(57)【要約】  撮像装置は、光学系と、光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき前記光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備える。制御部は、撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有する。第１低照度モードにおいては、通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠（２５）が設定される。第２低照度モードにおいては、第１ＡＦ枠（２５）よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠（２７ａ）が設定される。
2016181626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と、
前記光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき前記光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、前記所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有し、
前記第１低照度モードにおいては、前記通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定され、
前記第２低照度モードにおいては、前記第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定される、
撮像装置。
【請求項２】
前記第２ＡＦ枠は、前記撮像画像の一つに対して複数設定される、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が前記所定値未満のときに、または、前記通常照度モードにおけるオートフォーカス動作が失敗したときに、前記第１低照度モードにおけるオートフォーカス動作と、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作とを並行して実施する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が前記所定値未満のときに、または、前記通常照度モード及び前記第１低照度モードの少なくとも一方におけるオートフォーカス動作が失敗したときに、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作を実施する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御部は、特定の撮影モードに設定された場合に、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作を実施する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像画像の輝度信号の所定帯域の信号成分を抽出するフィルタをさらに備え、
前記第２低照度モードで使用されるフィルタの特性は、前記第１低照度モードで使用されるフィルタよりも高周波成分のゲインをより高くした特性を有する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像部により生成された撮像画像をリアルタイムに表示する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記表示部にリアルタイムに表示される撮像画像に重畳して、自動合焦させる領域を示すＡＦ枠を表示する、
請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの自動合焦方法として、撮像画像の一部の領域からコントラスト値を算出し、コントラスト値に基づき合焦位置を求め、その合焦位置にフォーカスレンズを駆動するコントラストＡＦがある。このようなコントラストＡＦの場合、夜空のような暗い被写体を撮影する場合、撮像画像から十分なコントラスト値が得られず、合焦位置が正確に求められない場合が多かった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８６９９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、星が輝く夜空や小さな街の光を含む暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部の明るい光源があるようなシーンの撮影においてオートフォーカス動作が可能な撮像装置を提供する。
【０００５】
本開示の態様において、撮像装置は、光学系と、光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備える。制御部は、撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有する。第１低照度モードにおいては、通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定される。第２低照度モードにおいては、第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定される。
【０００６】
本開示の撮像装置は、第２低照度ＡＦにより小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定されるため、小さな光源に関して変化が大きいコントラスト値を得ることができる。このため、星が輝く夜空や小さな街の光が点灯する暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部に明るい光源があるようなシーンに対しても、オートフォーカス動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示に係るデジタルカメラの構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、デジタルカメラのコントローラにおける、オートフォーカス動作に関する機能を実現する機能ブロックの構成を示した図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、デジタルカメラの背面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、４９点ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、星空である被写体を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、星空である被写体に対する第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図６】図６は、星空である被写体に対するコントラストＡＦにおけるコントラスト値の変化を説明した図である。
【図７】図７は、デジタルカメラにおいて、低照度ＡＦにおいて設定されるＡＦ枠を説明した図である。
【図８】図８は、デジタルカメラにおけるオートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、デジタルカメラの表示モニタに表示されるＡＦ枠及び合焦アイコンの表示の切り替わりを説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦそれぞれのフィルタの特性を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
以下、図面を用いて本開示に係る撮像装置の実施の形態を説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
１．デジタルカメラの構成
本実施の形態１に係るデジタルカメラの電気的構成例について図１を用いて説明する。図１は、デジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、１又は複数のレンズからなる光学系１１０により形成された被写体像をＣＣＤ１４０で撮像する撮像装置である。
【００１２】
ＣＣＤ１４０で生成された画像データは、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０において、デジタルデータに変換される。そして、画像処理部１６０で各種処理が施され、メモリカード２００に格納される。以下、デジタルカメラ１００の構成を詳細に説明する。
【００１３】
光学系１１０は、ズームレンズやフォーカスレンズ１１５を含む。ズームレンズを光軸に沿って移動させることにより、被写体像の拡大、又は縮小をすることができる。また、フォーカスレンズ１１５を光軸に沿って移動させることにより、被写体像のピントを調整することができる。
【００１４】
