JP4957943B2 - 撮像装置及びそのプログラム - Google Patents
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Description
それに伴い、被写体に対してピントを合わせる場合、ユーザが各撮像素子に投影される被写体の光の光路長を個別に変更させることにより、複数の被写体にピントの合った画像データを得ることができ、該得られた画像データを合成することにより被写***置の異なる複数の被写体にピントの合った1枚の画像データを得ることができるという技術が登場してきた(特許文献1)。
また、撮像素子毎に被写体にピントを合わせていくので、撮像素子の数に比例して、被写体に対してピントを合わす時間が長くなるという問題点があった。
また、スルー画像を見ながら手動でピントを合わせていくため、撮影したい被写体に正確にピントが合わないという問題点があった。
[第1の実施の形態]
A.デジタルカメラの構成
図1は、本発明の撮像装置を実現するデジタルカメラ1の電気的な概略構成を示すブロック図である。
デジタルカメラ1は、撮影レンズ2、レンズ駆動ブロック3、絞り兼用シャッタ4、光路分離手段5、CCD6、CCD7、駆動ブロック8、TG(timing generator)9、ユニット回路10、CPU11、DRAM12、メモリ13、フラッシュメモリ14、画像表示部15、キー入力部16、ストロボ部17を備えている。
絞りとは、撮影レンズ2から入ってくる光の量を制御する機構のことをいい、シャッタとは、CCD6及びCCD7に光を当てる時間を制御する機構のことをいう。CCD6及びCCD7に光を当てる時間は、シャッタの開閉速度(シャッタ速度)によって変わってくる。露出量は、この絞りとシャッタ速度によって定めることができる。
CCD6、CCD7(撮像素子)は、撮影レンズ2、光路分離手段5を介して投影された被写体の光を電気信号に変換し、撮像信号としてユニット回路10にそれぞれ出力する。また、CCD6及びCCD7は、TG9によって生成された所定周波数のタイミング信号にしたがって駆動する。
また、メモリ13には、それぞれの撮影シーンに対応するCCD6及びCCD7のフォーカス位置を記録したパンフォーカス位置テーブルが格納されている。
図2は、パンフォーカス位置テーブルの様子を示すものであり、それぞれの撮影シーンに対応するCCD6及びCCD7のフォーカス位置が格納されている。
この撮影シーンの種類及びズームレンズのレンズ位置により、パンフォーカスのフォーカス位置、つまり、CCD6及びCCD7の位置が必然的に定まることとなる。
フラッシュメモリ14は、CCD6及びCCD7によって撮像され、合成された画像データなどを保存しておく記録媒体である。
キー入力部16は、シャッタボタン、モード切替キー、十字キー、SETキーズームキー(「W」キー、「T」キー)等の複数の操作キーを含み、ユーザのキー操作に応じた操作信号をCPU11に出力する。
実施の形態におけるデジタルカメラ1の動作を図3のフローチャートにしたがって説明する。
ユーザのキー入力部16のモード切替キーの操作によりパンフォーカスモードに設定されると、予め記録されている撮影シーンの種類を画像表示部15に一覧表示させる(ステップS1)。表示される撮影シーンの種類としては、「風景」、「風景と人物」、「花と風景」などの撮影シーンがある。
ユーザによって撮影シーンの指定操作が行なわれたと判断するとステップS3に進み、ユーザによって撮影シーンの指定操作が行なわれていないと判断すると、指定操作が行われたと判断するまでステップS2に留まる。
具体的に説明すると、画像表示部15に一覧表示された複数の撮影シーンの中から、十字キーの操作によりカーソルを撮影したい条件に合った撮影シーン上に移動させることにより所望の撮影シーンを選択し、SETキーの操作を行なうことにより、撮影シーンの指定を行なうことができる。
これにより、CCD6に入射する被写体の光の光路長とCCD7に入射する被写体の光の光路長を異ならせるので、それぞれ異なった被写体にピントが合った2枚の画像データを得ることが可能となる。ここでは、人物と風景にそれぞれピントの合った2枚の画像データを得ることが可能となる。
