(57)【要約】【課題】アクティブ方式の焦点合わせにおいて、受光の構成を簡単にするとともに被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高めることである。【解決手段】被写体からの光を取り込み結像する撮像レンズ部７１と、撮像レンズ部７１を介して結像された光を受光して画像信号を取得する撮像素子７５と、撮像レンズ部７１を介して前記被写体に光を照射する光源部７５２と、光源部７５２により撮像レンズ部７１を介して前記被写体に照射されて反射された光を、撮像レンズ部７１を介して撮像素子７５に受光させて光源像を取得し、当該光源像に基づいて前記被写体に対する撮像レンズ部７１の焦点の状態を判別する判別手段と、当該焦点のずれがあると判別された場合に、撮像レンズ部７１を駆動して当該焦点のずれを較正する較正手段と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を取り込み結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系を介して結像された光を受光して画像信号を取得する撮像素子と、
前記撮像光学系を介して前記被写体に光を照射する光源手段と、
前記光源手段により前記撮像光学系を介して前記被写体に照射されて当該被写体から反射された光を、当該撮像光学系を介して前記撮像素子に受光させて光源像を取得し、当該光源像に基づいて当該被写体に対する当該撮像光学系の焦点の状態を判別する判別手段と、
前記判別手段により焦点のずれがあると判別された場合に、前記撮像光学系を駆動して当該焦点のずれを較正する較正手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記撮像素子は、撮像面に前記光源手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記光源手段は、前記光学系の光軸上に設けられ、当該光軸の方向に光を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮影装置。
【請求項４】
前記光源手段から照射された光を前記撮像光学系を介して前記被写体の方向へ反射するとともに、前記撮像光学系を介して入射された光を前記撮像素子の方向へ透過するハーフミラーを備えることを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
【請求項５】
前記光源手段は、前記撮像光学系及び前記ハーフミラーの光軸上に設けられ、当該光軸方向に光を照射することを特徴とする請求項４に記載の撮影装置。
【請求項６】
前記ハーフミラーは、前記撮像光学系を介して入射された光を前記撮像素子に透過する面の一部又は全面にハーフミラー面を備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の撮影装置。
【請求項７】
前記ハーフミラー面は、前記光源像の光が透過する部分の中心から外側に行くにつれて段階的又は連続的に反射率が低いことを特徴とする請求項６に記載の撮影装置。
【請求項８】
前記光源手段と前記ハーフミラー面との光学距離と、前記撮像素子の撮像面と前記ハーフミラー面との光学距離と、が等しいことを特徴とする請求項６又は７に記載の撮影装置。
【請求項９】
前記光源手段は、単数の光源又は所定形状に配置した複数の光源を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記判別手段は、前記光源像の大きさに基づいて前記被写体に対する前記撮像光学系の焦点の状態を判別し、
前記較正手段は、前記焦点のずれがあると判別される場合に、前記光源像の大きさを小さくするように前記撮像光学系を駆動して当該焦点のずれを較正することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の撮影装置。
【請求項１１】
被写体からの光を取り込み結像する撮像光学系と、前記撮像光学系を介して結像された光を受光して画像信号を取得する撮像素子と、前記撮像光学系を介して前記被写体に光を照射する光源手段と、を備える機器に搭載されたコンピュータに、
前記光源手段により前記撮像光学系を介して前記被写体に照射されて当該被写体から反射された光を、当該撮像光学系を介して前記撮像素子に受光させて光源像を取得し、当該光源像に基づいて当該被写体に対する当該撮像光学系の焦点の状態を判別する機能と、
前記焦点のずれがあると判別された場合に、前記撮像光学系を駆動して当該焦点のずれを較正する機能と、
を実現させるための合焦プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を合焦して撮影する撮影装置及び合焦プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被写体を撮像してその撮像画像の画像データを記録するデジタルカメラがあった。そのデジタルカメラにおける焦点（ピント）合わせの構成の一つとして、アクティブ方式があった。
【０００３】
アクティブ方式では、デジタルカメラ本体に撮像素子とは別に発光部及び受光部を備え、その発光部から被写体に向けて光を照射し、その照射光が被写体を反射した反射光を受光部で受光し、その受光した光の光量に基づいて焦点合わせを行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、発光部から被写体に向けて撮影レンズを介して光を照射し、受光部で受光する構成も考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−３４３５７８号公報
【特許文献２】特開昭６０−２２５８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のアクティブ方式の焦点合わせにおいて、受光素子を撮像素子と別に設けるため、受光の装置構成が複雑になるという問題があった。また、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高める要請がある。
