(57)【要約】【課題】　撮影される光景の輝度が低い場合に使用するためのレンズ焦点調節機構を備えるカメラを提供する。【解決手段】　カメラ１００であって、光センサ１１４と、所定範囲を有するストロボ１１６と、レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０と、自動的に設定されるレンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の焦点調節機構とを備え、レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の焦点調節機構には、光センサ１１４が受け取る光の輝度が所定の閾値より低い場合に、ストロボ１１６の所定範囲内の焦点距離が与えられるようになっている。【選択図】　図１
2004070356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　光センサと、
　所定範囲を有するストロボと、
　レンズ系と、
　自動的に設定される前記レンズ系の焦点調節機構とを備え、このレンズ系の焦点調節機構は、前記光センサが受け取る光の輝度が所定の閾値より低い場合に、前記ストロボの所定範囲内に焦点距離が設定されるようになっているカメラ。
【請求項２】
　前記ストロボは、最大作動距離を有しており、前記レンズ系の焦点調節機構は、前記光センサが受け取る光の輝度が前記所定の閾値より低い場合に、前記ストロボの最大作動距離まで達するように前記レンズ系の被写界深度を与えるようになっている請求項１に記載のカメラ。
【請求項３】
　可変絞りと、
　最大エネルギーを有する前記ストロボとをさらに備え、前記可変絞りは、前記ストロボの最大エネルギーが第１の絞りにおいて必要ではない場合に、該第１の絞りよりも小さくなるように自動的に設定されるようになっている請求項２に記載のカメラ。
【請求項４】
　カメラによって光景の輝度を測定するステップと、
　レンズ系の焦点調節機構を前記カメラによって自動的に調整することであって、前記測定した輝度が閾値よりも低い場合に、前記レンズ系の焦点距離がストロボの所定範囲内であるように調整するステップとを含む方法。
【請求項５】
　前記ストロボのために、最大電力以下の電力が第１の絞りにおいて必要であることを前記カメラが決定するステップと、
　前記ストロボのために、最大電力以下の電力が前記第１の絞りにおいて必要である場合に、前記カメラが自動的に絞りを前記第１の絞りよりも小さくなるように縮小するステップとをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
　前記レンズ系の焦点調節機構を前記カメラによって自動的に調整して、前記レンズ系の被写界深度が前記ストロボの最大作動距離まで達するようにするステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
　自動焦点合わせを試みることなく前記レンズ系の焦点調節機構を前記カメラによって自動的に調整して、前記レンズ系の焦点距離がストロボの所定範囲内であるようにするステップをさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
　前記レンズ系の焦点調節機構を調整して、前記レンズ系の被写界深度が前記ストロボの最大作動距離まで達するようにするステップをさらに含む請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、包括的にカメラに関し、特にカメラの調整可能な焦点合わせに関する。
【背景技術】
【０００２】
　カメラには、手動設定されたカメラモードによって焦点距離が決まる、様々な形態の半自動焦点合わせ機能を備えたものがある。また、カメラによっては、全自動焦点合わせ機能を備えているものもある。全自動焦点合わせ機能を備えるカメラは、一般的に、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ようになっている。しかしながら、画像エッジコントラストを最大化することによって、適正に焦点が合わせられた画像を得ることができない場合がある。１つの例が、低輝度の光景(scene)である。自動的に光景のエッジコントラストを最大化することによって適正に焦点合わせされた画像が得られない場合であっても、適正に焦点合わせされた写真が必要とされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