レンズ駆動部１２０は、光学系１１０に含まれる各種レンズを駆動させる。レンズ駆動部１２０は、例えばズームレンズを駆動するズームモータや、フォーカスレンズ１１５を駆動するフォーカスモータを含む。
【００１５】
絞り３００は、ユーザの設定に応じて又は自動で、光の開口部の大きさを調整し、透過する光の量を調整する機構である。
【００１６】
シャッタ１３０は、ＣＣＤ１４０に透過させる光を遮光するための手段である。シャッタ１３０は、光学系１１０及び絞り３００とともに、被写体像を示す光学情報を制御する光学系部を構成する。
【００１７】
ＣＣＤ１４０は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。ＣＣＤ１４０は、カラーフィルタと、受光素子と、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含む。受光素子は、光学系１１０によって集光された光学的信号を電気信号に変換し、画像情報を生成する。ＡＧＣは、受光素子から出力された電気信号を増幅する。ＣＣＤ１４０はさらに、露光、転送、電子シャッタなどの各種動作を行うための駆動回路等を含む。詳細については、後述する。
【００１８】
ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０は、ＣＣＤ１４０で生成されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。
【００１９】
画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成され、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０により変換されたデジタル画像データに対して各種処理を施す。画像処理部１６０は、コントローラ１８０の制御にしたがい動作する。画像処理部１６０は、表示モニタ２２０に表示するための画像データを生成したり、メモリカード２００に格納するための画像データを生成したりする。例えば、画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成された画像データに対して、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、傷補正などの各種処理を行う。また、画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成された画像データを、Ｈ．２６４規格やＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮形式等により圧縮する。画像処理部１６０は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やマイコンなどで実現可能である。
【００２０】
コントローラ１８０は、デジタルカメラ１００の全体を制御する制御手段である。コントローラ１８０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラ１８０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。コントローラ１８０は、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどで実現できる。
【００２１】
バッファ１７０は、画像処理部１６０及びコントローラ１８０のワークメモリとして機能する。バッファ１７０は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、強誘電体メモリなどで実現できる。
【００２２】
カードスロット１９０は、メモリカード２００を着脱可能である。カードスロット１９０は、機械的及び電気的にメモリカード２００と接続可能である。
【００２３】
メモリカード２００は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、画像処理部１６０で生成された画像ファイル等のデータを格納可能である。
【００２４】
内蔵メモリ２４０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。内蔵メモリ２４０は、デジタルカメラ１００全体を制御するための制御プログラム等を記憶している。
【００２５】
操作部材２１０は、ユーザからの操作を受け付けるユーザーインターフェースの総称である。操作部材２１０は、例えば、ユーザからの操作を受け付ける選択ボタンや決定ボタン、レバー、ダイヤル、タッチパネル等を含む。
【００２６】
表示モニタ２２０は、ＣＣＤ１４０で生成した画像データが示す画像（スルー画像）や、メモリカード２００から読み出した画像データが示す画像を表示可能である。また、表示モニタ２２０は、デジタルカメラ１００の各種設定を行うための各種メニュー画面等も表示可能である。表示モニタ２２０は、液晶表示デバイスや有機ＥＬ表示デバイスで構成される。
【００２７】
図２Ａは、デジタルカメラ１００のコントローラ１８０において、オートフォーカス動作に関する機能を実現する機能ブロックの構成を示した図である。コントローラ１８０は、輝度信号生成部１８２と、フィルタ１８４と、ＡＦ制御部１８６とを備える。輝度信号生成部１８２は撮像画像データから輝度信号を生成する。フィルタ１８４は、輝度信号生成部１８２で生成された輝度信号から所定帯域の空間周波数成分を抽出するフィルタである。ＡＦ制御部１８６は、フィルタ１８４から入力した所定帯域の空間周波数成分を有する輝度信号からコントラスト値を算出し、フォーカスレンズ１１５を駆動するレンズ駆動部１２０を制御するための駆動信号を生成する。なお、輝度信号生成部１８２とフィルタ１８４は、コントローラ１８０の外部に設けても良い。
【００２８】
図２Ｂは、デジタルカメラ１００の背面を示した図である。操作部材２１０は、図２Ｂに示すように、レリーズボタン２１１、選択ボタン２１３、決定ボタン２１４、動画記録ボタン２１７等を含む。操作部材２１０は、ユーザによる操作を受け付けると、コントローラ１８０に種々の指示信号を送信する。
【００２９】
レリーズボタン２１１は、二段押下式の押下ボタンである。レリーズボタン２１１がユーザにより半押し操作されると、コントローラ１８０はオートフォーカス制御（ＡＦ制御）やオート露出制御（ＡＥ制御）などを実行する。また、レリーズボタン２１１がユーザにより全押し操作されると、コントローラ１８０は、押下操作のタイミングに撮像された画像データを記録画像としてメモリカード２００等に記録する。
【００３０】
選択ボタン２１３は、上下左右方向に設けられた押下式ボタンである。ユーザは、選択ボタン２１３のいずれかの方向を押下することにより、カーソルを移動したり、表示モニタ２２０に表示される各種条件項目を選択したりすることができる。
【００３１】
決定ボタン２１４は、押下式ボタンである。デジタルカメラ１００が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、決定ボタン２１４がユーザにより押下されると、コントローラ１８０は表示モニタ２２０にメニュー画面を表示する。メニュー画面は、撮影/再生のための各種条件を設定するための画面である。決定ボタン２１４が各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、コントローラ１８０は、選択された項目の設定を確定する。
【００３２】
２．デジタルカメラの動作
２．１  オートフォーカス動作におけるＡＦ枠
本実施形態のデジタルカメラ１００は、被写体に対して自動で合焦させるオートフォーカス（ＡＦ）機能を有する。具体的には、デジタルカメラ１００はコントラストＡＦ方式によりオートフォーカス動作を行う。すなわち、デジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１５を光軸に沿って移動させながら撮像画像からコントラスト値を算出し、算出したコントラスト値が最大となるフォーカスレンズ１１５の位置を求める。そして、デジタルカメラ１００は、求めた位置にフォーカスレンズ１１５を移動することで被写体に対して合焦させる。このとき、コントラスト値は、撮像画像における、ユーザによりまたは自動で設定されたＡＦ枠（ＡＦ領域）内に含まれる画素の画素値から算出される。
【００３３】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態のデジタルカメラ１００のオートフォーカス動作において設定されるＡＦ枠の例を説明した図である。
【００３４】
図３Ａ、図３Ｂは、被写体の輝度が明るい場合に採用されるＡＦ枠の例を説明した図である。図３Ａは、被写体の顔を検出し、顔に追従してオートフォーカス動作を行う顔認識ＡＦまたはユーザが指定した被写体の動きに追従してオートフォーカス動作を行う追尾ＡＦにおいて設定されるＡＦ枠を説明した図である。図３Ｂは、撮像画像の全領域２３を４９（縦７×横７）個の領域（ＡＦ枠２３ａ）に分割し、分割領域（ＡＦ枠２３ａ）毎にコントラスト値を検出して合焦位置を求める４９点ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。なお、デジタルカメラ１００は、追尾ＡＦや４９点ＡＦ以外のＡＦ機能も有している。
