JP2007249000A - 撮像装置、撮像方法および撮像プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】焦点値やズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影する。
【解決手段】制御部２０は、コントラストＡＦを用いて撮影を行う際に、レンズユニット１１におけるズームレンズの停止位置や、焦点距離、Ｆ値、フォーカスレンズの位置などを検出する。また、上記ズームレンズの停止位置や、焦点距離、Ｆ値、フォーカスレンズの位置から前側被写界深度と後側被写体深度とを求め、さらに、前側被写界深度と後側被写体深度とに従って、撮影条件に応じて段階的にサイズを変えることができるフォーカスエリアのサイズを決定する。画像取得部１０は、該フォーカスエリア内でオートフォーカシングを行って撮影する。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置、撮像方法および撮像プログラムに関する。

デジタルカメラでは、一般に、コントラスト方式のオートフォーカスを行うとき、撮像の一部をサンプリング（切り出し）して走査することで、高周波成分（＝コントラスト）検出を行っている。比較的遠い被写体の場合には、比較的面積が広い領域でサンプリングしてもよい。これに対して、マクロ撮影のように被写界深度の浅さが顕著に現れてしまう距離では、極小面積のサンプルポイントの方が、精度の高いオートフォーカスが可能になる。つまり、広面積でサンプリングしてしまうと、その領域内でコントラストが鮮明な部分とぼやけている部分とが混在するため、どこにフォーカスを合わせたらよいか判断が難しくなる。

そこで、被写界深度の浅い／深いの差が顕著であるＡＦ（オートフォーカス）モードとマクロモードとでサンプリングする領域の大きさを可変制御するような技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。該従来技術では、マクロモードが選択されたとき、自動的にＡＦエリアをワイドに切り替えることによって、マクロモード時のＡＦ合焦性を高めるようになっている。
特開２００４−２０７７３号公報

ところで、デジタルカメラでは、一般に光学ズームが広角側では被写界深度が深く、望遠側では被写界深度が浅くなる（ピントの合う範囲が狭くなる）。また、多段の絞り羽根を有している場合には、絞れば絞るほど被写界深度は深く、開放した方が被写界深度は浅くなる。

しかしながら、上述した従来技術では、撮影モードに応じてＡＦエリアを単純に切り替えるだけであり、焦点値やズーム値、被写体距離などのような撮影条件によって変わる被写界深度が考慮されていない。したがって、従来技術では、狭面積のサンプルポイントでは、フォーカスが不定となり、どこか一点は確実にシャープフォーカスとなるが（一般にはフォーカスエリア内で最も近接した箇所）、その一方で「全体像」はぼやけた画像となりやすいという問題があった。

そこで本発明は、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影することができる撮像装置、撮像方法および撮像プログラムを提供することを目的とする。

上記目的達成のため、請求項１、１３、１５記載の発明は、少なくとも絞り値とズームレンズ位置と被写体距離とからなる撮影条件を検出し、該撮影条件に基づいて被写界深度を取得し、該被写界深度に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定し、該オートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行った後、該コントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行することを特徴とする。

