(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
合焦光学系を有する撮影光学系と、
前記合焦光学系を駆動する焦点調節手段と、
撮影画面内に複数のクロップ領域を設定する設定手段と、
前記複数のクロップ領域にそれぞれ対応する複数の被写体距離を求め、前記複数の被写体距離に基づいて絞り値を演算する演算手段と、
前記演算された絞り値を、撮影を行う際の絞り値の下限値として撮影を行う撮影制御手段とを具備し、
前記演算手段は、前記複数の被写体距離のうちの最小値の被写体距離と前記演算された絞り値とに基づいて第１の被写界深度の前端被写体距離と後端被写体距離とを算出し、前記複数の被写体距離のうちの最大値の被写体距離が前記第１の被写界深度の後端被写体距離を超えている場合は、前記最小値の被写体距離と前記最大値の被写体距離との中間被写体距離と前記演算された絞り値とに基づいて第２の被写界深度の前端被写体距離と後端被写体距離とを算出し、
前記焦点調節手段は、前記最大値の被写体距離が前記第２の被写界深度の後端被写体距離以下、且つ前記最小値の被写体距離が前記第２の被写界深度の前端被写体距離以上となるときに、前記合焦光学系を前記中間被写体距離に対応するレンズ位置に駆動することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
前記中間被写体距離は、前記最小値の被写体距離に対応するレンズ位置と前記最大値の被写体距離に対応するレンズ位置との中央のレンズ位置に対応する被写体距離であることを特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
【請求項３】
前記演算手段は、前記最小値の被写体距離が小さいほど絞り値の前記下限値が大きくなるように絞り値演算を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタルカメラ。
【請求項４】
前記演算手段は、前記最大値の被写体距離と前記最小値の被写体距離との差が大きいほど絞り値の前記下限値が大きくなるように絞り値演算を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のデジタルカメラ。
【請求項５】
前記演算された絞り値に基づく被写界深度を用いて前記複数のクロップ領域における各々の被写体が許容ピント範囲に存在するか否かを判定する判定手段と、
前記許容ピント範囲を逸脱していると判定された場合に警告を行う警告手段とを更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデジタルカメラ。
【請求項６】
前記クロップ領域の画像を記録する記録手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のデジタルカメラ。
【請求項７】
前記記録手段は、前記クロップ領域の画像と、前記撮影画面全体の画像の双方を記録することを特徴とする請求項６に記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロップ処理が可能なデジタルカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
クロップ機能を備えたデジタルカメラとして、例えば特許文献１に記載されたものがある。このカメラは、１枚の元画像から複数の領域（クロップ領域）を切り出すことが可能であるとともに、１または複数のクロップ領域を可動領域とすることができる。可動領域は、その領域内の指定された被写体の動きに追従して自動的に移動するため、可動領域を指定して連写を行うことで、所望の動体の連続アップ写真を手軽に得ることができる。
また、特許文献２には、動画のクロップが可能な画像処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７５６８３号公報
