JP4921651B2 - デジタルカメラ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オートフォーカス機能を有するデジタルカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、銀塩フィルムの代替手段として、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）に被写体からの光を受光させることにより撮影を行うデジタルカメラが普及している。デジタルカメラの場合、撮影レンズを介して撮像される被写体像における空間周波数の高周波成分（コントラスト）が最も高くなる位置（合焦位置）を探して、撮影レンズをいわゆる山登り制御駆動させるコントラストＡＦ（Auto Focus）方式によって、フォーカシングを行うものが多い。その際、コントラストの検出には、別途測距装置を装備することなく、撮像面であるＣＣＤを併用している。これにより、構成の簡素化やコストダウンを図っている。
【０００３】
ここで、被写体距離が短くてマクロ撮影すべき範囲内にあるとき、被写界深度は浅くなり、像面の位置変化が大きくなる。そのため、フォーカシング制御の際、通常撮影が可能な範囲内に被写体があるときに比べ、撮影レンズを動かしながら合焦位置を見つけるサーチ駆動をより長い距離にわたって行う必要がある。撮影レンズは、一般にステッピングモータにより駆動され、ステッピングモータの１ステップ単位駆動による撮影レンズの移動量は一定である。したがって、被写体がマクロ撮影すべき近距離に位置する場合は、撮影レンズをより多いステップ数で移動させなければ適切な合焦を得ることができない。より多いステップ数でレンズを移動させるということは、合焦までに時間がかかることを意味する。
【０００４】
そこで従来のデジタルカメラでは、通常撮影モード（ノーマルモード）とマクロ撮影モード（マクロモード）とをユーザが切り替えることが可能なマクロスイッチを備えている。さらに、レンズ移動領域は、被写界深度が比較的深くレンズ移動のステップ数が少ない（サーチ駆動範囲が狭い）ノーマル領域と上述したステップ数が多い（サーチ駆動範囲が広い）マクロ領域とに分割している。そして、ノーマルモード選択時は、サーチ駆動する範囲をマクロ領域までレンズを移動させずにノーマル領域内のみとして、短時間で合焦するようにしている。また、マクロモード選択時には、サーチ駆動する範囲を拡大、すなわちノーマル領域におけるステップ数よりも多いステップ数を有するマクロ領域でレンズを移動するように設定している。
【０００５】
しかし、マクロスイッチを設けるということは、ユーザにマクロ撮影するか否かの判断を委ねることになり、オートフォーカス機能の利便性が低減してしまう。例えば、撮影しようとする被写体がマクロ撮影すべき範囲内にあるかどうかの判断が難しい位置にある場合、ユーザがモード選択を誤って所望の撮影ができないという問題が考えられる。さらに、マクロ撮影したい場合に、ついマクロスイッチをオンし忘れたがために、適切な合焦が行われず、所望の撮影をし損ねるという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は上記の事情に鑑み、安価でかつ簡素な構成を維持しつつ、より正確に被写体距離に対応した撮影モードでのオートフォーカスを可能とする、デジタルカメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載のデジタルカメラは、所定位置から無限遠までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動する通常オートフォーカス機能と、所定位置から撮影可能な最短距離までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動するマクロオートフォーカス機能とを有するものであって、デジタルカメラの現在の俯角を検出する角度検出手段と、俯角が所定の条件を満たすときに、マクロオートフォーカス機能を動作させてフォーカス制御する制御手段とを備え、制御手段は、通常オートフォーカス機能によって合焦しなかったときにのみ、俯角が所定の条件を満たすかどうか判断し、俯角が所定の条件を満たさない場合、マクロオートフォーカス機能を動作させず、エラー表示を行い、合焦処理を終了することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載のデジタルカメラによれば、マクロ撮影すべきかどうかユーザが判断しかねる場合でも、カメラの俯角に応じてマクロモードでのフォーカシングを自動的に行うことができ、より正確に被写体距離に対応したオートフォーカスや撮影を行うことができる。
【００１１】