　本発明の目的は、撮影される光景の輝度が低い場合に使用するためのレンズ焦点調節機構を備えるカメラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
　光景の輝度がストロボを必要とするものであれば、任意選択で絞りを縮小することができ、焦点距離がストロボの範囲内であるようにレンズ焦点設定を行う。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
　図１は、自動焦点合わせ機能を備える例示的なカメラを示している。本発明は、オートフォーカスカメラに限定されるのではなく、オートフォーカスによって満足のゆく画像が得られない可能性のある状況において、遅れ(delay)を減らし、適当な画像を提供するのに特に有用である。図１において、カメラ１００は、第１の可動素子群１０２と、第２の可動素子群１０４と、固定素子群１０６とを有する例示的なレンズ系を備えている。可動素子群１０２、１０４、および固定素子群１０６の数は任意であり、一つの例示にすぎない。他の適当なレンズの設計においては、１つだけの可動素子群を有するか、または３つ以上の可動素子群を有するか、あるいは全ての素子群が可動である場合がある。図１の例において、第１のモータ１０８は親ねじを駆動し、この親ねじが、第１の可動素子群１０２に取り付けられた従動ナットに取り付けられている。第２のモータ１１０は親ねじを駆動し、この親ねじが、第２の可動素子群１０４に取り付けられた従動ナットに取り付けられている。可動素子群１０２、１０４は、それぞれ個別に動いてズームおよび合焦の双方を提供するようになっている。
【０００６】
　カメラ１００は、可変絞り１１２も備えている。この可変絞り１１２は、レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０の一部であっても独立していてもよい。可変絞り１１２は、機械的であっても電子的であってもよい。カメラ１００は、光センサアレイ１１４を用いて合焦制御を行い、また、光景からの光の輝度を測定するようになっている。デジタルカメラにおいて、光センサアレイ１１４を撮像アレイとして用いることもできる。ストロボ１１６は、微弱光の状況において用いられている。ストロボ１１６がカメラ１００に取り付けられる場合も、取り付けられない場合もある。プロセッサ／コントローラ１１８は、光センサアレイ１１４から画像、すなわち光の強さデータを受け取り、レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、可変絞り１１２、およびストロボ１１６を調節するようになっている。レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は、連続的に変わることができる焦点を有する場合がある。あるいは、レンズ系１０２、１０４、１０６、１０８、１１０は、複数の離散的な焦点設定を有し、番号を付けることができ、各設定によって所定の焦点距離が与えられる場合がある。絞り１１２は、連続的に可変であっても、多数の離散的な設定を有していてもよい。
【０００７】
　カメラのレンズ系が焦点合わせされて、焦点距離が無限大以下となる場合、焦点距離よりもカメラに近い距離にある被写体は何らかのボケ（不鮮明な状態）を含むこととなり、焦点距離よりもより遠く離れた距離にある被写体も何らかのボケを含むようになる。あらゆるカメラレンズ系、および撮像ならびに表示技術は、全体のシステムの分解能に悪影響を及ぼさない、すなわち平均的な人間の目では感知できない程度に十分に小さい、許容可能なボケが存在している。許容可能なボケは、通常は、フィルム平面、または光センサアレイ平面上の円の直径として規定され、ボケ直径と呼ばれている（錯乱円とも呼ばれている）。フィルム平面、または光センサアレイ平面において許容可能なボケ直径を間接的に与えることができる物理的制約がいくつかある。たとえば、フィルムの場合、フィルム乳剤中の銀粒子よりも小さいボケは目立たないであろう。光センサアレイの場合、個々の光センサのピッチよりも小さいボケは目立たないであろう。デジタルディスプレイの場合、個々のディスプレイ素子のピッチよりも小さいボケは目立たないであろう。あるいは、許容可能なボケは、平均的な人間の目、たとえば、特定の距離から見たときに特定の間隔の線を分解する能力によって定義することができる。カメラレンズ系において、焦点距離が無限大以下で、許容可能なボケ直径が規定されている場合、焦点距離よりもカメラに近い距離があり、そこにおいてボケは規定の許容可能なボケ直径を超え、また焦点距離よりもカメラからより離れた遠い地点があり、そこにおいてボケは規定の許容可能なボケ直径を超える。遠い地点と近い地点との差は被写界深度であり、被写界深度内の被写体のボケは、規定の許容可能なボケ直径以下である。
