JP2005284156A - 自動焦点調節機能付きカメラ及びカメラの自動焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスロック中に非合焦状態になった場合に警告を発生することができ、フォーカスロック中のカメラの移動等に伴う非合焦状態での撮影を防止可能にする。
【解決手段】ＡＦ制御によりフォーカスレンズが合焦位置に移動させられた後（ステップＳ１６〜Ｓ２６）、シャッタボタンが半押しされているフォーカスロック中に継続して合焦位置が変化したか否かを検知する（ステップＳ２８〜Ｓ３８）。そして、フォーカスロック中に合焦位置が変化したことが検知されると（ステップＳ３２）、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行う（ステップＳ３６）。この警告によって撮影者はフォーカスロックを解除して再度、ＡＦ制御を行わせることができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は自動焦点調節機能付きカメラ及びカメラの自動焦点調節方法に係り、特にマクロ撮影の失敗をなくす技術に関する。

従来、通常距離撮影用の通常モードと近接撮影用のマクロモードとを有し、これらのモードの設定ミスによる撮影の失敗を防止することができるカメラが提案されている（特許文献１）。

このカメラは、ＣＣＤ等の撮像素子から出力される画像信号から被写体のコントラストに応じた焦点情報を算出し、この焦点情報が最大になるようにフォーカスレンズを移動させる自動焦点調節機能を有し、通常モードが設定されている場合には、通常モードに対応するフォーカスレンズ移動範囲内で最大となる焦点情報をサーチし、マクロモードが設定されている場合には、マクロモードに対応するフォーカスレンズ移動範囲内で最大となる焦点情報をサーチする。そして、各モードで合焦検出ができない場合には、他のモードのフォーカスレンズ移動範囲までサーチするようにしている。

これにより通常モードとマクロモードとのモード設定に誤りがあった場合にも適切な撮影ができるようにしている。

また、通常のカメラは、シャッタボタンの半押し時に自動焦点調節により合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止（フォーカスロック）するフォーカスロック機能を有している。このフォーカスロック機能は、通常、ある被写体に焦点を合わせてから構図を変更する場合に使用され、これにより構図の変更後もフォーカスロックした被写体にピントを合わせることができる。
特開２０００−１４７３６８号公報

ところで、上記フォーカスロック機能は、シャッタチャンスを逃さないようにフォーカスロックした状態で待機し、被写体の状態（構図、動きなど）をみて撮影を行う場合にも使用されるが、特にマクロ撮影時にフォーカスロックし、被写体の状態をみて撮影動作を行う状況の場合、フォーカスロック後に撮影者（カメラ）や被写体が僅かに動くと、焦点が合わなくなるという問題がある。

また、デジタルカメラの場合には、カメラ背面の液晶モニタに表示されるスルー画像からは合焦しているか否かの確認ができないという問題がある。これは、実際に撮影される画像サイズに比べて液晶モニタの画像サイズが小さいからである。

特許文献１に記載のカメラは、マクロ撮影時にフォーカスロックし、その後、撮影者（カメラ）等が移動した場合に生じる非合焦の問題を回避することができない。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、フォーカスロック中に非合焦状態になった場合に警告を発生することができ、これによりフォーカスロック中のカメラの移動等に伴う非合焦状態での撮影を防止することができる自動焦点調節機能付きカメラ及びカメラの自動焦点調節方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係る自動焦点調節機能付きカメラは、被写体に焦点が合う合焦位置に自動的にフォーカスレンズを移動させる自動焦点調節手段と、フォーカスロック操作部材の操作によるフォーカスロック指示があると、前記合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止するフォーカスロック手段と、前記フォーカスロック手段による前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置が変化したことを検知する検知手段と、前記検知手段により合焦位置の変化が検知されると、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行う警告手段と、を備えたことを特徴としている。