【０００６】
本発明の課題は、アクティブ方式の焦点合わせにおいて、受光の構成を簡単にするとともに被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
被写体からの光を取り込み結像する撮像光学系と、
前記撮像光学系を介して結像された光を受光して画像信号を取得する撮像素子と、
前記撮像光学系を介して前記被写体に光を照射する光源手段と、
前記光源手段により前記撮像光学系を介して前記被写体に照射されて当該被写体から反射された光を、当該撮像光学系を介して前記撮像素子に受光させて光源像を取得し、当該光源像に基づいて当該被写体に対する当該撮像光学系の焦点の状態を判別する判別手段と、
前記判別手段により焦点のずれがあると判別された場合に、前記撮像光学系を駆動して当該焦点のずれを較正する較正手段と、
を備えることを特徴とする撮影装置である。
更に、コンピュータに対して、上述した請求項１に記載の発明に示した主要機能を実現させるためのプログラムを提供する（請求項１１に記載の発明）。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮影装置において、
前記撮像素子は、撮像面に前記光源手段を備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の撮影装置において、
前記光源手段は、前記光学系の光軸上に設けられ、当該光軸の方向に光を照射することを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の撮影装置において、
前記光源手段から照射された光を前記撮像光学系を介して前記被写体の方向へ反射するとともに、前記撮像光学系を介して入射された光を前記撮像素子の方向へ透過するハーフミラーを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の撮影装置において、
前記光源手段は、前記撮像光学系及び前記ハーフミラーの光軸上に設けられ、当該光軸方向に光を照射することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の撮影装置において、
前記ハーフミラーは、前記撮像光学系を介して入射された光を前記撮像素子に透過する面の一部又は全面にハーフミラー面を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の撮影装置において、
前記ハーフミラー面は、前記光源像の光が透過する部分の中心から外側に行くにつれて段階的又は連続的に反射率が低いことを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の撮影装置において、
前記光源手段と前記ハーフミラー面との光学距離と、前記撮像素子の撮像面と前記ハーフミラー面との光学距離と、が等しいことを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか一項に記載の撮影装置において、
前記光源手段は、単数の光源又は所定形状に配置した複数の光源を備えることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか一項に記載の撮影装置において、
前記判別手段は、前記光源像の大きさに基づいて前記被写体に対する前記撮像光学系の焦点の状態を判別し、
前記較正手段は、前記焦点のずれがあると判別される場合に、前記光源像の大きさを小さくするように前記撮像光学系を駆動して当該焦点のずれを較正することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１又は１１に記載の発明によれば、光源手段から被写体への光の照射と、被写体からの反射光の撮像素子での受光とにより、撮像光学系に光を２度通過させるので、焦点がずれていれば、撮像光学系を１度通過させる場合に比べて２倍の焦点ずれが検出でき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高め、その焦点ずれの較正を容易に行うことができる。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、撮像素子が、撮像面に光源手段を備えるので、光源手段及び撮像素子をまとめてコンパクトにでき、撮影装置のサイズを小さくすることができるとともに、合焦時の光源像の大きさを最小にでき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度をより高め、その焦点ずれの較正をより容易に行うことができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、光学手段が、撮像光学系の光軸上に設けられ、当該光軸方向に光を照射するので、当該光軸を被写体に向けることにより、被写体に容易に照射光を照射できる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、ハーフミラーを備えるので、光源手段と撮像素子とを別体にでき、撮像素子の構造を簡単にできる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、光学手段が、撮像光学系及びハーフミラーの光軸上に設けられ、当該光軸方向に光を照射するので、当該光軸を被写体に向けることにより、被写体に容易に照射光を照射できる。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、撮像光学系を介して入射された光を撮像素子に透過する面の一部又は全面のハーフミラー面により、被写体への照射光の反射と被写体からの反射光の透過とを行うことができる。