JP4461732B2

JP4461732B2 - カメラ装置、及び撮影方法、プログラム

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Publication number: JP4461732B2
Application number: JP2003276388A
Authority: JP
Inventors: 研治井下
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2010-05-12
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Description

本発明は、フォーカス位置の調整機能を備えたデジタルカメラ等のカメラ装置、及び撮影方法に関するものである。

従来、カメラによる写真撮影では、例えば絞りを開放側に設定して被写界深度を浅くしつつ被写体にピントを合わせることにより、主たる被写体以外の他の部分を意図的にぼかす撮影手法が知られており、係る撮影手法については下記の特許文献１にも記載されている（以下の説明では、便宜上、主たる被写体と他の部分については、被写体と背景という。）。
特開平６−１９７２６９号公報

しかしながら、上記のように撮影時に被写界深度を浅くしたとしても、例えば被写体と背景とがカメラに対してほぼ同一距離の地点にある場合には、被写体だけでなく、その背景にもピントがあった状態となってしまう。そのため、その場合には、背景のぼけた所望とする画像を得ることができないという問題があった。

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、被写体と背景との間の距離関係に拘束されることなく背景だけがボケた画像を得ることが可能なカメラ装置、及び撮影方法、プログラムを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置において、被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる制御手段と、この制御手段の制御に伴い第１のフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出するとともに、前記制御手段の制御に伴い前記第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像から前記被写体領域に順に接する背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された被写体領域の合焦画像と背景領域の複数の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成手段と、この生成手段により生成された画像を記憶する記憶手段とを備えたものとした。

かかる構成においては、互いに異なるピント状態の被写体領域と、それに順に接する背景領域とが存在するとともに、被写体領域の主たる被写体にピントが合った画像を常に取得し、記録することができる。

また、請求項２の発明にあっては、前記抽出手段の第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の前記他の画像から、前記被写体領域に接する順に、非合焦度合いが順に大きくなる複数の背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出し、前記生成手段は、前記抽出手段により抽出された前記被写体領域の合焦画像と前記複数の背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成するものとした。

かかる構成においては、被写体領域に順に接する複数の背景領域が存在するとともに、被写体領域の主たる被写体にピントが合い、かつ複数の背景領域におけるボケ度合を被写体から離れるにしたがって強くなる画像を常に取得し、記録することができる。

また、請求項３の発明にあっては、前記制御手段は、前記被写体領域をフォーカスエリアとして設定し、該フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含み、前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い前記フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出するものとした。

かかる構成においては、１又は複数の背景領域におけるピント状態、すなわちボケ度合を常に正確に設定することができる。

また、請求項４の発明にあっては、前記制御手段は、前記フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置に基づき決定されるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含むものとした。

また、請求項５の発明にあっては、前記制御手段は、前記背景領域をフォーカスエリアとして設定し、該フォーカスエリア内の画像が非合焦画像となるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含み、前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い前記フォーカスエリア内の画像が非合焦画像となるフォーカス位置で撮像された他の画像から前記背景領域の非合焦画像を抽出するものとした。

また、請求項６の発明にあっては、前記制御手段は、前記各フォーカスエリアにおける適切なフォーカス位置を１回目の撮像前に取得し、この１回目の撮像前に取得した複数のフォーカス位置に基づき、各撮像前にフォーカス位置を制御するものとした。

かかる構成においては、背景領域が存在する画像の取得に際して、その撮像に要する時間を必要最小限とすることができる。

また、請求項７の発明にあっては、前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い撮像された複数の画像から、前記被写体領域のピント状態に基づき選択された画像から前記合焦画像を抽出するものとした。

かかる構成においては、被写体領域及び背景領域の元画像を含む複数の画像を撮像する間に、被写体や背景に対する適正なフォーカス位置をサーチする動作が不要となる。

また、請求項８の発明にあっては、前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い撮像された複数の画像から、前記背景領域のピント状態に基づき選択された画像から前記非合焦画像を抽出するものとした。

