(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ系を駆動して被写体を合焦させる合焦手段と、
この合焦手段により合焦される被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御する被写界深度制御手段と、
を備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
撮影可能なエリア中の被写体を認識する被写体認識手段を有し、前記被写界深度制御手段は、この被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、前記被写界深度の制御を行うことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記被写体認識手段により認識された被写体内の複数箇所のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、このコントラスト検出手段により検出された複数のコントラストに差があるか否かを判別する判別手段とを有し、前記被写界深度制御手段は、前記判定手段により前記複数のコントラストに差があると判定された場合、前記合焦手段により合焦される被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御することを特徴とする請求項２記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
撮影可能なエリアから任意の被写体を選択する被写体選択手段を有し、前記被写体認識手段は、この被写体選択手段により選択された被写体を認識することを特徴とする請求項２又は３記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記被写体認識手段は、前記撮影が可能なエリア内おける輝度情報に基づき、前記被写体を認識することを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記合焦手段は、前記コントラスト検出手段によりコントラストが検出された複数箇所のうち略中間のコントラストをもつ箇所に合焦させることを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
撮影可能なエリア中の被写体を認識する被写体認識手段と、
この被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラスト情報に基づいて絞りを制御することにより被写界深度を制御する被写界深度制御手段と、
を備えることを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項８】
前記被写体認識手段により認識された被写体内の複数箇所のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、このコントラスト検出手段により検出された複数のコントラストに差があるか否かを判別する判別手段とを有し、前記被写界深度制御手段は、前記判定手段により前記複数のコントラストに差があると判定された場合、前記被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御することを特徴とする請求項７記載のオートフォーカス装置。
【請求項９】
撮影可能なエリアから任意の被写体を選択する被写体選択手段を有し、前記被写体認識手段は、この被写体選択手段により選択された被写体を認識することを特徴とする請求項７又は８記載のオートフォーカス装置。
【請求項１０】
前記被写体認識手段は、前記撮影が可能なエリア内おける輝度情報に基づき、前記被写体を認識することを特徴とする請求項７乃至９の何れかに記載のオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂デジタルカメラ等の撮像装置に搭載されるオートフォーカス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタルカメラ等の撮像装置においては、ラインセンサーを用いた像相関処理方式、赤外線を用いたアクティブＡＦ（オートフォーカス）方式、被写体像のコントラスト情報を検出してレンズ駆動するコントラスト検出型ＡＦ方式等を用いたオートフォーカス装置が搭載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら何れの方式を採用したオートフォーカス装置にあっても、被写体の任意の一点が合焦するようにフォーカシングレンズを駆動する。