(57)【要約】【課題】地面上に存在する可能性のある焦点検出点を選択対象から除外することで、焦点検出点を自動選択する際において、主被写体上の適切な焦点検出点を選択する撮像装置を提供すること。【解決手段】撮影画面内に設定された複数の焦点検出点における焦点状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の結果に基づいて前記複数の焦点検出点から１つの焦点検出点を選択する選択手段と、前記選択手段において選択された焦点検出点の焦点状態に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、前記撮像装置の光軸が水平面に対してなす角度をチルト角として検出する水準器とを備え、前記選択手段は前記撮影画面下部に選択無効領域を設定する選択無効領域設定手段と、前記選択無効領域に含まれる焦点検出点を焦点状態に関わらず選択の対象から除外する手段とを持ち、前記選択無効領域設定手段は前記チルト角に基づいて前記選択無効領域の範囲を決定することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズにより結像される被写体像を撮像素子にて撮影する撮像装置であって、
撮影画面内に設定された複数の焦点検出点における焦点状態を検出する焦点検出手段（Ｓ３０２）と、
前記焦点検出手段の結果に基づいて前記複数の焦点検出点から１つの焦点検出点を選択する選択手段（Ｓ３０３）と、
前記選択手段において選択された焦点検出点の焦点状態に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段（Ｓ３０４）と、
前記撮像装置の光軸が水平面に対してなす角度をチルト角として検出する水準器（２１３）とを備え、
前記選択手段は前記撮影画面下部に選択無効領域を設定する選択無効領域設定手段（Ｓ１０５。Ｓ１０６、Ｓ１０７、Ｓ１０８、Ｓ１０９）と、
前記選択無効領域に含まれる焦点検出点を焦点状態に関わらず選択の対象から除外する手段（Ｓ１１０）とを持ち、
前記選択無効領域設定手段は前記チルト角に基づいて前記選択無効領域の範囲を決定する（Ｓ１０４）ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記選択手段は、前記チルト角に加え、前記複数の焦点検出点の配置領域の大きさおよび前記撮影レンズの焦点距離に基づいて前記選択無効領域の範囲を決定することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記選択手段は、前記選択無効領域に含まれない焦点検出点が全て焦点検出不能あるいは焦点が無限遠にある状態であり、かつ前記選択無効領域に含まれる焦点検出点の中に焦点検出可能かつ焦点が無限遠でない焦点検出点がある場合、前記選択無効領域に含まれる焦点検出点から前記１つの焦点検出点を選択することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記選択手段は、前記焦点検出手段において異なるタイミングで複数回焦点検出を行った結果、同一の前記焦点検出点において各タイミングにおける焦点位置が所定値以上変化していた場合には、該当の焦点検出点が前記選択無効領域に含まれる場合であっても選択の対象とすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラに代表される撮像装置に関し、特に自動焦点調節に用いる焦点検出点の選択手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、焦点検出点の焦点状態に基づいてオートフォーカスを行う撮像装置において、複数の焦点検出点から焦点調節に用いる１つの焦点検出点を自動的に選択する機能が知られている。このような自動選択機能を有する撮像装置では、撮影者が手動で焦点検出点を選択する必要がないため、撮影時の操作手順を簡略化できるという利点がある。
【０００３】
しかしながら、自動選択の結果、撮影環境によっては撮影者の意図する主被写体とは別の被写体に対する焦点検出点が選択されてしまうことがある。特に、撮影者が意図する主被写体よりも別の被写体の方が撮像装置に近い位置にある場合、その別の被写体に対する焦点検出点が選択されやすくなる。その結果、例えば地面の上に立っている人を撮影したい場合に、撮像装置から見て人よりも手前にある地面の方にピントが合ってしまう。
【０００４】
