撮像装置及び撮像方法

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【発明の名称】	撮像装置及び撮像方法
【発明者】	【氏名】伊藤能康
【要約】	【課題】デジタルカメラにおいて問題となる絞り過多による画質低下の可能性をユーザに知らせる手段を提供する。【構成】撮像装置１０は、光学系を介して導かれた被写体像の一部を入射するＣＣＤセンサ１７と、前記被写体像のピントがＣＣＤセンサ１７の受光面で合焦するように、ＣＣＤセンサ１７から得られる画像信号に基づいて、前記光学系を構成するレンズの位置を制御するフォーカス制御手段（３１、ＳＴ２２）と、前記フォーカス制御手段により被写体像のピントが合焦した状態で、ＣＣＤセンサ１７から画像信号を入力し、該画像信号の周波数を分析して解像度を算出する解像度算出手段（ＳＴ２８、ＳＴ２９）と、前記解像度算出手段により算出された解像度と、基準解像度とを比較し、該比較結果を表示する表示手段（２６、ＳＴ３２）とを具備する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を撮像する撮像装置であって、
光学系を介して導かれた被写体像の一部を入射するＣＣＤセンサと、
前記被写体像のピントが前記ＣＣＤセンサの受光面で合焦するように、前記ＣＣＤセンサから得られる画像信号に基づいて、前記光学系を構成するレンズの位置を制御するフォーカス制御手段と、
前記フォーカス制御手段により被写体像のピントが合焦した状態で、前記ＣＣＤセンサから画像信号を入力し、該画像信号の周波数を分析して解像度を算出する解像度算出手段と、
前記解像度算出手段により算出された解像度と、基準解像度とを比較し、該比較結果を表示する表示手段と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記解像度算出手段は、前記被写体像のピントが合焦した状態で、絞りが指示された絞り値になるように、絞りを実行する手段を含み、前記絞りを実行してから、前記ＣＣＤセンサより画像信号を入力することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記表示手段は、前記撮像装置のファインダーから観察できる被写体象の周囲に配置されたＬＣＤを含むことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
被写体像を撮像する撮像方法であって、
光学系を介して導かれた被写体像の一部をＣＣＤセンサにて受光するステップと、
前記被写体像のピントが前記ＣＣＤセンサの受光面で合焦するように、前記光学系を構成するレンズの位置を制御するステップと、
前記被写体像のピントが合焦した状態で前記ＣＣＤセンサから得られる画像信号の周波数を分析して解像度を算出するステップと、
前記算出された解像度と基準解像度とを比較し、該比較結果を表示するステップと、
を具備することを特徴とする撮像方法。
【請求項５】
前記解像度を算出するステップは、前記被写体像のピントが合焦した状態で、絞りが指示された絞り値になるよう絞りを実行するステップを含み、前記絞りを実行してから、前記ＣＣＤセンサより画像信号を入力することを特徴とする請求項４記載の撮像方法。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は被写体像を画像信号に光電変換して取り込むデジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いて光を電気信号に変換し、デジタル信号として信号処理して撮像するデジタルカメラが一般に普及している。デジタルカメラでは使用者が簡単に高画質な撮像が出来るように、オートフォーカス（ＡＦ）、自動露出（ＡＥ）等の各自動制御機能を備えているものが多い。下記特許文献１には、撮像画像の露出レベルを補正する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００－６９３５６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のフィルムカメラでは、フィルムへの感光により撮像が行われるため、レンズから入射した光線がフィルム面に垂直に入射していなくても正常に撮影可能であった。しかし、デジタルカメラではＣＣＤセンサによって撮像するため、ＣＣＤセンサの開口部に直角に光線が入射しないと、光量が不足し、ボケた映像として撮像されたり、周辺部が暗い映像となるなどの問題がある。