また、好ましい態様として、例えば請求項２記載のように、請求項１記載の撮像装置において、前記オートフォーカスエリアサイズは、被写界深度に応じて異なる比率で変化する複数の変化パターン毎に用意され、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段は、前記複数の変化パターンのうち、いずれか１つの変化パターンに従うオートフォーカスエリアを選択するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアのサイズの変化率を被写体に応じて変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項３記載のように、請求項２記載の撮像装置において、前記複数の変化パターンのうち、どの変化パターンのオートフォーカスエリアを用いるかをユーザ操作によって選択可能とする選択手段を具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアのサイズの変化率を被写体に応じてユーザが変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項４記載のように、請求項１記載の撮像装置において、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されるオートフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアでのコントラスト検出に先立って、所定のフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアにてサンプリングされた信号から予備コントラスト検出を行う予備コントラスト検出手段と、前記予備コントラスト検出手段によって検出された予備コントラストに基づいて前記被写体距離を算出する被写体距離算出手段とを具備するようにしてもよい。したがって、特別な手段を用いることなく被写体距離を算出することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項５記載のように、請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置において、撮影対象を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影される撮影対象を表示する表示手段と、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズのオートフォーカスエリアを前記表示手段に表示させる表示制御手段とを具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアサイズがユーザの要求に合致しているかを容易に識別することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項６記載のように、請求項５記載の撮像装置において、前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアのサイズをユーザ操作によって変更可能とするサイズ変更手段を具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアサイズがユーザの要求に合致していない場合であっても、ユーザ操作により容易に変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項７記載のように、請求項５または６記載の撮像装置において、前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアの位置をユーザ操作によって変更可能とする位置変更手段を具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアサイズがユーザの要求に合致していない場合であっても、ユーザ操作により容易に変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、上記目的達成のため、請求項８、１４、１６記載の発明は、撮影対象である被写体を認知し、該被写体の種類を識別し、該被写体の種類に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定し、該オートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行った後、該コントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行することを特徴とする。したがって、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに加えて、被写体の種類に応じて高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項９記載のように、請求項８記載の撮像装置において、前記認知手段によって認知された被写体の画角上の占有面積を検出する占有面積検出手段と、前記占有面積検出手段によって検出された被写体の占有面積に基づいて、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズを補正するサイズ補正手段とを具備し、前記コントラスト検出手段は、前記サイズ補正手段によって補正されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うようにしてもよい。したがって、被写体の種類の占有面積に応じてより最適なオートフォーカスエリアサイズを決定することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項１０記載のように、請求項８または９記載の撮像装置において、撮影対象を撮影する撮影手段と、前記撮影手段により撮影される撮影対象を表示する表示手段と、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズのオートフォーカスエリアを前記表示手段に表示させる表示制御手段とを具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアサイズがユーザの要求に合致しているかを容易に識別することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項１１記載のように、請求項１０記載の撮像装置において、前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアのサイズをユーザ操作によって変更可能とするサイズ変更手段を具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアサイズがユーザの要求に合致していない場合であっても、ユーザ操作により容易に変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

また、好ましい態様として、例えば請求項１２記載のように、請求項１０または１１記載の撮像装置において、前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアの位置をユーザ操作によって変更可能とする位置変更手段を具備するようにしてもよい。したがって、オートフォーカスエリアの位置がユーザの要求に合致していない場合であっても、ユーザ操作により容易に変更することができ、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じてより高い合焦性で撮影することができる。

本発明によれば、少なくとも絞り値とズームレンズ位置と被写体距離とからなる撮影条件を検出し、該撮影条件に基づいて被写界深度を取得し、該被写界深度に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定し、該オートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行った後、該コントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するようにしたので、絞り値や、焦点値、ズーム値、被写体距離などのような撮影条件などに応じて高い合焦性で撮影することができるという利点が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

Ａ．第１実施形態
Ａ−１．第１実施形態の構成
図１は、本発明の第１実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。図において、画像取得部１０は、レンズユニット１１、シャッタ１２、ＬＰＦ１３からなる。レンズユニット１１は、ズームレンズ、フォーカスレンズなどからなる、非球面レンズを重ねたレンズ群からなり、上記ズームレンズ、フォーカスレンズを駆動するためのＤＣモータを含む。シャッタ１２は、シャッタボタンが操作されると、制御部２０によって駆動されるモータドライバ１４−１により動作する、所謂メカニカルシャッタである。ＬＰＦ１３は、水晶ローパスフィルタであり、モアレの発生を防ぐために搭載されている。また、モータドライバ１４−１は、制御部（ＣＰＵ）２０の制御の下、レンズユニット１１のＤＣモータを駆動制御し、ズームレンズの移動、フォーカスレンズの移動などを行う。ドライバ１４−２は、撮像センサ１６を駆動する。

次に、アナログ信号処理部１５は、撮像センサ（ＣＣＤ，ＣＭＯＳ）１６、サンプリング／信号増幅処理部１７、Ａ／Ｄコンバータ１８からなる。撮像センサ１６は、被写体画像（イメージ）を結像し、ＲＧＢの各色の光の強さを、電流値に変換する。サンプリング／信号増幅処理部１７は、ノイズや色むらを抑えるための相関二重サンプリング処理や信号増幅処理を行う。Ａ／Ｄコンバータ１８は、アナログフロントエンドとも呼ばれ、サンプリング・増幅したアナログ信号をデジタル信号に変換する（ＲＧＢ，ＣＭＹＧ各色について１２ｂｉｔデータに変換してバスラインに出力する）。

次に、制御部（ＣＰＵ）２０は、後述するプログラムメモリ格納されるプログラムに従ってデジタルカメラ１（撮像装置）の全体を制御する。特に、本第１実施形態では、制御部（ＣＰＵ）２０は、レンズユニット１１におけるズームレンズの停止位置や、焦点距離、Ｆ値、フォーカスレンズの位置などを検出し、上述した被写界深度テーブル３５−１を参照し、上記ズームレンズの停止位置や、焦点距離、Ｆ値、フォーカスレンズの位置から前側被写界深度と後側被写体深度とを求め、さらに、フォーカスエリアサイズテーブル３５−２を参照し、前側被写界深度と後側被写体深度とから適切なサイズのフォーカスエリアを決定し、該フォーカスエリアに従ってオートフォーカシングを行う。なお、上記被写界深度テーブル３５−１およびフォーカスエリアサイズテーブル３５−２については後述する。