【０００８】
　カメラレンズ系は、焦点合わせをして、焦点距離を無限大にすることができる。あるいは、カメラレンズ系は、焦点合わせをして、焦点距離を無限大以下にすることができ、被写界深度がちょうど無限大に達する(extend just to infinity)。被写界深度がちょうど無限大に達するときの焦点距離は、過焦点距離と呼ばれている。過焦点距離Ｈは、以下の式によって近似することができる。
【０００９】
　　　　　　Ｈ＝−ｆＡ／Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（式１）
【００１０】
　（式１）では、ｆは焦点距離、Ａは絞り、Ｂはフィルム平面または光センサアレイ平面において許容可能なボケ直径を示している。たとえば、Ｗａｒｒｅｎ　Ｊ．　Ｓｍｉｔｈ著「Ｍｏｄｅｒｎ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ」２ｎｄ．ｅｄ．（Ｂｏｓｔｏｎ：　ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ，１９９０）ｐｐ．１４５〜１４８を参照されたい。
【００１１】
　図２は、本発明に係る方法の例示的な実施形態を示している。図示の方法において、カメラ１００は、許容可能な画像を形成する可能性のあるレンズ焦点調節機構、および任意選択で絞り調節機構を選択するようになっている。ステップ２００において、観察される光景の輝度（光の強度）が測定されている。たとえば、図１のカメラ１００において、光センサアレイ１１４を用いて輝度を測定することができる。
【００１２】
　光景の輝度の下閾値があり、これを下回ると、オートフォーカスが失敗するか、正確でなくなる恐れがある。オートフォーカスが、微弱光の状況で使用される場合、光景の適当なエッジコントラストを得ようとして、カメラ１００が広範の焦点調節を行うためにレンズを掃引するので、大きな遅れが結果として生じることがある。光景の輝度がこの下閾値を下回る場合、オートフォーカスを試みる必要はない。図２において、輝度がこの下閾値を下回り、ストロボを作動すると、ステップ２０８において、カメラ１００は、特定のストロボエネルギー、絞り、焦点距離、および感度（フィルム速度またはデジタル画像センサ感度）を与えられ、レンズ焦点調節機構を調整し、焦点距離がストロボの範囲内にあるようにする。焦点距離は固定でも可変であってもよい（ストロボエネルギー、絞り、感度、および焦点距離に依存している）。
【００１３】
　焦点距離がストロボの範囲内にあることを確実にする代わりに、焦点設定を任意選択で選択して、適正に焦点合わせされた画像が形成される可能性をさらに増すことができる。Ｈ（絞りの過焦点距離）、およびＤF（レンズ系が焦点距離Ｕにおいて焦点合わせされるときにシャープであるレンズからの最長距離）を与えることにより、焦点距離Ｕは以下のように計算することができる。
【００１４】
　　　　　　Ｕ＝ＤF*Ｈ／（ＤF＋Ｈ）　　　　　　　　　　　　　　（式２）
【００１５】
　１つの可能な最長距離ＤFの選択肢としては、ストロボの最大作動距離が挙げられる。最長距離ＤFがストロボの最大作動距離と等しく、かつ焦点距離Ｕが式２から計算される場合、被写界深度は、ストロボの最大作動距離に達することになる。あるいは、最長距離ＤFをストロボの最大作動距離の割合、たとえば９０％に設定することによって、ある余裕を与えることができる。
【００１６】
