(57)【要約】【課題】操作者による焦点合わせ制御を改善することのできる方法および装置を提供する。【解決手段】カメラ１００は、複数の焦点距離において合焦の測度を計算するためのソフトウェアを備えている。カメラは、焦点距離の関数としての合焦の測度の指示を有する。カメラはまた、現在の焦点位置の指示を有することもできる。カメラはまた、現在の被写界深度の指示を有することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離が調整可能であるレンズと、
前記レンズを介して画像を受け取り、複数の焦点距離に関する画像データを生成する光センサアレイと、
前記光センサアレイから前記画像データを受け取り、該画像データを用いて、前記複数の焦点距離それぞれにおける合焦の測度を計算するプロセッサと、
前記プロセッサにより制御され、焦点距離の関数として前記合焦の測度を示すインジケータと、
を備えているカメラ。
【請求項２】
前記インジケータが、前記複数の焦点距離内の、前記レンズが現在調整されている焦点距離を示す、請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
前記インジケータが、被写界深度を示す、請求項１に記載のカメラ。
【請求項４】
前記インジケータが、少なくとも１つの光源を備えている、請求項１に記載のカメラ。
【請求項５】
前記インジケータが、グラフィックディスプレイをさらに備えている、請求項１に記載のカメラ。
【請求項６】
光学ファインダをさらに備え、
前記インジケータが、前記光学ファインダを通して見ることができる、請求項１に記載のカメラ。
【請求項７】
前記インジケータが、前記カメラの本体の外部に配置されている、請求項１に記載のカメラ。
【請求項８】
カメラのプロセッサにより、複数の焦点距離における合焦の測度を計算するステップと、
前記カメラにより、該カメラの人間の操作者によって検出可能な方法で、焦点距離の関数として前記合焦の測度を示すステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記カメラにより現在の焦点距離を示すステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記カメラにより現在の被写界深度を示すステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的にはカメラに関し、より詳細にはカメラの焦点合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
完全な自動焦点合わせを行うカメラは、一般に、光センサアレイからのデジタル画像を解析し、画像のエッジコントラストが最大になるまでレンズの焦点距離を調整する。
【０００３】
画像のエッジコントラストの最大化により適切に焦点の合った画像を提供することができない状況がいくつかある。さらに、カメラの操作者は、カメラを手動で焦点合わせすることを選択する場合がある。操作者による焦点合わせの制御を改善する必要がある。
【発明の開示】
【０００４】
カメラは、焦点距離の関数として合焦の測度（measure of focus）を計算し、カメラの操作者にそれを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、自動焦点合わせを行うカメラの例を示す。本発明は、完全なオートフォーカスカメラに限定されないが、自動焦点合わせに関連して付加的な情報を提供するのに特に有用である。図１では、カメラ１００は、固定要素グループ１０２と、第１の可動要素グループ１０４と、第２の可動要素グループ１０６とを有する例示的なレンズ系を含む。可動要素グループおよび固定要素グループの数は任意であり、単なる例示である。他の好適なレンズの設計は、移動要素グループを１つだけ有してもよく、または移動要素グループを３つ以上有してもよく、あるいは全ての要素グループが移動してもよい。図１の例では、第１のモータ１０８が親ねじを駆動し、この親ねじは第１の可動要素グループ１０４に取り付けられたフォロアナット（follower nut）に取り付けられている。第２のモータ１１０が親ねじを駆動し、この親ねじは第２の可動要素グループ１０６に取り付けられたフォロアナットに取り付けられている。可動要素グループは、独立して移動して、ズームおよび焦点合わせの両方を行うようにする。
【０００６】
カメラ１００は、絞りが可変であるシャッタ／絞り１１２も含む。可変絞りは、レンズ系の一部であってもよいが、別個であってもよい。可変絞りは、機械式であっても電子式であってもよい。光センサアレイ１１４は、焦点合わせを制御するためおよびシーンからの光の輝度を測定するために用いられる。デジタルカメラでは、光センサアレイ１１４は、撮像アレイとしても用いられ得る。プロセッサ／コントローラ１１６は、光センサアレイから画像または光度データを受け取り、レンズ系および可変絞りを制御する。レンズ系の焦点は、連続的に可変であり得る。あるいは、レンズ系は、複数の個別の焦点設定を有してもよく、これら焦点設定は番号付けされてよく、それぞれの設定は所定の焦点距離を提供する。