【特許文献２】特開２００６−２７９８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、１画像（静止画または動画）の中に複数のクロップ領域を設定した場合、全ての領域内の被写体にピントが合うか否かが問題となる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明に係るデジタルカメラは、合焦光学系を有する撮影光学系と、前記合焦光学系を駆動する焦点調節手段と、撮影画面内に複数のクロップ領域を設定する設定手段と、前記複数のクロップ領域にそれぞれ対応する複数の被写体距離を求め、前記複数の被写体距離に基づいて絞り値を演算する演算手段と、前記演算された絞り値を、撮影を行う際の絞り値の下限値として撮影を行う撮影制御手段とを具備し、前記演算手段は、前記複数の被写体距離のうちの最小値の被写体距離と前記演算された絞り値とに基づいて第１の被写界深度の前端被写体距離と後端被写体距離とを算出し、前記複数の被写体距離のうちの最大値の被写体距離が前記第１の被写界深度の後端被写体距離を超えている場合は、前記最小値の被写体距離と前記最大値の被写体距離との中間被写体距離と前記演算された絞り値とに基づいて第２の被写界深度の前端被写体距離と後端被写体距離とを算出し、前記焦点調節手段は、前記最大値の被写体距離が前記第２の被写界深度の後端被写体距離以下、且つ前記最小値の被写体距離が前記第２の被写界深度の前端被写体距離以上となるときに、前記合焦光学系を前記中間被写体距離に対応するレンズ位置に駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数のクロップ領域を設定した場合に各々の領域内の被写体にピントが合う可能性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態におけるデジタルカメラの制御ブロック図。
【図２】撮影画面内に複数のクロップ領域を設定した場合の一例を示す図。
【図３】動画撮影時の処理手順を示すフローチャート。
【図４】絞り設定処理の詳細を示すフローチャート。
【図５】ＡＦ処理の詳細を示すフローチャート。
【図６】絞り値設定用テーブルの一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１〜図４により本発明の一実施形態を説明する。
図１は本発明に係るデジタルカメラの制御ブロック図である。撮影レンズ１は、合焦レンズや絞り１ａを含み、撮影レンズ１を透過した被写体光束は、撮像素子２で撮像され、その撮像信号は画像処理部３に入力される。画像処理部３を構成する画像処理回路３ａは、入力された撮像信号に種々の処理を施して画像データを生成する。画像データは、表示回路３ｂによる処理を経て、カメラ背面などに設けられた液晶モニタ４に表示される。
【０００９】
撮影モード設定時には、上記撮像および画像表示が繰り返され、いわゆるライブビュー表示（スルー画表示）が行われる。撮影指示がなされると改めて撮像が行われ、生成された画像データは、コンピュータで扱うことが可能な画像ファイルとして、記録／再生回路３ｃによりメモリカード等の記録媒体５に記録される。本実施形態のカメラは、静止画撮影のみならず、動画撮影も可能であり、動画撮影時には音声録音も同時になされる。
【００１０】
再生モードでは、記録媒体５に記録された画像データ（静止画データ、動画データ）を記録／再生回路３ｃにて読み出し、画像処理回路３ａおよび表示回路３ｂによる処理を経て液晶モニタ４に表示することができる。
【００１１】
絞り駆動部６は、ＣＰＵ７からの指示に応じて絞り１ａを駆動する。フォーカス駆動部８は、ＣＰＵ７からの指示に応じて合焦レンズを駆動し、焦点調節（ＡＦ）制御を行う。ズーム駆動部９は、ＣＰＵ７からの指示に応じてズーム駆動を行う。ＣＰＵ７は、操作部１０からの入力に応答して画像処理部３を制御したり、測光やＡＥ演算、絞り制御、シャッタ制御、焦点調節（ＡＦ）制御等を行う。操作部１０は、電源ボタンやレリーズボタン、ズームボタン、再生操作や情報入力等で用いる各種操作部材等を含む。レリーズボタンとは別に動画ボタン（動画の記録開始／停止を切換操作するためのボタン）を含んでもよい。
