JP4473318B2 - デジタルカメラ - Google Patents

Description

本発明は、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を受像して画像データを得るデジタルカメラに関する。

従来より自動焦点調節（以下ＡＦという）機能を持つ、様々なタイプのデジタルカメラが知られているが、その中に撮影レンズを通してデジタルカメラ内のＣＣＤ固体撮像素子まで導かれた被写体像をＣＣＤ固体撮像素子によって受像し、画像データを得て焦点調節を行うものがある。これはＴＴＬＡＦと呼ばれるもので、このＴＴＬＡＦでは光軸方向にフォーカスレンズを移動させながら、被写体像のコントラストを検出することにより、被写体距離に応じた、フォーカスレンズのレンズ位置を検出し、そのレンズ位置にフォーカスレンズを配置することが行われる。このときには被写体の位置が不明のため、撮影者から見て遠方の地点から撮影者の近傍まで被写体の位置に対応する範囲でフォーカスレンズを移動させる必要がある。そしてこのフォーカスレンズの移動が終了したら、被写体像のコントラストから合焦点を検出し、その合焦点に対応するレンズ位置にフォーカスレンズが配置される。したがって、被写体が移動している場合にはこのサーチに時間がかかり、ユーザの欲する被写体位置で焦点のあった撮影が行えないことがある。

これを避けるために、このようなＡＦ機能を備えたデジタルカメラの中には操作子の設定によって任意に被写体距離の設定を行えるものもある。そのようなものの中には特開文献１等に記載されたものがある。
特開平６−１１３１８７号公報

このように被写体距離に合わせた合焦点を検出するためにフォーカスレンズを移動させていると合焦点を検出するのに時間がかかり、被写体が移動している場合にはユーザの欲する被写体位置で焦点の合った撮影を行えないことがある。

これを避けるため、操作子を操作して撮影を行いたい被写体の位置に被写体距離を設定しておくこともできるカメラがあるが、被写体が移動しているときにはその設定された被写体距離からずれた位置に被写体が位置することもある。

本発明は、上記事情に鑑み、簡単な操作で、被写体に速やかに焦点を合わせることができるデジタルカメラを提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のデジタルカメラは、撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を受像して画像データを得るデジタルカメラにおいて、
撮影レンズのうちの少なくとも一つのレンズからなるフォーカスレンズを光軸方向に移動させながら被写体像のコントラストを検出することにより、被写体距離に応じた、フォーカスレンズのレンズ位置を検出し、そのレンズ位置にフォーカスレンズを移動させることにより焦点調節を行う自動焦点調節手段と、
フォーカスレンズの移動領域を規制する焦点調節領域規制手段とを備え、
自動焦点調節手段は、焦点調節領域規制手段により規制を受けた移動領域内でのみフォーカスレンズを移動させるものであって、
上記焦点調節領域規制手段は、
上記自動焦点調節手段により上記フォーカスレンズが移動された第１のレンズ位置を操作に応じて記憶する第１の操作子と、
上記自動焦点調節手段により上記フォーカスレンズが移動された第２のレンズ位置を操作に応じて記憶する第２の操作子とを備え、
上記フォーカスレンズの移動領域を、第１の操作子の操作により記憶された第１のレンズ位置と第２の操作子の操作により記憶された第２のレンズ位置とに挟まれた領域に規制するものであることを特徴とする。

上記本発明のデジタルカメラによれば、上記焦点調節領域規制手段で規制された移動領域においてのみ、自動焦点調節手段によりフォーカスレンズを移動させることによって、フォーカスレンズを移動させる時間の短縮化が図られており、所望の被写体に速やかに焦点を合わせることができる。

上記本発明のデジタルカメラにおいて、上記第１の操作子と上記第２の操作子とでフォーカスレンズの移動領域を規制する範囲を定めると、その２つの操作子によって設定された移動領域内で被写体距離に合わせた合焦点の検出を短時間に行うことができ、移動している被写体の撮影においても焦点の合った撮影を行うことができる可能性が増すことになる。

