(57)【要約】【課題】測距センサーを用いることなく、複数のエリアの中から最適なエリア選び出してピントを合わせ続ける。【解決手段】エリア選択部２２０は信号線１９９から供給された評価値に基づいて撮像画像における複数の測距エリアの中から一つの測距エリアを選択する。測距エリアの選択の際には、そのフォーカス位置において至近に被写体のある測距エリアが選択される。フォーカス動作指示部２４０は選択された測距エリアにおいてオートフォーカスを行うよう指示する。オートフォーカスが行われた後、そのフォーカス位置においてエリア選択部２２０が再び評価値に基づいて測距エリアを選択し、その選択された測距エリアにおいてフォーカス動作指示部２４０がオートフォーカスを行うよう指示する。これらの動作を繰り返すことにより、最終的に最も至近に被写体のある測距エリアが選択される。【選択図】図２
2007293146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のフォーカス位置において被写体を撮像画像として撮像する撮像手段と、
前記撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する評価値生成手段と、
前記複数の領域のうち前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する領域選択手段と、
前記領域選択手段によって選択された領域において前記被写体に対してフォーカスを合わせるよう指示するフォーカス動作指示手段とを具備し、
前記フォーカス動作指示手段がフォーカスを合わせるとそのフォーカス位置を新たな前記所定のフォーカス位置として動作を繰り返すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記フォーカス動作指示手段はフォーカスの合ったフォーカス位置においてウォブリング動作を行うよう指示し、
前記領域選択手段は前記ウォブリング動作に基づいて前記評価値の極大値を推定する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記評価値は前記画像情報の高周波成分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】
前記画像情報の変化を検出する画像情報変化検出手段をさらに具備し、
前記画像情報変化検出手段が前記画像情報の変化を検出すると前記領域選択手段は新たに前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
前記被写体を拡大して前記撮像手段に供給するズーム手段と、
前記ズーム手段による拡大率の変動を検知するズーム変動検知手段とをさらに具備し、
前記ズーム変動検知手段が前記拡大率の変動を検出すると前記領域選択手段は新たに前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する評価値生成手段と、
前記複数の領域のうち前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する領域選択手段と、
前記領域選択手段によって選択された領域において前記被写体に対してフォーカスを合わせるよう指示するフォーカス動作指示手段とを具備し、
前記フォーカス動作指示手段がフォーカスを合わせるとそのフォーカス位置を新たな前記所定のフォーカス位置として動作を繰り返すことを特徴とするフォーカス調整装置。
【請求項７】
被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する手順と、
前記複数の領域のうち前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する手順と、
前記選択された領域において前記被写体に対してフォーカスを合焦させるよう指示する手順と、
前記フォーカスが合焦するとそのフォーカス位置を新たな前記所定のフォーカス位置として前記各手順を繰り返す手順と
を具備することを特徴とするフォーカス調整方法。
【請求項８】
被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する手順と、
前記複数の領域のうち前記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する手順と、
前記選択された領域において前記被写体に対してフォーカスを合焦させるよう指示する手順と、
前記フォーカスが合焦するとそのフォーカス位置を新たな前記所定のフォーカス位置として前記各手順を繰り返す手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に被写体に対するフォーカス調整機能を有する撮像装置とそのフォーカス調整装置、および、これらにおける処理方法ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の撮像装置では、撮像画像の複数のエリア（領域）の中から最適なエリアを選び出して、そのエリアに対してピントが合うようにレンズを駆動する機能が「マルチポイントオートフォーカス」（または「多点測距オートフォーカス」）といった呼称により広く用いられている。これにより、主要な被写体が必ずしも画角内の中央に存在しない場合でも、撮影者が特別な操作をすることなく適切なピント合わせが可能となる。