かかる構成においても、１又は複数の背景領域におけるピント状態、すなわちボケ度合を常に正確に設定することができる。

また、請求項９の発明にあっては、前記被写体領域を使用者に指定させる指定手段を備えたものとした。

かかる構成においては、撮影時に主たる被写体を画角内の所望の位置に配置させることができる。

また、請求項１０の発明にあっては、撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置における撮影方法であって、被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で被写体を撮像する撮像工程と、各フォーカス位置で撮像した画像からそれぞれ抽出された複数の画像であって、第１のフォーカス位置で撮像された画像における主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像と、前記第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像における前記被写体領域に順に接する背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成工程と、生成した画像を記録する記録工程とを含む方法とした。

かかる方法によれば、互いに異なるピント状態の被写体領域と、それに順に接する背景領域とが存在するとともに、被写体領域の主たる被写体にピントが合った画像を常に取得し、記録することができる。

また、請求項１１の発明にあっては、撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置が有するコンピュータを、被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる制御手段と、この制御手段の制御に伴い第１のフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出するとともに、前記制御手段の制御に伴い前記第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像から前記被写体領域に順に接する背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出する抽出手段と、この抽出手段により抽出された被写体領域の合焦画像と複数の背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成手段として機能させるためのプログラムとした。

請求項１、１０の発明においては、互いに異なるピント状態の被写体領域と、それに接する背景領域とが存在するとともに、被写体領域の主たる被写体にピントが合った画像を常に取得し、記録することができるようにした。よって、被写体と背景との間の距離関係に拘束されることなく背景だけがボケた画像を得ることが可能となる。

また、請求項２の発明においては、被写体領域に順に接する複数の背景領域が存在するとともに、被写体領域の主たる被写体にピントが合い、かつ複数の背景領域におけるボケ度合を被写体から離れるにしたがって強くなる画像を常に取得し、記録することができるようにした。よって、被写体と背景との間の距離関係に拘束されることなく、被写界深度を利用して撮影したような画像を得ることが可能となる。

また、請求項３、４、５の発明においては、１又は複数の背景領域におけるピント状態、すなわちボケ度合を常に正確に設定することができるようにした。よって、背景だけがボケた画像を確実に得ることが可能となるとともに、背景領域が複数存在する画像にあっては、各背景領域のボケ度合を確実に変化させることが可能となる。

また、請求項６の発明においては、背景領域が存在する画像の取得に際して、その撮像に要する時間を必要最小限とすることができるようにした。よって、手ブレ等に起因して被写体領域の元画像と背景領域の元画像の間や、複数の背景領域の元画像の間に画像のズレが生じる可能性を低く抑えることができ、常に質のよい画像を取得し、記録することが可能となる。

また、請求項７の発明においては、被写体領域及び背景領域の元画像を含む複数の画像を撮像する間に、被写体や背景に対する適正なフォーカス位置をサーチする動作が不要となるようにした。よって、被写体領域の合焦画像を抽出する元画像及び、背景領域の非合焦画像を抽出する元画像の撮像に要するトータル的な撮影時間を短縮することが可能となる。

また、請求項８の発明においても、１又は複数の背景領域におけるピント状態、すなわちボケ度合を常に正確に設定することができるようにした。よって、背景だけがボケた画像を確実に得ることが可能となるとともに、背景領域が複数存在する画像にあっては、各背景領域のボケ度合を確実に変化させることが可能となる。しかも、背景領域の非合焦画像を抽出する元画像を、背景領域のピント状態に基づき選択するため、背景領域のボケ度合を精度よく制御することが可能となる。

また、請求項９の発明においては、撮影時に主たる被写体を画角内の所望の位置に配置させることができるようにした。よって、利便性を向上させることができる。

また、請求項１１の発明においては、そのプログラムを用いることにより既存のカメラ装置においても請求項１、１０の発明が実施可能となる。

（実施形態１）
以下、本発明の第１の実施形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係るデジタルカメラ１の概略構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１は、撮影レンズやフォーカスレンズからなる光学系２により結像された被写体の光学像をＣＣＤ３により光電変換し、それにより撮像した被写体画像をＬＣＤ（液晶表示装置）５に表示させるとともに、撮像した被写体画像を撮影操作に応じて画像データに変換し画像メモリ６に記録する構成である。なお、画像メモリ６は本発明の記憶手段であるとともに、より具体的には、カメラ本体に内蔵又は着脱自在なフラッシュメモリ等の不揮発性メモリである。