プレビューエンジン２２は、録画モード（記録モード、撮影モードともいう）において、画像取得部１０、アナログ信号処理部１５を介して入力されたデジタルデータ、もしくはシャッタ操作検出直後、イメージバッファ２６に格納されたデジタルデータ、および、画像メモリ３１に格納されたデジタルデータを表示部２５に表示させるために間引き処理を行う。Ｄ／Ａコンバータ２３は、プレビューエンジン２２により間引き処理されたデジタルデータを変換し、後段のドライバ２４に出力する。ドライバ２４は、後段の表示部２５に表示されるデジタルデータを一時記憶するバッファ領域を備え、キー操作部２７、制御部２０を介して入力された制御信号に基づいて表示部２５を駆動させる。表示部２５は、カラーＴＦＴ液晶や、ＳＴＮ液晶などからなり、プレビュー画像や、撮影後の画像データ、設定メニューなどを表示する。

イメージバッファ２６は、アナログ信号処理部１５、もしくはデジタル信号処理部２８を介して入力され、デジタル信号処理部２８に渡すまで一時的に撮影直後のデジタルデータを格納する。キー操作部２７は、シャッタボタンや、記録／再生モード選択スライドスイッチ、メニューボタン、十字キー（中央押しで決定）などからなる。

デジタル信号処理部２８は、アナログ信号処理部１５を介して入力されたデジタルデータに対して、ホワイトバランス処理、色処理、階調処理、輸郭強調、ＲＧＢ形式からＹＵＶ形式への変換、ＹＵＶ形式からＪＰＥＧ形式への変換を行う。また、デジタル信号処理部２８は、画像取得部１０およびアナログ信号処理部１５により取り込んだ画像データからＥｘｉｆ規格に従った画像ファイルを生成する。画像圧縮／伸張処理部２９は、デジタル信号処理部２８を介して入力されたデジタルデータをＪＰＥＧ方式に圧縮符号化したり、再生モードにおいては、ＪＰＥＧ形式のファイルを伸張したりする。プログラムメモリ３０は、制御部２０にロードされる各種プログラムや、ベストショット機能におけるＥＶ値、色補正情報などを格納する。

画像メモリ３１は、イメージバッファ２６に一時的に保持された画像データや、各種ファイル形式に変換されたデジタルデータを格納する。カードＩ／Ｆ３２は、外部記録媒体３３と撮像装置本体との間のデータ交換を制御する。外部記録媒体３３は、コンパクトフラッシュ（登録商標）、メモリースティック、ＳＤカード等からなる着脱可能な記録媒体である。外部接続用Ｉ／Ｆ３４は、ＵＳＢコネクター用スロットなどからなり、パーソナルコンピュータなどと接続され、撮影した画像データの転送などに用いられる。ＲＡＭ３５は、各種設定データや制御部２０の動作に必要なデータ、上述した被写界深度テーブル３５−１やフォーカスエリアサイズテーブル３５−２などを記憶する。

図２は、上記被写界深度テーブル３５−１のデータ構成を示す概念図である。被写界深度テーブル３５−１は、絞り（Ｆ値）毎に、フォーカスレンズステップ（位置）、フォーカスレンズ群移動量、そのときの前側被写界深度と後側被写体深度とを保持している。図示の例では、絞り（Ｆ値）が「３．３」〜「７．４」に対して、ズームレンズステップがＺ０〜Ｚ１６、各ズームレンズステップに対してフォーカスレンズステップが０〜５５５（ワイド端では５５６ステップあるが、テレ端では２４７ステップ）、フォーカス群移動量が０〜４．１６２５ｍｍ（テレ端側では０〜１．８４５ｍｍ）、被写体距離が−１４４２６６８９．２５〜０．２０００６６９２ｍ（テレ端側では−１４４２６６８９．２５〜０．０１０００７４７９ｍ）、前側被写界深度が６１．８７７９３５７２〜０．１９９２４０３７９ｍ（テレ端側では６１．８７７９３５７２〜０．００９８１１６４８ｍ）、後側被写界深度が（−６１．８７７９３５７２〜０．２００８９９７７８ｍ（テレ端側では−６１．８７７９３５７２〜０．０１０２０６６７１ｍ）となっている。