【０００３】
一方、シャッターチャンスを逃さないようにするために、オートフォーカスに要する時間を短くすることは非常に重要である。そのため、シャッターボタンが押下される以前からオートフォーカスを行う機能が「モニタリングオートフォーカス」（または「動画オートフォーカス」）といった呼称により用いられている。予め被写体の合焦位置付近にレンズを駆動させておけば、静止画撮影用のオートフォーカスの動作範囲を狭い範囲に限定できるため、シャッターボタン押下時の静止画オートフォーカスに要する時間を短くすることができるというものである。
【０００４】
しかしながら、「マルチポイントオートフォーカス」に「モニタリングオートフォーカス」を組み合わせるためには、変化する被写体を捕らえて複数のエリアの中から正しいエリアを選び続けた上で、正しい合焦位置を探し続ける必要があり、対象となるエリアが増えるに従って距離の測定や演算に要する時間が増加してしまうという問題がある。
【０００５】
これに対し、オートフォーカスのエリアを絞り込むために、人物を優先する技術が提案されている。例えば、人物の頭部の状態を検出することによって正面を向いている人物を選択し、この人物を主要被写体と判定して、この人物が存在する測距ポイントに対して測距し、ピントを合わせる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。また、輝度情報や荒い距離分布情報によってエリアに優先順位をつけて撮影者に提示し、撮影者がその限られたエリアから適切なエリアを選択することにより、エリアを絞り込む技術が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００１−２５５４５５号公報（図２）
【特許文献２】特開２００１−１０８８８６号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術において主要被写体の特徴を認識するためには撮像装置との間の距離を測定する測距センサーが必要になるが、この測距センサーは機構上誤差を生じ易く、また、撮像装置の小型化を阻害する要因となるおそれがある。一方、従来技術のように撮影者にエリアを選択させることは、その操作が煩雑になるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、測距センサーを用いることなく、複数のエリアの中から最適なエリア選び出してピントを合わせ続ける機能を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その第１の側面は、所定のフォーカス位置において被写体を撮像画像として撮像する撮像手段と、前記撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する評価値生成手段と、上記複数の領域のうち上記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する領域選択手段と、上記領域選択手段によって選択された領域において上記被写体に対してフォーカスを合わせるよう指示するフォーカス動作指示手段とを具備し、上記フォーカス動作指示手段がフォーカスを合わせるとそのフォーカス位置を新たな上記所定のフォーカス位置として動作を繰り返すことを特徴とする撮像装置である。これにより、撮像された画像情報の評価値の極大値が最も至近になると推定される領域にフォーカスを合わせる動作が繰り返されて、最終的に最も至近の被写体を含む領域にフォーカスを合焦させるという作用をもたらす。
【０００９】
また、この第１の側面において、上記フォーカス動作指示手段はフォーカスの合ったフォーカス位置においてウォブリング動作を行うよう指示し、上記領域選択手段は上記ウォブリング動作に基づいて上記評価値の極大値を推定するようにしてもよい。これにより、ウォブリング動作に基づいた被写体の検出が行われる。
【００１０】
また、この第１の側面において、上記評価値は上記画像情報の高周波成分を利用することができる。画像情報の高周波成分を積分したデータはコントラストの大小を示すことから、被写体に対して焦点が合っているか否かを判断する基礎データとなり得るからである。
【００１１】
また、この第１の側面において、上記画像情報の変化を検出する画像情報変化検出手段をさらに具備し、上記画像情報変化検出手段が上記画像情報の変化を検出すると上記領域選択手段は新たに上記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択するようにしてもよい。これにより、一旦最も至近の被写体にフォーカスが合った後に、画像情報に変化が生じた場合、新たに領域を選択させるという作用をもたらす。
【００１２】
また、この第１の側面において、上記被写体を拡大して上記撮像手段に供給するズーム手段と、上記ズーム手段による拡大率の変動を検知するズーム変動検知手段とをさらに具備し、上記ズーム変動検知手段が上記拡大率の変動を検出すると上記領域選択手段は新たに上記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択するようにしてもよい。これにより、一旦最も至近の被写体にフォーカスが合った後に、画角に変動を生じた場合、新たに領域を選択させるという作用をもたらす。
