JP2007133265A

JP2007133265A - 撮像装置及び撮像方法

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Publication number: JP2007133265A
Application number: JP2005328085A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Uenishi; 正晃上西
Original assignee: Canon Inc
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Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-11
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Abstract

【課題】より正確なＡＦ制御を行うことを可能とすること。
【解決手段】デジタルカメラ１００はフォーカスレンズの位置に応じて被写体の像倍率が変化することに伴い焦点検出領域のサイズを変更する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像時にオートフォーカス（ＡＦ）制御を行う撮像装置及び撮像方法に関する。

現在、デジタルカメラなどの撮像装置を用いて撮像する際に、フォーカスレンズの位置を移動させて被写体に焦点を合わせる方法として、ＡＦ（オートフォーカス）方式が普及している。

例えば、所定周波数成分検出方式のＡＦ方式を使用すると、デジタルカメラは、ＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号を用いて、自動的に被写体に焦点を合わせる動作（合焦動作）を行うことができる。合焦動作を行うために、デジタルカメラは、例えば撮像領域内に設定された焦点検出領域における信号の高周波成分を積分したＡＦ評価値を求める。デジタルカメラはＡＦ評価値が最も大きくなる時のフォーカスレンズの位置を合焦位置と判断し、その合焦位置にフォーカスレンズを移動させる。なお、ＡＦ評価値が最も大きくなる時は、焦点検出領域におけるコントラストが最も高くなる時である。

このような所定周波数成分検出方式のＡＦ方式は、例えば発光素子等を含む焦点調節用の特殊な光学部材が不要であり、被写体との距離によらず遠方でも近くでも適切にピントを合わせることができる等の長所を有する。

しかし、上記のＡＦ方式では、撮像領域内の固定された焦点検出領域における複数の信号に基づいてＡＦを行っていた。このため、例えばズームレンズ位置に応じて、被写体像の大きさが変化してしまい、被写体のコントラストが高い部分が焦点検出領域から出たり入ったりすることがあった。ＡＦ制御により、ＡＦ評価値を算出している間にこのような変化があると、意図しない焦点距離においてＡＦ評価値のピーク（最大値）が観測される可能性がある。その結果、正確な焦点合わせを行うことができず、被写体に正確にピントを合わせることができないなどの問題が発生しうる。

そこで、これまでに、ズームレンズ位置の変化に応じて焦点検出領域のサイズを変化させるＡＦ制御を行うオートフォーカスビデオカメラが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載のオートフォーカスビデオカメラは、ズームレンズ位置の変化による被写体像の大きさの変化に応じて焦点検出領域のサイズを変化させることで、被写体像の大きさに適した焦点検出領域のサイズを用いてＡＦ制御を行う。
また、あらかじめ焦点検出領域内からコントラストなどに対応した特定信号を抽出し、その特定信号に基づいて、焦点検出領域の大きさ、位置を変化させるというＡＦ制御を行う撮像装置が提案されている（特許文献２参照）。特許文献２に記載の撮像装置は、あらかじめ焦点検出領域内から抽出した特定信号により、ユーザが意図する被写体が焦点検出領域内に入っているかどうかを判断する。ユーザが意図する被写体が焦点検出領域内に入っていない場合、撮像装置は焦点検出領域を大きくして、意図する被写体を焦点検出領域内に入れてＡＦ制御を行う。
特開昭６４−２４５７４号公報特開平７−１９１２５６号公報

ここで、デジタルカメラがフォーカスレンズの位置を移動させると、焦点距離が変化し、画角が変化して、被写体の像倍率が変化する。例えば、至近距離から無限遠へと焦点位置を変化させるようにフォーカスレンズを移動させると、焦点距離が長くなっていき、それにつれて、画角は狭くなる。そのため、被写体の像倍率は大きくなる。反対に、無限遠から至近距離へと焦点位置を変化させるようにフォーカスレンズを移動させると、焦点距離が短くなっていき、それにつれて、画角は広くなる。そのため、被写体の像倍率は小さくなる。図１１は、上述のように、フォーカスレンズの移動に伴って被写体像の大きさが変化する様子を示す図である。図１１（ａ）はフォーカスレンズの移動によって焦点距離が短くなっている場合の被写体像を示し、図１１（ｂ）は焦点距離が長くなっている場合の被写体像を示す。図１１において、破線で示す矩形が焦点検出領域である。

