(57)【要約】【課題】焦点距離が目的の被写体に追従する速度の低下を抑制しつつ、誤って背景に合焦する可能性を低減する焦点調節技術を提供する。【解決手段】撮影画面内の複数の測距領域について測距を行う測距手段と、前記複数の測距領域のうちの第１グループの測距領域の測距結果に基づいて、撮影空間内の背景平面を検出する検出手段と、前記複数の測距領域のうちの前記第１グループに含まれない第１測距領域の測距結果に対応する前記撮影空間内の第１位置が前記背景平面の近傍にあるか否かを判定する判定手段と、前記第１位置が前記背景平面の近傍にない場合、第１速度で前記第１位置の距離に追従するように撮影光学系の焦点距離を制御し、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする焦点調節装置を提供する。【選択図】図３
2019032443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影画面内の複数の測距領域について測距を行う測距手段と、
前記複数の測距領域のうちの第１グループの測距領域の測距結果に基づいて、撮影空間内の背景平面を検出する検出手段と、
前記複数の測距領域のうちの前記第１グループに含まれない第１測距領域の測距結果に対応する前記撮影空間内の第１位置が前記背景平面の近傍にあるか否かを判定する判定手段と、
前記第１位置が前記背景平面の近傍にない場合、第１速度で前記第１位置の距離に追従するように撮影光学系の焦点距離を制御し、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
前記複数の測距領域のうちの前記第１グループに含まれない第２グループの測距領域の測距結果に基づいて、前記第２グループの測距領域から前記第１測距領域を選択する第１の選択手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
【請求項３】
前記複数の測距領域の中から前記第２グループの測距領域を選択する第２の選択手段を更に備える
ことを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、前記第２グループの測距領域のうちの前記第１測距領域以外の測距領域の中に第２測距領域が存在するか否かを判定し、
前記第２測距領域の測距結果に対応する前記撮影空間内の第２位置は、前記背景平面の近傍になく、前記背景平面に対して前記撮影光学系に近い側にあり、
前記第２位置の距離は、前記制御手段による前記焦点距離の前回までの制御から予測される目標距離の近傍にあり、
前記制御手段は、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、
前記第２測距領域が存在する場合、前記第１速度よりも速い第３速度で前記第２位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御し、
前記第２測距領域が存在しない場合、前記第２速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の焦点調節装置。
【請求項５】
前記第１速度を設定する設定手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項６】
焦点距離追従速度の自動調節の有効又は無効を選択する第３の選択手段を更に備え、
前記制御手段は、前記無効が選択された場合、前記第１位置が前記背景平面の近傍にあるか否かに関わらず、前記第１速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記有効が選択された場合に、前記背景平面の検出を行う
ことを特徴とする請求項６に記載の焦点調節装置。
【請求項８】
撮像手段と、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
焦点調節装置が実行する焦点調節方法であって、
撮影画面内の複数の測距領域について測距を行う測距工程と、
前記複数の測距領域のうちの第１グループの測距領域の測距結果に基づいて、撮影空間内の背景平面を検出する検出工程と、
前記複数の測距領域のうちの前記第１グループに含まれない第１測距領域の測距結果に対応する前記撮影空間内の第１位置が前記背景平面の近傍にあるか否かを判定する判定工程と、