なお、上記被写界深度テーブル３５−１において、絞り＝Ｆ３．３、ズームレンズステップ＝Ｚ０のときの詳細なデータを図３に示す。制御部２０は、まず、撮影時の絞り（Ｆ値）を特定し、続いて、ズームレンズステップ、フォーカスレンズステップ、フォーカス群移動量、被写体距離を特定することで、その時点での前側被写界深度と後側被写界深度とを求め、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）から、フォーカスエリアサイズを決定する。

被写界深度係数が小さい、すなわち、被写界深度が浅いということは、被写体の距離で言えば、ピンポイントにしかフォーカスが合わないことを意味するので、一般にはコントラスト方式のＡＦのフォーカスエリアサイズを小面積にすることが望ましい。そこで、被写界深度テーブル３５−１から求められる被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）から、最適なフォーカスエリアの面積を連続可変的に算出し、被写界深度が浅ければ浅いほど、フォーカスエリアサイズを小面積にすることにより、フォーカスが非常にシャープな撮像画像を得るようになっている。

そこで、本第１実施形態では、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）から最適なフォーカスエリアを得るためのフォーカスエリアサイズテーブル３５−２を備えている。図４は、本第１実施形態によるフォーカスエリアサイズテーブル３５−２のデータ構成を示す概念図である。フォーカスエリアサイズテーブル３５−２は、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）毎に、フォーカスエリアサイズパターンＡとフォーカスエリアサイズパターンＢとを記憶している。例えば、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）が１０以上ならば、フォーカスエリアサイズパターンＡは、規定サイズの２０％、フォーカスエリアサイズパターンＢは、規定サイズの１４％とし、また、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）が４ならば、フォーカスエリアサイズパターンＡは、規定サイズの８％、フォーカスエリアサイズパターンＢは、規定サイズの１１％とし、また、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）が１．０５以下ならば、フォーカスエリアサイズパターンＡは、規定サイズの１％、フォーカスエリアサイズパターンＢは、規定サイズの８％となるように設定されている。

フォーカスエリアサイズパターンＡでは、図５に示すように、同じ比率でサイズを変化させるようになっており、被写界深度係数が小さくなるほど、すなわち、被写界深度が浅くなるほど、同じ比率で小さくするようになっている。これに対して、フォーカスエリアサイズパターンＢでは、図６に示すように、段階的に比率を変化させるようになっており、被写界深度係数が小さくなるほど、すなわち、被写界深度が浅くなるほど、段階的に小さくするようになっている。

ところで、例えば、図７に示すように、フォーカスエリアサイズを比較的大とした場合、花と花に止まった虫との中間にピントが合う。これに対して、図８に示すように、フォーカスエリアサイズを比較的小とした場合、花に止まった虫のみにピントが合い、虫が非常にシャープに撮像される。この場合、花はややぼけることになる。被写界深度は、単一のデジタルカメラの中で、ズームレンズステップ、絞り、被写体距離（＝フォーカスレンズステップ）に応じて変化する。当然、そのレンズ固有のものとなり、対象のＣＣＤサイズによっても異なる。

上述したように、フォーカスエリアサイズを小さくすると、虫にピントは合うものの、花はぼやけることになる。これを例えば人の顔に置き換えると、鼻にピントが合うが、目にはピントが合っていない写真にもなり得る。被写界深度が浅いからといって、必ずしもピンフォーカスエリアにしない方がよい場合もあることが分かる。そこで、上述したように、被写界深度係数が小さくなるほど、すなわち、被写界深度が浅くなるほど、段階的にフォーカスエリアサイズを小さくするようなフォーカスエリアサイズパターンＢを用意している。該フォーカスエリアサイズパターンＢを用いた場合、上述した例では、比較的虫のみにピントが合うのを防ぐことができる。但し、フォーカスエリアサイズパターンＡ、Ｂのどちらを用いるかは、絵作りの好みによるので、ユーザが選択できるようにしておくことが好ましい。

Ａ−２．第１実施形態の動作
次に、上述した第１実施形態の動作について説明する。ここで、図９および図１０は、本第１実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、シャッタが半押し（ＡＦ操作）されたか否かを判断し（ステップＳ１０）、シャッタが半押しされると、規定のフォーカスエリアを選択し（ステップＳ１２）、プリＡＦを行う（ステップＳ１４）。