【００３５】
図４Ａ、図４Ｂは、被写体の輝度が所定値よりも低い場合に設定される低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図である。なお、ユーザ指定のＡＦが失敗した場合、その原因として撮像画像の照度が低いことが多いことから、本実施形態のデジタルカメラ１００は、ユーザ指定のＡＦモード（追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦ等）によるオートフォーカス動作が失敗した場合においても低照度ＡＦに自動で切り替わるように構成されている。
【００３６】
低照度ＡＦモードは、第１低照度ＡＦモードと第２低照度ＡＦモードとを含む。図４Ａは、第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図であり、図４Ｂは、第２低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図である。ここで、第１低照度ＡＦモードは、夜景のような全体として暗い被写体に対して自動合焦を可能とするＡＦ機能である。第２低照度ＡＦモードは、第１照度ＡＦでは合焦できない場合に設定されるモードである。第２低照度ＡＦモードは、星が輝く夜空や、小さな街の光を含む暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部に明るい被写体を含むシーンに対する撮影に適したモードである。なお、以下の説明では、第１低照度ＡＦモードにおいて実行するオートフォーカス動作を「第１低照度ＡＦ」といい、第２低照度ＡＦモードにおいて実行するオートフォーカス動作を「第２低照度ＡＦ」という。
【００３７】
図４Ａに示す第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠２５（第１ＡＦ枠の例）は、図３Ａ、図３Ｂに示すＡＦ枠２１、２３ａよりも、より大きいサイズに設定されている。被写体（撮像画像）の輝度が低い場合、画像から得られるコントラスト値の絶対値が低くなり、その変化が分かりにくくなる。このため、被写体の輝度が比較的低い場合に設定される第１低照度ＡＦモードでは、より大きいコントラスト値が得られるようにＡＦ枠のサイズを大きくしている。
【００３８】
一方、図４Ｂに示す第２低照度ＡＦモードにおいて設定されるＡＦ枠２７ａ（第２ＡＦ枠の例）は、所定の領域２７を４９個に分割して設定される領域である。特に、第２低照度ＡＦモードのＡＦ枠２７ａは、図３Ａ、図３Ｂに示すＡＦ枠２１、２３ａ及び第１低照度ＡＦモードのＡＦ枠２５よりも、より小さい領域に設定されている。以下、第２低照度ＡＦモードのＡＦ枠２７ａをこのように設定した理由を説明する。
【００３９】
図５Ａに示すような、一部に明るい星を含むが全体として暗い背景を被写体とし、図５Ｂに示すように第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠２５が設定されて画像が撮影した場合を検討する。この場合、コントラストＡＦにおけるコントラスト値の変化は図６の破線Ａに示すように変化する。すなわち、コントラスト値は変化しているが、被写体全体としての輝度が低いため、コントラスト値の変化の量（コントラスト値の最小値と最大値の差）は小さい。コントラスト値の変化の量が所定値以上ないと、合焦位置を検出できないため、図６の破線Ａの場合、デジタルカメラ１００は合焦位置を検出できない。
【００４０】
本発明者はこの結果を鋭意検討したところ、暗い背景の中に存在する明るい光源（例えば、星５０）に着目した。すなわち、画像全体としては低輝度ではあるが、一部に明るい光源（例えば、星５０）がある場合、その光源についてのコントラスト値を利用することができないかを検討した。その結果、本発明者は、図４Ｂに示すように、低照度であるにもかかわらず、より小さい領域のＡＦ枠２７ａを設定することを考案した。
【００４１】
すなわち、図７に示すように、第１低照度ＡＦモードのＡＦ枠２５では、ＡＦ枠２５の領域において一部に星５０のような明るい光源が含まれていても、ＡＦ枠２５の領域全体における光源（星５０）の面積が小さいために、ＡＦ枠２５の領域全体のコントラスト値に占める星５０の輝度の影響が小さくなる。このため、図６の破線Ａに示すように、明るい光源である星５０が含まれていても、コントラスト値の変化が小さくなる。これに対して、第２低照度ＡＦモードによるＡＦ枠２７ａの領域は小さいため、ＡＦ枠２７ａの領域に対する光源（星５０）の面積が相対的に大きくなり、ＡＦ枠２７ａの領域全体のコントラスト値に対する光源（星５０）の輝度の影響が大きくなる。このため、明るい光源である星５０を含むＡＦ枠２７ａについては、星５０に起因するコントラスト値の変化がＡＦ枠２７ａの領域全体のコントラスト値の変化に大きく影響し、図６の実線Ｂに示すようにコントラスト値の変化がより顕著に現れる。
【００４２】
以上の点から、本実施形態では、第２低照度ＡＦモードにおいて、低照度撮影に対するものであるにも関わらず、より小さいサイズのＡＦ枠２７ａを設定している。
【００４３】
２．２  オートフォーカス動作
図８のフローチャートを参照して、本実施形態のデジタルカメラ１００によるオートフォーカス動作を説明する。なお、以下の処理は、デジタルカメラ１００のコントローラ１８０により実行され、ユーザによりレリーズボタン２１１が半押し操作されたときに開始される。
【００４４】
コントローラ１８０は、ＣＣＤ１４０で生成された撮像画像のデータを取得し（Ｓ１０）、撮像画像の輝度を判断する（Ｓ１１）。撮像画像の輝度が所定値より小さいときは、コントローラ１８０は、ステップＳ１４に進み、第１低照度ＡＦ及び第２低照度ＡＦを実行する。撮像画像の輝度が所定値以上のときは、コントローラ１８０は、ユーザが設定したＡＦモードに応じたオートフォーカス動作を実行する（Ｓ１２）。ユーザが設定したＡＦモードには、追尾ＡＦ，顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦ等が含まれる。かかる追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦなど、第１及び第２低照度ＡＦモード以外のＡＦモードが、本開示の撮像装置における通常照度モードに対応する。例えば、ユーザにより追尾ＡＦが設定されている場合、図３Ａに示すようなＡＦ枠２１を設定して追尾ＡＦを実行する。
【００４５】
具体的には、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を至近端から望遠端へまたはその逆方向に移動させながら、ＡＦ枠に対応する撮像画像の領域からコントラスト値を算出する。そして、コントローラ１８０は、コントラスト値が最大となるフォーカスレンズ１１５の位置を合焦位置として求める。合焦位置が求まった場合、コントローラ１８０は、その合焦位置へフォーカスレンズ１１５を移動させる。
【００４６】
オートフォーカス動作の実行の結果、オートフォーカス動作が成功した場合（Ｓ１３でＮＯ）、本処理を終了する。
【００４７】
オートフォーカス動作が失敗した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）または撮像画像の輝度が所定値より小さい場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦを並行して実行する（Ｓ１４）。
【００４８】
例えば、ユーザ設定により追尾ＡＦが設定されており、追尾ＡＦによるオートフォーカスが失敗し、第１及び第２低照度ＡＦが開始された場合、図９（ａ）に示すように、表示モニタ２２０上にオートフォーカス動作中であることを示す合焦アイコン３１の下に低照度ＡＦで動作中であることを示す「ＬＯＷ」の文字が表示される。
【００４９】
なお、オートフォーカス動作は、合焦位置が検出できなかった場合に、失敗したと判断される。ここで、合焦位置の検出については、コントラスト値の最大値（ピーク）が検出され、かつ、コントラスト値の最大値と最小値の差が所定値以上の場合に、合焦位置が検出されたと判断される。それ以外の場合、合焦位置が検出できなかったと判断され、オートフォーカス動作は失敗したと判断される。
【００５０】
コントローラ１８０は、図４Ａに示すＡＦ枠２５を用いて第１低照度ＡＦを実行し、図４Ｂに示すＡＦ枠２７ａを用いて第２低照度ＡＦを実行する。すなわち、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を移動させながら、図４Ａに示すＡＦ枠２５を用いて撮像画像からコントラスト値を算出するとともに、図４Ｂに示すＡＦ枠２７ａを用いて撮像画像からコントラスト値を算出する。そして、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠２５を用いた場合と、第２低照度ＡＦにおけるＡＦ枠２７ａを用いた場合とで、それぞれ合焦位置を求める。