前記第１位置が前記背景平面の近傍にない場合、第１速度で前記第１位置の距離に追従するように撮影光学系の焦点距離を制御し、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする焦点調節方法。
【請求項１０】
コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置の各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調節装置、撮像装置、焦点調節方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
オートフォーカス（ＡＦ）に関する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１は、複数の焦点検出領域のうちの少なくとも１つが焦点検出不能であって少なくとも１つが焦点検出可能であり、撮影レンズが第１の特定位置と無限遠位置の間にある場合の制御を開示している。この場合、撮影レンズを第２の特定位置まで繰り出す制御が行われる（第１の特定位置と第２の特定位置とは同じ位置であってもよい）。これにより、近距離の主被写体を探し出すことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１ー１２１８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超望遠レンズを用いて、サッカーの逆サイドでのプレーを撮影したり、スケートで対面の壁の前を滑る選手を追って撮影したりする場合を考える。この場合、主被写体である選手は小さく、しかも激しく動くため、測距点（焦点検出領域）において主被写体を捉え続けることが困難である。サーボ予測ＡＦの使用中に測距点において主被写体を捉え損なうと、スタジアムの壁やスケートリンクの看板といった背景の平面状の被写体（背景平面）が測距点に入り、背景平面に対して焦点検出してしまう。また、背景平面に対して斜めに臨む位置で撮影を行う場合、背景平面が測距点に入った状態で得られる一連の焦点検出結果は、一定の速さで移動する主被写体と同様に連続性が良好な状態になる。
【０００５】
従って、測距点において主被写体を捉え損ない背景平面に対する焦点検出を行うことが繰り返されると、サーボ予測ＡＦが背景平面の焦点検出結果に基づいて動作するようになる。その結果、背景へとピントが抜けたままの状態が長時間継続し、その後ユーザが測距点において主被写体を捉えることに成功しても、ピントが主被写体に戻りにくくなる場合がある。
【０００６】
特許文献１の技術は、撮影レンズが無限遠付近にある場合に近距離の主被写体に対する焦点検出が行えない状況を対象としたものであり、上述した測距点において主被写体を捉え損ない背景平面が測距点に入ってしまう場合の課題に対処することはできない。
【０００７】
また、サーボＡＦの被写体追従敏感度を「粘る」ように設定し、主被写体以外の背景平面で焦点検出が行われた場合にピントがすぐには背景平面へ移動しないように制御する仕組みも知られている。しかしながら、この仕組みを利用した場合、サーボＡＦの被写体追従敏感度が継続的に「粘る」状態になるため、距離の変化が激しい主被写体に対してピントを敏捷に追従させることができなくなる。
【０００８】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、焦点距離が目的の被写体に追従する速度の低下を抑制しつつ、誤って背景に合焦する可能性を低減する焦点調節技術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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、撮影画面内の複数の測距領域について測距を行う測距手段と、前記複数の測距領域のうちの第１グループの測距領域の測距結果に基づいて、撮影空間内の背景平面を検出する検出手段と、前記複数の測距領域のうちの前記第１グループに含まれない第１測距領域の測距結果に対応する前記撮影空間内の第１位置が前記背景平面の近傍にあるか否かを判定する判定手段と、前記第１位置が前記背景平面の近傍にない場合、第１速度で前記第１位置の距離に追従するように撮影光学系の焦点距離を制御し、前記第１位置が前記背景平面の近傍にある場合、前記第１速度よりも遅い第２速度で前記第１位置の距離に追従するように前記焦点距離を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする焦点調節装置を提供する。