特許文献１に記載のオートフォーカスビデオカメラは、ズームレンズ位置の変化による被写体像の大きさの変化に応じて、焦点検出領域のサイズを適したサイズに変化させる。しかし、フォーカスレンズ位置の変化については考慮しておらず、ＡＦ制御中にフォーカスレンズの位置が変化することに伴う被写体像の大きさの変化には対応できない。

また、特許文献２に記載の撮像装置は、焦点検出領域内の信号に基づいて焦点検出領域の大きさを変化させる。しかし、ＡＦ制御の前に焦点検出領域の大きさを決定しているため、焦点検出領域のサイズの設定において、ＡＦ制御中に被写体像の大きさが変化することを考慮していない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、より正確なＡＦ制御を行うことを可能とすることを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段とを有する撮像装置の撮像方法であって、前記フォーカスレンズの移動に伴う像の大きさの変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更ステップと、前記評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

また、他の本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段とを有する撮像装置の撮像方法であって、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記被写体像の結像面における像倍率の変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更ステップと、前記評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを備えることを特徴とする。

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最良の形態の記載によっていっそう明らかになるものである。

以上の構成により、本発明によれば、より正確なＡＦ制御を行うことが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の上位概念、中位概念および下位概念の理解に役立つ実施形態を示す。なお、以下の実施形態に含まれる概念について、そのすべてが特許請求の範囲に記載されているとは限らない。ただし、これは特許発明の技術的範囲から意識的に除外したのではないことを理解していただきたい。

［第１の実施形態］
＜デジタルカメラ１００の構成＞
図１は、本発明を適用した撮像装置の一例である、デジタルカメラ１００の構成を示す機能ブロック図である。

デジタルカメラ１００は、ズーム光学系１０１、絞り／シャッター１０２、固体撮像素子１０４、固体撮像素子１０４上に光学像の焦点を合わせるためのフォーカスレンズユニット１０３を備える。

デジタルカメラ１００はまた、Ａ／Ｄ変換部１０５、画像処理部１０６、フォーマット変換部、高速に読み書き可能なメモリであるＤＲＡＭ１０８、メモリカードなどの画像記録部１０９を備える。

デジタルカメラ１００はまた、デジタルカメラ１００全体の動作を制御するシステム制御部１１０、画像表示用メモリであるＶＲＡＭ１１１、画像やメニュー画面等の補助情報を表示する表示部１１２を備える。

デジタルカメラ１００はまた、ユーザがデジタルカメラ１００を操作する際に使用する操作部１１３を備える。

デジタルカメラ１００はまた、ＡＦ（オートフォーカス）制御を使用するＡＦモード又はマニュアル操作により合焦動作を行うマニュアルフォーカスモードを切替えるためのモードスイッチ１１４を備える。

デジタルカメラ１００はまた、デジタルカメラ１００に電源を投入するためのメインスイッチ１１５を備える。

デジタルカメラ１００はまた、シャッターボタン（不図示）が半押しされることによりＯＮになってシステム制御部１１０にＡＦ制御やＡＥ（自動露出）制御の開始を指示するスイッチ１（１１６）を備える。

デジタルカメラ１００はまた、シャッターボタン（不図示）が完全に押下されることによりＯＮになってシステム制御部１１０に撮像処理の開始を指示するスイッチ２（１１７）を備える。

デジタルカメラ１００はまた、（ホワイトバランス）ＷＢ処理部１１８、画像処理部１０６で処理された信号に基づいてＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値算出部１１９、レジスタ１２０、タイミングジェネレータ１２１を備える。

デジタルカメラ１００はまた、フォーカスレンズユニット１０３の移動量を決定するフォーカスレンズ駆動回路１２２、フォーカスレンズユニット１０３を駆動するステップモータ１２４、ステップモータ１２４に制御信号を送るドライバ１２３を備える。