特に、撮像素子に透過する面の一部をハーフミラー面とすることにより、被写体の撮影画像におけるハーフミラー面の影響、即ち、画像全体が暗くなるのを低減できる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、ハーフミラー面が、光源像の光が透過する部分の中心から外側に行くにつれて段階的又は連続的に反射率が低いので、被写体の撮影画像におけるハーフミラー面の影響、即ち、画像全体が暗くなるのを低減できるとともに、画像が暗くなる境目をぼかすことができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、光源手段とハーフミラー面との光学距離と、撮像素子の撮像面とハーフミラー面との光学距離と、が等しいので、光源手段が撮像素子の撮像面に設けられる構成と光学的に等価であり、合焦時の光源像の大きさを最小にでき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度をより高め、その焦点ずれの較正をより容易に行うことができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明によれば、光源手段が単数の光源を有することにより、略点光源としての光源像を得ることができ、光源手段が所定形状に配置した複数の光源を有することにより、光量を増やすことができるとともに所定形状に対応する光源像を取得することができ、光源像の取得を容易にできる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明によれば、光源像の大きさに基づいて被写体に対する撮像光学系の焦点の状態を判別し、当該焦点のずれがある場合に、撮像光学系の駆動により光源像の大きさを小さくして焦点のずれを較正するので、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度をより高め、その焦点ずれの較正をより容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明に係る好適な第１及び第２の実施の形態を順に詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１〜図９を参照して、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。先ず、図１〜図３を参照して本実施の形態の装置構成を説明する。図１に、本実施の形態のデジタルカメラ１の構成を示す。図２に、撮像部７０の構成を示す。図３（ａ）に、撮像素子７５の撮像面の構成を示す。図３（ｂ）に、光源部７５２の構成を示す。
【００２９】
図１に示すように、本実施の形態のデジタル（スチル）カメラ１は、デジタルカメラ１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０と、入力部２０と、ＲＡＭ（Random Access Memory）３０と、表示部４０と、記憶部５０と、通信部６０と、撮像部７０と、記録媒体駆動部８０と、合焦ランプ９０等と、を備えて構成されており、各部はバス１００により接続されている。
【００３０】
ＣＰＵ１０は、デジタルカメラ１の各部を中央制御する。ＣＰＵ１０は、記憶部５０に記憶されているシステムプログラム及び各種アプリケーションプログラムの中から指定されたプログラムをＲＡＭ３０に展開し、ＲＡＭ３０に展開されたプログラムとの協働で、各種処理を実行する。このＣＰＵ１０とプログラムとの協働により、判別手段、また後述する光学系駆動部７４とともに較正手段が構成される。
【００３１】
入力部２０は、電源スイッチ、シャッタキー、撮影に関する各種設定キー及びカーソルキー等を備え、その各キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ１０に出力する。
【００３２】
ＲＡＭ３０は、揮発性のメモリであり、実行される各種プログラムやこれら各種プログラムに係るデータ等を一時的に記憶するワークエリアを形成する。
【００３３】
表示部４０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等のモニタにより構成され、ＣＰＵ１０から入力される表示信号の指示に従って、電子ファインダとして機能する場合のリアルタイムに変化する撮像画像としてのスルー画像、撮影された撮影画像、操作設定画面等を表示する。
【００３４】
記憶部５０は、実行される各種プログラムや各種データ等があらかじめ記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory）等の記録媒体（図示せず）と、撮像した画像データを記憶する画像データ記憶領域５１等を記憶する読み書き可能なフラッシュメモリ等の記録媒体（図示せず）とを備える。
【００３５】
通信部６０は、通信用ケーブル等により外部の電子機器、例えば、ＰＣ（Personal computer）等と接続され、画像データ等の情報の送受信を行う。なお、外部機器との接続は、赤外線や無線等の無線接続であってもよい。
【００３６】
撮像部７０は、図２に示すように、撮像レンズ部７１と、絞り機構７２と、センサ部７３と、光学系駆動部７４と、撮像素子７５と、取り込み制御部７６と、アナログ処理回路７７と、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）変換回路７８と、バッファレジスタ７９と、信号処理回路７Ａと、圧縮伸長回路７Ｂ等と、を備え、センサ部７３、光学系駆動部７４、取り込み制御部７６、バッファレジスタ７９、信号処理回路７Ａ及び圧縮伸長回路７Ｂがバス１００に接続される。
【００３７】
撮像レンズ部７１は、各種レンズ及び合焦レンズを含み、被写体からの光を撮像素子７５に結像する。合焦レンズは、光軸に沿った移動により焦点位置を移動する。絞り機構７２は、撮像レンズ部７１を介した光を絞り、露出を調整する。
【００３８】
センサ部７３は、光量センサを備え、その光量センサにより検知した光量の信号をＣＰＵ１０に出力する。光量は、例えば、絞り機構７２の絞り量の調整に用いられる。
【００３９】
光学系駆動部７４は、ＣＰＵ１０からの制御信号に基づいて、撮像レンズ部７１における合焦レンズの移動と、絞り機構７２の絞り量調整とを制御する。具体的には、センサ部７３によって検出された光量値がバス１００を介してＣＰＵ１０に出力され、ＣＰＵ１０で光量値に基づいて演算された絞り機構７２の絞り量を示す信号が光学系駆動部７４に出力され、その信号に基づいて光学系駆動部７４により絞り機構７２が駆動される。また、後述する撮影処理の合焦動作において、ＣＰＵ１０が合焦レンズの移動量を示す信号が光学系駆動部７４に出力されて、その信号に基づいて光学系駆動部７４が撮像レンズ部７１の合焦レンズの移動を行う。
