JP7289055B2

JP7289055B2 - 撮像装置

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Publication number: JP7289055B2
Application number: JP2019120392A
Authority: JP
Inventors: 剛治澁野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-06-27
Filing date: 2019-06-27
Publication date: 2023-06-09
Anticipated expiration: 2039-06-27
Also published as: EP3758360A1; JP2021005063A; CN112153276A; CN112153276B; US11283988B2; US20200412968A1

Description

本開示は、合焦動作を行う撮像装置に関する。

特許文献１は、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラ等に利用されるオートフォーカス（ＡＦ）技術に関して、特に像面位相差方式によるオートフォーカス技術を利用した自動合焦装置を開示している。

特開２０１９－４１１７８号公報

本開示は、所望の被写体に合焦させ易くすることができる撮像装置を提供する。

本開示における撮像装置は、フォーカスレンズを含む光学系を介して形成される被写体像を撮像して、画像データを生成する撮像部と、合焦の状態に関する評価値に応じて、前記光学系における光軸に沿って前記フォーカスレンズの位置を調整する合焦動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記フォーカスレンズの位置を基準とする検出範囲にわたり前記評価値を算出して、前記合焦動作を実行し、前記制御部は、合焦させる被写体距離を近くする又は遠くする指示があった場合、前記フォーカスレンズの位置を基準とする前記検出範囲において、前記指示の向きに応じて前記フォーカスレンズの現在位置に対して至近端あるいは無限端に近い位置を含む領域を合焦領域に設定し、前記合焦動作において、設定した前記合焦領域の範囲内で前記フォーカスレンズの位置を調整する。

本開示における撮像装置によれば、所望の被写体に合焦させ易くすることができる。

本開示の実施形態１に係るデジタルカメラの構成を示すブロック図デジタルカメラの背面を示した図デジタルカメラにおいて被写体の背景に合焦した合焦状態を例示する図図３Ａの状況からニアシフト操作後の合焦状態を例示する図デジタルカメラにおいて被写体に対する障害物に合焦した合焦状態を例示する図図４Ａの状況からファーシフト操作が入力された後の合焦状態を例示する図実施形態１にかかるデジタルカメラの撮影動作を例示するフローチャートデジタルカメラにおける通常のオートフォーカスの動作例を示す図ニアシフト機能を用いたオートフォーカスの動作例を示す図ファーシフト機能を用いたオートフォーカスの動作例を示す図実施形態２にかかるデジタルカメラの撮影動作を例示するフローチャート

以下、本開示における実施の形態を、図面を適宜参照しながら説明する。ただし、詳細な説明において、従来技術および実質的に同一の構成に関する説明のうち不必要な部分は省略されることもある。これは、説明を簡単にするためである。また、以下の説明および添付の図面は、当業者が本開示を充分に理解できるよう開示されるのであって、特許請求の範囲の主題を限定することを意図されていない。

（実施形態１）
以下では、本開示に係る撮像装置の一実施形態であるデジタルカメラの構成および動作について説明する。

１．構成
図１は、実施形態１に係るデジタルカメラ１の構成を示すブロック図である。本実施形態のデジタルカメラ１は、カメラ本体１００とそれに着脱可能な交換レンズ２００とから構成される。

１－１．カメラ本体
カメラ本体１００（撮像装置の一例）は、画像センサ１１０と、液晶モニタ１２０と、操作部１３０と、カメラ制御部１４０と、ボディマウント１５０と、電源１６０と、カードスロット１７０とを備える。

カメラ制御部１４０は、操作部１３０からの指示に応じて、画像センサ１１０等の構成要素を制御することでデジタルカメラ１全体の動作を制御する。カメラ制御部１４０は、垂直同期信号をタイミング発生器１１２に送信する。これと並行して、カメラ制御部１４０は、露光同期信号を生成する。カメラ制御部１４０は、生成した露光同期信号を、ボディマウント１５０及びレンズマウント２５０を介して、レンズ制御部２４０に周期的に送信する。カメラ制御部１４０は、制御動作や画像処理動作の際に、ＤＲＡＭ１４１をワークメモリとして使用する。

画像センサ１１０は、交換レンズ２００を介して入射される被写体像を撮像して画像データを生成する素子である。画像センサ１１０は、例えばＣＭＯＳイメージセンサである。生成された画像データは、ＡＤコンバータ１１１でデジタル化される。デジタル化された画像データは、カメラ制御部１４０により所定の画像処理が施される。所定の画像処理とは、例えば、ガンマ補正処理、ホワイトバランス補正処理、キズ補正処理、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、ＪＰＥＧ圧縮処理である。画像センサ１１０は、ＣＣＤまたはＮＭＯＳイメージセンサ等であってもよい。

本実施形態１の画像センサ１１０には、像面位相差方式用の位相差センサが含まれている。当該位相差センサを用いて、カメラ制御部１４０は、像面位相差方式によるオートフォーカスを実行するように構成される。

像面位相差方式によるオートフォーカスの原理の一例について説明する。前述した画像センサ１１０の位相差センサにおける撮像素子の各画素は、１つのマイクロレンズと、左右方向に隣接する２つのピクセルとで構成される。各画素には位相差ＡＦの瞳分割機能が付与されており、左側のピクセルには撮影光学系の右半分を通過した光束が導かれ、右側のピクセルには撮影光学系の左半分を通過した光束が導かれる。左ピクセル群で捉えられる像信号に基づく像と、右ピクセル群で捉えられる像信号に基づく像との相対位置を検出することで、左右の位相差画素群の出力の合致度が評価値として算出される。当該評価値に基づいて、フォーカスレンズ２３０の位置を調整する合焦動作を行う。

画像センサ１１０は、タイミング発生器１１２により制御されるタイミングで動作する。画像センサ１１０は、記録用の静止画像もしくは動画像またはスルー画像を生成する。スルー画像は、主に動画像であり、ユーザが静止画像の撮像のための構図を決めるために液晶モニタ１２０に表示される。