【００１０】
なお、その他の本発明の特徴は、添付図面及び以下の発明を実施するための形態における記載によって更に明らかになるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、焦点距離が目的の被写体に追従する速度の低下を抑制しつつ、誤って背景に合焦する可能性を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】カメラ８００が実行するサーボＡＦ処理のフローチャート。
【図２】平面検知処理（図１のＳ１０３）のフローチャート。
【図３】予測処理（図１のＳ１０５）のフローチャート。
【図４】３次元平面検出処理（図２のＳ２０４）のフローチャート。
【図５】カメラ８００を用いた撮影状況の一例を説明する図。
【図６】被写体追従特性を設定するためのＧＵＩ設定画面を示す図。
【図７】焦点調節装置としての機能を持つカメラ（一眼レフカメラ）の光学系を示す図。
【図８】図７の光学系を持つカメラ８００のカメラの回路図。
【図９】カメラ８００の背面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせすべてが、本発明に必須とは限らない。また、別々の実施形態の中で説明されている特徴を適宜組み合せることも可能である。
【００１４】
［第１の実施形態］
図７は、焦点調節装置としての機能を持つカメラ（一眼レフカメラ）の光学系を示す図である。図７において、７００は撮影レンズ、７０５はクイックリターンミラー、７０３はＰＮ液晶を組み込んだ焦点板、７０１はペンタプリズム、７０２は接眼レンズ、７０４は撮像面である。また、７０６は楕円サブミラー、７０８及び７０９は反射ミラー、７１０は絞り、７１１は二次結像レンズ、７１２はＡＦセンサである。
【００１５】
７０７は、楕円サブミラー７０６とクイックリターンミラー７０５の機構の停止位置を決定している拘束部材である。焦点調節時にはクイックリターンミラー７０５が拘束部材７０７により位置を拘束されるように固定されることで、付随する楕円サブミラー７０６の位置も固定され、測距に際しての光学系可動部の位置決めを行える。
【００１６】
なお、赤外カットフィルタ、ＡＦセンサ７１２上のカバーガラス及び受光面など、光学的な性能を満足させる詳細な部品構成については説明を省略する。
【００１７】
撮影レンズ７００を通る光束は、クイックリターンミラー７０５により反射する。これにより、ユーザは、接眼レンズ７０２を通じて、焦点板７０３に結像する（又は空中像として見える）映像を撮影範囲として確認することが可能である。このとき焦点板７０３上に見える撮影範囲の画像を、以下では「ファインダ像」と呼ぶ。
【００１８】
図８は、図７の光学系を持つカメラ８００のカメラの回路図である。図８において、撮影レンズ７００は、カメラ８００の交換レンズ側の構成を示しており、図７の撮影レンズ７００に対応する。但し、図８の撮影レンズ７００には、図７において省略した、レンズを駆動するための回路等も模式的に示されている。
【００１９】
８０１はカメラ８００の制御用のマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）である。ＭＰＵ８０１は、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、又はＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリと、ＲＡＭのような揮発性メモリとを備え、更に各種Ｉ／Ｏ回路を組み込んである、ワンチップマイコンである。そのため、図８では、ＭＰＵ８０１とその他の回路との間のインタフェースの詳細は省略してある。例えば、ＭＰＵ８０１とＡＦセンサ８１２との接続は実線で示されているが、実際にはシリアル通信インタフェースにより接続されている。
【００２０】
８０２は撮影レンズ７００のドライバである。ドライバ８０２は、ＭＰＵ８０１からの制御に従い、撮影レンズ７００の接続端子に対して電源供給を行ったり、シリアル通信の中継を行ったりする役割を持っている。
【００２１】
