(57)【要約】【課題】通常撮影と近距離撮影との切り替え操作を不要にしたステレオ撮影の可能なデジタルカメラを提供する。【解決手段】デジタルカメラ２は第１撮影レンズ３及び第２撮影レンズ４と、第１撮像素子５と第２撮像素子６を備えている。第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ４にはフォーカスレンズ２６及び２７が設けられている。フォーカスレンズ２６及び２７は無限遠からマクロ撮影の可能となる範囲で移動し、その移動範囲は遠距離エリアと近距離エリアとに分けられている。一方のフォーカスレンズを遠距離エリア内で移動させ、他方のフォーカスレンズを近距離エリア内で移動させる。各フォーカスレンズはそれぞれのエリアで被写体像が最も鮮鋭になる位置に停止する。２つの撮像素子から出力される画像信号に基づいて像の鮮鋭さが比較され、鮮鋭さの優れた画像が得られる一方のフォーカスレンズの停止位置に他方のフォーカスレンズを移動させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔だけ離れて設けられた２つの撮影光学系と、各撮影光学系によって形成される被写体像をぞれぞれ画像信号に変換する撮像素子とにより、視差を有する２つの被写体像を記録するデジタルカメラにおいて、
各撮影光学系に設けられたフォーカスレンズを光軸方向に移動させ、前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて被写体像の鮮鋭度をそれぞれ求めるとともに、鮮鋭度のピークが得られる位置でフォーカスレンズの駆動を停止させる第１のフォーカス制御手段と、
近距離撮影に適した第１エリアと遠距離撮影に適した第２エリアとに割り当てられた移動範囲内で各フォーカスレンズを駆動させるとともに、一方のフォーカスレンズを前記近距離エリア内で移動させ、他方のフォーカスレンズを前記遠距離エリア内で移動させる第２のフォーカス制御手段と、
鮮鋭度のピークが得られた位置で各フォーカスレンズの駆動が停止された後、各撮影光学系により形成された被写体像の鮮鋭度を比較する演算手段と、
鮮鋭度の高い被写体像が得られた一方のフォーカスレンズの停止位置と対応する位置に、他方のフォーカスレンズを移動させる第３のフォーカス制御手段とが設けられていることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
各撮影光学系により形成された被写体像を記録する第１動作モードと、いずれか一方の被写体像を記録する第２動作モードとを切り替える制御手段が設けられるとともに、
前記第２動作モードの実行時には、前記第３のフォーカス制御手段が作動することを禁止して、鮮鋭度の高い方の被写体像を記録することを特徴とする請求項１記載のデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体視用のステレオ画像を記録でき、撮像素子から出力される画像信号に基づいてオートフォーカス制御を行うデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
人間の両眼距離にほぼ等しい間隔で水平方向に並設された２組の撮影レンズにより、視差を有する２つの画像を同時に撮影するステレオカメラが知られている。ステレオカメラで撮影された２つの画像は、隣接して並べた２つの画像に両眼の視点をそれぞれ置いて、２つの画像を視野内で重ねたときや、ステレオビューワを使用することによって遠近感が与えられた臨場感のある立体画像として観察することができる。
【０００３】
下記特許文献１には、ステレオ画像を撮影する立体撮影と、いずれか一方の撮影レンズを用いて１枚の静止画像を得る通常撮影とが行えるデジタルカメラが記載されている。このデジタルカメラは撮影レンズと撮像素子を２組ずつ備えており、立体撮影モードと通常撮影モードとをスイッチ操作によって任意に切り替えることができる。また、ピント合わせを行う際は、一方の撮影レンズがピント合わせを終了した後に他方の撮影レンズを同一の合焦位置まで駆動させている。
【０００４】