請求項２に記載のデジタルカメラは、所定の条件が、俯角が所定の角度以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載のデジタルカメラによれば、コントラストオートフォーカス方式によって被写体像が合焦する撮影レンズの位置を探すのが好ましい。より具体的には、該撮影レンズは、ステッピングモータによってステップ駆動される。そして、該撮影レンズは、通常オートフォーカス機能においては第１ステップ数、マクロオートフォーカス機能においては、該第１ステップ数よりも多い第２ステップ数の範囲内で駆動される（請求項４）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態のデジタルカメラ１００の構成を表すブロック図である。デジタルカメラ１００は、角度検出センサ１、ＣＰＵ２、モータドライバ３、モータ４、撮影レンズとしての焦点調節レンズ５、ＣＣＤ６、画像信号処理回路７、ＬＣＤモニタ８、メインスイッチ９、測光スイッチ１０ａ、レリーズスイッチ１０ｂ、メモリカード制御回路１１、メモリカード１２を備える。デジタルカメラ１００は、特に近距離にある被写体をピントぶれさせることなく撮影するマクロモードと、一般的な撮影を行うノーマルモードとの二種類の撮影モードを有する。
【００１４】
角度検出センサ１は、本発明独自のものではなく、撮影するときのデジタルカメラ１００の傾きを検出するために従来のデジタルカメラ１００に搭載されている公知のものを使用する。角度検出センサ１は、図２中の実線に示すようにカメラ１００が通常に使用される状態（ここでは、焦点調節レンズ５の光軸が水平面内にある水平状態にあるものとする）から、図２中の破線にて示すように地面方向に傾いた状態になったときの、焦点調節レンズ５の光軸がなす角度（本明細書では俯角と記載する）θ、を求める。俯角θは、最小で０度（このときカメラ１００は水平状態にある）、最大で９０度（このとき焦点調節レンズ５の光軸は地面と直交する）である。
【００１５】
ＣＰＵ２は、モータドライバ３を介してステッピングモータ４を駆動し、焦点調節レンズ５を所定のステップ単位で光軸方向に移動させることにより、フォーカシングを行っている。焦点調節レンズ５は、マクロ切り替え位置Ｍを基準にして、ノーマルモードでフォーカシングするときはマクロ切り替え位置ＭよりもＣＣＤ６側の領域（ノーマル領域）で移動し、マクロモードでフォーカシングするときはマクロ切り替え位置Ｍよりも被写体側の領域（マクロ領域）で移動する。マクロ領域内では、ノーマル領域内で焦点調節レンズ５が移動するときよりもステップ数が多く設定されている。被写体の距離がカメラに近づくほど、被写界深度が浅くなり、撮影レンズによる被写体像の結像位置変化が大きくなる。一方、ステッピングモータの１ステップ駆動分によるレンズ移動量は一定であるので、ステッピングモータによる駆動ステップ数を多く設定することにより、焦点調節レンズ５はノーマル領域よりもより長い距離にわたってサーチ駆動が可能となる。従って、マクロモードでも高い精度での合焦を可能にしている。ＣＣＤ６は、焦点調節レンズ５を介して入射する光により受光面に形成された光学像に対応する電荷を画像信号処理回路７に出力する。画像信号処理回路７は、入力する電荷に基づいて所定の処理を行った後、画像信号をＣＰＵ２に送信する。ＣＰＵ２は、画像信号をメモリカード制御回路１１を介して、カメラ１００本体に着脱可能なメモリカード１２に撮像データとして保存する。
【００１６】
測光スイッチ１０ａとレリーズスイッチ１０ｂとは、カメラ１００の外見上一つのレリーズボタン（不図示）の操作量に応じてオン動作するスイッチであり、該レリーズボタンを半押しすると測光スイッチ１０ａがオンになり、全押しするとレリーズスイッチ１０ｂがオンになる構成になっている。
【００１７】
以下、図３を参照しつつ、デジタルカメラ１００のオートフォーカスを経てレリーズする一連の撮影処理について詳説する。図３は、デジタルカメラ１００のＣＰＵ２の処理を示すフローチャートである。本実施形態のカメラ１００は、まずノーマルモード下でフォーカシングした後、合焦しない場合にのみマクロモードに自動的に移行し、再度フォーカシングすることにより、ユーザの利便性やオートフォーカス機能の実効を高めるものである。
【００１８】
デジタルカメラ１００のＣＰＵ２は、日付等の諸設定データの保存等、機能を維持するために必要最低限の電力のみ使用する省電力モードの状態にある（Ｓ１）が、メインスイッチ９がオンされる（Ｓ３：ＹＥＳ）ことにより、撮影や画像編集等が可能となる動作モードに切り替わる（Ｓ５）。
【００１９】
ＣＰＵ２は、動作モードに切り替わると、モータドライバ３、モータ４を介して、焦点調節レンズ５の位置を初期化する（Ｓ７）。本実施形態では、焦点調節レンズ５を無限遠合焦位置まで移動させる。
【００２０】
