(57)【要約】【課題】構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせる。【解決手段】撮像画像の構図が変化する方向を検出する加速度センサ１４２と、構図が変化する方向に基づいて、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域５００を設定する測距領域設定部１８０と、測距領域５００において被写体距離を演算するＡＦ演算・制御部１５８と、を備える。この構成により、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域５００が設定されるため、構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせることが可能となる。【選択図】図１
2015106116.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像の構図が変化する方向を検出する構図変化検出部と、
前記構図が変化する方向に基づいて、前記撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域を設定する測距領域設定部と、
を備えることを特徴とする、撮像装置。
【請求項２】
前記測距領域設定部が設定した前記測距領域において被写体距離を演算する被写体距離演算部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記構図変化検出部は、前記構図が変化する速度を取得し、
前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度に応じて、前記撮像画像中の前記測距領域の位置、大きさ、又は形状を設定する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が大きいほど、新たに被写体が出現する側の前記撮像画像の端部に前記測距領域が近づくように前記測距領域を設定することを特徴とする、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が所定値を超えると、前記測距領域の位置を前記撮像画像の中央に設定することを特徴とする、請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記被写体距離演算部は、複数のＡＦ評価素子のそれぞれから検出された評価値に基づいて被写体距離を演算し、
前記構図が変化する方向に対して、前記複数のＡＦ評価素子の配置方向が直交する方向となるように前記複数のＡＦ評価素子の組み合わせを選択するＡＦ評価素子選択部を備えることを特徴とする、請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記測距領域における被写体輝度に基づいて露光量を制御する露光量制御部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記撮像画像中の特定の被写体を追尾して前記測距領域を設定する被写体追尾部を備え、
前記被写体追尾部により前記特定の被写体を追尾して前記測距領域が設定されている場合に、前記特定の被写体が前記撮像中に存在している場合は、前記測距領域設定部による前記測距領域の設定は行わずに、前記被写体追尾部による前記測距領域の設定を行うことを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記構図変化検出部は、加速度センサの出力から前記構図が変化する方向を取得することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像画像中の特徴点が移動する際の移動ベクトル方向と移動量を取得する画像ベクトル取得部を備え、
前記構図変化検出部は、前記移動ベクトル方向及び移動量に基づいて前記構図が変化する方向を検出することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記撮像画像及び前記測距領域を表示する表示部を備えることを特徴とする、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】
本発明は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記の特許文献１には、撮影画角と、現在のレンズ装置のパン、チルト位置と、被写体の方向とに基づき、撮影画面内における被写体位置を演算し、被写体位置に測距エリアを設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−７５８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで動画撮影におけるＡＦ制御は、いわゆるコントラストＡＦによる制御が主流であり、レンズを移動させることで画像のコントラスが最大となる位置を見つけるスキャンニング動作が必要であった。この際、頻繁にレンズが動くと画像品位が劣化するため、静止画撮影時よりも合焦許容量を広げることでレンズの動きを抑制していた。
【０００５】
一方、近年では、撮像素子上に測距可能な素子を配置する撮像装置が出現している。このような撮像装置では、動画像を撮影しながら同時にピント方向とずれ量を算出することが可能となり、ムダなスキャンニング動作を行わずにレンズ駆動が可能となってきている。