液晶モニタ１２０はスルー画像等の画像およびメニュー画面等の種々の情報を表示する。液晶モニタに代えて、他の種類の表示デバイス、例えば、有機ＥＬディスプレイデバイスを使用してもよい。

操作部１３０は、撮影開始を指示するためのレリーズ釦、撮影モードを設定するためのモードダイアル、及び電源スイッチ等の種々の操作部材を含む。カメラ本体１００における操作部１３０を図２に例示する。

図２は、デジタルカメラ１の背面を示した図である。図２では、操作部１３０の例として、レリーズ釦１３１、選択釦１３２、及び決定釦１３３、タッチパネル１３５、および複数のファンクション釦１３６，１３７（以下「Ｆｎ釦」という）が示されている。操作部１３０は、ユーザによる操作を受け付けると、カメラ制御部１４０に種々の指示信号を送信する。

レリーズ釦１３１は、二段押下式のボタンである。レリーズ釦１３１がユーザにより半押し操作されると、カメラ制御部１４０はオートフォーカス制御（ＡＦ制御）やオート露出制御（ＡＥ制御）などを実行する。また、レリーズ釦１３１がユーザにより全押し操作されると、カメラ制御部１４０は、押下操作のタイミングに撮像された画像データを記録画像としてメモリカード１７１等に記録する。

選択釦１３２は、上下左右方向に設けられた押下式ボタンである。ユーザは、上下左右方向のいずれかの選択釦１３２を押下することにより、液晶モニタ１２０に表示される各種条件項目を選択したり、カーソルを移動したりすることができる。

決定釦１３３は、押下式ボタンである。デジタルカメラ１が撮影モードあるいは再生モードにあるときに、決定釦１３３がユーザにより押下されると、カメラ制御部１４０は液晶モニタ１２０にメニュー画面を表示する。メニュー画面は、撮影／再生のための各種条件を設定するための画面である。決定釦１３３が各種条件の設定項目が選択されているときに押下されると、カメラ制御部１４０は、選択された項目の設定を確定する。

タッチパネル１３５は、液晶モニタ１２０の表示画面と重畳して配置され、ユーザの指による表示画面上へのタッチ操作を検出する。これにより、ユーザは、液晶モニタ１２０に表示された画像に対する領域の指定等の操作を行える。

Ｆｎ釦１３６，１３７は、押下式ボタンである。各Ｆｎ釦１３６，１３７には、例えばメニュー画面における設定により、後述するニア／ファーシフト機能などのユーザ所望の機能を割り当てることができる。

図１に戻り、カードスロット１７０は、メモリカード１７１を装着可能であり、カメラ制御部１４０からの制御に基づいてメモリカード１７１を制御する。デジタルカメラ１は、メモリカード１７１に対して画像データを格納したり、メモリカード１７１から画像データを読み出したりすることができる。

電源１６０は、デジタルカメラ１内の各要素に電力を供給する回路である。

ボディマウント１５０は、交換レンズ２００のレンズマウント２５０と機械的及び電気的に接続可能である。ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介して、交換レンズ２００との間で、データを送受信可能である。ボディマウント１５０は、カメラ制御部１４０から受信した露光同期信号を、レンズマウント２５０を介してレンズ制御部２４０に送信する。また、カメラ制御部１４０から受信したその他の制御信号を、レンズマウント２５０を介してレンズ制御部２４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、レンズマウント２５０を介してレンズ制御部２４０から受信した信号をカメラ制御部１４０に送信する。また、ボディマウント１５０は、電源１６０からの電力を、レンズマウント２５０を介して交換レンズ２００全体に供給する。

また、カメラ本体１００は、ＢＩＳ機能（画像センサ１１０のシフトにより、手振れを補正する機能）を実現する構成として、カメラ本体１００のぶれを検出するジャイロセンサ１８４（ぶれ検出部）と、ジャイロセンサ１８４の検出結果に基づきぶれ補正処理を制御するＢＩＳ処理部１８３とをさらに備える。さらに、カメラ本体１００は、画像センサ１１０を移動させるセンサ駆動部１８１と、画像センサ１１０の位置を検出する位置センサ１８２とを備える。

センサ駆動部１８１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置センサ１８２は、光学系の光軸に垂直な面内における画像センサ１１０の位置を検出するセンサである。位置センサ１８２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。

ＢＩＳ処理部１８３は、ジャイロセンサ１８４からの信号及び位置センサ１８２からの信号に基づき、センサ駆動部１８１を制御して、カメラ本体１００のぶれを相殺するように画像センサ１１０を光軸に垂直な面内にシフトさせる。センサ駆動部１８１により画像センサ１１０を駆動できる範囲には機構的に制限がある。画像センサ１１０を機構的に駆動できる範囲を「駆動可能範囲」という。

１－２．交換レンズ
交換レンズ２００は、光学系と、レンズ制御部２４０と、レンズマウント２５０とを備える。光学系は、ズームレンズ２１０と、ＯＩＳ(Optical Image Stabilizer)レンズ２２０と、フォーカスレンズ２３０と、絞り２６０とを含む。

ズームレンズ２１０は、光学系で形成される被写体像の倍率を変化させるためのレンズである。ズームレンズ２１０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。ズームレンズ２１０は、ズームレンズ駆動部２１１により駆動される。ズームレンズ駆動部２１１は、使用者が操作可能なズームリングを含む。または、ズームレンズ駆動部２１１は、ズームレバー及びアクチュエータまたはモータを含んでもよい。ズームレンズ駆動部２１１は、使用者による操作に応じてズームレンズ２１０を光学系の光軸方向に沿って移動させる。

フォーカスレンズ２３０は、光学系で画像センサ１１０上に形成される被写体像のフォーカス状態を変化させるためのレンズである。フォーカスレンズ２３０は、１枚又は複数枚のレンズで構成される。フォーカスレンズ２３０は、フォーカスレンズ駆動部２３３により駆動される。

フォーカスレンズ駆動部２３３はアクチュエータまたはモータを含み、レンズ制御部２４０の制御に基づいてフォーカスレンズ２３０を光学系の光軸に沿って移動させる。フォーカスレンズ駆動部２３３は、ＤＣモータ、ステッピングモータ、サーボモータ、または超音波モータなどで実現できる。