【０００４】
一般に撮影時のＣＣＤ露光量は、絞り値（Ｆナンバー）、露光時間（シャッター速度）被写体の輝度等で決まる。デジタル一眼レフカメラなどの絞り値を自由に設定可能なカメラでは、手動にて絞り値を大幅に変更することができるため、入光量の減少により更に影響が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明は、デジタルカメラにおいて問題となる絞り過多による画質低下の可能性をユーザに知らせる手段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】
【０００６】
本発明では、解像度検出用センサからの解像度出力を量子化して模式的にファインダー内液晶表示装置、ビューファインダー、ライブビュー用液晶表示装置などに表示することで上記のボケなどの画質低下を未然に防ぐ手段を提供するものである。
【０００７】
本発明は、被写体像を撮像する撮像装置であって、光学系を介して導かれた被写体像の一部を入射するＣＣＤセンサと、前記被写体像のピントが前記ＣＣＤセンサの受光面で合焦するように、前記ＣＣＤセンサから得られる画像信号に基づいて、前記光学系を構成するレンズの位置を制御するフォーカス制御手段と、前記フォーカス制御手段により被写体像のピントが合焦した状態で、前記ＣＣＤセンサから画像信号を入力し、該画像信号の周波数を分析して解像度を算出する解像度算出手段と、前記解像度算出手段により算出された解像度と、基準解像度とを比較し、該比較結果を表示する表示手段と、を具備する。
【発明の効果】
【０００８】
撮影時点で、絞り過多による画質劣化の可能性をユーザに知らせることが可能で、デジタルカメラで問題となる絞り過多による画質低下を未然に防ぐことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用されるデジタル一眼レフカメラ１０の光学系の構成例を示す図である。このカメラは、ハーフミラー１５、ＣＣＤセンサ１２、ペンタプリズム（ミラーの場合もある）１４を含む光学素子の組み合わせによって実現されている。
【００１１】
映像の撮像時には、ハーフミラー１５は跳ね上げられ、ＣＣＤセンサ１２にレンズからの入射光が直接入射するようになっている。撮像時以外はハーフミラー１５によって入射光は反射・分光され、一部の入射光はペンタプリズム１４を通してファインダーに、また一部の入射光はさらにサブＣＣＤセンサ用のミラー１６により反射され、オートフォーカス（ＡＦ）及び本発明に係る解像度検出のために利用されるサブＣＣＤセンサ１７に入射する。
【００１２】
一般に、デジタルカメラによる撮影において、画質低下の要因として回折ボケがある。図２は回折ボケを説明するための光学系の構成を示す図である。回折ボケは、図２のように、レンズ内の絞りを絞ることにより、ＣＣＤ１２の受光面上の全光学像における絞り羽１１での回折光の比率が増加するために生じる現象である。
【００１３】
本発明の実施例では、合焦検出（ＡＦセンサ）とともに、解像度検出を実施する高解像度なサブＣＣＤセンサ１７を用いて回折ボケを検出する。
【００１４】
図３は、本発明による解像度検出方法の概要を示す処理工程図である。
【００１５】
本発明の解像度検出方法を簡単に示すと、ＡＦが合焦したレンズ位置で、解像度検出用サブＣＣＤセンサ１７からの映像信号について空間周波数分析を行い（ＳＴ０１）、その分析結果の平均値を、予め設定した基準空間周波数と比較を行い（ＳＴ０２）、その比較結果を数段階に量子化し（ＳＴ０３）、ファインダー内のサブＬＣＤ２６にバーグラフとして表示するものである。
【００１６】
図４は、本発明が適用されるデジタル一眼レフカメラ１０のハードウェアブロック図である。被写体像はＣＣＤドライバ２１によって駆動されるカラーＣＣＤセンサ１２によって受光され、画像処理ＬＳＩ２２に送られる。画像処理ＬＳＩ２２ではＣＣＤセンサ１２からのビットマップデータを処理して、所定フォーマットの映像データに変換する。この映像データは制御マイコン２０に接続されたメモリカードスロット２５を経由して、ＳＤメモリカードなどのメモリカード（図示されず）にファイルとして保存される。また作成された映像データはＬＣＤドライバ２４を経由してＬＣＤパネル２７に表示される。これら表示機能及び撮影機能を含むカメラの機能は、制御マイコン２０によって制御される。