【０００６】
一方、ＡＦ制御アルゴリズムは、コントラストＡＦに基づく制御が前提となっていることが多く、また画面内で検出した人物の顔などのみを測距対象として捉えているため、撮影者の関心が高い部分を優先して測距していない場合がある。
【０００７】
例えば、撮像装置を水平方向に移動させるパニングを行うとき、撮影者にとって先ず確認したいのは新たに出現する被写体の様子であることが多い。しかしながら、撮像装置の測距領域は、画面中央優先、又は顔優先などのＡＦ制御が一般的であり、構図の変化に応じて新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合焦させることは困難であった。
【０００８】
特許文献１に記載された技術は、撮影画角と、現在のレンズ装置のパン、チルト位置と、被写体の方向とに基づき、撮影画面内における被写体位置を演算し、被写体位置に測距エリアを設定するものであるが、構図の変化に応じて新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合焦させることは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせることが可能な、新規かつ改良された撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、撮像画像の構図が変化する方向を検出する構図変化検出部と、前記構図が変化する方向に基づいて、前記撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域を設定する測距領域設定部と、を備える撮像装置が提供される。この構成によれば、構図が変化する方向に基づいて、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域が設定される。従って、構図の変化に伴って新たに画面内に表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。
【００１１】
前記測距領域設定部が設定した前記測距領域において被写体距離を演算する被写体距離演算部を備える。この構成によれば、新たに被写体が出現する領域に設定された測距領域に基づいて被写体距離を演算することで、構図の変化方向に新たに出現した被写体にフォーカスを合わせることが可能となる。
【００１２】
また、前記構図変化検出部は、前記構図が変化する速度を取得し、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度に応じて、前記撮像画像中の前記測距領域の位置、大きさ、又は形状を設定する。この構成によれば、構図が変化する速度に応じて測距領域の位置、大きさ、又は形状が設定されるため、構図の変化速度に応じて測距領域を最適に設定することができる。
【００１３】
また、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が大きいほど、新たに被写体が出現する側の前記撮像画像の端部に前記測距領域が近づくように前記測距領域を設定する。この構成によれば、構図が変化する速度が大きいほど、新たに被写体が出現する側の撮像画像の端部に測距領域が近づくように測距領域が設定される。従って、構図変化速度が大きい場合においても、新たに出現する被写体に確実にフォーカスを合わせることが可能となる。
【００１４】
また、前記測距領域設定部は、前記構図が変化する速度が所定値を超えると、前記測距領域の位置を前記撮像画像の中央に設定する。この構成によれば、構図が変化する速度が所定値を超えると、撮影者の関心が画面全体に移るため、測距領域の位置を撮像画像の中央に設定することで、画面全体のフォーカスを最適に合わせることが可能となる。
【００１５】
また、前記被写体距離演算部は、複数のＡＦ評価素子のそれぞれから検出された評価値に基づいて被写体距離を演算し、前記構図が変化する方向に対して、前記複数のＡＦ評価素子の配置方向が直交する方向となるように前記複数のＡＦ評価素子の組み合わせを選択するＡＦ評価素子選択部を備える。この構成によれば、構図が変化する方向に対して、複数のＡＦ評価素子の配置方向が直交する方向となるように複数のＡＦ評価素子の組み合わせが選択されるため、ＡＦ演算の際に水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれることがなく、ＡＦ演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。
【００１６】
また、前記測距領域における被写体輝度に基づいて露光量を制御する露光量制御部を備える。この構成によれば、測距領域に存在する被写体の露光において、飽和や黒つぶれが生じることを確実に抑止できる。
【００１７】
また、前記撮像画像中の特定の被写体を追尾して前記測距領域を設定する被写体追尾部を備え、前記被写体追尾部により前記特定の被写体を追尾して前記測距領域が設定されている場合に、前記特定の被写体が前記撮像画像中に存在している場合は、前記測距領域設定部による前記測距領域の設定は行わずに、前記被写体追尾部による前記測距領域の設定を行う。この構成によれば、特定の被写体が撮像画像中に存在している場合は、測距領域設定部による測距領域の設定が行われずに、被写体追尾部による測距領域の設定が行われる。従って、追尾している特定の被写体に確実にフォーカスを合わせることが可能となる。
【００１８】