ＯＩＳレンズ２２０は、ＯＩＳ機能（ＯＩＳレンズ２２０のシフトにより、手振れを補正する機能）において、交換レンズ２００の光学系で形成される被写体像のぶれを補正するためのレンズである。ＯＩＳレンズ２２０は、デジタルカメラ１のぶれを相殺する方向に移動することにより、画像センサ１１０上の被写体像のぶれを小さくする。ＯＩＳレンズ２２０は１枚又は複数枚のレンズで構成される。ＯＩＳレンズ２２０はＯＩＳ駆動部２２１により駆動される。

ＯＩＳ駆動部２２１は、ＯＩＳ処理部２２３からの制御を受けて、光学系の光軸に垂直な面内でＯＩＳレンズ２２０をシフトする。ＯＩＳ駆動部２２１によりＯＩＳレンズ２２０を駆動できる範囲には機構的に制限がある。ＯＩＳ駆動部２２１によりＯＩＳレンズ２２０を機構的に駆動できる範囲（駆動可能範囲）という。ＯＩＳ駆動部２２１は、例えば、マグネットと平板コイルとで実現可能である。位置センサ２２２は、光学系の光軸に垂直な面内におけるＯＩＳレンズ２２０の位置を検出するセンサである。位置センサ２２２は、例えば、マグネットとホール素子で実現可能である。ＯＩＳ処理部２２３は、位置センサ２２２の出力及びジャイロセンサ２２４（ぶれ検出器）の出力に基づいてＯＩＳ駆動部２２１を制御する。

絞り２６０は画像センサ１１０に入射される光の量を調整する。絞り２６０は、絞り駆動部２６２により駆動され、その開口の大きさが制御される。絞り駆動部２６２はモータまたはアクチュエータを含む。

ジャイロセンサ１８４または２２４は、デジタルカメラ１の単位時間あたりの角度変化すなわち角速度に基づいて、ヨーイング方向及びピッチング方向のぶれ（振動）を検出する。ジャイロセンサ１８４または２２４は、検出したぶれの量（角速度）を示す角速度信号をＯＩＳ処理部２２３またはＢＩＳ処理部１８３に出力する。ジャイロセンサ１８４または２２４によって出力された角速度信号は、手ぶれやメカノイズ等に起因した幅広い周波数成分を含み得る。ジャイロセンサに代えて、デジタルカメラ１のぶれを検出できる他のセンサを使用することもできる。

カメラ制御部１４０及びレンズ制御部２４０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。例えば、カメラ制御部１４０及びレンズ制御部２４０は、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡまたはＡＳＩＣ等のプロセッサで実現できる。

２．動作
以上のように構成されるデジタルカメラ１の動作について、以下説明する。

デジタルカメラ１は、例えば交換レンズ２００がカメラ本体１００に装着されて撮影準備のための動作を完了すると、ライブビューモードで動作可能である。ライブビューモードは、画像センサ１１０が順次、生成した画像データが示す画像をスルー画像として液晶モニタ１２０に表示する動作モードである。

撮影準備のための動作では、カメラ本体１００と交換レンズ２００間のデータ通信により、カメラ制御部１４０が、レンズ制御部２４０からレンズデータ及びＡＦ用データ等を取得する。レンズデータは、レンズ名称、Ｆナンバー、焦点距離等の交換レンズ２００特有の特性値を示すデータである。ＡＦ用データは、オートフォーカスを動作させるために必要なデータであり、例えば、フォーカス駆動速度、フォーカスシフト量、像倍率、コントラストＡＦ可否情報の少なくともいずれかを含む。こうした各データは、予めフラッシュメモリ２４２に格納されている。

ライブビューモードでは、スルー画像が動画で液晶モニタ１２０に表示されるので、ユーザは、液晶モニタ１２０を見ながら静止画像を撮像するための構図を決めることができる。ライブビューモードとするか否かはユーザが選択可能である。例えば、ライブビューモードの代わりに、電子式ビューファインダ（図示省略）において画像表示を行う動作モードが用いられてもよい。以下では、ライブビューモードが用いられる例を説明する。

２－１．ニア／ファーシフト機能について
本実施形態のデジタルカメラ１は、例えばユーザ操作に基づき、オートフォーカスの対象となる被写体距離を近くしたり遠くしたりする機能であるニア／ファーシフト機能を提供する。ニア／ファーシフト機能について、図３Ａ～４Ｂを用いて説明する。

図３Ａ，３Ｂは、本実施形態のデジタルカメラ１におけるニアシフト機能を説明するための図である。

図３Ａは、デジタルカメラ１において、被写体５１の背景５２に合焦した合焦状態を例示する。例えばライブビューモードの液晶モニタ１２０を見ながら、ユーザがレリーズ釦１３１を半押し操作し、デジタルカメラ１のオートフォーカスを動作させた際に、こうした合焦状態になることが想定される。

図３Ａの例では、所望の被写体５１と、被写体５１までの距離よりも遠い距離にある背景５２とが、ＡＦエリア５０の範囲内に含まれている。ＡＦエリア５０は、オートフォーカスの動作時に、撮像される画像中で合焦の対象として検知される領域であり、適宜デジタルカメラ１に設定される。本例では、オートフォーカスにおいてＡＦエリア５０内の背景５２に合焦してしまい、所望の被写体５１にピントが合わない状況になっている。

上記のような状況に対して、本実施形態のニアシフト機能によると、デジタルカメラ１は、合焦させる被写体距離を近くするための指示を受け付ける。以下、こうした指示を示すユーザ操作を「ニアシフト操作」という。図３Ｂに、図３Ａの状況からニアシフト操作が入力された後の合焦状態を例示する。

