JP2009175255A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画像の拡大率に応じて焦点検出エリアの形態を変化させ、ＡＦ精度を向上させることを目的の１つとする。ユーザにピントの合うエリアを分かりやすく通知することを目的の１つとする。
【解決手段】 撮像素子から得られる画像データの一部を電気的に拡大させた場合、画像データを間引いて出力する第１の拡大率の場合には評価値を積分する方向において所定の数よりも多い画像データ数が得られるよう焦点検出エリアが設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を用いた撮像装置における焦点検出エリアの設定に関する。

従来の撮像装置においては、静止画である本撮影の前に、背面モニタにライブビュー画像を表示してユーザが構図の確認を行えるようにし、また、このとき得られた画像を元にしてカメラが自動的にＡＦ動作を行えるようになっている。

画像データに対するＡＦ評価値の算出方法の１つとして、例えば、以下のようなものがある。

従来の撮像装置では、撮像素子により得られた画像の各画素データのうち、焦点検出エリア内の画素の画素データを読み出し、以下のようにしてＡＦ評価値Ｖｎを求める。

焦点検出エリアより読み出される各画素の画素値をｖ（ｘ，ｙ）で表し、その差分をΔ（ｘ，ｙ）＝ｖ（ｘ，ｙ）−ｖ（ｘ＋１，ｙ）で表す時、ＡＦ評価値Ｖｎは次式で表される。ここで、ｘ，ｙは各画素を特定する行および列方向のインデックスであり、ｘ，ｙそれぞれ異なることにより焦点検出エリアの各画素を一意に指定することができできる。
Ｖｎ＝ Σ｜Δ（ｘ，ｙ）｜
ここで、Σは焦点検出エリア内でＡＦ評価値Ｖｎの算出の際に読み出される全画素を示すｘ，ｙについての和を表す。すなわちＡＦ評価値はＶｎは焦点検出エリアのコントラストを表す値となる。

図８はＡＦ評価値による合焦判定の様子を表す図である。図８の横軸は撮像レンズの位置を表しており、左が近側、右が遠側となっている。図８の縦軸はＡＦ評価値Ｖｎとなっている。撮像レンズのレンズ位置を近側から遠側に所定ステップずつ移動させていくと、ＡＦ評価値Ｖｎが徐々に増加していく。そして、更に移動させていくと、ＡＦ評価値Ｖｎが減少に切り替わり、この時、撮像レンズは合焦位置を通過している。そして、ＡＦ評価値Ｖｎの減少への切り替わりを検知したら、撮像レンズの駆動方向を遠側から近側に反転してＡＦ評価値Ｖｎが最大になるポイントを検出し、そこで撮像レンズを停止する。このＡＦ評価値Ｖｎが最大になるポイントが合焦位置である。このようにＡＦ評価値の最大値を検出するＡＦ方式は、一般的に山登りＡＦ（または、ＴＶＡＦ（コントラスト検知オートフォーカス：例えば特許文献１参照））と呼ばれてｇおり、デジタルカメラではこのような山登り方式のＡＦを行うものが主流になっている。また、従来の撮像装置では、一般的に画像表示部に表示するための画像を用いて、この山登りＡＦを行っている。

また、多くの撮像装置は、静止画を撮影する際は撮像素子の全画素を読み出し、フレーミングや動画記録に必要な動画像を撮影する際は、水平・垂直の画素を間引くか、もしくは加算して読み出すことで必要な画素数及びフレームレートを保っている。このような状況下で、画素を間引くか、もしくは加算することにより画質が劣化することを避けられないこととなるが、特にそれが顕著となるのは電子ズームを使用した場合である。通常、電子ズームを行う際は、全画面の画像データから所望の画角範囲に相当する画像データを抜き出し、これを水増しして全画面に表示・記録する手法をとる。そのため、電子ズームを行う前の画像に比べて画質が劣化してしまうこととなる。この画質劣化を抑えるための手法として、電子ズームの際には、間引き率を少なくして、又は非加算・非間引きで一部の領域を切り出して読み出すことが提案されている（例えば特許文献２）。
特開２００５−３００６３１号公報 特開２００７−２２１２７３号公報

しかしながら、画素を間引く、もしくは加算して読み出した場合と、間引き率を少なくして、又は非加算・非間引きで読み出した場合とでは、撮像領域当たりに得られる画像データ数が変化してしまい、ＡＦ結果が不安定になる場合があった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、撮像素子から画像データを読み出す際の読出し方式が混在する場合でもＡＦ精度が落ちることを防止することを目的の１つとする。また、ユーザにピントの合うエリアを分かりやすく通知することを目的の１つとする。

このような課題を解決するために、本発明の技術的特徴として、垂直方向と水平方向に複数の画素が配列され、当該配列される画素数が垂直方向よりも水平方向の方が多く、当該配列された画素により光電変換された被写体像を画像データとして出力する撮像素子と、前記撮像素子から得られる画像データの一部を電気的に拡大して出力する電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段による画像の拡大率が第１の拡大率の場合には、前記複数の画素ごとの画像データを間引いて出力し、前記第１の拡大率よりも大きい第２の拡大率の場合には前記画像データの間引きをせずに出力するように制御する制御手段と、前記複数の画素のうち、焦点検出エリア内の画素から得られた画像データに基づいた評価値を前記画素の配列の所定の方向に積分演算してＡＦ評価値を検出する検出手段と、前記検出されたＡＦ評価値に基づいて撮像レンズを移動させて焦点調節を行う焦点調節手段とを有する撮像装置の制御方法であって、前記第１の拡大率の場合には前記評価値を積分する方向において所定の数よりも多い画像データ数が得られるよう焦点検出エリアが設定されることを特徴とする。