【００５１】
その後、コントローラ１８０は、ＡＦ枠２５を用いた第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出されたか否かを判断する（Ｓ１５）。ここで、ＡＦ枠２５を用いて算出したコントラスト値の最大値（ピーク）が検出され、かつ、コントラスト値の最大値と最小値の差が所定値以上の場合に、合焦位置が検出されたと判断する。
【００５２】
第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出された場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を第１低照度ＡＦで検出した合焦位置に移動させる（Ｓ１９）。このとき、図９（ｂ）に示すように、表示モニタ２２０にオートフォーカス動作が成功したことを示す合焦アイコン３３が表示（点灯）される。合焦アイコン３３は、例えば、合焦アイコン３１とは異なる色で表示される。また、合焦した領域を含むＡＦ枠２５が表示される。
【００５３】
一方、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出されなかった場合（Ｓ１５でＮＯ）、第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出されたか否かを判断する（Ｓ１６）。第２低照度ＡＦによる合焦位置検出の成否の判断方法は、前述の第１低照度ＡＦの場合と同様である。
【００５４】
第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出された場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、コントローラ１８０はフォーカスレンズ１１５を第２低照度ＡＦで検出した合焦位置に移動させる（Ｓ２０）。なお、第２低照度ＡＦにおいて、複数のＡＦ枠２７ａで合焦位置が検出された場合は、例えば、最も望遠側の合焦位置を採用すればよい。このとき、図９（ｃ）に示すように、表示モニタ２２０に、オートフォーカス動作が成功したことを示す合焦アイコン３３（点灯）とともに第２低照度ＡＦであることを示す「ＳＴＡＲ」の文字が表示される。また、合焦した領域を含むＡＦ枠２７ａが表示される。
【００５５】
一方、第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出されなかった場合（Ｓ１６でＮＯ）、表示モニタ２２０にオートフォーカス動作が成功していないことを示す表示を表示し（Ｓ１７）、オートフォーカス動作を終了する。例えば、ＡＦ枠の色を変化させたり、合焦アイコン３３を点滅表示させたりする。
【００５６】
なお、第１低照度ＡＦモードと第２低照度ＡＦモードとの間で、コントラスト値を算出する際のフィルタ１８４の特性を異ならせても良い。図１０に、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦにおけるコントラスト値を算出する際のフィルタ１８４の特性を示す。同図に示すように、第２低照度ＡＦにおけるフィルタは、第２低照度ＡＦにおけるフィルタと比較して、コントラストが高い高周波をより検出できるように、高周波領域においてより高いゲインを有するフィルタとしている。これは、一般に被写体の輝度が低いときは、コントラストが出にくいことから、第１低照度ＡＦでは、より低周波領域が検出できるようにゲインが設定されている。これに対して、第２低照度ＡＦでは、夜空の星のように高いコントラストを検出するために高周波領域においてより高いゲインを有するようにフィルタ特性が設定されている。
【００５７】
３．効果、等
本実施形態のデジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１５と、フォーカスレンズ１１５を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成するＣＣＤ１４０とを備える。さらに、撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域からコントラスト値（評価値の一例）を算出し、算出したコントラスト値に基づきフォーカスレンズ１１５を駆動してオートフォーカス動作を行うコントローラ１８０と、を備える。コントローラ１８０は、撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有する。第１低照度モードにおいては、通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有するＡＦ枠２５（第１ＡＦ枠の例）が設定される。第２低照度モードにおいては、ＡＦ枠２５よりも小さいサイズのＡＦ枠２７ａ（第２ＡＦ枠の例）が設定される。
【００５８】
以上のように、本実施形態のデジタルカメラ１００は、第２低照度ＡＦモードにおいて、小さなサイズのＡＦ枠が設定されるため、小さな光源に関して変化が大きいコントラスト値を得ることができる。このため、星が輝く夜空のような、全体的には暗いが小さな明るい光源があるようなシーンを撮影する場合においても、合焦位置を検出することができ、オートフォーカス動作を実行することが可能となる。
【００５９】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００６０】
（１）上記の実施形態では、デジタルカメラ１００において、通常の照度用のオートフォーカスが失敗した後に、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦを同時に実行した（Ｓ１４）が、それらを別々に実行してもよい。例えば、第１低照度ＡＦを実行し、第１低照度ＡＦが失敗したときに、第２低照度ＡＦを実行するようにしてもよい。
【００６１】
または、デジタルカメラ１００において、撮像画像の輝度が所定値よりも低い場合に、もしくは、最初に実施された、第２低照度ＡＦ以外のＡＦ処理が失敗した場合に、第２低照度ＡＦのみを実施するようにしてもよい。または、デジタルカメラ１００において、特定の撮影モード（例えば、星の撮影に適した撮影モード）に設定された場合に、第２低照度ＡＦを実施するようにしてもよい。
【００６２】
（２）上記の実施形態では、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦとで、ＡＦ枠のサイズ及びフィルタ特性を異ならせる例を説明したが、他の条件を異ならせても良い。例えば、より大きなコントラスト値が得られるように、第２低照度ＡＦにおけるフレームレートを第１低照度ＡＦにおけるフレームレートよりも小さくしてもよい。または、第２低照度ＡＦにおけるＣＣＤ（画像センサ）のＩＳＯ感度を、第１低照度ＡＦ及びまたは第１及び第２低照度ＡＦ以外のＡＦ処理の場合よりも高くしてもよい。
【００６３】
（３）上記の実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルスチルカメラを用いて説明したが、撮像装置はこれに限定されない。本開示の思想は、デジタルビデオカメラ、スマートフォン、ウェアラブルカメラ等の動画が撮影できる種々の撮像装置に対しても適用することができる。
【００６４】
（４）上記の実施形態では、画像センサをＣＣＤで構成したが、画像センサはこれに限定されない。画像センサはＮＭＯＳイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサで構成してもよい。
【００６５】
（５）上記の実施形態に開示の思想は、レンズ交換式カメラ及びレンズ一体型カメラの双方に対して適用できる。
【００６６】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本開示は、種々の撮像装置に対して適用可能である。具体的には、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン、ウェアラブルカメラ等の撮像装置に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
２１，２３ａ，２５，２７ａ  ＡＦ枠（ＡＦ領域）
１００  デジタルカメラ
１１０  光学系
１１５  フォーカスレンズ
１２０  レンズ駆動部
１３０  シャッタ
１４０  ＣＣＤ
１５０  ＡＤＣ
１６０  画像処理部
１７０  バッファ
１８０  コントローラ
１８４  フィルタ
１９０  カードスロット
２００  メモリカード
２１０  操作部材
２２０  表示モニタ
２４０  内蔵メモリ
３００  絞り
【図１】
2016181626.tif 000003
【図２Ａ】
2016181626.tif 000004
【図２Ｂ】
2016181626.tif 000005
【図３Ａ】
2016181626.tif 000006
【図３Ｂ】
2016181626.tif 000007