このような問題に対し、画面下方にある焦点検出点を自動選択の対象から除外するという解決方法がある。特許文献１には、撮像装置の姿勢を検出することにより撮影画面の下方領域を判断し、下方領域に位置する焦点検出点を焦点調節の対象から除外する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、撮影画面の下方領域の位置は自動判定するが、その領域の大きさを設定する方法についてまでは言及されていない。そのため撮影状況によっては、上述のような地面が、設定されている下方領域に収まりきらなくなるケースがある。これは例えば、撮像装置を斜め下に向けた場合に、地面が撮影画面の中央付近にも映るという構図が想定できる。このような場合、地面を焦点調節の対象から除外できないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、水準器から得られる撮像装置のチルト角に基づいて、自動選択の対象から除外する焦点検出点を動的に設定することを可能にした撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
撮影レンズにより結像される被写体像を撮像素子にて撮影する撮像装置であって、
撮影画面内に設定された複数の焦点検出点における焦点状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の結果に基づいて前記複数の焦点検出点から１つの焦点検出点を選択する選択手段と、
前記選択手段において選択された焦点検出点の焦点状態に基づいて焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記撮像装置の光軸が水平面に対してなす角度をチルト角として検出する水準器とを備え、
前記選択手段は前記撮影画面下部に選択無効領域を設定する選択無効領域設定手段と、
前記選択無効領域に含まれる焦点検出点を焦点状態に関わらず選択の対象から除外する手段とを持ち、
前記選択無効領域設定手段は前記チルト角に基づいて前記選択無効領域の範囲を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、地面上に存在する可能性のある焦点検出点を選択対象から除外することで、焦点検出点を自動選択する際において、主被写体上の適切な焦点検出点を選択する撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に関わる撮像装置の焦点検出点選択手順を示す図である。
【図２】第１の実施形態に関わる撮像装置の全体構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に関わる撮像装置の撮像に関する動作手順を示す図である。
【図４】第１の実施形態に関わる撮像装置の撮影画面内における焦点検出点の配置を示す図である。
【図５】第１の実施形態に関わる撮像装置の電子水準器が検出する撮像装置の角度について示す図である。
【図６】第１の実施形態に関わる撮像装置において撮像装置の角度が水平に近い場合に設定される選択無効領域について示す図である。
【図７】第１の実施形態に関わる撮像装置において撮像装置が比較的小さい角度で下を向いている場合に設定される選択無効領域について示す図である。
【図８】第１の実施形態に関わる撮像装置において撮像装置が比較的小さい角度で上を向いている場合に設定される選択無効領域について示す図である。
【図９】第１の実施形態に関わる撮像装置において撮像装置が比較的大きい角度で下を向いている場合に設定される選択無効領域について示す図である。
【図１０】第１の実施形態に関わる撮像装置において撮像装置が比較的大きい角度で上を向いている場合に設定される選択無効領域について示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の概略構成図であり、図２（ａ）は撮像装置の模式図、図２（ｂ）は撮像装置が備える各装置の接続関係を示す。
【００１３】
２０１はデジタル一眼レフカメラ本体であり、その前面には撮影レンズ２２０が装着される。撮影レンズ２２０は交換可能であり、またカメラ本体２０１と撮影レンズ２２０は、マウント接点群２２３を介して電気的にも接続される。撮影レンズ２２０の中にはフォーカシングレンズ２２１と絞りシャッター２２２があり、マウント接点群２２３を介した制御によりカメラ内に取り込む光量と焦点位置を調節できるようになっている。また、フォーカシングレンズ２２１は撮影者が手動で調節することもできる。
【００１４】
