(57)【要約】【課題】画角を変化させても同一の焦点固定距離にピントを正確に素早く合わせることが可能な合焦装置を提供すること。【解決手段】撮像光学系と、撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段とを備え、合焦手段は撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、撮像光学系の合焦距離を、焦点固定用距離とし、合焦指示受付時被写界深度が焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲において撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断し、撮像光学系の合焦距離を決定することを特徴とする。【選択図】図９
2009145670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、を備え、
前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、
前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲において前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断し、前記撮像光学系の合焦距離を決定することを特徴とする合焦装置。
【請求項２】
撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、を備え、
前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、
前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲における複数個所で合焦動作を行うことを特徴とする合焦装置。
【請求項３】
撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、
警告手段と、を備え、
前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、
前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記警告手段は、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、警告を行うことを特徴とする合焦装置。
【請求項４】
撮像光学系と、
前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、
前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、を備え、
前記撮像光学系は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有し、
前記合焦手段は、前記ズームレンズ及び前記絞りを制御して被写界深度を狭くした状態の前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、撮像光学系の合焦距離とすることを特徴とする合焦装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の合焦装置を備え、撮像を行うことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、
前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、
前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、さらに前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲において前記電気信号に基づいて合焦度合いを判断し、前記撮像光学系の合焦距離を決定することを特徴とする合焦方法。
【請求項７】
撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、
前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、
前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲における複数個所で合焦動作を行うことを特徴とする合焦方法。
【請求項８】
撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、
合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、
前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、
前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、
前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、警告を行うことを特徴とする合焦方法。
【請求項９】
撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦方法において、
前記撮像光学系は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有し、