【０００７】
カメラは、光学ファインダ１１８を任意に有することができ、プロセッサ１１６により制御されてファインダ１１８を通して見ることができる内部ディスプレイ１２０を任意に有することができる。光学ファインダ１１８の代替物として、または光学ファインダに加えて、カメラは、プロセッサ１１６により制御される外部ディスプレイ１２２を有することができる。ディスプレイ１２０または１２２は、ＬＥＤなどのいくつかの光源を含んでもよく、または制御可能な部分を含んでもよく、あるいはグラフィックディスプレイを含んでもよい。ディスプレイ１２０または１２２は、光レベル、充電、露出数などのインジケータを任意に含み得る。ディスプレイ１２２の位置は、任意に、カメラ本体に対して可変であることにより、可変の角度で見ることを可能にしてもよい。
【０００８】
合焦の測度を計算するアルゴリズムは、従来技術において既知である。たとえば、以下の論文は複数の技術を概説している。G. Ligthart and F. Groen, 「A Comparison of Different Autofocus Algorithms」, Proc. IEEE International Conference on Pattern Recognition, pp. 597-600, 1982: E. Krotkov, 「Focusing」, International Journal of Computer Vision, Vol.1, pp. 223-237, 1987: M. Subbarao and T Choi, 「Focusing Techniques」, SPIE, Vol. 1823, pp. 163-174, 1992: J. Lee, et al., 「Implementation of a Passive Automatic Focusing Algorithm for Digital Still Camera」, IEEE Transactions on Consumer Electronics, Vol. 41, No. 3, pp.449-454, 1995。
【０００９】
焦点距離が無限遠未満であるようにカメラのレンズ系が焦点合わせされる場合、焦点距離よりカメラに近い距離にある対象物はいくらかぼけて、焦点距離より遠い距離にある対象物もいくらかぼける。いかなるカメラのレンズ系、および撮像または観察技術でも、系全体の解像力に悪影響を及ぼさないほど、または平均的な人間の目には認識できないほど十分に小さい、許容可能なぼけが存在する。許容可能なぼけは、通常、フィルム面または光センサアレイ面上の円の直径として指定され、ぼけの直径（blur diameter）と呼ばれる（錯乱円とも呼ばれる）。フィルム面または光センサアレイ面における許容可能なぼけの直径を間接的に与え得る物理的制限は数多くある。たとえば、フィルムの場合、フィルム乳剤中の銀粒子より小さいぼけは目立たない。光センサアレイの場合、個々の光センサのピッチより小さいぼけは目立たない。デジタルディスプレイの場合、個々のディスプレイ要素のピッチより小さいぼけは目立たない。あるいは、許容可能なぼけは、平均的な人間の目に関して、たとえば、特定の距離から見た場合に特定の間隔にある線を解像する能力に関して定義され得る。カメラのレンズ系に関しては、焦点距離が無限遠未満で、許容可能なぼけの直径が指定されている場合、焦点距離よりカメラに近く、ぼけが指定された許容可能なぼけの直径を越える距離と、焦点距離よりカメラから遠く、ぼけが指定された許容可能なぼけの直径を越える遠点とがある。遠点と近点との間の距離が被写界深度であり、被写界深度内の対象物のぼけは、指定された許容可能なぼけの直径より小さい。
【００１０】
図２Ａは、焦点距離の関数としての合焦の測度のグラフ表示の一実施形態例である。横軸２００は、焦点距離、たとえば対数目盛でのメートルを示す。曲線２０２は、合焦の無次元測度を示し、垂直方向の高さの増加は、焦点距離の関数としての合焦の測度により測定された、合焦の向上を示す。任意の縦線２０４は、レンズが現在設定されている焦点距離を示す。任意の横線２０６は、現在のレンズの焦点距離および絞りに対する被写界深度を示す。
【００１１】
図２Ｂは、焦点距離の関数としての合焦の測度の表示の代替的な実施形態例を示す。図２Ｂでは、縦棒２０８は、個別の焦点距離における合焦の測度を示す。１つの棒は、特別な色、パターン、または濃度により、レンズが現在設定されているおおよその焦点距離を示す。
【００１２】
図２Ｃは、焦点距離の関数としての合焦の測度の表示の、別の代替的な実施形態例を示す。図２Ｃでは、個別の光源２１０は、焦点距離の個別の帯域それぞれにおける合焦の測度を示し、合焦の測度は、たとえば色または輝度により示され得る。
【００１３】
合焦の指示がディスプレイ１２２にある場合、およびディスプレイ１２２が光センサアレイにより撮像されているものをリアルタイムで表示する場合、カメラの操作者は、ディスプレイ１２２を用いてショットをフレーミングし、同時に合焦情報を見ることができる。ファインダ１１８がある場合、ディスプレイ１２０のインジケータは、ファインダ周辺にあってよく、操作者は、ファインダを用いてショットをフレーミングし、同時にディスプレイ１２０で合焦情報を見ることができる。