ＣＣＤ３から出力されたアナログの撮像信号は、信号処理部４においてＲ，Ｇ，Ｂ毎のデジタルの画像信号に変換されるとともに各種の信号処理を施された後、最終的には輝度信号（Ｙ信号）と色差信号（Ｃｂ信号、Ｃｒ信号）を含んだＹＵＶデータ、すなわちデジタルの画像信号として出力される。信号処理部４から出力された画像信号は、撮影待機状態にあるときにはＬＣＤ５に送られスルー画像として表示される。また、画像信号は撮影操作に応じて、ＣＰＵ７によりＪＰＥＧ等の所定フォーマットに従い圧縮され画像メモリ６に記録される。画像メモリ６に記録された圧縮後の画像データは、必要に応じＣＰＵ７により読み出され、いったん伸張された後ＬＣＤ５において静止画像、或いは動画像として再生表示される。

また、デジタルカメラ１は、ＲＯＭ８と、ＣＰＵ７の作業用のバッファメモリであるＲＡＭ９、キー入力部１０、レンズ駆動部１１を有している。ＲＯＭ８には、ＣＰＵ７に上記画像データの圧縮・伸張、及びＡＥ及びＡＦ等の装置全体の制御を行わせるための各種の制御プログラムが記録されており、係る制御プログラムに従って動作することにより、ＣＰＵ７は本発明の制御手段、抽出手段、生成手段、指定手段として機能する。

前記キー入力部１０は、シャッターキーや、動作モードの切り替えに使用されるモード切替キー等からなり、キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ７へ出力する。デジタルカメラ１に設けられている動作モードは、撮影用の記録モード、及び記録画像をＬＣＤ５に表示するための再生モードと、両モードの下位に位置する複数のモードであり、記録モードの下位には、主として人物撮影に設けられている特殊ポートレートモードが設けられている。

また、前記レンズ駆動部１１は、光学系２のフォーカスレンズを光軸方向に駆動するモータや、それを制御するためのドライバー等から構成され、ＡＦ制御時におけるＣＰＵ７からの指令に基づきフォーカスレンズを駆動する。なお、本実施の形態におけるＡＦ制御は周知のコントラストＡＦである。

次に、以上の構成からなるデジタルカメラ１の本発明に係る動作について説明する。図２は、ユーザーにより前述した特殊ポートレートモードが設定されたときのＣＰＵ７の制御手順を示したフローチャートである。なお、以下の説明では、被写体が人物であるとともに、デジタルカメラ１からの距離が、被写体と背景とにおいてほぼ同一であるものとする。

特殊ポートレートモードが設定されると、ＣＰＵ７は直ちにＣＣＤ３による撮像動作を開始してＬＣＤ５にスルー画像を表示させる（ステップＳＡ１）。そして、ＣＣＤ３による撮像及びスルー画像の表示を繰り返す間に、ユーザーによりシャッターキーが押されたら（ステップＳＡ２でＹＥＳ）、画面内中央にフォーカスエリアを設定してＡＦ制御を実行して画面中央にピントを合わせた後（ステップＳＡ３）、一枚目の画像を撮像し、その画像をバッファ（ＲＡＭ９）に記憶する（ステップＳＡ４）。

引き続き、フォーカス位置を、図３に示したように、ステップＳＡ３で制御したフォーカス位置Ｆ１、すなわち被写体Ａ（及び他の部分）に対するジャスピン位置から、係るフォーカス位置Ｆ１に基づいて決定される手前側のフォーカス位置に３回移動させるとともに、各々のフォーカス位置Ｆ２〜Ｆ４で撮像を行い、２枚目〜４枚目の画像をバッファに記憶する（ステップＳＡ５，ＳＡ６、ステップＳＡ７でＮＯ）。つまりピントのボケ度合を増大させながら撮像を行い、１枚目の画像と同様の構図であって、ピントのボケ度合が異なる３枚の画像を記憶する。なお、２枚目〜４枚目の画像の撮影時に設定する各フォーカス位置Ｆ２〜Ｆ４は、例えば調整可能な任意のフォーカス位置（ジャスピン位置）Ｆ１に対応する３つのフォーカス位置（Ｆ２〜Ｆ４）を示す対応テーブルを用意しておき、その対応テーブルに基づいて決定したり、或いは任意のフォーカス位置Ｆ１に対するズレ量をフォーカス位置Ｆ２〜Ｆ４毎に個別に決めておき、各々のズレ量を実際のフォーカス位置Ｆ１に加えることにより決定する。

