JP2010014883A

JP2010014883A - カメラ

Info

Publication number: JP2010014883A
Application number: JP2008173541A
Authority: JP
Inventors: Masaru Namibe; 勝波部
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2008-07-02
Filing date: 2008-07-02
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】被写体像が画面内で占める割合と焦点検出領域の大きさとの不適合を解消可能なカメラを提供する。
【解決手段】焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、光学系により結像される画面内で主要被写体像が占める割合に応じて、焦点検出が開始された後に焦点検出領域の大きさを変更可能な変更手段とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラに関する。

カメラのオートフォーカス機能は、今日では多種多様な機種に普及しており、様々な方式が提案されている。例えば、複数の焦点検出点から焦点検出領域に対応する所定数の焦点検出点を選択し、選択された焦点検出点についての検出結果に基づいて焦点調整を行う方式がある。

また、被写体が移動していることを検出した場合に焦点検出領域を拡大し、移動した被写体が焦点検出領域内に捉えられる可能性を高くすることにより、ピント合わせの確実性を向上する技法も提案されている(特許文献１参照)。
特開２００７−４７６１７号公報

しかしながら、従来のカメラでは、焦点検出領域の変更の条件が複雑であるにもかかわらず、被写体像が画面内で占める割合の変化は検出しておらず、被写体像が画面内で占める割合と焦点検出領域の大きさとが対応しないこともあり、所望のオートフォーカス精度を得られないおそれがあった。

本発明は、被写体像が画面内で占める割合と焦点検出領域の大きさとの不適合を解消可能なカメラを提供することを目的とする。

上述した目的は、以下に開示するカメラによって達成することができる。

このカメラの特徴は焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、光学系により結像される画面内で主要被写体像が占める割合に応じて、焦点検出が開始された後に焦点検出領域の大きさを変更可能な変更手段とを備える点にある。

このように構成されたカメラでは、画面内で被写体像が占める割合に応じて、焦点検出領域を変更することにより、画面内で被写体像が占める割合に見合った大きさの焦点検出領域を、焦点検出手段に適用させることができる。

上述したように、本発明にかかわるカメラによれば、画面内で被写体像が占める割合と焦点検出領域との不適合を確実に解消することができる。これにより、より確実に主要な被写体の焦点検出を行うことができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
(実施形態１)
図１に、本発明にかかわるカメラの一実施形態を示す。

図１に示したカメラにおいて、撮影光学系１１により、被写体の像が撮像素子１２の受光面に形成され、撮像素子１２における光電変換で得られた電気信号は、撮像処理部１６の処理に供される。露光制御部１５と撮像処理部１６には、例えば、操作パネル１７を介して利用者が入力した設定情報が渡され、露光制御部１５による撮像素子１２の蓄積時間の制御および撮像処理部１６による撮像処理に供されている。また、操作パネル１７に備えられたレリーズボタンの操作状態(例えば、半押し、全押し)を示す情報は、露光制御部１５、撮像処理部１６とともに、オートフォーカス(ＡＦ)制御部２０にも渡されている。このＡＦ制御部２０は、撮影光学系１１を透過した光の一部に基づいて、ＡＦ制御部２０がレンズ駆動部１４による撮影光学系１１の操作を制御することで、上述した撮影光学系１１のピント合わせを行う。

ＡＦ制御部２０において、焦点検出部２１は、検出領域制御部２２からの指示に応じて、図２(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に示すような大きさの異なる焦点検出領域(図２において、鎖線で囲んで示した)の一つを採用して焦点検出処理を行う。このとき、焦点検出部２１は、採用した焦点検出領域に含まれる各焦点検出点(図２において、実線の矩形で示した)についての検出結果に基づいて、画面内に捉えられた被写体像についての合焦位置からのずれを検出する。なお、図２においては、それぞれ９点、２１点、５１点の焦点検出点が３段階の焦点検出領域Ｓ，Ｍ，Ｌに含まれている例を示した。

図１に示した駆動制御部２３は、上述した焦点検出部２１による検出結果に基づいて、レンズ駆動部１４が撮影光学系１１を操作するための駆動信号を生成する。また、倍率算出部２４は、レンズ駆動部１４から撮影光学系１１における各レンズの位置情報を取得し、この位置情報に基づいて撮影倍率を算出する。算出された撮影倍率は、検出領域制御部２２が条件判断テーブル２５に基づいて、焦点検出領域を変更する処理に供される。

以下、図３を参照して、上述した倍率算出部２４で得られる撮影倍率に基づいて、焦点検出領域の大きさを制御する方法について説明する。

検出領域制御部２２は、操作パネル１７から直接あるいは間接的にレリーズボタンが半押しされた旨の通知を受け取ったときに焦点検出領域についての制御動作を開始する(ステップＳ１)。検出領域制御部２２は、まず、撮影設定で選択されたＡＦモードで示された焦点検出領域の初期設定を保持する(ステップＳ２)。