ここで、第１の操作子と第２の操作子は機能に付けた名前であり、これら第１の操作子と第２の操作子は物理的には１つの操作子であっても良い。

また上記焦点調節領域規制手段は、
上記自動焦点調節手段によりそのフォーカスレンズが移動されたレンズ位置を操作に応じて記憶する操作子を備え、
上記フォーカスレンズの移動領域を、上記操作子の操作により記憶されたレンズ位置を含む、そのレンズ位置に応じて定められる領域に規制するものであっても良い。

以上説明したように、簡単な操作で、被写体に速やかに焦点を合わせることができるデジタルカメラが実現する。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１に本発明の実施形態を示すデジタルカメラの外観図である。図１（ａ）は正面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は背面図である。

図１（ａ）〜（ｃ）に示す撮影レンズ１０１部からカメラ１００内部に配備されているＣＣＤ固体撮像素子まで被写体像が導かれるようになっている。

図１（ｄ）に示すように本実施形態のデジタルカメラの背面にはユーザがこのデジタルカメラを使用するときにいろいろな操作を行うための操作部が設けられている。

この操作部には操作用のスイッチ群と表示装置が備えるＬＣＤパネル１０４ａが設けられている。操作スイッチ群にはデジタルカメラを作動させるための電源投入用のパワースイッチ１０２、撮影と再生とを切替自在にする撮影・再生切替レバー１０３、ズームスイッチ１０５、選択ダイヤル１０６などがある。この選択ダイヤル１０６には表示部１０６ａが設けられており、表示部に表示される選択メニューの項目が選択ダイヤル１０７によって選択できるようになっている。 このデジタルカメラ１００では撮影・再生切替レバー１０３によって撮影と再生とが切替自在になっていて、撮影を行うときにはユーザによって撮影・再生切替レバー１０３が撮影側１０３ａに切り替えられている。これに対し、再生を行うときには撮影・再生切替レバー１０３が再生側１０３ｂに切り替えられる。

また、図１（ｂ）に示すようにこのデジタルカメラ１００の上方にはレリーズ釦１０８が配備されている。このレリーズ釦１０７によって撮影の開始指示がカメラ内部の信号処理部へと伝えられる。さらに、レリーズ釦１０７の反対側には被写体の位置を設定する操作子が２つ設けられている。この第１の操作子１０８と第２の操作子１０９は一方がフォーカスレンズの第１のレンズ位置を設定する釦であり、他方がフォーカスレンズの第２のレンズ位置を設定する釦である。これらの釦操作によってフォーカスレンズの移動領域が規制される。

図２はデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。図２を参照してデジタルカメラ１００内にある信号処理部の構成を説明する。図２はデジタルカメラ１００の内部に配備された信号処理部の構成ブロック図である。

本実施形態のデジタルカメラ１００ではすべての処理がＣＰＵ１１１によって制御されており、このＣＰＵ１１１の入力部には図１（ｂ）と図１（ｄ）に示した操作部の各種スイッチが接続されている。

各種スイッチのそれぞれの接続状況をまず説明する。分かりやすくするため、ＣＰＵ１１の入力部と出力部とを分けて説明する。まず入力部から説明する。

ＣＰＵ１１１の入力部には、撮影の開始撮影の開始指示を行うレリーズ釦１０７の押下に同期して作動するシャッタースイッチ１０７ａが設けられている。また、レリーズ釦１０７のほかにカメラボディ上方に設けられた、２つの釦１０８、１０９の押下に同期して作動するスイッチも２つ設けられている。これらのスイッチ１０７ａ、１０８ａ、１０９ａのオンオフ信号がＣＰＵ１１１に入力され、ＣＰＵ１１１ではそのオンオフ信号に基づいて処理が行われる。なお、シャッタースイッチ１０７ａのオンオフ信号がＣＰＵ１１１へ入力されたときに信号を撮影開始の合図として受け取るのは撮影・再生切替レバー１０３が撮影側１０３ａに切り替えられているときだけである。

また、撮影・再生切替レバー１０３が再生側１０３ｂに切り替えられると記録メディア１４０からの再生が行われる。このときには撮影を行うための指示を行うシャッタスイッチ１０７ａなどからの信号が入力されても処理は行われない。