【００１７】
ＡＦはＡＦセンサ（サブＣＣＤセンサ）１７から入力される位相差等を検出し、ＡＦモータを駆動することで制御する。ＡＥは測光センサ（サブＣＣＤセンサ）３２からの信号とレンズ接点位置センサ２９から得られる距離情報などを考慮した露出制御アルゴリズムによって制御される。ここでは、露出制御アルゴリズムは既知であるため、詳細な説明は割愛する。
【００１８】
レンズの絞り羽１１は、本発明の解像度検出時およびＡＥ時に、制御マイコン２０が絞りを実行する際に、絞りマグネット２８により駆動される。フラッシュメモリ３４は例えば撮影した静止画の記録、ＤＲＡＭ３５はマイコン２０の作業用メモリとして使用され、バッテリ３６は上記各回路ブロックに電源を供給する。
【００１９】
本実施例によるカメラは、解像度を検出するサブＣＣＤセンサ１７を備える。このサブＣＣＤセンサは撮像用カラーＣＣＤセンサとは異なり小型のモノクロセンサでかまわない。サブＣＣＤセンサ１７は、ＡＦ及び解像度検出に用いられる。
【００２０】
図５はファインダー４０内のサブＬＣＤ２６の表示例である。
【００２１】
被写体像の周辺に、露出補正表示４１、撮影情報表示４２、ＡＦセンサ位置マーカ４３、本実施例に係る解像レベル表示４４が配置される。露出補正表示４１はバーグラフとなっており、補正量が１／３ＥＶ単位で表示される。撮影情報表示４２は左からストロボ発光、絞り値（Ｆナンバー）、シャッタースピード、ＡＥロックマークである。
【００２２】
ＡＦセンサ位置マーカＰ１～Ｐ５は、対応する位置にＡＦセンサ及び解像センサとして用いられるサブＣＣＤセンサ１７があることを示している。本実施例では、５つのサブＣＣＤセンサ１７ａ～１７ｅが使用されている。コンパクトデジタルカメラのようにリアルタイムに画像信号を入力可能なＣＣＤを使用する場合は、撮像用ＣＣＤセンサの全受光面を解像度検出に使用できる。解像レベル表示４４の表示方式は、露出補正表示と同様のバーグラフ方式で、ＡＦ合焦点における画像の空間周波数が、基準空間周波数４４ａを中央として、＋／－３段階で表示される。
【００２３】
基準空間周波数４４ａは実験的に決定し、人間の目で見た場合に解像感があると知覚可能な空間周波数を設定する。空間周波数の算出はいろいろな方法があり、ここでは詳細は述べないが、離散的コサイン変換（ＤＣＴ）などを用いても良い。
【００２４】
図６は撮像した２つの画像の周波数特性例を示す図である。
【００２５】
サブＣＣＤセンサ１７によって撮影された画像の画素データを用いて、周波数特性を求め、図６に示すような周波数特性の平均値を解像度として算出する。周波数特性平均が基準周波数からどの程度差異があるかを算出し、その差異をバーグラフとして表示可能なように、＋／－３段階ずつ計７段階に量子化する。
【００２６】
図６の例では、周波数平均１は高周波成分を多く含むため十分な解像度があると判断でき、周波数平均２は低周波成分を多く含むため十分な解像度が無いためと判断できる。図５の解像度表示４４では、平均２を示す表示エリア４４ｂが点滅している様子を示している。ＡＦの合焦点状態で実施しているため、周波数平均２は回折ボケが発生していると判断できる。このようにして、自動露出／手動露出などによる撮影の結果が画質の低下を伴うものであるかどうかを事前に知らせることができる。
【００２７】
次に、制御マイコン２０による本発明に係る解像度表示動作を説明する。
【００２８】
図７は解像度表示に係るソフトウェア処理を示すフローチャートである。
【００２９】
マイコン２０はシャッターの半押し状態を検知すると（ＳＴ２１のＹＥＳ）、
ＡＦを実施し（ＳＴ２２）、ピント合焦が完了した時点で、どのサブＣＣＤセンサで合焦したかを取得し（ＳＴ２３）、絞りを実行する（ＳＴ２５）。この絞りはユーザによりマニュアルで設定された値、または自動露出の場合は自動的に設定される値である。
【００３０】
絞りを実際に閉じたのち、ステップＳＴ２４で選択したサブＣＣＤセンサから撮像画像を取得し（ＳＴ２６）、絞りを開放（全開）する（ＳＴ２７）。サブＣＣＤから取得した画像の空間周波数を分析し、図６に示したような周波数特性を得る（ＳＴ２８）。分析後、平均値を求めて基準周波数Ｆｒｅｆと比較し（ＳＴ２９、ＳＴ３０）、比較結果を量子化して（ＳＴ３１）、図５のようにファインダー内のサブＬＣＤにより、７段階のうちの１つのレベルとして表示する（ＳＴ３２）。