【００４０】
撮像素子７５は、ＣＣＤ（Charge Coupled Diode）や、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の撮像素子であり、撮像レンズ部７１及び絞り機構７２を介して結像された光をアナログの電気信号である画像信号に変換する。図３（ａ）に示すように、撮像素子７５は、撮像面にマトリクス状に配置された複数の単位撮像部７５１を備える。各単位撮像部７５１は、入射光の光量に応じて画素信号に対応する電荷を蓄積する。その複数の画素信号により画像信号が形成される。また、図３（ｂ）に示すように、撮像素子７５は、撮像面の光軸位置の４つの単位撮像部７５１の縁に、複数の光源７５２ａからなる光源部７５２が配置される。
【００４１】
光源７５２ａは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＬＤ（LASER Diode）等により構成され、点光源であることが好ましいが、光量不足を補うため、点対称等で配置された複数の光源７５２ａで構成される。
【００４２】
取り込み制御部７６は、ＣＰＵ１０からの制御信号により、画像取り込みのタイミング信号を発生して撮像素子７５に出力する。そのタイミング信号に基づいて、撮像素子７５では、被写体の光が結像されて、各単位撮像部７５１に電荷が蓄積され、画素信号としての各電荷が順次読み出されて、各画素信号からなる画像信号としてアナログ処理回路７７に出力される。また、取り込み制御部７６は、ＣＰＵ１０からの制御信号により、光源部７５２の発光のタイミングを制御する。
【００４３】
アナログ処理回路７７は、信号のノイズを軽減させるＣＤＳ（Correlated Double Sampling：相関二重サンプリング）回路、信号の増幅を行うＡＧＣ（Automatic Gain Control：自動利得制御）回路等を備え、撮像素子７５から入力された画像信号に、ノイズ除去、色分離、ゲイン調整、ホワイトバランス等の各種処理を施してＡ／Ｄ変換回路７８に出力する。Ａ／Ｄ変換回路７８は、アナログ処理回路７７から入力されたアナログの画像信号をデジタルの画像データに変換してバッファレジスタ７９に出力する。
【００４４】
バッファレジスタ７９は、Ａ／Ｄ変換回路７８から入力された画像データを記憶する。
【００４５】
信号処理回路７Ａは、ＣＰＵ１０からの制御信号に基づいて、バッファレジスタ７９に記憶された画像データを輝度信号及び色差信号に変換して表示部４０に出力する。表示部４０では、その輝度信号及び色差信号に基づいて画像が表示される。圧縮伸長回路７Ｂは、ＣＰＵ１０からの制御信号に基づいて、バッファレジスタ７９に記憶された画像データを圧縮して記録媒体駆動部８０に出力する。
【００４６】
図１に戻り、記録媒体駆動部８０は、装着された記録媒体８１に対して画像データ等の情報を記録したり、既に記録されている画像データ等の情報を読み出すための駆動回路である。装着される記録媒体８１としては、スマートメディア（登録商標）、メモリースティック（登録商標）、コンパクトフラッシュ（登録商標）、ＳＤ（Secure Digital）カード、ｘＤピクチャカード、ＰＣカード、ＩＣ（Integrated Circuit）カード等の各種カードが用いることができる。記録媒体駆動部８０は、これらの記録媒体８１の各種類の何れか又は複数が装着可能である。
【００４７】
合焦ランプ９０は、点灯により合焦した旨を操作者に報知する。合焦した旨の報知は、合焦ランプ９０を用いる構成に限定されるものでなく、合焦ランプ９０に代えて音声出力部を備え、その音声出力部から合焦を示す音／音声の出力より報知する構成としてもよく、表示部４０に合焦した旨のメッセージ、マーク等を表示する構成としてもよい。
【００４８】
次に、図４〜図９を参照して、デジタルカメラ１の動作を説明する。図４（ａ）に、光源部７５２から被写体２００への光照射の状態を示す。図４（ｂ）に、被写体２００から撮像素子７５への光反射の状態を示す。図５（ａ）に、前ピン時の画像２１１を示す。図５（ｂ）に、合焦時の画像２１２を示す。図５（ｃ）に、後ピン時の画像２１３を示す。図６及び図７に、撮影処理の流れを示す。図８に、合焦位置２０３と規定値Ｂとの関係を示す。図９（ａ）に、山２４１に合焦する画面２３１を示す。図９（ｂ）に、人物２４２に合焦する画面２３２を示す。図９（ｃ）に、撮影時の画面２３３を示す。
【００４９】
図４を参照して、本実施の形態の合焦の原理を説明する。図４は、各部材及びその位置関係が模式的に示された概略図であり、星型の部分が、発光、反射又は受光を示す印である。
【００５０】
被写体２００に合焦する場合に、先ず、図４（ａ）に示すように、撮像素子７５の光源部７５２を発光させ、その光束が撮像レンズ部７１、絞り機構７２の光軸Ｌに沿って絞り機構７２及び撮像レンズ部７１を介して被写体２００に照射され、被写体２００上に光源像２０１が結像される。そして、図４（ｂ）に示すように、光源像２０１から出射される光束（被写体２００での反射波）が、光軸Ｌに沿って撮像レンズ部７１及び絞り機構７２を介して撮像素子７５の撮像面に照射され、その撮像面上に光源像２０２が結像される。
【００５１】
このとき、撮像レンズ部７１の合焦レンズの位置が適切に調整されて合焦されれば、被写体２００上に光源像２０１が正しく結像され、光源像２０２も正しく結像される。この合焦時には、図５（ｂ）に示すように、撮像素子７５において、大きさが最も小さい（直径が最も小さい）光源像２０２ｂを有する画像２１２が撮像される。
【００５２】
一方、焦点がずれたときは、光源像２０２の大きさが大きく結像される。合焦した目的物の位置が被写体２００の前にある時（前ピン時）には、図５（ａ）に示すように、撮像素子７５において、大きさが大きい（直径が大きい）光源像２０２ａを有する画像２１１が撮像される。また、合焦した目的物の位置が被写体２００の後ろにある時（後ピン時）には、図５（ｃ）に示すように、撮像素子７５において、大きさが大きい（直径が大きい）光源像２０２ｃを有する画像２１３が撮像される。