【００１３】
また、本発明の第２の側面は、被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する評価値生成手段と、上記複数の領域のうち上記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する領域選択手段と、上記領域選択手段によって選択された領域において上記被写体に対してフォーカスを合わせるよう指示するフォーカス動作指示手段とを具備し、上記フォーカス動作指示手段がフォーカスを合わせるとそのフォーカス位置を新たな上記所定のフォーカス位置として動作を繰り返すことを特徴とするフォーカス調整装置である。これにより、画像情報の評価値の極大値が最も至近になると推定される領域にフォーカスを合わせる動作が繰り返されて、最終的に最も至近の被写体を含む領域にフォーカスを合焦させるという作用をもたらす。
【００１４】
また、本発明の第３の側面は、被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する手順と、上記複数の領域のうち上記評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する手順と、上記選択された領域において上記被写体に対してフォーカスを合焦させるよう指示する手順と、上記フォーカスが合焦するとそのフォーカス位置を新たな上記所定のフォーカス位置として上記各手順を繰り返す手順とを具備することを特徴とするフォーカス調整方法またはこれら手順をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラムである。これにより、画像情報の評価値の極大値が最も至近になると推定される領域にフォーカスを合わせる動作が繰り返されて、最終的に最も至近の被写体を含む領域にフォーカスを合焦させるという作用をもたらす。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、測距センサーを用いることなく、複数のエリアの中から最適なエリア選び出してピントを合わせ続けることができるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態における撮像装置の一構成例を示す図である。この撮像装置は、光学系として、表面レンズ１１１、フォーカスレンズ１１２およびズームレンズ１１３からなるレンズ群を備えている。表面レンズ１１１は撮像画像を取り込むためのレンズである。フォーカスレンズ１１２は撮像画像における被写体に焦点を合わせるためのレンズである。ズームレンズ１１３は撮像画像の画角を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ１１２およびズームレンズ１１３は、それぞれモータ１２２および１２３によりその位置が変動するようになっている。これらモータ１２２および１２３を駆動するのがドライバ１３２および１３３である。
【００１８】
また、撮像装置は、フォーカス制御部１４２と、ズーム制御部１４３と、シャッターボタン１５２と、ズームボタン１５３とを備えている。フォーカス制御部１４２はフォーカスレンズ１１２のドライバ１３２を制御するものである。ズーム制御部１４３はズームレンズ１１３のドライバ１３３を制御するものである。シャッターボタン１５２は撮像画像を記録するためのボタンである。ズームボタン１５３はズーム制御部１４３による画角の変化を調整するためのボタンである。
【００１９】
また、撮像装置は、撮像素子１６０と、撮像信号取得部１７０と、画像表示部１８０と、評価値生成部１９０と、フォーカス調整部２００とを備えている。撮像素子１６０は、表面レンズ１１１、フォーカスレンズ１１２およびズームレンズ１１３を介して受けた撮像画像を光電変換して撮像信号として供給するものであり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等により実現される。撮像信号取得部１７０は、撮像素子１６０から供給された撮像信号を取得するものであり、Ａ／Ｄ変換、ホワイトバランス、ガンマ変換等の信号処理を行う。画像表示部１８０は、撮像信号取得部１７０によって取得された撮像信号を撮像画像として表示するものであり、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等により実現される。
【００２０】
評価値生成部１９０は、撮像信号取得部１７０によって取得された画像信号から撮像画像の所定のエリア（以下、測距エリアという。）の高周波成分に関する画像情報を抽出してその評価値を生成するものである。フォーカス調整部２００は、評価値生成部１９０によって生成された評価値に基づいて撮像画像の複数の測距エリアの中から１つを選択して、その測距エリアに焦点を合わせるようフォーカス制御部１４２に指示を与えるものである。
【００２１】
