォーカスレンズ１−２ａの位置を合焦位置として特定することができる。

フォーカス評価値は、ＣＣＤ１０１が出力する全領域の画像を対象にして算出してもよいが、一部の領域に係る画像を対象として算出してもよい。例えば、全領域の中央付近の一定領域の画像を用いてフォーカス評価値を算出してもよい。

次に、フォーカスレンズ１−２ａとフォーカス評価値Ｆとの相関関係について、図５を用いて説明する。図５は、フォーカスレンズ１−２ａのレンズ位置を横軸にとり、フォーカス評価値Ｆの大きさを縦軸にとったグラフである。横軸の下部に記載した矢印は、それぞれフォーカスレンズ１−２ａの移動方向と移動範囲の例を表している。まず、フォーカスレンズ１−２ａは無限遠から至近方向に向けて移動する（矢印Ｍ１）。フォーカスレンズ１−２ａの移動に伴って、前述したとおり被写体像のコントラストがハッキリしてくるのでフォーカス評価値Ｆは増加する。なお、フォーカス評価値Ｆは、所定の時間間隔で算出される。

フォーカス評価値Ｆの極大値Ｆ_ｍａｘを判定するには、フォーカス評価値Ｆが増加する方向（Ｍ１）に、フォーカスレンズ１−２ａを移動させて、一旦、合焦位置Ｐ_ｆを通り過ぎるように制御する。フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆを通り過ぎるとフォーカス評価値Ｆは、それまでの増加傾向から減少傾向に変化する。すなわち、フォーカス評価値Ｆの変化の傾向が異なる状態、つまり、増加傾向から減少傾向に変化した際のフォーカスレンズ１−２ａのレンズ位置が合焦位置Ｐ_ｆである。よって、フォーカス評価値Ｆの変化の傾向が異なる状態になったことを検出したときに、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向をそれまでの移動方向とは逆の方向（矢印Ｍ２で示す方向）に決定することで、フォーカスレンズ１−２ａを合焦位置Ｐ_ｆに近づけることができる。フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆで停止した状態が、合焦状態である。

フォーカスレンズ１−２ａの駆動機構のバックラッシュを考慮して、矢印Ｍ２の方向に移動したフォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆを再度通過してから、矢印Ｍ３の方向に再度の反転移動させ、合焦位置Ｐ_ｆで停止させるとよい。バックラッシュを考慮する必要がなければ、矢印Ｍ３の方向への再反転の移動は不要であり、矢印Ｍ２の方向に移動したフォーカスレンズ１−２ａを合焦位置Ｐ_ｆで停止させる

合焦位置Ｐ_ｆの判定方法は、ＡＦであってもＭＦであっても同様である。すなわち、フォーカス評価値Ｆの極大値Ｆ_ｍａｘを検出する必要があるが、ＡＦであってもＭＦであっても、フォーカスレンズ１−２ａが一旦合焦位置Ｐ_ｆを通り過ぎるように制御する必要がある。合焦位置Ｐ_ｆを通り過ぎたことを検出したとき、フォーカスレンズ１−２ａは合焦位置Ｐ_ｆの近傍にあるので、このときに、合焦状態確認画像をＬＣＤモニタ７に表示すれば、デジタルカメラ１０のユーザーに合焦度合いを容易に確認させることができる。

（実施例１）
次に、本発明に係る撮像装置が実行する合焦状態確認画像の表示タイミングについて説明する。図６は、フォーカスレンズ１−２ａのレンズ位置を横軸にとり、フォーカス評価値Ｆの大きさを縦軸にとったグラフである。横軸の下部に記載した矢印は、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向と移動範囲の例を表している。符号Ｐ１は合焦状態確認画像を表示するタイミングの例を示している。図６に示すように、フォーカスレンズ１−２ａが矢印Ｍ１に示す方向に移動しているとき、フォーカス評価値Ｆは増加傾向である。これは、合焦位置に近づくにつれて、被写体画像のコントラストがより明確になってくるからである。その後、極大値Ｆ_ｍａｘとなるフォーカスレンズ１−２ａのレンズ位置Ｐ１を経過すると、フォーカス評価値Ｆは減少傾向に転じる。このフォーカス評価値Ｆの減少を検知するには、最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎと最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎの直前に算出されたフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１の大小を比較すればよい。