【００１４】
図３は、本発明による方法の一例を示す。ステップ３００において、カメラはレンズの焦点距離を調整する。ステップ３０２において、カメラは合焦の測度を計算する。ステップ３０４において、さらなる焦点距離が必要である場合、ステップ３００および３０２を異なる焦点距離で繰り返す。ステップ３０４において、対象の焦点距離それぞれについて合焦の測度が計算された場合、ステップ３０６において、カメラは焦点距離の関数として合焦の測度を計算し、それを示す。任意に、ステップ３０８において、カメラのディスプレイが現在の焦点距離を示し得る。任意に、ステップ３１０において、カメラのディスプレイが被写界深度を示し得る。
【００１５】
カメラの操作者は、図２Ａ〜図２Ｃに示す合焦情報を用いて、写真撮影の前に調整を行うことができる。たとえば、合焦情報は複数のピークを示すことができ、操作者は、合焦情報を用いて、自動焦点合わせのためにカメラがどのピークを用いているかを判断することができる。たとえば、人物が物体の前に立っている場合、操作者は、合焦情報から、カメラが人物ではなく物体に焦点を合わせていると判断することができる。あるいは、ディスプレイが被写界深度を示す場合、操作者は被写界深度を見て、絞りを開放し（被写界深度を浅くし）、それにより背景にあまり焦点が合わないようにするか、または絞りを絞って（被写界深度を深くして）被写界深度にさらなる対象物が含まれるようにすることができる。
【００１６】
あるいは、カメラの操作者は、手動で焦点合わせを制御することを選択し、手動焦点合わせの補助としてディスプレイを用いることができる。図４では、操作者は、レンズの焦点距離を手動で調整する（ステップ４００）。手動焦点合わせは、たとえば、ボタン、親指用ダイヤル、またはレンズリングを用いて行うことができる。ステップ４０２において、カメラは合焦の測度を計算する。ステップ４０４において、カメラは焦点距離の関数としての合焦の表示を更新する。なお、全ての焦点距離を測定できたとは限らないため、これは部分的な表示であり得る。手動焦点合わせモードでは、操作者が全ての焦点距離について手動で焦点合わせを行わない場合、カメラは全ての焦点距離についての合焦の測度を表示することができない。ステップ４０６において、操作者は、さらに焦点合わせを調整することができる（ステップ４００に戻る）か、他の操作に移ることができる。
【００１７】
ディスプレイは、自動焦点合わせの失敗を示すこともできる。たとえば、コントラストが低すぎてカメラが無限遠の焦点距離にデフォルト設定された場合があり、またはたとえば、カメラが対象物に近すぎてマクロモードが必要であり得る場合がある。自動焦点合わせは、照明が弱いことにより、操作者がストロボの使用とともに手動で焦点合わせする必要があり得る場合にも失敗する可能性がある。
【００１８】
本発明の上述の説明は、例示および説明のために提示された。網羅的であること、または本発明を開示とまさに同じ形態に制限することは意図されておらず、上記の教示に鑑みて他の変更形態および変形形態も可能であり得る。本発明の原理およびその実用的な用途を最もよく説明し、それにより当業者が意図される特定の用途に合うように本発明を様々な実施形態および様々な変更形態で最大に利用できるように、実施形態を選択および説明した。添付の特許請求の範囲は、従来技術により制限される範囲を除いて、本発明の他の代替的な実施形態を含むと解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の複数の実施形態例が実施され得るカメラの一実施形態例のブロック側面図である。
【図２Ａ】焦点距離の関数としての合焦の測度の表示の代替的な実施形態例を示す図である。
【図２Ｂ】焦点距離の関数としての合焦の測度の表示の代替的な実施形態例を示す図である。
【図２Ｃ】焦点距離の関数としての合焦の測度の表示の代替的な実施形態例を示す図である。
【図３】焦点距離の関数としての合焦の測度を示す方法の実施形態例のフローチャートである。
【図４】焦点距離の関数としての合焦の測度を手動焦点合わせの補助として示す方法の実施形態例のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１００：カメラ
１０２：固定要素グループ
１０４：第１の可動要素グループ
１０６：第２の可動要素グループ
１０８：第１のモータ
１１０：第２のモータ
１１２：シャッタ／絞り
１１４：光センサアレイ
１１６：プロセッサ
１１８：光学ファインダ
１２０：内部ディスプレイ
１２２：外部ディスプレイ
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2004234010.tif 000005
【図２Ｃ】
2004234010.tif 000006
【図３】
2004234010.tif 000007
【図４】
2004234010.tif 000008