デジタルカメラ１００はまた、ズーム光学系１０１を駆動するステップモータ１２６、ステップモータ１２６に制御信号を送るドライバ１２５、ＡＥ処理部１２７、絞り／シャッター１０２に制御信号を送るドライバ１２８を備える。

また、システム制御部１１０は、フォーカスレンズ位置が基準位置から移動することにより被写体像の大きさが変化することに伴って変化させる焦点検出領域のサイズを、フォーカスレンズのそれぞれの位置ごとにあらかじめ記憶する。基準位置は任意に定めることができるが、例えば、焦点距離が最も短くなる時のフォーカスレンズ位置を基準位置とすることができる。

ここで、システム制御部１１０が記憶する焦点検出領域のサイズについて説明する。フォーカスレンズの基準位置をＦＬ_０とする。そのときの焦点検出領域の水平・垂直方向それぞれの大きさをＷ_Ｈ（ＦＬ_０）、Ｗ_Ｖ（ＦＬ_０）とする。また、そのときの被写体像の水平・垂直方向それぞれの大きさをＩ_Ｈ（ＦＬ_０）、Ｉ_Ｖ（ＦＬ_０）とする。

また、ある距離ｘに存在する被写体に焦点が合っているときのフォーカスレンズ位置をＦＬ_ｘとする。フォーカスレンズ位置がＦＬ_ｘのときの、被写体像の水平・垂直方向それぞれの大きさをＩ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）、Ｉ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）とする。フォーカスレンズ位置がＦＬ_０からＦＬ_ｘへと変化したときの被写体像の水平・垂直方向の大きさ変化率（像倍率）α（ＦＬ_ｘ）、β（ＦＬ_ｘ）は、下記の（１）及び（２）の式で表現される。

水平方向： α（ＦＬ_ｘ）＝Ｉ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）／Ｉ_Ｈ（ＦＬ_０）・・・（１）
垂直方向： β（ＦＬ_ｘ）＝Ｉ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）／Ｉ_Ｖ（ＦＬ_０）・・・（２）
そのため、フォーカスレンズの位置がＦＬ_ｘのときは、焦点検出領域の水平・垂直方向それぞれの大きさＷ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）、Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）は、下記の（３）及び（４）の式で表現される。

水平方向：Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｈ（ＦＬ_０）×α（ＦＬ_ｘ）・・・（３）
垂直方向：Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｖ（ＦＬ_０）×β（ＦＬ_ｘ）・・・（４）
次に、デジタルカメラ１００を用いた撮像処理の簡単な流れを説明する。

前述のようにスイッチ２（１１７）がＯＮになると、被写体からの光がズーム光学系１０１を通過し、絞り／シャッター１０２でＡＥ処理部１２７の制御により露光量が調節され適切な露光処理がなされる。次いで、フォーカスレンズユニット１０３においてフォーカスレンズ駆動回路１２２により適正な焦点合わせ処理がなされ、被写体像が固体撮像素子１０４に結像する。

固体撮像素子１０４に結像した光学像は光電変換されてアナログ電気信号となり、Ａ／Ｄ変換部１０５へ送られてデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部１０５で作成されたデジタル信号は画像処理部１０６においてＷＢ処理部１１８によりホワイトバランスが調整され、出力画像信号となる。

さらに、出力画像信号は、フォーマット変換部においてＪＰＥＧフォーマット等の画像フォーマットに変換され、ＤＲＡＭ１０８に一時的に記憶され、画像記録部１０９に格納される。

＜フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細＞
本実施形態では、オートフォーカス（ＡＦ）の方式として、コントラスト検出方式を用いるものとする。具体的には、フォーカスレンズを合焦位置の前後に移動（スキャン）させ、被写体象の高周波成分の積分値であるＡＦ評価値が最大になる位置を検出し、その位置を合焦位置とする。

図２は、フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされるデータＡ１〜Ａ３の流れを示すブロック図である。

フォーカスレンズ駆動回路１２２は、フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１とフォーカスレンズ位置検出回路２０２を含む。

フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１は、フォーカスレンズユニット１０３に含まれるフォーカスレンズを駆動する量を算出する。フォーカスレンズ位置検出回路２０２は、フォーカスレンズの位置を検出する。