そして、４枚目の画像の撮像及び記憶を完了したら（ステップＳＡ７でＹＥＳ）、図４に示したように、１枚目の画像Ｇ１の中央領域ｇ１を切り出し、２枚目の画像Ｇ２から前記中央領域ｇ１の外側の内周領域ｇ２を、３枚目の画像Ｇ３からさらに外側の外周領域ｇ３を、４枚目の画像Ｇ４からは最外周領域ｇ４（残りの全領域）をそれぞれ切り出し（ステップＳＡ８）、切り出した全ての領域ｇ１〜ｇ４の部分画像を１枚の画像に合成し（ステップＳＡ９）、合成した画像、つまり画面中央部にピントが合うとともに、その周囲では外側に向かうに従いピントのボケ度合が段階的に大きくなった合成画像Ｇ５を画像メモリ６に記録する（ステップＳＡ１０）。これにより、特殊ポートレートモードによる１回の撮影動作を完了する。

したがって、本実施の形態においては、デジタルカメラ１から被写体までの距離と背景までの距離とがほぼ同一であったとしても、被写体を画面中央に配置させるようフレーミングを行いシャッターを押すだけで、背景だけがボケるとともに、そのボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像、つまり被写界深度を利用して撮影した様な画像を撮影することができる。

さらに、撮影に際しては、背景だけがボケた画像を被写界深度を利用して撮影する場合における他の制約がない。すなわち被写界深度は撮影レンズの焦点距離、ピントを合わせる被写体までの距離、絞りを有する構成では絞りの開度に依存し、撮影レンズが焦点距離の短い広角レンズになるほど、被写体までの距離が遠くなるほど、絞りを開放側に設定するほど、被写界深度が深くなる。そのため、例えば背景を大きくぼかしたポートレートを撮影したいときには、撮影レンズが広角である場合には、その背景として、人物からより遠いものを選択したり、被写体により近い位置から撮影を行ったり、絞りを開放側に設定したりすることが必要となる。これに対し、本実施の形態のデジタルカメラ１においては、撮影時に上記のような種々の制約を受けることなく、背景を大きくぼかしたポートレートを撮影することができる。

なお、本実施の形態では、被写体にピントがあった画像の他に、フォーカス位置を３回変えてピントのボケ度合が異なる画像を３枚撮像し、それら４枚の画像を用いて１枚の画像（合成画像Ｇ５）を合成するものについて説明したが、ピントのボケた画像を１枚又は２枚だけ撮影して２枚又は３枚の画像から１枚の記録画像を合成したり、また、ピントのボケた画像を４枚以上撮影して５枚以上の画像における互いに異なる複数領域の部分画像によって１枚の記録画像を合成したりしてもよい。特にピントのボケた画像の枚数を多くすることにより、背景のボケ度合を滑らかに変化させることができる。

また、一枚目の画像から切り出す中央領域ｇ１（本発明の被写体領域）、すなわちピントのあった領域の形状を楕円形とし、他の領域ｇ２〜ｇ４（本発明の背景領域）の形状を、その周囲を順に取り囲む形状としたが、中央領域ｇ１の形状を楕円形以外の他の形状としたり、或いは予め用意しておいた複数種の形状の中から事前にユーザーに選択させておいた形状としてもよい。さらに、中央領域ｇ１の形状を特定の形状とせずに、一枚目の画像についてエッジ認識処理等を行って主たる被写体に相当する領域をいったん確認し、確認した領域の外形形状とし、他の領域ｇ２〜ｇ４の形状をそれに応じた形状とするようにしてもよい。つまりピントのあった領域（被写体領域）と、他の複数の領域（背景領域）とは順に接するものであればよい。

また、一枚目の画像を撮像するときフォーカスエリアを画面中央に設定し、そのエリアの被写体にピントを合わせるようにしたが、その他の所定位置、例えば画面の四隅のいずれかや四辺のいずれかに寄った位置の被写体にピントを合わせるようにしてもよい。