【００５３】
図４において、光源部７５２から出射した光束は、撮像レンズ部７１及び絞り機構７２を２回通過して光源像２０２を形成する。焦点がずれると、撮像レンズ部７１及び絞り機構７２を１回通過するアクティブ方式やパッシブ方式の合焦構成に比べて、光源像２０２のずれ量も２倍となる。このため、合焦動作時には光源像２０２を監視することで、合焦のための撮像レンズ部７１の合焦レンズ位置調整が容易となり、合焦の精度を高めることができる。
【００５４】
次いで、図６〜図９を参照して、デジタルカメラ１で実行される撮影処理を説明する。撮影処理は、被写体に焦点を自動的に合わせて画像データを撮影する処理である。
【００５５】
なお、デジタルカメラ１は、撮影時において、入力部２０のシャッタキーの半分押下した状態（いわゆる半押し）を１段押しとし、同じくシャッタキーの全部押下した状態（いわゆる全押し）を２段押しとする。１段押しでオートフォーカス及びフォーカスロックを行い、２段押しで撮影する。１段押し無しに２段押しをすると、オートフォーカスを行った後に撮影する。また、１段押し、２段押しは、それぞれ、シャッタキーの１回目の押下、２回目の押下とする構成としてもよい。
【００５６】
例えば、操作者からの入力部２０のシャッタキーを介する１段押し又は２段押しの入力をトリガとして、記憶部５０から撮影処理プログラムが適宜読み出されてＲＡＭ３０に展開され、ＣＰＵ１０と、展開された撮影処理プログラムとの協働により撮影処理が実行される。
【００５７】
また、撮影処理の実行中には、撮影の瞬間まで随時、撮像部７０により撮像されたスルー画像が表示部４０に表示されるものとする。
【００５８】
図６及び図７に示すように、先ず、撮像レンズ部７１の合焦レンズを光軸に沿って動かす移動量の単位がＡとして初期設定され、同じく合焦レンズを光軸に沿って動かす方向がＮ（前方向又は後方向）に初期設定される（ステップＳ１１）。例えば、図８に示すように、合焦レンズ７１１が光軸Ｌに沿って移動される方向Ｎが後に設定され、その移動単位がＡに設定される。図８において、合焦レンズ７１１が合焦位置２０３にくるときに合焦され、撮像素子７５に結像される光源像の中心が最も小さくなる。
【００５９】
そして、光源部７５２により発光が開始される（ステップＳ１２）。そして、撮像素子７５により、その発光により被写体に照射され反射された光束の光源像が撮像され、画像データが取得されてバッファレジスタ７９に記憶されて、その画像データ上の光源像が取得されてその直径が測定される（ステップＳ１３）。光源像の特定としては、例えば、光源部７５２が所定周波数の光束を発光する構成とし、画像データ上の前記所定周波数の部分が特定され、その特定した部分の直径が測定される。光源像の直径の測定としては、例えば、光源像の面積が測定され、光源像が略円形であるとして、その面積から直径が演算される。
【００６０】
そして、ステップＳ１３で測定された光源像の直径の値が、今回値としてＲＡＭ３０に記憶される（ステップＳ１４）。ＲＡＭ３０には、光源像の直径の値として、今回値と、今回値の測定の一つ前に測定された前回値と、が記憶されるものとする。そして、光源部７５２の発光が停止される（ステップＳ１５）。
【００６１】
そして、ＲＡＭ３０に記憶された今回値と前回値が読み出されて比較され、前回値＞今回値であるか否かが判別される（ステップＳ１６）。また、初めてステップＳ１６を通過する場合には、例えば、ステップＳ１７に移行されるものとする。前回値＞今回値である場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、光学系駆動部７４により、撮像レンズ部７１の合焦レンズがＮ方向に移動量Ａ進められる（ステップＳ１７）。そして、ＲＡＭ３０に記憶された今回値が前回値にコピーされる（ステップＳ１８）。
【００６２】
前回値＞今回値でない場合（前回値≦今回値）（ステップＳ１６；ＮＯ）、合焦レンズが−Ｎ方向（Ｎと反対方向）に移動量Ａ／２進められる（ステップＳ１９）。そして、方向Ｎが、−Ｎに設定され、移動量Ａが、Ａ／２に設定され（ステップＳ２０）、ステップＳ１８に移行される。
【００６３】
そして、移動量Ａが予め規定された規定値Ｂより大きい（Ａ＞Ｂ）か否かが判別される（ステップＳ２１）。規定値Ｂは、図８に示すように、焦点２０３が合焦されたとみなす範囲を表す移動量Ａの規定値である。例えば、規定値Ｂ＝０．２５［ｍｍ］とする。移動量Ａ＞規定値Ｂである場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、合焦レンズ７１１の次の移動（ステップＳ１７、Ｓ１９）により焦点が合焦位置にさらに近づくので、ステップＳ１２に移行される。
【００６４】
移動量Ａ＞規定値Ｂでない場合（移動量Ａ≦規定値Ｂ）（ステップＳ２１；ＮＯ）、合焦したとみなされるので、合焦ランプ９０が点灯される（ステップＳ２２）。そして、入力部２０のシャッタキーの押下が２段押しか否かが判別される（ステップＳ２３）。シャッタキーの押下が２段押しである場合（ステップＳ２３；ＹＥＳ）、撮像部７０において被写体が撮影され（ステップＳ２４）、撮影処理が終了される。
【００６５】
撮影では、撮像部７０において取り込み制御部７６により撮像素子７５に結像された画像信号が読み出され、その画像信号がアナログ信号処理回路７７及びＡ／Ｄ変換回路７８で処理され、撮影画像データとしてバッファレジスタ７９に記憶される。その撮影画像データは、圧縮伸長部７Ｂにより圧縮され又は圧縮されることなく、記憶部５０の画像データ記憶領域に記憶されたり、記録媒体駆動部８０により記録媒体８１に記録される。
【００６６】
シャッタキーの押下が２段押しでない場合（ステップＳ２３；ＮＯ）、１段押しであり、光学系駆動部７４により、撮像レンズ部１１の合焦レンズの位置が固定されてフォーカスロックされる（ステップＳ２５）。そして、入力部２０のシャッタキーの押下が解除されたか否かが判別される（ステップＳ２６）。シャッタキーの押下が解除された場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）、光学系駆動部７４により、フォーカスロックが解除され（ステップＳ２７）、撮影処理が終了する。