前記ズームレンズ及び前記絞りを制御して被写界深度を狭くした状態の電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、撮像光学系の合焦距離とすることを特徴とする合焦方法。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか１項に記載の合焦工程を有し、撮像を行うことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合焦装置、撮像装置、合焦方法及び撮像方法に関するものであり、特に、画角を変化させても同一の焦点固定距離にピントを正確に素早く合わせることが可能な合焦装置、撮像装置、合焦方法及び撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルカメラなどの撮像装置では、撮像装置内部のオートフォーカス機能で自動的に決定されたフォーカス位置においてピント合わせが行われ撮影される。
しかし、レンズを駆動しながら被写体のコントラスト情報を得て、コントラストが最も高い位置にレンズを戻す方式、所謂山登り方式のオートフォーカス（以下、ＡＦとも呼ぶ）は時間を要するため、シャッタチャンスを逃すという問題があった。
【０００３】
かかる問題に対して、オートフォーカスが可能なカメラであっても、無限モードやスナップモードでレンズを固定の位置にして撮影できるフォーカスモードを備える撮像装置がある。
このような撮像装置は固定焦点であり、レンズを動かす山登り方式を採用することなくピント合わせが可能であり、短時間で被写体を撮影することができる。
しかし、フォーカスモードによる撮像方式は焦点位置が固定であるため、任意の位置の被写体にピントを合わせることができないという不具合がある。
【０００４】
また、距離を撮像装置に指定して、その距離で固定されたレンズ位置で撮影できる距離設定可能な撮像装置があるが、距離入力は撮影者が目視で行うので、距離誤差によるピントずれが生じる。
【０００５】
そこで、特許文献１では、オートフォーカス機能を用いるカメラであって、測距装置を内蔵している構成が開示されている。この構成によれば、実際に測定したい距離を入力し、当該入力距離と測距した距離結果とを比較して表示することで、使用者がシャッターを押すタイミングを計ることでピントが合った良好な画像が得られる。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の発明では、使用者がシャッターを押すタイミングを計ることが必要であるため、実際にピントを合わせたい距離のレンズ位置にすることが困難である。また、デジタルカメラでは、“山のぼり方式”のＡＦを採用して測距装置をもたないカメラが一般である。
【０００７】
特許文献２では、複数の被写体にピントが合う絞り値を自動的に決定する目的である被写体を測距し、その距離が合焦位置であるレンズ位置をカメラ内メモリに記憶させる。そして、他の被写体を測距し、その距離が合焦位置であるレンズ位置と、前回記憶したレンズ位置とのデフォーカス量を算出し、このデフォーカス量と記憶されたレンズ位置とから両方の被写体にピントが合う絞り値を算出する構成が開示されている。
また、特許文献３では、ズームレンズのフォーカス位置を補正し、さらに、迅速に被写体に合焦させる目的で、焦点距離が変化したときに合焦状態が維持されるフォーカス位置がメモリに記憶されており、まずフォーカスレンズを無限遠の位置に移動させ、ズームレンズが焦点距離を短くさせるように動いて停止したとき、メモリに記憶された調整情報に基づいて、フォーカス位置が一定となるようにフォーカスレンズを移動させる構成が開示されている。
【０００８】
しかし、特許文献２及び３に記載の発明によっても、焦点距離の短い状態で一旦取得したレンズ位置から望遠にズームした場合の同じ距離のレンズ位置を求めることは困難であり、正確にピント位置を再現することはできない。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１０９２７２号公報
【特許文献２】特昭６３−１７２１３０号公報
【特許文献３】特許第３０３６０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、画角を変化させても、同一の焦点固定距離にピントを正確に素早く合わせることが可能な合焦装置、撮像装置、合焦方法及び撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明に係る撮像装置、合焦方法および撮像方法は、具体的には下記（１）〜（１０）に記載の技術的特徴を有する。
（１）：撮像光学系と、前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、を備え、前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲において前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断し、前記撮像光学系の合焦距離を決定することを特徴とする合焦装置である。
【００１２】
（２）：撮像光学系と、前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、を備え、前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲における複数個所で合焦動作を行うことを特徴とする合焦装置である。
【００１３】