ここで、測距センサーを用いることなく撮像信号に基づいてオートフォーカスを実現するためには、撮像信号のコントラストを利用する技術が知られている（例えば、特開平１０−２１３７３７号公報参照。）。すなわち、コントラストが高いと焦点が合っており、コントラストが低いと焦点がずれているということになる。評価値生成部１９０は、撮像画像の予め定められた測距エリアにおいて撮像信号の高周波成分を取り出して、この高周波成分を積分したデータを画像情報の評価値として生成することによってコントラストの大小を判断する。フォーカス調整部２００は、この評価値が最大となるようにフォーカスレンズ１１２を駆動することによってオートフォーカスを実現する。
【００２２】
図２は、本発明の実施の形態におけるフォーカス調整部２００の一構成例を示す図である。このフォーカス調整部２００は、エリア選択部２２０と、選択エリア保持部２３０と、フォーカス動作指示部２４０と、選択エリアリセット部２５０と、画像情報記憶部２６０と、画像情報変化検出部２７０と、フォーカス制御監視部２８０と、ズーム位置監視部２９０とを備えている。なお、このフォーカス調整部２００は、コンピュータ上で動作するソフトウェアプログラムとして実現してもよい。
【００２３】
エリア選択部２２０は、信号線１９９を介して供給された画像情報の評価値に基づいて、撮像画像の予め定められた複数の測距エリアの中から１つの測距エリアを選択するものである。より具体的には、エリア選択部２２０は、フォーカスレンズ１１２の現在の位置（フォーカス位置）において、複数の測距エリアのうち評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する。この領域選択を行うために、いわゆるウォブリング動作が行われる。このウォブリング動作とは、現在のフォーカス位置を中心としてフォーカスレンズ１１２を光軸方向の前後に微小振動させて撮像画像の変化を取得するものである。このウォブリング動作により、エリア選択部２２０は、画像情報の評価値の変化する方向を取得して極大値を有する領域を推定する。
【００２４】
なお、エリア選択部２２０は、信号線１５９を介してシャッターボタン１５２の状態を検知する。これにより、例えば半押し状態となった際には測距エリアの選択の変更を中止するようにしてもよい。
【００２５】
選択エリア保持部２３０は、エリア選択部２２０によって選択された測距エリアを識別するための情報を保持するものである。選択エリアリセット部２５０は、この選択エリア保持部２３０に保持された情報をリセットして、エリア選択部２２０に測距エリアの選択し直しを指示するものである。
【００２６】
フォーカス動作指示部２４０は、信号線２０９を介してフォーカス制御部１４２にフォーカスレンズ１１２の駆動制御の動作を指示するものである。より具体的には、フォーカス動作指示部２４０は、信号線１９９を介して供給された画像情報の評価値に基づいて、選択エリア保持部２３０に保持された測距エリアにおいて被写体に焦点が合うようにフォーカスレンズ１１２の移動を指示する。また、フォーカス動作指示部２４０は、上述のエリア選択部２２０による測距エリア選択を行うためのウォブリング動作の指示を行う。
【００２７】
画像情報記憶部２６０は、信号線１７９を介して供給された画像情報を記憶するものである。この画像情報には、撮像信号における輝度情報や色情報が含まれる。
【００２８】
画像情報変化検出部２７０は、画像情報記憶部２６０に記憶された過去の画像情報と信号線１７９を介して供給される最新の画像情報とを比較して、画像情報の変化を検出するものである。この画像情報変化検出部２７０は、画像情報の変化を検出すると、選択エリアリセット部２５０に対して選択エリア保持部２３０に保持された情報をリセットするよう指示する。
【００２９】
フォーカス制御監視部２８０は、信号線１４９を介してフォーカスレンズ１１２の駆動制御を監視するものである。このフォーカス制御監視部２８０は、フォーカスレンズ１１２の動作が停止したことを検知すると、画像情報記憶部２６０に対して信号線１７９を介して供給される最新の画像情報を記憶するよう指示する。
【００３０】
ズーム位置監視部２９０は、信号線１４８を介してズームレンズ１１３の位置を監視するものである。このズーム位置監視部２９０は、ズームレンズ１１３の位置が変動したことを検知すると、選択エリアリセット部２５０に対して選択エリア保持部２３０に保持された情報をリセットするよう指示する。
【００３１】
図３は、本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアの一例を示す図である。この例では、撮像画像上に２つの測距エリア６１１および６１２が定められている。この場合、エリア選択部２２０は、測距エリア６１１および６１２の何れか一方を選択して、その選択された測距エリアを識別するための情報を選択エリア保持部２３０に保持する。
【００３２】
ここで、測距エリア６１１には図のように人物の顔が被写体として収まっており、測距エリア６１２には当該人物よりも後方に木が被写体として収まっているものと想定すると、測距エリア６１１および６１２では例えば図４のような評価値の分布を示すことになる。
【００３３】