【図４Ａ】
2016181626.tif 000008
【図４Ｂ】
2016181626.tif 000009
【図５Ａ】
2016181626.tif 000010
【図５Ｂ】
2016181626.tif 000011
【図６】
2016181626.tif 000012
【図７】
2016181626.tif 000013
【図８】
2016181626.tif 000014
【図９】
2016181626.tif 000015
【図１０】
2016181626.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月19日(2017.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの自動合焦方法として、撮像画像の一部の領域からコントラスト値を算出し、コントラスト値に基づき合焦位置を求め、その合焦位置にフォーカスレンズを駆動するコントラストＡＦがある。このようなコントラストＡＦの場合、夜空のような暗い被写体を撮影する場合、撮像画像から十分なコントラスト値が得られず、合焦位置が正確に求められない場合が多かった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９８６９９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示は、星が輝く夜空や小さな街の光を含む暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部の明るい光源があるようなシーンの撮影においてオートフォーカス動作が可能な撮像装置を提供する。
【０００５】
本開示の態様において、撮像装置は、光学系と、光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備える。制御部は、撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有する。第１低照度モードにおいては、通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定される。第２低照度モードにおいては、第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定される。
【０００６】
本開示の撮像装置は、第２低照度ＡＦにより小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定されるため、小さな光源に関して変化が大きいコントラスト値を得ることができる。このため、星が輝く夜空や小さな街の光が点灯する暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部に明るい光源があるようなシーンに対しても、オートフォーカス動作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、本開示に係るデジタルカメラの構成を示す図である。
【図２Ａ】図２Ａは、デジタルカメラのコントローラにおける、オートフォーカス動作に関する機能を実現する機能ブロックの構成を示した図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、デジタルカメラの背面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、４９点ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図５Ａ】図５Ａは、星空である被写体を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、星空である被写体に対する第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。
【図６】図６は、星空である被写体に対するコントラストＡＦにおけるコントラスト値の変化を説明した図である。
【図７】図７は、デジタルカメラにおいて、低照度ＡＦにおいて設定されるＡＦ枠を説明した図である。
【図８】図８は、デジタルカメラにおけるオートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図９】図９は、デジタルカメラの表示モニタに表示されるＡＦ枠及び合焦アイコンの表示の切り替わりを説明するための図である。
【図１０】図１０は、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦそれぞれのフィルタの特性を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【０００９】
なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
以下、図面を用いて本開示に係る撮像装置の実施の形態を説明する。
【００１１】
（実施の形態１）
１．デジタルカメラの構成
本実施の形態１に係るデジタルカメラの電気的構成例について図１を用いて説明する。図１は、デジタルカメラ１００の構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、１又は複数のレンズからなる光学系１１０により形成された被写体像をＣＣＤ１４０で撮像する撮像装置である。
【００１２】
ＣＣＤ１４０で生成された画像データは、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０において、デジタルデータに変換される。そして、画像処理部１６０で各種処理が施され、メモリカード２００に格納される。以下、デジタルカメラ１００の構成を詳細に説明する。
【００１３】
光学系１１０は、ズームレンズやフォーカスレンズ１１５を含む。ズームレンズを光軸に沿って移動させることにより、被写体像の拡大、又は縮小をすることができる。また、フォーカスレンズ１１５を光軸に沿って移動させることにより、被写体像のピントを調整することができる。
【００１４】
レンズ駆動部１２０は、光学系１１０に含まれる各種レンズを駆動させる。レンズ駆動部１２０は、例えばズームレンズを駆動するズームモータや、フォーカスレンズ１１５を駆動するフォーカスモータを含む。
【００１５】
絞り３００は、ユーザの設定に応じて又は自動で、光の開口部の大きさを調整し、透過する光の量を調整する機構である。
【００１６】
シャッタ１３０は、ＣＣＤ１４０に透過させる光を遮光するための手段である。シャッタ１３０は、光学系１１０及び絞り３００とともに、被写体像を示す光学情報を制御する光学系部を構成する。
【００１７】
ＣＣＤ１４０は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。ＣＣＤ１４０は、カラーフィルタと、受光素子と、ＡＧＣ（Ａｕｔｏ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を含む。受光素子は、光学系１１０によって集光された光学的信号を電気信号に変換し、画像情報を生成する。ＡＧＣは、受光素子から出力された電気信号を増幅する。ＣＣＤ１４０はさらに、露光、転送、電子シャッタなどの各種動作を行うための駆動回路等を含む。詳細については、後述する。
【００１８】
ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０は、ＣＣＤ１４０で生成されたアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。
【００１９】
画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成され、ＡＤＣ（Ａ／Ｄコンバータ）１５０により変換されたデジタル画像データに対して各種処理を施す。画像処理部１６０は、コントローラ１８０の制御にしたがい動作する。画像処理部１６０は、表示モニタ２２０に表示するための画像データを生成したり、メモリカード２００に格納するための画像データを生成したりする。例えば、画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成された画像データに対して、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、傷補正などの各種処理を行う。また、画像処理部１６０は、ＣＣＤ１４０で生成された画像データを、Ｈ．２６４規格やＭＰＥＧ２規格に準拠した圧縮形式等により圧縮する。画像処理部１６０は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）やマイコンなどで実現可能である。
【００２０】
コントローラ１８０は、デジタルカメラ１００の全体を制御する制御手段である。コントローラ１８０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラ１８０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。コントローラ１８０は、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどで実現できる。