次にＣＰＵ１１１の出力部を説明する。

この出力部にはタイミングジェネレータ１１２、フォーカスレンズ１３０ａを駆動するためのモータドライバ１３０ｂ、アイリス１３１ａを駆動するためのモータドライバ１３１ｂおよびＣＤＳＡＭＰ１１３が接続されている。これらのモータドライバ１３０ｂ、１３１ｂやＣＤＳＡＭＰ１１３にはＣＰＵ１１１からタイミング信号が供給される。なお、図２には説明を簡単にするため、複数備えられるフォーカスレンズのうち、１つのフォーカスレンズ１３０ａだけを示してある。

以上のような入出力部を持つＣＰＵ１１１にレリーズ釦１０７などからの信号が供給され、操作に応じた処理が行われる。

また、このような操作とは別にこのようなデジタルカメラでは電源が投入されたと同時に撮影レンズ１０１を通して導かれる被写体像の動きに合わせてその被写体像が動画としてＬＣＤ１０４のパネル１０４ａに表示される。このＬＣＤ１０４のパネル１０４ａに表示される画像データの流れを説明する。

被写体からの光がＣＣＤ固体撮像素子１１０に導かれてＣＣＤ固体撮像素子１１０によって受像される。このときにはＣＣＤ固体撮像素子１１０の各光電変換素子に電荷が蓄積される。そして各光電変換素子に蓄積された電荷がＣＣＤ固体撮像素子１１０から読み出されるときにはタイミングジェネレータ１１２からのタイミング信号に応じてＲＧＢ信号が画像データとして読み出され、後段のＣＤＳＡＭＰ１１３へと供給される。

このＲＧＢ信号はまずＣＤＳＡＭＰ１１３に供給されて、雑音低減の処理が行われ、雑音が除去されたＲＧＢ信号が後段のＡ／Ｄ変換回路１１４へと供給される。このＡ／Ｄ変換回路１１４ではアナログのＲＧＢ信号がＡ／Ｄ変換されてデジタル信号のＲＧＢ信号に変換される。このデジタル信号に変換されたＲＧＢ信号が画像入力コントローラ１１５によってさらに後段へと導かれる。ここからはバス１２２を介してデジタルのＲＧＢ信号あるいは後述するデジタルのＹＣ信号で処理が行われる。ＣＣＤ固体撮像素子１１０からＣＤＳＡＭＰ１１３まではアナログのＲＧＢ信号の処理が行われ、ＣＰＵ１１１からはタイミング信号などが供給されるだけだったが、ここからはバス１２２を介して複数ビットのデジタル信号での処理が行われる。

ＣＰＵ１１１と画像入力コントローラ１１５、メモリ（ＳＤＲＡＭ）１１６、画像信号処理回路１１７、ＶＲＡＭ１１８、ＶｉｄｅｏＥｎｃｏｄｅｒ１１９、圧縮処理回路１２０、メディアコントローラ１２１、ＡＦ検出回路１３０、ＡＥ＆ＡＷＢ検出回路１３１とはバス１２３によって接続されており、このバス１２３を介してアドレス、データなどの授受が行われ、画像データの処理が行われる。ＣＰＵ１１１内にはバス１２２を介してデータの授受を行うためのレジスタが各種用意されており、これらのレジスタの内容が各処理部の処理の進行状況に応じて書き換えられる。ＣＰＵ内１１１ではこのレジスタの内容を判読して処理が行われる。

ＣＣＤ固体撮像素子１１０から画像データが読み出され、Ａ／Ｄ変換回路１１８を介して供給されたＲＧＢ信号が画像入力コントローラ１１５を経由してメモリ（ＳＤＲＡＭ）１１６に供給される。このメモリ１１６への書き込みはＣＰＵ１１１によって制御されており、順序よくメモリ１１６へデジタル信号のＲＧＢ信号が記憶されていく。そしてメモリ１１７にＲＧＢ信号が記憶されたら、ＣＣＤ固体撮像素子１１０の画素に対応するＲＧＢ信号の取り込みの完了に伴い、次の被写体像を画像データとして取り込む準備が行われる。