ステップS5で、ズームキーの操作が行われたと判断すると、CPU11は、ユーザの操作にしたがって(送られてくる操作信号にしたがって)、ズームレンズを光軸方向に移動させる(ステップS6)。例えば、ユーザによってズームキーの「T」キーの操作が行なわれると、ズームレンズを光軸方向にしたがって被写体側の方へ移動させ、ユーザによってズームキーの「W」キーの操作が行なわれると、ズームレンズを光軸方向にしたがって撮影者側の方へ移動させる。
次いで、CPU11は、該判定したズーム段階及びステップS2で指定された撮影シーンに対応する、異なる2つのフォーカス位置を取得し、該取得した2つのフォーカス位置にCCD6及びCCD7をそれぞれ移動させて(ステップS8)、ステップS9に進む。ズームレンズのレンズ位置(焦点距離)が異なれば、フォーカス位置も変わってくるからである。
一方、ステップS5で、ズーム操作が行われていないと判断すると、そのままステップS9に進む。
ステップS9で、シャッタボタンが押下されていないと判断するとステップS4に戻り、ステップS9で、シャッタボタンが押下されたと判断するとCCD6及びCCD7を用いて静止画撮影処理を行う(ステップS10)。
また、撮影シーンに対応する異なる2つのフォーカス位置を取得するので、撮影状況にあったフォーカス位置を取得することができ、確実に撮影したい複数の被写体にピントを合わせることができる。
次に第2の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態においては、ユーザが撮影シーンを選択し、該選択した撮影シーンに対応するフォーカス位置にCCD6及びCCD7を移動させるというものであるが、第2の実施の形態においては、ユーザが迅速な撮影を要求している場合は、撮影シーンを自動判定してパンフォーカスにより複数の被写体にピントを合わせ、ユーザが迅速な撮影を要求していない場合には、コントラストAF処理により複数の被写体にピントを合わせるというものである。
第2の実施の形態も、図1に示したものと同様の構成を有するデジタルカメラ1を用いることにより本発明の撮像装置を実現する。
但し、キー入力部16のシャッタボタンは、半押し操作と全押し操作が可能なシャッタボタンである。
また、メモリ9のパンフォーカス位置テーブルは、図2のパンフォーカス位置テーブルに換えて、図4に示すようなパンフォーカス位置テーブルが格納されている。
優先フォーカスの種類としては、近景優先フォーカス、絞り開放の遠景フォーカス、絞り開放でない遠景フォーカスの3種類からなる。この優先フォーカスの種類及びズームレンズのレンズ位置によりパンフォーカスのフォーカス位置が必然的に定まることとなる。
以下、第2の実施の形態のデジタルカメラ1の動作を図5及び図6のフローチャートにしたがって説明する。
そして、スルー画像表示を開始させると、CPU11は、現在のズームレンズのレンズ位置に対応した焦点距離でAE処理(自動露出)を実行し、撮像された画像データに対してホワイトバランス処理などの画像処理を施す(ステップS52)。
ステップS53で、ズームキーの操作が行われたと判断すると、CPU11は、ユーザのズームキーの操作にしたがって、ズームレンズを移動させて(ステップS54)、ステップS55に進み、ステップS53で、ズームキーの操作が行われていないと判断するとそのままステップS55に進む。
ステップS55に進むと、CPU11は、ユーザによってシャッタボタンが半押しされたか否かの判断を行う。この判断は、シャッタボタン半押しに対応する操作信号がキー入力部16から送られてきたか否かにより判断する。
ステップS58で、タイムアップしていないと判断すると、CPU11は、シャッタボタンが全押しされたか否かの判断を行う(ステップS59)。この判断は、シャッタボタン全押しに対応する操作信号がキー入力部16から送られてきたか否かにより判断する。
ステップS59で、シャッタボタンが全押しされていないと判断するとステップS58に戻る。