【００２１】
バッファ１７０は、画像処理部１６０及びコントローラ１８０のワークメモリとして機能する。バッファ１７０は、例えば、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、強誘電体メモリなどで実現できる。
【００２２】
カードスロット１９０は、メモリカード２００を着脱可能である。カードスロット１９０は、機械的及び電気的にメモリカード２００と接続可能である。
【００２３】
メモリカード２００は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、画像処理部１６０で生成された画像ファイル等のデータを格納可能である。
【００２４】
内蔵メモリ２４０は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどで構成される。内蔵メモリ２４０は、デジタルカメラ１００全体を制御するための制御プログラム等を記憶している。
【００２５】
操作部材２１０は、ユーザからの操作を受け付けるユーザーインターフェースの総称である。操作部材２１０は、例えば、ユーザからの操作を受け付ける選択ボタンや決定ボタン、レバー、ダイヤル、タッチパネル等を含む。
【００２６】
表示モニタ２２０は、ＣＣＤ１４０で生成した画像データが示す画像（スルー画像）や、メモリカード２００から読み出した画像データが示す画像を表示可能である。また、表示モニタ２２０は、デジタルカメラ１００の各種設定を行うための各種メニュー画面等も表示可能である。表示モニタ２２０は、液晶表示デバイスや有機ＥＬ表示デバイスで構成される。
【００２７】
図２Ａは、デジタルカメラ１００のコントローラ１８０において、オートフォーカス動作に関する機能を実現する機能ブロックの構成を示した図である。コントローラ１８０は、輝度信号生成部１８２と、フィルタ１８４と、ＡＦ制御部１８６とを備える。輝度信号生成部１８２は撮像画像データから輝度信号を生成する。フィルタ１８４は、輝度信号生成部１８２で生成された輝度信号から所定帯域の空間周波数成分を抽出するフィルタである。ＡＦ制御部１８６は、フィルタ１８４から入力した所定帯域の空間周波数成分を有する輝度信号からコントラスト値を算出し、フォーカスレンズ１１５を駆動するレンズ駆動部１２０を制御するための駆動信号を生成する。なお、輝度信号生成部１８２とフィルタ１８４は、コントローラ１８０の外部に設けても良い。
【００２８】
図２Ｂは、デジタルカメラ１００の背面を示した図である。操作部材２１０は、図２Ｂに示すように、レリーズボタン２１１、選択ボタン２１３、決定ボタン２１４、動画記録ボタン２１７等を含む。操作部材２１０は、ユーザによる操作を受け付けると、コントローラ１８０に種々の指示信号を送信する。
【００２９】
レリーズボタン２１１は、二段押下式の押下ボタンである。レリーズボタン２１１がユーザにより半押し操作されると、コントローラ１８０はオートフォーカス制御（ＡＦ制御）やオート露出制御（ＡＥ制御）などを実行する。また、レリーズボタン２１１がユーザにより全押し操作されると、コントローラ１８０は、押下操作のタイミングに撮像された画像データを記録画像としてメモリカード２００等に記録する。
【００３０】
選択ボタン２１３は、上下左右方向に設けられた押下式ボタンである。ユーザは、選択ボタン２１３のいずれかの方向を押下することにより、カーソルを移動したり、表示モニタ２２０に表示される各種条件項目を選択したりすることができる。
【００３１】
決定ボタン２１４は、押下式ボタンである。デジタルカメラ１００が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、決定ボタン２１４がユーザにより押下されると、コントローラ１８０は表示モニタ２２０にメニュー画面を表示する。メニュー画面は、撮影/再生のための各種条件を設定するための画面である。決定ボタン２１４が各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、コントローラ１８０は、選択された項目の設定を確定する。
【００３２】
２．デジタルカメラの動作
２．１  オートフォーカス動作におけるＡＦ枠
本実施形態のデジタルカメラ１００は、被写体に対して自動で合焦させるオートフォーカス（ＡＦ）機能を有する。具体的には、デジタルカメラ１００はコントラストＡＦ方式によりオートフォーカス動作を行う。すなわち、デジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１５を光軸に沿って移動させながら撮像画像からコントラスト値を算出し、算出したコントラスト値が最大となるフォーカスレンズ１１５の位置を求める。そして、デジタルカメラ１００は、求めた位置にフォーカスレンズ１１５を移動することで被写体に対して合焦させる。このとき、コントラスト値は、撮像画像における、ユーザによりまたは自動で設定されたＡＦ枠（ＡＦ領域）内に含まれる画素の画素値から算出される。
【００３３】
図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態のデジタルカメラ１００のオートフォーカス動作において設定されるＡＦ枠の例を説明した図である。
【００３４】
図３Ａ、図３Ｂは、被写体の輝度が明るい場合に採用されるＡＦ枠の例を説明した図である。図３Ａは、被写体の顔を検出し、顔に追従してオートフォーカス動作を行う顔認識ＡＦまたはユーザが指定した被写体の動きに追従してオートフォーカス動作を行う追尾ＡＦにおいて設定されるＡＦ枠を説明した図である。図３Ｂは、撮像画像の全領域２３を４９（縦７×横７）個の領域（ＡＦ枠２３ａ）に分割し、分割領域（ＡＦ枠２３ａ）毎にコントラスト値を検出して合焦位置を求める４９点ＡＦにおけるＡＦ枠を説明した図である。なお、デジタルカメラ１００は、追尾ＡＦや４９点ＡＦ以外のＡＦ機能も有している。
【００３５】
図４Ａ、図４Ｂは、被写体の輝度が所定値よりも低い場合に設定される低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図である。なお、ユーザ指定のＡＦが失敗した場合、その原因として撮像画像の照度が低いことが多いことから、本実施形態のデジタルカメラ１００は、ユーザ指定のＡＦモード（追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦ等）によるオートフォーカス動作が失敗した場合においても低照度ＡＦに自動で切り替わるように構成されている。
【００３６】
低照度ＡＦモードは、第１低照度ＡＦモードと第２低照度ＡＦモードとを含む。図４Ａは、第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図であり、図４Ｂは、第２低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠を説明した図である。ここで、第１低照度ＡＦモードは、夜景のような全体として暗い被写体に対して自動合焦を可能とするＡＦ機能である。第２低照度ＡＦモードは、第１照度ＡＦでは合焦できない場合に設定されるモードである。第２低照度ＡＦモードは、星が輝く夜空や、小さな街の光を含む暗い夜景のような、全体として低照度の背景において一部に明るい被写体を含むシーンに対する撮影に適したモードである。なお、以下の説明では、第１低照度ＡＦモードにおいて実行するオートフォーカス動作を「第１低照度ＡＦ」といい、第２低照度ＡＦモードにおいて実行するオートフォーカス動作を「第２低照度ＡＦ」という。
【００３７】
図４Ａに示す第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠２５（第１ＡＦ枠の例）は、図３Ａ、図３Ｂに示すＡＦ枠２１、２３ａよりも、より大きいサイズに設定されている。被写体（撮像画像）の輝度が低い場合、画像から得られるコントラスト値の絶対値が低くなり、その変化が分かりにくくなる。このため、被写体の輝度が比較的低い場合に設定される第１低照度ＡＦモードでは、より大きいコントラスト値が得られるようにＡＦ枠のサイズを大きくしている。
【００３８】
一方、図４Ｂに示す第２低照度ＡＦモードにおいて設定されるＡＦ枠２７ａ（第２ＡＦ枠の例）は、所定の領域２７を４９個に分割して設定される領域である。特に、第２低照度ＡＦモードのＡＦ枠２７ａは、図３Ａ、図３Ｂに示すＡＦ枠２１、２３ａ及び第１低照度ＡＦモードのＡＦ枠２５よりも、より小さい領域に設定されている。以下、第２低照度ＡＦモードのＡＦ枠２７ａをこのように設定した理由を説明する。
【００３９】