【００６７】
シャッタキーの押下が解除されていない場合（ステップＳ２６；ＮＯ）、入力部２０のシャッタキーの押下が２段押しであるか否かが判別される（ステップＳ２８）。シャッタキーの押下が２段押しである場合（ステップＳ２８；ＹＥＳ）、ステップＳ２４に移行される。シャッタキーの押下が２段押しでない場合（ステップＳ２８；ＮＯ）、１段押しが続行されており、ステップＳ２６に移行される。
【００６８】
ここで、図９を参照して撮影処理を具体例を挙げて説明する。山と人物を一画像内に入れて且つ人物に焦点を合わせて撮影する場合を説明する。図９（ａ）に示すように、表示部４０に表示されるスルー画像の画面２３１内に山２４１と人物２４２とを入れて撮影する場合に、光源部７５２からの発光により焦点合わせをする。被写体からの反射波の光源像を模式的に光源像２２４で表し、光源像２２４に重なる被写体の焦点を合わせるものとする。また、山２４１と人物２４２の焦点距離が異なるものとする。
【００６９】
仮に、画面２３１の構図で自動合焦すると、山２４１及び人物２４２が一画面内に入っているものの、山２４１に焦点を合わせるので、人物２４２がボケてしまう。そこで、撮影処理を実行して、図９（ｂ）に示すように、先ず、操作者は、デジタルカメラ１の撮像レンズ部７１を人物２４２に向けて、スルー画像の画面２３２の表示状態で、入力部２０のシャッタキーを１段押しし、それによりステップＳ１１〜Ｓ２１により人物２４２に合焦され、ステップＳ２２により合焦ランプ９０が点灯し、ステップＳ２５によりフォーカスロックがかかる。
【００７０】
操作者は、合焦ランプ９０の点灯を目視により確認後、１段押しの状態のまま（フォーカスロックしたまま）、撮像レンズ部７１を山２４１に向けて移動させ、山２４１及び人物２４２が入ったスルー画像の画面２３３の表示状態で、入力部２０のシャッタキーを２段押しし、それによりステップＳ２４により画面２３３の画像データが撮影されてバッファレジスタ７９に記憶される。画面２３３の画像は、人物２４２に合焦され且つ山２４１及び人物２４２を含む画像となる。
【００７１】
以上、本実施の形態によれば、光源部７５２から被写体への光の照射と、被写体からの反射光の撮像素子７５での受光とにより、受光の構成を簡単にできるとともに、撮像光学系（撮像レンズ部７１，絞り機構７２）に光を２度通過させるので、焦点がずれていれば、撮像光学系を１度通過させる場合に比べて２倍の焦点ずれが検出でき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高め、その焦点ずれの較正を容易に行うことができる。
【００７２】
また、撮像素子７５が、撮像面に光源部７５２を備えるので、光源部７５２及び撮像素子７５をまとめてコンパクトにでき、デジタルカメラ１のサイズを小さくすることができるとともに、合焦時の光源像の大きさ（直径）を最小にできる。
【００７３】
これに関して、光源像の直径に基づいて撮像光学系の焦点の状態を判別し、当該焦点のずれがある場合に、撮像レンズ部７１の焦点レンズの駆動により光源像の直径を小さくして焦点のずれを較正するので、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度をより高め、その焦点ずれの較正をより容易に行うことができる。
【００７４】
また、光学手段７５２が、撮像レンズ部７１、絞り機構７２の光軸Ｌ上に設けられ、当該光軸Ｌ方向に光を照射するので、光軸Ｌを被写体に向けることにより、被写体に容易に照射光を照射できる。
【００７５】
また、光源部７５２が、単位撮像部７５１の縁に点対称に配置した複数の光源７５２ａを有するので、略円形の光源像を得ることができ、その光源像の光量を増やすことができ、光源像の取得をさらに容易にできる。
【００７６】
（第２の実施の形態）
図１０及び図１１を参照して、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。図１０に、撮像部７０ａの構成を示す。図１１（ａ）に、光源部７Ｃから被写体２００への光照射の状態を示す。図１１（ｂ）に、被写体２００から撮像素子７５ａへの光反射の状態を示す。
【００７７】
以下、本実施の形態は、第１の実施の形態と共通する部分を含むので、説明の重複を避けるため、第１の実施の形態と異なる部分を主として説明する。
【００７８】
本実施の形態の形態のデジタルカメラは、第１の実施の形態のデジタルカメラ１の撮像部７０を、図１０に示す撮像部７０ａに代えたものである。撮像部７０ａは、撮像部７０に比較して、撮像素子７５、取り込み制御部７６をそれぞれ撮像素子７５ａ、取り込み制御部７６ａに代え、新たに、光源部７Ｃと、ハーフミラー７Ｄと、を備えて構成される。
【００７９】
撮像素子７５ａは、撮像素子７５と同様であるが、光源部を備えないものである。取り込み制御部７６ａは、取り込み制御部７６と同様であるが、光源部の制御を行わないものである。
【００８０】
光源部７Ｃは、ＬＥＤ、ＬＤ等により構成され、ＣＰＵ１０の制御により光束をハーフミラー７Ｄに照射する。光源部７Ｃは、点光源であることが好ましいが、光量不足を補うため、点対称等で配置された複数の光源で構成されることとしてもよい。
【００８１】
ハーフミラー７Ｄは、ガラス又は透明樹脂の２つの透明部材と、２つの透明部材の接合面（ハーフミラー７Ｄの側面の斜辺に対応する面、撮像レンズ部７１，絞り機構７２を介して入射された光を撮像素子７５ａに透過する面）の全面に反射率が一様のハーフミラー面７Ｄ１を備え、光源部７Ｃから出射された光束を９０°曲げるよう反射し、絞り機構７２及び撮像光学系７１を介して被写体方向に照射するとともに、撮像光学系７１及び絞り機構７２を介して入射された被写体からの光束を、ハーフミラー面７Ｄ１を介して撮像素子７５ａ方向に透過させる。
【００８２】
