JP2012230258A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点を調整する際の操作性に優れた距離バーを表示できるようにする。
【解決手段】画面内の所定の領域の映像信号から高周波成分を抽出してＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成し、撮像素子の焦点検出用に用いる画素の出力をＡ像、Ｂ像という二つの出力信号にまとめて取り込む。そして、撮像エリアの各部分の焦点のずれ量を求めるために位相差測距演算を行い、距離マップを生成する。そして、焦点を調整するための距離バーを表示する際には、距離マップに応じて目盛りの最大値を求め、目盛りを等間隔または対数間隔にして距離バーを表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置、撮像装置の制御方法、プログラム及び記憶媒体に関し、特に、焦点の合う距離の適正な範囲を示す距離バーを表示するために用いて好適な技術に関する。

従来、焦点を合わせる距離の適正な範囲を表示するために、短冊状の小さな表示体を距離目盛に沿って並べた表示素子（以後、距離バー）を表示するカメラが知られている。例えば特許文献１には、カメラの設定及び絞りの設定値に基づいて算出した距離の適正な範囲を距離バーに表示するカメラが記載されている。

特開平１０−１９７９３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載のカメラは、焦点の合う距離の適正な範囲を表示するだけであり、前述の距離の適正な範囲を示す距離バーの目盛りは既定値で決まっており、操作性が十分でなかった。

本発明は前述の問題点に鑑み、焦点を調整する際の操作性に優れた距離バーを表示できるようにすることを目的としている。

本発明の撮像装置は、被写体を撮像する撮像装置であって、前記被写体までの距離を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、焦点を調整する際に、ユーザの環境に適合した操作しやすい形態をとることができる。また、表示されている距離バーの目盛りを指定することによりその距離に焦点を合わせることができる。

本発明の実施形態に係るビデオカメラの構成例を示すブロック図である。 実施形態に係るビデオカメラの撮像素子の画素の構成例を示す図である。 光束が瞳分割されてそれぞれの分割された光束が一対の受光素子にそれぞれ入射される様子を説明する図である。 合焦時、前ピン時及び後ピン時における状態を説明する図である。 図１のカメラ信号処理部及びカメラ制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 周りの画素を用いて欠落部分の画素補間を行う処理を説明する図である。 図１の表示制御部の詳細な構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るビデオカメラの外観構成例を示す斜視図である。 実施形態において、距離バーを表示部に表示する処理手順の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態において、距離バーが表示された表示画面の一例を示す図である。 第２の実施形態において、距離バーが表示された表示画面の一例を示す図である。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、被写体までの測距を行い、距離マップを生成する方法について説明する。
図１は、本実施形態に係るビデオカメラ（撮像装置）１００の構成例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、ビデオカメラを例に説明するが、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。

図１において、ビデオカメラ１００は、変倍を行う変倍レンズ１０１、及びフォーカシングの機能を備えたフォーカスレンズ１０２を備えている。撮像素子１０３は、ＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子である。アナログ信号処理部１０４は、撮像素子１０３から出力される信号をゲイン調整する。Ａ／Ｄ変換部１０５は、アナログ信号処理部１０４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。

カメラ信号処理部１０６は、Ａ／Ｄ変換部１０５で変換されたデジタル信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。また、カメラ信号処理部１０６は、詳細については図５の説明で後述するが、画面内の所定の領域の映像信号から高周波成分を抽出してＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成し、このＴＶ−ＡＦ評価値信号を、カメラ制御部１０９に出力する。

カメラ制御部１０９は、ビデオカメラ１００全体の動作を制御する。さらに、カメラ制御部１０９は、カメラ信号処理部１０６からＴＶ−ＡＦ評価値信号を取り込むとともに、撮像素子１０３の焦点検出用に用いる画素の出力をＡ像、Ｂ像という二つの出力信号にまとめて取り込む。そして、撮像エリアの各部分の焦点のずれ量を求めるために位相差測距演算を行う。さらに、ＡＦ制御として、ＴＶ−ＡＦ評価値信号と、位相差測距演算結果とに応じて合焦レンズ位置にフォーカスレンズ１０２を移動させる制御を行う。

表示制御部１１０は、カメラ制御部１０９で得られる後述する距離マップ情報から作成した画像を、カメラ信号処理部１０６からの映像信号に付加し、表示部１０７に出力する。記録部１０８は、カメラ信号処理部１０６からの映像信号を、ＨＤＤや半導体メモリ等の記録媒体１１３に記録する。また、不揮発性メモリ１１１には、カメラ制御部１０９が処理を実行するためのプログラムが格納されており、システムメモリ１１２には、ビデオカメラ１００の設定値などの情報が格納されている。