次に、プリＡＦによる停止レンズ位置から等価被写体距離を算出し（ステップＳ１６）、被写界深度テーブル３５−１を参照し、ＡＦ時の絞り、ズームレンズ位置（ズームレンズステップ）、フォーカスレンズ位置（フォーカスレンズステップ）、上記被写体距離から前側被写界深度と後側被写界深度とを取得する（ステップＳ１８）。次に、フォーカスエリアサイズテーブル３５−２を参照して、被写界深度係数（＝前側被写界深度／後側被写界深度）から最適なフォーカスエリアサイズ（パターンＡまたはパターンＢ）を決定する（ステップＳ２０）。

次に、決定したフォーカスエリアサイズでフォーカスエリアを撮像領域に配置し（ステップＳ２２）、該フォーカスエリア内で本番のオートフォーカスを行う（ステップＳ２４）。次に、シャッタが全押しされたか否かを判断し（ステップＳ２６）、全押しされていなければ、シャッタが離されたか否かを判断する（ステップＳ２６）。そして、シャッタが離された場合には、ステップＳ１０に戻り、上述した処理を初めから繰り返す。

一方、シャッタが離されず、シャッタが全押しされた場合には、その時点の撮影条件で画像取得部１０、アナログ信号処理部１５により撮影を行い（ステップＳ３０）、撮影した画像データを画像メモリ３１に保存し（ステップＳ３２）、ステップＳ１０に戻り、上述した処理を初めから繰り返す。

上述した第１実施形態では、コントラストＡＦを用いて撮影を行う際に、撮影条件に応じて段階的にサイズを変えることができるフォーカスエリアで被写体にピントを合わせることにより、より高い合焦性で撮影することができる。

Ｂ．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

Ｂ−１．第２実施形態の構成
図１１は、本第２実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。なお、前述した図１に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、画像認識部４０は、デジタル信号処理部２８で処理された画像データを用いて、色相や面積、その造形などから被写体を認知するとともに、該被写体が「（人）の顔」、「風景」、「花（植物）」のいずれであるかを認識するようになっている。制御部２０は、上記画像認識部４０の認識結果に従って、撮影条件に最適なフォーカスエリアサイズを特定する。

より具体的には、被写体が「（人）の顔」であると認識した場合には、中程度のサイズのフォーカスエリアとする。また、被写体が「風景」であると認識した場合には、大面積のサイズのフォーカスエリアとする。さらに、被写体が「花（植物）」であると認識した場合には、小面積のサイズのフォーカスエリアとする。さらに、上記特定したフォーカスエリアに対して、認識した被写体の面積から、フォーカスエリアサイズ補正係数を算出し、「フォーカスエリア」×「フォーカスエリアサイズ補正係数」を算出し、最終的なフォーカスエリアを決定するようになっている。

上記処理を行うために、ＲＡＭ３５には、図１２に示すフォーカスエリアテーブル３５−３と図１３に示すフォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４とが記憶されている。フォーカスエリアテーブル３５−３には、被写体の種類と、その被写体であった場合に選択すべきフォーカスエリアのサイズとが記憶されている。また、フォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４には、被写体の種類毎に、被写体の面積Ｓ１−０〜Ｓ１−ｎ、Ｓ２−０〜Ｓ２−ｎ、Ｓ３−０〜Ｓ３−ｎに対応するフォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ１−０〜Ｋ１−ｎ、Ｋ２−０〜Ｋ２−ｎ、Ｋ３−０〜Ｋ３−ｎが記憶されている。

Ｂ−２．第２実施形態の動作
次に、上述した第２実施形態の動作について説明する。ここで、図１４ないし図１６は、本第２実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。まず、シャッタが半押し（ＡＦ操作）されたか否かを判断し（ステップＳ４０）、シャッタが半押しされると、規定のフォーカスエリアを選択し（ステップＳ４２）、プリＡＦを行う（ステップＳ４４）。

次に、画像認識部４０により、色相や面積、その造形などから被写体を認識し（ステップＳ４６）、被写体が人の顔であるか否かを判断する（ステップＳ４８）。そして、被写体が人の顔であると認識すると、フォーカスエリアテーブル３５−３から中程度のフォーカスエリアを選択する（ステップＳ５０）。次に、被写体（顔）の面積を算出し（ステップＳ５２）、フォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４を参照して、被写体の面積からフォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ１−０〜Ｋ１−ｎのいずれかを特定する（ステップＳ５４）。

次に、選択されたフォーカスエリアと上記フォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ１−０〜Ｋ１−ｎのいずれかとを乗算し、最終的なフォーカスエリアサイズを決定し（ステップＳ５６）、決定したフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアを撮像領域に配置し（ステップＳ５８）、該フォーカスエリア内で本番のオートフォーカスを行う（ステップＳ８４）。次に、シャッタが全押しされたか否かを判断し（ステップＳ８６）、全押しされていなければ、シャッタが離されたか否かを判断する（ステップＳ８８）。そして、シャッタが離された場合には、ステップＳ４０に戻り、上述した処理を初めから繰り返す。