フォーカス評価値Ｆが増加から下降に転じた際のレンズ位置Ｐ１が合焦位置Ｐ_ｆであるから、フォーカス評価値Ｆの変化量を監視し、変化量が増加から下降に転じたときに、合焦状態確認画像をＬＣＤモニタ７に表示すればよい。このように制御することで、合焦状態確認画像が表示された状態でフォーカスレンズ１−２ａは、矢印Ｍ２に示す方向に反転移動して合焦位置Ｐ_ｆに近づくので（図５を参照）、デジタルカメラ１０のユーザーに詳細な合焦度合いを容易に確認させることができる。

矢印Ｍ１に示す方向にフォーカスレンズ１−２ａが移動しているときは、まず、通常のライブビュー画像を表示部に表示して、構図は被写体全体の様子を確認できる状態にする。その後、フォーカス評価値Ｆが増加傾向から減少傾向に変化したことを検出したとき、つまり、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きが直前の変化量の傾きと異なるときに、合焦状態確認画像を表示する。ここで、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きについて説明する。フォーカス評価値Ｆが増加傾向、つまり、Ｆ_Ｎ＞Ｆ_Ｎ−１のときのフォーカス評価値Ｆの変化量の傾きは「＋」である。一方、フォーカス評価値Ｆが減少傾向、つまり、Ｆ_Ｎ＜Ｆ_Ｎ−１のときのフォーカス評価値Ｆの変化量の傾きは「−」である。このように、フォーカス評価値Ｆが増加傾向から減少傾向に変化したときには、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きは異なる。

次に、本実施例に係る合焦状態確認画像の表示処理の例について、図７のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明はＡＦを前提にしているが、本発明はＭＦにも適用可能である。

デジタルカメラ１０の電源が投入され、フォーカスレンズ１−２ａが初期位置（例えば無限遠位置）に移動したのちにＡＦを開始する。ＬＣＤモニタ７にはライブビュー画像が表示されて、フォーカスレンズ１−２ａは無限遠位置から至近位置に向けて(図６に示す矢印Ｍ１の方向に向けて)移動する（Ｓ１）。フォーカスレンズ１−２ａを移動させながら、所定の時間間隔でフォーカス評価値Ｆを算出する（Ｓ２）。算出されたフォーカス評価値Ｆは、時系列に沿って順次、図示しないメモリに記憶されていく。

続いて、「最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎ」と「直前に記憶されている（前回算出された）フォーカス評価値Ｆ_ｎ−１」とを比較し（Ｓ３）、フォーカス評価値Ｆ_ｎがフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１よりも小さくなければ、フォーカスレンズ１−２ａが矢印Ｍ１の方向(図６参照)に移動を継続するように制御する（Ｓ３のＮｏ、Ｓ１）。フォーカス評価値Ｆ_ｎがフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１よりも小さければ（Ｓ３のＹｅｓ）、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆを通過したことになるから、合焦状態確認画像を表示部であるＬＣＤモニタ７に表示する（Ｓ４）。

上記の処理Ｓ３は、フォーカス評価値Ｆ_ｎとフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１の大きさを比較して判定しているが、この判定処理において、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きを用いてもよい。傾きを用いるときは、フォーカス評価値Ｆの傾きの符号（「＋」「−」）が最新の変化量の傾きと、その直前の変化量の傾きで異なるときに、合焦状態確認画像を表示すればよい（Ｓ４）。

以上説明した実施の形態によれば、ライブビュー画像を表示している最中に、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きが直前の変化量の傾きと異なると合焦状態確認画像の表示を開始することができる。すなわち、フォーカスレンズ１−２ａが矢印Ｍ２の方向に移動して合焦位置Ｐ_ｆに近づく間、合焦状態確認画像を表示させることできる。その結果、デジタルカメラ１０のユーザーに、構図の確認や被写体全体の様子の把握と共に、合焦度合いの確認をさせることができる。

なお、以上ＡＦを例として説明したが、ＭＦの場合は、処理Ｓ１に係るフォーカスレンズ１−２ａの移動をユーザーがフォーカスリング１１を操作することで行う点が異なり、その他は同様の処理が行われる。