図４Ａ，４Ｂは、本実施形態のデジタルカメラ１におけるファーシフト機能を説明するための図である。

図４Ａは、被写体５１に対する障害物５３に合焦した合焦状態を例示する。本例では、ＡＦエリア５０の範囲内に、所望の被写体５１と、被写体５１までの距離よりも近い距離にある（柵等の）障害物５３とが含まれている。本例では、オートフォーカスにおいてＡＦエリア５０内の障害物５３に合焦してしまい、所望の被写体５１にピントが合わない状況になっている。

上記のような状況に対して、本実施形態のファーシフト機能によると、デジタルカメラ１は、合焦させる被写体距離を遠くするための指示を受け付ける。以下、こうした指示を示すユーザ操作を「ファーシフト操作」という。図４Ｂに、図４Ａの状況からファーシフト操作が入力された後の合焦状態を例示する。

図３Ｂ，４Ｂに示すように、本実施形態のニア／ファーシフト機能は、デジタルカメラ１においてオートフォーカス時に被写体５１への合焦の障害となる背景５２又は障害物５３等がある状況下であっても、ユーザの意図した被写体５１に合焦させることを可能にする。

本実施形態のデジタルカメラ１は、ニア／ファーシフト操作に応じてフォーカスレンズ２３０の駆動範囲を所望の範囲に制限した上でオートフォーカスを実行する簡単な制御により、上記のようなニア／ファーシフト機能を実現する。以下、デジタルカメラ１の動作の詳細を説明する。

２－２．動作の詳細
本実施形態のニア／ファーシフト機能を実行するデジタルカメラ１の動作の詳細を、図５～６Ｃを用いて説明する。以下では、一例としてＡＦＳ(Auto Focus Single)モードにおけるデジタルカメラ１の動作を説明する。ＡＦＳモードは、オートフォーカスの動作モードにおいて、レリーズ釦１３１の半押しを継続すると、自動的に合焦状態を検出する合焦動作を一度、実行して得られた合焦状態を維持する動作モードである。

図５は、実施形態１にかかるデジタルカメラ１の撮影動作を例示するフローチャートである。図５に示すフローは、デジタルカメラ１がオートフォーカスに関してＡＦＳモードに設定された状態で、例えばライブビューモードの動作中に開始する。図５のフローチャートに示す各処理は、例えばカメラ制御部１４０によって実行される。

まず、カメラ制御部１４０は、各種の操作部１３０からの入力に基づいてユーザ操作を受け付けたか否かを判断する（Ｓ１～Ｓ３）。判断対象とするユーザ操作は、例えばレリーズ釦１３１の半押し操作（Ｓ１）、ニアシフト操作（Ｓ２）、及びファーシフト操作（Ｓ３）を含む。例えば、ニアシフト操作はＦｎ釦１３６の押下操作に予め設定でき、ファーシフト操作は別のＦｎ釦１３７の押下操作に設定できる。カメラ制御部１４０は、上記いずれかのユーザ操作を受け付けるまで、各種操作部１３０からの入力を監視し続ける（Ｓ１～Ｓ３でＮＯ）。

カメラ制御部１４０は、レリーズ釦１３１が半押しされたと判断すると（Ｓ１でＹＥＳ）、検出範囲における全領域を合焦領域に設定する（Ｓ４）。検出範囲とは、フォーカスレンズ２３０の位置を基準としたときに、カメラ制御部１４０により評価値を検出可能な範囲である。合焦領域とは、フォーカスレンズ２３０の位置を基準とする検出範囲において、後述する合焦動作（Ｓ８）が実行される領域であり、合焦領域の範囲内でフォーカスレンズ２３０の位置が駆動される。

本実施形態では、オートフォーカスの方式に像面位相差方式を採用し、カメラ制御部１４０は、像面位相差方式に基づく検出範囲にわたり、評価値を検出する（Ｓ７）。カメラ制御部１４０は、ステップＳ４で設定した合焦領域にて合焦動作を行い（Ｓ８）、フォーカスレンズ２３０を駆動する。通常のオートフォーカスの動作例を、図６Ａに例示する。

図６Ａは、像面位相差方式で得られる特性曲線Ｃ１の一例を示す。横軸はフォーカスレンズ位置を示し、縦軸は合焦状態を評価する評価値を示す。フォーカスレンズ位置は、フォーカスレンズ２３０の光軸に沿った位置である。評価値は、例えば像面位相差方式における左右の位相差画素群の出力の合致度を示す。

像面位相差方式などの合焦動作において、デジタルカメラ１のカメラ制御部１４０は、フォーカスレンズ２３０を現在位置Ｐ０から特に動かさない状態において、検出範囲Ｒ１内で包括的にフォーカス位置毎の評価値を算出する（Ｓ７）。これにより、特性曲線Ｃ１が得られる。フォーカスレンズ位置は、デジタルカメラ１に対して焦点が最も近くなる至近端と最も遠くなる無限端との間で規定される。以下、光軸に沿った方向において、フォーカスレンズ位置が至近端に向かう向きを「ニア側（或いはニア方向）」といい、無限端に向かう向きを「ファー側（或いはファー方向）」という。検出範囲Ｒ１は、例えば交換レンズ２００の特性によって規定され、現在位置Ｐ０を基準としてニア側の範囲及びファー側の範囲を含む。

図６Ａの例の特性曲線Ｃ１は、３つのピーク位置Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２を有している。通常のオートフォーカス時に、カメラ制御部１４０は、例えば、合焦領域に設定された検出範囲Ｒ１において最も高い評価値を示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる（Ｓ８）。図６Ａに示す例では、３つのピーク位置Ｐ１０，Ｐ１１，Ｐ１２のうち、ピーク位置Ｐ１０が最も高い評価値を示しているため、ピーク位置Ｐ１０にフォーカスレンズ２３０を移動させる。

こうした通常のオートフォーカスによると、図６Ａに例示するように、フォーカスレンズ２３０の（レリーズ釦１３１の半押し時の）現在位置Ｐ０近傍における特性曲線Ｃ１のピーク位置Ｐ１０が、合焦位置として検出される。