一方、シャッタが離されず、シャッタが全押しされた場合には、その時点の撮影条件で画像取得部１０、アナログ信号処理部１５により撮影を行い（ステップＳ９０）、撮影した画像データを画像メモリ３１に保存し（ステップＳ９２）、ステップＳ４０に戻り、上述した処理を初めから繰り返す。

一方、被写体が人の顔でなかった場合には、被写体が風景であるか否かを判断する（ステップＳ６０）。そして、被写体が風景であると認識すると、フォーカスエリアテーブル３５−３から大面積のフォーカスエリアを選択する（ステップＳ６２）。次に、被写体（風景）の面積を算出し（ステップＳ６４）、フォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４を参照して、被写体の面積からフォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ２−０〜Ｋ２−ｎのいずれかを特定する（ステップＳ６６）。

次に、選択されたフォーカスエリアと上記フォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ２−０〜Ｋ２−ｎのいずれかとを乗算し、最終的なフォーカスエリアサイズを決定し（ステップＳ６６）、決定したフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアを撮像領域に配置し（ステップＳ５８）、以下同様に、該フォーカスエリア内で本番のオートフォーカスを行い（ステップＳ８４）、シャッタが全押しされた場合には、その時点の撮影条件で画像取得部１０、アナログ信号処理部１５により撮影を行い（ステップＳ９０）、撮影した画像データを画像メモリ３１に保存する（ステップＳ９２）。

また、被写体が人の顔でも、風景でもなかった場合には、被写体が花であるか否かを判断する（ステップＳ７２）。そして、被写体が花であると認識すると、フォーカスエリアテーブル３５−３から小面積のフォーカスエリアを選択する（ステップＳ７４）。次に、被写体（花）の面積を算出し（ステップＳ７６）、フォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４を参照して、被写体の面積からフォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ３−０〜Ｋ３−ｎのいずれかを特定する（ステップＳ７８）。

次に、選択されたフォーカスエリアと上記フォーカスエリアサイズ補正係数Ｋ３−０〜Ｋ３−ｎのいずれかとを乗算し、最終的なフォーカスエリアサイズを決定し（ステップＳ８０）、決定したフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアを撮像領域に配置し（ステップＳ８２）、以下同様に、該フォーカスエリア内で本番のオートフォーカスを行い（ステップＳ８４）、シャッタが全押しされた場合には、その時点の撮影条件で画像取得部１０、アナログ信号処理部１５により撮影を行い（ステップＳ９０）、撮影した画像データを画像メモリ３１に保存する（ステップＳ９２）。

被写体が人の顔であった場合について図１７に示す。被写体が人の顔であることが認識された時点では、図１７（ａ）に示すように、中程度のフォーカスエリアが選択されるが、人の顔の占有面積に応じて補正され、最終的には、図１７（ｂ）に示すように、フォーカスエリア内に顔部分のみが入る程度のサイズに補正される。したがって、被写体である人の顔にピントが合うように撮影される。

また、被写体が風景であった場合について図１８に示す。被写体が風景であることが認識された時点では、図１８（ａ）に示すように、大面積のフォーカスエリアが選択されるが、風景の占有面積に応じて補正され、最終的には、図１８（ｂ）に示すように、フォーカスエリア内に風景の重要部分（背景より手前にある山部分）のみが入る程度のサイズに補正される。したがって、被写体である風景にピントが合うように撮影される。

また、被写体が花であった場合について図１９に示す。被写体が花であることが認識された時点では、図１９（ａ）に示すように、小面積のフォーカスエリアが選択されるが、花の占有面積に応じて補正され、最終的には、図１９（ｂ）に示すように、フォーカスエリア内に花の中心部分が入る程度のサイズに補正される。したがって、被写体である花の中心にピントが合うように撮影される。

上述した第２実施形態では、コントラストＡＦを用いて撮影を行う際に、撮影条件の１つである被写体の種類を画像認識し、該被写体に応じて異なるサイズのフォーカスエリアを特定するとともに、被写体の画面に対する占有面積を算出し、該被写体の面積に従って上記フォーカスエリアのサイズを段階的に変えるように補正し、該フォーカスエリアで被写体にピントを合わせることにより、より高い合焦性で撮影することができる。

