JP5821168B2 - 合焦画像確認装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタルカメラの自動焦点調節において合焦画像を表示する装置に関する。

デジタルカメラのオートフォーカス（ＡＦ）では、コントラスト検出方式が一般的に用いられ、合焦された画像は撮影者が確認するために、カメラのディスプレイに一時的に表示される。しかし、通常カメラに設けられるディスプレイの大きさは、合焦画像全体を表示して合焦状態を確認するには十分な大きさではない。そのためディスプレイには、合焦画像内で合焦の程度が最も高い領域を拡大表示し、更にその中で最も合焦しているサブブロックを枠で囲い明示する構成が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−２４２０１０号公報

一方、撮影された合焦画像が暗い場合には、合焦画像の一部を拡大表示しても視認性は高くない。また、表示される画像を明るくするためにＩＳＯ感度を上げるとノイズの影響が大きくなり視認性が悪化する。

本発明は、デジタルカメラのモニタに常に視認性の高い合焦確認画像を表示可能にすることを課題としている。

本発明の自動合焦システムは、オートフォーカスにおける合焦画像取得時のＩＳＯ感度が所定値よりも高いときに、ＩＳＯ感度を所定値よりも低い低感度に設定するとともに、絞り値または露光時間の少なくとも一方を調整して露出値を上げ、合焦画像取得時の合焦状態で合焦確認画像の取得を行う合焦確認画像再取得手段と、ＩＳＯ感度が所定値よりも高いときに、合焦確認画像再取得手段において取得された合焦確認画像をモニタに表示する合焦確認画像表示手段とを備えたことを特徴としている。

例えば、オートフォーカスにおける合焦画像取得時のＩＳＯ感度が所定値よりも低いときには、オートフォーカスにより取得された合焦画像をモニタに表示する。また、合焦確認画像再取得手段における撮像は、例えばオートフォーカスにおけるフレームレートよりも低いフレームレートで行われる。

また、オートフォーカスは、撮像素子の有効画素領域内の一部の領域のみの画像信号を用いて行われることが好ましい。更に、画像再取得手段において、絞り値は開放に設定されることが好ましい。

本発明のデジタルカメラは、上記自動合焦システムを備えたことを特徴としている。

本発明によれば、デジタルカメラのモニタに常に視認性の高い合焦確認画像を表示可能にすることができる。

本実施形態のデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 ＣＡＦ処理開始前にライブビューでモニタに表示されている画像の一例である。 高ＩＳＯ感度で合焦画像を取得し、これを拡大表示したときの状態を示す模式図である。 本実施形態の合焦確認画像表示処理を実行して、低ＩＳＯ感度で再取得された合焦確認画像を拡大表示したときの状態を示す模式図である。 本実施形態のＡＦ処理および合焦確認画像表示処理の手順を示すフローチャートである。 ＣＡＦ処理中および合焦確認画像再取得時の垂直同期信号ＶＤのタイミングとローリングシャッタのタイミングが示されるタイミングチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態であるオートフォーカス処理が適用されるデジタルカメラの概略的な構成を示すブロック図である。

デジタルカメラ１０は、例えばデジタル一眼レフカメラである（ただしデジタル一眼レフに限定されるものではない）。レンズ群１１から入射する光は、絞り１２、カラーフィルタアレイ１３を通して撮像素子１４の撮像面で結像する。撮像素子１４は撮像素子ドライバ１５からの駆動信号に基づいて制御される。撮像素子１４で検出された画像信号は、画像信号処理回路１６へと送られ、従来周知の様々な画像信号処理が施された後、必要に応じてモニタ１７に表示される。このとき、撮像素子１４から出力される画像信号の出力ゲイン（ＩＳＯ感度）は、ＩＳＯ制御部１８により調整される。

レンズ群１１におけるレンズの位置は、ＡＦ制御部１９により制御され、これによりオートフォーカス処理が実行される。また、絞り１２の開閉は、絞り制御部２０により制御される。なお、ＩＳＯ制御部１８、ＡＦ制御部１９、絞り制御部２０は制御部２１からの指令によって制御され、制御部２１は操作部２２のスイッチ操作に基づいて各種所定の処理を実行する。なお、操作部２２には、例えばレリーズスイッチ、ＡＦボタン、各種ダイヤルスイッチ、タッチパネル等が含まれる。

本実施形態においてオートフォーカス処理には、コントラスト検出方式が利用される。図１〜図３を参照して本実施形態におけるオートフォーカス処理、および合焦確認画像表示処理の概略について説明する。