また、上述したレリーズボタンの半押し操作に応じて、焦点検出部２１により、上述した初期設定の焦点検出領域についての焦点検出処理が開始され、この焦点検出部２１の出力に基づいて、駆動制御部２３およびレンズ駆動部１４によるオートフォーカス動作が行われる。

その後、焦点検出部２１の出力によって合焦(画面内に捉えられた被写体像の合焦位置からのずれ量が所定値以下であること)を検出したときに(ステップＳ３)、倍率算出部２４は、レンズ駆動部１４から取得した位置情報に基づいて、撮影倍率の初期値ｎ_０を算出し、検出領域制御部２２は、倍率算出部２４によって求められた初期倍率ｎ_０を保持する(ステップＳ４)。

倍率算出部２４は、例えば、式(１)に、位置情報で示される撮影光学系１１の焦点距離ｆ＝ｆ_０と、焦点検出部２１の出力で示される撮影距離Ｌ＝Ｌ_０とを代入して、初期倍率ｎ(＝ｎ_０)を算出すればよい。

ｎ＝Ｌ／ｆ−２・・・（１）
半押し状態の継続中は、被写体の移動に応じて撮影倍率が変化するとともにＡＦ動作が行われる(ステップＳ５)。

倍率算出部２４は、例えば、所定の時間ごとにレンズ駆動部１４から撮影光学系１１における各レンズの位置情報を取得するとともに、焦点検出部２１や撮影光学系１１などから撮影距離を示す情報を取得し、これらを上述した式(１)に代入して、定期的に撮影倍率ｎを算出する(ステップＳ６)。

検出領域制御部２２は、撮影倍率ｎと初期倍率ｎ_０との関係に基づいて、焦点検出領域の大きさをどのように変更するかを決定する(ステップＳ７)。例えば、図４に示すように、条件判断テーブル２５に、予め、撮影倍率ｎと初期倍率ｎ_０との比の値の範囲と、適用すべき変更との対応関係を保持しておき、検出領域制御部２２は、この対応関係に基づいて焦点検出領域を決定することができる。図４(ａ)に示した各範囲の境界となる倍率を示す係数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値は、ａ＜ｂ＜１＜ｃ＜ｄの関係が成立しており、例えば、変更前と変更後の焦点検出領域の面積の比に基づいて決定すればよい。例えば、焦点検出領域Ｌから焦点検出領域Ｍへの変更を適用する範囲を、焦点検出領域Ｌに対する焦点検出領域Ｍの面積比２１／５１に基づいて決定することができる。また、様々な撮影倍率と焦点検出領域との組み合わせを適用して撮影する実験により、上述した各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄの値を求めることもできる。

このように、被写体の移動につれて変化する撮影倍率ｎと初期倍率ｎ_０との関係に基づいて、検出領域制御部２２により、適切な焦点検出領域を決定し、この結果を焦点検出部２１に渡して焦点検出領域を必要に応じて変更する(ステップＳ８)。これにより、被写体像が画面内で大きくなる方向に移動しているか、逆に、小さくなるように移動しているかにかかわらず、被写体像が画面内で占める割合に適合する焦点検出領域を適用したＡＦ動作を行うことが可能となる。

なお、ステップＳ８において焦点検出領域の変更が行われた場合には、ステップＳ８の後であって撮影動作に入る前にＡＦ動作を行うこととしても良い。また、撮影倍率ｎは、撮影距離と焦点距離の情報があれば算出可能であるので、ステップＳ５のＡＦ動作を省略するとともにステップＳ８の後にＡＦ動作を行うこととしても良い。

例えば、図５に示す例では、図５(ａ)に示す初期状態(初期設定焦点検出領域Ｓ、初期倍率ｎ_０)から、被写体の移動により、図５(ｂ)に示すように、被写体像が画面において占める割合が大きくなり、撮影倍率ｎが初期倍率ｎ_０の係数ｃ倍の値を超えたときに、検出領域制御部２２により、初期設定よりも１段階大きい焦点検出領域Ｍへの変更が指示される(図５(ｃ)参照)。逆に、図５(ｃ)に示したように、被写体が画面内に大きく捉えられている状態から、図５(ａ)に示したように、被写体像が画面内で占める割合が小さくなるような移動があった場合には、撮影倍率ｎが初期倍率ｎ_０の係数ｂ倍の値より小さくなったときに、初期状態の焦点検出領域Ｍから１段階小さい焦点検出領域Ｓへの変更が指示される。

レリーズボタンの半押し状態が継続している間は、ステップＳ５〜ステップＳ９を繰り返して、被写体の移動にあわせて焦点検出領域の変更を行い、レリーズボタンが全押しされたときに、ステップＳ１０の肯定判定として撮像処理が開始される(ステップＳ１１)。一方、レリーズボタンの全押しに至らずに半押し状態が解除された場合は(ステップＳ１０の否定判定)、処理はそのまま終了される。