図５Ａに示すような、一部に明るい星を含むが全体として暗い背景を被写体とし、図５Ｂに示すように第１低照度ＡＦモードにおけるＡＦ枠２５が設定されて画像が撮影した場合を検討する。この場合、コントラストＡＦにおけるコントラスト値の変化は図６の破線Ａに示すように変化する。すなわち、コントラスト値は変化しているが、被写体全体としての輝度が低いため、コントラスト値の変化の量（コントラスト値の最小値と最大値の差）は小さい。コントラスト値の変化の量が所定値以上ないと、合焦位置を検出できないため、図６の破線Ａの場合、デジタルカメラ１００は合焦位置を検出できない。
【００４０】
本発明者はこの結果を鋭意検討したところ、暗い背景の中に存在する明るい光源（例えば、星５０）に着目した。すなわち、画像全体としては低輝度ではあるが、一部に明るい光源（例えば、星５０）がある場合、その光源についてのコントラスト値を利用することができないかを検討した。その結果、本発明者は、図４Ｂに示すように、低照度であるにもかかわらず、より小さい領域のＡＦ枠２７ａを設定することを考案した。
【００４１】
すなわち、図７に示すように、第１低照度ＡＦモードのＡＦ枠２５では、ＡＦ枠２５の領域において一部に星５０のような明るい光源が含まれていても、ＡＦ枠２５の領域全体における光源（星５０）の面積が小さいために、ＡＦ枠２５の領域全体のコントラスト値に占める星５０の輝度の影響が小さくなる。このため、図６の破線Ａに示すように、明るい光源である星５０が含まれていても、コントラスト値の変化が小さくなる。これに対して、第２低照度ＡＦモードによるＡＦ枠２７ａの領域は小さいため、ＡＦ枠２７ａの領域に対する光源（星５０）の面積が相対的に大きくなり、ＡＦ枠２７ａの領域全体のコントラスト値に対する光源（星５０）の輝度の影響が大きくなる。このため、明るい光源である星５０を含むＡＦ枠２７ａについては、星５０に起因するコントラスト値の変化がＡＦ枠２７ａの領域全体のコントラスト値の変化に大きく影響し、図６の実線Ｂに示すようにコントラスト値の変化がより顕著に現れる。
【００４２】
以上の点から、本実施形態では、第２低照度ＡＦモードにおいて、低照度撮影に対するものであるにも関わらず、より小さいサイズのＡＦ枠２７ａを設定している。
【００４３】
２．２  オートフォーカス動作
図８のフローチャートを参照して、本実施形態のデジタルカメラ１００によるオートフォーカス動作を説明する。なお、以下の処理は、デジタルカメラ１００のコントローラ１８０により実行され、ユーザによりレリーズボタン２１１が半押し操作されたときに開始される。
【００４４】
コントローラ１８０は、ＣＣＤ１４０で生成された撮像画像のデータを取得し（Ｓ１０）、撮像画像の輝度を判断する（Ｓ１１）。撮像画像の輝度が所定値より小さいときは、コントローラ１８０は、ステップＳ１４に進み、第１低照度ＡＦ及び第２低照度ＡＦを実行する。撮像画像の輝度が所定値以上のときは、コントローラ１８０は、ユーザが設定したＡＦモードに応じたオートフォーカス動作を実行する（Ｓ１２）。ユーザが設定したＡＦモードには、追尾ＡＦ，顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦ等が含まれる。かかる追尾ＡＦ、顔認識ＡＦ、瞳認識ＡＦ、一点ＡＦなど、第１及び第２低照度ＡＦモード以外のＡＦモードが、本開示の撮像装置における通常照度モードに対応する。例えば、ユーザにより追尾ＡＦが設定されている場合、図３Ａに示すようなＡＦ枠２１を設定して追尾ＡＦを実行する。
【００４５】
具体的には、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を至近端から無限遠へまたはその逆方向に移動させながら、ＡＦ枠に対応する撮像画像の領域からコントラスト値を算出する。そして、コントローラ１８０は、コントラスト値が最大となるフォーカスレンズ１１５の位置を合焦位置として求める。合焦位置が求まった場合、コントローラ１８０は、その合焦位置へフォーカスレンズ１１５を移動させる。
【００４６】
オートフォーカス動作の実行の結果、オートフォーカス動作が成功した場合（Ｓ１３でＮＯ）、本処理を終了する。
【００４７】
オートフォーカス動作が失敗した場合（Ｓ１３でＹＥＳ）または撮像画像の輝度が所定値より小さい場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦを並行して実行する（Ｓ１４）。
【００４８】
例えば、ユーザ設定により追尾ＡＦが設定されており、追尾ＡＦによるオートフォーカスが失敗し、第１及び第２低照度ＡＦが開始された場合、図９（ａ）に示すように、表示モニタ２２０上にオートフォーカス動作中であることを示す合焦アイコン３１の下に低照度ＡＦで動作中であることを示す「ＬＯＷ」の文字が表示される。
【００４９】
なお、オートフォーカス動作は、合焦位置が検出できなかった場合に、失敗したと判断される。ここで、合焦位置の検出については、コントラスト値の最大値（ピーク）が検出され、かつ、コントラスト値の最大値と最小値の差が所定値以上の場合に、合焦位置が検出されたと判断される。それ以外の場合、合焦位置が検出できなかったと判断され、オートフォーカス動作は失敗したと判断される。
【００５０】
コントローラ１８０は、図４Ａに示すＡＦ枠２５を用いて第１低照度ＡＦを実行し、図４Ｂに示すＡＦ枠２７ａを用いて第２低照度ＡＦを実行する。すなわち、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を移動させながら、図４Ａに示すＡＦ枠２５を用いて撮像画像からコントラスト値を算出するとともに、図４Ｂに示すＡＦ枠２７ａを用いて撮像画像からコントラスト値を算出する。そして、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦにおけるＡＦ枠２５を用いた場合と、第２低照度ＡＦにおけるＡＦ枠２７ａを用いた場合とで、それぞれ合焦位置を求める。
【００５１】
その後、コントローラ１８０は、ＡＦ枠２５を用いた第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出されたか否かを判断する（Ｓ１５）。ここで、ＡＦ枠２５を用いて算出したコントラスト値の最大値（ピーク）が検出され、かつ、コントラスト値の最大値と最小値の差が所定値以上の場合に、合焦位置が検出されたと判断する。
【００５２】
第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出された場合（Ｓ１５でＹＥＳ）、コントローラ１８０は、フォーカスレンズ１１５を第１低照度ＡＦで検出した合焦位置に移動させる（Ｓ１９）。このとき、図９（ｂ）に示すように、表示モニタ２２０にオートフォーカス動作が成功したことを示す合焦アイコン３３が表示（点灯）される。合焦アイコン３３は、例えば、合焦アイコン３１とは異なる色で表示される。また、合焦した領域を含むＡＦ枠２５が表示される。
【００５３】
一方、コントローラ１８０は、第１低照度ＡＦにより合焦位置が検出されなかった場合（Ｓ１５でＮＯ）、第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出されたか否かを判断する（Ｓ１６）。第２低照度ＡＦによる合焦位置検出の成否の判断方法は、前述の第１低照度ＡＦの場合と同様である。
【００５４】
第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出された場合（Ｓ１６でＹＥＳ）、コントローラ１８０はフォーカスレンズ１１５を第２低照度ＡＦで検出した合焦位置に移動させる（Ｓ２０）。なお、第２低照度ＡＦにおいて、複数のＡＦ枠２７ａで合焦位置が検出された場合は、例えば、最も遠側の合焦位置を採用すればよい。このとき、図９（ｃ）に示すように、表示モニタ２２０に、オートフォーカス動作が成功したことを示す合焦アイコン３３（点灯）とともに第２低照度ＡＦであることを示す「ＳＴＡＲ」の文字が表示される。また、合焦した領域を含むＡＦ枠２７ａが表示される。
【００５５】
一方、第２低照度ＡＦにより合焦位置が検出されなかった場合（Ｓ１６でＮＯ）、表示モニタ２２０にオートフォーカス動作が成功していないことを示す表示を表示し（Ｓ１７）、オートフォーカス動作を終了する。例えば、ＡＦ枠の色を変化させたり、合焦アイコン３３を点滅表示させたりする。
【００５６】
なお、第１低照度ＡＦモードと第２低照度ＡＦモードとの間で、コントラスト値を算出する際のフィルタ１８４の特性を異ならせても良い。図１０に、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦにおけるコントラスト値を算出する際のフィルタ１８４の特性を示す。同図に示すように、第２低照度ＡＦにおけるフィルタは、第１低照度ＡＦにおけるフィルタと比較して、コントラストが高い高周波をより検出できるように、高周波領域においてより高いゲインを有するフィルタとしている。これは、一般に被写体の輝度が低いときは、コントラストが出にくいことから、第１低照度ＡＦでは、より低周波領域が検出できるようにゲインが設定されている。これに対して、第２低照度ＡＦでは、夜空の星のように高いコントラストを検出するために高周波領域においてより高いゲインを有するようにフィルタ特性が設定されている。
【００５７】