エリア選択部２２０は、ウォブリング動作によって、「至近側にフォーカスレンズを移動した時に、評価値が増加する」全ての測距エリアを最終的に合焦させるべき測距エリアの候補とする。そして、その候補が１つしかない場合には、その候補となった測距エリアを選択する。また、候補となる測距エリアが複数ある場合には、例えば、（１）中央により近い測距エリアを選択する、（２）ウォブリングの評価値の変動量が大きいものを選択する、（３）色情報で優先順位をつけて特定の色を多く含む測距エリア（被写体として人物を多く含む場合）もしくは特定の色を多く含まない測距エリア（被写体として空を多く含む場合）を選択する、または、（４）ランダムに選択するといった基準により１つの測距エリアを選択する、等の方法をとることができる。また、色情報を用いる場合、「至近側にフォーカスレンズを移動した時に、評価値が増加する」測距エリアの中から、特定の色情報を含むもののみを選択する方法もある。このような方法によって、特定の被写体のうち最至近の被写体に合わせることが可能となる。
【００３４】
但し、ウォブリング動作による評価値の差分にノイズ成分が含まれるおそれがあるため、一定レベルの閾値を設けてその閾値を超えた場合に限り、ウォブリングの方向判定結果を信頼するようにする必要がある。また、ウォブリングによる評価値変動が極めて大きい場合には、手振れなどの外乱、もしくは、パンニングやティルティングによる被写体の一時的な進入などが生じている可能性があるため、そのような情報は使用しないようにする必要がある。同様の理由で、同一位置にウォブリングの中心があるにも関わらず評価値の方向判定が一定回数以上同じ方向を指し示さない時は、その評価値を使用するべきではない。
【００３５】
なお、仮にコントラストの低さや、外乱などの理由によって何れの評価値も信頼できないと判断された場合には、その直前に選択されていた測距エリアを使用してオートフォーカスを実行する。さらに、何れの評価値も信頼できず、しかもそれまでに選択された測距エリアが存在しない場合には、例えば最も中央部分に近い測距エリアにおいてオートフォーカスを実行する。
【００３６】
図４は、本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアによる評価値分布の一例を示す図である。図４（ａ）および（ｂ）は、ともに縦方向に画像情報の評価値を示しており、横方向にフォーカスレンズ１１２のフォーカス位置を示している。フォーカス位置は右側が至近側で、左側が無限側になっている。この例では、測距エリア６１１の被写体の方が測距エリア６１２の被写体よりも至近側に存在する分布になっている。
【００３７】
フォーカス位置が図４（ａ）の現在位置にある場合、測距エリア６１２の評価値の傾き７１２が至近側に登りを示している一方で、測距エリア６１１の評価値の傾き７１１はほぼ平坦になっている。したがって、エリア選択部２２０は、測距エリア６１２の評価値の方が図４（ａ）の現在位置の至近側に極大値を有するものと推定して、測距エリア６１２を選択する。その結果、フォーカス動作指示部２４０による指示の下、測距エリア６１２を基準としたオートフォーカスが行われて、フォーカス位置が図４（ｂ）の現在位置に移動する。
【００３８】
フォーカス位置が図４（ｂ）の現在位置にある場合、測距エリア６１１の評価値の傾き７１３が至近側に登りを示している一方で、測距エリア６１２の評価値の傾き７１４は極大値を示している。したがって、エリア選択部２２０は、今度は測距エリア６１１の評価値の方が図４（ｂ）の現在位置の至近側に極大値を有するものと推定して、測距エリア６１１を選択する。その結果、フォーカス動作指示部２４０による指示の下、測距エリア６１１を基準としたオートフォーカスが行われる。すなわち、図４（ａ）の現在位置では見つけることができなかった測距エリア６１１の傾きが、図４（ｂ）の現在位置で見つかることになる。
【００３９】
このようにして、至近側にある被写体に焦点が合うようにフォーカス位置の調整が行われる。ここでは、測距エリアを撮像画像の中央部に２つ設けた例について説明したが、これに限定されるものではなく、次に示すように任意の位置に任意の数の測距エリアを設けることができる。
【００４０】
図５は、本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアの他の例を示す図である。図５（ａ）は、撮像画像の中央部に３つの測距エリアを配した例である。この例の場合、左右何れかの測距エリアが至近にあるものとして選択されることになる。もし、中央に１つの測距エリアしか設けられていなければ、後方の背景に焦点が合ってしまい、両側の人物はぼやけてしまう、いわゆる中抜けの状態が生じる。この点、図５（ａ）のように３つの測距エリアを設けることにより、そのような中抜けを防止することができる。
【００４１】
図５（ｂ）は、撮像画像全体を覆うように測距エリアを敷き詰めた例である。この例によれば、至近の被写体を精度高く検出することができる。但し、評価値を生成するコストは測距エリアの数に応じて増加することになる。そこで、例えば撮像画像の周辺部分には測距エリアを設けないようにして測距エリアの数を減らすようにしてもよい。
【００４２】
いずれにしても、撮像画像に設けられる測距エリアは、静止画のオートフォーカスの測距エリアと一致している必要がある。
【００４３】
図６は、本発明の実施の形態における撮像画像上の測距エリアの一つに複数のコントラストが含まれる例を示す図である。図６（ａ）は、図３の場合と同様に撮像画像の中央部に２つの測距エリアを設けた例であるが、測距エリア６２１における被写体が人物と背景の両者である場合を想定する。
【００４４】