図２は、本実施形態に係るビデオカメラ１００の撮像素子１０３の画素の構成例を示す図である。
撮像素子１０３には、撮影用に用いるための画素と、焦点検出用に用いる画素とがある。焦点検出用に用いる画素は、３−２画素（３列目の２行目に配列された画素）、３−６画素、３−１０画素・・・と、所定の周期で並んでいる。これらの画素は連続的に設けた方が測距精度は向上するが、画像の劣化が大きくなるため、所定の周期で並べている。また、画素の前面には入射光を効率よく集光するマイクロレンズが配置されている。図３に示すように、焦点検出用に用いるための画素には、光束が瞳分割されてそれぞれの分割された光束が一対の受光素子Ａ、Ｂにそれぞれ入射される。水平にならんで配置されている受光素子Ａ、Ｂの出力をそれぞれまとめるとＡ像、Ｂ像という二つの像ができる。

ここで、これらの２つの像から焦点のずれ量を求める焦点検出原理について説明する。図４は、合焦時、撮像面よりも前に焦点が合っている時（前ピン時）及び撮像面よりも後に焦点が合っている時（後ピン時）における状態を説明する図である。図４には、撮像レンズのＡ領域を通る光束によって撮像面上に形成される被写体像（Ａ像）、及びＢ領域を通る光束によって形成される被写体像（Ｂ像）を示している。結像面と撮像面との距離であるデフォーカス量が大きいほど、Ａ像及びＢ像のズレは大きくなる。また、前ピンと後ピンとでは像のズレ量が逆になるため、位相差検出方式では、このズレ量からデフォーカス量を検出する。

図５は、図１に示したカメラ信号処理部１０６及びカメラ制御部１０９の詳細な構成例を示すブロック図である。
図５において、画素補間処理部５０１は、画素補間を行うためのものであり、映像信号処理部５０２は、映像信号を表示部１０７及び記録部１０８で取り扱える形式の映像信号に変換する。これにより、表示制御部１１０により表示部１０７へ映像５０５を表示する。

ここで、撮像素子１０３から出力される信号は、図２に示したように焦点検出用の画素の部分が欠落した信号となるため、画素補間処理部５０１で周りの画素を用いて欠落部分の画素補間を行う。補間する画素の演算方法については、図６に示すように、上下の同色画素信号を単純平均したり、より多くの画素から重み付け平均したりするなど、様々な方法を採用することができる。これらの方法は、画素のキズ補正と同様な技術で既に公知であるため、詳細な説明は省略する。

ＡＦゲートスイッチ５０３は、Ａ／Ｄ変換部１０５によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号のうち、どの部分からＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成するかを選択するためのスイッチである。ＴＶ−ＡＦ信号処理部５０４は、ＡＦゲートスイッチ５０３で選択された映像信号から、いわゆるＢＰＦなどで画像の鮮鋭度を表す値を示すＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成する。

ここで、ＴＶ―ＡＦ評価値信号の生成について説明する。ＴＶ―ＡＦ評価値信号は、前記デジタル信号をフィルタリングして所定の高周波成分のレベルを求めることにより生成される。ところが、焦点検出用の画素の部分が欠落した信号のままフィルタリングすると誤差を含んだ信号となってしまう。そこで本実施形態では、映像信号のうちどの部分からＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成するかを選択するＡＦゲートスイッチ５０３を制御する。これにより、ＡＦエリアを決める以外に、焦点検出用の画素の部分が欠落している水平ラインの信号を通さないようにする。これにより、焦点検出用の画素の部分が欠落している影響を受けないＴＶ−ＡＦ評価値信号を生成することができる。

セレクタ５０６は、Ａ／Ｄ変換部１０５によりＡ／Ｄ変換されたデジタル信号のうち、前述の位相差検出方式に用いる焦点検出用のＡ像及びＢ像に振り分けるものである。位相差演算処理部５０７は、撮像画面内のそれぞれ測距位置のＡ像及びＢ像がどれだけのズレ量５０８があるかを求める。距離マップ作成処理部５０９は検出手段として機能し、位相差演算処理部５０７で求められたズレ量から合焦レンズ位置を求め、合焦レンズ位置と距離テーブルデータ５１０とを用いて撮像画面における各エリアの合焦距離を求める。

ここで、距離テーブルデータ５１０は、ズームレンズの位置ごとの離散的なフォーカスレンズの位置に対する合焦距離を表すテーブルとして予め不揮発性メモリ１１１に格納されている。各合焦フォーカスレンズ位置に対する合焦距離を距離テーブルデータ５１０から補間して求め、撮像面の測距エリアごとの被写体距離の配置を示す距離マップ５１１を生成することができる。そして、生成した距離マップ５１１を表示制御部１１０に出力する。