次に、本実施の形態の撮影装置の動作を説明する。先ず、図１１を参照して、本実施の形態の合焦の原理を説明する。図１１は、各部材及びその位置関係が模式的に示された概略図であり、星型の部分が、発光、反射又は受光を示す印である。また、光源部７Ｃと、ハーフミラー７Ｄのハーフミラー面７Ｄ１との間の光学距離ａと、ハーフミラー面７Ｄ１と、撮像素子７５ａの撮像面との間の光学距離ｂとは、同じ値である。また、撮像レンズ部７１、絞り機構７２及びハーフミラー７Ｄの光軸として、ハーフミラー７Ｄにより折り曲げられた光軸を光軸Ｌ１とし、ハーフミラー７Ｄにより透過される光軸を光軸Ｌ２とする。
【００８３】
被写体２００に合焦する場合に、先ず、図１１（ａ）に示すように、光源部７Ｃを発光させ、その光束が光軸Ｌ１に沿ってハーフミラー７Ｄに入射し、ハーフミラー７Ｄにより反射され、光軸Ｌ１に沿って絞り機構７２及び撮像レンズ部７１を介して被写体２００に照射され、被写体２００上に光源像２０４が結像される。そして、図１１（ｂ）に示すように、光源像２０４から出射される光束（被写体２００での反射波）が、光軸Ｌ２に沿って撮像レンズ部７１、絞り機構７２及びハーフミラー７Ｄを介して撮像素子７５の撮像面に照射され、その撮像面上に光源像２０５が結像される。
【００８４】
このとき、撮像レンズ部７１の合焦レンズの位置が適切に調整されて合焦されれば、被写体２００上に光源像２０４が正しく結像され、光源像２０５も正しく結像される。この合焦時には、第１の実施の形態と同様に、撮像素子７５ａにおいて、大きさが最も小さい（直径が最も小さい）光像を有する画像が撮像される。また、焦点がずれたときは、光源像２０４が大きく結像される。
【００８５】
また、本実施の形態の撮影処理は、第１の実施の形態の撮影処理と同様である。
【００８６】
以上、本実施の形態によれば、光源部７Ｃから被写体への光の照射と、被写体からの反射光の撮像素子７５での受光とにより、受光の構成を簡単にできるとともに、撮像光学系（撮像レンズ部７１、絞り機構７２）に光を２度通過させるので、焦点がずれていれば、撮像光学系を１度通過させる場合に比べて２倍の焦点ずれが検出でき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度を高め、その焦点ずれの較正を容易に行うことができる。
【００８７】
また、ハーフミラー７Ｄを備えるので、光源部７Ｃと撮像素子７５ａとを別体にでき、撮像素子７５の構造を簡単にできる。特に、撮像素子７５として、汎用の撮像素子を利用することとしてもよい。
【００８８】
また、撮像光学系を介して入射された光を撮像素子７５に透過する面の全面のハーフミラー面７Ｄ１により、被写体への照射光の反射と被写体からの反射光の透過とを行うことができる。加えて、光源部７Ｃとハーフミラー面７Ｄ１との光学距離ａと、撮像素子７５の撮像面とハーフミラー面７Ｄ１との光学距離ｂと、が等しいので、第１の実施の形態の光源部が撮像素子の撮像面に設けられる構成と光学的に等価であり、合焦時の光源像の大きさを最小にでき、被写体に対する撮像光学系の焦点ずれの検出精度をより高め、その焦点ずれの較正をより容易に行うことができる。
【００８９】
また、撮像素子が、撮像レンズ部７１、絞り機構７２及びハーフミラー７Ｄの光軸Ｌ１上に設けられ、当該光軸Ｌ１方向に光を照射するので、撮像レンズ部７１側の光軸Ｌ１を被写体に向けることにより、被写体に容易に照射光を照射できる。
【００９０】
なお、上記各実施の形態における記述は、本発明に係る撮影装置の一例であり、これに限定されるものではない。
【００９１】
例えば、上記第２の実施の形態において、ハーフミラー７Ｄが側面の斜辺の全面に亙りハーフミラー面７Ｄ１を設けることを特徴とするが、これに限定されるものではない。例えば、図１２に示すハーフミラーとしてもよい。図１２（ａ）に、ハーフミラー７Ｅの構成を示す。図１２（ｂ）に、ハーフミラー面７Ｅ３の構成を示す。図１２（ｃ）に、ハーフミラー７Ｆの構成を示す。
【００９２】
ハーフミラーとして、図１２（ａ）に示すように、ガラス又は透明樹脂等の透明板７Ｅ２と、透明板７Ｅ２上の、撮像レンズ部７１，絞り機構７２を介して入射された光を撮像素子７５ａに透過する面の一部に、反射率が一様のハーフミラー面７Ｅ１を有するハーフミラー７Ｅを用いる構成としてもよい。この構成によれば、撮像素子に透過する面の一部をハーフミラー面７Ｅ１とすることにより、被写体の撮影画像におけるハーフミラー面の影響がある領域を小さくできる。
【００９３】
また、ハーフミラー面７Ｅ１に代えて、図１２（ｂ）に示すように、中心から外側に向かって段階的に反射率が低くなっていくハーフミラー面７Ｅ３を有する構成としてもよい。この構成によれば、被写体の撮影画像におけるハーフミラー面の影響、即ち、画像全体が暗くなるのを低減できる。また、ハーフミラー面７Ｅ１を、中心から外側に向かって連続的に反射率が低くなっていくハーフミラー面としてもよく、同様の効果の他に画像が暗くなる境目をぼかすことができる。
【００９４】
また、ハーフミラーとして、図１２（ｃ）に示すように、ガラス又は透明樹脂等の２つの透明部材７Ｆ２と、２つの透明部材７Ｆ２間の接合面の一部領域に設けられる反射率が一様のハーフミラー面７Ｆ１と、を有するハーフミラー７Ｆを用いる構成としてもよい。
【００９５】
また、ハーフミラー面７Ｆ２、上記第２の実施の形態のハーフミラー７Ｄのハーフミラー面７Ｄ１において、中心から外側に向かって段階的又は連続的に反射率が低くなっていく構成としてもよい。また、上記第２の実施の形態のハーフミラー７Ｄが、透明板上に全面のハーフミラー面を設ける構成としてもよい。
【００９６】
また、上記各実施の形態においては、撮影装置として静止画像を撮影するデジタルスチルカメラを説明したがこれに限定されるものではない。例えば、本発明の撮影装置としては、携帯電話機、ＰＨＳ（Personal Handyphone System）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等に搭載される撮影ユニットとしてもよい。また、撮影装置として、動画像を撮影するデジタルムービーカメラ等や、その他の電子画像の撮影機能を有する撮影装置としてもよい。
【００９７】