デジタルカメラに使用される撮影レンズは、設計上の容易性から撮影距離の小さいマクロ撮影を可能とするものが多い。このため、無限遠からマクロ撮影時の近距離までの全範囲をピント合わせの対象にすると、フォーカス制御に時間がかかり、シャッタチャンスを逃すなどの不便な点が生じる。そこで、従来では、マクロ撮影と通常撮影のどちらを行うかをダイヤル操作等によって撮影者に入力させ、ピント合わせを行う範囲を予め絞り込み、フォーカス制御に要する時間を最小限度に抑える工夫をしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３１７４２５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたステレオ撮影の可能なデジタルカメラでは、一方の撮影レンズのみで適切なピント位置を探り、他方の撮影レンズはピント位置が特定されるまで待機させているため、フォーカス制御に要する時間を短縮する上では無駄がある。また、マクロ撮影と通常撮影を選択するためには入力操作を必要とし、撮影者にとっての不便さが残るという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、ピント合わせに要する時間を減らし、マクロ撮影又は通常撮影を行う際に、動作モードを切り替える選択操作の必要をなくしたデジタルカメラを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、両眼距離に応じて互いに離れて設けられた２つの撮影光学系と、各撮影光学系によって形成される被写体像を画像信号に変換する撮像素子とにより、視差を有する２つの被写体像を記録するデジタルカメラにおいて、各撮影光学系に設けられたフォーカスレンズを光軸方向に駆動させ、前記撮像素子から出力される画像信号に基づいて被写体像の鮮鋭度を求め、鮮鋭度のピークが得られる位置でフォーカスレンズの駆動を停止させる第１のフォーカス制御手段と、近距離撮影に適した第１エリアと遠距離撮影に適した第２エリアとに割り当てられた移動範囲内で各フォーカスレンズを駆動させるとともに、一方のフォーカスレンズを前記近距離エリア内で移動させ、他方のフォーカスレンズを前記遠距離エリア内で移動させる第２のフォーカス制御手段と、鮮鋭度のピークが得られた位置で各フォーカスレンズの駆動が停止された後、各撮影光学系により形成された被写体像の鮮鋭度を比較する演算手段と、鮮鋭度の高い被写体像が得られた一方のフォーカスレンズの停止位置と対応する位置に、他方のフォーカスレンズを移動させる第３のフォーカス制御手段とが設けられていることを特徴とし、フォーカスレンズの駆動によるピント位置のサーチ範囲を２つの撮影光学系に分担させるものである。
【０００９】
請求項２記載のデジタルカメラは、各撮影光学系により形成された被写体像を記録する第１動作モードと、いずれか一方の被写体像を記録する第２動作モードとを切り替える制御手段が設けられるとともに、前記第２動作モードの実行時には、前記第３のフォーカス制御手段が作動することを禁止して、鮮鋭度の高い方の被写体像を記録することを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１において、デジタルカメラ２は、レンズ構成の同一な第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ４とを備えている。第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ４は、撮影距離無限遠〜１０ｃｍの範囲でピント調節が行われ、風景などの撮影と近距離でのマクロ撮影とが可能である。第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ４の背後には、第１撮像素子５及び第２撮像素子６がそれぞれ設けられている。第１撮像素子５は、第１撮影レンズ３を透過して形成される被写体の光学像を撮像する。同様に、第２撮像素子６は、第２撮影レンズ４に入射した被写体光を撮像する。第１撮像素子５及び第２撮像素子６から出力された画像信号は、画像信号入力回路９に送られ、ノイズ低減処理、オートゲインコントロール処理、デジタル変換処理が行われる。
【００１１】
画像信号入力回路９は、フォーカス評価回路１０と画像処理回路１１にデジタル画像信号をそれぞれ出力する。フォーカス評価回路１０は、入力された画像信号を空間周波数成分に分解し、被写体像の高周波数成分のコントラストから結像の鮮鋭度を割り出す。画像処理回路１１は、入力されたデジタル画像信号にホワイトバランス調節処理、ガンマ補正処理などの画質補正処理と、静止画及び動画の符号化圧縮処理及び復元処理とを行う。また、画像処理回路１１では、音声記録を伴う動画撮影時に画像と音声の多重化処理を行う。
【００１２】