　画像が適正に焦点合わせされる可能性は、レンズ系の被写界深度を増すことによって増加する。一般に、レンズ系の被写界深度は、絞りが縮小するのに応じて増加する。したがって、照明状況によってフラッシュ写真に用いられる絞りを縮小することができる場合、画像が適正に焦点合わせされる可能性は増大する。ストロボ１１６の一般的な仕様では、１度のフラッシュのために用いられる最大エネルギーである。フィルムカメラは、一般的に、最大エネルギーを用いてストロボ１１６を発光させ、光センサ１１４を用いてフラッシュの持続時間を求めるようになっている。デジタルカメラは、事前にフラッシュしたり、あるいは他の手段を設けることにより、適当なストロボエネルギーを決定している。カメラは、事前のフラッシュおよび最後の露光の間のフラッシュの双方を行うために、１つのストロボ１１６を使用することができる。たとえば、カメラは事前フラッシュのために、最大ストロボエネルギーの５％でストロボ１１６を使用することができる。あるいは、カメラは事前のフラッシュのために、たとえばＬＥＤのような別個の光源を使用することができ、この別個の光源によって人間の可視波長帯域の光、または、たとえば赤外線波長の光を放射することができる。
【００１７】
　事前フラッシュ中の露光により得られるデジタル画像は、適正な露光を行うのに最大ストロボエネルギーが必要であることを示している。あるいは、事前フラッシュ中の露光により生じるデジタル画像は、たとえば、適正な露光を行うのに、事前フラッシュ中に使用される絞りとして最大ストロボエネルギーのうちの２０％のみが必要であることを示している。画像が適正に焦点合わせされるのを確保するために、最大ストロボエネルギー以下のエネルギーが必要である場合、絞りを縮小することができ、その結果、被写界深度が増し、その結果、画像が適正に焦点合わせされる可能性が増すことになる。絞りが縮小されると、ストロボエネルギーは相応して増加しなければならない。絞りは、最小の絞りか、または最大ストロボエネルギーが必要となる絞りまで縮小されることができるが、いずれが先でもよい。したがって、露光に影響を与えることなく絞りを縮小できるとカメラが認識した場合（図２、ステップ２０４）、（任意選択で）絞りが縮小されることになる（図２、ステップ２０６）。絞りは過焦点距離の計算（式１）に影響を与え、その結果、ストロボ１１６の最大作動距離に基づく焦点距離の計算（式２）にも影響を与える。
【００１８】
　撮影中の光景が低輝度であり、フラッシュが作動されない場合は、夜の光景が撮影されていると想定することができる。図２において、撮影中の光景が低輝度であり（ステップ２００）、フラッシュが作動されない（ステップ２０２）場合、焦点距離は、レンズ絞りと焦点距離について過焦点距離に設定されるようになっている（ステップ２１０）。夜の光景の場合、絞りを最大絞りまで開放することも適当である。
【００１９】
　例示的な実施形態としては、オートフォーカスを用いないカメラで実施することができる。また、他の例示的な実施形態としては、デジタルカメラまたはフィルムカメラで実施することができる。レンズ焦点設定の様々な選択肢は、事前に計算して、参照表（たとえば焦点距離の関数としての焦点位置の参照表）の形態でカメラに格納することができる。あるいは、カメラは実時間で適正な焦点距離を計算することができる。離散的な選択肢が参照表にある場合、すなわち焦点あるいは絞りが離散値にのみ設定され得る場合、最も近い値が選択されることができる。離散値の場合、焦点距離は厳密に過焦点距離ではないが、ほぼ過焦点距離である（離散値によって与えられる公差内にある）。
【００２０】
　本発明の上の記述は、例示および説明のために提示したものである。網羅的であること、または開示した厳密な形態によって本発明を制限することは意図されておらず、他の変更形態および変形形態が上述の教示に鑑みて実施可能である。実施形態は、本発明の原理および実際の用途を最も良く説明し、それによって他の当業者が、意図される個別の用途に合わせた様々な実施形態および様々な変更形態で本発明を最も良く利用できるようにするために選択および記述されたものである。併記の特許請求の範囲は、従来技術が制限する範囲を除いて、本発明の他の代替の実施形態を含むものと解釈されることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明での使用に適するカメラの例示的な実施形態のブロック図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態のフローチャートである。
【符号の説明】
【００２２】
　１００　カメラ
　１０２　第１の可動素子群
　１０４　第２の可動素子群
　１０６　固定素子群
　４１０８　第１のモータ
　１１０　第２のモータ
　１１２　可変絞り
　１１１１４　光センサアレイ（光センサ）
　１１６　ストロボ
　１１８　プロセッサ／コントローラ
【図１】
2004070356.tif 000003
【図２】
2004070356.tif 000004