ＣＰＵ２は、焦点調節レンズ５の位置の初期化が完了すると、測光スイッチ１０ａがオンされるまで待機状態になる（Ｓ９：ＮＯ、Ｓ２５：ＹＥＳ）。測光スイッチ１０ａがオンになる（Ｓ９：ＹＥＳ）と、撮影モードをノーマルモードに設定し（Ｓ１１）、ノーマルモードでのフォーカシングを行う（Ｓ１３）。すなわち、焦点調節レンズ５を動かしながら、ＣＣＤ６で得られる画像信号に基づいて被写体像のコントラストを求め、焦点調節レンズ５を山登り制御で駆動する。このノーマルモードにおいては、焦点調節レンズ５が初期化位置（無限遠合焦位置）から移動可能な距離、すなわちノーマル領域のレンズ最大移動距離は、所定の第１の駆動ステップ数によって規定される。本実施形態におけるノーマル領域のレンズ最大移動距離は、初期化位置から、マクロ領域との境界位置となるマクロ切り替え位置Ｍまでの総駆動ステップ数に相当し、例えば５０ステップである。なお、ＣＰＵ２が待機状態のときにメインスイッチがオフになる（Ｓ２５：ＮＯ）と、いわゆる電源が切られた状態になり、ＣＰＵ２は省電力モードに切り替わる（Ｓ１）。
【００２１】
デジタルカメラ１００は、コントラストＡＦ方式を採用する。つまりＣＰＵ２は、モータドライバ３を介してモータ４を駆動し、ＣＣＤ６によって撮影される像のコントラスト（空間周波数）が最も高くなるような位置を焦点調節レンズ５を移動させながら検出することによってフォーカシングを行う。なお、Ｓ１３ではあくまでノーマルモードでのフォーカシングであるため、レンズ５はノーマル領域（図１参照）でのみ移動される。
【００２２】
該フォーカシングによって、被写体像が最もコントラストが高くなるような位置にレンズを移動する、換言すれば合焦する（Ｓ１５：ＹＥＳ）と、ＣＰＵ２は、現在の位置にレンズを固定し（Ｓ１７）、レリーズスイッチ１０ｂがオンになるまで待機状態となる（Ｓ１９：ＮＯ、Ｓ２７：ＹＥＳ）。このとき、ユーザがレリーズボタンの半押し状態を解除している（Ｓ２７：ＮＯ）と、ＣＰＵ２は上述したオートフォーカス処理（Ｓ９〜Ｓ１９）を再度行うことになる。
【００２３】
ＣＰＵ２が、Ｓ１９において、レリーズスイッチがオンされたと判断する（Ｓ１９：ＹＥＳ）と、ＣＣＤ６に入射した光束に対応する電荷が画像信号処理回路７に送信され、種々の処理が行われた後、ＣＰＵ２を経て、メモリカード１２に記録される（Ｓ２１、Ｓ２３）。以上の撮影処理は、ノーマルモードで撮影可能な距離に被写体がある場合に行われるものである。つまりノーマルモードで撮影するときは、マクロモードでのフォーカシングは一切行われない。
【００２４】
本実施形態では、Ｓ１５において、合焦しなかった場合（Ｓ１５：ＮＯ）にのみマクロモード下でのフォーカシングが行われるように構成される。一般にユーザがマクロ撮影するときはカメラ１００を地面方向に傾けて撮影するという事情に鑑み、本実施形態のデジタルカメラ１００は、カメラ１００の傾きからマクロモードに移行すべきかどうかを判断する。ＣＰＵ２は、Ｓ１５で合焦しないと判断すると、角度検出センサ１から送信される現在のカメラ１００の俯角θと、予め定めてある参照角αとを比較する（Ｓ２９）。ここで参照角αとは、マクロ撮影するために最低限必要となるカメラ１００の俯角を意味し、本実施形態では２０度に設定している。
【００２５】
俯角θが参照角α以上であると判断すると、ＣＰＵ２は、モータ４を駆動させて焦点調節レンズ５をマクロ切り替え位置Ｍに移動させる（Ｓ３１）。ＣＰＵ２は続いて撮影モードをマクロモードに設定し（Ｓ３３），マクロモードである旨をＬＣＤモニタ８に表示させる（Ｓ３５）。
【００２６】
そしてＣＰＵ２は、ノーマルモードの時の第１駆動ステップ数よりも多い所定の第２駆動ステップ数によって規定されるマクロ領域（図１参照）の範囲内で焦点調節レンズ５を山登り制御駆動してフォーカシングを行う（Ｓ３７）。マクロモードにおいては、焦点調節レンズ５がサーチ駆動により移動可能な距離は、前述の第1の駆動ステップ数よりも多い第２駆動ステップ数、例えば、２００ステップと設定される。
【００２７】
フォーカシングの結果、合焦した場合（Ｓ３９：ＹＥＳ）には、上述したＳ１７以降の処理を行う。つまり、マクロ撮影が行われる。
【００２８】
フォーカシングの結果、合焦しなかった場合（Ｓ３９：ＮＯ）、すなわち、サーチ駆動時において、焦点調節レンズ５の移動可能な距離がノーマル領域よりも長いマクロ領域内にて焦点調節レンズ５を移動させたものの、最大コントラストとなる位置を検出できなかった場合、ＣＰＵ２は、合焦しなかった旨のエラー表示をモニタ８に表示させ（Ｓ４１）、待機状態に入る（Ｓ４３：ＹＥＳ）。ユーザがレリーズボタンの半押し状態を解除し、測光スイッチ１０ａがオフされる（Ｓ４３：ＮＯ）と、ＣＰＵ２は、エラー表示を消し（Ｓ４５）、再びＳ３からの処理を行う。Ｓ２９で俯角θが参照角αよりも小さいと判断した場合も、ＣＰＵ２は同様のエラー処理を行う。
【００２９】
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく趣旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００３０】
上記実施形態では、まずノーマルモードでのフォーカシングを行い、合焦しないときに俯角の値に応じてマクロモードでのフォーカシングをする構成を説明したが、本発明はこの構成に限定されることはない。例えば、Ｓ９で測光スイッチがオンになると、すぐに現在の俯角θを検出して、参照角αと比較する。その比較結果に応じてノーマルモード、あるいはマクロモードいずれかのフォーカシングを行う構成にすることもできる。