（実施例２）
次に、本発明に係る撮像装置が実行する合焦状態確認画像の別の表示タイミングについて説明をする。図８は、フォーカスレンズ１−２ａの位置を横軸にとり、フォーカス評価値Ｆの大きさを縦軸にとったグラフである。横軸の下部に記載した矢印は、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向と移動範囲の例を表している。符号Ｐ２は合焦状態確認画像を表示するタイミングの例を示している。

この実施例では、フォーカス評価値Ｆの極大値Ｆ_ｍａｘを検出するために、まずフォーカスレンズ１−２ａを、フォーカス評価値Ｆが増加傾向から減少傾向に変化するまで移動させる。この移動中、極大値Ｆ_ｍａｘを検出した後は、フォーカスレンズ１−２ａを、検出された極大値Ｆ_ｍａｘに対応したレンズ位置である合焦位置Ｐ_ｆに向けて移動させる。すなわち、図８に示すように、まずフォーカスレンズ１−２ａを矢印Ｍ１に示す方向に移動させる。矢印Ｍ１が示す方向へのフォーカスレンズ１−２ａの移動に伴い、算出されるフォーカス評価値Ｆの変化は増加傾向になる。その後、フォーカス評価値Ｆの変化が増加傾向から減少傾向になるまで、フォーカスレンズ１−２ａを矢印Ｍ１が示す方向に移動するように制御する。このようにフォーカス評価値Ｆの変化が増加傾向から減少傾向になるまでフォーカスレンズ１−２ａの移動を制御することは、極大値Ｆ_ｍａｘを検出するための制御である。

極大値Ｆ_ｍａｘが検出されると、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向を矢印Ｍ２が示す方向に反転させて、極大値Ｆ_ｍａｘに対応するレンズ位置である合焦位置Ｐ_ｆに向けて、フォーカスレンズ１−２ａを移動させる。このフォーカスレンズ１−２ａの移動方向が反転するタイミングＰ２において、合焦状態確認画像の表示を開始する。合焦状態確認画像が表示された状態でフォーカスレンズ１−２ａは、矢印Ｍ２に示す方向に移動しながら合焦位置Ｐ_ｆに近づくので、デジタルカメラ１０のユーザーに合焦度合いを確認させることができる。

このように、フォーカス評価値Ｆの極大値Ｆ_ｍａｘが検出された後、つまり、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆを通過した後に、合焦位置Ｐ_ｆに向けてフォーカスレンズ１−２ａが移動するときに、合焦状態確認画像を表示することで、デジタルカメラ１０のユーザーの使い勝手を向上させることができる。なお、ＡＦにおいては、極大値Ｆ_ｍａｘが自動的に検出されるので、合焦状態確認画像が表示されることによって、ユーザーは、極大値Ｆ_ｍａｘが検出されたことを認識することができる。また、ＭＦにおいては、ユーザーがフォーカスレンズ１−２ａを移動させながら極大値Ｆ_ｍａｘを認識して、極大値Ｆ_ｍａｘに対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１−２ａを移動させるときに、合焦状態確認画像が表示されるので、きちんと合焦位置Ｐ_ｆにフォーカスレンズ１−２ａを移動させることが可能となる。

次に、本実施例に係る合焦状態確認画像の表示処理の例について、図９のフローチャートを用いて説明する。なお、以下の説明は、ＡＦを前提にしているが、本発明はＭＦにも適用可能である。

デジタルカメラ１０の電源が投入され、フォーカスレンズ１−２ａが初期位置（例えば無限遠位置）に移動したのちにＡＦを開始する。ＬＣＤモニタ７にはライブビュー画像が表示されて、フォーカスレンズ１−２ａは無限遠位置から至近位置に向けて(図８に示す矢印Ｍ１の方向に向けて)移動する（Ｓ１０）。フォーカスレンズ１−２ａを移動させながら、所定の時間間隔でフォーカス評価値Ｆを算出する（Ｓ２０）。算出されたフォーカス評価値Ｆは、時系列に沿って順次、図示しないメモリに記憶されていく。

続いて、「最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎ」と「直前に記憶されているフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１」とを比較し（Ｓ３０）、フォーカス評価値Ｆ_ｎがフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１よりも小さくなければ、フォーカスレンズ１−２ａが矢印Ｍ１の方向（図８参照)に移動を継続するように制御する（Ｓ３のＮｏ、Ｓ１）。フォーカス評価値Ｆ_ｎがフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１よりも小さければ（Ｓ３のＹｅｓ）、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆを通過したことになるから、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向を反転させて矢印Ｍ１とは逆の方向である矢印Ｍ２の方向にフォーカスレンズ１−２ａを移動させる（Ｓ３０１）。この移動方向の反転のタイミングで、合焦状態確認画像を表示部であるＬＣＤモニタ７に表示する（Ｓ４０）。