一方、ユーザがニアシフト操作を入力すると（Ｓ２でＹＥＳ）、カメラ制御部１４０は、検出範囲Ｒ１におけるニア領域を合焦領域に設定する（Ｓ５）。ステップＳ５は、通常よりも近距離にある被写体を対象としてオートフォーカスを動作させるための処理である。この場合の動作例を、図６Ｂに例示する。

図６Ｂの動作例は、図６Ａと同様のフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０において、ニアシフト操作が入力された場合を例示する。カメラ制御部１４０は、例えば現在位置Ｐ０を基準として、現在位置Ｐ０よりもニア側に位置する領域をニア領域Ｒ２として規定する。

本実施形態ではニア領域Ｒ２に加えてファー領域Ｒ３及びミドル領域Ｒ４が規定されている。ファー領域Ｒ３は、現在位置Ｐ０よりもファー側に位置する領域であり、ミドル領域Ｒ４は、ニア領域Ｒ２とファー領域Ｒ３の間に位置する領域である。

図６Ｂに示す例では、ミドル領域Ｒ４は現在位置Ｐ０を含んでおり、ニア領域Ｒ２及びファー領域Ｒ３は現在位置Ｐ０と重複しない。すなわち、ニア領域Ｒ２は現在位置Ｐ０よりもニア側のみに位置し、ファー領域Ｒ３は現在位置Ｐ０よりもファー側のみに位置している。

図６Ａに示す例と同様に、カメラ制御部１４０は、検出範囲Ｒ１における評価値を検出し（Ｓ７）、特性曲線Ｃ１を得る。

さらに、カメラ制御部１４０は、ステップＳ５で合焦領域に設定したニア領域Ｒ２において合焦動作を行う（Ｓ８）。具体的には、ニア領域Ｒ２において最も高い評価値を示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる。図６Ｂに示す例では、ニア領域Ｒ２において最も高い評価値を示す位置はピーク位置Ｐ１１であるため、ピーク位置Ｐ１１にフォーカスレンズ２３０を移動させる（矢印Ａ１）。

図６Ｂでは、合焦領域に設定されたニア領域Ｒ２における特性曲線Ｃ１を実線で図示し、合焦領域に設定されていないファー領域Ｒ３及びミドル領域Ｒ４における特性曲線Ｃ１を点線で図示する。図６Ｃでも同様に図示する。

一方、ユーザがファーシフト操作を入力した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、カメラ制御部１４０は、検出範囲Ｒ１におけるファー領域Ｒ３を合焦領域に設定する（Ｓ６）。ステップＳ６は、通常よりも遠距離離にある被写体を対象としてオートフォーカスを動作させるための処理である。この場合の動作例を、図６Ｃに例示する。

図６Ｃの動作例は、図６Ａ，６Ｂと同様のフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０において、ファーシフト操作が入力された場合を例示する。カメラ制御部１４０は、例えば図６Ｂに示す例と同様に、検出範囲Ｒ１において、ニア領域Ｒ２、ファー領域Ｒ３およびミドル領域Ｒ４を規定している。

図６Ｂに示す例と同様に、カメラ制御部１４０は、検出範囲Ｒ１における評価値を検出し（Ｓ７）、特性曲線Ｃ１を得る。

さらに、カメラ制御部１４０は、ステップＳ６で合焦領域に設定したファー領域Ｒ３において合焦動作を行う（Ｓ８）。具体的には、ファー領域Ｒ３において最も高い評価値を示す位置にフォーカスレンズ２３０を移動させる。図６Ｃに示す例では、ファー領域Ｒ３において最も高い評価値を示す位置はピーク位置Ｐ１２であるため、ピーク位置Ｐ１２にフォーカスレンズ２３０を移動させる（矢印Ａ２）。

図５に戻り、合焦動作（Ｓ８）の結果としてフォーカスレンズ２３０が合焦位置にある合焦状態において、カメラ制御部１４０は、ステップＳ１～Ｓ３で入力されたユーザ操作が解除されたか否かを判断する（Ｓ９）。例えば、レリーズ釦１３１、ニアシフト機能のＦｎ釦１３６、およびファーシフト機能のＦｎ釦１３７の内の少なくとも１つに対するユーザ操作が継続している場合、ステップＳ９でＮＯに進む。

カメラ制御部１４０は、上記ユーザ操作の継続中（Ｓ９でＮＯ）、レリーズ釦１３１が全押しされたか否かを判断する（Ｓ１０）。レリーズ釦１３１が全押しされると（Ｓ１０でＹＥＳ）、カメラ制御部１４０は、撮影を実行する（Ｓ１１）。この際、カメラ制御部１４０は、画像センサ１１０の撮像結果による画像データをメモリカード１７１に記録する。その後、カメラ制御部１４０は、ステップＳ１以降の処理を再度、実行する。

一方、カメラ制御部１４０は、レリーズ釦１３１が全押しされていないとき（Ｓ１０でＮＯ）、ステップＳ９に戻る。これにより、ステップＳ９前の合焦動作（Ｓ８）で得られた合焦状態を維持するＡＦＳの動作が実現される。

また、カメラ制御部１４０は、ステップＳ１～Ｓ３の何れのユーザ操作も継続していない場合（Ｓ９でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。その後に再度、ユーザ操作が入力されると（Ｓ１～Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ８後のフォーカスレンズ２３０の位置を現在位置として再度、ステップＳ４～Ｓ８の処理が、入力されたユーザ操作に応じて行われる。

以上の処理によると、ユーザ操作に応じて、合焦動作の対象とする被写体距離を近くしたり遠くしたりするニア／ファーシフト機能を実現できる。例えば図３Ａの状況においてユーザがニアシフト操作を入力すると（Ｓ２でＹＥＳ）、背景５２の合焦位置のような現在位置Ｐ０近傍から、ニア側に離れたピーク位置Ｐ１１が検出される。これにより、図３Ｂに例示するような所望の被写体５１に対する合焦状態が得られる。また、例えば図４Ａの状況においてユーザがファーシフト操作を入力すると（Ｓ３でＹＥＳ）、障害物５３からファー側に離れたピーク位置Ｐ１２を検出して、図４Ｂに例示するような所望の合焦状態が得られる。