【００３１】
マイコン２０はシャッターの全押し状態を検知すると（ＳＴ３４のＹＥＳ）、ステップＳＴ２５と同様に絞りを実行し、ハーフミラー１５を跳ね上げ、シャッター４５を開閉し、ハーフミラー１５を元に戻す（ＳＴ３４）。
【００３２】
以上の動作において、シャッターの半押し状態のとき、解像度レベル表示４４により、現在の解像度が基準解像度４４ａより低いことが表示された場合、マニュアル操作可能なカメラでは、絞りを開け、解像度が基準解像度４４ａ以上になったことを確認してから撮影する。これにより、回折ボケの影響が少ない画像を得ることができる。尚この場合、入射光量が大きくなるので、シャッター速度は、自動設定であれば、より高速な速度で撮影される。
【００３３】
このように、本発明により画質低下の発生しない上限の絞り値を特定できるため、この絞り値を超えないような自動露出制御を行うことが可能である。解像度低下が発生する絞り値以上に絞りを閉じなければ、露出過多となるような場合は、電子式シャッターを併用してシャッタースピードをより速めるなどして、露出制御を行うことができる。
【００３４】
一眼レフ方式ではない簡易型デジタルカメラの場合、撮影モードとして風景モードというモードがある。一般に、このモードでは絞りが最も絞られた状態で撮影が行われるので、回折ボケの影響を受けやすい。従って、風景モードのときに、解像度不足が判明した場合は、解像レベル表示４４により解像度不足を示すと共に、ユーザに例えば他のモードへの変更を推奨する旨の表示をしてもよい。他のモードに変更すれば、絞りは開き、回折ボケの影響が少ない画像を得ることができる。
【００３５】
また、一眼レフ方式ではない一般的なデジタルカメラの場合、サブＣＣＤではなく撮像用ＣＣＤセンサでリアルタイムに得られる映像データを用いて、同様な解像度検出を行うことが可能である。また、一眼レフ方式デジタルカメラであっても撮像用ＣＣＤのほかにライブビュー用ＣＣＤを持つ場合は、一般的なデジタルカメラと同様にリアルタイムに撮像可能であるため、より容易に解像度検出が実現できる。また、フィルムカメラにおいても本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明が適用されるデジタル一眼レフカメラの光学系の構成例を示す図である。
【図２】回折ボケを説明するための光学系の構成を示す図である。
【図３】本発明による解像度検出方法の概要を示す処理工程図である。
【図４】本発明が適用されるデジタル一眼レフカメラのハードウェアブロック図である。
【図５】ファインダー４０内のサブＬＣＤ２６の表示例である。
【図６】撮影した２つの画像の周波数特性例を示す図である。
【図７】解像度表示に係るソフトウェア処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１２…ＣＣＤセンサ、１４…ペンタプリズム、１５…ハーフミラー、１６…サブＣＣＤセンサ用ミラー、１７…サブＣＣＤセンサ、４１…露出補正表示、４２…撮影情報表示、４３…ＡＦ／解像センサ位置マーカー、４４…解像レベル表示。

【出願人】	【識別番号】０００００３０７８【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】	平成１８年６月３０日（２００６．６．３０）
【代理人】	【識別番号】１０００５８４７９【弁理士】【氏名又は名称】鈴江武彦【識別番号】１０００９１３５１【弁理士】【氏名又は名称】河野哲【識別番号】１０００８８６８３【弁理士】【氏名又は名称】中村誠【識別番号】１００１０８８５５【弁理士】【氏名又は名称】蔵田昌俊【識別番号】１０００７５６７２【弁理士】【氏名又は名称】峰隆司【識別番号】１００１０９８３０【弁理士】【氏名又は名称】福原淑弘【識別番号】１０００８４６１８【弁理士】【氏名又は名称】村松貞男【識別番号】１０００９２１９６【弁理士】【氏名又は名称】橋本良郎
【公開番号】	特開２００８－１１４１７（Ｐ２００８－１１４１７Ａ）
【公開日】	平成２０年１月１７日（２００８．１．１７）
【出願番号】	特願２００６－１８２１９１（Ｐ２００６－１８２１９１）