したがって、撮影する被写体にレンズの光軸方向に沿った奥行きがある場合には、当該被写体の一部のみにピントが合った状態が形成されるに過ぎず、被写体の全体にピントが合った撮影結果を得ることができない。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、奥行きのある被写体全体にピントを合わせることのできるオートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明のオートフォーカス装置にあっては、レンズ系を駆動して被写体を合焦させる合焦手段と、この合焦手段により合焦される被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御する被写界深度制御手段とを備える。したがって、被写体の全体が被写界深度内に入るように該被写界深度が制御されることにより、被写体全体にピントが合った撮影結果を得ることが可能となる。また、絞りの制御に伴って被写体の全体にピントが合った状態が形成される。
【０００６】
また本発明のオートフォーカス装置は、撮影可能なエリア中の被写体を認識する被写体認識手段を有し、前記被写界深度制御手段は、この被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、前記被写界深度の制御を行う。あるいは、前記被写体認識手段により認識された被写体内の複数箇所のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、このコントラスト検出手段により検出された複数のコントラストに差があるか否かを判別する判別手段とを有し、前記被写界深度制御手段は、前記判定手段により前記複数のコントラストに差があると判定された場合、前記合焦手段により合焦される被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御する。あるいは、撮影可能なエリアから任意の被写体を選択する被写体選択手段を有し、前記被写体認識手段は、この被写体選択手段により選択された被写体を認識する。したがって、撮影可能なエリアにおいて、特定の被写体の全体あるいは所望の被写体の全体にピントを合わせた状態を形成し得る。ここで、前記被写体認識手段が、前記撮影が可能なエリア内おける輝度情報に基づき前記被写体を認識することにより、所謂デジタルカメラにおいて発生する輝度情報を有効に利用して、撮影可能なエリア中の被写体あるいは選択された被写体の認識を行い得る。また、前記合焦手段は、前記コントラスト検出手段によりコントラストが検出された複数箇所のうち略中間のコントラストをもつ箇所に合焦させることにより、被写体の略中間部分にピントが合った状態が形成される。
【０００７】
また、本発明のオートフォーカス装置にあっては、撮影可能なエリア中の被写体を認識する被写体認識手段と、この被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラスト情報に基づいて絞りを制御することにより被写界深度を制御する被写界深度制御手段とを備える。したがって、同様にして被写体全体にピントが合った撮影結果を得ることが可能となる。
また本発明のオートフォーカス装置は、前記被写体認識手段により認識された被写体内の複数箇所のコントラストを検出するコントラスト検出手段と、このコントラスト検出手段により検出された複数のコントラストに差があるか否かを判別する判別手段とを有し、前記被写界深度制御手段は、前記判定手段により前記複数のコントラストに差があると判定された場合、前記被写体認識手段により認識された被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の複数箇所のコントラストに基づき絞りを制御することにより被写界深度を制御する。あるいは、撮影可能なエリアから任意の被写体を選択する被写体選択手段を有し、前記被写体認識手段は、この被写体選択手段により選択された被写体を認識する。したがって、撮影可能なエリアにおいて、特定の被写体の全体あるいは所望の被写体の全体にピントを合わせた状態を形成し得る。ここで、前記被写体認識手段が、前記撮影が可能なエリア内おける輝度情報に基づき前記被写体を認識することにより、所謂デジタルカメラにおいて発生する輝度情報を有効に利用して、撮影可能なエリア中の被写体あるいは選択された被写体の認識を行い得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は本発明の一実施の形態を適用したデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。