（実施形態２）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、前述したデジタルカメラ１に、記録モードの下位に、後述する撮影動作を行う特殊ポートレートモードが設けられているものである。以下、本実施形態のデジタルカメラ１の本発明に係る動作を、ユーザーにより特殊ポートレートモードが設定されたときのＣＰＵ７の制御手順を示した図５のフローチャートに従って説明する。

特殊ポートレートモードが設定されると、ＣＰＵ７は直ちにＣＣＤ３による撮像動作を開始してＬＣＤ５にスルー画像を表示させる（ステップＳＢ１）。そして、ＣＣＤ３による撮像及びスルー画像の表示を繰り返す間に、ユーザーによりシャッターキーが押されたら（ステップＳＢ２でＹＥＳ）、撮像している画面内において、予め設定されている４つの領域、すなわち本実施の形態では第１の実施形態で図４に示したと同様の中央領域と、その外側の内周領域と、さらに外側の外周領域と、最外周領域の各領域をフォーカスエリアとして順に設定し、各領域に対応する第１〜第４のフォーカス位置をＡＦ制御によって順にサーチし、それをバッファに記憶する（ステップＳＢ３）。

次に、フォーカス位置を、先に記憶した中央領域をフォーカスエリアとした第１のフォーカス位置に設定して１枚目の画像を撮像し、それをバッファに記憶する（ステップＳＢ４）。引き続き、先に記憶した他の領域をフォーカスエリアとした第２〜第４のフォーカス位置を順に呼び出し、それに基づき、設定するフォーカス位置を順に変えながら（ステップＳＢ５）、３枚の画像を順に撮像してバッファへ記憶する（ステップＳＢ６）。その際、２枚目の画像の撮像時には呼び出した第２のフォーカス位置を１段ずらしたフォーカス位置を設定し、３枚目の画像の撮像時には呼び出した第３のフォーカス位置を２段ずらしたフォーカス位置を設定し、４枚目の画像の撮像時には呼び出した第４のフォーカス位置を３段ずらしたフォーカス位置を設定する。なお、フォーカス位置をずらす方向は手前側であるとともに、その１段分の距離（ズレ量）は前記光学系２の特性に応じて事前に決められている所定距離である。これにより、ピントのあった画像（１枚目の画像）と、ピントのボケ度合が徐々に大きくなる３枚の画像（２〜４枚目の画像）を取得する。なお、２枚目〜４枚目の画像の撮影時にずらす各フォーカス位置Ｆ２〜Ｆ４は、第１の実施の形態で既説したように、設定可能な第１のフォーカス位置に対応する第２〜第４のフォーカス位置を示す対応テーブルを用意しておき、その対応テーブルに基づき決定したりしてもよい。

そして、４枚目の画像の撮像及び記憶を完了したら（ステップＳＢ７でＹＥＳ）、以後、第１の実施の形態と同様（以下、図４参照）、１枚目の画像Ｇ１から中央領域ｇ１を、２枚目の画像Ｇ２から内周領域ｇ２を、３枚目の画像Ｇ３から外周領域ｇ３を、４枚目の画像Ｇ４から最外周領域ｇ４をそれぞれ切り出し（ステップＳＢ８）、切り出した全ての領域ｇ１〜ｇ４の部分画像を１枚の画像に合成し（ステップＳＢ９）、合成した画像（合成画像Ｇ５）を画像メモリ６に記録する（ステップＳＢ１０）。これにより、特殊ポートレートモードによる１回の撮影動作を完了する。

したがって、本実施の形態においても、被写体を画面中央に配置するフレーミングを行ってシャッターを押すだけで、背景だけがボケるとともに、そのボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像を撮影することができる。また、被写界深度を利用した撮影時に受ける制約を受けることなく、背景を大きくぼかしたポートレート等の撮影が可能である。