上述したようにして、被写体の移動に応じて変化する撮影倍率ｎの初期倍率ｎ_０からの変化に応じて、焦点検出領域の大きさを変更することにより、利用者が被写体の撮影を開始した際に適用された焦点検出領域の大きさと被写体像が画面内で占める割合との関係を維持しつつ、被写体の移動に焦点検出領域の大きさを追従させることができる。

ここで、スピードスケートやカーレースなどの撮影では、オートフォーカス機能を利用して移動する被写体に随時ピントを自動調整させながら、シャッターチャンスを狙って撮影する場合がある。

一方、一般に、画面内に被写体が大きく捉えられるような高い被写体倍率で撮影する際に、オートフォーカス機能で利用する焦点検出領域が小さく設定されている場合や、逆に、大きな焦点検出領域が適用されているにもかかわらず、被写体倍率が低くて画面内に捉えられた被写体像が小さい場合に、ピント合わせが不安定になってしまう可能性があった。

高い被写体倍率と小さい焦点検出領域との組み合わせでピント合わせが不安定化する原因は、このような撮影では、被写体像のうち、焦点検出領域内に捉えられた部分の空間周波数が低くなるために、コントラストの変化等に基づくオートフォーカス制御が不安定となることにある。一方、低い被写体倍率と大きい焦点検出領域との組み合わせでピント合わせが不安定化する原因は、焦点検出領域に捉えられた所望の被写体以外の像についての検出結果が、オートフォーカス制御におけるノイズとなることにある。

例えば、被写体の移動の検出に応じて焦点検出領域を拡大すると、焦点検出領域内に被写体が捉えられる可能性は高まる。しかしながら、被写体倍率が変化する移動と変化しない移動とを区別しないと、被写体倍率が小さくなる方向、すなわち、画面内での被写体像が縮小する方向の移動に応じて、焦点検出領域の大きさを適合させることができないおそれがある。この場合には、所望の被写体像が焦点検出領域内に捉えられるというメリットよりも、被写体像が画面内で占める割合と焦点検出領域の大きさとの不適合によるデメリットのほうが大きくなる可能性があった。

そこで、上述の焦点検出領域制御方法では、半押し状態で一旦焦点検出が行われた後に、被写体の移動によって画面内で被写体像の占める割合が変化した場合でも、それぞれに適した焦点検出領域を適用して自動焦点検出処理を実行させ、良好なピント合わせ性能を得ることができるようになっている。

上述した焦点検出領域制御方法は、被写体が人物や動物のように比較的小さいものであるか、レース中の車両や飛行機のように大きなものであるかにかかわらず、同じように適用可能である。

上述した焦点検出領域制御方法は、利用者が被写体の一部に注目して焦点をあわせた撮影を意図している場合に特に有効である。例えば、ＡＦモードの設定を介して、スピードスケート競技中の選手の顔に相当する比較的狭い焦点検出領域を指定しておけば、この初期設定の焦点検出領域を基準として上述した焦点検出領域制御が行われる。これにより、選手の表情に注目したオートフォーカス制御を実現することができる。

なお、上述した焦点検出領域制御方法は、図１に示した焦点検出部２１に、位相差検出方式の焦点検出方式を適用した場合でも、コントラスト方式の焦点検出方式を適用した場合でも、同様に適用可能である。

また、位相差検出方式とコントラスト方式などのように方式の異なる焦点検出方式を組み合わせて焦点検出を行うハイブリッドＡＦに、上述した焦点検出領域制御を適用することもできる。例えば、ＡＦ動作の粗調整段階は位相差検出方式で行い、微調整段階はコントラスト方式で行うハイブリッドＡＦに適用する場合には、画面内で被写体像の占める割合が変化する可能性の高い粗調整段階で上述した焦点検出領域の大きさを変更する制御を行うことが望ましい。なお、コントラスト方式でも焦点検出領域の変更を行ってもよい。

また、焦点検出領域の大きさの変更方法は、上述した段階的な変更に限られず、例えば、初期倍率ｎ_０と撮影倍率ｎとの比に比例する大きさに変更するなど、任意の大きさに変更することもできる。また、焦点検出領域の大きさの変更は、被写体像が画面内で占める割合に比例する等方的な拡大・縮小に限らず、例えば、所定の方向に焦点検出領域を伸展・収縮させる変形や、任意の形状に変形させる変更でもよい。

また、主要被写体像が画面内で占める割合を評価する手法としては、上述したように、初期倍率ｎ０と撮影倍率ｎとの関係に基づく手法に限られず、利用者が操作パネルを介して設定した撮影モードと撮影倍率とから推定する方法などを適用することも可能である。