８０３は、撮像素子８０４から取得した画像データを処理するプロセッサーである。８０４は、撮影レンズ７００からの光束を画像データとして取得するための撮像素子である。８０５は、カメラ８００のシャッタ制御用の回路である。８０６は、カメラ８００の撮影動作に用いるモータである。
【００２２】
８０７及び８０８は、カメラ８００のレリーズボタンを構成するスイッチである。８０７及び８０８は、ＭＰＵ８０１の割り込みポートに接続されており、ＭＰＵ８０１はスイッチ８０７，８０８のＯＮ／ＯＦＦの変化を検知することができる。ユーザ操作において、スイッチ８０７はオートフォーカス（ＡＦ）開始を、スイッチ８０８は撮影（レリーズ）開始を指示するのに利用される。スイッチ８０７は、後述の図９のＡＦボタン９０３に対応する。
【００２３】
８０９は、液晶表示部８１１を駆動するディスプレイドライバである。ディスプレイドライバ８０９は、ＭＰＵ８０１からの通信で制御されて表示を行なう。また、ディスプレイドライバ８０９にはスイッチ入力ポートが備わっており、ＭＰＵ８０１へスイッチ検知結果を通知することができる。
【００２４】
８１０は、ディスプレイドライバ８０９に接続された汎用スイッチである。汎用スイッチ８１０には、後述の図９の操作ダイヤル９０５、ＳＥＴボタン９０６、ＩＮＦＯボタン９０７、ＭＥＮＵボタン９０８などの各種操作部材が接続されている。
【００２５】
８１１は液晶表示部である。液晶表示部は、図９の表示画面９０４に対応する。８１２は焦点調節に用いるＡＦセンサである。ＡＦセンサ８１２は、撮影レンズ７００からの光束が分割されて撮像素子８０４と光学的にピントが等しくなる面に配置されている。ＡＦセンサ８１２は、ＭＰＵ８０１からのシリアル通信による制御に従って動作し、位相差ＡＦで利用するための焦点検出データをシリアル通信でＭＰＵ８０１に伝える。ＡＦセンサ８１２は、図７のＡＦセンサ７１２に対応する。
【００２６】
図９は、カメラ８００の背面図である。９０１はユーザが覗くファインダである。ユーザは、ファインダ９０１を覗くことで、図７の焦点板７０３に形成されるファインダ像を見ることができる。
【００２７】
９０２は、ＡＦセンサ８１２の複数の測距点（測距領域）からどの測距点を選んでＡＦを行うかを選択するための、測距点選択レバーである。９０３は、押すことでＡＦ動作を開始するようにカメラ８００に指示するためのタクトスイッチであり、ＡＦボタンと呼ばれる。
【００２８】
９０４は、後述の図６に示されるＧＵＩ設定画面や撮影した画像を表示するための表示画面である。９０５は、回転させて設定値を変更する操作などに用いる操作ダイヤルである。９０６は、設定値の変更を確定する場合などに用いるタクトスイッチであり、ＳＥＴボタンと呼ばれる。９０７は、情報表示やＧＵＩ設定画面での雑多な操作に用いられるタクトスイッチであり、ＩＮＦＯボタンと呼ばれる。９０８は、ＧＵＩのメニュー表示を表示画面９０４に表示させるときに用いられるタクトスイッチであり、ＭＥＮＵボタンと呼ばれる。
【００２９】
次に、図５を参照して、カメラ８００を用いた撮影状況の一例を説明する。図５において、カメラ８００には、撮影レンズ７００として、超望遠レンズが装着されている。５０２は、主被写体となるサッカー選手である。５０３は、背景平面となるサッカー競技場のスタンド壁面（観客席及び観客を含む）である。
【００３０】
カメラ８００からサッカー選手５０２までの距離をＤとし、サッカー選手５０２からスタンド壁面５０３までの距離をｄとする。このとき、ｄ＜＜Ｄである。これは、カメラ８００が一方のゴールライン外にあり、サッカー選手５０２は逆サイドのゴール前でボールを追っているというような状況である。一般的には、超望遠レンズを用いると被写界深度が浅くなるという印象があるが、それは、被写体までの距離Ｄが近く背景までの距離ｄが比較的大きい場合である。このように距離Ｄが距離ｄよりも極めて大きい状況では、主被写体の位置にピント面があるときでも背景平面はボケないので、背景平面に対する焦点検出できてしまう。こうした状況において、測距点で主被写体を捉え損なうと、カメラ８００はスタンド壁面５０３を測距してしまう。
【００３１】
５０４は、ユーザがカメラ８００のファインダを覗いたときに見えるファインダ像の一例である。ファインダ像５０４は、サッカー選手５０２がスタンド壁面５０３の手前を走っているのを撮影する状況に対応する。
【００３２】