また、本実施の形態では、２〜４枚目の画像Ｇ２〜Ｇ４を撮像するときのフォーカス位置を、後に切り出して使用する領域（内周領域ｇ２、外周領域ｇ３、最外周領域ｇ４）をフォーカスエリアとしたＡＦ制御で予め取得しておいたフォーカス位置から所定距離（１〜３段）ずらせた位置としている。そのため、デジタルカメラ１から被写体までの距離と背景までの距離とがほぼ同一である場合はもとより、仮に被写体までの距離と背景までの距離とが大きく異なる場合であっても、確実に、背景のボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像を得ることができる。さらに、被写体までの距離と背景までの距離との差が変化しても常に一定のボケ度合いを有する背景画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、前述したように切り出して使用する領域（内周領域ｇ２、外周領域ｇ３、最外周領域ｇ４）をフォーカスエリアとした時のＡＦ制御による正規のフォーカス位置を、４枚の画像を撮像する以前に予め取得する場合について説明したが、これに限らず、正規のフォーカス位置を２〜４枚目の画像Ｇ２〜Ｇ４を撮像する個々の時点で取得（サーチ）するようにしてもよい。但し、予め取得しておいた方が、光学系２の駆動制御に無駄がなく、かつ正規のフォーカス位置の取得時間が短縮できるため、２〜４枚目の画像Ｇ２〜Ｇ４の撮像間隔、つまりトータルの撮像時間を短縮することができる。それにより、手ブレ等に起因して各画像Ｇ２〜Ｇ４間に画像のズレが生じる可能性を低く抑えることができ、質のよい合成画像Ｇ５を得ることが可能となる。

また、これ以外の、画像合成に使用するピントのボケた画像の枚数や、各画像から切り出す領域、及びその形状に関しては第１の実施形態と同様である。

（実施形態３）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態は、前述したデジタルカメラ１に、記録モードの下位に、後述する撮影動作を行う特殊ポートレートモードが設けられているものである。以下、本実施形態のデジタルカメラ１の本発明に係る動作を、ユーザーにより特殊ポートレートモードが設定されたときのＣＰＵ７の制御手順を示した図６のフローチャートに従って説明する。

特殊ポートレートモードが設定されると、ＣＰＵ７は直ちにＣＣＤ３による撮像動作を開始してＬＣＤ５にスルー画像を表示させる（ステップＳＣ１）。そして、ＣＣＤ３による撮像及びスルー画像の表示を繰り返す間に、ユーザーによりシャッターキーが押されたら（ステップＳＣ２でＹＥＳ）、フォーカス位置を最短撮影距離側（又は無限大側）の所定位置に設定し（ステップＳＣ３）、画像を撮像しバッファに記憶する（ステップＳＣ４）。以後、撮像回数が、予め設定されているフォーカス移動範囲に応じた所定回数Ｎに達するまで、フォーカス位置を所定距離ずつ変更させながら（ステップＳＣ６）、画像の撮像、及びバッファへの記憶を繰り返す（ステップＳＣ５でＮＯ）。

やがて、撮像回数が所定回数Ｎに達したら（ステップＳＣ５でＹＥＳ）、バッファに記憶されている画像をＬＣＤ５に表示させるとともに、ユーザーに、その画像において主たる被写体が存在する領域を指定させる（ステップＳＣ７）。なお、かかる処理に際してＬＣＤ５に表示させる画像は、被写体が存在する領域の指定が可能な画像であればよく、所定の画像、例えば一般的なポートレートの撮影時に設定されるようなフォーカス位置で撮像された画像、あるいはユーザーに選択させた画像である。また、主たる被写体が存在する領域を指定させる具体的な方法は任意であり、例えば画面上に任意の形状の指定枠を表示させ、それをユーザーによる所定のキー操作に応じて移動したり、大きさを変更させたりするものとしたり、指定された箇所の周囲でエッジ検出を行うことにより任意の形状及び大きさの指定枠を半自動で生成して表示させたりすることが考えられる。ここでは、画面上に表示した楕円形の指定枠をキー操作に応じて移動したり、大きさを変更させたりすることにより、主たる被写体が存在する領域をユーザーに指定させるものとする。

引き続き、ユーザーによる領域の指定を待ってから、バッファに記憶されている複数の画像の中で、ユーザーによる指定領域に最もピントが合っている基準画像（図７でＧ１）を検索するとともに、その画像における指定領域（同図でｇ１）のピント状態をピント基準として設定する（ステップＳＣ８）。なお、ピント状態については、各画像の輝度成分や色成分等に基づく所定の判定値を用いて判断する。さらに、バッファに記憶されている画像の中から、指定領域ｇ１の外側を囲む内周領域ｇ２のピント状態が上記ピント基準から１段階ボケたボケ画像（同図でＧ２）と、内周領域ｇ２の外側を囲む外周領域ｇ３のピント状態が上記ピント基準から２段階ボケたボケ画像（同図でＧ３）と、外周領域ｇ３の外側を囲む最外周領域ｇ４のピント状態が上記ピント基準から３段階ボケたボケ画像（同図でＧ４）の３枚のボケ画像を検索する（ステップＳＣ９）。