データＡ１は、被写体に焦点が合う場合におけるフォーカスレンズの位置を示す。

データＡ２は、フォーカスレンズの駆動量を示す。

データＡ３は、フォーカスレンズの現在位置を示す。

データＡ２は、３つの方法により算出される。

ＡＦ制御開始時には、データＡ２は次のように算出される。すなわち、フォーカスレンズがスキャン開始位置に移動するように、フォーカスレンズの現在位置を表すデータＡ３に基づいて、フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１がフォーカスレンズの現在位置からスキャン開始位置までの距離であるデータＡ２を算出する。

ＡＦ制御開始後は、フォーカスレンズが駆動可能範囲を順次スキャンするように、データＡ３に基づいて、フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１がスキャンによる移動量であるデータＡ２を順次算出する。

合焦位置であるデータＡ１が算出されると、被写体に焦点が合う位置にフォーカスレンズを移動させるためのデータＡ２を算出する。詳しくは、合焦位置が検出された時点では、フォーカスレンズはスキャン動作により合焦位置を通り過ぎているので、その通り過ぎた現在位置のデータＡ３からデータＡ１の位置までフォーカスレンズを戻す。そのために、データＡ３とデータＡ１に基づいて、フォーカスレンズの戻し量であるデータＡ２を算出する。なお、スキャン開始位置は、任意の位置とすることができるが、基準位置と一致させることが好ましい。

なお、図１に示されるデータＡ４は、システム制御部１１０がデータＡ３の示すフォーカスレンズ位置に基づいて決定した焦点検出領域、すなわち、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）の矩形領域を示す。

また、図１に示されるデータＡ５は、ＡＦ評価値算出部１１９がデータＡ４の示す測定領域に基づいて算出したＡＦ評価値を示す。前述のデータＡ１は、データＡ５に基づいてシステム制御部１１０により決定される。

＜焦点検出領域の変化＞
図３は、第１の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。図３において、破線で示される矩形領域が焦点検出領域を示す。

ここで、ＡＦ制御において合焦動作を行う範囲（スキャン範囲）を被写体距離に換算して１ｍ（メートル）から無限遠とする。１ｍという距離は一例に過ぎず、実際にはデジタルカメラ１００の設計により定まり、１ｍに限定されるものではない。

システム制御部１１０が記憶する焦点検出領域のサイズ設定において、フォーカスレンズの基準位置ＦＬ_０を距離１ｍの被写体に合焦するフォーカスレンズ位置ＦＬ_１ｍとする。そのときの焦点検出領域のサイズが水平・垂直方向それぞれについてＷ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）、Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）とする。すると、フォーカスレンズ位置がＦＬ_ｘの場合、焦点検出領域の水平・垂直方向それぞれの大きさは、下記の（５）及び（６）の式で表現される。

水平方向：Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×α（ＦＬ_ｘ）・・・（５）
垂直方向：Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）×β（ＦＬ_ｘ）・・・（６）
したがって、ｘ=∞のときに、焦点検出領域のサイズは最大になる。よって、焦点検出領域のサイズＷ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）は、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）〜Ｗ_Ｈ（ＦＬ_∞）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_∞）の範囲で変化する。

このように、フォーカスレンズの位置に応じて焦点検出領域のサイズを変更することにより、ＡＦ制御中に被写体のコントラストが高い部分が焦点検出領域から出たり入ったりすることを抑制し、より正確なＡＦ制御を行うことが可能となる。

＜ＡＦ制御の流れ＞
図４は、第１の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。デジタルカメラ１００のスイッチ１（１１６）がＯＮになると、本フローチャートの処理が開始する。

ステップＳ４０１で、フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１は、算出したデータＡ２をドライバ１２３に送信することにより、フォーカスレンズを移動させる。最初にステップＳ４０１における処理が実行される時におけるフォーカスレンズの移動先は、スキャン開始位置である。

ステップＳ４０２で、フォーカスレンズ位置検出回路２０２は、ステップＳ４０１で算出した駆動量（データＡ２）に基づいてフォーカスレンズの位置（データＡ３）を検出し、システム制御部１１０に送信する。