５０５は、主被写体であるサッカー選手５０２に合焦した選択測距点（第２グループの測距領域）である。「選択測距点」とは、ＡＦセンサ８１２の複数の測距点（撮影画面内の複数の測距領域）のうち、測距点選択レバー９０２の操作に従って選択された測距点を意味する。図５の例では、２７個の測距点のうち中央の３列３行（９個）の測距点が選択測距点であり、残りの１８個の測距点が選択されていない測距点（非選択測距点）である。選択測距点の中で焦点検出の信頼性が高く合焦したものを、主被写体を捉えた測距点として「主測距点（主測距領域）」と呼ぶ。
【００３３】
５０６は、主被写体であるサッカー選手５０２に合焦していない選択測距点（第２グループの測距領域のうちの主測距領域以外の測距領域）である。即ち、ファインダ像５０４は、測距点を９点一組で選択測距点として利用する測距エリア設定において、選択測距点５０５の位置で激しく動いているサッカー選手５０２を捉えた様子を示している。
【００３４】
５０７は、非選択測距点（第１グループの測距領域）である。なお、ユーザは、測距点選択レバー９０２を操作することにより、これらの左右の測距点も９点一組で選択測距点として選ぶことができる。ユーザが左右いずれかの測距点を選択した場合は、現在選択されている選択測距点５０５及び５０６は、非選択測距点となる。図５では、非選択測距点５０７が背景平面（スタンドに座っている観客）を捉えている様子を示している。
【００３５】
図６は、被写体追従特性を設定するためのＧＵＩ設定画面を示す。図６において、６０１は、図９の表示画面９０４に表示される、被写体追従特性のＧＵＩ設定画面である。６０２は、被写体追従特性の設定値を示す表示領域である。
【００３６】
６０３は、設定可能な範囲（「粘る」から「俊敏」）の中で設定値がどこに相当するかを示す設定表示バーである。図６では、標準値の０から１目盛「俊敏」の方向の＋１が設定されている様子が示されている。被写体追従特性が「俊敏」の方向に設定されている場合、サーボ予測ＡＦ中に選択測距点で狙っている主被写体をユーザが急に変えて他の被写体を狙いはじめたときに、フォーカスが比較的速やかに（速い速度で）追従するサーボＡＦ動作が行われる。反対に、被写体追従特性が「粘る」の方向に設定されている場合、サーボ予測ＡＦ中に選択測距点で主被写体を捉え損なったときに、フォーカスがすぐには追従しない（遅い速度で追従する）サーボＡＦ動作が行われる。即ち、「粘る」設定の場合、「俊敏」設定の場合と比べて、ユーザが主被写体を捉え損なってから再び主被写体を捉えるまで、より長く待つようなサーボＡＦ動作が行われる。ユーザは、図９の操作ダイヤル９０５を左右に回すことで、設定値を変更することができる。
【００３７】
６０６は、図９のＳＥＴボタン９０６を押すことで変更した設定値を確定してこのＧＵＩ設定画面６０１での操作を完了することができるということを示す、操作方法表示である。
【００３８】
６０７は、カメラ８００が背景平面を検知した時に被写体追従特性を自動で変更するように設定するか否かを切り替えるために図９のＩＮＦＯボタン９０７を使用することを示す、操作方法表示である。ユーザがＩＮＦＯボタン９０７を押下する度に、操作方法表示６０７の右側のチェックボックスのオン／オフが切り替わる。即ち、ユーザは、ＩＮＦＯボタン９０７を用いて、被写体追従特性（焦点距離追従速度）の自動調節の有効又は無効を選択することができる。
【００３９】
次に、図１を参照して、カメラ８００が実行するサーボＡＦ処理について説明する。図１のフローチャートにおいて、各ステップの処理は、特に断らない限り、ＭＰＵ８０１が制御プログラムを実行してカメラ８００の各部を制御することにより実現される。
【００４０】
Ｓ１０２で、ＭＰＵ８０１は、ＡＦセンサ８１２を用いて選択測距点における測距を行う。Ｓ１０３で、ＭＰＵ８０１は、特性自動調節がオンに設定されているか否かを判定する。図６の操作方法表示６０７の右側のチェックボックスがオンの場合、特性自動調節はオンに設定されている。特性自動調節がオンの場合、処理はＳ１０４に進み、そうでない場合、処理はＳ１０５へ進む。
【００４１】
Ｓ１０４で、ＭＰＵ８０１は、平面検知処理を行う。平面検知処理の詳細は図２を参照して後述する。Ｓ１０５で、ＭＰＵ８０１は、サーボＡＦの予測処理を行う。予測処理の詳細は図３を参照して後述する。Ｓ１０６で、ＭＰＵ８０１は、予測処理の結果に基づいて撮影レンズ７００を駆動する。
【００４２】