また、前記構図変化検出部は、加速度センサの出力から前記構図が変化する方向を取得する。この構成によれば、加速度センサによる加速度の検出に基づいて構図が変化する方向を取得することができる。
【００１９】
また、前記撮像画像中の特徴点が移動する際の移動ベクトル方向と移動量を取得する画像ベクトル取得部を備え、前記構図変化検出部は、前記移動ベクトル方向及び移動量に基づいて前記構図が変化する方向を検出する。この構成によれば、撮像画像中の特徴点が移動する際の移動ベクトル方向と移動量を取得する画像ベクトル取得部を備えることで、移動ベクトル方向及び移動量に基づいて構図が変化する方向を検出することが可能となる。
【００２０】
また、前記撮像画像及び前記測距領域を表示する表示部を備える。この構成によれば、撮影者は、表示部に表示された撮像画像及び測距領域を視認して確認することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、構図の変化に応じて撮像画像内に新たに出現する被写体に精度良くフォーカスを合わせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる撮像装置の構成を示す模式図である。
【図２】動画撮像中に、撮像装置を左から右へパニングして被写体を順に撮像する様子を撮像装置の上から見た状態を示す模式図である。
【図３】図２に示す撮影を行った際に、撮像装置のＬＣＤに表示されるライブビューが順次変化する様子を示す模式図である。
【図４】本実施形態に係る方法との比較のため、従来の一般的なカメラで図２に示す動作を行った場合に、画像中のカメラの測距領域を示す模式図である。
【図５】構図変化速度に応じて測距領域の位置、大きさ、形状が変化する様子を示す模式図である。
【図６】図５に示した構図変化速度に応じた測距領域の大きさ、位置の変化を定量的に示した特性図である。
【図７】撮像素子の撮像面におけるＡＦ評価素子の配置を示す模式図である。
【図８】ＡＦ評価素子から得られた２つの信号を示す特性図である。
【図９】撮像装置がＡＦ制御を行う際の処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２４】
図１は本発明の一実施形態にかかる撮像装置３００の構成を示す模式図である。撮像装置３００は、本体１００とレンズ２００から構成されており、動画（及び静止画）を撮像する機能を備えている。本体１００とレンズ２００は一体に構成されていても良いし、本体１００に対してレンズ２００が脱着可能に構成されていても良い。
【００２５】
図１に示すように、レンズ２００は、ズームレンズ（群）２０２と、絞り２０４と、フォーカスレンズ（群）２０６と、レンズＣＰＵ２１０と、絞り２０４を駆動するためのモータ２２０と、フォーカスレンズ（群）２０６を駆動するためのモータ２２２と、モータ２２０，２２２をそれぞれ駆動するためのドライバ２２４，２２６と、ズームレンズ（群）２０２及びフォーカスレンズ（群）２０６の位置を示す信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２２８と、ＲＯＭ２３０と、ＲＡＭ２３２と、を有して構成されている。レンズＣＰＵ２１０は、ＳＩＯ(Serial  Input/Output)２１１を有している。
【００２６】
また、本体１００は、撮像素子１１０と、撮像素子１１０への露光時間を制御するシャッター１０８と、アンプ一体型のＣＤＳ(Correlated Double Sampling)回路１１２と、Ａ／Ｄ変換器１１４と、画像入力コントローラ１１６と、不揮発性メモリ１１８と、圧縮処理部１２０と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)ドライバ１２４と、ＬＣＤ（表示部）１２６と、メモリ１２８と、ＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)１３０と、メディアコントローラ１３２と、記録メディア１３４と、シャッター１０８を駆動するためのモータ１３６と、ドライバ１３８と、操作部材１４０と、加速度センサ１４２と、バッテリー１４４と、制御部（ＤＳＰ＆ＣＰＵ）１５０と、を有して構成されている。
【００２７】
制御部１５０は、ＡＥ／ＡＷＢ／ＡＦ評価値算出回路１５２と、適正ＡＷＢ算出部１５４と、画像処理部１５６と、ＡＦ演算・制御部１５８と、ＡＥ演算・制御部１６０と、画像ベクトル取得部１７０と、ＧＵＩ管理部１７２と、タイミングジェネレータ１７４と、Ｉ／Ｏ(Input/Output)１７６と、ＳＩＯ(Serial  Input/Output)１７８と、測距領域設定部１８０と、被写体追尾部１８２と、ＡＦ評価素子選択部１８４と、を有して構成されている。
【００２８】
ズームレンズ２０２、絞り２０４、およびフォーカスレンズ２０６は、レンズＣＰＵ２１０の指令に基づき、各ドライバ２２４，２２６によって制御されるモータ２２０，２２２を介して駆動される。ズームレンズ２０２は、光軸方向に前後して移動され、焦点距離を連続的に変化させるレンズである。絞り２０４は、画像を撮像する際に、撮像素子１１０へ入射する光量の調節を行う。フォーカスレンズ２０６は、光軸方向に前後して移動され、撮像素子１１０へ結像された被写体の画像のピントを調節するものである。
【００２９】
撮像素子１１０は、ズームレンズ１０２、絞り１０４、フォーカスレンズ１０８、およびシャッター１０８を通って入射した光を電気信号に変換するための素子である。
