JP5590850B2 - 撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、コントラスト方式による焦点検出を行う撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法に関するものである。

近年のデジタルカメラには、撮像素子によって取得した撮像信号に含まれる高周波成分量の差異（コントラスト）に基づいて被写体像の焦点状態を検出する、所謂コントラスト検出方式の焦点検出装置を有しているものがある。コントラスト検出方式は、撮像素子からの信号に基づいて生成された映像信号の中から高周波成分を抽出する。そして、この高周波成分のレベルを所定のサンプリング間隔で観察して、高周波成分のレベルがピークに向かう方向に焦点調節レンズを駆動する方式（以下、コントラストＡＦ（オートフォーカス）方式）である。このことによって、最終的に高周波成分のレベルが所定のピーク範囲に到達することをもって合焦と判定するものである。

このようなコントラストＡＦ方式では、被写体像を撮影する撮像素子からの出力信号に基づいて得られた映像信号を用いて合焦判定を行うので、被写体に対して高精度で合焦を得ることができる。

また、特許文献１に、より高速で高精度な合焦制御を行うことが可能なレンズ交換タイプの撮像装置が提案されている。

特開２００３−２９５０４７号公報

しかしながら、上記コントラストＡＦ方式にて得られるピークの位置（合焦位置）は、必ずしも撮影者の意図したピント面であるとは限らない。例えば、コントラストのある目を焦点検出した時に、撮影者の意図としてはまつ毛にピント面を持ってきたい場合がある。この場合、コントラストＡＦ方式を実行してもコントラストの高い目を検出してしまい、まつ毛にピント面を合わせることはできない。そのため、撮影者はＡＦ後、レンズの操作部材を操作して所望のピント面に毎回合わせなければならないといった問題があった。

（発明の目的）
本発明の目的は、撮影者の所望するフォーカス位置に合焦させることのできる撮像装置および撮像装置のフォーカス制御方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体像を光電変換する撮像手段と、前記撮像手段からの画像信号の高周波成分を基にコントラスト方式による焦点検出を行う焦点検出手段と、前記撮像手段から得られる画像をライブビュー表示する表示手段とを有する撮像装置において、コントラストＡＦキャリブレーションモードにて、前記コントラスト方式による焦点検出に基づいて合焦フォーカス位置の前後の複数の画像を取得し、前記表示手段に当該複数の画像を表示するとともに、当該表示された複数の画像の中から選択された一の画像に対応する合焦フォーカス位置との差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量として求めるキャリブレーション量取得手段と、前記コントラストＡＦキャリブレーション量を記憶する記憶手段と、前記焦点検出手段による焦点検出の結果を基に合焦制御する撮影時には、前記焦点検出手段による合焦フォーカス位置に、前記コントラストＡＦキャリブレーション量を加味して合焦制御を行うフォーカス制御手段とを有することを特徴とするものである。

本発明によれば、撮影者の所望するフォーカス位置に合焦させることができる。

本発明の各実施例に係るデジタル一眼レフカメラを示す概略図である。 実施例１に係る動作を示すフローチャートである。 実施例２に係る動作を示すフローチャートである。 実施例２に係る動作時の表示例を示す図である。

本発明を実施するための形態は、以下の実施例１および２に示す通りである。

図１は本発明の実施例１に係わるデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）の概略構成を示す断面図である。図１において、１はカメラ本体、２は後述の撮影レンズ３をカメラ本体１に着脱可能とするためのマウントであり、各種信号を通信したり、駆動電源を供給したりするマウント接点２ａを有する。３は交換可能な撮影レンズであり、内部にフォーカスレンズ群３ａ及びズームレンズ群３ｂを有している。各レンズ群３ａ，３ｂの全てもしくは一部を移動させることで焦点距離を変化させたり、フォーカス調節を行ったりすることができる。また、フォーカスレンズ群３ａは、撮影者が不図示のフォーカス位置調節部材であるフォーカスリングなどを操作することで位置調節されることができる。４は撮影レンズ１の全体の制御を司るＣＰＵ等からなるレンズ制御部である。

５は主ミラーであり、観察時は撮影光路へ斜設され、撮影レンズ３からの光束を折り曲げて後述のファインダ光学系へ導き、露光時は撮影光路から退避させられて、撮影レンズ３からの光束を後述の撮像素子８へ導いている。６は主ミラー５とともに回動するハーフミラーで構成されるサブミラーであり、主ミラー５を透過した光束を折り曲げて後述の焦点検出装置９へ導いている。７はシャッタ、８は撮影レンズ３により形成される被写体像を光電変換することで被写体画像を得るＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子である。