そしてここからはバス１２２を介しての処理が行われる。画像信号処理回路１１７ではメモリ１１６から読み出されたＲＧＢ信号がＹＣ信号に変換される。この変換されたＹＣ信号が今度は表示用バッファであるＶＲＡＭ１１８に記憶される。このＶＲＡＭ１１８に記憶されたＹＣ信号が順次、読み出されてＶｉｄｅｏ Ｅｎｃｏｄｅｒ１１９を経由してＬＣＤ１０５ａに供給される。そしてＬＣＤのパネル１０５ａではそのＹＣ信号に基づいて被写体像が表示される。

一方、圧縮処理回路１２０ではＪＰＥＧ圧縮処理が行われてこの圧縮処理回路１２０でＪＰＥＧ圧縮されたＹＣ信号がメディアコントローラ１２１を介して記録メディア１４０へ記録される。このときには記録メディア１４０の中にはＪＰＥＧファイルとして登録される。

また、このデジタルカメラ１００にはＡＦ機能が付いており、そのＡＦ機能がＡＦ検出回路１３０によって実現される。このＡＦ検出回路１３０では被写体距離の測距が行われ、フォーカスレンズ１３０ａを移動させながら被写体像のコントラストが検出される。このときにはフォーカスレンズがＣＣＤ固体撮像素子１１０に最も近いところから遠いところまでモータドライバ１３０ｂによって駆動され、移動する。このときの自動焦点調整に必要な測距動作をＡＦサーチと呼ぶ。

このＡＦサーチを行うときにはモータドライバ１３０ｂによってフォーカスレンズ１３０ａが駆動され、移動しているフォーカスレンズ１３０ａのそれぞれのレンズ位置に応じてＣＣＤ固体撮像素子１１０からＲＧＢ信号が画像データとして読み出され、そのＲＧＢ信号がＡＦ検出回路１３０に供給される。このＡＦ検出回路１３０ではフォーカスレンズ１３０ａが移動中にそれぞれのレンズ位置で得られたＲＧＢ信号に基づいてコントラストが検出される。

フォーカスレンズ１３０ａの移動によってＡＦサーチが行われたら、ＣＰＵ１１１ではフォーカスレンズ１３０ａの、それぞれのレンズ位置でＡＦ検出回路１３０により検出されたコントラストの検出結果に基づいてＡＦの評価をするための評価値（以下、ＡＦ評価値という）が算出される。この算出されたＡＦ評価値の中でＡＦ評価値が最も大きくなる点を合焦点としている。このようにしてＣＣＤ固体撮像装置１１０で被写体像を受像して得られた画像データ、ここではＲＧＢ信号から合焦点を決める方法をＴＴＬＡＦという。ＣＰＵ１１１ではＡＦ評価値が最も大きくなる位置にフォーカスレンズ１３０ａを駆動するようにモータドライバ１３０ｂへ駆動信号を供給する。

またこのデジタルカメラ１００にはＡＥ機能も付いており、ＣＣＤ固体撮像素子１１０から読み出されたＲＧＢ信号からそれぞれ輝度情報を抽出して、露出調整がアイリス１３１ａによって行なわれる。このときにはタイミングジェネレータ１１２で作成される電子シャッタの時間も自動的に決められている。なお、このＡＥ＆ＡＷＢ検出回路１３１にはＲＧＢ信号を用いてホワイトバランスを調整する回路（ＡＷＢ回路）も併設されている。なお、本実施形態のデジタルカメラ１００では口径の異なる二つの小孔からなるアイリス１３１ａのうちの一つが選択されるだけである。

このようにアイリス１３１ａにもモータドライバ１３１ｂが接続されていてＡＥ＆ＡＷＢ回路１３１の検出結果によりＣＰＵ１１１からこのモータドライバ１３１ｂへ制御信号が供給されてアイリス１３１が駆動される。