ＡＦ制御部５１２は調整手段として機能し、ＴＶ−ＡＦ評価値信号、距離マップ５１１に基づいてフォーカスレンズ１０２を駆動することにより合焦させる。また、ユーザからの指示に応じて、合焦位置を調整する。詳細は後述するが、本実施形態では、表示部１０７にタッチパネル式のＬＣＤを搭載しており、ユーザにより焦点距離が指示されると、それに応じてフォーカスレンズ１０２を駆動する。

図７は、表示制御部１１０の詳細な構成例を示すブロック図である。
図７において、目盛り最大値処理部７０１は、距離マップ作成処理部５０９で生成された距離マップ５１１から、表示部１０７に表示する距離バーの目盛りを算出して目盛りの最大値を決定する。そして、目盛り間隔切り替え部７０２は、目盛り間隔を、線形表示の等間隔と非線形表示の対数間隔とで切り替え、距離バーの画像を表示部１０７に出力する。

図８は、本実施形態に係るビデオカメラ１００の外観構成例を示す斜視図である。
図８に示すように、ビデオカメラ１００本体には、変倍を行う変倍レンズ１０１、焦点調整を行うフォーカスレンズ１０２などからなるレンズ群８０１が設けられている。また、ビデオカメラ１００本体を起動する電源スイッチ８０２、撮像画角の範囲を変更するズームレバー８０３、及び動画の撮影の開始／停止を指示するためのトリガー釦８０４が設けられている。さらに、静止画の撮影の開始／停止を指示するためのレリーズ釦８０５、及び撮像画像を表示するとともに、入力手段として機能して画面から指示を入力するタッチパネル式ＬＣＤ８０６が設けられている。

図９は、本実施形態において、距離バーを表示部１０７に表示する処理手順の一例を示すフローチャートである。なお、図９に示す各処理は、カメラ制御部１０９が不揮発性メモリ１１１に記録されたプログラムをシステムメモリ１１２に展開して実行することにより実現される。
まず、ユーザにより電源スイッチ８０２が押下されることにより処理を開始する。そして、ステップＳ９０１において、ビデオカメラ１００全体を起動させる。

次に、ステップＳ９０２において、前述した手順により被写体までの測距を行い、距離マップ５１１を生成する。そして、ステップＳ９０３において、目盛り最大値処理部７０１により、距離バーの目盛りの最大値を、撮影されている最も遠い被写体までの距離に合わせる。

次に、ステップＳ９０４において、最も遠い被写体までの距離が１０ｍ以下であるか否かを判定する。この判定の結果、最も遠い被写体までの距離が１０ｍ以下である場合は、ステップＳ９０５へ進み、目盛り間隔切り替え部７０２により、距離バーの目盛りを等間隔に設定する。そして、ステップＳ９０７において、図１０（ａ）に示すように、撮影した映像とともに、被写体までの距離より生成した距離マップとそれに対応する距離バーとをタッチパネル式ＬＣＤ８０６に鳥瞰図を用いて表示する。

図１０（ａ）に示す例は、屋内で撮影し、最も遠い被写体までの距離が７ｍの時の例であり、目盛りの最大値を最も遠い被写体までの距離（＝７ｍ）に規格化し、距離バーの目盛りの間隔を等間隔で表示している。１０ｍまでの比較的近い位置に存在する被写体であれば、どの被写体であっても焦点を正確に合わせないとピントの甘さが目立つ。そのため、距離バーの目盛りを等間隔にし、どの距離も等しくタッチ指定しやすいようにしている。

一方、ステップＳ９０４の判定の結果、最も遠い被写体までの距離が１０ｍを超える場合は、ステップＳ９０６へ進み、目盛り間隔切り替え部７０２により、距離バーの目盛りを対数間隔に設定する。そして、ステップＳ９０７において、図１０（ｂ）に示すような画面をタッチパネル式ＬＣＤ８０６に出力する。

図１０（ｂ）に示す例は、屋外で撮影し、最も遠い被写体までの距離が１００ｍの時の例であり、目盛りの最大値を最も遠い被写体までの距離（＝１００ｍ）に規格化し、距離バーの目盛りの間隔を対数間隔で表示している。遠くにいる被写体も焦点を合わせるのであれば、さほど厳密な焦点合わせが行われなくとも、ピントの甘さは目立ちにくい。また、フォーカスレンズ１０２で合焦させることのできる精度、分解能についても遠方の方が低くなる。一方、近くにいる被写体に焦点を合わせるのであれば、正確に焦点を合わせないとピントの甘さが目立ってしまう。これらを鑑み、遠くから近くまで被写体が存在する場合は、距離バーの遠方の目盛は大雑把なタッチ指定となっても構わないので細かくし、その分、距離バーのカメラ近傍の目盛りのスペースを広くとり、正確なタッチ指定ができるようにしている。