記録メディアコントローラ１２は、画像処理回路１１から出力された動画像や静止画像の信号を、静止画データ又は動画データとしてメモリカード１３に書き込む。なお、メモリカード１３は、デジタルカメラ２に付け外しできる交換型ＩＣメモリである。また、記録メディアコントローラ１２は、メモリカード１３に記録された静止画データ及び動画データを読み出して画像処理回路１１に入力する。このとき、画像処理回路１１では、入力された静止画データ又は動画データを再生するための復元処理が行われる。
【００１３】
液晶ドライバ１４は、画像処理回路１１から入力されるデジタル画像信号をアナログ変換し、液晶表示装置１５の画面上に撮影画像を表示するための制御を行う。液晶表示装置１５には、撮影時と再生時にそれぞれファインダ画像と再生画像が表示される。
【００１４】
音声回路１６は、動画記録時にマイク１７を作動させて音声記録を行う。音声回路１６では、マイク１７から出力される音声信号をデジタル変換し、画像処理回路１１に出力する。また、音声回路１６は、音声付き動画データが再生されるとき、入力された音声データをアナログ変換した音声信号をアンプ（図示なし）を介してスピーカー１８に出力する。スピーカー１８からは、液晶表示装置１５で画像が再生表示されるのと同時に音声が出力される。
【００１５】
システムコントローラ１９は、デジタルカメラ２の電気的な動作の流れを管理するもので、予めプログラミングされた所定のシーケンスにしたがって各回路を作動させる。また、システムコントローラ１９では、入力操作によって指定された動作モードに則して制御シーケンスの切り替えが適宜行われる。
【００１６】
ＣＣＤドライバ２０及び２１は、信号電荷の蓄積、信号電荷の読み出し、信号電荷の転送を一定周期で行うためのタイミングパルスを出力し、第１撮像素子５及び第２撮像素子６をそれぞれ駆動させる。モータドライバ２２及び２３は、フォーカスモータ２４及び２５に駆動パルスをそれぞれ出力して、フォーカスモータ２４及び２５の駆動を高い精度で制御する。フォーカスモータ２４及び２５は、第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ４にそれぞれ設けられたフォーカスレンズ２６及び２７を光軸方向に移動させ、各レンズのピント調節を行う。
【００１７】
動作モード切替スイッチ２８は、第１モードスイッチ２８ａと、第２モードスイッチ２８ｂと第３モードスイッチ２８ｃとからなる。第１モードスイッチ２８ａは、撮影を行うための撮影モードと、撮影画像を再生する再生モードとを切り替える際に操作される。第２モードスイッチ２８ｂは、第１撮影レンズ３と第２撮影レンズ、第１撮像素子５と第２撮像素子６を用いて２つの画像を同時に撮影するステレオモードと、一方の撮影レンズと撮像素子を用いた撮影を行うノーマルモードとを切り替える際に操作される。第３モードスイッチ２８ｃは、動画と音声を記録する動画モードと、静止画を記録する静止画モードとを切り替える際に操作される。撮影ボタン３０は、撮影モード下で、動画記録の開始と停止を決定する入力ボタンとして使用され、静止画記録時にシャッタボタンとして使用される。
【００１８】
図２において、フォーカスレンズ２６及び２７は、第１撮影レンズ３の光軸３ａと第２撮影レンズ４の光軸４ａに沿って、予め決められた範囲内を移動する。各フォーカスレンズの移動範囲は、撮影距離が小さい近距離側でピントの合う近距離エリアと、無限遠側でピントの合う遠距離エリアとに分割されており、ステレオモード下において静止画撮影が行われる際は、一方のフォーカスレンズが近距離エリア内を移動し、他方のフォーカスレンズは遠距離エリア内を移動する。遠距離エリア内を移動するフォーカスレンズは、無限遠点から近距離側に向かって移動し、近距離エリア内を移動するフォーカスレンズは、近距離撮影の限界点から無限遠側に向かって移動する。そして、いずれか一方のフォーカスレンズが最も鮮鋭な被写体像が結像する位置に到達したとき、他方のフォーカスレンズは一方のフォーカスレンズが到達した位置と同じ位置まで移動される。
【００１９】
次に、図３を用いてデジタルカメラ２の作用について説明する。デジタルカメラ２が起動されると、システムコントローラ１９は動作モード切替スイッチ２８からの信号を監視し、動作モードの確認を行う。はじめに第１モードスイッチ２８ａの状態が検出され、撮影モードと再生モードの確認が行われる。再生モードでは、記録メディアコントローラ１２によってメモリカード１３から静止画データ又は動画データが読み出され、画像処理回路１１に入力される。画像処理回路１１は、圧縮された静止画データ又は動画データを復号化して液晶ドライバ１４に再生画像信号を出力する。液晶ドライバ１４は入力された再生画像信号に基づいて液晶表示装置１５を駆動させ、液晶画面上に撮影画像を表示させる。また、動画データでは、画像信号と分離された音声信号が音声回路１６に送られ、画像の再生表示と同期してスピーカー１８から音声が出力される。