図２は、平面検知処理（図１のＳ１０３）のフローチャートである。Ｓ２０２で、ＭＰＵ８０１は、ＡＦセンサ８１２を用いて非選択測距点における測距を行う。図５の例では、非選択測距点は１８点だが、一般的には１０点程度以上の非選択測距点があれば平面検出処理を実行可能である。ＭＰＵ８０１は、各測距点を、ファインダ像５０４上のｘ，ｙ座標に加えて、ここで得られる測距結果をｚ座標とする３次元座標の点として扱う。測距結果（ｚ軸）は、デフォーカス量をレンズ駆動パルス数に換算した、被写界での距離に比例する値により表される。
【００４３】
Ｓ２０３は、Ｓ２０２において信頼性の高い測距結果が得られた非選択測距点（高信頼性測距点）の数に基づいて平面検出を行うか否かを制御するための分岐処理である。具体的には、ＭＰＵ８０１は、高信頼性測距点の数が５以上であるか否かを判定する。高信頼性測距点の数が５以上の場合、処理はＳ２０４へ進み、そうでない場合、平面検知処理は終了してサーボＡＦ処理のメインフロー（図１）が再開する。なお、ここでは、簡単のために高信頼性測距点の数だけに基づいて条件分岐が行われるものとしたが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、ＭＰＵ８０１は、選択測距点を中心とした左右の領域で独立した平面を最低１面ずつ検知するため、左右３点（計６点）を基準に条件分岐を行ってもよい。また、非選択測距点の数が５点に満たない場合は、ＭＰＵ８０１は、本処理がサーボＡＦ処理中で繰り返し呼び出されるサブルーチンであることを利用し、前回の非選択測距点における測距結果を蓄積することで、擬似的に非選択測距点の数を増やしてもよい。
【００４４】
Ｓ２０４で、ＭＰＵ８０１は、３次元平面検出処理を行う。３次元平面検出処理の詳細は図４を参照して後述する。
【００４５】
Ｓ２０５で、ＭＰＵ８０１は、Ｓ２０４の３次元平面検出結果に基づき、背景平面が存在するか否かを判定する。３次元平面検出結果は、平面の法線ベクトル、及びその平面にある測距点（代表測距点）の座標として出力される。法線ベクトルが零ベクトルの場合、背景平面が存在しないと判定され、非零ベクトルの法線ベクトルが存在する場合、背景平面が存在すると判定される。背景平面が存在する場合、処理はＳ２０６へ進み、背景平面が存在しない場合、平面検知処理は終了してサーボＡＦ処理のメインフロー（図１）が再開する。
【００４６】
Ｓ２０６で、ＭＰＵ８０１は、データストア２５０に背景平面を登録する。具体的には、ＭＰＵ８０１は、データストア２５０に、背景平面を表す代表測距点及び法線ベクトルの組み合わせを記憶する。なお、データストア２５０は、例えばＭＰＵ８０１が備える揮発性メモリにより実装される。
【００４７】
図４は、３次元平面検出処理（図２のＳ２０４）のフローチャートである。Ｓ４０２は、高信頼性測距点（信頼性の高い測距結果が得られた非選択測距点）を３点選ぶ各組み合わせに関する繰り返しループの先頭である。なお、高信頼性測距点が多すぎる場合、その中からの３点を選ぶ組み合せの数が非常に大きくなるので、測距点同士がファインダ像５０４のｘ，ｙ座標上で離れたものを９点（又はそれ以下）選んでループ回数を減らしてもよい。もちろん、ＭＰＵ８０１の演算能力が十分に高い場合には、ループ回数を減らす処理を行わなくてもよい。
【００４８】
Ｓ４０３で、ＭＰＵ８０１は、選択された３つの測距点のなす平面の法線ベクトルを求める。前述の通り、各測距点は座標（ｘ，ｙ，ｚ）として扱われ、ｚは距離に対応するレンズ駆動パルス数である。３つの測距点をＡ，Ｂ，Ｃとすると、法線ベクトルαは、
α＝ＡＢ×ＢＣ
により求められる。
【００４９】
Ｓ４０４で、ＭＰＵ８０１は、Ｓ４０３において求めた法線ベクトルを、対応する測距点と共に揮発性メモリに記憶する。
【００５０】
Ｓ４０５は、Ｓ４０２から開始するループの末尾である。即ち、高信頼性測距点を３点選ぶ全ての組み合わせについて、Ｓ４０３及びＳ４０４の処理が行われる。例えば、ＭＰＵ８０１は、前述の測距点Ａ，Ｂ，Ｃとは別の測距点Ｄ，Ｅ，Ｆについて、法線ベクトルβを、
β＝ＤＥ×ＥＦ
により求め、測距点Ｄ，Ｅ，Ｆと法線ベクトルβとを揮発性メモリに記憶する。例えば、高信頼性測距点が全部で６点ある場合、２０個の平面（２０本の法線ベクトル）得られると、ループが終了して処理がＳ４０６に進む。
【００５１】
Ｓ４０６は、Ｓ４０４において記憶された法線ベクトルを２本選ぶ各組み合わせに関する繰り返しループの先頭である。
【００５２】