また、撮影を行うときにはＬＣＤ１０５のパネル１０５ａに表示されている被写体の像を見ながら、ユーザは自分の撮りたい構図を決めてレリーズ釦１０７を押下して撮影を行う。このときにレリーズ釦１０７に同期して作動するシャッタースイッチ１０７ａをオンさせることによってＣＰＵ１１１では撮影開始の指示がユーザから送られたことが分かる。そこでＣＰＵ１１１では撮影開始を指示する信号をタイミングジェネレータ１１２へ出力している。タイミングジェネレータ１１２では撮影開始の指示が出されたこと告げるためのタイミング信号がＣＣＤ固体撮像素子１１０へ供給される。この信号を受けてＣＣＤ固体撮像素子１１０ではレリーズ釦１０７が押されたときにＣＣＤ固体撮像素子１１０によって受像された画像データがＲＧＢ信号として出力される。このときＣＣＤ固体撮像素子１１０から読み出されたＲＧＢ信号には雑音が多いので、ＣＰＵ１１１ではこの雑音を低減するためＣＤＳ回路１１３へ雑音低減処理を行うタイミング信号を出力している。そして画像入力コントローラ１１６によって導かれて、デジタルのＲＧＢ信号がメモリ１１７に記憶される。

ここまでは通常の撮影シーケンスの画像データの流れである。ここでレリーズ釦１０７のほかに設けられた第１の操作子１０８、第２の操作子１０９が押されたときの処理の流れを説明する。

図３は運動会が行われているときにトラックを走行している人を撮影する例を示す図である。図３に示すように走行者はスタート地点からゴール地点までを走行する。そこで被写体となる人物が走行を始めるまでに操作釦１０８と操作釦１０９とが操作されたときにその操作に応じてフォーカスレンズ１３０ａのレンズ位置を予め記憶しておく作業が行われる。このときにはＬＣＤ１０５のパネル１０５ａに被写体が表示されているので、図１に示した撮影レンズ１０１部をたとえばスタート地点付近にある目標に向け、同様に図１に示した一方の釦１０８を押下しながらレリーズ釦１０７を押下する。これでスタート地点に被写体があるときの第１のレンズ位置がＣＰＵ１１１内のレジスタに登録される。そしてそのスタート地点と撮影者とを結ぶ直線の中で最も被写体位置が近くなる位置にある目標に撮影レンズを向けて図１に示した他方の釦１０９が押される。そうするとＣＰＵ１１１の別のレジスタにフォーカスレンズ１３０ａの第２のレンズ位置が登録される。ここでレリーズ釦１０７が押されたら、フォーカスレンズ１３０ａをモータドライバ１３０ｂによって第１のレンズ位置まで駆動し、その位置から第２のレンズ位置までさらにモータドライバ１３０ｂによって駆動することによってＡＦサーチが行われる。そして合焦点演算がＣＰＵ１１１によって行われ、その合焦点演算の結果に基づいてフォーカスレンズ１３０ａが規制された移動領域内の合焦点位置に対応するレンズ位置に素早く配置され、撮影が行われる。ここではＣＰＵ１１１と第１の操作子１０８と第２の操作子１０９とが焦点調節領域規制手段に相当する。

図４は撮影を行うときの処理フローを示した図である。

図５に示すようにステップＳ４１でアイリス１３１ａの選択が行われ、露出調整が行われる。次のステップＳ４２ではフォーカスレンズ１３０ａを第１のレンズ位置に駆動することが行われる。そしてその第１のレンズ位置から第２のレンズ位置までフォーカスレンズ１３０ａを移動させ、ＡＦサーチが行われる。次のステップＳ４３ではそのＡＦサーチをしているときに得られたコントラストから合焦点演算が行われる。さらに次のステップＳ４４では合焦点に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１３０ａが駆動され、配置される。

図５はＡＦ評価値の特性を示す図である。

図５には図４のステップＳ４３のＡＦサーチが行われているときに得られたＡＦ評価値を、フォーカスレンズが移動する位置ごとに繋いだ線が示されている。

第１のレンズ位置から第２のレンズ位置までフォーカスレンズを移動させているときには図５に示すように所定の間隔ごとにＡＦ評価値がＣＰＵ１１１によって算出されている。そのＡＦ評価値は第１のレンズ位置から第２のレンズ位置に挟まれた領域内にピークを持つ特性を有する。このピークを合焦点とし、その合焦点に対応する位置にフォーカスレンズ１３０ａを移動させた後に走行者の撮影が行われる。この撮影が行われるときには走行者が移動しているので、シャッタースピードも調整され、被写体にあわせた撮影が行われる。