【００３０】
なお、撮像素子１１０としては、ＣＣＤ(Charge  Coupled  Devices)素子、ＣＭＯＳ(Complementary  Metal  Oxide  Semiconductor)素子、その他のイメージセンサを用いることができる。ＣＭＯＳ素子は、ＣＣＤ素子よりも高速に被写体の映像光を電気信号に変換できるので、被写体を撮像してから画像の合成処理を行うまでの時間を短縮することができる。
【００３１】
ＣＤＳ回路１１２は、撮像素子１１０から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるＣＤＳ回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではＣＤＳ回路とアンプとが一体となった回路を用いているが、ＣＤＳ回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。
【００３２】
Ａ／Ｄ変換器１１４は、撮像素子１１０で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データ（ローデータ、画像データ）を生成するものである。画像入力コントローラ１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１４で生成された画像の生データ（画像データ）のメモリ１２８への入力を制御するものである。
【００３３】
圧縮処理部１２０は、撮像素子１１０から出力された画像のデータを適切な形式の画像データに圧縮する圧縮処理を行う。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)形式やＪＰＥＧ２０００形式に変換してもよい。
【００３４】
ＬＣＤ１２６は、撮像操作を行う前のライブビュー表示や、撮像装置３００の各種設定画面や、撮像した画像の表示等を行う。画像データや撮像装置３００の各種情報のＬＣＤ１２６への表示は、ＬＣＤドライバ１２４を介して行われる。
【００３５】
メモリ１２８は、撮像した画像を一時的に記憶するものである。メモリ１２８は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ１２８への画像の読み書きは画像入力コントローラ１１６によって制御される。
【００３６】
ＶＲＡＭ１３０は、ＬＣＤ１２６に表示する内容を保持するものであり、ＬＣＤ１２６の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１３６の容量に依存する。
【００３７】
記録メディア１３４は、撮像した画像を記録するものである。記録メディア１３４への入出力は、メディアコントローラ１３２によって制御される。記録メディア１３４としては、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。
【００３８】
制御部１５０は、撮像素子１１０やＣＤＳ回路１１２などに対して信号系の指令を行ったり、操作部材１４０（シャッターボタン等）の操作に応じた操作系の指令を行ったりする。本実施形態においては、制御部１５０つだけ含んでいるが、信号系の命令と操作系の命令とを別々のＣＰＵで行うようにしてもよい。
【００３９】
制御部１５０のＡＥ／ＡＷＢ／ＡＦ評価値算出回路１５２は、撮像素子１１０から出力された画像のデータから、露光量情報としてのＡＥ評価値、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）の評価値であるＡＷＢ評価値、被写体のオートフォーカス（ＡＦ）を評価するＡＦ評価値を算出する。適正ＡＷＢ算出部１５４は、ＡＷＢ評価値に基づいて適正なオートホワイトバランスを算出する。また、画像処理回路１５６は、撮像素子１１０から出力された画像のデータに対して、光量のゲイン補正、画像のエッジ処理（輪郭強調処理）、ホワイトバランスの調整などの処理を行う。
【００４０】
ＡＦ演算・制御部１５８は、コントラストＡＦもしくは像面位相差ＡＦを用いて測距を行い、フォーカスレンズ１０８を制御する。この際、ＡＦ演算・制御部１５８は、測距領域設定部１８０によって設定された測距領域５００を用いて測距を行う。ＡＥ演算・制御部１６０は、撮像画像のＡＥ演算を行い、露光量を演算し、絞り２０４、シャッター１０８を制御することで露光量を制御する。画像ベクトル取得部１７０は、隣接するフレームの画像を比較することで、画像の動きベクトルを取得し、撮像装置３００の移動方向を検出する。ＧＵＩ管理部１７２には、ユーザによる操作部材１４０の操作が入力される。制御部１５０は、ＧＵＩ管理部１７２が検出した操作部材１４０の操作に応じて、ユーザに操作に応じた制御を行う。
【００４１】
測距領域設定部１８０は、加速度センサ１４２又は画像ベクトル取得部１７０によって取得された構図が変化する方向に基づいて、撮像画像中に新たに被写体が出現する領域に測距領域５００を設定する。また、測距領域設定部１８０は、加速度センサ１４２又は画像ベクトル取得部１７０によって取得された構図の変化速度に応じて、撮像画像中の測距領域５００の位置、大きさ、又は形状を設定する。
【００４２】
被写体追尾部１８２は、撮像画像中の特定の被写体を追尾して測距領域を設定する。被写体追尾部１８２は、例えば、顔検出を行う場合は、検出した顔の画像の移動に追尾するように測距領域を設定する。また、被写体追尾部１８２は、ユーザによる操作部材１４０の操作によって指定された特定の被写体を追尾して測距領域を設定する。