Ｓ４０７で、ＭＰＵ８０１は、２本の法線ベクトルが平行であるか否かを判定する。２本の法線ベクトルの外積がほぼ零である場合、これら２本の法線ベクトルは平行であると判定される。平行な場合、Ｓ４０８で、ＭＰＵ８０１は、これら２本の法線ベクトルを対応する測距点と共に揮発性メモリに記憶する。これにより、平行な法線ベクトルの組み合わせリストが生成される。
【００５３】
Ｓ４０９は、Ｓ４０６から開始するループの末尾である。即ち、法線ベクトルを２本選ぶ全ての組み合わせについて、Ｓ４０７の処理が行われ、平行な組み合わせについてはＳ４０８の処理も行われる。
【００５４】
Ｓ４１０で、ＭＰＵ８０１は、平行な法線ベクトルの組み合わせについて、その測距点座標同士がほぼ同一平面にある組み合せを数え上げる。例えば、法線ベクトルαとβが平行な組み合わせとなった場合、法線ベクトルと測距点Ａ，Ｂ，Ｃのいずれかとにより定められる平面上に、測距点Ｄ，Ｅ，Ｆのいずれかがあれば、同一平面にある組み合わせとして数えられる。また、その平面を表すため、ＭＰＵ８０１は、代表的な測距点（ｘ，ｙ，ｚ座標）を選ぶ。代表的な測距点（代表測距点）は、法線ベクトルの大きさが大きい方に対応する測距点の中から選ばれる。例えば、ベクトルの大きさが｜α｜＞｜β｜であれば、ＭＰＵ８０１は、測距点Ａ，Ｂ，Ｃの中から代表測距点を選ぶ。例えば、ＭＰＵ８０１は、信頼性の高いもの、デフォーカス量が小さいもの、光軸に近いもの、などの基準に基づいて、代表測距点を選択する。しかしながら、測距点Ａ，Ｂ，Ｃは同じ背景平面に対応する測距点なので、選択基準の値に明確な差がない場合は、ランダムに１点を選んでもよい。ＭＰＵ８０１は、代表測距点、及び代表測距点の選択元の測距点に対応する法線ベクトルの組み合わせを、背景平面の検出結果として出力する。複数の背景平面が検出された場合、代表測距点及び法線ベクトルの複数の組み合わせが出力される。出力された検出結果は、図２のデータストア２５０に格納される。なお、背景平面が検出されなかった場合、ＭＰＵ８０１は、零ベクトルを出力する。
【００５５】
図３は、予測処理（図１のＳ１０５）のフローチャートである。Ｓ３０２で、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果が背景平面近傍にあるか否かを判定する。前述の通り、主測距点は、選択測距点の中で焦点検出の信頼性が高く合焦したものである。ＭＰＵ８０１は、複数の選択測距点の測距結果に基づいて、複数の選択測距点から主測距点を選択することができる。
【００５６】
Ｓ３０２における判定について、更に詳細に説明する。ＭＰＵ８０１は、データストア２５０から背景平面を表す代表測距点及び法線ベクトルの組み合わせを読み出す。そして、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果に対応する、撮影空間内（撮影対象の３次元空間内）の被写体位置（ｚ方向を含む主測距点の座標）が、背景平面近傍にあるか否かを判定する。具体的にはＭＰＵ８０１は、主測距点の座標（ｘｓ，ｙｓ，ｚｓ）を、代表測距点（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を通り法線ベクトルが（ａ，ｂ，ｃ）である平面の方程式
ａ（ｘ−ｘ０）＋ｂ（ｙ−ｙ０）＋ｃ（ｚ−ｚ０）＝０
の（ｘ，ｙ，ｚ）に代入し、
Ｔ＝ａ（ｘｓ−ｘ０）＋ｂ（ｙｓ−ｙ０）＋ｃ（ｚｓ−ｚ０）
を求める。そして、ＭＰＵ８０１は、求められたＴの絶対値が、データストア３５０に格納されている平面近傍判定閾値未満であるか否かを判定する。｜Ｔ｜＜（平面近傍判定閾値）である場合、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果に対応する被写体位置（第１位置）が背景平面近傍にあると判定する。また、｜Ｔ｜≧（平面近傍判定閾値）である場合、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果に対応する被写体位置が背景平面近傍にないと判定する。平面近傍判定閾値は、主測距点が背景平面に対して至近側か無限遠側かで異なる２つの値から成る。なお、平面近傍判定閾値には、主測距点の座標が光軸中心から離れるのに応じて、レンズの像面湾曲などによる誤差を考慮した補正処理が加えられてもよい。主測距点の測距結果に対応する被写体位置が背景平面近傍にある場合、処理はＳ３０６に進み、そうでない場合、処理はＳ３０５に進む。
【００５７】