即ち、自動焦点調節手段によりフォーカスレンズが合焦位置に移動させられた後、フォーカスロック指示によりフォーカスレンズの移動が禁止（フォーカスロック）された場合にも継続して合焦位置が変化したか否かを検知する。そして、フォーカスロック中に合焦位置が変化したことが検知されると、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行うようにしている。この警告によって撮影者はフォーカスロックを解除して再度、自動焦点調節手段による合焦制御を行わせることができ、これにより非合焦状態での撮影を未然に防止することができる。

請求項２に示すように請求項１に記載の自動焦点調節機能付きカメラにおいて、前記自動焦点調節手段は、撮像手段から出力される焦点検出エリア内の画像信号から前記被写体のコントラストに応じた焦点情報を算出する焦点情報算出手段と、前記焦点情報算出手段により焦点情報を算出する各レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させるとともに、前記焦点情報算出手段によって算出された焦点情報が最大値となる位置に前記フォーカスレンズを移動させるレンズ移動制御手段と、を有することを特徴としている。

即ち、撮像手段から出力される画像信号から被写体のコントラストが最大になるようにフォーカスレンズを制御する自動焦点調節手段を有するカメラ（デジタルカメラ）の場合、前記画像信号からカメラ背面の液晶モニタ等に表示されるスルー画像からは合焦状態を確認することができず、本発明はこの種のカメラにおいて特に有効である。

請求項３に示すように請求項２に記載の自動焦点調節機能付きカメラにおいて、前記焦点情報算出手段は、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記焦点検出エリアよりも広いエリアから焦点情報を検出することを特徴としている。

これにより、フォーカスロック後、カメラや被写体が上下左右等に僅かに動いても被写体距離が変化しない場合には、前記焦点情報の最大値が変化しないように、又は変化を最小限にすることができ、不要な警告の発生を防止することができる。

請求項４に示すように請求項２又は３に記載の自動焦点調節機能付きカメラにおいて、前記検知手段は、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記焦点情報算出手段から焦点情報を逐次取得する手段と、前記取得した焦点情報を前記最大値に基づいて規格化する手段と、前記規格化した焦点情報が所定の閾値未満になったときに前記合焦位置が変化したと判断する手段と、を有することを特徴としている。

前記規格化した焦点情報を基に合焦位置が変化したか否かを判断するようにしたため、被写体のコントラストや撮影条件等に影響されずに精度良く合焦位置の変化（非合焦状態）を検知することができる。

請求項５に示すように請求項１乃至４のいずれかに記載の自動焦点調節機能付きカメラにおいて、標準距離撮影用の標準モード又は近距離撮影用のマクロモードを設定するモード設定手段を有し、前記検知手段及び警告手段は、前記モード設定手段によってマクロモードが設定されているときのみ動作可能になることを特徴としている。

特にマクロモードでの撮影時には、フォーカスロック中にカメラ等が僅かに移動すると、合焦状態に大きく影響するからである。一方、標準モードでの撮影時には、ある被写体に焦点を合わせてフォーカスロックし、その後、構図の変更等を行う撮影方法があるが、この場合に警告が発生するのは好ましくないからである。

請求項６に係るカメラの自動焦点調節方法は、被写体に焦点が合う合焦位置に自動的にフォーカスレンズを移動させるステップと、フォーカスロックの指示入力があると、前記合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止するステップと、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置が変化したか否かを検知するステップと、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置の変化が検知されると、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行うステップと、を含むことを特徴としている。

上記構成の本発明によれば、フォーカスロック中に非合焦状態になった場合に警告を発生することができ、撮影者にフォーカスロックを解除して再度、自動焦点調節の実行を促すことができる。これにより、フォーカスロック中のカメラの移動等に伴う非合焦状態での撮影を防止することができる。

以下添付図面に従って本発明に係る自動焦点調節機能付きカメラ及びカメラの自動焦点調節方法の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明に係る自動焦点調節機能付きカメラの実施の形態を示すブロック図である。