（３）：撮像光学系と、前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付手段と、警告手段と、を備え、前記合焦手段は、前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、前記合焦指示受付手段が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記警告手段は、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、警告を行うことを特徴とする合焦装置である。
【００１４】
（４）：撮像光学系と、前記撮像光学系により結像された被写体像を電気信号に変換して出力する撮像手段と、前記撮像手段からの電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦手段と、を備え、前記撮像光学系は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有し、前記合焦手段は、前記ズームレンズ及び前記絞りを制御して被写界深度を狭くした状態の前記撮像手段からの電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、撮像光学系の合焦距離とすることを特徴とする合焦装置である。
【００１５】
（５）：上記（１）乃至（５）のいずれか１項に記載の合焦装置を備え、撮像を行うことを特徴とする撮像装置である。
【００１６】
（６）：撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、さらに前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲において前記電気信号に基づいて合焦度合いを判断し、前記撮像光学系の合焦距離を決定することを特徴とする合焦方法である。
【００１７】
（７）：撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、前記焦点固定用距離決定時被写界深度に相当する範囲における複数個所で合焦動作を行うことを特徴とする合焦方法である。
【００１８】
（８）：撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦工程と、合焦指示を受け付ける合焦指示受付工程と、を備え、前記合焦工程は、前記電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定した後、前記合焦指示受付工程が合焦指示を受け付けた際の合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離を決定する際の焦点固定用距離決定時被写界深度よりも広いときは、前記撮像光学系の合焦距離を、前記焦点固定用距離とし、前記合焦指示受付時被写界深度が、前記焦点固定用距離決定時被写界深度よりも狭いときは、警告を行うことを特徴とする合焦方法である。
【００１９】
（９）：撮像光学系により結像された被写体像が変換された電気信号に基づいて合焦度合いを判断する合焦方法において、前記撮像光学系は、ズームレンズと、フォーカスレンズと、絞りと、を有し、前記ズームレンズ及び前記絞りを制御して被写界深度を狭くした状態の電気信号に基づいて焦点固定用距離を決定し、撮像光学系の合焦距離とすることを特徴とする合焦方法である。
【００２０】
（１０）：上記（６）乃至（９）のいずれか１項に記載の合焦工程を有し、撮像を行うことを特徴とする撮像方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、画角を変化させても、同一の焦点固定距離にピントを正確に素早く合わせることが可能な合焦装置、撮像装置、合焦方法および撮像方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る撮像装置の第１の実施形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施によるデジタルカメラの一部構成を示すブロック図である。
ＣＣＤ（１０１）（撮像手段）は、光学画像を光電変換して電気信号を出力するための固体撮像素子であり、Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ（１０２）は、画像ノイズ除去用相関二重サンプリングを行うＣＤＳ（１０２−１）、利得調整を行うＡＧＣ（１０２−２）、ディジタル信号変換を行うＡ／Ｄ（１０２−３）、ＣＣＤ１制御ブロック（１０４−１）より、垂直同期信号、水平同期信号を供給され、ＣＰＵブロック（１０４−３）によって制御されるＣＣＤ（１０１）、及びＦ／Ｅ−ＩＣ（１０２）の駆動タイミング信号を発生するＴＧ（１０２−４）を有する。
【００２３】
鏡胴ユニット（４）（撮像光学系）は、被写体の光学画像を取り込むズームレンズ（４−１ａ）、ズーム駆動モータ（４−１ｂ）からなるズーム光学系（４−１）、フォーカスレンズ（４−２ａ）、フォーカス駆動モータ（４−２ｂ）からなるフォーカス光学系（４−２）、絞り（４−３ａ）、絞りモータ（４−３ｂ）からなる絞りユニット（４−３）、メカシャッタ（４−４ａ）、メカシャッタモータ（４−４ｂ）からなるメカシャッタユニット（４−４）、各モータを駆動するモータドライバ（４−５）を有する。
【００２４】
ディジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）は、ＣＣＤ（１０１）よりＦ／Ｅ―ＩＣ（１０２）の出力データにホワイトバランス設定やガンマ設定を行い、又、前述したように、垂直同期信号、水平同期信号を供給するＣＣＤ１制御ブロック（１０４−１）、フィルタリング処理により、輝度データ・色差データへの変換を行うＣＣＤ２制御ブロック（１０４−２）、前述した装置各部の動作を制御するＣＰＵブロック（１０４−３）、前述した制御に必要なデータ等を、一時的に、保存するＬｏｃａｌ  ＳＲＡＭ（１０４−４）、パソコンなどの外部機器とＵＳＢ通信を行うＵＳＢブロック（１０４−５）、パソコンなどの外部機器とシリアル通信を行うシリアルブロック（１０４−６）、ＪＰＥＧ圧縮・伸張を行うＪＰＥＧ  ＣＯＤＥＣブロック（１０４−７）、画像データのサイズを補間処理により拡大／縮小するＲＥＳＩＺＥブロック（１０４−８）、画像データを液晶モニタやＴＶなどの外部表示機器に表示するためのビデオ信号に変換するＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）、撮影された画像データを記録するメモリカードの制御を行うメモリカードブロック（１０４−１０）を有する。
【００２５】
ここで、本発明における合焦手段とは、モータドライバ（４−５）とＣＰＵブロック（１０４−３）の一部である。また、本発明における警告手段とは、ＣＰＵブロック（１０４−３）に制御されて警告を発する手段であれば公知のものが利用可能であり、デジタルカメラ内部の任意の場所に配置可能である。
【００２６】
ＳＤＲＡＭ（１０３）は、前述したディジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）で画像データに各種処理を施す際に、画像データを一時的に保存する。保存される画像データは、例えば、ＣＣＤ（１０１）から、Ｆ／Ｅ−ＩＣ（１０２）を経由して取りこんで、ＣＣＤ１信号処理ブロック（１０４−１）でホワイトバランス設定、ガンマ設定が行われた状態の「ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ」やＣＣＤ２制御ブロック（１０４−２）で輝度データ・色差データ変換が行われた状態の「ＹＵＶ画像データ」、ＪＰＥＧ  ＣＯＤＥＣブロック（１０４−７）で、ＪＰＥＧ圧縮された「ＪＰＥＧ画像データ」などである。
内蔵メモリ（１０７）は、撮影した画像データを記憶できるようにするためのメモリである。
【００２７】
ＬＣＤドライバ（１０８）は、ＬＣＤモニタ（５）を駆動するドライブ回路であり、ＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）から出力されたビデオ信号を、ＬＣＤモニタ（５）に表示するための信号に変換する機能も有している。ＬＣＤモニタ（５）は、撮影前に被写体の状態を監視する、撮影した画像を確認する、メモリカードや前述した内臓メモリ（１０７）に記録した画像データを表示する、などを行うためのモニタである。ビデオＡＭＰ（１０９）は、ＴＶ信号表示ブロック（１０４−９）から出力されたビデオ信号を、７５Ωインピーダンス変換するためのアンプであり、ビデオジャック（１１０）は、ＴＶなどの外部表示機器と接続するためのジャックである。操作Ｋｅｙユニット（ＳＷ１−１５）は、ユーザーが操作するＫｅｙ回路であり、ＳＵＢ−ＣＰＵ（１０５）（合焦指示受付手段）は、ＲＯＭ・ＲＡＭをワンチップに内蔵したＣＰＵであり、操作Ｋｅｙユニット（ＳＷ１−１５）などの出力信号をユーザーの操作情報として、前述したＣＰＵブロック（１０４−３）に出力する。
【００２８】
音声ＣＯＤＥＣ（１１２）は、ディジタルスチルカメラプロセッサ（１０４）が有する音声ブロック（１０４−１２）から出力されたＰＣＭ方式で圧縮された音声データを音声ブロックから入力し、音声アナログ信号に変換してスピーカ（１１３）へ駆動出力する。
【００２９】
ストロボ発光部（１）は、ＣＰＵがストロボ回路を充電制御し、発光制御することで、その充電電荷が発光管、反射傘からなる発光部に印加され発光をする。
【００３０】
図２は本発明の撮像装置の第１の実施の形態における撮像フローを示すブロック図であって、第一レリーズＳＷ及び第二レリーズＳＷ（不図示）を操作した場合の撮像装置内の処理を示す。
第一レリーズＳＷがオンされると、撮影用の露出量を決定するＡＥを行った後に（ＳＴＥＰ２−１）、ピント合わせ処理を実施する（ＳＴＥＰ２−２）。ピント合わせ処理は、焦点固定モードでない場合はコントラスト方式のＡＦを行い、焦点固定モードの場合は、先立って焦点固定用距離決定・記憶を行った後にピント合わせを行うが、これらの処理については後述する。
ピント合わせ処理後は撮影用の色を決定するＡＷＢが実施され（ＳＴＥＰ２−３）、撮影の第二レリーズＳＷがオンされるのを待つ（ＳＴＥＰ２−４、２−５）。第二レリーズＳＷがオンになる前に第一レリーズＳＷがオフになった場合は撮像が中止される。
第二レリーズＳＷがオンになると、撮影、記録保存動作が行われる（ＳＴＥＰ２−６）。
【００３１】
ここで、コントラスト方式（山登り方式とも呼ばれることがある）のＡＦについて説明する。コントラスト方式のＡＦとは、まず、フォーカスレンズの位置を微少ステップで変化させながら撮像を行い、各撮像データの高周波部分を抽出する。次に、抽出された高周波成分に基づいて、各ステップ毎の合焦評価値を算出し、合焦評価値の変化に基づいて、被写体に合焦するフォーカスレンズの位置を決定する方式である。
【００３２】
次に、ピントを合わせる方法について説明する。
図３は光学系の距離の逆数とピントの合うレンズ位置との関係を示すグラフである。
本実施の形態では、広角Ｗｉｄｅ端ＺＰ１〜望遠Ｔｅｌｅ端Ｚｐ１７の１７ポイントでズームを行うものとする。
また、一般に幾何光学的にピント合わせのレンズ位置駆動量は、距離の逆数に対して比例に近い関係にある。そこで本実施の形態では、レンズ位置駆動量と、距離の逆数とは比例関係にあるとみなし、直線に近似することで、距離Ｌにおけるレンズ位置ｆｐは任意のズーム位置ＺＰ（ただし、ＺＰはＺＰ１〜ＺＰ１７）に対して下記式１で表される。