例えば、予め、図７(ａ)，(ｂ)，(ｃ)に示すように、主要被写体像が画面において占める割合が異なっている場合にそれぞれ対応して、適正な焦点検出領域を決めておくことができる。

主要被写体像が画面において占める割合は、主要被写体の大きさと撮影倍率とに基づいて推定することができる。したがって、撮影モードから主要被写体の概略の大きさが推定できる撮影モードでは、主要被写体の撮影倍率と適切な焦点検出領域との対応関係を予め決定しておくことができる。例えば、ポートレート撮影やマクロ撮影など異なる大きさの被写体が想定される撮影モードごとに、図４(ｂ)に示すような条件判断テーブルの撮影倍率についての各閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２を決定しておき、この条件判断テーブルを検出領域制御部２２による焦点検出領域の変更制御処理に供することができる。

この場合の焦点検出領域変更動作を、図６に示す流れ図を用いて説明する。なお、図６に示したステップのうち、図３に示したステップと同等のものについては、同一の符号を付して示し、その説明は省略する。

撮影モードごとに条件判断テーブルを用いる場合は、レリーズボタンの半押しが通知された後(ステップＳ１)、ＡＦ動作と撮影倍率ｎの算出とが行われる(ステップＳ５，Ｓ６)。そして、得られた撮影倍率ｎと条件判断テーブルで示された閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２との比較結果に基づいて、検出領域制御部２２により、適合する焦点検出領域が決定される(ステップＳ１２)。

このように、撮影モードごとの条件判断テーブルを用いる手法は、撮影モードで規定された主要被写体像の画面内に占める割合と焦点検出領域の大きさとの関係を適用することにより、簡素なシステムで主要被写体像が画面内に占める割合と焦点検出領域の大きさとの不適合の発生を防ぐことができる。

また、被写体の種類(例えば、人物の全身撮影あるいはポートレートや、動物、自動車など)に応じて、上述した条件判断テーブルを設け、被写体の種類に応じて閾値を適用して焦点検出領域の変更を制御することもできる。また一方、テンプレートマッチングなどの色情報を用いたシーン認識との併用も可能であり、その場合、シーン認識結果などに基づいて、被写体の種類を推定し、この推定結果を条件判断テーブルの各閾値に反映することもできる。

また、画面の長手方向が縦であるか横であるかに対応するフレーム方向の変化から、主要被写体像が画面内に占める割合が大きくなる傾向あるいは小さくなる傾向を判断し、この判断結果を焦点検出領域の拡大・縮小に反映することもできる。

本発明にかかわるカメラの一実施形態を示す図である。焦点検出領域を説明する図である。焦点検出領域変更動作を表す流れ図である。条件判断テーブルの例を示す図である。焦点検出領域変更制御の例を示す図である。焦点検出領域変更動作を表す流れ図である。検出領域変更制御の別の例を示す図である。

符号の説明

１１…撮影光学系、１２…撮像素子、１４…レンズ駆動部、１５…露光制御部、１６…撮像処理部、１７…操作パネル、２０…オートフォーカス(ＡＦ)制御部、２１…焦点検出部、２２…検出領域制御部、２３…駆動制御部、２４…倍率算出部、２５…条件判断テーブル。

Claims

焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの焦点検出位置について、光学系の焦点検出を行う焦点検出手段と、
前記光学系により結像される画面内で主要被写体像が占める割合に応じて、前記焦点検出が開始された後に前記焦点検出領域の大きさを変更可能な変更手段と
を備えたことを特徴とするカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記変更手段は、前記割合としての被写体倍率に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とするカメラ。
請求項１または請求項２に記載のカメラにおいて、
前記変更手段は、前記焦点検出を開始したときからの前記割合の変化量に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記変更手段は、前記焦点検出領域の大きさを段階的に変更可能であり、
前記割合と前記焦点検出領域の大きさとの対応関係を記憶する記憶手段を備えた
ことを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記変更手段は、前記焦点検出領域を任意の形に変更可能であることを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記変更手段は、前記焦点検出領域に含まれる前記焦点検出位置の数が変化するように、前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記焦点検出手段は、前記変更手段により大きさが変更された後の前記焦点検出領域に含まれる少なくとも一つの前記焦点検出位置について前記焦点検出を行う
ことを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記焦点検出手段の検出結果に応じて、前記光学系の焦点調節を行う焦点調節手段を備えることを特徴とするカメラ。
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載のカメラにおいて、
前記焦点検出手段による前記焦点検出の開始を指示する第１指示手段と、
前記画面の撮像動作の開始を指示する第２指示手段とを備え、
前記焦点検出手段は、前記第１指示手段により前記焦点検出の開始が指示されてから前記第２指示手段により前記撮像動作の開始が指示されるまでの間、前記焦点検出を所定の時間毎に繰り返すことを特徴とするカメラ。