【００４３】
ＡＦ評価素子選択部１８４は、加速度センサ１４２又は画像ベクトル取得部１７０によって取得された構図が変化する方向に対して、後述する２つのＡＦ評価素子１１０ａの配置方向が直交する方向となるように２つのＡＦ評価素子１１０ａの組み合わせを決定する。
【００４４】
タイミングジェネレータ１７４は、撮像素子１１０にタイミング信号を入力する。つまり、タイミングジェネレータ１７４からのタイミング信号により撮像素子１１０の駆動が制御される。タイミングジェネレータ１７４は、撮像素子１１０が駆動する時間内に被写体からの映像光を入射させることで、撮像素子１１０に電子シャッターの機能を持たせることも可能である。
【００４５】
Ｉ／Ｏ１７６は、制御部１５０の指令をドライバ１３８へ送る。これにより、ドライバ１３８によってモータ１３６が駆動され、シャッター１０８が駆動される。ＳＩＯ１７８は、レンズＣＰＵ２１０のＳＩＯ２１１との間で信号のやり取りを行い、制御部１５０の指令をレンズＣＰＵ２１０へ送る。また、ＳＩＯ１７８は、レンズＣＰＵ２１０からの指令を受け取る。加速度センサ１４２は、撮像装置３００の加速度から撮像装置３００の動きを検出する。
【００４６】
デジタルカメラやカムコーダーにて動画記録や撮影前のライブビューを表示するとき、画面外の状況を確認するため、または被写体の動きに合わせるために、構図を変更することは頻繁に行われる。しかしながら、前述したように、測距演算処理は、画面中央の被写体やカメラ近傍の被写体を優先した演算や、検出した人物の顔の追尾の演算等が一般的であり、測距演算と構図変化の連動は実施されていない。
【００４７】
本実施形態では、パニングのような構図変化を検出した際、移動方向の画面内に新たに現れる被写体を重点的に測距する。構図変化を行っている最中における撮影者の最も高い関心事は、移動方向に出現する被写体の様子である。従って、移動方向の画面内に新たに表れる被写体を重点的に測距することで、撮影者が最も高い関心を寄せている被写体にピントを合わせることができる。
【００４８】
本実施形態の撮像装置３００では、一例として、像面位相差ＡＦを用いて測距を行う。コントラストＡＦの場合、フォーカスレンズがコントラストのピーク位置を通り過ぎた後、フォーカスレンズをピーク位置に戻す制御が行われる（いわゆる山登り制御）。このため、コントラストＡＦの場合、ピーク検出のためのレンズ移動が煩わしく、構図変化の有無にかかわらず動画表示中は静止画撮影時に比べるとＡＦ動作を控えめに制御することが多かった。また、レンズ移動の煩わしさを避けるため、コントラストＡＦの場合は、構図変化が生じている場合（パニング等によりカメラが移動している場合）はＡＦ動作を行わず、構図が確定した後（カメラが静止した後）に初めてＡＦ動作が行われていた。しかし、像面位相差ＡＦ制御の場合、コントラストＡＦのようなレンズ移動の煩わしさが無いため、動画表示中においても目障りなレンズ移動を行わなくて済む。従って、像面位相差ＡＦ制御を用いることで、動画撮影中にレンズ移動の煩わしさを生じさせることなくＡＦ動作が可能となり、撮影者の要望に応え易くなってきている。
【００４９】
このため、本実施形態では、撮影者が構図変化可能な撮像装置において、像面位相差ＡＦを用いて測距を行うことで、構図変化に応じて出現する領域を重視したＡＦ制御を行う。なお、撮影者がレンズ移動の煩わしさを感じないほどの高速なフォーカスレンズ駆動制御が可能になれば、コントラストＡＦで行うのも有効である。
【００５０】
図２は、動画撮像中に、撮像装置３００を左から右（矢印Ａ１方向）へパニングして被写体４００，４１０，４２０，４３０を順に撮像する様子を撮像装置３００の上から見た状態を示す模式図である。また、図３は、図２に示す撮影を行った際に、撮像装置３００のＬＣＤ１２６に表示されるライブビュー（すなわち、撮像装置３００によって撮像された動画）が順次変化する様子を示す模式図である。
【００５１】
図３に示すように、本実施形態の撮像装置３００では、パニングを行って徐々に構図を変化させる場合に、測距領域（ＡＦ領域）５００が画面内でカメラの進行方向に移動する。通常、撮影者がパニングを行う場合、撮像装置３００の移動方向に興味のある被写体が存在することが多い。図３（Ｂ）の状態を例に挙げると、撮影者はパニングによる画像の移動方向に存在する被写体４２０に興味を示していることが想定される。このため、図３（Ｂ）に示すように、測距領域５００を画面内でパニングの方向に移動させることで、撮影者が最も高い関心を寄せている被写体４２０にピントを合わせることができ、被写体４２０を鮮明に撮影することができる。このように、本実施形態は、バニングやチルトのように、徐々に構図を変化させる場合に新たに画面内に現れる箇所を重点域として測距領域５００を設定する。これにより、撮影者が最も関心を寄せている被写体にピントを合わせて鮮明な画像を撮像することが可能となる。
【００５２】
一方、図４は、本実施形態に係る方法との比較のため、従来の一般的なカメラで図２に示す動作を行った場合に、画像中のカメラの測距領域６００を示す模式図である。図４に示すように、一般的に測距領域６００は画面中央部に配置されている。この構成では、図４に示すように、撮影者がカメラを左から右へパニングして構図を変えた状況であっても、画面に対する測距領域６００の位置設定は変わらない。つまり、測距領域６００は、画面に対して常に中央部の位置に固定されている。
【００５３】