【００１２】
次に、カメラのクロップ機能について説明する。
本実施形態のカメラは、動画撮影に際し、撮影画面内に１または複数のクロップ領域を設定でき、設定されたクロップ領域を切り出して動画を再構成することができる。このようなクロップ機能は、例えばメニュー画面において設定／非設定を切換えることができる。
【００１３】
クロップ領域の指定は、撮影に先立ってスルー画上で行う。例えば撮影者がクロップ機能を設定すると、ＣＰＵ７は、液晶モニタ４に表示されたスルー画上の適当な位置に、クロップ領域を決める矩形枠（クロップ枠）をオーバーレイ表示する。ここで枠追加操作を行うことで、画面内にクロップ枠を追加することができる。表示されたクロップ枠は、その大きさおよび位置を画面内で自由に変更することができる。
【００１４】
図２はスルー画表示中の撮影画面例を示し、左奥に「家屋」があり、右手前に「猫」がいる構図である。ここでは、「家屋」および「猫」をそれぞれ囲む２つのクロップ枠Ｆ１，Ｆ２が設定されている。各枠Ｆ１，Ｆ２で囲まれた領域がクロップ領域Ａ１，Ａ２である。３以上のクロップ枠を設定することも可能である。図２のように、複数のクロップ領域は一部が重なっていてもよい。
【００１５】
上記の設定で動画撮影を行うと、画面全体を撮像して成る動画からクロップ領域Ａ１を切り出して成る動画（「家屋」を主体とした動画）と、クロップ領域Ａ２を切り出して成る動画（「猫」を主体とした動画）の２つの動画が得られる。これらの動画は、別々の動画ファイルとして記録媒体５に記録される。画面全体を撮像した元動画は、記録してもしなくてもよく、いずれにするかを撮影者が選択できるようにしてもよい。切り出された各動画は、当然ながら元動画と比べて解像度は低下するが、近年のデジタルカメラは高画素化が進んでいるため、切り出し領域がよほど小さくない限りは、切り出し動画でも画質が極端に低下することはない。
【００１６】
なお、いったん記録媒体５に記録された元動画の一部を切り出して新たな動画を構成するようにしてもよいし、撮像素子２から出力される撮像信号に対して切り出しを行い、切り出した信号から動画ファイルを生成して記録するようにしてもよい。あるいは、部分読み出しが可能な撮像素子（例えば、ＣＭＯＳ）を用いた場合は、クロップ領域の撮像信号のみを読み出して動画を構成してもよい。この場合は、元動画は始めから存在しないことになる。
【００１７】
また、撮影者がクロップ枠の位置および大きさを指定することでクロップ領域を設定するようにしたが、例えば液晶モニタ４にタッチパネルを配置したカメラでは、撮影者がいずれかの被写体をタッチすると、その被写体を含む領域がクロップ領域として設定されるようにしてもよい。さらに、撮影者がクロップ領域を設定するのではなく、カメラがスルー画を解析して被写体認識を行い、認識したいくつかの被写体をそれぞれ含む領域をクロップ領域として設定するようにしてもよい。一例として、公知の顔認識技術を用い、スルー画中に認識された複数の顔を含む領域をそれぞれクロップ領域としてカメラが設定するようにしてもよい。
【００１８】
また、カメラはクロップ領域の切り出しそのものは行わず、切り出しは別の装置（ソフトウェア）で行うようにしてもよい。この場合、後に切り取りを行う領域としてクロップ領域を予め登録しておくという形になる。カメラは、設定（登録）されたクロップ領域の座標情報を元動画に対応づけて記憶する。その後、元動画と座標情報とをセットで他の装置に取り込み、その装置に組み込まれた画像処理ソフトウェアが、座標情報に基づいて元画像からクロップ領域を切り出して動画を構成する。このように後から切り出しを行う場合は、複数のクロップ領域に対し、実際にその領域を切り出すか否かを撮影者が選ぶことができる。
【００１９】