同図に示す自動焦点調節機能付きカメラ１０は、デジタルカメラである。このデジタルカメラ１０の撮像部は、フォーカスレンズを含むレンズ群１２、絞り１４及び撮像素子（ＣＣＤ）１６を含み、レンズ群１２及び絞り１４を介してＣＣＤ１６の受光面に結像された被写体像は、各センサで光の入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。このようにして蓄積された信号電荷は、信号電荷に応じた電圧信号として順次読み出される。尚、ＣＣＤ１６は、蓄積した信号電荷をシャッタゲートパルスによって掃き出すことができ、これにより電荷の蓄積時間（シャッタスピード）を制御する、いわゆる電子シャッタ機能を有している。

ＣＣＤ１６から順次読み出された電圧信号は、アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）１８に加えられる。ＡＦＥ１８は、相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ回路）、アンプ、Ａ／Ｄコンバータ等を有し、ＣＤＳ回路はタイミング信号発生回路２０から加えられるＣＤＳパルスに基づいて入力する電圧信号を相関二重サンプリング処理する。ＣＤＳ回路によって処理された信号は、アンプによってゲインコントロールされたのち、Ａ／Ｄコンバータに加えられる。Ａ／Ｄコンバータは、タイミング信号発生回路２０から加えられるＡＤパルスに基づいて入力信号を画素ごとにデジタルのＲ、Ｇ、Ｂ信号に変換して出力する。

尚、ＣＣＤ１６及びＡＦＥ１８は、タイミング信号発生回路２０から加えられるタイミング信号によって同期して駆動されるようになっている。また、レンズ群１２のフォーカスレンズ及び絞り１４は、それぞれレンズ駆動部２２及び絞り駆動部２４によって駆動され、フォーカス制御及び絞り制御される。

上記ＡＦＥ１８から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号は、本線系の信号処理部２６及びＡＦ系の信号処理部２８に加えられる。本線系の信号処理部２６に加えられたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、一旦ＤＲＡＭ等のメモリ３０に格納され、その後、メモリ３０から適宜読み出されて信号処理部２６にてホワイトバランス調整、ガンマ補正、及びＹＣ処理等の信号処理が施され、再びメモリ３０に格納される。このＹＣ処理された輝度信号Ｙとクロマ信号Ｃｒ、Ｃｂ（ＹＣ信号）は、液晶モニタ等の表示部３２に出力される。これにより、スルー画像や撮影された静止画等を表示部３２に表示させることができる。

また、撮影後のＹＣ信号は、圧縮／伸長部３４によって所定のフォーマットに圧縮されたのち、記録装置３６にてメモリカードなどの記録メディアに記録される。更に、再生モード時にはメモリカードなどに記録されている画像データが圧縮／伸長部３４によって伸長処理された後、表示部３２に出力され、表示部３２に再生画像が表示されるようになっている。

ＡＦ系の信号処理部２８は、ＡＦＥ１８から加えられるＲ、Ｇ、Ｂ信号の高周波成分を抽出するとともに、この抽出した高周波成分を積算してなる焦点情報を算出し、この焦点情報を中央処理装置（ＣＰＵ）３８に出力する。

ＣＰＵ３８は、操作部４０（シャッタボタン、モードダイヤル、十字キー等を含む）からの入力に基づいて各回路を統括制御するとともに、前記レンズ駆動部２２及び絞り駆動部２４を駆動制御するためのオートフォーカス（ＡＦ）制御、及び自動露出（ＡＥ）制御、並びにホワイトバランス（ＷＢ）補正などを実施し、更に警告発生部４２から非合焦状態である旨の警告を発生させるための制御を行う。

尚、ＡＦ制御は、フォーカスレンズを所定のフォーカスレンズ移動範囲にわたって移動させ、そのときにＡＦ系の信号処理部２８から各レンズ位置毎に入力する焦点情報のうちの最大値を求め、この最大値が得られるレンズ位置にフォーカスレンズを移動させるコントラストＡＦであり、シャッタボタンの半押し時にフォーカスレンズを合焦位置に移動させる。