Ｓ３０５で、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果を、予測処理に用いる測距結果として採用する。この場合、撮影光学系の焦点距離は、主測距点の測距結果に対応する被写体位置の距離に追従するように制御される。
【００５８】
Ｓ３０６で、ＭＰＵ８０１は、主測距点付近の選択測距点の測距結果の中から、背景平面近傍にないものを検索する。なお、Ｓ３０６の処理が行われる状況としては、例えば、主測距点で主被写体を捉え損なって背景平面の測距結果が得られた状況が想定される。
【００５９】
Ｓ３０７で、ＭＰＵ８０１は、Ｓ３０６において検出された測距結果の中に、前回までの焦点調節の結果に基づく今回の予測結果に近く、かつ背景平面より至近側の測距結果があるか否かを判定する。そのような測距結果がある場合、処理はＳ３０８に進み、そのような測距結果がない場合、処理はＳ３０９に進む。
【００６０】
Ｓ３０６及びＳ３０７から理解できるように、「そのような測距結果」とは、次の条件を満たす特定の測距領域である。即ち、特定の測距領域は、選択測距領域のうちの主測距領域以外の測距領域であり、その測距結果に対応する撮影空間内の被写体位置（第２位置）は、背景平面近傍になく、背景平面に対して撮影光学系に近い側にある。そして、この被写体位置の距離は、前回までの焦点調節の結果から予測される今回の目標距離の近傍にある。なお、Ｓ３０６及びＳ３０７の処理は省略してもよい。この場合、ＭＰＵ８０１は、Ｓ３０２において主測距点の測距結果が背景平面近傍にあると判定すると、処理をＳ３０９に進める。
【００６１】
Ｓ３０８で、ＭＰＵ８０１は、被写体追従特性を、ＧＵＩ設定画面（図６）を介してユーザに設定された設定値（第１速度）よりも俊敏な設定（第３速度）にする。併せて、ＭＰＵ８０１は、Ｓ３０７において「ある」と判定された測距結果を、予測処理に用いる測距結果として採用する。この場合、撮影光学系の焦点距離は、この測距結果に対応する被写体位置の距離に追従するように制御される。なお、ユーザの設定値が最も「俊敏」である場合には、Ｓ３０８において設定値の変更は行われない。
【００６２】
Ｓ３０９で、ＭＰＵ８０１は、被写体追従特性を、ＧＵＩ設定画面（図６）を介してユーザに設定された設定値（第１速度）よりも粘る設定（第２速度）にする。この場合、例えば、ＭＰＵ８０１は、主測距点の測距結果を、予測処理に用いる測距結果として採用する。なお、Ｓ３０９の処理が行われる状況としては、例えば、カメラ８００が主被写体を完全に捉え損なっている状況が想定される。また、ユーザの設定値が最も「粘る」である場合には、Ｓ３０９において設定値の変更は行われない。
【００６３】
Ｓ３１０で、ＭＰＵ８０１は、Ｓ３０５、Ｓ３０８、又はＳ３０９において採用した測距結果に基づいて予測を行い、予測に基づくレンズ駆動量を算出する。このレンズ駆動量は、図１のＳ１０６におけるレンズ駆動処理に用いられる。
【００６４】
以上説明したように、第１の実施形態によれば、カメラ８００は、主測距点の測距結果に対応する被写体位置が背景平面の近傍にあるか否かを判定する。被写体位置が背景平面の近傍にある場合、カメラ８００は、ユーザが設定した速度よりも遅い速度で被写体位置の距離に追従するように撮影光学系の焦点距離を制御する。これにより、焦点距離が目的の被写体に追従する速度の低下を抑制しつつ、誤って背景に合焦する可能性を低減することが可能となる。
【００６５】
なお、上述した実施形態においては、本発明をカメラ８００のようなデジタルカメラに適用した場合を例にして説明したが、本発明はこの例に限定されない。即ち、本発明は、デジタルカメラ以外の焦点調節機能を備える電子機器に適用してもよい。即ち、スマートフォン、ＰＤＡ、携帯電話端末やタブレット端末、ゲーム機など、撮影光学系の焦点距離を調節するＡＦを行う装置であれば、本発明は適用可能である。
【００６６】
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【００６７】
７００…撮影レンズ、８００…カメラ、８０１…ＭＰＵ、８０２…ドライバ、８０４…撮像素子、８０９…ディスプレイドライバ、８１０…汎用スイッチ、８１１…液晶表示部、８１２…ＡＦセンサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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