次いで、CPU11は、ステップS60の判定処理により判定された優先フォーカスの種類及び該判定したズーム段階に対応する、異なる2つのパンフォーカスのフォーカス位置をメモリ13に格納されているパンフォーカス位置テーブルから取得する(ステップS62)。
次いで、CPU11は、該取得した2つのフォーカス位置にCCD6及びCCD7をそれぞれ駆動させて(ステップS63)、図6のステップS67に進む。
図7を見るとわかるように、人と家と2つの山(奥の山と、手前の山)がCCDにより撮像されており、フォーカスフレーム21は奥の山に位置し、フォーカスフレーム22は手前の山に位置し、フォーカスフレーム23は家に位置し、フォーカスフレーム24は人に位置していることがわかる。ここで、フォーカスフレームは、フォーカスポイントを示すものである。
この場合には、一番遠い被写体は奥の山であり、一番近い被写体は人となるので、奥の山に位置しているフォーカスフレーム21にピントが合うような位置に一方のCCDを移動させ、人に位置しているフォーカスフレーム24にピントが合うような位置に他方のCCDを移動させることとなる。
具体的に説明すると、AFサーチ範囲内におけるAF評価値を検出する各光路長(各CCDの位置)を、CCD6とCCD7とに分けて検出するようにし、サーチ範囲を分担させるようにする。
例えば、CCDの駆動範囲の端から端までで、AF評価値を検出するCCD位置が8つある場合には、一方のCCDで、1番目、2番目、3番目、4番目の位置の各フォーカスポイントのAF評価値を検出し、他方のCCDで、5番目、6番目、7番目、8番目の位置の各フォーカスポイントのAF評価値を検出する。
そして、各フォーカスポイントにおけるAF評価値がピークとなる光路長、つまり、CCDの位置に基づいて最も被写体が近いフォーカスポイントと、最も被写体が遠いフォーカスポイントを検出する。そして、該検出した最も被写体が遠いフォーカスポイントにピントが合うような位置(AF評価値がピークとなる位置)に一方のCCD(CCD6又はCCD7)を移動させ、最も被写体が近いフォーカスポイントにピントが合うような位置(AF評価値がピークとなる位置)に他方のCCD(CCD7又はCCD6)を移動させる。
ステップS65で、AF処理が完了していないと判断すると完了したと判断するまでステップS65に留まり、ステップS65で、AF処理が完了したと判断すると、ユーザによってシャッタボタンが全押しされたか否かの判断を行う(ステップS66)。
ステップS66で、シャッタボタンが全押しされていないと判断すると、シャッタボタンが全押しされるまでステップS66に留まり、ステップS66で、シャッタボタンが全押しされたと判断するとステップS67に進む。
そして、CPU11は、CCD6から得られた静止画像データと、CCD7から得られた静止画像データとを合成し、該合成した画像データを圧縮してフラッシュメモリ14に記録する(ステップS68)。これにより、複数の被写体にピントの合った画像データを記録することができる。
ここでは、ストロボ発光による撮影か否か、超高照度又は超低照度か否か、フリッカーを検出したか否か、屋外か否か、絞り開放か否かの判断により撮影シーンの自動判断を行い、該判断された撮影シーンに基づいて、近景優先フォーカスか、絞り開放の遠景優先フォーカスか、絞り開放でない遠景優先フォーカスか否かの判定を行う。
ステップS101で、ストロボ発光による撮影であると判断するとステップS105に進み、ストロボ発光による撮影でないと判断するとステップS102に進む。
一方、ステップS102で、超高照度又は超低照度と判断した場合、ステップS104で屋外と判断した場合には、ステップS106に進み、絞り開放であるか否かの判断を行う。この判断は、図5のステップS56でロックされた撮影条件に基づいて判断する。
そして、優先フォーカスの種類の判定を行なうと、図5のステップS61に進む。
このようにして、撮影シーンに基づいて、優先フォーカスの種類の判定を行なう。
また、撮影シーンを自動判断し、撮影シーンに応じて異なる2つのフォーカス位置を取得するので、撮影状況にあったフォーカス位置を取得することができ、確実に撮影したい複数の被写体にピントを合わせることができる。