上記の処理Ｓ３０は、フォーカス評価値Ｆ_ｎとフォーカス評価値Ｆ_ｎ-1の大きさを比較して判定しているが、この判定処理において、フォーカス評価値Ｆの変化量の傾きを用いてもよい。変化量の傾きを用いるときは、最新のフォーカス評価値Ｆの変化量の傾きの符号と、その直前のフォーカス評価値Ｆの変化量の傾きの符号が異なるか否かで判定すればよい。

以上説明した実施の形態によれば、ライブビュー画像を表示している最中に、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向が反転すると合焦状態確認画像の表示を開始することができる。すなわち、フォーカスレンズ１−２ａが矢印Ｍ２の方向に移動して合焦位置Ｐ_ｆに近づく間、合焦状態確認画像を表示させることできる。その結果、デジタルカメラ１０のユーザーに、構図の確認や被写体全体の様子の把握と共に、合焦度合いの確認をさせることができる。

なお、以上ＡＦを例として説明したが、ＭＦの場合は、処理Ｓ１０および処理Ｓ３０１に係るフォーカスレンズ１−２ａの移動がユーザーのフォーカスリング１１の操作によって行われる点が異なり、その他は同様の処理が行われる。

（実施例３）
次に、本発明に係る撮像装置が実行する合焦状態確認画像のさらに別の表示タイミングについて説明する。図１０は、フォーカスレンズ１−２ａの位置を横軸にとり、フォーカス評価値Ｆの大きさを縦軸にとったグラフである。横軸の下部に記載した矢印は、フォーカスレンズ１−２ａの移動方向の例を表している。符号Ｐ３は合焦状態確認画像を表示するタイミングの例を示している。

すでに説明をしたように、フォーカスレンズ１−２ａを、矢印Ｍ１に示すように、無限遠側から至近側に移動させて、フォーカス評価値Ｆが極大値Ｆ_ｍａｘとなる合焦位置Ｐ_ｆに近づくようにフォーカスレンズ１−２ａを制御する。矢印Ｍ１の方向に移動している間、フォーカス評価値Ｆは上昇するが、その上昇の度合はフォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆに近づくにつれて低くなる（フォーカス評価値Ｆの変化量は小さくなる）。

図１０のグラフＧ１に示すように、フォーカス評価値Ｆの変動量は、移動方向Ｍ１の当初（無限遠近傍）よりも、合焦位置Ｐ_ｆに近づくにつれて小さくなる。よって、最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎと直前のフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１の差分の絶対値を算出して、この絶対値が所定回数連続して小さくなっていることを判定することで、フォーカス評価値Ｆの変化量が小さく（緩やかに）なっていることを判定することができる。

フォーカス評価値Ｆの変化量が緩やかになったとき、フォーカスレンズ１−２ａは合焦位置Ｐ_ｆの近傍にある(符号Ｐ３)。よって、このタイミングで合焦状態確認画像を表示することで、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆに近づく間、合焦状態確認画像を表示することができる。

次に、本実施例に係る合焦状態確認画像の表示処理の例について、図１１のフローチャートを用いて説明する。以下の説明はＡＦを前提にしているが、本発明はＭＦにも適用可能である。

デジタルカメラ１０の電源が投入され、フォーカスレンズ１−２ａが初期位置（例えば無限遠位置）に移動したのちにＡＦを開始する。ＬＣＤモニタ７にはライブビュー画像が表示されて、フォーカスレンズ１−２ａは無限遠位置から至近位置に向けて(図１１に示す矢印Ｍ１の方向に向けて)移動する（Ｓ１０）。フォーカスレンズ１−２ａを移動させながら、所定の時間間隔でフォーカス評価値Ｆを算出する（Ｓ２０）。算出されたフォーカス評価値Ｆは、時系列に沿って順次、図示しないメモリに記憶されていく。