このデジタルカメラは、ＣＰＵ１を中心に構成されており、ＣＰＵ１にはＲＯＭ２、ＲＡＭ３、キー入力部４およびＩ／Ｏポート５が接続されている。またＣＰＵ１には、バスを介してＤＲＡＭ７、フラッシュメモリ８、圧縮／伸長部９、ＴＧ（Ｔｉｍｍｉｎｇ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ）１０、ＳＧ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｒ）１１、絞り駆動部１２、ＡＦ制御部１３が接続されている。ＲＯＭ２内にはＣＰＵ１の動作プログラム等が記憶されており、ＣＰＵ１は、この動作プログラムに基づき動作し、ＲＡＭ３をワークメモリとして使用して各部の制御を行う。
【０００９】
キー入力部４には、電源のオン・オフ時に操作される電源キー、映像をフラッシュメモリ８に記憶させる際に操作される映像取り込みキー（シャッター）、録画モード（ＲＥＣモード）から再生モードへの切り替え及び再生モードから録画モードへの切り替えを行う際に操作されるモード切り替えキー、フラッシュメモリ８に記憶されている画像データに基づく画像を再生する際に操作される再生キー等の各種キーが設けられている。Ｉ／Ｏポート５にはシリアルＩ／Ｏ端子１４が接続されている。Ｉ／Ｏポート５は、シリアル信号に変換された映像信号等をシリアルＩ／Ｏ端子１４を介して一般のパソコン等の他の機器へ入出力するインタフェースである。
【００１０】
ＤＲＡＭ７は取り込んだデジタル映像信号を一時記憶するメモリであり、フラッシュメモリ８は圧縮された映像信号を格納するメモリである。圧縮／伸張部９は、取り込んだデジタル映像信号を符号化／復号化することにより、圧縮／伸長処理を行う。ＴＧ１０には駆動回路（Ｄｒｉｖｅｒ）１５を介してＣＣＤ１６が接続されている。駆動回路１５は、ＴＧ１０が発生するタイミング信号により制御されるとともに、そのタイミング信号に基づいてＣＣＤ１６を駆動する。
【００１１】
ＣＣＤ１６の前面側には、固定レンズ１７、フォーカスレンズ１８、絞り１９が配置されている。フォーカスレンズ１８は、前記ＡＦ制御部１３が発生する駆動信号により動作するＡＦモータ等からなる駆動機構２０に保持されており、前記ＡＦ制御部１３に接続されたＡＦセンサー２１を用いて測距された被写体距離に基づき光軸上を進退する合焦動作を行う。
【００１２】
また、絞り１９は、前記絞り駆動部１２が発生する駆動信号により駆動しＣＣＤ１６に入射する被写体像の光量を調整する。ＣＣＤ１６はアンプ２２、Ａ／Ｄコンバータ２３を介して前記ＴＧ１０に接続されており、Ａ／Ｄコンバータ２３は、ＣＣＤ１６が取り込んだアナログ映像信号をデジタル信号に変換しＴＧ１０に出力する。
【００１３】
前記ＳＧ１１にはＶＲＡＭ２４とＤ／Ａコンバータ２５が接続されている。ＳＧ１１は、フラッシュメモリ８から読み出されたのち圧縮／伸張部９で伸張された輝度信号及び色信号や、ＴＧ１０から転送されてきた輝度信号及び色信号、すなわちデジタル映像信号に同期信号等を付加してデジタルビデオ信号を作成するものであり、ＳＧ１１にて作成されたデジタルビデオ信号はＶＲＡＭ２４に記憶される。
【００１４】
また、Ｄ／Ａコンバータ２５はＳＧ１１から取り込んだデジタルビデオ信号をアナログビデオ信号に変換するものである。Ｄ／Ａコンバータ２５にはアンプ２６を介してビデオ出力端子２７とＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）２８とが接続されている。ＬＣＤ２８は、Ｄ／Ａ２５より送られたアナログビデオ信号に基づいて、液晶を駆動して映像を表示する。さらに、ＬＣＤ２８上には、タッチパネル２９が積層されており、このタッチパネル２９により検出されたタッチ位置データは、ＣＰＵ１に入力される。
【００１５】
以上の構成にかかる本実施の形態において、録画モードが設定されている状態にあると、ＴＧ１０からのタイミング信号に基づき駆動回路１５がＣＣＤ１６を駆動し、ＣＣＤ１６からの電気信号はアンプ２２、Ａ／Ｄコンバータ２３、ＴＧ１０を介してＳＧ１１に入力される。このＳＧ１１にてデジタル画像信号に同期信号等が付加され、デジタルビデオ信号が作成されて、ＶＲＡＭ２４に書き込まれるとともに、Ｄ／Ａコンバータ２５、及びアンプ２６を介してＬＣＤ２８に与えられる。これによりＬＣＤ２８に、図２に例示するように、固定レンズ１７とフォーカスレンズ１８とにより結像された被写体画像が表示される。
【００１６】