ところで、１画面内に複数のクロップ領域を設定した場合、全てのクロップ領域の被写体までの距離が同一であることは稀であり、このため、１つのクロップ領域の被写体にピントを合わせると、他のクロップ領域を切り出して成る動画は終始ピントがぼけているといったことが起こり得る。ズームレンズであれば、なるべく広角側の焦点距離で撮影することで被写界深度が深くなり、上記のようなピンぼけを抑制できるが、状況によっては望遠側で撮影しなければならないこともある。
【００２０】
そこで本実施形態では、撮影絞り値に制限を加えるとともに、ピントを合わせる距離を工夫することで上記の問題に対処するようにした。これらは、複数のクロップ領域の被写体を被写界深度内に収め、全ての被写体にピントが合っているように見せるための措置である。
以下、詳細に説明する。
【００２１】
図３は動画撮影時の処理の一例を示すフローチャートである。
この処理は、動画撮影開始の操作に伴ってＣＰＵ７により起動される。なお、このとき上記スルー画表示がなされており、クロップ機能が設定されている場合は、スルー画に重ねてクロップ枠も表示されている。
【００２２】
まずステップＳ１で絞り設定処理を行う。その詳細を示す図４において、ステップＳ１１では、クロップ機能が設定されているか否かを判定し、設定されている場合はステップＳ１２に進み、２以上のクロップ領域が設定されているか否かを判定する。ステップＳ１２が肯定されるとステップＳ１３に進み、各クロップ領域に位置する被写体までの距離を取得する。例えば、位相差方式の焦点検出を行うものでは、焦点検出信号としてのデフォーカス量から被写体までの距離を求めることができる。具体的には、画面内に複数の焦点検出エリアを設けるとともに、そのエリアごとに焦点検出素子を設け、さらにデフォーカス量と被写体距離とを対応づけたテーブルをメモリに記憶させておく。距離取得時には、各クロップ領域に対応する焦点検出エリアのデフォーカス量を取得し、それに基づいて上記テーブルから該当する被写体距離を得る。
【００２３】
ステップＳ１４では、取得した複数の被写体距離からその最大値（最遠距離）Ｄmaxと最小値（最至近距離）Ｄminとを抽出し、それらの差ΔＤを求める。ステップＳ１５では、最小値Ｄminと、ステップＳ１４で求めた距離差ΔＤとに基づき、予め記憶された絞り値設定用テーブルから絞り値の下限を求める。
【００２４】
図６は絞り値設定用テーブルの一例を示している。基本的には、Ｄminが小さい（近い）ほど、また距離差ΔＤが大きいほど、絞り値の下限は大きくなる。これは、Ｄminが小さいほど被写界深度を手前側に広げる必要があるからであり、また距離差ΔＤを考慮するのは、ΔＤが大きいほど、深度の全体幅を広げる必要があるからである。例えば図２の例において、「猫」までの距離が１．５ｍ、「家屋」までの距離が１０ｍであったとすると、距離差ΔＤが比較的大きいので、絞り値の下限はＦ８となる。
【００２５】
なお、被写界深度は撮影レンズ１の焦点距離によっても変わるため、ズームレンズの場合は、焦点距離ごとにテーブルを作成し、実際の焦点距離に基づいて使用するテーブルを選ぶようにすることが望ましい。
【００２６】
ステップＳ１６では、被写体の輝度（予め測光により判明している）に基づいて撮影絞り値を演算する。ここではステップＳ１５での制限が課され、演算される絞り値が上記下限値を下回る（下限値よりも開放側の値になる）ことはない。具体的には、通常の方法で絞り値を演算し、その値が上記下限値よりも大きければその絞り値を撮影絞り値とし、下限値を下回る場合は下限値を撮影絞り値とする。ただし、撮影者が絞り値を指定するモード（絞り優先モード）が設定されていた場合は、ステップＳ１６で演算された絞り値が撮影者の指定した絞り値と一致しない場合がある。この場合はステップＳ１７が肯定され、その旨のメッセージを表示して撮影者に是非を問う。ステップＳ１８でＯＫの旨の操作を確認すると、ステップＳ１６での演算値を採用し、ＮＧの旨の操作を確認すると、ステップＳ１９で撮影者の指定した絞り値を撮影絞り値とする。
【００２７】