９は周知の位相差方式で焦点検出可能な焦点検出装置であり、不図示のエリアセンサ等から構成されている。１０はカメラ本体１の全ての制御を司るカメラ制御部であり、焦点検出装置９からの出力信号を用いて位相差方式により焦点検出を行い、撮影レンズ３が合焦範囲にあるか否かを判定する位相差合焦判定部も備えている。また、カメラ制御部１０は、撮像素子８からの出力信号を用いて撮影画像のコントラスト検出を行い、撮影レンズ３が合焦位置にあるか否かを判定するコントラスト合焦判定部も具備している。

１１は撮影レンズ３の一次結像面に配置されたピント板であり、入射面にはフレネルレンズ（集光レンズ）が設けられ、射出面には被写体像（ファインダ像）が結像される。１２はファインダ光路変更用のペンタプリズムであり、ピント板１１の射出面に結像した被写体像を正立正像に補正する。１３，１４は接眼レンズである。なお、ピント板１１、ペンタプリズム１２、接眼レンズ１３，１４により構成されている光学系がファインダ光学系を構成する。１５は撮影した画像などを表示する液晶モニタである。

次に、本実施例１に係わるコントラストＡＦキャリブレーションモード時の動作について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、コントラストＡＦキャリブレーションモードとは、コントラストＡＦ方式（コントラスト方式）で得られるコントラストのピーク位置を補正するコントラストＡＦキャリブレーション量を得るモードをいう。

撮影者により不図示のコントラストＡＦキャリブレーションモード設定釦が操作されると、カメラ制御回路１０は、ステップＳ２０１からコントラストＡＦキャリブレーションモードを開始する。まず、ステップＳ２０２では、主ミラー５を撮影光路から退避させてシャッタ７を開け、撮影レンズ３からの光束を撮像素子８へ導いて撮影画像を取得する。そして、この撮影画像を液晶モニタ１５に表示する。つまり、液晶モニタ１５に実画像を表示するいわゆるライブビュー表示を行う。

次のステップＳ２０３では、液晶モニタ１５を通して実画像を確認しながら、撮影時のピント面の位置を所望の位置まで撮影者により撮影レンズ３のフォーカスリング操作がなされるので、その操作に応じてピント面を移動させる。このようなフォーカストリング操作は、上記したように、例えばコントラストＡＦにより目にピント合わせが行われたが、撮影者の意図としてはまつ毛にピント面を持っていきたい場合に行われる。そして、次のステップＳ２０４にて、撮影者が所望の位置までピント面への操作が完了したとして不図示のコントラストＡＦキャリブレーション実行釦が操作されたか否かを判定する。未だ操作されていないと判定した場合はステップＳ２０３へ戻り、コントラストＡＦキャリブレーション実行釦が操作されるまで同様の動作を繰り返す。

その後、ステップＳ２０４にてコントラストＡＦキャリブレーション実行釦が操作されたことを判定するとステップＳ２０５へ進み、コントラストＡＦの結果（ピント面位置）と撮影者が操作して合わせたピント面位置との差分量を算出する。そして、この差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量としてカメラ制御部１０内の不図示の記憶部に記憶する。なお、この差分量としては、レンズの制御量やコントラストＡＦのコントラスト値の差分量などが挙げられる。

以上により、コントラストＡＦキャリブレーションモードを終了し、メインルーチンへリターンする。そして、上記の不図示の記憶部に記憶されたコントラストＡＦキャリブレーション量は、実際の撮影時に行われるコントラストＡＦ結果に加味されてＡＦ制御が行われ、ピント面が撮影者の所望の位置となるように撮影レンズ３の駆動制御が行われる。

次に、本発明の実施例２に係わるコントラストＡＦキャリブレーションモード時の動作について、図３のフローチャートを用いて説明する。なお、デジタル一眼レフカメラの構成は図１と同様であるので、その説明は省略する。

撮影者により不図示のコントラストＡＦキャリブレーションモード設定釦が操作されると、カメラ制御部１０は、ステップＳ３０１からコントラストＡＦキャリブレーションモードを開始する。まず、ステップＳ３０２では、主ミラー５を撮影光路から退避させてシャッタ７を開け、撮影レンズ３からの光束を撮像素子８へ導いて撮影画像を取得する。そして、この撮影画像を液晶モニタ１５に表示する。つまり、液晶モニタ１５に実画像を表示するいわゆるライブビュー表示を行う。

次のステップＳ３０３では、コントラストＡＦを実行すると共に、焦点検出時の画像を保存する。ここで、コントラストＡＦでは、コントラストのピークを検出するために必ずピークの前後で所定の周期で焦点検出を行う特性を利用して、コントラストＡＦと同時にピークの前後の画像を取得する。そして、次のステップＳ３０４では、上記ステップＳ３０２でライブビュー表示されている画像に加え、上記ステップＳ３０３で取得したコントラストＡＦ時におけるピーク前後の画像を表示する。例えば、図４に示すように、ライブビュー表示されている画像４０１に対して、ピント面の前後関係が直感的にわかるようにコントラストＡＦのピーク前後の画像４０２も液晶モニタ１５に表示する。