この場合、測距エリア６２１の評価値分布は図６（ｂ）のように２つの山を有することになる。したがって、図６（ｂ）の現在位置では、測距エリア６２１の傾き６２１は山の降りを示し、測距エリア６２２の傾き６２２は山の登りを示すことから、測距エリア６２２の方が至近側にあるものと推定される。
【００４５】
この点、本発明の実施の形態では、測距エリア６２２が極大となるフォーカス位置においてエリア選択部２２０が再度測距エリア選択の判断を行うため、最終的には測距エリア６２１の至近側の山が検出されることになる。
【００４６】
このように、本発明の実施の形態によれば、現在の測距エリアよりもより至近側に評価値の山が存在する測距エリアが他に存在しないという段階になるまで、ウォブリングにより測距エリアが検出され、その測距エリアの評価値の山の頂点にまで移動するという動作を繰り返す。これにより、フォーカスレンズ１１２は１度目よりも２度目、２度目よりも３度目と、より撮像装置に近い位置に存在する被写体に焦点が合うように移動することになるため、候補となる測距エリアの数は次第に減少していき最後には最至近の被写体が存在する測距エリアが選択されることになる。
【００４７】
このようにして最終的に選択された測距エリアでオートフォーカスを実施して待機しておけば、シャッターボタン１５２が押下された際に最終的にフォーカスレンズ１１２を移動させるべき位置に既にフォーカスレンズ１１２が存在することになるため、シャッターボタン１５２の押下後に極めて狭いフォーカス範囲でオートフォーカスを実行し、もしくは、新たにオートフォーカスを実行することなくキャプチャーすることが可能となるため、オートフォーカスは非常に短時間で実現される。
【００４８】
なお、どの測距エリアも一度も選択されないままにフォーカスレンズ１１２の無限側と至近側のリミット間が駆動されてしまった場合には、コントラストがないローコントラスト被写体で撮像領域が占められているか、暗すぎてオートフォーカスが不可能な状態であると考えられる。したがって、その場合には、所定の位置（例えば、撮像装置から２メートル程度、もしくは、無限側）で待機するか、フォーカスレンズ１１２の移動速度を落として被写体の出現を待つか、コントラスト信号が最も高い点に移動して待機する。
【００４９】
次に、被写体が変化した場合の対応について説明する。オートフォーカスが実行され、これ以上至近側には被写体がないという段階になった場合には、フォーカスレンズ１１２の動作を止めるのが消費電力の観点からは有利である。しかし、フォーカスレンズ１１２を停止している間に、被写体の移動、撮像装置の画角の外側からの被写体侵入、撮像装置の移動などによって、選択された測距エリアに最も近い被写体が存在しない状況に陥った場合、それを感知できないという問題を生じる
【００５０】
そのような問題を回避するために、フォーカスレンズ１１２が停止した際の画像情報を画像情報記憶部２６０に記憶しておき、画像情報変化検出部２７０において画像情報の変化を検出する。そして、画像情報が所定以上変化した場合に選択エリアリセット部２５０を介してエリア選択部２２０に対して測距エリアの選択を促す。ここで、画像情報は輝度情報や色情報を含むものである。したがって、例えば、輝度レベルが所定の割合以上減少もしくは増加した場合、もしくは、所定の割合以上の色温度の変化があった場合、測距エリア選択が行われる。
【００５１】
これらの画像情報は複数に分割された画面全体から取得することが望ましいが、中央に近いほど変化の判定閾値を下げて、中央の再検出判定を敏感にするようにしてもよい。
【００５２】
また、被写体が画角を通過しただけというケースもあるため、画像情報の変化を察知してから一定時間経過後に元の画像情報に戻っていた場合には、それは被写体が通過しただけにすぎないと判断して、至近側に移動しないことにする。但し、ノイズ成分を考慮して、一定時間経過後に元の画像情報から一定の閾値に収まっていれば元の画像情報に戻っていたと判定する。
【００５３】
また、ズームレンズ１１３の位置が移動した場合も、画角が変動することによってそれまで選択していた測距エリアに被写体が存在しなくなる可能性があるため、測距エリアの選択を再び行う必要がある。そのため、ズーム位置監視部２９０がズームレンズ１１３の移動を監視して、移動が検出された場合には選択エリアリセット部２５０を介してエリア選択部２２０に対して測距エリアの選択を促す。
【００５４】
なお、フォーカスレンズ１１２を停止せずにウォブリングを継続する場合には、上述の問題は生じないため、これらの対策は不要となる。
【００５５】
次に本発明の実施の形態における撮像装置の動作について図面を参照して説明する。
【００５６】
図７は、本発明の実施の形態における撮像装置の処理手順を示す図である。まず、フォーカス調整部２００において、エリア選択部２２０は測距エリアの候補を選択する（ステップＳ９１１）。その結果、測距エリアの候補が選択された場合には（ステップＳ９１２）、その選択された測距エリアにおいてフォーカス動作指示部２４０による指示の下でオートフォーカスが行われる（ステップＳ９１３）。
【００５７】
ステップＳ９１３においてオートフォーカスが行われた後、そのフォーカス位置においてエリア選択部２２０が測距エリアの候補を選択する（ステップＳ９１４）。その結果、測距エリアの候補が他に選択された場合には（ステップＳ９１５）、その新たに選択された測距エリアにおいてフォーカス動作指示部２４０による指示の下でオートフォーカスが行われる（ステップＳ９１３）。このように、測距エリアの候補が他に選択される限り、この動作が繰り返される。