なお、ステップＳ１６で被写体輝度に基づいて演算された絞り値が上述の下限値を下回っているが故に、その下限値が撮影絞り値とされる場合には、そのまま（シャッタ秒時Ｔｖ，絞り値Ａｖ，ＩＳＯ感度Ｓｖを変更しないまま）ではそのときの撮影露出が適正露出にならない可能性がある。このような場合には、例えば適正露出が得られるように感度Ｓｖを上げて撮影を行うようにしてもよい。
【００２８】
一方、ステップＳ１１でクロップ機能が非設定と判定された場合、またステップＳ１２でクロップ領域が一つしか設定されていないと判定された場合は、ステップＳ２０で撮影絞り値を求める。これは、通常のＡＥ演算によって得られる絞り値、または撮影者によって設定された絞り値であり、上記のような制限が課されることはない。
【００２９】
その後、図３の処理に戻り、ステップＳ２において、上記決定された撮影絞り値に基づいて絞り駆動を行う。また同時にシャッタ秒時やＩＳＯ感度も決定する。
【００３０】
次に、ステップＳ３でＡＦ処理を行う。その詳細を示す図５において、ステップＳ３１ではクロップ機能が設定されているか否かを判定し、設定されている場合はステップＳ３２に進み、２以上のクロップ領域が設定されているか否かを判定する。ステップＳ３２が肯定されるとステップＳ３３に進み、まずＤminに相当する被写体にピントを合わせることを考える。そこで、図４のステップＳ１６で演算された撮影絞り値と、撮影距離としてのＤminと、そのときの撮影レンズの焦点距離とに基づいて被写界深度を演算し、Ｄminにピントを合わせた場合の被写界深度の前端距離ＤＮ１と、後端距離ＤＦ１とを得る。撮影絞り値に開放側の制限が設けられているので、制限なしの場合と比べて被写界深度は深くなる。
【００３１】
ステップＳ３４ではＤmaxとＤＦ１とを比較し、Ｄmax≦ＤＦ１であれば、距離Ｄminの被写体にピントを合わせた場合（Ｄminに対応するレンズ位置に合焦レンズをもたらした場合）に全てのクロップ領域の被写体が被写界深度内に収まることになるから、ステップＳ３５で距離Ｄminの被写体、つまり複数のクロップエリアの被写体のうち最も至近の被写体にピントが合うように合焦レンズを駆動する。
【００３２】
一方、ステップＳ３４が否定されるということは、Ｄminの被写体にピントを合わせたのでは、複数のクロップエリアの被写体のうち少なくとも最遠の被写体はピンぼけとなることを意味し、この場合はステップＳ３６に進む。ステップＳ３６では、ＤmaxとＤminの中間距離Ｄmidに対応するレンズ位置に合焦レンズをもたらすことを考える。Ｄmidは、例えばＤmaxに対応するレンズ位置と、Ｄminに対応するレンズ位置の中央のレンズ位置に対応する距離とされる。そして、図４のステップＳ１６で演算された撮影絞り値と、撮影距離としてのＤmidと、そのときの撮影レンズの焦点距離とに基づいて被写界深度を演算し、Ｄmidに対応するレンズ位置に合焦レンズをもたらした場合の被写界深度の前端距離ＤＮ２と、後端距離ＤＦ２とを得る。
【００３３】
ステップＳ３７では、Ｄmax≦ＤＦ2かつＤmin≧ＤＮ2が成立するか否かを判定する。ステップＳ３７が肯定されるということは、Ｄmidに対応するレンズ位置に合焦レンズをもたらした場合に全てのクロップ領域の被写体が被写界深度内に収まることになるから、ステップＳ３８でＤmidに対応するレンズ位置に合焦レンズを駆動する。
【００３４】
一方、ステップＳ３７が否定されるということは、Ｄmidに対応するレンズ位置に合焦レンズを駆動すると、少なくともいずれかのクロップ領域の被写体が被写界深度内に収まらないことを意味し、この場合はステップＳ３５で、Ｄminに対応するレンズ位置に合焦レンズを駆動する（至近優先）。
【００３５】
なお、ステップＳ３１でクロップ機能が非設定と判定された場合、またステップＳ３２でクロップ領域が一つしか設定されていないと判定された場合は、通常のＡＦ動作を行う。クロップ領域が設定されている場合は、そのクロップ領域の被写体にピントを合わせる。
【００３６】