図２は、コントラスト方式のオートフォーカス処理（ＣＡＦ処理）が開始される前のライブビューにおいて、モニタ１７に表示されている画像の一例であり、実効画素領域（有効画素領域）Ａ１に対応する画素信号が撮像素子１４から読み出される。４つのマークＭ１〜Ｍ４は、ＡＦポイントを示すマークであり、本実施形態では、例えばマークＭ１〜Ｍ４で囲まれる領域を中心とする領域Ａ１の部分領域Ａ２が合焦領域として使用され、この中の画像のコントラストを参照してオートフォーカス処理が実行される。

すなわち、本実施形態のＣＡＦ処理では、通常読み出される実効画素領域（有効画素領域）Ａ１の一部である領域Ａ２が合焦領域として設定され、撮像素子１４は、合焦領域Ａ２に対応する高速フレームレートに切り替えられて駆動される。そして本実施形態のＣＡＦ処理では、合焦領域Ａ２のみから繰り返し画素信号が読み出され、ＡＦ制御部１９によるレンズ群１１の制御と協働してコントラストを利用したオートフォーカス処理が実行される。また、本実施形態では、ＣＡＦ処理が完了すると、合焦状態を確認するため、合焦された領域Ａ２の画像（合焦画像）が、所定時間（例えば２秒程）に亘り、拡大されて合焦確認画像としてモニタ１７に表示される。

しかし本実施形態のＣＡＦ処理では、フレームレートが高い（露光時間が短い）ので、被写体が暗い場合には、高いＩＳＯ感度（ゲイン）を設定して合焦画像を表示する必要がある。領域Ａ２の画像を高いＩＳＯ感度で読み出してモニタ１７に拡大表示すると、例えば図３のように、ノイズのために合焦状態の判断が困難になる。

そのため本実施形態では、ＣＡＦ処理において所定のＩＳＯ感度よりも高いＩＳＯ感度設定で画像取得・合焦が行われた場合、同フォーカス状態を維持した状態で改めて相対的に低いＩＳＯ感度で被写体の撮影を更に行う。このとき、制御部２１は、ＩＳＯ制御部１８を通して低減したＩＳＯ感度に対応した分、ＡＦ制御部１９、絞り制御部２０を制御して、露光時間および／または絞り値を調整し適正な露出値を得る。

そして、図４に例示されるように、低ＩＳＯ感度で撮影された合焦領域Ａ２の合焦画像が、モニタ１７に拡大されて表示される。これにより、モニタ１７には、Ｓ／Ｎ比が高く、ノイズが少ない合焦確認画像が、合焦状態の確認のために表示される。

次に、図１、図２および図５のフローチャートを参照して、本実施形態のオートフォーカス処理および合焦確認画像表示処理について説明する。

本フローチャートは、モニタ１７においてライブビューの表示が開始されると、これと並行して制御部２１において実行される。ステップＳ１００では、操作部２２のオートフォーカス（ＡＦ）ボタン（図示せず）がオンされたか否かが判定され、この判定はＡＦボタンがオンされるまで繰り返し実行される。

ステップＳ１００でＡＦボタン（図示せず）がオンされたと判定されると、ステップＳ１０２においてＣＡＦ処理が開始される。ＣＡＦ処理では、測光値に基づきＩＳＯ感度が設定され、図２の合焦領域Ａ２に対応する画素信号が撮像素子１４から順次読み出される。更に、順次読み出される合焦領域Ａ２の画像のコントラストを利用したＡＦ処理が実行される。

ステップＳ１０４でＣＡＦ処理が終了すると、レンズ群１１における合焦状態が保持され、ＣＡＦ処理で最後に取得された合焦領域Ａ２の合焦画像が合焦確認画像として画像メモリに保持される。ステップＳ１０６では、合焦画像が取得された際のＩＳＯ感度（ゲイン）が所定値よりも低いか否かが判定される。設定されたＩＳＯ感度が所定値よりも低い場合（ＩＳＯ感度が十分に低いと判断される場合）には、ステップＳ１０８において、画像メモリに保持されている合焦確認画像（領域Ａ２の画像）が、モニタ１７に拡大して表示される。

一方ステップＳ１０６において、ＩＳＯ感度が所定値以上の場合（ＩＳＯ感度がノイズの観点から高過ぎると判断される場合）には、ステップＳ１１２においてＩＳＯ感度が低感度（所定値よりも低い値）に設定される。また、ＣＡＦ処理で保持された合焦状態の下、絞り値ＡｖおよびシャッタースピードＴｖが調整され、適正な露出値Ｅｖで領域Ａ２に対応する合焦確認画像の撮影が行われる。その後、ステップＳ１０４において画像メモリに保持された合焦確認画像は、ステップＳ１１２において取り直された合焦確認画像に置き換えられる。

なお、このとき絞り値Ａｖを例えば開放に設定すると、被写界深度が狭くなり合焦の確認が容易になり、シャッタースピードＴｖも短く設定できる。ただし、絞り値Ａｖは他の値であってもよく、またユーザが設定できる構成としてもよい。ステップＳ１１２において合焦確認画像の再取得が完了すると、ステップＳ１０８において上述した合焦領域Ａ２に対応する合焦確認画像がモニタ１７に拡大表示される。