一方、この録画モードが設定されている状態においてＣＰＵ１は前記プログラムに基づき、図３に示すフローチャートに従って動作する。すなわち、ＬＣＤ２８に被写体像が表示されている状態で、この被写体画像中のピントを合わせたいとする部分に指等でタッチして被写体を選択すると、ＣＰＵ１はタッチパネル２９からの出力信号に基づき、タッチ位置を検出する（ステップＡ１）。
【００１７】
次に、この検出したタッチ位置に対応する被写体画像の部分にピントを合わせるべく、ＡＦ処理を行う（ステップＡ２）。すなわち、図２に示した被写体画像におけるＰ点にタッチしたとすると、実際の被写体のＰ点までをＡＦセンサー２１により測距を行うとともに、測距した被写体距離に応じてフォーカスレンズ１８を駆動し、被写体のＰ点にピントを合わせる。
【００１８】
引き続き、タッチしたＰ点に基づき選択された被写体を認識する（ステップＡ３）。この選択された被写体の認識は、ＴＧ１０から転送されてきた輝度信号に基づき、Ｐ点を含む被写体Ｓとこれ以外の部分との輝度差により、該被写体Ｓのエッジを検出し、このエッジにより囲まれた領域を選択された被写体Ｓと認識することにより行う。
【００１９】
そして、この選択された被写体Ｓを認識したならば、この認識された被写体Ｓの複数箇所における被写体距離をＡＦセンサー２１により測距する（ステップＡ４）。さらに、この測距した複数箇所の被写体距離値に差があるか否かを判別する（ステップＡ５）。この判別の結果、複数箇所の被写体距離値に差がなければ、当該被写体Ｓは平面的なものであるとすることができる。そして、被写体Ｓが平面的であれば、被写界深度を考慮するまでもなく、前述のステップＡ２でのＡＦ処理のみにより、被写体Ｓの全体に亙ってピントが合っている。よって、この場合にはステップＡ６の処理行うことなく、このフローに従った処理を終了する。
【００２０】
しかし、ステップＡ５での判別の結果、複数箇所の被写体距離値に差があれば、当該被写体Ｓは立体的なものであって、レンズ１７，１８の光軸方向に沿って奥行きがあるものであるとすることができる。そして、この選択された被写体Ｓが奥行きのあるものである場合には、被写体距離値の最大差に応じて絞り１９を制御する（ステップＡ６）。このステップＡ６の処理により、絞り１９が絞り駆動部１２により駆動され、絞り１９の変化に伴って被写体Ｓの被写界深度が深くなり、見かけ上、被写体Ｓの全体にピントが合っている状態が形成される。
【００２１】
したがって、このフローに従った処理が完了した時点で、ユーザーがキー入力部４に設けられている映像取り込みキーを操作すると、その時点の被写体画像が画像データとして記録される。すなわち、ＣＣＤ１６が取り込んだ映像信号をＤＲＡＭ７に一旦記憶し、その映像信号に対して色演算処理を行うとともに、輝度信号と色信号とを作成し、双方の信号を圧縮／伸張部９によりデータ圧縮した後フラッシュメモリ８に記録する。よって、フラッシュメモリ８には、被写体Ｓ全体を被写界深度内に含みその全体にピントが合っている被写体Ｓを有する画像が記録されることとなる。
【００２２】
図４は、本発明の第２の実施の形態におけるＣＰＵ１の処理手順を示すものである。すなわち、前述と同様にして、ＬＣＤ２８に被写体像が表示されている状態で、この被写体画像中のピントを合わせたいとする部分に指等でタッチして被写体を選択すると、ＣＰＵ１はタッチパネル２９からの出力信号に基づき、タッチ位置を検出する（ステップＢ１）。次に、前述のステップＡ３と同様の処理を行って、ＴＧ１０から転送されてきた輝度信号とタッチ位置とに基づき選択された被写体を認識する（ステップＢ２）。
【００２３】
そして、この選択された被写体Ｓを認識したならば、この被写体Ｓの前端位置（カメラ側に最も近い位置）、中間位置、及び後端位置（カメラ側から最も遠い位置）を検出し、各位置をＲＡＭ３の所定エリアに記憶する（ステップＢ３）。この被写体Ｓの前端、中間、後端各位置は、例えば、フォーカスレンズ１８を至近位置から無限遠位置まで駆動し、被写体Ｓにおける最初にピントが合った部位を前端位置とし、最後にピントが合った部位を後端位置とするとともに、両者の中間を中間位置とする。なお、このとき被写体Ｓが平面的なものであり、被写体Ｓが最初にピントが合うのみである場合には、被写体Ｓの任意の部位を前端、中間、後端各位置として記憶する。
【００２４】