【００３３】
ｆｐ＝Ｋ（ＺＰ）×（１／Ｌ）＋Ｂ（ＺＰ）    ・・・（式１）
【００３４】
本発明に係る撮像装置内には、各ズーム位置ＺＰに対する無限遠におけるレンズ位置ｆｐを意味するＢ（ＺＰ）、および各ズーム位置ＺＰに対する距離逆数１／Ｌとレンズ位置ｆｐとの比例定数である傾きＫ（ＺＰ）が記憶されている。
【００３５】
ここで、焦点固定モードにおいても、１／Ｌを特定しておけば、各ＺＰにおけるＫ（ＺＰ）及びＢ（ＺＰ）からレンズ位置ｆｐを上記式１で演算することができるが、ズーム（ＺＰ）を変更した場合にピンぼけが発生することがある。
【００３６】
具体的には、図４に示すようにＺＰ１で、Ｌ０に位置する被写体で焦点固定用距離を決めたとする。
ＺＰ１でＬ０にコントラスト方式のＡＦした場合に、レンズ位置は、メカニカルなレンズの停止分解能と、Ｗｉｄｅ端における被写界深度の広さとによりｆｐ３ａになる。（ｆｐ３ａで示される横の破線はレンズが停止できる位置である）
ｆｐ３ａはＬ１〜Ｌ２までの被写界深度±Ａの範囲があるので、距離の代表点はＬ３となる。（コントラスト情報では被写界深度±Ａ内の距離を正確に検出できない）
従って、Ｚｐ１よりも焦点距離が４倍あるＴｅｌｅ端（望遠側）ＺＰ１７にズームを変更した場合では、レンズの絞り口径が変わらないとした場合に、被写界深度は１／Ｌ軸上で約１／４の±Ｂの範囲になるので、Ｌ３とＺＰ１７のＫ（ＺＰ１７）及びＢ（ＺＰ１７）で求めたｆｐ３ｂ±Ｂの被写界深度内に被写体が位置するＬ０が入らずピンぼけになる。
【００３７】
そこで、本発明に係る撮像装置では、上記ピンぼけの不具合を解消するために、以下で説明するフローに従いピント合わせを行う。
図５は本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態におけるＬＣＤモニタのスルー表示である。
図５（ａ）において、撮影したい距離Ａを特定した後に、図５（ｂ）のように画角を変えて距離Ｃの位置でＡＦ範囲を合わせて、焦点固定記憶スイッチ（ＳＷ）をオンする。
焦点固定記憶スイッチは、焦点固定モードで記憶したい距離を決定・記憶（設定）するためのものである。
【００３８】
（合焦工程）
図６は、焦点固定モードにおける焦点固定用距離決定・記憶までのフローを示すブロック図である。
図２で示す撮像フローに先立ち、焦点固定記憶スイッチ（ＳＷ）がオンになると、ズーム位置がＴｅｌｅ位置でない場合は、Ｔｅｌｅ位置に自動ズーミングし、被写界深度が狭くなるようにする。（ＳＴＥＰ６−１、６−２）
また、絞りが開放でない場合は絞りを開放にして、被写界深度が狭くなるようにする。（ＳＴＥＰ６−３、６−４）
【００３９】
尚、焦点固定記憶スイッチをオンした後でズーム又は絞りを変えた場合には、撮像素子が適当な露光量になるように、回路の利得調整や撮像素子の電子シャッターで自動調節を露光量演算・設定で行う。（ＳＴＥＰ６−５）
次いで、コントラスト方式のＡＦ（山登りＡＦ）を実施し、結果のレンズ位置から焦点固定用距離を求めて決定し、カメラ内に記憶する。（ＳＴＥＰ６−６、６−７、６−８）
【００４０】
焦点固定用距離決定後は、カメラ使用者は自由にズーム位置を変更し、図５（ｃ）のように被写体が所望の位置にきたらレリーズＳＷをオンすることで、図２で示す撮像フローが行われる。
【００４１】
図７は本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
図２におけるピント合わせ処理（ＳＴＥＰ２−２）において、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ７−１）、焦点固定モードに設定していれば、その時点のズーム位置と上述の図６に記載のフローで記憶した焦点固定用距離からレンズ位置を演算して、コントラスト方式のＡＦすることなくレンズを駆動する（ＳＴＥＰ７−２、７−３、７−４）。焦点固定モードに設定していない場合は、コントラスト方式のＡＦを行ってピント合わせを行う。
ここで、ＳＴＥＰ７−３に示すとおり、レンズ位置ｆｐは、ＺＰ及び焦点固定用距離の関数ｆ（ＺＰ，焦点固定用距離）であり、下記式２で表される。
【００４２】
ｆｐ＝ｆ（ＺＰ，焦点固定用距離）＝Ｋ（ＺＰ）×（１／焦点固定用距離）＋Ｂ（ＺＰ）    ・・・（式２）
【００４３】
また、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ７−１）、焦点固定モードに設定していない場合は、コントラスト方式のＡＦを行い（ＳＴＥＰ７−５）、ピント合わせを終了する。
【００４４】
（第２の実施の形態）
本実施の形態では、焦点固定モード、ピント合わせにおけるフロー以外は第１の実施の形態と同じ構成である。
（合焦工程）
図８は本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態における焦点固定モードのフローを示すブロック図である。
焦点固定記憶スイッチは、焦点固定モードで記憶したい距離を設定するためのものである。本実施の形態では、図２で示す撮像フローに先立ち、焦点固定記憶スイッチ（ＳＷ）がオンになると、コントラスト方式のＡＦ（山登りＡＦ）を実施し（ＳＴＥＰ８−１）、結果のレンズ位置から焦点固定用距離を求めてデジタルカメラ内に記憶する（ＳＴＥＰ８−２、８−３）。
【００４５】
また、同時にこの時のズーム位置と絞り値とをデジタルカメラ内に記憶する（ＳＴＥＰ８−４、８−５）。
尚、ズーム位置及び絞りから決まるレンズのＦ値と、レンズの焦点距離と、撮像素子上での許容錯乱円径σとで、距離Ｌにおける被写界深度±δ１／Ｌは、下記式３で求まる。
【００４６】
±δ１／Ｌ  ＝  ±{（σ×Ｆ値）／（焦点距離）2}    ・・・（式３）