また、以上のようなニア／ファーシフト操作は、例えば各Ｆｎ釦１３６，１３７の押下と解除を繰り返す（Ｓ２，Ｓ３，Ｓ９）ことにより、複数回、入力可能である。これにより、特性曲線Ｃ１において多数のピーク位置Ｐ１０～Ｐ１２がある場合に、ニア／ファーシフト操作を繰り返すことで、ユーザ所望のピーク位置に選択的に合焦させることができる。

３．まとめ
以上のように、本実施形態におけるデジタルカメラ１及びカメラ本体１００は、それぞれ撮像装置の一例であり、撮像部の一例としての画像センサ１１０と、制御部の一例としてのカメラ制御部１４０とを備える。画像センサ１１０は、フォーカスレンズ２３０を含む光学系の一例である交換レンズ２００を介して形成される被写体像を撮像して、画像データを生成する。カメラ制御部１４０は、合焦の状態に関する評価値に応じて、光学系における光軸に沿ってフォーカスレンズ２３０の位置を調整する合焦動作を制御する。カメラ制御部１４０は、フォーカスレンズ２３０の位置を基準とする検出範囲Ｒ１にわたり評価値を算出して、合焦動作を実行する。カメラ制御部１４０は、合焦させる被写体距離を近くする又は遠くする指示があった場合（Ｓ２，Ｓ３）、検出範囲Ｒ１において、指示の向きに応じてフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０に対して至近端あるいは無限単に近い位置を含む領域の一例であるニア領域Ｒ２あるいはファー領域Ｒ３を合焦領域に設定する（Ｓ５，Ｓ６）。カメラ制御部１４０は、合焦動作において、設定した合焦領域であるニア領域Ｒ２あるいはファー領域Ｒ３の範囲内でフォーカスレンズ２３０の位置を調整する（Ｓ８）。

以上の撮像装置によると、指示を受ける前のフォーカスレンズ２３０近傍の合焦位置を、合焦動作の検出対象から外し易い。このため、所望の被写体５１に対する合焦の障害となる背景５２又は障害物５３等がある状況であっても、上記の指示に基づき、所望の被写体５１に合焦させ易くすることができる。

本実施形態の撮像装置は、ユーザの操作を受け付ける操作部１３０をさらに備える。カメラ制御部１４０は、操作部１３０におけるユーザ操作によって指示があった場合（Ｓ２，Ｓ３）、検出範囲Ｒ１における合焦領域の設定を行う（Ｓ５、Ｓ６）。これにより、ユーザ操作によるニアシフト操作或いはファーシフト操作により、ユーザの意図に沿った被写体への合焦を実現しやすい。

本実施形態において、カメラ制御部１４０は、像面位相差方式において評価値を算出する。これにより、像面位相差方式のオートフォーカスを実施できる。

本実施形態において、カメラ制御部１４０は、合焦させる被写体距離を近くする指示の一例であるニアシフト操作に応じて（Ｓ２でＹＥＳ）、検出範囲Ｒ１の中から、フォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０に対して至近端に近い範囲であるニア領域Ｒ２を合焦領域に設定する（Ｓ５）。その後、ニア領域Ｒ２において合焦動作が行われ、比較的近い被写体に合焦し易くできる。

本実施形態において、カメラ制御部１４０は、合焦させる被写体距離を遠くする指示の一例であるファーシフト操作に応じて（Ｓ３でＹＥＳ）、検出範囲Ｒ１の中から、フォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０に対して無限端に近い範囲であるファー領域Ｒ３を合焦領域に設定する（Ｓ６）。その後、ファー領域Ｒ３において合焦動作が行われ、比較的遠い被写体に合焦し易くできる。

本実施形態において、カメラ制御部１４０は、検出範囲Ｒ１において、第１の領域の一例であるミドル領域Ｒ４と、第２の領域の一例であるニア領域Ｒ２と、第３の領域の一例であるファー領域Ｒ３とを規定する。ミドル領域Ｒ４は、フォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０を含む領域であり、ニア領域Ｒ２は、ミドル領域Ｒ４よりも至近端に近い領域であり、ファー領域Ｒ３は、ミドル領域Ｒ４よりも無限端に近い領域である。カメラ制御部１４０は、ニア領域Ｒ２およびファー領域Ｒ３のうち１つを、指示の一例であるニアシフト操作あるいはファーシフト操作に応じた向きに基づいて、合焦動作（Ｓ８）を行う合焦領域に設定する。これにより、ユーザ操作によるニアシフト操作或いはファーシフト操作により、ユーザの意図に沿った被写体への合焦を実現しやすい。

（実施形態２）
実施形態１では、ＡＦＳモードにニア／ファーシフト機能を適用するデジタルカメラ１の動作例を説明した。実施形態２では、他の動作モードにニア／ファーシフト機能を適用する例を説明する。

以下、実施形態１に係るデジタルカメラ１と同様の構成、動作の説明は適宜、省略して、本実施形態に係るデジタルカメラ１を説明する。

図７は、実施形態２にかかるデジタルカメラ１の撮影動作を例示するフローチャートである。以下では、一例としてＡＦＣ(Auto Focus Continuous)モードにおけるデジタルカメラ１の動作を説明する。ＡＦＣモードは、レリーズ釦１３１の半押しを継続すると、合焦動作を繰り返し実行し、合焦状態を更新し続ける動作モードである。

図７に示す動作例において、カメラ制御部１４０は、実施形態１と同様にステップＳ１～Ｓ８，Ｓ１０，Ｓ１１の処理を行う。この際、カメラ制御部１４０は、レリーズ釦１３１が全押しされていないと判断すると（Ｓ１０でＮＯ）、ステップＳ１以降の処理を再度、実行する。これにより、レリーズ釦１３１が半押しされている間（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ８における合焦動作が繰り返し実行され、ＡＦＣモードの動作が実現される。