ステップＳ４０３で、システム制御部１１０は、データＡ３に対応した焦点検出領域サイズであるデータＡ４を、あらかじめ記憶していたデータの中から取得し、ＡＦ評価値算出部１１９に送信する。

ステップＳ４０４で、ＡＦ評価値算出部１１９は、画像処理部１０６で得られた出力画像信号における焦点検出領域を、焦点検出領域サイズを示すデータＡ４から取得し、ＡＦ評価値（データＡ５）を算出してシステム制御部１１０に送信する。

ステップＳ４０５で、システム制御部１１０は、ステップＳ４０４で送信されたデータＡ５をＤＲＡＭ１０８等に一時的に記憶し、全スキャン範囲のスキャンを終了したか否かを判定する。終了した場合はステップＳ４０６に進む。終了していない場合はステップＳ４０１に戻り、同様の処理を繰り返すことによりスキャン範囲のスキャンを続ける。

ステップＳ４０６で、システム制御部１１０は、ステップＳ４０５で記憶したデータＡ５のうち最大値に対応するフォーカスレンズの位置（ピーク位置、すなわちデータＡ１）をフォーカスレンズ駆動量算出回路２０１に送信する。次いで、フォーカスレンズ駆動量算出回路２０１は、データＡ１及びＡ３に基づいてデータＡ２を算出し、ドライバ１２３に送信することにより、フォーカスレンズをピーク位置へ移動させる。これにより、ＡＦ制御における合焦動作が完了する。

＜第１の実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、デジタルカメラ１００はフォーカスレンズの位置毎に被写体の像倍率が変化することに伴い焦点検出領域のサイズを変更する。

これにより、ＡＦ制御中に被写体のコントラストが高い部分が焦点検出領域から出たり入ったりすることが抑制され、デジタルカメラ１００はより正確なＡＦ制御を行うことが可能となる。

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを水平・垂直方向それぞれに変化させた。これは、図３に示すように、焦点検出領域が撮影領域の中心付近に位置する場合は、フォーカスレンズ位置の移動に伴って被写体の像倍率が水平・垂直の両方向に変化するためである。

しかし、焦点検出領域が撮影領域の左寄り又は右寄りに位置する場合は、フォーカスレンズの位置を変化させても、被写体の垂直方向の像倍率は、水平方向の像倍率に比べて、無視できる程度しか変化しない。換言すれば、第１の実施形態における（２）式のβ（ＦＬ_ｘ）は、ｘの値に関わらず、ほぼ１と見なすことができる。

そこで、第２の実施形態では、焦点検出領域が撮影領域の左寄り又は右寄りに位置する場合、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを水平方向のみについて変化させる。これにより、ＡＦ評価値の計算等に要する時間が短縮され、ＡＦ制御の高速化を図ることができる。

なお、本実施形態において、デジタルカメラ１００の構成は第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する（図１参照）。

＜フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細＞
図５は、フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされるデータＢ１〜Ｂ３の流れを示すブロック図である。

フォーカスレンズ駆動回路１２２は、フォーカスレンズ駆動量算出回路５０１とフォーカスレンズ位置検出回路５０２を含む。

フォーカスレンズ駆動量算出回路５０１は、フォーカスレンズユニット１０３に含まれるフォーカスレンズを駆動する量を算出する。フォーカスレンズ位置検出回路５０２は、フォーカスレンズの位置を検出する。

データＢ１〜Ｂ５は、第１の実施形態におけるデータＡ１〜Ａ５に相当する（図１、図２参照）。ただし、焦点検出領域を示すデータＢ４は、データＡ４とは異なり、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_０）の矩形領域を示す。本実施形態では、矩形領域のサイズは垂直方向には変化させないからである。

＜焦点検出領域の変化＞
図６は、第２の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。図６において、破線で示される矩形領域が焦点検出領域を示す。第１の実施形態と異なり、撮影領域の左寄りに焦点検出領域が設けられているが、これは一例であり、前述のように、撮影領域の右寄りに焦点検出領域を設けてもよい。