【００３１】
また上記実施形態では、参照角αを２０度と設定している。しかし参照角αは、任意に設定することが可能である。参照角αは、略１０度から略９０度の間に設定することが好ましい。さらに上記実施形態のＳ２９では、マクロモードに移行するかどうかの判断は、俯角θと参照角αとの大小によって判断しているが、参照角αの代わりに参照角度範囲を設定し、俯角θが参照角度範囲内である場合に、マクロモードに移行する構成にしても良い。なお、参照角αや参照角度範囲の設定は、製品出荷時に統一して行っても良いし、機能設定の一項目としてユーザが任意に変更してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明は、通常撮影範囲に被写体がある場合には、マクロ領域までレンズを移動させることなくフォーカシングを行うことにより、極めて短時間で合焦させることができる。また、撮影を行う際のカメラの俯角に対応して、自動的にマクロモードに切り替えてフォーカシングを行うことにより、マクロ撮影すべきかどうかユーザが判断しにくい場合でも、より失敗の少ない撮影が可能になる。
【００３３】
さらに本発明のデジタルカメラは、従来のデジタルカメラに既に搭載されている角度検出手段を使用してカメラの俯角を検出することにより、簡素で、かつコストパフォーマンス的にも優れた構成にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラのブロック図である。
【図２】本発明のデジタルカメラを地面方向に傾けた状態を示す。
【図３】本発明のデジタルカメラのオートフォーカスおよび撮影処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ デジタルカメラ
１ 角度検出センサ
２ ＣＰＵ
５ 焦点調節レンズ
６ ＣＣＤ

Claims (5)

1. 所定位置から無限遠までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動する通常オートフォーカス機能と、所定位置から撮影可能な最短距離までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動するマクロオートフォーカス機能とを有するデジタルカメラにおいて、
   前記デジタルカメラの現在の俯角を検出する角度検出手段と、
   前記俯角が所定の条件を満たすときに、前記マクロオートフォーカス機能を動作させてフォーカス制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段は、前記通常オートフォーカス機能によって合焦しなかったときにのみ、前記俯角が所定の条件を満たすかどうか判断し、前記俯角が所定の条件を満たさない場合、前記マクロオートフォーカス機能を動作させず、エラー表示を行い、合焦処理を終了することを特徴とするデジタルカメラ。
2. 所定の条件は、前記俯角が所定の角度以上であること、を特徴とする請求項１に記載のデジタルカメラ。
3. 前記制御手段は、前記撮影レンズを移動しながら、コントラストオートフォーカス方式により、被写体像が合焦する前記撮影レンズの位置を探す制御をすること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載のデジタルカメラ。
4. 前記撮影レンズはステッピングモータによりステップ駆動され、
   前記撮影レンズの駆動範囲を、前記通常オートフォーカス機能においては、第１ステップ数に、前記マクロオートフォーカス機能においては、前記第１ステップ数よりも多い第２ステップ数に設定されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のデジタルカメラ。
5. 所定位置から無限遠までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動する通常オートフォーカス機能と、所定位置から最短距離までの被写体に自動的に合焦させるように撮影レンズを駆動するマクロオートフォーカス機能とを有するデジタルカメラにおいて、
   前記通常オートフォーカス機能を動作させてフォーカシングを行い、前記通常オートフォーカス機能により合焦しなかった場合にのみ、次のＡ〜Ｃの処理を順に行う、
   Ａ．前記デジタルカメラの現在の俯角を検出し、
   Ｂ．前記俯角が所定の条件を満たしているかどうか判断し、
   Ｃ．所定の条件を満たしていると、前記マクロオートフォーカス機能を動作させてフォーカシングを行い、所定の条件を満たしていないと、前記マクロオートフォーカス機能を動作させず、エラー表示を行い、処理を終了する
   デジタルカメラにおける自動合焦方法。

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