続いて、「最新のフォーカス評価値Ｆ_ｎ」と「直前に記憶されているフォーカス評価値Ｆ_ｎ−１の差分の絶対値ＦＡを算出する（Ｓ３１１）。算出された絶対値ＦＡは、時系列に沿って順次、図示しないメモリに記憶されていく。

続いて、「最新の絶対値ＦＡ_ｎ」と「直前の絶対値ＦＡ_ｎ−１」を比較して（Ｓ３１２）、絶対値ＦＡ_ｎが絶対値ＦＡ_ｎ−１よりも小さくなければ、フォーカス評価値Ｆの変化状態を検知するためのカウンタ変数Ｃをゼロにして（Ｓ３１３）、処理をＳ１０に戻しフォーカスレンズ１−２ａを次の位置に移動させる（Ｓ３１２のＮｏ、Ｓ１０）。絶対値ＦＡ_ｎが絶対値ＦＡ_ｎ−１よりも小さければ（Ｓ３１２のＹｅｓ）、カウンタ変数Ｃに１を加算する（Ｓ３１４）。

続いて、カウンタ変数Ｃが所定の閾値Ｘ以上でなければ（Ｓ３１５のＮｏ）、処理をＳ１０に戻す。カウンタ変数Ｃが所定の閾値Ｘ以上であれば（Ｓ３１５のＹｅｓ）、合焦状態確認画像を表示する（Ｓ４０）。ここで、閾値Ｘは、あらかじめ、図示しないメモリに記憶されている。

上記の処理では、フォーカス評価値Ｆの変化状態が連続する所定の回数において、以前の変化状態よりも、変化量が小さくなっていることを判定することで、合焦位置Ｐ_ｆ近傍であることを判定している。

フォーカス評価値Ｆの変化量は、初期位置付近の変化量と合焦位置Ｐ_ｆ近傍の変化量とでは、後者の変化量が小さくなる（緩やかになる）ので、上記の判定方法によって、合焦位置Ｐ_ｆの近傍であると判定することができる。

以上説明した実施の形態によれば、ライブビュー画像を表示している最中に、フォーカスレンズ１−２ａの移動に伴うフォーカス評価値Ｆの変化量が小さくなると合焦状態確認画像の表示を開始することができる。すなわち、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆに近づく間、合焦状態確認画像を表示させることできる。その結果、デジタルカメラ１０のユーザーに、構図の確認や被写体全体の様子の把握と共に、合焦度合いの確認をさせることができる。

本実施例は、ＡＦ・ＭＦに関わらず、コントラストが低い被写体やレンズの絞りを絞り込んで被写界深度を深くした場合に、特に有効である。コントラストが低い被写体は、フォーカス評価値の変化が小さいので極大値Ｆ_ｍａｘを検出するまでに時間を要することがあるが、コントラストが低い被写体であっても、極大値Ｆ_ｍａｘに近づくにつれて、フォーカス評価値Ｆの変化の傾きは小さくなる。つまり、フォーカス評価値Ｆの変化の傾きが小さくなったことを検出したときに合焦状態確認画像を表示することで、合焦位置Ｐ_ｆ近傍での合焦状態の確認をより容易にすることができるようになり、ユーザーの使い勝手を向上させることができる。また、被写界深度を深くするとピントが合って見える範囲が広くなり、極大値Ｆ_ｍａｘ近傍におけるフォーカス評価値Ｆの変化量が小さくなる。本実施例は、これを利用してフォーカス評価値Ｆの変化量が小さくなったことを検出し、合焦位置Ｐ_ｆ近傍で合焦状態確認画像を表示することができ、ユーザーの使い勝手を向上させることができる。

これまで説明をした各実施例において、合焦状態確認画像の表示は、例えば、フォーカスレンズ１−２ａが合焦位置Ｐ_ｆに停止してから所定の時間経過まで、あるいは、ＳＷ１の押下により画像撮影処理が行われるまで継続するとよい。

次に、上記の各実施例で表示部であるＬＣＤモニタ７に表示される合焦状態確認画像について説明をする。図１２は、ＬＣＤモニタ７に表示される合焦状態確認画像の例を示す一部拡大画像のイメージ図である。図１２（ａ）において符号７１を付している矩形は、ＬＣＤモニタ７の表示領域の中央付近に設定された領域枠７１を表している。領域枠７１は、被写体画像に重ね合わせて表示されてもよいし、ＬＣＤモニタ７に表示されなくてもよい。この領域枠７１内に表示される画像を、図１２（ｂ）に示すように、ＬＣＤモニタ７の表示領域全体に拡大表示することで、合焦状態確認画像の一例である一部拡大画像７１ａとなる。