なお、顔検出機能を搭載しているカメラでは検出した顔の領域を測距領域として設定し、また、画面タッチなどで特定の被写体を指定可能カメラでは指定部周辺の色や輪郭特徴を参考に測距領域を設定し、これらの測距領域の追尾が行われる。しかし、この場合においても、カメラの移動方向に測距領域を動かすことは行っていないため、パニング等のカメラの移動に応じて測距領域を変えることは想定していない。
【００５４】
なお、図３では右方向のパニングを示しているが、左方向のパニングであれば画面左側（画面左辺の近辺）に測距領域５００を設定する。同様に、上方向へのチルトの場合は画面上辺付近に測距領域５００を設定し、下方向へのチルトの場合は画面下辺付近に測距領域５００を設定する。
【００５５】
図３に示す構図変化は、撮像装置３００に搭載された加速度センサ１４２の出力を利用して検知することができる。加速度センサ１４２によれば、撮像装置３００のパニング、またはチルトの動作方向を検出することができる。制御部１５０の測距領域設定部１８０は、加速度センサ１４２によって検出された撮像装置３００の動作方向に測距領域５００を移動させる。
【００５６】
また、図３に示す構図変化は、制御部１５０の画像ベクトル取得部１７０によって検知することもできる。この場合、画像ベクトル取得部１７０は、画像内の特徴点を抽出し、現フレームと前のフレームとの移動ベクトル方向と移動量が画面全体で揃っていた場合は、その移動ベクトル方向及び移動量に基づいて構図変化を検知することができる。制御部１５０の測距領域設定部１８０は、画像ベクトル取得部１７０によって検出された撮像装置３００の動作方向に測距領域５００を移動させる。以上のように、加速度センサ１４２、画像ベクトル取得部１７０は、撮像画像の構図が変化する方向を検出する構図変化検出部として機能する。また、加速度センサ１４２、画像ベクトル取得部１７０は、構図変化の速度を検出することもできる。
【００５７】
被写体追尾部１８２により顔検出により特定の顔をＡＦ追尾する機能が稼働している場合、もしくは撮影者が指定した被写体をＡＦ追尾する機能が稼働している場合等においては、ＡＦ追尾機能を優先させ、ＡＦ追尾による測距領域５００の設定を行う。
【００５８】
また、構図変化に応じた測距領域５００の設定においては、測距領域５００に存在する被写体に着目しているため、測距領域５００の露出制御では、ＡＥ演算・制御部１６０は、少なくとも飽和や黒つぶれがしない露光量に制御を行う。
【００５９】
測距領域５００は、構図変化速度に応じて、場所と大きさを可変的に制御することが望ましい。構図変化速度が所定量までは、測距領域５００を撮像装置３００の移動方向の新たに画面内に出現する領域に特化して設定する。構図変化速度が更に速くなると、画面全体に撮影者の関心が移ることが予想されるため、測距領域５００を再び画面の中央に戻し、中央重点により測距を行う。
【００６０】
図５は、構図変化速度に応じて測距領域５００の位置、大きさ、形状が変化する様子を示す模式図である。図５（Ａ）は、構図変化が無い場合を示している。この場合、通常のＡＦ動作を行うため、測距領域５００は画面の中央部に重点的に設定され、測距領域５００の形状は横長の画面に合わせて横長の楕円形状とされ、中央重点による測距が行われる。
【００６１】
図５（Ｂ）〜図５（Ｅ）は、パニングにより左から右へ構図変化が生じている場合を示している。図５（Ｂ）は、構図の変化量が小さい場合、すなわち構図変化速度が小さい場合を示している。この場合、測距領域５００は構図の移動方向（撮像装置３００の移動方向）に移動する。また、測距領域５００の形状は円とされ、測距領域５００の大きさ（面積）は図５（Ａ）よりも小さくなる。
【００６２】
図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）よりも構図の変化量が大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。この場合、測距領域５００は、図５（Ｂ）よりも構図の移動方向に寄った位置に設定される。また、測距領域５００の形状は縦長の楕円とされる。これにより、測距領域５００は、画面の右辺に沿った範囲に設定される。
【００６３】
図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）よりも構図の変化量が更に大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。図５（Ｄ）に示すように、構図の変化量が更に大きくなると、測距領域５００は、図５（Ｃ）よりも画面の中央側に移動し、図５（Ｂ）と同じ位置、大きさに設定される。
【００６４】
図５（Ｅ）は、図５（Ｄ）よりも構図の変化量が更に大きい場合、すなわち構図変化速度が大きい場合を示している。図５（Ｅ）に示すように、構図の変化量が更に大きくなると、測距領域５００は、画面の中央側に移動し、図５（Ａ）と同じ位置、大きさに設定される。
【００６５】
図６は、図５に示した構図変化速度に応じた測距領域５００の大きさ、位置の変化を定量的に示した特性図である。図６の上段の特性は、パニング速度に応じた測距領域５００の中心位置の移動を示している。図６の上段の特性に示すように、右移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域５００は画面中心位置から右端位置に移動し、更に右移動のパニング速度が増加すると測距領域５００は画面中心位置に移動する。同様に、左移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域５００は画面中心位置から左端位置に移動し、更に左移動のパニング速度が増加すると測距領域５００は画面中心位置に移動する。