本動作例において、カメラ制御部１４０は、図５のステップＳ９の代わりに、ニアフラグＦ１及びファーフラグＦ２を用いた処理を行う（Ｓ２１～Ｓ２５，Ｓ３１～Ｓ３５）。ニアフラグＦ１及びファーフラグＦ２は、それぞれニア／ファーシフト機能の状態をＯＮ／ＯＦＦで管理するフラグであり、ＲＡＭ１４１に記憶される。

例えば、ニアシフト操作が入力されていないとき（Ｓ２でＮＯ）、ニアフラグＦ１は「ＯＦＦ」に設定される（Ｓ２１）。カメラ制御部１４０は、ニアシフト操作が入力されたと判断すると（Ｓ２でＹＥＳ）、ニアフラグＦ１が「ＯＦＦ」であるか否かを判断する（Ｓ２２）。

ニアフラグＦ１が「ＯＦＦ」である場合（Ｓ２２でＹＥＳ）、カメラ制御部１４０は、ニアシフト機能のための設定を行う（Ｓ５）。その後、カメラ制御部１４０は、ニアフラグＦ１を「ＯＮ」に設定して（Ｓ２３）、ステップＳ７に進む。

一方、ニアフラグＦ１が「ＯＮ」である場合（Ｓ２２でＮＯ）、カメラ制御部１４０は、ステップＳ５，Ｓ２３の処理を行わず、ステップＳ７に進む。

また、カメラ制御部１４０は、レリーズ釦１３１が半押し中（Ｓ１でＹＥＳ）の状態においてもステップＳ２１と同様に、ニアシフト操作が入力されたか否かを判断する（Ｓ２４）。この際にも、カメラ制御部１４０は、ニアシフト操作が入力されていなければ（Ｓ２４でＮＯ）ニアフラグＦ１を「ＯＦＦ」に設定する（Ｓ２５）。又、カメラ制御部１４０は、ニアシフト操作が入力されると（Ｓ２４でＹＥＳ）、ステップＳ２２の判断に進む。

以上のようにニアフラグＦ１を用いた処理（Ｓ２１～Ｓ２５）によると、ニアシフト操作が入力された回数分、ニアシフト機能による合焦動作が実行される。本動作例では、ニアシフト機能のＦｎ釦１３６の押下操作を継続すると、ニアシフト機能による合焦動作が１回行われ、その後に通常の合焦動作が繰り返される。

また、ファーシフト機能に関して、カメラ制御部１４０は、ニアフラグＦ１の代わりにファーフラグＦ２を用いて、ファーシフト操作に応じてステップＳ２１～Ｓ２５と同様の処理を行う（Ｓ３１～Ｓ３５）。これにより、ファーシフト機能についても、ファーシフト操作が入力された回数分、同機能による合焦動作が実行される。

以上では、ＡＦＣモードの動作例を説明したが、他の様々な動作モードに対しても、ニア／ファーシフト機能は適用可能である。例えば、静止画を連写で撮影する連写ＡＦの動作モードにおいて、図７と同様の処理を行うことにより、ニア／ファーシフト機能を連写ＡＦに適用できる。また、静止画に限らず、デジタルカメラ１が動画を撮影する動作時にも、ニア／ファーシフト機能を上記と同様に適用可能である。

以上のように、本実施形態において、カメラ制御部１４０は、合焦動作を連続的に繰り返す種々の動作の実行中に、ニア／ファーシフト機能を用いる指示があった場合（Ｓ２４，Ｓ３４）、検出範囲Ｒ１の中から合焦領域を設定して（Ｓ５，Ｓ６）再度、設定された合焦領域で合焦動作を実行する（Ｓ８）。これにより、合焦動作を連続的に行う各種の動作中にも、所望の被写体に合焦させ易くすることができる。

（他の実施形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１，２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１，２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。そこで、以下、他の実施形態を例示する。

上記の各実施形態では、像面位相差方式のオートフォーカスを採用する例を説明したが、本開示は像面位相差方式に限定されない。図５のステップＳ７のように、フォーカスレンズ２３０を駆動させることなく検出範囲Ｒ１にわたって評価値を算出して図６Ａ～図６Ｃに示すような特性曲線Ｃ１を得られる方式であれば、任意の方式を適用可能である。そのような方式として例えば、位相差方式あるいはＤＦＤ(Depth From Defocus)方式がある。評価値は例えば、ＤＦＤにおけるコスト値であってもよい。これらの方式によれば、コントラスト方式などのように所定の検出範囲にわたって評価値を検出する際にフォーカスレンズ２３０の駆動が必要な方式とは異なり、検出範囲Ｒ１にわたる評価値および検出範囲Ｒ１を一挙に検出することができる。これにより、検出範囲Ｒ１における特定の領域を合焦領域に設定し、設定した領域にて合焦動作を行うという制御を迅速に実行することができる。

また、上記の各実施形態では、検出範囲Ｒ１にて合焦領域を設定してから（Ｓ５、Ｓ６）、検出範囲Ｒ１の評価値を算出したが（Ｓ７）、このような場合に限らない。検出範囲Ｒ１の評価値を算出してから、検出範囲Ｒ１にて合焦領域を設定してもよい。

また、上記の各実施形態では、図６Ｂ、６Ｃに示すように、検出範囲Ｒ１の中で３つの領域Ｒ２～Ｒ４を規定した上でニア領域Ｒ２あるいはファー領域Ｒ３を合焦領域に設定したが、このような場合に限らない。例えば、ニアシフトが入力された場合には（ステップＳ２でＹＥＳ）、検出範囲Ｒ１の中でニア領域Ｒ２のみを規定・選択し、合焦領域に設定してもよい。また、ファーシフトが入力された場合には（ステップＳ３でＹＥＳ）、検出範囲Ｒ１の中でファー領域Ｒ３のみを規定・選択し、合焦領域に設定してもよい。また、検出範囲Ｒ１の中で２つあるいは４つ以上の領域を規定し、その中から１つのニア領域あるいは１つのファー領域を合焦領域に設定するようにしてもよい。