そして、図７に示したように、前述した基準画像Ｇ１から指定領域ｇ１を、ピントが１段階ボケたボケ画像Ｇ２から指定領域ｇ１の外側を囲む内周領域ｇ２を、ピントが２段階ボケたボケ画像Ｇ３から内周領域ｇ２の外側を囲む外周領域ｇ３を、ピントが３段階ボケたボケ画像Ｇ４から外周領域ｇ３の外側を囲む最外周領域ｇ４をそれぞれ切り出し（ステップＳＣ１０）、切り出した全ての領域ｇ１〜ｇ４の部分画像を１枚の画像に合成し（ステップＳＣ１１）、合成した画像（合成画像Ｇ５）を画像メモリ６に記録する（ステップＳＣ１２）。これにより、特殊ポートレートモードによる１回の撮影動作を完了する。

したがって、本実施の形態においては、被写体に対するＡＦ動作を一度も実施することなく、背景だけがボケるとともに、そのボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像を撮影することができる。そのため、ＡＦ動作を不要とすることにより基準画像Ｇ１と各ボケ画像Ｇ２〜Ｇ４との撮像に要するトータル的な撮像時間を短縮することができる。

また、背景を構成する内周領域ｇ２、外周領域ｇ３、最外周領域ｇ４を切り出す画像を、各々の領域のボケ度合を確認して決定するため、前述した第２の実施の形態と同様、デジタルカメラ１から被写体までの距離と背景までの距離とがほぼ同一である場合はもとより、仮に被写体までの距離と背景までの距離とが大きく異なる場合であっても、確実に、背景のボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像を得ることができるとともに、被写体までの距離と背景までの距離との差が変化しても常に一定のボケ度合いを有する背景画像を得ることができる。しかも背景を構成する各々の領域ｇ２〜ｇ４を切り出す画像を、各々の領域ｇ２〜ｇ４のボケ度合を直接確認して決定するため、合成画像Ｇ５における背景領域により精度の高いボケ度合を確保することができる。

さらに、撮影時に被写体を画面内のどこに配置しても、背景だけがボケるとともに、そのボケ度合が被写体から離れるにしたがって強くなる画像を撮影することができる。

また、第１及び第２の実施の形態と同様、被写界深度を利用した撮影時に受ける制約を受けることなく、背景を大きくぼかしたポートレート等の撮影が可能である。

なお、本実施の形態では、ピントの状態が異なる複数の画像を先に撮像した後、撮像したいずれかの画像を用いて、ユーザーに主たる被写体が存在する領域を指定させるようにしたが、その領域（指定領域）を上記複数の画像を撮像する以前の段階でユーザーに先に選択させるようにしてもよい。また、ユーザーに主たる被写体が存在する領域を指定させずに予め決められている所定領域（例えば中央領域）を固定的に被写体領域としてもよい。

また、本実施の形態では、ステップＳＣ４〜ＳＣ６において、フォーカス位置を変えながら行う複数回の撮像を、通常の静止画像の撮影処理と同様の処理によって行うようにしたが、それを動画撮影時と同様の処理によって行うようにしてもよい。すなわちバッファに記録する画像を動画用の画像データとしてもよい。

また、これ以外の、画像合成に使用するピントのボケた画像の枚数や、各画像から切り出す領域、及びその形状に関しては第１及び第２の実施形態で述べたように任意である。

さらに、以上の説明した第１〜第３の実施の形態では、本発明をデジタルカメラに採用したものを示したが、これ以外にも本発明は、デジタルビデオカメラ等の他のカメラ装置にも適用することができる。また、本発明は、ＡＦ機能を有する一般的なデジタルカメラ等であれば、特別なハードウェア資源を付加することなく実施することができる。したがって、既存のデジタルカメラ等においても所定のプログラムを追加するだけ本発明を実施することが可能である。