【００６６】
また、図６の下段の特性は、パニング速度に応じた測距領域５００の扁平率の変化を示している。図６の下段の特性に示すように、右移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域５００の形状は横広がりの楕円から真円に変化し、更に右移動のパニング速度が増加すると測距領域５００の形状は横広がりの楕円に変化する。同様に、左移動のパニング速度が増加するにつれて、測距領域５００の形状は横広がりの楕円から真円に変化し、更に左移動のパニング速度が増加すると測距領域５００の形状は横広がりの楕円に変化する。
【００６７】
ＡＦ検波は、水平方向と垂直方向の２方向で演算することが一般に行われている。水平方向にパニングを行うと、水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれるため、ＡＦ演算精度が低下する。従って、撮像装置３００が水平移動を行う場合は垂直方向を重視したＡＦ演算を行うことが適切である。また、撮像装置３００が垂直移動を行う場合は水平方向を重視したＡＦ演算を行うことが適切である。
【００６８】
このため、本実施形態では、像面位相差ＡＦを行う際のＡＦ評価素子のペアを、撮像装置３００の移動方向に対して直交する方向に配置された２つのＡＦ評価素子とする。図７は、撮像素子１１０の撮像面におけるＡＦ評価素子１１１の配置を示す模式図である。ＡＦ評価素子１１１は、撮像面にマトリクス状に配置された画素の一部から構成されている。
【００６９】
像面位相差ＡＦでは、任意の２つのＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂでペアＰを作り、像面位相差を求める。２つのＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂは、通常の画素に対して一部のみ光を透過させるスリットＳが設けられたものであり、２つのＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂに設けられた各スリットＳは、２つのＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂの中間に位置する中心線Ｃに対して対称となる位置に配置されている。
【００７０】
ここで、図７（Ａ）は、撮像装置１００が静止している状態、すなわち、パニングをしていない状態を示している。この場合、図３（Ａ）と同様に、測距領域５００は画面中央に配置される。図８に示すように、複数のＡＦ評価素子１１１ａから得られた信号ａと、複数のＡＦ評価素子１１１ｂから得られた信号ｂとは、焦点のずれに応じて位相がずれて出力される。従って、信号ａと信号ｂの位相のずれが所定の値となるようにフォーカスレンズ２０６を駆動することで、フォーカスレンズ２０６を合焦位置に駆動することができる。なお、このような像面位相差ＡＦ制御は公知の方法を用いることができる。
【００７１】
図７（Ｂ）は、撮像装置３００が右方向にパニングしている状態を示している。撮像装置３００が右方向にパニングすると、図３（Ｂ）と同様に、測距領域５００は画面の右側（矢印方向）に移動する。この際、図７（Ｃ）に示すように、像面位相差ＡＦを行うＡＦ評価素子１１１ａとＡＦ評価素子１１１ｂのペアＰは、画面縦方向に配置された２つのＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂから構成される。これにより、撮像装置３００の移動方向と、像面位相差ＡＦを行うＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂの配列方向が直交する方向となるため、垂直方向を重視したＡＦ演算を行うことが可能となる。従って、ＡＦ演算の際に水平方向のコントラストやエッジ情報が畳み込まれることがなく、ＡＦ演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。このように、図７（Ａ）に示したスリットＳを有するＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂのペアは、横方向（水平方向）に配置されているため、左右方向に異なる光束を捉え、横方向の位相差を評価する場合に適している。一方、図７（Ｃ）に示したスリットＳを有するＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂのペアは、縦方向（垂直方向）に配置されているため、上下方向に異なる光束を捉え、縦方向の位相差を評価する場合に適している。従って、構図変化の方向に応じて、横方向に配置されたＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂのペア、又は縦方向に配置されたＡＦ評価素子１１１ａ，１１１ｂのペアを選ぶことで、ＡＦ演算精度の精度を大幅に向上させることが可能となる。なお、横方向の位相差の評価と縦方向の位相差の評価の双方を同一の画素のペアで行うことはできないため、横方向の位相差を評価するペアと縦方向の位相差を評価するペアは別々に設けられており、撮像素子１１０の撮像面の全域に配置されている。