ＡＦ処理後、図３のステップＳ４で動画撮影を開始する。ステップＳ５で動画撮影停止の操作がなされると、ステップＳ６で動画撮影を停止してメインの処理にリターンする。生成された１または２以上の動画は、記録媒体５に記録される。
【００３７】
なお、クロップ機能が非設定の場合、あるいはクロップ領域が１のみの場合は、動画撮影中も所定のアルゴリズムに基づいて所定の領域（例えば、画面中央部あるいはクロップ領域）の被写体にピントを合わせ続けるようにしてもよい。また、一般的には動画撮影中に絞り値が変更される（絞り１ａが駆動される）ことはない。これは、絞り駆動音が録音されることを防止するためである。
【００３８】
以上のように、２以上のクロップ領域を設定した場合、各領域の被写体距離に基づいて動画撮影の撮影絞り値に下限値が設定されるようにしたので、通常よりも被写界深度を深くすることができ、切り取った複数の動画のいずれにおいてもピンぼけを防止できる可能性が高まる。また、必要以上に絞りを絞り込むことがないので、シャッタ秒時が徒に遅くなったり、ＩＳＯ感度が徒に増加することもなく、像振れやノイズの増大を可能な限り抑えることができる。
【００３９】
ここで、もしΔＤが大きすぎる、あるいはＤminが近すぎるために、全クロップ領域の被写体を被写界深度内に収められない場合は、その旨のメッセージを表示し、動画撮影の是非を撮影者に問うようにしてもよい。また、動画撮影中に被写体が移動して被写界深度外に出てしまうことも考えられるので、動画撮影中も複数のクロップ領域の被写体が被写界深度内に収まっているか否かを判断し、被写界深度を逸脱した場合に警告を行うようにしてもよい。なお、少しぐらいは被写界深度を逸脱しても可とする考え方もあり、この場合は被写界深度を用いて許容ピント範囲を適宜設定し、その範囲を逸脱するか否かで警告の有無を決めてもよい。
【００４０】
さらに、動画撮影中に被写界深度（許容ピント範囲）を逸脱した被写体に対しては、その被写体が含まれるクロップ領域を「切り出し不適格領域」として、元動画に対応づけて記録するようにしてもよい。あるいは、各クロップ領域に対し、被写体が被写界深度を逸脱した時間帯をも含めて記録するようにしてもよい。この処置は、上述したように他の装置に元画像を取り込んでから切り出しを行う場合に有効である。すなわち、装置に組み込まれたソフトウェアが、切り出し不適格領域に対してはその旨を報知することで、操作者が不適格領域を切り出してピンぼけの動画を作成してしまうことを防止できる。また、被写体が被写界深度を逸脱した時間帯を記録しておけば、その時間帯をカットして動画の切り出しを行うこともできる。なお、上記元動画に対応づける情報は、元動画ファイルに埋め込んでもよいし、他のファイル（テキストファイル等）に記述されるようにしてもよい。
【００４１】
また、ピントを合わせる距離については図５のフローに限定されず、例えば撮影絞り値と焦点距離とから決まる過焦点距離に合焦レンズを設定するようにしてもよい。これによれば、無限遠から最大限手前の被写体までピントを合わせる（正確には、ピントが合っているように見せる）ことができ、上記のようなピンぼけを抑制できる。
【００４２】
さらに、本発明は動画撮影だけでなく、静止画撮影に対しても同様に適用可能である。この場合は、クロップ枠の設定後、レリーズボタンの半押し操作で上述と同様に撮影絞り値を決定し、全押し操作で撮影絞り値に基づいて絞り駆動を行い、しかる後に撮影を行うようにすればよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  撮影レンズ
１ａ  絞り
２  撮像素子
３  画像処理部
４  液晶モニタ
５  記録媒体
６  絞り駆動部
７  ＣＰＵ
８  フォーカス駆動部
９  ズーム駆動部
１０  操作部
Ａ１，Ａ２  クロップ領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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