また、このデジタルカメラ１０は、標準距離撮影用の標準モードと、近距離撮影用のマクロモードとをそれぞれ切り替えて設定するモード設定手段を有し、前記ＡＦ制御時において、標準モードが設定されている場合には標準距離（例えば、約６０ｃｍ〜無限遠）に対応するフォーカスレンズ移動範囲内で合焦位置をサーチし、マクロモードが設定されている場合には近距離（例えば、約１０ｃｍ〜約８０ｃｍ）に対応するフォーカスレンズ移動範囲内で合焦位置をサーチする。

ＡＥ制御は、シャッタボタンの半押し時にＲ、Ｇ、Ｂ信号を取り込み、これらのＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮影ＥＶ値）を求め、この撮影ＥＶ値に基づいて撮影時の絞り値とシャッタスピードを決定する。そして、シャッタボタンの全押し時に前記決定した絞り値になるように絞りを駆動し、また、決定したシャッタスピードとなるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間を制御して１コマ分の画像データを取り込み、所要の信号処理をした後、記録メディアに記録する。

次に、本発明に係るカメラの自動焦点調節方法について説明する。

図２は本発明に係るカメラの自動焦点調節時におけるＡＦ処理を含む全体のフローチャートであり、特にマクロモードが設定されている場合に関して示している。

まず、マクロモードが設定されると、マクロモードでの近距離撮影範囲に対応するフォーカスレンズ移動範囲を取得し（ステップＳ１０、Ｓ１２）、このフォーカスレンズ移動範囲内で以下に示すＡＦ制御が行われる。

２段ストロークのシャッタボタン（半押しでスイッチＳ１がＯＮし、全押しでスイッチＳ２がＯＮするシャッタボタン）が半押し（スイッチＳ１がＯＮ）されたか否かを検知し（ステップＳ１４）、シャッタボタンが半押しされると、ＡＦ系の信号処理部２８は、被写体の撮像に伴ってＡＦＥ１８から出力されるＡ／Ｄ変換後のＲ、Ｇ、Ｂ信号を取り込む（ステップＳ１６）。

続いて、ＡＦ系の信号処理部２８は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）によりＲ、Ｇ、Ｂ信号の高周波成分を抽出する（ステップＳ１８）。図３は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の高周波成分を抽出すＨＰＦの振幅特性の一例を示すグラフである。

続いて、ＨＰＦを通過したＲ、Ｇ、Ｂ信号の高周波成分のうちの焦点検出エリア１内の高周波成分を積算する（ステップＳ２０）。このようにして求めた積算値は、焦点検出エリア１内の被写体のコントラストの大きさを示す焦点情報として使用される。

尚、焦点検出エリア１は、図４に示すように１画面を６４（＝８×８）分割した分割エリアのうちの中央の４つのエリアである。

次に、ステップＳ１２で取得したフォーカスレンズ移動範囲にわたってフォーカスレンズを移動させたか否か（サーチ終了したか否か）を判別する（ステップＳ２２）。サーチが終了していない場合にはフォーカスレンズを微小量移動させ（ステップＳ２４）、ステップＳ１６に戻る。このステップＳ１６からステップＳ２４を繰り返すことで、フォーカスレンズ移動範囲内の各レンズ位置毎の焦点情報を取得する。

サーチが終了すると、フォーカスレンズ移動範囲内の各レンズ位置毎に取得した焦点情報のうちの最大値を求め、この最大値が得られるレンズ位置（合焦位置）にフォーカスレンズを移動させる（ステップＳ２６）。