【００５８】
一方、ステップＳ９１２において測距エリアの候補が選択されなかった場合には、後述のステップＳ９３６で暫定的に選択された暫定エリアにおいてフォーカス動作指示部２４０による指示の下でオートフォーカスが行われる（ステップＳ９１６）。その結果、オートフォーカスが可能な状態であれば（ステップＳ９１７）、そのフォーカス位置においてエリア選択部２２０が測距エリアの候補を選択する（ステップＳ９１４）。オートフォーカスが不可能な状態であれば（ステップＳ９１７）、所定の位置（例えば、撮像装置から２メートル程度、もしくは、無限側）で待機するか、フォーカスレンズ１１２の移動速度を落として被写体の出現を待つか、コントラスト信号が最も高い点に移動して待機する（ステップＳ９１８）。
【００５９】
ステップＳ９１８で待機状態になった後、もしくは、ステップＳ９１５において測距エリアの候補が他に選択されなかった後は、被写体の変化を監視する状態に移行する（ステップＳ９１９）。
【００６０】
図８は、本発明の実施の形態における被写体変化監視（ステップＳ９１９）の処理手順を示す図である。ウォブリング動作を停止する場合には、フォーカス制御監視部２８０の指示によって画像情報記憶部２６０が画像情報を記憶する（ステップＳ９４２）。そして、画像情報変化検出部２７０が画像情報のその後の変化を検知する（ステップＳ９４３）。すなわち、画像情報変化検出部２７０は、画像情報記憶部２６０に記憶された画像情報と最新の画像情報とを比較することにより、その差分から変化を検知する。このとき、上述のように被写体が画角を通過しただけの場合もあり得るため、一定時間後に（ステップＳ９４４）一定レベルの変化が生じていればウォブリング動作に基づいてエリア選択部２２０が測距エリアの候補を選択する（ステップＳ９４６）。その結果、被写体の変化に伴って測距エリアの候補が他に選択された場合には（ステップＳ９４７）、図７の流れ図に戻って、その選択された測距エリアにおいてフォーカス動作指示部２４０による指示の下でオートフォーカスが行われる（ステップＳ９１３）。一方、被写体に変化がなく、測距エリアの候補が他に選択されない場合には（ステップＳ９４７）、そのままウォブリング動作を継続して被写体の変化を監視する。
【００６１】
一方、ウォブリング動作を継続するのであれば（ステップＳ９４１）、画像情報の変化を検知することなく、ウォブリング動作に基づいてエリア選択部２２０が測距エリアの候補の選択を継続する（ステップＳ９４６）。
【００６２】
図９は、本発明の実施の形態における測距エリア候補選択（ステップＳ９１１、Ｓ９１４、Ｓ９４２）の処理手順を示す図である。フォーカス動作指示部２４０は、ウォブリング動作の開始を指示する（ステップＳ９２１）。そして、測距エリアの各々について候補になり得るか否かを以下のように判断する。
【００６３】
エリア選択部２２０は、ウォブリング動作の際の測距エリアの評価値を取得して（ステップＳ９２２）、至近側にフォーカスレンズを移動した時に評価値が増加するか否か、すなわち至近側に被写体が存在するか否かを判断する（ステップＳ９２３）。そして、被写体が存在する旨判断された場合、評価値が信頼できるものであれば（ステップＳ９２４）、その測距エリアを候補とする（ステップＳ９２５）。ここで、信頼できるか否かの判断基準は上述の通りであり、変動が極めて大きいものではなく、かつ、一定レベルの閾値を超えている場合に信頼できるものと判断できる。一方、至近側に被写体が存在せず（ステップＳ９２３）、または、評価値が信頼できるものでなければ（ステップＳ９２４）、その測距エリアを候補から外す（ステップＳ９２６）。これらの判断が全ての測距エリアについて行われると（ステップＳ９２７）、フォーカス動作指示部２４０はウォブリング動作の終了を指示する（ステップＳ９２８）。
【００６４】
その結果、複数の測距エリアが候補となった場合には（ステップＳ９３１）、そのうち最も優先順位の高い１つが選択される（ステップＳ９３２）。その際の優先順位としては、上述のように、例えば評価値の変動量が大きいものが優先される。一方、測距エリアの候補が一つだけの場合には（ステップＳ９３３）、その候補が選択される（ステップＳ９３４）。また、測距エリアの候補が見つからず、過去にも測距エリアが選択されていない場合には（ステップＳ９３５）、中央に近い測距エリアなどの特定の測距エリアが暫定エリアとして選択される（ステップＳ９３６）。
【００６５】
このように、本発明の実施の形態によれば、エリア選択部２２０によって選択された測距エリアにおいて、フォーカス動作指示部２４０の指示によりオートフォーカスが行われ、そのフォーカス位置においてさらにエリア選択部２２０による測距エリアの選択が繰り返されていくことにより、最終的に至近側の被写体に焦点を合わせることができる。
【００６６】
なお、本発明の実施の形態では、エリア選択部２２０において候補となる測距エリアの数が多い程、より確実に至近の被写体に焦点を合わせることが可能になる。そのための一つの方法として、絞りをできるだけ絞る方向に設定することが考えられる。これにより、被写界深度が深くなり、被写体の焦点から離れた位置にフォーカスレンズ１１２があったとしても、被写体の存在を感知することができ、至近の被写体を見つけ易くなる。