３．効果、等
本実施形態のデジタルカメラ１００は、フォーカスレンズ１１５と、フォーカスレンズ１１５を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成するＣＣＤ１４０とを備える。さらに、撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域からコントラスト値（評価値の一例）を算出し、算出したコントラスト値に基づきフォーカスレンズ１１５を駆動してオートフォーカス動作を行うコントローラ１８０と、を備える。コントローラ１８０は、撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有する。第１低照度モードにおいては、通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有するＡＦ枠２５（第１ＡＦ枠の例）が設定される。第２低照度モードにおいては、ＡＦ枠２５よりも小さいサイズのＡＦ枠２７ａ（第２ＡＦ枠の例）が設定される。
【００５８】
以上のように、本実施形態のデジタルカメラ１００は、第２低照度ＡＦモードにおいて、小さなサイズのＡＦ枠が設定されるため、小さな光源に関して変化が大きいコントラスト値を得ることができる。このため、星が輝く夜空のような、全体的には暗いが小さな明るい光源があるようなシーンを撮影する場合においても、合焦位置を検出することができ、オートフォーカス動作を実行することが可能となる。
【００５９】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【００６０】
（１）上記の実施形態では、デジタルカメラ１００において、通常の照度用のオートフォーカスが失敗した後に、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦを同時に実行した（Ｓ１４）が、それらを別々に実行してもよい。例えば、第１低照度ＡＦを実行し、第１低照度ＡＦが失敗したときに、第２低照度ＡＦを実行するようにしてもよい。
【００６１】
または、デジタルカメラ１００において、撮像画像の輝度が所定値よりも低い場合に、もしくは、最初に実施された、第２低照度ＡＦ以外のＡＦ処理が失敗した場合に、第２低照度ＡＦのみを実施するようにしてもよい。または、デジタルカメラ１００において、特定の撮影モード（例えば、星の撮影に適した撮影モード）に設定された場合に、第２低照度ＡＦを実施するようにしてもよい。
【００６２】
（２）上記の実施形態では、第１低照度ＡＦと第２低照度ＡＦとで、ＡＦ枠のサイズ及びフィルタ特性を異ならせる例を説明したが、他の条件を異ならせても良い。例えば、より大きなコントラスト値が得られるように、第２低照度ＡＦにおけるフレームレートを第１低照度ＡＦにおけるフレームレートよりも小さくしてもよい。または、第２低照度ＡＦにおけるＣＣＤ（画像センサ）のＩＳＯ感度を、第１低照度ＡＦ及びまたは第１及び第２低照度ＡＦ以外のＡＦ処理の場合よりも高くしてもよい。
【００６３】
（３）上記の実施形態では、撮像装置の一例としてデジタルスチルカメラを用いて説明したが、撮像装置はこれに限定されない。本開示の思想は、デジタルビデオカメラ、スマートフォン、ウェアラブルカメラ等の動画が撮影できる種々の撮像装置に対しても適用することができる。
【００６４】
（４）上記の実施形態では、画像センサをＣＣＤで構成したが、画像センサはこれに限定されない。画像センサはＮＭＯＳイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサで構成してもよい。
【００６５】
（５）上記の実施形態に開示の思想は、レンズ交換式カメラ及びレンズ一体型カメラの双方に対して適用できる。
【００６６】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本開示は、種々の撮像装置に対して適用可能である。具体的には、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スマートフォン、ウェアラブルカメラ等の撮像装置に対して適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
２１，２３ａ，２５，２７ａ    ＡＦ枠（ＡＦ領域）
１００    デジタルカメラ
１１０    光学系
１１５    フォーカスレンズ
１２０    レンズ駆動部
１３０    シャッタ
１４０    ＣＣＤ
１５０    ＡＤＣ
１６０    画像処理部
１７０    バッファ
１８０    コントローラ
１８４    フィルタ
１９０    カードスロット
２００    メモリカード
２１０    操作部材
２２０    表示モニタ
２４０    内蔵メモリ
３００    絞り
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系と、
前記光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき前記光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、前記所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有し、
前記第１低照度モードにおいては、前記通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定され、
前記第２低照度モードにおいては、前記第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定され、さらに
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が前記所定値未満のときに、または、前記通常照度モードにおけるオートフォーカス動作が失敗したときに、前記第１低照度モードにおけるオートフォーカス動作と、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作とを並行して実施する、
撮像装置。
【請求項２】
光学系と、
前記光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき前記光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、前記所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有し、
前記第１低照度モードにおいては、前記通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定され、
前記第２低照度モードにおいては、前記第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定され、さらに
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が前記所定値未満のときに、または、前記通常照度モード及び前記第１低照度モードの少なくとも一方におけるオートフォーカス動作が失敗したときに、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作を実施する、
撮像装置。
【請求項３】
光学系と、
前記光学系を介して形成される被写体像を撮像して撮像画像を生成する撮像部と、
前記撮像画像におけるＡＦ枠に対応する領域から評価値を算出し、算出した評価値に基づき前記光学系を駆動してオートフォーカス動作を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記撮像画像の輝度が、所定値以上の場合に設定される通常照度モードと、前記所定値未満の場合に設定される第１低照度モード及び第２低照度モードとを有し、
前記第１低照度モードにおいては、前記通常照度モードのときに設定されるＡＦ枠よりも大きいサイズを有する第１ＡＦ枠が設定され、
前記第２低照度モードにおいては、前記第１ＡＦ枠よりも小さいサイズの第２ＡＦ枠が設定され、さらに
前記制御部は、特定の撮影モードに設定された場合に、前記第２低照度モードにおけるオートフォーカス動作を実施する、
撮像装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2016181626.tif 000017
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2016181626.tif 000020
【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2016181626.tif 000029
【図１０】
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【国際調査報告】
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