【００４７】
図９は本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
図２における合焦指示を受け付けて行うピント合わせ処理（ＳＴＥＰ２−２）において、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ９−１）、焦点固定モードに設定していれば、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて（ＳＴＥＰ９−２、９−３）、広いなら（図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ａ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ｂ）、焦点固定用距離からレンズ位置ｆｐを演算して（ＳＴＥＰ９−４）、コントラスト方式のＡＦすることなくレンズを駆動する（ＳＴＥＰ９−５）。
【００４８】
一方、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて狭い場合、具体的には図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ｂ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ａである場合、１／Ｌ３−Ａの遠側距離に相当するＺＰ１７上の遠点ｆｐ３ｂ−２と、１／Ｌ３＋Ａの近側距離に相当するＺＰ１７上の近点ｆｐ３ｂ＋２とを計算で求める（ＳＴＥＰ９−６、９−７）。次いで、図４のｆｐ範囲ｂに相当する誤差範囲を求め（ＳＴＥＰ９−８）、その誤差範囲ｆｐ３ｂ−２〜ｆｐ３ｂ＋２のコントラスト方式のＡＦを行うことで、好適な合焦距離を決定する（ＳＴＥＰ９−９）。
【００４９】
また、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ９−１）、焦点固定モードに設定していない場合は、コントラスト方式のＡＦを行い（ＳＴＥＰ９−１０）、ピント合わせを終了する。
【００５０】
（第３の実施の形態）
本実施の形態では、ピント合わせにおけるフロー以外は第２の実施の形態と同じ構成である。
（合焦工程）
図１０は本発明に係る撮像装置の第３の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
焦点固定記憶スイッチは、焦点固定モードで記憶したい距離を設定するためのものであり、本実施の形態では、第２の実施形態における焦点固定モードのフローと同じ構成である。コントラスト方式のＡＦを行い、焦点固定用距離、ズーム位置、絞り値がデジタルカメラ内に記憶される。
【００５１】
連続撮影フラグ＝０の場合、即ち連続撮影を行うフラグが成立していない場合（ＳＴＥＰ１０−１）、図２における合焦指示を受け付けて行うピント合わせ処理（ＳＴＥＰ２−２）において、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ１０−２）、焦点固定モードに設定していれば、図１０のピント合わせ処理において、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて（ＳＴＥＰ１０−３、１０−４）、広いなら（図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ａ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ｂ）焦点固定用距離からレンズ位置ｆｐを演算して（ＳＴＥＰ１０−５）、コントラスト方式のＡＦすることなくレンズを駆動する（ＳＴＥＰ１０−６）。
【００５２】
一方、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて狭い場合、具体的には図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ｂ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ａである場合、１／Ｌ３−Ａの遠側距離に相当するＺＰ１７上の遠点ｆｐ３ｂ−２と、１／Ｌ３＋Ａの近側距離に相当するＺＰ１７上の近点ｆｐ３ｂ＋２とを計算で求める（ＳＴＥＰ１０−７）。次いで、図４のｆｐ範囲ｂに相当する誤差範囲（撮影レンズ範囲ｆｐ３ｂ−２〜ｆｐ３ｂ＋２）を求め（ＳＴＥＰ１０−８）、その誤差範囲ｆｐ３ｂ−２〜ｆｐ３ｂ＋２を記憶し、レンズ位置を上記誤差範囲開始位置ｆｐ３ｂ−２に駆動しておく。
【００５３】
そして、誤差範囲を連続撮影する旨のフラグを立てて（ＳＴＥＰ１０−１０）、誤差範囲内を連続撮影することで、複数枚の撮影画像の中から最適なピントでの撮影画像が得られる。
【００５４】
図１１は本発明に係る撮像装置の第３の実施の形態における連続撮影のフローを示すブロック図である。ここで、図１１は連続撮影の際の図２におけるＳＴＥＰ２−６の撮影、記録保存動作を詳細に説明するブロック図である。
第二レリーズＳＷがオンされ実際に撮影する際に（ＳＴＥＰ１１−１）、上記誤差範囲開始位置ｆｐ３ｂ−２から、撮像取り込み処理、画像信号処理、ファイル化処理、保存処理を行った後（ＳＴＥＰ１１−２）、撮影レンズ範囲が終了か否か（誤差範囲終了位置か否か）を判断し（ＳＴＥＰ１１−３）、終了していない場合はレンズを＋１駆動し（ＳＴＥＰ１１−４）、駆動後の位置で撮影を行い、撮影レンズ範囲が終了するまで繰り返す。撮影レンズ範囲が終了したならば、連続撮影を終了する。
【００５５】