ステップＳ１１０では、合焦確認画像のモニタ１７への表示がキャンセルされたか、あるいは所定時間が経過したかが判定される。合焦確認画像表示のキャンセルは、例えば操作部２２に設けられた所定のボタン（図示せず）を操作することにより行われ、所定時間は、例えば２秒程度の時間に設定されている。合焦確認画像表示のキャンセル、または所定時間が経過していると判定された場合には、ＣＡＦ処理における合焦画像を確認するための処理は終了し、モニタ１７には通常のライブビュー画像が表示される。一方、合焦確認画像の表示がキャンセルもされず、所定時間も経過していないときには、ステップＳ１０８に戻り、合焦確認画像の拡大表示が継続される。

次に図６のタイミングチャートを参照して、ＣＡＦ処理における撮影動作および合焦確認画像の再取得における撮影動作の違いを説明する。図６には、ＣＡＦ処理中および合焦確認画像再取得時の垂直同期信号ＶＤのタイミングとローリングシャッタのタイミングが示される。

撮像素子１４は、ＣＡＦ処理中、高速フレームレートで駆動されるため、垂直同期信号ＶＤの周期が短くなり、設定可能な最大露光時間は短くなる。図６では、露光時間Ｔｖ₁を最大値（垂直同期信号ＶＤの周期）に設定した場合が示される。一方、図５のステップＳ１１２における合焦確認画像の再取得処理では、ＩＳＯ感度を相対的に低い感度に設定するとともに、ＣＡＦ処理時に比べ絞り値Ａｖを相対的に小さく、および／またはシャッタースピード（露光時間）Ｔｖ₂を相対的に長く設定して撮影を行う。

図６には、絞り値Ａｖを開放にし、シャッタースピード（露光時間）Ｔｖ₂をＴｖ₁の略２倍に設定した場合が示される。なお、シャッタースピード（露光時間）Ｔｖ₂を遅く（長く）するとき、図示例では垂直同期信号ＶＤの周期を長くする必要があるため、図６では、垂直同期信号ＶＤの周期も略２倍にされ、これによりフレームレートも変更されている。

以上のように本実施形態によれば、デジタルカメラのモニタには、視認性の高い合焦確認画像が常に表示される。すなわち、本実施形態では、ＣＡＦ処理に際して暗い被写体を高いＩＳＯ感度で撮影する際に、ＩＳＯ感度を下げて合焦を確認するための画像を再取得するので、ノイズの少ない合焦確認画像をモニタに表示でき、モニタに表示された合焦確認画像の視認性が向上する。これは、ＣＡＦ処理に掛かる時間も短くするために高速フレームレートを採用する場合などに特に有効である。また、本実施形態では、合焦確認画像がモニタに拡大表示されるので、合焦状態の確認は更に容易である。

１０ デジタルカメラ
１１ レンズ群
１２ 絞り
１３ カラーフィルタアレイ
１４ 撮像素子
１５ 撮像素子ドライバ
１６ 画像信号処理回路
１７ モニタ
１８ ＩＳＯ制御部
１９ ＡＦ制御部
２０ 絞り制御部
２１ 制御部
２２ 操作部

Claims (6)

1. オートフォーカスにおける合焦画像取得時のＩＳＯ感度が所定値よりも高いときに、前記ＩＳＯ感度を前記所定値よりも低い低感度に設定するとともに、絞り値または露光時間の少なくとも一方を調整して露出値を上げ、前記合焦画像取得時の合焦状態で合焦確認画像の取得を行う合焦確認画像再取得手段と、
   前記ＩＳＯ感度が前記所定値よりも高いときに、前記合焦確認画像再取得手段において取得された合焦確認画像を所定時間に亘りモニタに表示する合焦確認画像表示手段と
   を備えることを特徴とするデジタルカメラの自動合焦システム。
2. 前記オートフォーカスにおける合焦画像取得時のＩＳＯ感度が前記所定値よりも低いときには、前記オートフォーカスにより取得された合焦画像を所定時間に亘り前記モニタに表示することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦システム。
3. 前記合焦確認画像再取得手段における撮像が、前記オートフォーカスにおけるフレームレートよりも低いフレームレートで行われることを特徴とする請求項２に記載の自動合焦システム。
4. 前記オートフォーカスが撮像素子の有効画素領域内の一部の領域のみの画像信号を用いて行われることを特徴とする請求項３に記載の自動合焦システム。
5. 前記画像再取得手段において、前記絞り値が開放に設定されることを特徴する請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の自動合焦システム。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の自動合焦システムを備えたことを特徴とするデジタルカメラ。