また、シャッタボタンが半押しされると、迅速な撮影が要求されていないものと判断し、各フォーカスポイントにおけるAF評価値がピークとなるCCDの位置に基づいて、最も被写***置が遠いフォーカスポイントと、最も被写***置が近いフォーカスポイントとを検出することにより、最も遠い被写体と、最も近い被写体に対してフォーカスを行なうようにしたので、確実に複数の被写体にピントを合わすことができ、また、広範囲に複数の被写体にピントを合わすことができる。
上記各実施の形態は、以下のような変形例も可能である。
(1)上記第1の実施の形態においては、複数の撮影シーンを設けるようにしたが、1つの撮影シーンしか設けないようにしてもよい。この場合には、撮影シーンをユーザが選択することなく、パンフォーカスモードに設定すると自動的に、決められた、各フォーカス位置に各CCDを移動させることとなる。
また、第1の実施の形態においては、複数の撮影シーンの中から任意の撮影シーンをユーザが手動操作で選択するようにしたが、第2の実施の形態と同様に、撮影シーンを自動判断し、この自動判断された撮影シーンに対応する各フォーカス位置に各CCDを移動させるようにしてもよい。
また、第1の実施の形態においては、パンフォーカスモードの設定に応答して撮影シーンの一覧表示が行なわれるようにしたが、スルー画像表示中の任意のタイミングでユーザがメニューキー等のキー操作を行なうことにより撮影シーンの一覧表示が行なわれるようにしてもよい。
また、第2の実施の形態においては、撮影シーンを自動判断し、この自動判断された撮影シーンに対応する各フォーカス位置に各CCDを移動させるようにしたが、シャッタボタンが一気に全押しされると、予め決められた各フォーカス位置に各CCDを移動させるようにしたり、予めユーザにより手動設定されている各フォーカス位置に各CCDを移動させるようにしてもよい。
図9は、優先フォーカスの種類及びズーム段階に対応するサンプリングポイントとなる複数のフォーカス位置(CCDの位置)が記録されているテーブルの様子を示すものである。
例えば、絞り開放の遠景優先フォーカスであって、ズームレンズ2bのレンズ位置がズーム3である場合には、撮像素子1(一方の撮像素子)のサンプリングポイントとなるフォーカス位置は、被写界深度が1.2m〜2.2mとなるようなフォーカス位置と、被写界深度が1.6m〜4.6mとなるようなフォーカス位置と、被写界深度が2.5m〜∞mとなるようなフォーカス位置との3点となる。
例えば、ここでは、判定処理により判定された優先フォーカスの種類が絞り開放の遠景優先フォーカスであって、判断されたズーム段階がズーム3である場合には、一方の撮像素子によって検出されるAF評価値のサンプリングポイントは、被写界深度が1.2m〜2.2mとなるようなフォーカス位置と、被写界深度が1.6m〜4.6mとなるようなフォーカス位置と、被写界深度が2.5m〜∞mとなるようなフォーカス位置との3点ということになる。
具体的に説明すると、図9のテーブルから取得した一方の撮像素子のサンプリングポイント(3点のフォーカス位置)に、CCD6を移動させることにより、この3点のフォーカス位置における各フォーカスポイントのAF評価値を検出し、AF評価値がピークとなるフォーカス位置にCCD6を移動させる。
同様に、図9のテーブルから取得した他方の撮像素子のサンプリングポイント(3点のフォーカス位置)に、CCD7を移動させることにより、この3点のフォーカス位置における各フォーカスポイントのAF評価値を検出し、AF評価値がピークとなるフォーカス位置にCCD7を移動させることとなる。
このとき、CCD6とCCD7とでは、検出サンプリングポイントが異なるので、異なった被写体にフォーカスを行なうことができる。
また、図9のテーブルには、撮影シーンごとに撮像素子毎のAF評価値を検出するサンプリングポイントとなるフォーカス位置を記録するようにしたが、撮影シーンごとに撮像素子毎のAF評価値を検出するサーチ範囲を示す撮像素子の位置範囲や、AF評価値を検出するサンプリング間隔を記録するようにしてもよい。この場合は、通常のコントラスト検出方式によるAF処理より、サーチ範囲を小さくしたり、サンプリング間隔を大きくするようにする。