これら被写体Ｓの前端、中間、後端各位置を検出してＲＡＭ３に記憶させたならば、次にＲＡＭ３に記憶されている被写体Ｓの前端、中間、後端各位置のコントラストを当該箇所の輝度信号に基づき検出しＲＡＭ３に記憶させる（ステップＢ４）。次にステップＢ３で検出した被写体Ｓの中間位置にピントを合わせるべく、中間位置のコントラスト値が最大になるようにＡＦ処理を行う（ステップＢ５）。さらにステップＢ４で検出した各位置のコントラスト値に差があるか否かを判別する（ステップＢ６）。この判別の結果、各位置のコントラスト値に差あり被写体Ｓが奥行きのあるものでれば、コントラスト値の最大差に応じて絞り１９を制御する（ステップＢ７）。このステップＢ７の処理により、絞り１９が絞り駆動部１２により駆動され、絞り１９の変化に伴って被写体Ｓの被写界深度が深くなり、見かけ上、被写体Ｓの全体にピントが合っている状態が形成される。つまり、この実施の形態においては、図１に示した測距センサー２１により得られる距離データを用いることなく、コントラスト検出型ＡＦ方式を用いて合焦処理を行う。
【００２５】
図５は、本発明の第３の実施の形態におけるＣＰＵ１の処理手順を示すものである。すなわち、前述と同様にして、被写体画像中のピントを合わせたいとする部分に指等でタッチして被写体を選択すると、ＣＰＵ１はタッチパネル２９からの出力信号に基づきタッチ位置を検出し（ステップＣ１）、輝度信号とタッチ位置とに基づき選択された被写体を認識する（ステップＣ２）。
【００２６】
次に、この認識した被写体Ｓの複数箇所におけるコントラストを該当箇所の輝度信号に基づき検出し（ステップＣ３）、さらにこの検出した複数箇所のコントラスト値に差があるか否かを判別する（ステップＣ４）。この判別の結果、検出した複数箇所のコントラスト値に差がなく、被写体Ｓが平面的なものである場合には、被写体Ｓのコントラストが最大になるようにＡＦ処理を行う（ステップＣ５）。つまり、この実施の形態においても第２の実施の形態と同様に、図１に示した測距センサー２１により得られる距離データを用いることなく、コントラスト検出型ＡＦ方式を用いて合焦処理を行う。
【００２７】
他方、ステップＣ４での判別の結果、検出した複数箇所のコントラスト値に差があり、被写体Ｓがレンズ１７，１８の光軸方向に沿って奥行きがあるものであるならば、被写体Ｓのコントラストを検出した複数箇所のうち略中間のコントラスト値をもつ箇所にピントが合うようにＡＦを行う（ステップＣ６）。したがって、このステップＣ６での処理により、被写体Ｓの略中間部分に、両レンズ１７，１８のピントが合った状態が形成される。引き続き、コントラスト値の最大差に応じて絞り１９を制御し（ステップＣ７）、このステップＣ７の処理により、絞り１９が絞り駆動部１２により駆動され、絞り１９の変化に伴って被写体Ｓの被写界深度が深くなり、被写体Ｓの全体が鮮明な被写体画像を記録することが可能となる。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、合焦される被写体の全体が被写界深度内に入るように、該被写体の被写界深度を制御するようにしたことから、撮影する被写体にレンズの光軸方向に沿った奥行きがある場合であっても、当該被写体の全体にピントを合わせることができ、奥行きのある被写体全体が明瞭な撮影結果を得ることができる。
【００２９】
また、撮影可能なエリアから任意の被写体を選択可能とし、選択された被写体の全体が被写界深度内に入るように、被写界深度の制御を行うようにしたことから、煩雑な操作を伴うことなく極めて容易に、撮影可能なエリアにおいて所望の被写体の全体にピントを合わせた状態を形成するとができる。また、撮影が可能なエリア内おける輝度情報に基づき被写体を認識することにより、所謂デジタルカメラにおいて発生する輝度情報を有効に利用して、複雑な回路付加を伴わずに、選択された被写体の認識が可能となる。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を適用したデジタルカメラの概略ブロック構成図である。
【図２】同デジタルカメラにおける被写体像の一例を示す図である。
【図３】同デジタルカメラにおけるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施の形態におけるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施の形態におけるＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１    ＣＰＵ
２    ＲＯＭ
４    キー入力部
１２    絞り駆動部
１３    ＡＦ制御部
１８    フォーカスレンズ
１９    絞り
【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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