また、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ１０−２）、焦点固定モードに設定していない場合は、コントラスト方式のＡＦを行い（ＳＴＥＰ１０−１１）、ピント合わせを終了する。
【００５６】
（第４の実施の形態）
本実施の形態では、ピント合わせにおけるフロー以外は第２の実施の形態と同じ構成である。
【００５７】
（合焦工程）
図１２は本発明に係る撮像装置の第４の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
図２における合焦指示を受け付けて行うピント合わせ処理（ＳＴＥＰ２−２）において、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ１１−１）、焦点固定モードに設定していれば、図１１のピント合わせ処理において、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて（ＳＴＥＰ１１−２、１１−３）、広いなら（図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ａ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ｂ）焦点固定用距離からレンズ位置ｆｐを演算して（ＳＴＥＰ１１−４）、コントラスト方式のＡＦすることなくレンズを駆動する（ＳＴＥＰ１１−５）。
【００５８】
一方、現在のレンズＦ値とズームの焦点距離から求めた合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が、上記焦点固定用距離を求めた時のレンズＦ値とズームの焦点距離から求める焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2に比べて狭い場合、具体的には図４の例を考えるとすると、合焦指示受付時被写界深度±δ１／Ｌ1が±Ｂ、焦点固定用距離決定時被写界深度±δ１／Ｌ2が±Ａである場合、ピントが合わない可能性があるので、ＬＣＤ表示に警告文字を表示する警告、または警告音による警告を行う（ＳＴＥＰ１１−６）。
【００５９】
また、焦点固定モードに設定してあるか否かを判断し（ＳＴＥＰ１１−１）、焦点固定モードに設定していない場合は、コントラスト方式のＡＦを行い（ＳＴＥＰ１１−７）、ピント合わせを終了する。
【００６０】
上記第１〜４の実施の形態のデジタルカメラによれば、画角を変化させても、同一の焦点固定距離にピントを正確に素早く合わせることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施によるデジタルカメラの一部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の撮像装置の第１の実施の形態における撮像フローを示すブロック図である。
【図３】光学系の距離の逆数とピントの合うレンズ位置との関係を示すグラフである。
【図４】光学系の距離の逆数とピントの合うレンズ位置との関係を示すグラフを用いた説明図である。
【図５】本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態におけるＬＣＤモニタのスルー表示である。
【図６】焦点固定モードにおける焦点固定用距離決定・記憶までのフローを示すブロック図である。
【図７】本発明に係る撮像装置の第１の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
【図８】本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態における焦点固定モードのフローを示すブロック図である。
【図９】本発明に係る撮像装置の第２の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る撮像装置の第３の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
【図１１】本発明に係る撮像装置の第３の実施の形態における連続撮影のフローを示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る撮像装置の第４の実施の形態におけるピント合わせのフローを示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６２】
１    ストロボ発光部
４    鏡胴ユニット
５    ＬＣＤモニタ
１０１    ＣＣＤ
１０２    Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１０３    ＳＤＲＡＭ
１０４    ディジタルスチルカメラプロセッサ
１０５    ＳＵＢ  ＣＰＵ
１０６    ストロボ回路
１０７    内蔵メモリ
１０８    ＬＣＤドライバ
１０９    ビデオＡＭＰ
１１０    ビデオジャック
１１２    音声ＣＯＤＥＣ
１１３    スピーカー
【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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【図９】
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【図１０】
2009145670.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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