また、第1の実施の形態も同様に、図2のテーブルに替えて、撮影シーンごとに撮像素子毎のAF評価値を検出するサンプリングポイントとなる複数のフォーカス位置や、AF評価値を検出するサーチ範囲を示す撮像素子の位置範囲や、AF評価値を検出するサンプリング間隔を記録したテーブルを有するようにしてもよい。
この場合には、撮影シーンごとに各CCD毎のフォーカス位置を記録させたフォーカス位置テーブルなどを設けるようにする。
具体的に説明すると、ステップS55で、シャッタボタンが半押しされていないと判断すると、シャッタボタンが全押しされたか否かの判断を行い、全押しもされていないと判断するとステップS52に戻る。一方、半押しに対応する操作信号が検出された場合には、AE、AWB等の撮影条件をロックしてステップS64に進み、また、半押しに対応する操作信号が検出されずに、シャッタボタン全押しに対応する操作信号が検出された場合はAE、AWB等の撮影条件をロックしてステップS60に進むようにする。
2 撮影レンズ
3 レンズ駆動ブロック
4 絞り兼用シャッタ
5 光路分離手段
6 CCD
7 CCD
8 駆動ブロック
9 TG
10 ユニット回路
11 CPU
12 DRAM
13 メモリ
14 フラッシュメモリ
15 画像表示部
16 キー入力部
17 ストロボ部
Claims (14)
- 被写体を撮像する複数の撮像素子と、
前記複数の撮像素子の各々に対応するフォーカス位置を、それぞれ独立して変化させるフォーカス手段と、
前記複数の撮像素子に対応する絶対的なフォーカス位置の組み合わせを示すフォーカス位置情報であって、各々が異なる組み合わせに対応する複数のフォーカス位置情報を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている複数のフォーカス位置情報の1つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたフォーカス位置情報が示す絶対的なフォーカス位置の組み合わせに従って前記フォーカス手段を制御するフォーカス制御手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。 - 指定された光学ズーム倍率に応じてズームレンズを移動させることで、光学ズーム倍率を変化させる光学ズーム手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記光学ズーム手段により変化可能な複数の光学ズーム倍率に対応させて前記複数のフォーカス位置情報を予め記憶し、
前記選択手段は、前記光学ズーム手段により変化する光学ズーム倍率に応じて複数のフォーカス位置情報の1つを選択することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 複数の撮影シーンの中から1つの撮影シーンを選択する撮影シーン選択手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記撮影シーン選択手段により選択可能な複数の撮影シーンに対応させて前記複数のフォーカス位置情報を予め記憶し、
前記選択手段は、前記撮影シーン選択手段により選択された撮影シーンに対応するフォーカス位置情報を選択することを特徴とする請求項1記載の撮像装置。 - 複数の撮影シーンの中から1つの撮影シーンを選択する撮影シーン選択手段を更に備え、
前記記憶手段は、前記光学ズーム手段により変化可能な複数の光学ズーム倍率と、前記撮影シーン選択手段により選択可能な複数の撮影シーンとの組み合わせに対応させて前記複数のフォーカス位置情報を予め記憶し、
前記選択手段は、前記光学ズーム手段により変化する光学ズーム倍率と、前記撮影シーン選択手段により選択された撮影シーンとの組み合わせに対応するフォーカス位置情報を選択することを特徴とする請求項2記載の撮像装置。 - ユーザが撮影シーンを指定するための指定手段を備え、