本発明の各実施の形態に共通するデジタルカメラのブロック図である。第１の実施形態における特殊ポートレートモードでのＣＰＵの制御手順を示すフローチャートである。同特殊ポートレートモードでの撮影動作時に設定される各フォーカス位置の関係を示した模式図である。第１及び第２の実施の形態において、特殊ポートレートモードで記録する画像の内容を示す説明図である。第２の実施形態における特殊ポートレートモードでのＣＰＵの制御手順を示すフローチャートである。第３の実施形態における特殊ポートレートモードでのＣＰＵの制御手順を示すフローチャートである。第３の実施の形態において、特殊ポートレートモードで記録する画像の内容を示す説明図である。

符号の説明

１デジタルカメラ
２光学系
３ＣＣＤ
４信号処理部
５ＬＣＤ
６画像メモリ
７ＣＰＵ
８ＲＯＭ
９ＲＡＭ
１０キー入力部
１１レンズ駆動部

Claims

撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置において、
被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる制御手段と、
この制御手段の制御に伴い第１のフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出するとともに、第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像から前記被写体領域に順に接する背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出する抽出手段と、
この抽出手段により抽出された被写体領域の合焦画像と背景領域の複数の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成手段と、
この生成手段により生成された画像を記憶する記憶手段と
を備えたことを特徴とするカメラ装置。
前記抽出手段の第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された前記複数の他の画像から、
前記被写体領域に接する順に、非合焦度合いが大きくなる複数の背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出し、前記生成手段は、前記抽出手段により抽出された前記被写体領域の合焦画像と前記複数の背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成することを特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
前記制御手段は、前記被写体領域をフォーカスエリアとして設定し、該フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含み、
前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い前記フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出することを特徴とする請求項１又は２記載のカメラ装置。
前記制御手段は、前記フォーカスエリア内の画像が合焦画像となるフォーカス位置に基づき決定されるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含むことを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
前記制御手段は、前記背景領域をフォーカスエリアとして設定し、該フォーカスエリア内の画像が非合焦画像となるフォーカス位置に制御し、該フォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる手段を含み、
前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い前記フォーカスエリア内の画像が非合焦画像となるフォーカス位置で撮像された他の画像から前記背景領域の非合焦画像を抽出することを特徴とする請求項３記載のカメラ装置。
前記制御手段は、前記各フォーカスエリアにおける適切なフォーカス位置を１回目の撮像前に取得し、この１回目の撮像前に取得した複数のフォーカス位置に基づき、各撮像前にフォーカス位置を制御することを特徴とする請求項５記載のカメラ装置。
前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い撮像された複数の画像から、前記被写体領域のピント状態に基づき選択された画像から前記合焦画像を抽出することを特徴とする請求項１又は２記載のカメラ装置。
前記抽出手段は、前記制御手段の制御に伴い撮像された複数の画像から、前記背景領域のピント状態に基づき選択された画像から前記非合焦画像を抽出することを特徴とする請求項７記載のカメラ装置。
前記被写体領域を使用者に指定させる指定手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載のカメラ装置。
撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置における撮影方法であって、
被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で被写体を撮像する撮像工程と、
各フォーカス位置で撮像した画像からそれぞれ抽出された複数の画像であって、第１のフォーカス位置で撮像された画像における主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像と、前記第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像における前記被写体領域に順に接する複数の背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成工程と、
生成した画像を記録する記録工程と
を含むことを特徴とする撮影方法。
撮像手段により撮像した被写体の画像を記録するとともに、フォーカス調整機能を備えたカメラ装置が有するコンピュータを、
被写体に適したフォーカス位置との差がそれぞれ異なる複数のフォーカス位置で前記撮像手段に被写体を撮像させる制御手段と、
この制御手段の制御に伴い第１のフォーカス位置で撮像された画像から主たる被写体を含む被写体領域の合焦画像を抽出するとともに、前記制御手段の制御に伴い前記第１のフォーカス位置とは異なる第２以降の複数のフォーカス位置で撮像された複数の他の画像から前記被写体領域に順に接する背景領域の非合焦画像をそれぞれ抽出する抽出手段と、
この抽出手段により抽出された被写体領域の合焦画像と複数の背景領域の非合焦画像とを合成して新たな画像を生成する生成手段と
して機能させるためのプログラム。