【００２０】
撮影モードでは、システムコントローラ１９からＣＣＤドライバ２０及び２１に制御信号が送られ、第１撮像素子５と第２撮像素子６が駆動する。撮影モードでは、ステレオモードとノーマルモードの確認が行われた後、さらに静止画モードと動画モードの確認が行われ、設定された動作モードの種類に応じて以下の４通りのステップに分岐する。
【００２１】
ステレオモードと静止画モードが設定されている場合、図４に示す第１シーケンスが実行される。第１シーケンスにおいて、システムコントローラ１９は、モータドライバ２２及び２３に制御信号を送り、フォーカスモータ２４及び２５を駆動させて、第１撮影レンズ３のフォーカスレンズ２６を遠距離エリアに、第２撮影レンズのフォーカスレンズ２７を近距離エリアに移動させる。フォーカスレンズ２６は、無限遠点から近距離エリア側に移動し、フォーカスレンズ２７は近接限界点から遠距離エリア側へ移動する。この間、第１撮像素子５及び第２撮像素子６は、第１撮影レンズ３及び第２撮影レンズ４を透過した被写体光をそれぞれ撮像し、画像信号入力回路９には各撮像素子から画像信号が入力される。
【００２２】
画像信号入力回路９は、第１撮像素子５から入力された画像信号を画像処理回路１１に出力し、各撮像素子から入力された画像信号をフォーカス評価回路１０に出力する。画像処理回路１１では、入力された画像信号に画質補正処理を行い、液晶ドライバ１４に出力する。液晶表示装置１５には、第１撮像素子５の撮像面に形成された被写体像がファインダ画像として連続表示される。フォーカス評価回路１０は、第１撮像素子５と第２撮像素子６から出力された画像信号に基づいて各被写体像のコントラストを解析し、像の鮮鋭度を表すフォーカス評価値をそれぞれ算出する。算出されたフォーカス評価値はシステムコントローラ１９に出力される。システムコントローラ１９は、各フォーカス評価値を参照してモータドライバ２２及び２３に指令を送り、モータドライバ２２及び２３は鮮鋭度の最も高い被写体像が得られるようにフォーカスレンズ２６及び２７をそれぞれ駆動させる。
【００２３】
システムコントローラ１９は、図５に示すように、第１撮像素子５及び第２撮像素子６に形成された被写体像の鮮鋭度が最も高くなるフォーカス評価値のピーク値が得られる図中Ｐ１、Ｐ２の位置を検出し、各位置でフォーカスレンズ２６及び２７をそれぞれ停止させる。なお、図中曲線ａは第１撮影レンズ３に対するフォーカス評価値の測定例を表し、曲線ｂは第２撮影レンズ４に対するフォーカス評価値の測定例を表し、図中一点鎖線は一方のフォーカスレンズを用いて遠距離及び近距離エリアの全範囲を探査したときの測定例を表す。システムコントローラ１９は、各フォーカスレンズを停止させた後、位置Ｐ１，Ｐ２におけるフォーカス評価値の大小を比較演算し、フォーカス評価値の高い方をフォーカスポイントとして決定する。
【００２４】
このとき、遠距離エリア内を探査したフォーカスレンズ２６の停止位置がフォーカスポイントとして決定された場合、システムコントローラ１９はモータドライバ２３に制御信号を送り、フォーカスレンズ２７を決定されたフォーカスポイントまで移動させる。また、近距離エリア内を探査したフォーカスレンズ２７の停止位置がフォーカスポイントとして決定されると、フォーカスレンズ２７の停止位置と同じ位置までフォーカスレンズ２６が駆動される。
【００２５】
撮影操作がなされると、そのときに第１撮像素子５及び第２撮像素子６の各撮像面上に形成された被写体像が画像信号として画像信号入力回路９に入力される。入力された画像信号は、画像信号入力回路９から画像処理回路１１に送られて、画質補正処理と画像圧縮処理がなされる。液晶表示装置１５には、第１撮像素子５により得られた撮影画像とともに、撮影画像を保存するか否かを選択するダイアログが表示される。保存を選択すると、記録メディアコントローラ１２に二つのステレオ画像のデータが送られてメモリカード１３に書き込まれる。一方、保存を取り消す選択をした際には、画像処理回路１１から各画像データが消去される。
【００２６】
図６において、ステレオモードと動画モードが設定されている場合には、第２シーケンスが実行される。第２シーケンスでは、第１撮像素子５から出力された画像信号が、例えば０．５秒毎にフォーカス評価回路１０に入力されてフォーカス評価値が算出される。システムコントローラ１９は、フォーカス評価値が算出されるごとにフォーカスレンズ２６とフォーカスレンズ２７を同じ方向に同じ量だけ駆動させるようにモータドライバ２２及び２３に制御信号を送り、被写体の動きに追従したオートフォーカス制御が行われる。フォーカスレンズ２６とフォーカスレンズ２７は常時同じ動きをして、ステレオ動画の撮影を行うことができる。