その後、焦点検出エリア１〜５の積算値（焦点情報）を取得する（ステップＳ２８）。焦点検出エリア２〜５は、図４に示すように焦点検出エリア１の一部を含む焦点検出エリア１の周囲の４つのエリアである。続いて、各エリア１〜５の焦点情報を、ステップＳ２８で求めたエリア１の最大値で除算して規格化し、規格化した焦点情報のうちの最大値Ｈ_max （＝ＭＡＸ｛（エリア１〜５）／エリア１｝）を求める（ステップＳ３０）。

次に、規格化した焦点情報のうちの最大値Ｈ_max が所定の閾値Ｔｈ未満になったか否かを判別する（ステップＳ３２）。ここで、所定の閾値Ｔｈは、ステップＳ２６でフォーカスレンズを合焦位置に移動させた後、焦点が合わなくなる程度にカメラと被写体との距離が変化したか否か（非合焦状態になったか否か）を判断するための閾値である。

また、焦点検出エリア１よりも広いエリア（エリア１〜５）の焦点情報のうちの最大値を使用する理由は、カメラが前後方向には移動せずに（被写体距離が変わらずに）、カメラが上下左右方向に移動した場合に得られる最大値が、ＡＦ制御時に得た最大値に対して変化しないようにするためである。即ち、エリア１のみの焦点情報を使用すると、カメラが上下左右方向のみに僅かに移動しても焦点情報がＡＦ制御時に得た最大値から大きく低下し、被写体距離が変わらないにもかかわらず、非合焦状態と判断されることになるからである。

更に、各エリア１〜５の焦点情報を、ステップＳ２８で求めたエリア１の最大値に基づいて規格化する理由は、被写体のコントラストや撮影条件の影響を受けずに適正に非合焦状態になったか否かを判断するためである。

ステップＳ３２において、最大値Ｈ_max が所定の閾値Ｔｈ未満になっていない場合（即ち、合焦状態が維持されている場合）には、シャッタボタンが半押し（Ｓ１がＯＮ）されているか否かを判別する（ステップＳ３４）。一方、最大値Ｈ_max が所定の閾値Ｔｈ未満になると、非合焦状態であることを示すＡＦ警告を発生し、撮影者に知らせる（ステップＳ３６）。

このＡＦ警告は、警告発生部４２（図１）及び表示部３２において、警告表示により行われる。尚、警告発生部４２は、例えば光学ファインダ内や光学ファインダ近傍に設けられたファインダランプ（赤）であり、このファインダランプを点滅することによって警告表示することができる。また、表示部３２は、モニタ画面上に警告メッセージをオーバーレイ表示することで警告表示することができる。更に、音声やブザー等によって警告を発生するようにしてもよい。

ステップＳ３４において、シャッタボタンの半押しが継続している場合には、シャッタボタンが全押し（Ｓ２がＯＮ）されたか否かを判別する（ステップＳ３８）。シャッタボタンが全押しされない場合には、ステップＳ２８に戻り、シャッタボタンが半押しされている間（即ち、フォーカスロックがされている期間）、ステップＳ２８からステップＳ３６の処理を繰り返す。

従って、フォーカスロック中にカメラ等が移動し、最大値Ｈ_max が所定の閾値Ｔｈ未満になると、前述したステップＳ３６にてＡＦ警告が発せられる。

一方、フォーカスロック中にシャッタボタンの半押しが解除（ステップＳ３４において、Ｓ１がＯＦＦ）されると、ステップＳ１４に戻り、ここで再びシャッタボタンが半押しされたか否かが判別される。

従って、撮影者は、ＡＦ警告が発せられると、フォーカスロックを解除して再度、ステップＳ１６〜ステップＳ２６によるＡＦ制御を行わせることができ、これにより非合焦状態での撮影を未然に防止することができる。尚、撮影者は、ＡＦ警告が発せられたときに、フォーカスロックした状態で、ＡＦ警告が消えるようにカメラを前後に移動させるようにしてもよい。