このようにすると被写体である人物が走行している最中にレリーズ釦１０７が押されても、ＡＦサーチ時間が短縮されているので撮影者が撮りたい位置を被写体距離として焦点の合った撮影を行うことができる可能性が増す。

図５は図１に示した第１の操作子と第２の操作子に代えて、１つの操作子だけを配設した場合を示す図である。

このときには１つの操作子によって設定されたレンズ位置を含む、そのレンズ位置に応じて定められる領域が設定される。たとえばＣＰＵ１１１によって操作子１５０が操作されたレンズ位置を中心にその前後をＡＦサーチの範囲として定める。このときには操作子１５０とＣＰＵ１１１とが焦点調節領域規制手段に相当する。このようにすると操作が１タッチになるのでとっさの状況においても焦点の合った撮影を行うことができる。

なお、操作子の操作に応じて記憶されたそれぞれのレンズ位置は再度の操作により書き換え可能とすることも、解除釦をもう１つ設けて消去することも可能である。

また、本実施形態のカメラではフォーカスレンズを１つとしているが本発明はこれに依らず、複数のフォーカスレンズを備えていても良い。

本発明の一実施形態であるデジタルカメラの外観図である。 図１のデジタルカメラ内に配備される信号処理部の構成ブロック図である。 被写体が移動するときの例を示す図である。 撮影のときの処理を示すフローチャートである。 ＴＴＬＡＦが行われるときにＲＧＢ信号から算出されるＡＦの評価値を示す図である。 本発明の別の実施形態であるデジタルカメラの外観図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０２ パワースイッチ
１０３ 撮影・再生選択レバー
１０４ ＬＣＤ
１０４ａ ＬＣＤパネル
１０５ ズームスイッチ
１０６ 選択ダイヤル
１０６ａ 表示部
１０７ レリーズ釦
１０７ａ シャッタースイッチ
１０８ 第１の操作子
１０８ａ スイッチ
１０９ 第２の操作子
１０９ａ スイッチ
１１０ ＣＣＤ固体撮像素子
１１１ ＣＰＵ
１１２ タイミングジェネレータ
１１３ ＣＤＳＡＭＰ
１１４ Ａ／Ｄ変換回路
１１５ 画像入力コントローラ
１１６ メモリ
１１７ 画像信号処理回路
１１８ ＶＲＡＭ
１１９ ＶｉｄｅｏＥｎｃｏｄｅｒ
１２０ 圧縮処理回路
１３０ ＡＥ検出回路
１３１ ＡＥ＆ＡＷＢ検出回路
１４０ 記録メディア
１５０ 操作子

Claims (2)

1. 撮影レンズを通過してきた被写体からの光による被写体像を受像して画像データを得るデジタルカメラにおいて、
   撮影レンズのうちの少なくとも一つのレンズからなるフォーカスレンズを光軸方向に移動させながら被写体像のコントラストを検出することにより、被写体距離に応じた、前記フォーカスレンズのレンズ位置を検出し、該レンズ位置に該フォーカスレンズを移動させることにより焦点調節を行う自動焦点調節手段と、
   前記フォーカスレンズの移動領域を規制する焦点調節領域規制手段とを備え、
   前記自動焦点調節手段は、前記焦点調節領域規制手段により規制を受けた移動領域内でのみ前記フォーカスレンズを移動させるものであって、
   前記焦点調節領域規制手段は、
   前記自動焦点調節手段により該フォーカスレンズが移動された第１のレンズ位置を操作に応じて記憶する第１の操作子と、
   前記自動焦点調節手段により該フォーカスレンズが移動された第２のレンズ位置を操作に応じて記憶する第２の操作子とを備え、
   前記フォーカスレンズの移動領域を、前記第１の操作子の操作により記憶された第１のレンズ位置と前記第２の操作子の操作により記憶された第２のレンズ位置とに挟まれた領域に規制するものであることを特徴とするデジタルカメラ。
2. 前記焦点調節領域規制手段は、
   前記自動焦点調節手段により該フォーカスレンズが移動されたレンズ位置を操作に応じて記憶する操作子を備え、
   前記フォーカスレンズの移動領域を、前記操作子の操作により記憶されたレンズ位置を含む、該レンズ位置に応じて定められる領域に規制するものであることを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。

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