【００２７】
図７において、ノーマルモードと静止画モードが設定されている場合には、第３シーケンスが実行される。第３シーケンスでは、第１シーケンスと同様に、フォーカスレンズ２６が遠距離エリア、フォーカスレンズ２７が近距離エリアを移動して、鮮鋭度の最も高い被写体像が得られる位置が割り出されて各フォーカスレンズが停止される。システムコントローラ１９は、各フォーカスレンズを停止させた後、位置Ｐ１，Ｐ２におけるフォーカス評価値の大小を比較演算し、フォーカス評価値の高い方をフォーカスポイントとして決定する。
【００２８】
このとき、遠距離エリア内を探査したフォーカスレンズ２６の停止位置がフォーカスポイントとして決定された場合、第１撮像素子５から出力された画像信号が画像信号入力回路９から画像処理回路１１に送られ、メモリカード１３に撮影画像として記録されることになる。一方、近距離エリア内を探査したフォーカスレンズ２７の停止位置がフォーカスポイントとして決定されると、第２撮像素子６によって得られた画像が記録される。
【００２９】
図８において、ノーマルモードと動画モードが設定されている場合には、第４シーケンスが実行される。第４シーケンスでは、第１撮像素子５から出力される画像信号のみが画像信号入力回路９から画像処理回路１１に送られ、ファインダ画像の表示、メモリカード１３への画像保存処理が行われる。
【００３０】
なお、上記実施形態では、撮影レンズごとに撮像素子を設けることで、ステレオ動画、ステレオ静止画とが撮影できるようにしているが、静止画撮影に用途が限られるカメラでは、撮像素子を必ずしも２つ設ける必要はなく、撮像面に導かれる被写体像を瞬時に切り替えるための光学素子（例えば、鏡）を内蔵させることにより、時分割で被写体像を取り込むようにすれば撮像素子を１つで済ませることもできる。また、画像表示装置を２つ設けたり、ステレオ画像を１つの表示画面上に左右に分割表示するなどして、撮影したその場で画像の立体視が行えるようにしてもよい。また、フォーカスレンズの移動範囲を撮影者が任意に設定できるようにして、撮影目的が定まっている場合などに、遠距離撮影用又は近距離撮影用にフォーカスレンズの範囲をさらに絞り込めば、フォーカス速度をさらに向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明のデジタルカメラによれば、２つの撮影レンズによって静止画の記録を行う際に、２つのフォーカスレンズによってピント合わせに伴う探査移動を分担できるので、フォーカスポイントが素早く探し出され、近距離撮影を行う際には、通常撮影とマクロ撮影との切り替えが不要となり、煩わしい操作をなくして快適に撮影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】各フォーカスレンズが移動する範囲を示す説明図である。
【図３】デジタルカメラの動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】第１シーケンスの流れを示すフローチャートである。
【図５】第１シーケンス実行時における鮮鋭度の測定例を示すグラフである。
【図６】第２シーケンスの流れを示すフローチャートである。
【図７】第３シーケンスの流れを示すフローチャートである。
【図８】第４シーケンスの流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  デジタルカメラ
３  第１撮影レンズ
４  第２撮影レンズ
５  第１撮像素子
６  第２撮像素子
１０  フォーカス評価回路
１９  システムコントローラ
２２，２３  モータドライバ
２４，２５  フォーカスモータ
２６，２７  フォーカスレンズ
２８  動作モード切替スイッチ
３０  撮影ボタン
【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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【図７】
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【図８】
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