ステップＳ３８において、シャッタボタンの全押し（Ｓ２のＯＮ）があったことが判別されると、現在のフォーカスレンズのレンズ位置で本撮像を行い（ステップＳ４０）、本撮像によって取得したＲ、Ｇ、Ｂ信号の各種の信号処理を行った後、記録メディアへの画像の記録が行われる（ステップＳ４２、Ｓ４４）。

尚、この実施の形態では、マクロモードが設定されている場合のＡＦ警告等について説明したが、標準距離撮影用の標準モードが設定されている場合にも同様なＡＦ警告等を行うようにしてもよい。また、自動焦点調節手段として、ＣＣＤから出力される画像信号を使用してコントラストＡＦを行うものについて説明したが、これに限らず、例えば、左右一対の光電変換素子（ラインセンサ）により被写体を撮像し、左右のラインセンサにより得られる左右のセンサ像のずれ量から被写体距離を算出するＡＦセンサを使用するものや、三角測距を行うセンサを使用する他の自動焦点調節手段を使用するものでもよく、更に本発明はデジタルカメラに限らず、銀塩カメラにも適用できる。

本発明に係る自動焦点調節機能付きカメラの実施の形態を示すブロック図 本発明に係るカメラの自動焦点調節時におけるＡＦ処理を含む全体のフローチャート ＨＰＦの振幅特性を示すグラフ 焦点検出エリアを説明するために用いた画面全体の分割エリアを示す図

符号の説明

１０…デジタルカメラ、１２…レンズ群、１４…絞り、１６…撮像素子（ＣＣＤ）、１８…アナログ・フロント・エンド（ＡＦＥ）、２２…レンズ駆動部、２４…絞り駆動部、２６、２８…信号処理部、３０…メモリ、３２…表示部、３４…圧縮／伸長部、３６…記録装置、３８…中央処理装置（ＣＰＵ）、４０…操作部、４２…警告発生部

Claims (6)

1. 被写体に焦点が合う合焦位置に自動的にフォーカスレンズを移動させる自動焦点調節手段と、
   フォーカスロック操作部材の操作によるフォーカスロック指示があると、前記合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止するフォーカスロック手段と、
   前記フォーカスロック手段による前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置が変化したことを検知する検知手段と、
   前記検知手段により合焦位置の変化が検知されると、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行う警告手段と、
   を備えたことを特徴とする自動焦点調節機能付きカメラ。
2. 前記自動焦点調節手段は、撮像手段から出力される焦点検出エリア内の画像信号から前記被写体のコントラストに応じた焦点情報を算出する焦点情報算出手段と、前記焦点情報算出手段により焦点情報を算出する各レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させるとともに、前記焦点情報算出手段によって算出された焦点情報が最大値となる位置に前記フォーカスレンズを移動させるレンズ移動制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節機能付きカメラ。
3. 前記焦点情報算出手段は、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記焦点検出エリアよりも広いエリアから焦点情報を検出することを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節機能付きカメラ。
4. 前記検知手段は、前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記焦点情報算出手段から焦点情報を逐次取得する手段と、前記取得した焦点情報を前記最大値に基づいて規格化する手段と、前記規格化した焦点情報が所定の閾値未満になったときに前記合焦位置が変化したと判断する手段と、を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の自動焦点調節機能付きカメラ。
5. 標準距離撮影用の標準モード又は近距離撮影用のマクロモードを設定するモード設定手段を有し、前記検知手段及び警告手段は、前記モード設定手段によってマクロモードが設定されているときのみ動作可能になることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動焦点調節機能付きカメラ。
6. 被写体に焦点が合う合焦位置に自動的にフォーカスレンズを移動させるステップと、
   フォーカスロックの指示入力があると、前記合焦位置に移動した後のフォーカスレンズの移動を禁止するステップと、
   前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置が変化したか否かを検知するステップと、
   前記フォーカスレンズの移動禁止中に前記合焦位置の変化が検知されると、撮影者に非合焦状態であることを示す警告を行うステップと、
   を含むことを特徴とするカメラの自動焦点調節方法。

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