次のステップＳ３０５では、液晶モニタ１５の表示面１６に表示されているコントラストＡＦの結果を示す実画像４０１とその前後の焦点検出時の複数の画像４０２の中から、撮影者により所望のピント面の画像が不図示の画像選択部材により選択がなされる。よって、ここでその選択された画像のフォーカス位置（ピント面位置）を所望のピント面位置として選択する。そして、次のステップＳ３０６にて、コントラストＡＦの結果（ピント面位置）と撮影者により選択された画像のピント面位置との差分量を算出する。そして、この差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量としてカメラ制御回路１０内の不図示の記憶部に記憶する。

以上により、コントラストＡＦキャリブレーションモードを終了し、メインルーチンへリターンする。そして、上記の不図示の記憶部に記憶されたコントラストＡＦキャリブレーション量は、実際の撮影時に行われるコントラストＡＦ結果に加味されてＡＦ制御が行われ、ピント面が撮影者の所望の位置となるように撮影レンズ３の駆動制御が行われる。

上記実施例１および２のデジタル一眼レフカメラ（撮像装置）は、以下の構成要素を有する。被写体像を光電変換する撮像手段（撮像素子８）と、撮像手段からの画像信号の高周波成分を基にコントラス方式による焦点検出を行う焦点検出手段（カメラ制御部１０）とを有する。さらに、撮像手段から得られる画像をライブビュー表示するう表示手段（液晶モニタ１５）と、コントラストＡＦキャリブレーションモードを設定する設定部材（不図示のコントラストＡＦキャリブレーションモード設定釦）を有する。さらに、このキャリブレーションモードにて、撮影者により所望のフォーカス位置が選択されると、このフォーカス位置と焦点検出手段による合焦フォーカス位置の差分量を求めるキャリブレーション量取得手段（カメラ制御部１０）を有する。キャリブレーション量取得手段は、差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量として記憶する記憶手段（カメラ制御部１０）を有する。さらに、焦点検出手段による焦点検出の結果を基に合焦制御する撮影時には、焦点検出手段による合焦フォーカス位置に、コントラストＡＦキャリブレーション量を加味して合焦制御を行うフォーカス制御手段（カメラ制御部１０）を有する。

なお、撮影者により選択される所望のフォーカス位置は、フォーカス位置調節部材の操作により選択される所望のフォーカス位置である。もしくは、表示手段に表示される、コントラストのピーク前後の複数の画像の中から選択される画像のフォーカス位置である。

上記のように実施例１および２によれば、撮影者の所望するピント位置に合焦させることができる。

１ カメラ本体
８ 撮像素子
９ 焦点検出装置
１０ カメラ制御部
１５ 液晶モニタ

Claims (5)

1. 被写体像を光電変換する撮像手段と、
   前記撮像手段からの画像信号の高周波成分を基にコントラスト方式による焦点検出を行う焦点検出手段と、
   前記撮像手段から得られる画像をライブビュー表示する表示手段とを有する撮像装置において、
   コントラストＡＦキャリブレーションモードにて、前記コントラスト方式による焦点検出に基づいて合焦フォーカス位置の前後の複数の画像を取得し、前記表示手段に当該複数の画像を表示するとともに、当該表示された複数の画像の中から選択された一の画像に対応する合焦フォーカス位置との差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量として求めるキャリブレーション量取得手段と、
   前記コントラストＡＦキャリブレーション量を記憶する記憶手段と、
   前記焦点検出手段による焦点検出の結果を基に合焦制御する撮影時には、前記焦点検出手段による合焦フォーカス位置に、前記コントラストＡＦキャリブレーション量を加味して合焦制御を行うフォーカス制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 撮影者により選択されるフォーカス位置は、フォーカス位置調節部材の操作により選択されるフォーカス位置であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記取得する複数の画像は、前記合焦位置の画像およびそれ以外の画像であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記一の画像の選択は、撮影者の画像の選択に基づくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. コントラストＡＦキャリブレーションモードを設定するステップと、
   被写体像を光電変換する撮像手段からの画像信号の高周波成分を基にコントラスト方式による焦点検出を行うステップと、
   前記コントラストＡＦキャリブレーションモードにて、前記コントラスト方式による焦点検出に基づいて合焦フォーカス位置の前後の複数の画像を取得し、前記表示手段に当該複数の画像を表示するとともに、当該表示された複数の画像の中から選択された一の画像に対応する合焦フォーカス位置との差分量をコントラストＡＦキャリブレーション量として求めるステップと、
   前記コントラストＡＦキャリブレーション量を記憶するステップと、
   前記焦点検出の結果を基に合焦制御する撮影時には、前記焦点検出による合焦フォーカス位置に、前記コントラストＡＦキャリブレーション量を加味して合焦制御を行うステップとを有することを特徴とする撮像装置のフォーカス制御方法。

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