２０２はカメラ本体２０１および撮影レンズ２２０の各部を制御する制御装置であり、演算用のＣＰＵとメモリおよび論理回路を備える。
【００１５】
２０３および２０４はクイックリターンミラーである。２０３はメインミラーであり、ハーフミラーとなっている。メインミラー２０３はファインダー観測状態において撮影光路上に斜設され、撮影レンズ２２０から入射される光束をファインダー光学系へと反射する。一方、メインミラー２０３を透過した光はサブミラー２０４で反射され、測距センサー２０５へ入射するようになっている。
【００１６】
２０５は測距センサーであり、撮影レンズ２２０の二次結像面を焦点検出用のラインセンサー上に形成することで、複数の焦点検出点に対応する測距像信号を生成する。生成された測距像信号は制御装置２０２へ送信され、制御装置２０２は測距像信号を用いて撮影レンズ２２０の焦点状態を検出する。さらに制御装置２０２は、焦点検出の結果に基づいてフォーカシングレンズ２２１を制御することで焦点調節を行う。図４は撮影画面４０１における焦点検出点４０２の配置を示した図である。
【００１７】
２０６はファインダー光学系を構成する撮影レンズ２２０の予定結像面に配置されたピント板である。
【００１８】
２０７はファインダー光路変更用のペンタプリズムである。
【００１９】
２０８は測光センサーであり、照射される光信号から測光像信号を生成する。生成された測光像信号は制御装置２０２に送信され、制御装置２０２は測光像信号を用いて測光演算を行う。
【００２０】
２０９はアイピースであり、撮影者はここからピント板２０６を観察することによって、撮影画面と焦点検出点表示を確認することができる。
【００２１】
２１０はシャッター、２１１は撮像センサーである。２１２はディスプレイユニットであり、制御装置２０２から送信された撮影情報や撮影画像を表示する。
【００２２】
撮像動作は、制御装置２０２がミラー２０３および２０４を撮影光路上から退避させ、シャッター２１０を駆動させることにより、撮像センサー２１１を露光することで行う。露光された撮像センサー２１１は画像データを生成し、制御装置２０２へ送信する。制御装置２０２は受信した画像データを画像記憶装置２４１へ保存するとともに、ディスプレイ２１２に撮影画像を表示させる。撮像が完了したら、制御装置２０２はミラー２０３、２０４を撮影光路上に再度設置する。
【００２３】
２１３は電子水準器であり、カメラ本体２０１の光軸が水平面に対してなす角度をチルト角として検出する。また、カメラ本体２０１の光軸を回転軸とした、水平面に対する回転角度をロール角として検出する。
【００２４】
操作部２４０はユーザーがカメラ本体２０１に取り付けられた不図示のレリーズボタン、スイッチ、ダイヤル、接続機器等を介して行った操作を検知し、操作内容に応じた信号を制御装置２０２へ送信する。
【００２５】
続いて本実施例における撮像装置の動作手順について図３を用いて説明する。図３は撮像装置が撮像を行うまでの手順を示したフローチャートである。
【００２６】
Ｓ３０１では、測光センサー２０８は測光演算用の蓄積と像信号の読み出しを行い、生成した測光像信号を制御装置２０２に送信する。制御装置２０２は受信した測光像信号を用いて公知の方法により測光演算を行い、絞り値（ＡＶ値）、シャッタースピード（ＴＶ値）、ＩＳＯ感度（ＩＳＯ値）を決定する。ＡＶ値、ＴＶ値、ＩＳＯ値は、制御装置２０２に予め記憶されたプログラム線図を用いて決定する。
【００２７】
Ｓ３０２では、測距センサー２０５は焦点検出用の蓄積と像信号の読み出しを行い、生成した測距像信号を制御装置２０２に送信する。制御装置２０２は受信した測距像信号から各焦点検出点の焦点状態を検出する。
【００２８】
Ｓ３０３では、制御装置２０２はＳ３０２で検出された焦点状態に基づいて、焦点調節に用いる焦点検出点を少なくとも１つ選択する。ここでは、基本的に最も撮像装置に近い位置に焦点を持つ焦点検出点が選択される。しかしながら、単純に最も撮像地に近い焦点を持つ焦点検出点を選択した場合、例えば主被写体が立っている地面などに対する焦点検出点が選択されてしまう可能性がある。
【００２９】
そこで、カメラ本体２０１の上下方向の傾きによっては、撮影画面下部に位置する一部の焦点検出点はその焦点状態に関わらず選択の対象から除外される場合がある。これらの選択方法の詳細については後述する。
【００３０】
Ｓ３０４では、制御装置２０２はＳ３０３で選択された焦点検出点の焦点状態に基づいてフォーカシングレンズ２２１の焦点位置を調節する。ただし、撮影レンズ２２０が手動で焦点調節を行う設定となっている場合には、本ステップにおけるフォーカシングレンズ２２１の焦点調節は行わない。