一般に、ライブビュー画像の中央付近の被写体が、ピントを合わせたい対象であることが多い。そこで、図１２に示すように、領域枠７１を設定し、ＡＦまたはＭＦを開始した当初は通常のライブビュー画像をＬＣＤモニタ７に表示しておく。その後、実施例１から３に示した処理に基づき、合焦状態確認画像の表示タイミングとなったとき、一部拡大画像７１ａを表示する。

デジタルカメラ１０のユーザーにとっては、合焦度合いの確認をしたくなる状況以外は通常のライブビュー画像が表示されて撮影対象全体を確認でき、合焦度合いを確認したくなる状況において合焦状態確認画像が表示されるので、構図や被写体の様子の確認と、合焦状態の確認を両立させることができ、使い勝手が向上する。

また、本発明に係る撮像装置は、合焦状態確認画像の表示をもって、ユーザーに合焦が近いことを報知することができる。

次に、合焦状態確認画像の別の例について説明する。図１３は、ＬＣＤモニタ７に表示される合焦状態確認画像の別の例を示すイメージ図である。図１３（ａ）は、図１２（ａ）と同様であって、ＬＣＤモニタ７の表示領域の中央付近に設定された領域枠７１を表している。

この領域枠７１内に表示されている画像を、図１３（ｂ）に示すように、ＬＣＤモニタ７の表示領域の中央部分に拡大し、合焦状態確認画像の一例である一部拡大画像７１ｂとする。

合焦状態確認画像は、被写体の合焦度合いをより容易に確認させるものであるから、ＬＣＤモニタ７の中央の所定領域を拡大したものに限ることはなく、予めユーザーが設定した領域を拡大してもよい。また、合焦状態確認画像は、上記のようにライブビュー画像の一部を拡大したものに限る必要はなく、被写体のエッジ部分のみを抽出したエッジ画像や、被写体のエッジ部分を抽出した画像と元の画像とを重ね合わせたエッジ強調画像であってもよい。

エッジ画像は、図１４に示すエッジ抽出手段１０４１によって生成される。エッジ抽出手段１０４１は、通常のライブビュー画像を入力し、このライブビュー画像の輝度データ（Ｙデータ）に対して所定のフィルタ処理を行う手段であり、例えば、プロセッサ１０４の第２の撮像信号処理ブロック１０４−２において実行される。エッジ抽出手段１０４１が備えるフィルタは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）またはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であればよい。

エッジ抽出手段１０４１を用いて生成される合焦状態確認画像(エッジ画像)は、ライブビュー画像の輪郭のみからなる画像となる。例えば、図１５に示すライブビュー画像を用いてエッジ画像を生成すると、図１６に示すように、ライブビュー画像から輪郭線のみを抽出したエッジ抽出画像７０ａとなる。図１６は、図示の便宜上、エッジ部分（輪郭線）のみを白く描画している。ユーザーにエッジ部分（輪郭線）を視認させることで、合焦度合いを容易に確認させることができる。

エッジ抽出画像は、上記の他の画像でもよい。例えば、図１７に示すように、領域枠７１に相当する部分のみ、エッジ部分のみの画像とし、領域枠７１以外は通常のライビュー画像とする、合焦状態確認画像７０ｂがある。

また、図１８に示すように、領域枠７１（図１７参照）に含まれる画像のみをエッジ画像にして、これを拡大し、エッジ抽出画像として表示する合焦状態確認画像７０ｃがある。

次に、合焦状態確認画像の例であるエッジ強調画像の例について説明する。エッジ強調画像は、例えば、図１９に示す輪郭強調手段１０４２によって、ライブビュー画像からエッジ部分のみを抽出したものと、元のライブビュー画像とを加算して生成された画像である。輪郭強調手段１０４２は、ライブビュー画像の輝度値に対して所定のフィルタ処理を行うことでエッジが抽出された画像と、フィルタ処理が行われていない原画像と、を合成して出力する手段であり、例えば、プロセッサ１０４の第２の撮像信号処理ブロック１０４−２において実行される。輪郭強調手段１０４２が備えるフィルタは、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）またはバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）であればよい。