Ｃ．変形例
次に、本発明の変形例について説明する。本変形例では、上述した第１または第２実施形態で説明したように、フォーカスエリアサイズを一旦決定した後、該フォーカスエリアサイズをユーザにより手動で変更することができるようにする。すなわち、撮影条件に応じてフォーカスエリアサイズを決定したとしても、必ずしもユーザの要求に合致しているとは限らない。そこで、図２０に示すように、表示部２５に表示されるフォーカスエリアをキー操作部２７からの指示に従って制御部２０によって可変できるようにする。

また、このとき、フォーカスエリアのサイズを可変操作できるだけでなく、フォーカスエリアの位置も移動できるようにしてもよい。さらに、ユーザがフォーカスエリアのサイズや位置を可変した場合、それに準じて再度ＡＦを行い、表示部２５に合焦している状態が表示され、ユーザが合焦状態を確認しながら、上記フォーカスエリアのサイズや位置を可変操作できるようにしてもよい。

なお、上述した実施形態においては、各種テーブルを参照してフォーカスエリアサイズを段階的に変えるようにしたが、これに限らず、メモリ容量の増大を防ぐために、演算式により算出するようにしてもよい。また、上述した実施形態では、デジタルカメラについてのみ説明したが、これに限らず、撮影機能を有する機器であれば、例えば、携帯電話などであってもよい。

本発明の第１実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 本第１実施形態による被写界深度テーブル３５−１のデータ構成を示す概念図である。 上記被写界深度テーブル３５−１において、絞り＝Ｆ３．３、ズームレンズステップ＝Ｚ０のときの詳細なデータを示す概念図である。 本第１実施形態によるフォーカスエリアサイズテーブル３５−２のデータ構成を示す概念図である。 フォーカスエリアサイズパターンＡを説明するための模式図である。 フォーカスエリアサイズパターンＢを説明するための模式図である。 フォーカスエリアの大小の違いによるピントの合い具合を説明するための模式図である。 フォーカスエリアの大小の違いによるピントの合い具合を説明するための模式図である。 本第１実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。 本第１実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態によるデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 本第２実施形態によるフォーカスエリアテーブル３５−３のデータ構成を示す概念図である。 本第２実施形態によるフォーカスエリアサイズ補正係数テーブル３５−４のデータ構成を示す概念図である。 本第２実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態による携帯電話１の動作を説明するためのフローチャートである。 本第２実施形態において、被写体が人の顔であった場合のフォーカスエリアサイズを示す模式図である。 本第２実施形態において、被写体が風景であった場合のフォーカスエリアサイズを示す模式図である。 本第２実施形態において、被写体が花であった場合のフォーカスエリアサイズを示す模式図である。 本発明の変形例による、フォーカスエリアサイズの手動操作を説明するための模式図である。

符号の説明

１０ 画像取得部（オートフォーカス手段、撮影手段）
１１ レンズユニット
１２ シャッタ
１３ ＬＰＦ
１４−１ ドライバ
１４−２ ドライバ
１５ アナログ信号処理部
１６ 撮像センサ
１７ サンプリング／信号増幅処理部
１８ Ａ／Ｄコンバータ
２０ 制御部（撮影条件検出手段、被写界深度取得手段、オートフォーカスエリアサイズ決定手段、オートフォーカス手段、被写体距離算出手段、表示制御手段、占有面積検出手段、サイズ補正手段）
２２ プレビューエンジン
２３ Ｄ／Ａコンバータ
２４ ドライバ
２５ 表示部（表示手段）
２６ イメージバッファ
２７ キー操作部（選択手段、サイズ変更手段、位置変更手段）
２８ デジタル信号処理部（コントラスト検出手段、予備コントラスト検出手段）
２９ 画像圧縮／伸張処理部
３０ プログラムメモリ
３０−１ トラッキングテーブル
３１ 画像メモリ
３２ カードＩ／Ｆ
３３ 外部記録媒体
３４ 外部接続Ｉ／Ｆ
３５ メモリ
３５−１ 被写界深度テーブル
３５−２ フォーカスエリアサイズテーブル
３５−３ フォーカスエリアテーブル
３５−４ フォーカスエリアサイズ補正係数テーブル
４０ 画像認識部（認知手段、被写体種類識別手段）

Claims (16)

1. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像装置であって、
   少なくとも絞り値とズームレンズ位置と被写体距離とからなる撮影条件を検出する撮影条件検出手段と、
   前記撮影条件に基づいて被写界深度を取得する被写界深度取得手段と、
   前記被写界深度取得手段によって取得された被写界深度に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するオートフォーカスエリアサイズ決定手段と、
   前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うコントラスト検出手段と、
   前記コントラスト検出手段によって検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するオートフォーカス手段と
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 前記オートフォーカスエリアサイズは、被写界深度に応じて異なる比率で変化する複数の変化パターン毎に用意され、
   前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段は、前記複数の変化パターンのうち、いずれか１つの変化パターンに従うオートフォーカスエリアを選択することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記複数の変化パターンのうち、どの変化パターンのオートフォーカスエリアを用いるかをユーザ操作によって選択可能とする選択手段を具備することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
4. 前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されるオートフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアでのコントラスト検出に先立って、所定のフォーカスエリアサイズのフォーカスエリアにてサンプリングされた信号から予備コントラスト検出を行う予備コントラスト検出手段と、
   前記予備コントラスト検出手段によって検出された予備コントラストに基づいて前記被写体距離を算出する被写体距離算出手段と
   を具備することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
5. 撮影対象を撮影する撮影手段と、
   前記撮影手段により撮影される撮影対象を表示する表示手段と、
   前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズのオートフォーカスエリアを前記表示手段に表示させる表示制御手段と
   を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアのサイズをユーザ操作によって変更可能とするサイズ変更手段を具備することを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアの位置をユーザ操作によって変更可能とする位置変更手段を具備することを特徴とする請求項５または６記載の撮像装置。
8. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像装置であって、
   撮影対象である被写体を認知する認知手段と、
   前記認知手段によって認知された被写体の種類を識別する被写体種類識別手段と、
   前記被写体種類識別手段によって識別された被写体の種類に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するオートフォーカスエリアサイズ決定手段と、
   前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うコントラスト検出手段と、
   前記コントラスト検出手段によって検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するオートフォーカス手段と
   を具備することを特徴とする撮像装置。
9. 前記認知手段によって認知された被写体の画角上の占有面積を検出する占有面積検出手段と、
   前記占有面積検出手段によって検出された被写体の占有面積に基づいて、前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズを補正するサイズ補正手段とを具備し、
   前記コントラスト検出手段は、前記サイズ補正手段によって補正されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うことを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
10. 撮影対象を撮影する撮影手段と、
    前記撮影手段により撮影される撮影対象を表示する表示手段と、
    前記オートフォーカスエリアサイズ決定手段によって決定されたオートフォーカスエリアサイズのオートフォーカスエリアを前記表示手段に表示させる表示制御手段と
    を具備することを特徴とする請求項８または９記載の撮像装置。
11. 前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアのサイズをユーザ操作によって変更可能とするサイズ変更手段を具備することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
12. 前記表示手段に表示されているオートフォーカスエリアの位置をユーザ操作によって変更可能とする位置変更手段を具備することを特徴とする請求項１０または１１記載の撮像装置。
13. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像方法であって、
    少なくとも絞り値とズームレンズ位置と被写体距離とからなる撮影条件を検出するステップと、
    前記撮影条件に基づいて被写界深度を取得するステップと、
    前記取得された被写界深度に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するステップと、
    前記決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うステップと、
    前記検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するステップと
    を含むことを特徴とする撮像方法。
14. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像方法であって、
    撮影対象である被写体を認知するステップと、
    前記認知された被写体の種類を識別するステップと、
    前記識別された被写体の種類に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するステップと、
    前記決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うステップと、
    前記検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するステップと
    を含むことを特徴とする撮像方法。
15. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像プログラムであって、
    コンピュータに、
    少なくとも絞り値とズームレンズ位置と被写体距離とからなる撮影条件を検出する撮影条件検出機能、
    前記撮影条件に基づいて被写界深度を取得する被写界深度取得機能、
    前記取得された被写界深度に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するオートフォーカスエリアサイズ決定機能、
    前記決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うコントラスト検出機能、
    前記検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するオートフォーカス機能
    を実現することを特徴とする撮像プログラム。
16. 撮像画像のコントラストを検出してオートフォーカスを行う撮像プログラムであって、
    コンピュータに、
    撮影対象である被写体を認知する認知機能、
    前記認知された被写体の種類を識別する被写体種類識別機能、
    前記識別された被写体の種類に基づいてオートフォーカスエリアサイズを決定するオートフォーカスエリアサイズ決定機能、
    前記決定されたオートフォーカスエリアサイズにてサンプリングされた信号からコントラスト検出を行うコントラスト検出機能、
    前記検出されたコントラストに基づいて被写体に合焦させるオートフォーカスを実行するオートフォーカス機能
    を実現することを特徴とする撮像プログラム。
    
    

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