また、上記各実施の形態においては、撮影処理において焦点合わせを自動的に行う構成としたがこれに限定されるものではない。例えば、手動により焦点合わせを行う構成としてもよい。具体的には、撮影処理のステップＳ１３で取得する光源像を有する画像を表示部４０に表示し、操作者がその光源像を見てその光源像が小さくなるように撮像レンズ部７１の焦点レンズの駆動方向及び駆動量を入力部２０から入力し、その入力値に応じて焦点レンズを駆動すること、を繰り返すことにより、手動により焦点合わせを行うこととしてもよい。この場合、表示画面において、光源像を操作者が目視により容易に認識できるように、光源像部分を強調することが好ましい。
【００９８】
また、上記第１の実施の形態では、所定周波数の発光を行う複数の光源７５２ａを点対称に並べて配置し、略円形の光源像を取得する構成であるとしたが、これに限定されるものではない。例えば、矩形等のパターン形状に複数の光源を配置し、撮影処理のステップＳ１３で、そのパターン形状に対応する光源像を含む撮像画像から、そのパターン形状の対応部分を抜き出すことにより光源像を取得する構成としてもよい。
【００９９】
また、上記第２の実施の形態では、撮像レンズ部７１、絞り機構７２と撮像素子７５ａとの間にハーフミラー７Ｄを固定して設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ハーフミラー７Ｄの位置を変更する駆動部を設け、合焦時に、撮像レンズ部７１、絞り機構７２と撮像素子７５との間にハーフミラー７Ｄを位置させ、撮影時に、前記駆動部により、撮像レンズ部７１、絞り機構７２と撮像素子７５ａとの間から外すようにハーフミラー７Ｄを移動させ、撮像素子７５ａでの撮像画像にハーフミラー７Ｄの影響が出ないようにする構成等としてもよい。
【０１００】
また、上記第１の実施の形態では、撮像光学系としての撮像レンズ部７１の光軸Ｌ上で且つ撮像素子７５の撮像面上に光源部７５２を設ける構成としたが、これに限定されるものではない。光源部７５２から照射される照射光と、被写体から反射される反射光とが、撮像レンズ部７１を通過し、撮像素子７５で受光できる構成であれば、撮像素子７５の撮像面の光軸以外の位置に光源部を設ける構成としてもよく、さらに、光源部を撮像素子７５と別体にして設ける構成としてもよい。
【０１０１】
同様に、上記第２の実施の形態では、撮像レンズ部７１及びハーフミラー７Ｄの光軸Ｌ１上に光源部７Ｃを設ける構成としたが、これに限定されるものではない。光源部７Ｃから照射される照射光と、被写体から反射される反射光とが、撮像レンズ部７１を通過し、撮像素子７５ａで受光できる構成であれば、上記光軸Ｌ１以外の位置に光源部を設ける構成としてもよい。
【０１０２】
また、上記各実施の形態における各装置等の各構成要素の細部構成、及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態のデジタルカメラ１の構成を示すブロック図である。
【図２】撮像部７０の構成を示すブロック図である。
【図３】（ａ）は、撮像素子７５の撮像面の構成を示す図である。（ｂ）は、光源部７５２の構成を示す図である。
【図４】（ａ）は、光源部７５２から被写体２００への光照射の状態を示す図である。（ｂ）は、被写体２００から撮像素子７５への光反射の状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、前ピン時の画像２１１を示す図である。（ｂ）は、合焦時の画像２１２を示す図である。（ｃ）は、後ピン時の画像２１３を示す図である。
【図６】撮影処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６の続きを示すフローチャートである。
【図８】合焦位置２０３と規定値Ｂとの関係を示す図である。
【図９】（ａ）は、山２４１に合焦する画面２３１を示す図である。（ｂ）は、人物２４２に合焦する画面２１２を示す図である。（ｃ）は、撮影時の画面２３３を示す図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態の撮像部７０ａの構成を示すブロック図である。
【図１１】（ａ）は、光源部７Ｃから被写体２００への光照射の状態を示す図である。（ｂ）は、被写体２００から撮像素子７５ａへの光反射の状態を示す図である。
【図１２】（ａ）は、ハーフミラー７Ｅの構成を示す図である。（ｂ）は、ミラー部７Ｅ２の構成を示す図である。（ｃ）は、ハーフミラー７Ｆの構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１  デジタルカメラ
１０  ＣＰＵ
２０  入力部
３０  ＲＡＭ
４０  表示部
５０  記憶部
５１  画像データ記憶領域
６０  通信部
７０，７０ａ  撮像部
７１  撮像レンズ部
７２  絞り機構
７３  センサ部
７４  光学系駆動部
７５，７５ａ  撮像素子
７５１  単位撮像部
７５２  光源部
７５２ａ  光源
７６，７６ａ  取り込み制御部
７７  アナログ処理回路
７８  Ａ／Ｄ変換回路
７９  バッファレジスタ
７Ａ  信号処理回路
７Ｂ  圧縮伸長回路
７Ｃ  光源部
７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ  ハーフミラー
７Ｅ２  透明板
７Ｄ１，７Ｅ１，７Ｅ３，７Ｆ１  ハーフミラー面
７Ｆ２  透明部材
８０  記録媒体駆動部
８１  記録媒体
９０  合焦ランプ
１００  バス
【図１】
2006235193.tif 000003
【図２】
2006235193.tif 000004
【図３】
2006235193.tif 000005
【図４】
2006235193.tif 000006
【図５】
2006235193.tif 000007
【図６】
2006235193.tif 000008
【図７】
2006235193.tif 000009
【図８】
2006235193.tif 000010
【図９】
2006235193.tif 000011
【図１０】
2006235193.tif 000012
【図１１】
2006235193.tif 000013
【図１２】
2006235193.tif 000014