前記撮影シーン選択手段は、
前記指定手段により指定された撮影シーンを選択することを特徴とする請求項3又は4記載の撮像装置。 - 撮影シーンを自動的に判断する判断手段を備え、
前記撮影シーン選択手段は、
前記判断手段により判断された撮影シーンを選択することを特徴とする請求項3又は4記載の撮像装置。 - 前記判断手段は、
ストロボ発光による撮影か否かの判断、超高照度又は超低照度か否かの判断、フリッカーを検出したか否かの判断、屋外か否かの判断、絞り開放か否かの判断のうち、少なくとも1つ以上の判断に基づいて撮影シーンを自動判断することを特徴とする請求項6記載の撮像装置。 - 前記判断手段により判断された撮影シーンに基づいて、優先フォーカスの種類を判定する判定手段を備え、
前記記憶手段は、
前記判定手段により判定可能な複数の優先フォーカスの種類に対応させて前記複数のフォーカス位置情報を予め記憶することを特徴とする請求項6又は7記載の撮像装置。 - 半押し操作と全押し操作が可能なシャッタボタンと、
前記シャッタボタンが半押しされたか否かを判断する第1の判断手段と、
前記シャッタボタンが一気に全押しされたか否かを判断する第2の判断手段と、
を備え、
前記フォーカス制御手段は、
前記第2の判断手段により一気に前記シャッタボタンが全押しされたと判断された場合は、前記複数の撮像素子のフォーカス位置を、前記選択されたフォーカス位置情報が示す絶対的なフォーカス位置の組み合わせとなるように変更することを特徴とする請求項1乃至8の何れかに記載の撮像装置。 - 前記第1の判断手段により前記シャッタボタンが半押しされたと判断された場合には、各フォーカス位置における前記撮像素子から出力される画像データに基づいて、各フォーカスポイントのAF評価値を検出し、該検出した各フォーカスポイントのAF評価値の中で最もAF評価値が高くなる各フォーカス位置となるように、前記フォーカス手段によるフォーカス位置の変更を制御することにより被写体に対してオートフォーカスを行なうコントラストAF制御手段を備えたことを特徴とする請求項9記載の撮像装置。
- 前記コントラストAF制御手段は、
複数のフォーカスポイントのうち、少なくとも最も被写***置が遠いフォーカスポイントと、最も被写***置が近いフォーカスポイントとにフォーカスを行なうことを特徴とする請求項10記載の撮像装置。 - 前記コントラストAF制御手段によるAF制御が完了する前に、前記シャッタボタンが全押しされたか否かを判断する第3の判断手段と、
前記第3の判断手段によりAF制御が完了する前に、前記シャッタボタンが全押しされたと判断された場合には、前記コントラストAF制御手段によるAF制御を中止させて、前記フォーカス制御手段によるフォーカス制御を実行させる制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項10又は11記載の撮像装置。 - 前記複数の撮像素子により得られた複数の画像データを合成して、1枚の画像データを生成する生成手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至12の何れかに記載の撮像装置。
- 被写体を撮像する複数の撮像素子を備えた撮像装置のコンピュータを、
前記複数の撮像素子の各々に対応するフォーカス位置を、それぞれ独立して変化させるフォーカス手段と、
前記複数の撮像素子に対応する絶対的なフォーカス位置の組み合わせを示すフォーカス位置情報であって、各々が異なる組み合わせに対応する複数のフォーカス位置情報を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている複数のフォーカス位置情報の1つを選択する選択手段と、
前記選択手段により選択されたフォーカス位置情報が示す絶対的なフォーカス位置の組み合わせに従って前記フォーカス手段を制御するフォーカス制御手段と、
して機能させることを特徴とするプログラム。
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