また、上記の各実施形態では、図６Ｂ、６Ｃに示すように、ニア領域Ｒ２及びファー領域Ｒ３がフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０に重複せず、ニア側のみ及びファー側のみにそれぞれ位置しているが、このような場合に限らない。ニア領域Ｒ２あるいはファー領域Ｒ３をフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０に重複させてもよい。この場合、ニア領域Ｒ２は中心位置が現在位置Ｐ０よりもニア側にシフトしていればよく、ファー領域Ｒ３は中心位置が現在位置Ｐ０よりもファー側にシフトしていればよい。ニア領域Ｒ２はフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０よりもニア側の位置を含む領域であればよく、ファー領域Ｒ３はフォーカスレンズ２３０の現在位置Ｐ０よりもファー側の位置を含む領域であればよい。

また、上記の各実施形態では、図６Ａの通常のオートフォーカスにおいて、ステップＳ８の合焦動作を行う際に検出範囲Ｒ１において最も高い評価値を示す位置に合焦する場合について説明したが、このような場合に限らず、その他の合焦方法を用いてもよい。例えば、現在位置Ｐ０に最も近いピーク位置に合焦してもよい。図６Ａの例では、現在位置Ｐ０に最も近いピーク位置はピーク位置Ｐ１０であるが、ピーク位置Ｐ１１，Ｐ１２等、その他のピーク位置が現在位置Ｐ０に最も近いピーク位置であってもよい。

また、上記の各実施形態では、ニア／ファーシフト操作の一例としてＦｎ釦１３６，１３７の押下操作を例示した。ニア／ファーシフト操作は、特にこれに限らず、種々のユーザ操作であってもよい。例えば、ニア／ファーシフト操作は、操作部１３０における各種釦に対するダブルクリック、同時押し、あるいは長押し等であってもよい。また、ニア／ファーシフト操作は、レリーズ釦１３１の半押し操作と、ＭＦリング又はダイヤル等の操作との組み合わせであってもよい。さらに、例えばメニュー設定において、レリーズ釦１３１の半押し操作が、ニアシフト操作及びファーシフト操作のいずれかに設定可能であってもよい。

また、上記の各実施形態では、ニア／ファーシフト機能を用いる指示がユーザ操作によって行われたが、当該指示はユーザ操作に限らず、例えばデジタルカメラ１における自動判定によって行われてもよい。例えば、カメラ制御部１４０は、図４Ａのようなスルー画像が得られた際に、柵などの特定の障害物５３に合焦したことを画像認識によって検出して、自動的にファーシフト機能を用いるように指示可能である。こうした画像認識は、例えば機械学習により容易に実現可能である。また、ユーザがニア／ファーシフト操作を用いた履歴などの操作ログをフラッシュメモリ１４２等に蓄積しておき、操作ログに基づき自動的にニア／ファーシフト機能の指示を行ってもよい。

また、上記の各実施形態では、ニアシフト機能とファーシフト機能との双方が実現される例を説明した。本実施形態のデジタルカメラ１では、ニアシフト機能とファーシフト機能との一方が実装されてもよい。これによっても、図３Ａ又は図４Ａのような状況下で、ユーザ所望の被写体５１に合焦させ易くすることができる。

また、上記の各実施形態では、撮像装置の一例としてレンズ交換式のデジタルカメラについて説明したが、本実施形態の撮像装置は、特にレンズ交換式ではないデジタルカメラであってもよい。また、本開示の思想は、デジタルカメラのみならず、ムービーカメラであってもよいし、カメラ付きの携帯電話或いはＰＣのような種々の撮像機能を有する電子機器にも適用可能である。

以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。

したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置換、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、合焦動作を行う各種の撮像装置に適用可能である。

Claims

フォーカスレンズを含む光学系を介して形成される被写体像を撮像して、画像データを生成する撮像部と、
合焦の状態に関する評価値に応じて、前記光学系における光軸に沿って前記フォーカスレンズの位置を調整する合焦動作を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記フォーカスレンズの位置を基準とする検出範囲にわたり前記評価値を算出して、前記合焦動作を実行し、
前記制御部は、合焦させる被写体距離を近くする又は遠くする指示があった場合、
前記フォーカスレンズの位置を基準とする前記検出範囲であって、合焦位置が算出されていない複数の領域のうち、前記指示の向きに応じて前記フォーカスレンズの現在位置に対して至近端あるいは無限端に近い位置を含む領域を合焦領域に設定し、
前記合焦動作において、設定した前記合焦領域の範囲内で前記フォーカスレンズの位置を調整する、撮像装置。
ユーザの操作を受け付ける操作部をさらに備え、
前記制御部は、前記操作部におけるユーザ操作によって前記指示があった場合、前記合焦領域の設定を行う、請求項１に記載の撮像装置。
前記制御部は、像面位相差方式、位相差方式、及びＤＦＤ（Depth From Defocus）方式の少なくとも１つによって前記評価値を算出する、請求項１又は２に記載の撮像装置。
前記制御部は、前記被写体距離を近くする指示に応じて、前記検出範囲の中から、前記フォーカスレンズの現在位置に対して至近端に近い範囲を前記合焦領域に設定する、請求項１から３のいずれか１つに記載の撮像装置。
前記制御部は、前記被写体距離を遠くする指示に応じて、前記検出範囲の中から、前記フォーカスレンズの現在位置に対して無限端に近い範囲を前記合焦領域に設定する、請求項１から４のいずれか１つに記載の撮像装置。
前記制御部は、前記検出範囲において、前記フォーカスレンズの現在位置を含む第１の領域と、前記第１の領域よりも至近端に近い第２の領域と、前記第１の領域よりも無限端に近い第３の領域とを規定し、
前記第２の領域および前記第３の領域のうち１つを、前記指示に応じた向きに基づいて、前記合焦領域に設定する、請求項１から５のいずれか１つに記載の撮像装置。
前記制御部は、前記合焦動作を連続的に繰り返す動作の実行中に、前記指示があった場合、前記検出範囲の中から合焦領域を設定して再度、設定された当該合焦領域の範囲内で前記合焦動作を実行する、請求項１から６のいずれか１つに記載の撮像装置。