システム制御部１１０が記憶する焦点検出領域のサイズ設定において、フォーカスレンズの基準位置ＦＬ_０を距離１ｍの被写体に合焦するフォーカスレンズ位置ＦＬ_１ｍとする。そのときの焦点検出領域のサイズが水平・垂直方向それぞれについてＷ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）、Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）とする。すると、フォーカスレンズ位置がＦＬ_ｘの場合、焦点検出領域の水平・垂直方向それぞれの大きさは、下記の（７）及び（８）の式で表現される。

水平方向：Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×α（ＦＬ_ｘ）・・・（７）
垂直方向：Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）・・・（８）
（８）式に示されるように、焦点検出領域の垂直方向のサイズは、フォーカスレンズの位置に関わらず、一定である。

したがって、焦点検出領域のサイズＷ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）は、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）〜Ｗ_Ｈ（ＦＬ_∞）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）の範囲で変化する。

＜ＡＦ制御の流れ＞
図７は、第２の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。デジタルカメラ１００のスイッチ１（１１６）がＯＮになると、本フローチャートの処理が開始する。図７において、第１の実施形態（図４）と同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ７０３で、システム制御部１１０は、データＢ３に対応した焦点検出領域サイズであるデータＢ４を、あらかじめ記憶していたデータの中から取得し、ＡＦ評価値算出部１１９に送信する。ここで取得されるデータＢ４は、ステップＳ４０３とは異なり、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）である。

その他の処理は第１の実施形態と同様に行われ、ステップＳ４０６でフォーカスレンズをピーク位置へ移動させることにより、ＡＦ制御における合焦動作が完了する。

＜第２の実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点検出領域が撮影領域の左寄り又は右寄りに位置する場合、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを水平方向のみについて変化させ、垂直方向には変化させない。

これにより、ＡＦ評価値の計算等に要する時間が短縮され、ＡＦ制御を高速化することができる。

［第３の実施形態］
第１の実施形態では、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを水平・垂直方向それぞれに変化させた。これは、図３に示すように、焦点検出領域が撮影領域の中心付近に位置する場合は、フォーカスレンズ位置の移動に伴って被写体の像倍率が水平・垂直の両方向に変化するためである。

しかし、焦点検出領域が撮影領域の上寄り又は下寄りに位置する場合は、フォーカスレンズの位置を変化させても、被写体の水平方向の像倍率は、垂直方向の像倍率に比べて、無視できる程度しか変化しない。換言すれば、第１の実施形態における（２）式のα（ＦＬ_ｘ）は、ｘの値に関わらず、ほぼ１と見なすことができる。

そこで、第３の実施形態では、焦点検出領域が撮影領域の上寄り又は下寄りに位置する場合、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを垂直方向のみについて変化させる。これにより、ＡＦ評価値の計算等に要する時間が短縮され、ＡＦ制御の高速化を図ることができる。

＜フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細＞
図８は、フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされるデータＣ１〜Ｃ３の流れを示すブロック図である。

フォーカスレンズ駆動回路１２２は、フォーカスレンズ駆動量算出回路８０１とフォーカスレンズ位置検出回路８０２を含む。

フォーカスレンズ駆動量算出回路８０１は、フォーカスレンズユニット１０３に含まれるフォーカスレンズを駆動する量を算出する。フォーカスレンズ位置検出回路８０２は、フォーカスレンズの位置を検出する。

データＣ１〜Ｃ５は、第１の実施形態におけるデータＡ１〜Ａ５に相当する（図１、図２参照）。ただし、焦点検出領域を示すデータＣ４は、データＡ４とは異なり、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_０）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）の矩形領域を示す。本実施形態では、矩形領域のサイズは水平方向には変化させないからである。

＜焦点検出領域の変化＞
図９は、第３の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。図９において、破線で示される矩形領域が焦点検出領域を示す。第１の実施形態と異なり、撮影領域の下寄りに焦点検出領域が設けられているが、これは一例であり、前述のように、撮影領域の上寄りに焦点検出領域を設けてもよい。

システム制御部１１０が記憶する焦点検出領域のサイズ設定において、フォーカスレンズの基準位置ＦＬ_０を距離１ｍの被写体に合焦するフォーカスレンズ位置ＦＬ_１ｍとする。そのときの焦点検出領域のサイズが水平・垂直方向それぞれについてＷ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）、Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）とする。すると、フォーカスレンズ位置がＦＬ_ｘの場合、焦点検出領域の水平・垂直方向それぞれの大きさは、下記の（９）及び（１０）の式で表現される。