次に、ステップＳ９０８において、ステップＳ９０７でタッチパネル式ＬＣＤ８０６に表示された距離バーをタッチする操作があったか否かを判定する。この判定の結果、距離バーがタッチされた場合は、ステップＳ９０９において、カメラ制御部１０９は、距離バーのタッチされた位置に対応する距離に焦点を合わせるようにフォーカスレンズ１０２を制御する。

次に、ステップＳ９１０において、ユーザにより電源スイッチ８０２が押下され、電源オフが指示されたか否かを判定する。この判定の結果、電源オフが指示された場合は、そのまま終了処理を行う。一方、電源オフが指示されていない場合はステップＳ９０２に戻り、ステップＳ９０２〜Ｓ９０９までの処理を繰り返す。

以上のように本実施形態によれば、被写体までの距離に基づいて距離バーの表示態様を変えるようにしたので、ユーザにとって使い勝手の良い表示画面を提供することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態に係るビデオカメラは、図１１に示すように、タッチパネル式ＬＣＤ８０６の代わりに、通常のＬＣＤパネル１１０１が設けられ、ＬＣＤパネル１１０１の横に十字キー１１０２及び決定キー１１０３が設けられている。それ以外に関しては、基本的には第１の実施形態に係るビデオカメラ１００と同様の動作を行うものであり、全体的な動作、距離マップの生成方法などについては、図１〜図９と同様であるため、その詳細な説明を省略する。

図１１（ａ）は、本実施形態において、図１０（ａ）に示す例と同じ条件でＬＣＤパネル１１０１に等間隔の距離バーが表示された画面の一例を示す図である。本実施形態では、ＬＣＤパネル１１０１に表示される距離バー上に十字キー１１０２によって操作可能なカーソル１１０４が表示される。指定した位置にカーソル１１０４を合わせて決定キー１１０３が押下されると、カメラ制御部１０９は指定した距離に焦点を合わせるようにフォーカスレンズ１０２を制御する。

なお、本実施形態では、図９のステップＳ９０８においては、このように決定キー１１０３が押下されたか否かを判定する。また、距離バーの決定する際にも、第１の実施形態と同様に、被写体までの距離を算出して距離マップを生成し、ステップＳ９０４で最も遠い被写体までの距離が１０ｍ以内かそれより遠いかを判定する。そして、最も遠い被写体までの距離が１０ｍを超える場合は、図１１（ｂ）に示すように、距離バーの目盛りの間隔を対数間隔で表示する。

（その他の実施形態）
以上説明した各実施形態は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施形態に対して種々の変形や変更が可能である。例えば、電源スイッチ８０２の位置や、ズームレバー８０３の位置等の各構成要素の具体的な形状や取り付け方法は、上記実施形態のものに限らず、任意に変更可能である。なお、カメラ制御部１０９の制御は１つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェアが処理を分担することにより、装置全体の制御を行ってもよい。

また、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

また、上述した実施形態においては、本発明をビデオカメラに適用した場合を例にして説明したが、これはこの例に限定されず、距離バーを表示可能な撮像装置であれば適用可能である。すなわち、本発明はデジタルカメラ、カメラ付き携帯電話端末やカメラ付き音楽プレーヤー、カメラ付きゲーム機、カメラ付き電子ブックリーダーなどに適用可能である。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給する。そして、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０７ 表示部
１０９ カメラ制御部
１１０ 表示制御部

Claims (9)

1. 被写体を撮像する撮像装置であって、
   前記被写体までの距離を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記表示制御手段は、前記検出手段による検出の結果に応じて、前記距離バーの目盛りの最大値を切り替えることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記表示制御手段は、前記検出手段による検出の結果に応じて、前記距離バーの目盛りの間隔を線形表示または非線形表示に切り替えることを特徴とする請求項１または２記載の撮像装置。
4. 前記表示制御手段は、鳥瞰図を用いて前記被写体を含む映像とともに前記距離バーを表示することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 前記距離バーの目盛りに対して任意の位置を指示する入力手段と、
   前記入力手段から指示された位置に対応した距離に焦点を合わせる調整手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記入力手段は、前記表示部に配置されたタッチパネル式の画面であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 被写体を撮像する撮像装置の制御方法であって、
   前記被写体までの距離を検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御工程とを備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
8. 被写体を撮像する撮像装置を制御するためのプログラムであって、
   前記被写体までの距離を検出する検出工程と、
   前記検出工程において検出された距離に応じた目盛りを含む、焦点を調整するための距離バーを表示部に表示する表示制御工程とをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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