【００６７】
また、他の方法としては、ある測距エリアにおいて評価値の極大点に到達した際に、ウォブリング量を大きくして他の測距エリアの評価値を感知し易いようにすることが考えられる。ウォブリングは大きくし過ぎると、フォーカスが合わない様子や、画角の変動が目立ってしまう。しかし、動画が記録されていないモニタリング状態であれば、画像が視認されるのはＬＣＤなどの比較的小さな画面を通してのみであり、この場合にはウォブリングを大きくしても目立たない。そこで、評価値の極大点に到達した際に、動画を記録している状態でなければ、ウォブリングの大きさを大きくするようにフォーカス動作指示部２４０において制御することにより、ユーザに影響を及ぼすことなく至近の被写体を見つけ易くすることができる。このウォブリング大きさの切り替えは、ズーム位置によって変更されてもよく、また、被写界深度に応じて変更されてもよい。
【００６８】
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、以下に示すように特許請求の範囲における発明特定事項とそれぞれ対応関係を有するが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。
【００６９】
すなわち、請求項１において、撮像手段は例えば撮像素子１６０に対応する。また、評価値生成手段は例えば評価値生成部１９０に対応する。また、領域選択手段は例えばエリア選択部２２０に対応する。また、フォーカス動作指示手段は例えばフォーカス動作指示部２４０に対応する。
【００７０】
また、請求項４において、画像情報変化検出手段は例えば画像情報変化検出部２７０に対応する。
【００７１】
また、請求項５において、ズーム手段は例えばズームレンズ１１３に対応する。また、ズーム変動検知手段は例えばズーム位置監視部２９０に対応する。
【００７２】
また、請求項６において、評価値生成手段は例えば評価値生成部１９０に対応する。また、領域選択手段は例えばエリア選択部２２０に対応する。また、フォーカス動作指示手段は例えばフォーカス動作指示部２４０に対応する。
【００７３】
また、請求項７または８において、被写体に対する所定のフォーカス位置における撮像画像の予め定められた複数の領域について画像情報の評価値を生成する手順は例えばステップＳ９２２に対応する。また、複数の領域のうち評価値の極大値が最も至近になると推定される領域を選択する手順は例えばステップＳ９３１乃至Ｓ９３４に対応する。また、選択された領域において被写体に対してフォーカスを合焦させるよう指示する手順は例えばステップＳ９１３に対応する。また、フォーカスが合焦するとそのフォーカス位置を新たな所定のフォーカス位置として各手順を繰り返す手順は例えばステップＳ９１５に対応する。
【００７４】
なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施の形態における撮像装置の一構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるフォーカス調整部２００の一構成例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアの一例を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアによる評価値分布の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における撮像画像上の複数の測距エリアの他の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における撮像画像上の測距エリアの一つに複数のコントラストが含まれる例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における撮像装置の処理手順を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における被写体変化監視の処理手順を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態における測距エリア候補選択の処理手順を示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１１１  表面レンズ
１１２  フォーカスレンズ
１１３  ズームレンズ
１２２、１２３  モータ
１３２、１３３  ドライバ
１４２  フォーカス制御部
１４３  ズーム制御部
１５２  シャッターボタン
１５３  ズームボタン
１６０  撮像素子
１７０  撮像信号取得部
１８０  画像表示部
１９０  評価値生成部
２００  フォーカス調整部
２２０  エリア選択部
２３０  選択エリア保持部
２４０  フォーカス動作指示部
２５０  選択エリアリセット部
２６０  画像情報記憶部
２７０  画像情報変化検出部
２８０  フォーカス制御監視部
２９０  ズーム位置監視部
【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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