水平方向：Ｗ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）・・・（９）
垂直方向：Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）＝Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）×β（ＦＬ_ｘ）・・・（１０）
（９）式に示されるように、焦点検出領域の水平方向のサイズは、フォーカスレンズの位置に関わらず、一定である。

したがって、焦点検出領域のサイズＷ_Ｈ（ＦＬ_ｘ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）は、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_１ｍ）〜Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_∞）の範囲で変化する。

＜ＡＦ制御の流れ＞
図１０は、第３の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。デジタルカメラ１００のスイッチ１（１１６）がＯＮになると、本フローチャートの処理が開始する。図１０において、第１の実施形態（図４）と同一の処理を行うステップには同一の符号を付し、説明を省略する。

ステップＳ１００３で、システム制御部１１０は、データＣ３に対応した焦点検出領域サイズであるデータＣ４を、あらかじめ記憶していたデータの中から取得し、ＡＦ評価値算出部１１９に送信する。ここで取得されるデータＣ４は、ステップＳ４０３とは異なり、Ｗ_Ｈ（ＦＬ_１ｍ）×Ｗ_Ｖ（ＦＬ_ｘ）である。

＜第３の実施形態のまとめ＞
以上説明したように、本実施形態によれば、焦点検出領域が撮影領域の上寄り又は下寄りに位置する場合、デジタルカメラ１００は、被写体の像倍率の変化に合わせて、焦点検出領域のサイズを垂直方向のみについて変化させ、水平方向には変化させない。

これにより、ＡＦ評価値の計算等に要する時間が短縮され、ＡＦ制御の高速化することができる。

［その他の実施形態］
上述した各実施の形態の処理は、各機能を具現化したソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供してもよい。そして、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによって、前述した実施形態の機能を実現することができる。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどを用いることができる。或いは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることもできる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではない。そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれてもよい。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含むものである。

本発明を適用した撮像装置の一例である、デジタルカメラ１００の構成を示す機能ブロック図である。フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされる情報Ａ１〜Ａ３の流れを示すブロック図である。第１の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。第１の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされるデータＢ１〜Ｂ３の流れを示すブロック図である。第２の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。第２の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。フォーカスレンズ駆動回路１２２の詳細な構成と、システム制御部１１０、フォーカスレンズ駆動回路１２２、ドライバ１２３の間でやりとりされるデータＣ１〜Ｃ３の流れを示すブロック図である。第３の実施形態において、焦点検出領域のサイズが変化する様子を示す図である。第３の実施形態において、デジタルカメラ１００がＡＦ制御を行う処理の流れを示すフローチャートである。フォーカスレンズの移動に伴って被写体像の大きさが変化する様子を示す図である。

符号の説明

１００デジタルカメラ
１０３フォーカスレンズユニット
１１０システム制御部
１１９：ＡＦ評価値算出部
１２２：フォーカスレンズ駆動回路

Claims

フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、
前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記フォーカスレンズの移動に伴う像の大きさの変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更手段と、
前記複数の焦点調節のための評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
前記変更手段は、画面内における前記焦点検出領域の位置に応じて前記焦点検出領域の大きさを変更することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、
前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記フォーカスレンズの移動に伴う前記被写体像の結像面における像倍率の変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更手段と、
前記複数の焦点調節のための評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
前記画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、
記録手段に前記Ａ／Ｄ変換部から出力された信号を記録するように制御する記録制御手段とを有することを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の撮像装置。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段とを有する撮像装置の撮像方法であって、
前記フォーカスレンズの移動に伴う像の大きさの変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更ステップと、
前記評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを備えることを特徴とする撮像方法。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記フォーカスレンズを移動させて焦点検出領域から得られた複数の画像信号から焦点調節のための評価値をそれぞれ抽出する抽出手段とを有する撮像装置の撮像方法であって、
前記フォーカスレンズの移動に伴う前記被写体像の結像面における像倍率の変化に応じて、前記焦点検出領域の大きさを変更する変更ステップと、
前記評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを備えることを特徴とする撮像方法。