【００３１】
Ｓ３０５では、制御装置２０２は操作部２４０からのレリーズ指示信号を受信していればＳ３０６に進み、撮像動作へ移行する。レリーズ指示信号を受信していなければフレームを１進めた上でＳ３０１に戻る。ここでいうフレームとは、測光演算Ｓ３０１や焦点検出Ｓ３０２の実行回数をカウントするためのものである。
【００３２】
Ｓ３０６では、撮像装置２０２は撮像動作を行い、撮像センサー２１１より取得した画像データを画像記憶装置２４１に保存するとともに、ディスプレイユニット２１２に表示する。
【００３３】
以上が本実施形における撮像装置が撮像を行うまでの動作手順である。
【００３４】
続いて、図１、図４〜１０を用いて本実施形の撮像装置における焦点検出点選択Ｓ３０３の詳細な処理手順について説明する。図１は焦点検出点選択Ｓ３０３の動作手順を示すフローチャートである。
【００３５】
Ｓ１０１では、電子水準器２１３はカメラ本体２０１の光軸と水平面との角度をチルト角θとして検出する。チルト角θについて図式化したものを図５（ａ）に示す。図５（ａ）では、カメラ５０１を下方向に傾けた状態において、カメラ光軸と水平面との間に生じる角度をチルト角θとしている。本実施例においては、上方向に傾けた際に発生するチルト角をプラスの角度、下方向に傾けた際に発生するチルト角をマイナスの角度とする。したがって、図５（ａ）の状態ではθはマイナスの数値となる。そして、電子水準器２１３は検出したチルト角を制御装置２０２へ送信する。
【００３６】
Ｓ１０２では、電子水準器２１３はカメラ本体２０１の水平面に対する光軸方向の回転角度をロール角として検出し、制御装置２０２へ送信する。制御装置２０２は、受信したロール角が所定の数値の範囲内にあればカメラ本体２０１は横にして構えられ、所定の数値の範囲外であれば縦にして構えられていると判定する。続いて制御装置２０２は、カメラ本体２０１が横にして構えられていると判定された場合には、図４の焦点検出領域の縦幅４０３を焦点検出領域幅ｄとする。一方、カメラ本体２０１が縦にして構えられていると判定された場合には、図４の焦点検出領域の横幅４０４を焦点検出領域幅ｄとする。
【００３７】
そして制御装置２０２は、焦点検出領域幅ｄおよび、撮影レンズ２２０の焦点距離ｆに基づいて焦点検出領域の焦点領域画角αを計算する。焦点領域画角αは以下の式で計算できる。
α＝２ａｒｃｔａｎ（ｄ／（２ｆ））
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で算出した焦点領域画角αに基づいて、Ｎ２、Ｎ１、Ｐ１、Ｐ２の４種類の角度閾値を計算する。この４種類の角度閾値は、次のステップＳ１０４でチルト角θとの比較に用いられる。ここでは、図５（ｂ）に示すように、４種類の角度閾値の大きさはＮ２＜Ｎ１＜Ｐ１＜Ｐ２となるように設定する。そして、Ｎ２とＮ１はマイナスのチルト角に用いる閾値であるため負の値とし、Ｐ１とＰ２はプラスのチルト角に用いる閾値であるため正の値とする。４種類の角度閾値の計算方法としては、まず、Ｎ２、Ｐ２は以下の式で計算する。
Ｎ２＝−α／２
Ｐ２＝α／２
このようにＮ２、Ｐ２を算出することで、カメラ本体２０１が水平面に対して角度Ｎ２よりも大きく下を向いている場合には、焦点検出領域の上端が水平面よりも下にあるため、焦点検出領域内の広範囲に地面が映っている可能性が高くなる。一方、カメラ本体２０１が水平面に対して角度Ｐ２よりも大きく上を向いている場合には、焦点検出領域の下端が水平面よりも上にあるため、焦点検出領域内の地面はほとんど映っていない可能性が高くなる。続いてＮ１、Ｐ１は、例えばＮ１＝Ｎ２／２、Ｐ１＝Ｐ２／２のように、チルト角０°とＮ２、Ｐ２との中間の数値になるように設定する。
【００３８】
Ｓ１０４では、制御装置２０２はＳ１０１で受信したチルト角θと、Ｓ１０３で算出した４種類の角度閾値Ｎ２、Ｎ１、Ｐ１、Ｐ２とを比較し、チルト角θがどの範囲にあるかを求める。この比較結果によって、制御装置２０２は以下の５つのステップに分岐する。
【００３９】
まず、チルト角θがＮ１以上Ｐ１以下であれば、制御装置２０２はカメラ本体２０１の向きは比較的水平に近いと判断し、Ｓ１０５に進む。
【００４０】
チルト角θがＮ２以上Ｎ１未満であれば、制御装置２０２はカメラ本体２０１が比較的小さい角度で下を向いていると判断し、Ｓ１０６に進む。
【００４１】