エッジ強調画像において、エッジ部分を抽出する領域は、ライブビュー画像全体でも、ライブビュー画像の中央部のみでもよく、あるいは予めユーザーが設定した領域としてもよい。

図２０に、ＬＣＤモニタ７に表示されるライブビュー画像７０（図１５を参照）から、輪郭強調手段１０４２を用いて生成するエッジ強調画像の例を示す。エッジ強調画像７０ｄは被写体画像７０におけるエッジ部分を強調して表示している。よって、輪郭部分以外は白く表示され、輪郭部分が黒く表示されている。

エッジ強調画像は、その他の画像を用いてもよい。例えば、図２１に示すように、拡大される画像領域を示す領域枠７１（図１２を参照）に相当する部分のみを、輪郭強調画像とし、それ以外は通常の画像表示とする被写体画像７０ｅを用いることもできる。

また、例えば、図２２示すように、領域枠７１に相当する部分のみを拡大し、エッジ抽出画像として表示する被写体画像７０ｆを用いることもできる。

以上説明をした合焦状態確認画像は、すでに説明をした実施例のいずれにおいても適用することができる。

以上説明をした本発明に係る撮像装置によれば、ＡＦ、ＭＦを問わず、合焦位置の近傍にフォーカスレンズが近づいたとき、合焦状態確認画像の表示を開始することができる。その結果、合焦位置近傍であることをユーザーに報知し、かつ、合焦度合いを確認しやすい画像表示を行うことで精度のよい合焦を容易に行わせることができる。さらに、合焦位置近傍以外では通常のライブビュー画像を表示することで、全体の構図の確認も容易に行わせることができる。

１−２ａ フォーカスレンズ
７ ＬＣＤモニタ
１０ デジタルカメラ

特許平１１−３４１３３１号公報 特開２００４−２４２００９号公報

Claims (5)

1. 結像面での合焦度合いを調整するフォーカスレンズを有する撮影レンズと、
   前記撮影レンズを介して入力される被写体の画像を出力する撮像素子と、
   前記画像の一部または全部を拡大する合焦状態確認画像を生成する確認画像生成部と、
   前記合焦状態確認画像が表示される表示部と、
   を有し、
   前記フォーカスレンズの移動に伴い、前記結合面での合焦度合いが、所定の合焦度合いよりも低い状態から高い状態へと変化し、その後、所定の焦合度合いよりも低い状態へと変化し、さらに、前記フォーカスレンズの移動方向が直前の移動方向と異なるときに、前記表示部に前記合焦状態確認画像を表示することを特徴とする撮像装置。
2. 結像面での合焦度合いを調整するフォーカスレンズを有する撮影レンズと、
   前記撮影レンズにより結像される被写体の画像を出力する撮像素子と、
   前記画像の一部または全部を拡大する合焦状態確認画像を生成する確認画像生成部と、
   前記合焦状態確認画像が表示される表示部と、
   前記画像に基づいてフォーカス評価値を算出するフォーカス評価値算出手段と、
   を有し、
   前記フォーカスレンズの移動とともに、複数のフォーカスレンズ位置において前記フォーカス評価値算出手段によりフォーカス評価値の変化の傾きを取得し、
   取得された複数のフォーカス評価値の変化の傾き状態が直前の変化の傾き状態と異なり、さらに、前記フォーカスレンズの移動方向が直前の移動方向と異なるときに、前記表示部に前記確認画像生成部が生成した前記合焦状態確認画像を表示することを特徴とする撮像装置。
3. 前記結合面での合焦度合いに基づいて前記フォーカスレンズによる合焦位置を検出する制御部を有し、
   前記制御部が、前記フォーカスレンズの移動方向を反転させたときに、前記表示部に前記合焦状態確認画像を表示する、
   請求項１記載の撮像装置。
4. 前記フォーカス評価値に基づいて前記フォーカスレンズによる合焦位置を検出する制御部を有し、
   前記制御部が、前記フォーカスレンズの移動方向を反転させたときに、前記表示部に前記合焦状態確認画像を表示する、
   請求項２記載の撮像装置。
5. 前記フォーカスレンズは操作者が手動で移動可能であって、
   前記操作者によって前記フォーカスレンズの移動方向が反転されたときに、前記表示部に前記合焦状態確認画像を表示する、
   請求項１または２記載の撮像装置。