【００７２】
次に、本実施形態の撮像装置３００における処理の手順について説明する。図８は、撮像装置３００がＡＦ制御を行う際の処理を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１０では、構図の変化を検知する。次のステップＳ１２では、撮像装置３００の平行移動が所定の速度以上で行われているか否かを判定する。ステップＳ１２で平行移動が所定の速度以上で行われていない場合は、ステップＳ１４へ進み、通常のＡＦ演算を行う。このＡＦ演算では、像面位相差ＡＦを用いて測距を行う。一方、ステップＳ１２で平行移動が所定の速度以上で行われている場合は、ステップＳ１６へ進む。
【００７３】
ステップＳ１６では、特定の被写体を追尾しているか否かを判定し、特定の被写体を追尾していない場合はステップＳ１８以降へ進む。ステップＳ１８では、構図の移動速度を算出し、次のステップＳ２０では測距領域５００の位置、大きさ、形状を決定する。測距領域５００の位置、大きさ、形状は、図６に示した特性に基づいて決定される。次のステップＳ２２では、ＡＦ検波の水平／垂直方向の重み付けを決定する。
【００７４】
次のステップＳ２４では、ステップＳ２０で決定した測距領域５００に基づき、ステップＳ２２で決定した重み付けを考慮して、構図変化用のＡＦ演算を行う。このＡＦ演算では、像面位相差ＡＦを用いて測距を行う。
【００７５】
ステップＳ１４，Ｓ２４の後はステップＳ２６へ進む。ステップＳ２６では、ステップＳ１４，Ｓ２４のＡＦ演算の結果に基づいて、レンズ移動量を算出する。次のステップＳ２８では、ステップＳ２６で算出したレンズ移動量に基づいて、レンズの移動制御を行う。具体的には、レンズ移動量が制御部１５０のＳＩＯ１７８からレンズＣＰＵ２１０のＳＩＯ２１１へ送られて、レンズＣＰＵ２１０がドライバ２２６を介してモータ２２２を駆動することで、フォーカスレンズ２０６が駆動される。
【００７６】
上述したように、構図変化に応じて測距領域５００の位置、大きさ、形状を設定する際に、測距領域５００に存在する被写体に着目しているため、測距領域５００の露出制御では、少なくとも測距領域５００に存在する被写体に飽和や黒つぶれが生じない露光量に制御を行う。このため、ステップＳ３０では、測距領域５００の露出量の検証を行う。そして、次のステップＳ３２では、測距領域５００の露出に不良が生じていないか否かを判定する。そして、測距領域５００の露出に不良が生じている場合は、ステップＳ３４へ進み、露出補正量を次の動画のフレームに反映させる。一方、測距領域５００の露出に不良が生じていない場合は、スタートに戻る（RETURN）。
【００７７】
また、ステップＳ１６で特定の被写体を追尾している場合は、ステップＳ３６へ進む。ステップＳ３６では、追尾している被写体が画面内に存在するか否かを判定し、追尾している被写体が画面内に存在しない場合は、ステップＳ１８以降の処理を行う。一方、追尾している被写体が画面内に存在する場合は、ステップＳ３８へ進み、追尾している被写体を測距する演算を行う。ステップＳ３８の後はステップＳ２６以降の処理を行う。
【００７８】
なお、本実施形態では、像面位相差ＡＦにおいて、撮像装置３００の移動による構図変化に伴って、画面内で撮像装置３００の移動方向に測距領域５００を移動させる例を示したが、コントラストＡＦの場合も同様に構成することができる。コントラストＡＦを行う撮像装置に適用した場合においても、構図変化に伴って、画面内で撮像装置３００の移動方向に測距領域５００を移動させることで、画面内に新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。
【００７９】
また、本実施形態では、主に動画を撮像する撮像装置３００を例に挙げて説明したが、静止画を撮像する撮像装置に適用することもできる。静止画を撮像する撮像装置においても、構図変化に伴って、画面内で撮像装置３００の移動方向に測距領域５００を移動させることで、画面内に新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。
【００８０】
以上説明したように本実施形態によれば、撮像装置３００の移動に伴って、画面内で撮像装置３００の移動方向に測距領域５００を移動させることで、撮像装置３００の移動に伴って新たに表れる被写体にフォーカスを合焦させることが可能となる。従って、撮影者の興味が最も高い被写体にフォーカスを合わせることが可能となる。
【００８１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００８２】
３００    撮像装置
１４２    加速度センサ
１５８    ＡＦ演算・制御部
１７０    画像ベクトル取得部
１８０    測距領域設定部
１８２    被写体追尾部
１８４    ＡＦ評価素子選択部
【図１】
2015106116.tif 000003
【図２】
2015106116.tif 000004
【図３】
2015106116.tif 000005
【図４】
2015106116.tif 000006
【図５】
2015106116.tif 000007
【図６】
2015106116.tif 000008
【図７】
2015106116.tif 000009
【図８】
2015106116.tif 000010
【図９】
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