チルト角θがＰ１より大きくＰ２以下であれば、制御装置２０２はカメラ本体２０１が比較的小さい角度で上を向いていると判断し、Ｓ１０７に進む。
【００４２】
チルト角θがＮ２未満であれば、制御装置２０２はカメラ本体２０１が比較的大きい角度で下を向いていると判断し、Ｓ１０８に進む。
【００４３】
チルト角θがＰ２より大きければ、制御装置２０２はカメラ本体２０１が比較的大きい角度で上を向いていると判断し、Ｓ１０９に進む。
【００４４】
以下に説明するＳ１０５〜Ｓ１０９は、後述するＳ１１０において焦点検出点を１つ選択する際に、地面に対する焦点検出点が選択されないよう、焦点検出領域において主被写体が存在する可能性が比較的低い領域を選択無効領域に設定する処理である。
【００４５】
Ｓ１０５では、図６（ａ）のように、カメラ本体２０１の向きは水平に近い状態にある。そのため、焦点検出領域下部に地面が映っている可能性がある。そこで制御装置２０２は、図６（ｂ）に示すように、焦点検出点配列の下２行分を含む領域を選択無効領域に設定する。
【００４６】
Ｓ１０６では、図７（ａ）のように、カメラ本体２０１は比較的小さい角度で下を向いていることになる。そのため、カメラ本体２０１が水平を向いている状態と比較して、地面が焦点検出領域のより中央付近にまで映っている可能性が高い。そこで制御装置２０２は、図７（ｂ）に示すように、Ｓ１０５で設定される選択無効領域より広く、焦点検出点配列の下３行分を含む領域を選択無効領域に設定する。
【００４７】
Ｓ１０７では、図８（ａ）のように、カメラ本体２０１は比較的小さい角度で上を向いていることになる。そのため、カメラ本体２０１が水平を向いている状態と比較して、地面は焦点検出領域の下の方により狭く映っている可能性が高い。そこで制御装置２０２は、図８（ｂ）に示すように、Ｓ１０５で設定される選択無効領域より狭く、焦点検出点配列の下１行分だけを含む領域を選択無効領域に設定する。
【００４８】
Ｓ１０８では、図９（ａ）のように、カメラ本体２０１は比較的大きい角度で下を向いていることになる。そのため、例えば高所から下に広がる景色を撮影する場合など、焦点検出領域の広範囲に地面が映っている可能性がある。このような場合、主被写体は焦点検出領域のあらゆる場所に存在する可能性がある。そこで制御装置２０２は、図９（ｂ）に示すように、選択無効領域を設定しない。
【００４９】
Ｓ１０９では、図１０（ａ）のように、カメラ本体２０１は比較的大きい角度で上を向いていることになる。そのため、例えば地上から打ち上げ花火を撮影する場合など、地面はほとんど映っていない可能性が高い。そこで制御装置２０２は、図１０（ｂ）に示すように、選択無効領域を設定しない。
【００５０】
Ｓ１１０では、制御装置２０２は、Ｓ１０５〜Ｓ１０９のいずれかで設定された選択無効領域に含まれない焦点検出点の中から、撮像装置に最も近い位置に焦点を持つ焦点検出点を１つ選び、焦点調節用の焦点検出点とする。
【００５１】
ただし、選択無効領域に含まれない焦点検出点が全て焦点検出不能あるいは焦点が無限遠にある状態であり、かつ選択無効領域に含まれる焦点検出点の中に焦点検出可能かつ焦点が無限遠でない焦点検出点がある場合は例外である。この場合は、選択無効領域に含まれる焦点検出点から撮像装置に最も近い位置に焦点を持つ焦点検出点を１つ選び、焦点調節用の焦点検出点とする。
【００５２】
また、焦点検出Ｓ３０２において、前回のフレームと今回のフレームとで同一の焦点検出点において焦点位置が所定値以上変化していた場合、該当の焦点検出点が選択無効領域に含まれる場合であっても選択の対象とする。これはすなわち動体の判定であり、焦点位置が所定値以上変化する被写体は地面ではない可能性が高く、主被写体の候補となり得るものであるためである。
【００５３】
以上が、本実施形の撮像装置における焦点検出点選択Ｓ３０３の詳細な処理手順である。このような手順で焦点調節に用いる焦点検出点を選択することにより、カメラ本体２０１の上下方向の傾きに合わせて、地面などの撮影者が意図しない被写体にピントを合わせてしまう可能性を低下させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
２０１  カメラ本体、２０２  制御装置、２０３  メインミラー、２０４  サブミラー、
２０５  測距センサー
【図１】
2017146328.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
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