本発明によれば、撮像素子から画像データを読み出す際の読出し方式が混在する場合でも、ＡＦ精度が落ちることを防止することができる。また、ユーザにピントの合うエリアを分かりやすく通知することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。

［実施形態］
＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態における画像処理機能を有する撮像装置の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、撮像装置としてレンズ交換可能な一眼レフタイプのデジタルスチルカメラを例に挙げて説明する。

図１に示すように、本実施形態の撮像装置は、主にカメラ本体１００と、交換レンズタイプのレンズユニット３００とを備えて構成されている。

レンズユニット３００において、３１０は複数のレンズから成る撮像レンズ、３１２は絞り、３０６はレンズユニット３００をカメラ本体１００と機械的に結合するレンズマウントである。レンズマウント３０６内には、レンズユニット３００をカメラ本体１００と電気的に接続する各種機能が含まれている。３２０は、レンズマウント３０６において、レンズユニット３００をカメラ本体１００と接続するためのインターフェース、３２２はレンズユニット３００をカメラ本体１００と電気的に接続するコネクタである。

コネクタ３２２は、カメラ本体１００とレンズユニット３００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給される機能も備えている。また、コネクタ３２２は電気通信のみならず、光通信、音声通信などを用いて通信を行う構成としてもよい。３４０は、測光情報に基づいて、後述するカメラ本体１００のシッター１２を制御するシャッター制御部４０と連携しながら、絞り３１２を制御する絞り制御部である。３４２は撮像レンズ３１０のフォーカシングを制御するフォーカス制御部、３４４は撮像レンズ３１０のズーミングを制御するズーム制御部である。

３５０はレンズユニット３００全体を制御するレンズシステム制御回路である。レンズシステム制御回路３５０は、動作用の定数、変数、プログラムなどを記憶するメモリを備えている。更に、レンズユニット３００固有の番号などの識別情報、管理情報、開放絞り値や最小絞り値、焦点距離などの機能情報、現在や過去の各設定値などを保持する不揮発性メモリも備えている。

次に、カメラ本体１００の構成について説明する。

１０６はカメラ本体１００とレンズユニット３００を機械的に結合するレンズマウントである。１３０，１３２はミラーで、撮像レンズ３１０に入射した光線を一眼レフ方式によって光学ファインダー１０４に導く。１２はフォーカルプレーン式のシャッター、１４はＣＣＤ、ＣＭＯＳセンサ等からなり、被写体像を光電変換して電気信号を取得する複数の画素を有する撮像素子である。この複数の画素は、垂直方向と水平方向に２次元配列されている。また、配列される画素は垂直方向よりも水平方向の方が数が多い。撮像素子１４の前方には、光学ローパスフィルター等の光学素子１４ａ（不図示）が配置されている。

撮像レンズ３１０に入射した光線は、一眼レフ方式によって光量制限手段である絞り３１２、レンズマウント３０６及び１０６、ミラー１３０、シャッター１２を介して導かれ、光学像として撮像素子１４上に結像される。

１６は、撮像素子１４から出力されるアナログ信号（出力信号）をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１８は撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６にそれぞれクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であり、メモリ制御回路２２及びシステム制御回路５０により制御される。

２０は画像処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータ或いはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路２０は、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データを用いて所定の演算処理を行う。得られた演算結果に基づいてシステム制御回路５０がシャッター制御部４０、焦点調節部４２を制御するための、コントラスト方式のオートフォーカス（ＡＦ）処理、自動露出（ＡＥ）処理、フラッシュプリ発光（ＥＦ）処理を行うことができる。さらに、画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のオートホワイトバランス（ＡＷＢ）処理も行っている。

２２はメモリ制御回路であり、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。Ａ／Ｄ変換器１６から出力される画像データは、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、或いはメモリ制御回路２２のみを介して、画像表示メモリ２４或いはメモリ３０に書き込まれる。

２４は画像表示メモリ、２６はＤ／Ａ変換器、２８はＴＦＴ方式のＬＣＤ等から成る画像表示部であり、画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データはＤ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。画像表示部２８を用いて、撮像した画像データを逐次表示することで、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）機能を実現することができる。また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をＯＮ／ＯＦＦすることが可能であり、表示をＯＦＦにした場合にはカメラ本体１００の電力消費を大幅に低減することができる。

３０は撮影した静止画像あるいは動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像あるいは所定量の動画像を格納するのに十分な記憶容量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連写撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、動画撮影時には、所定レートで連続的に書き込まれる画像のフレームバッファとして使用される。さらに、メモリ３０はシステム制御回路５０の作業領域としても使用することが可能である。

３２は公知の圧縮方法を用いて画像データを圧縮・伸長する圧縮・伸長回路である。圧縮・伸長回路３２は、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理或いは伸長処理を行い、処理を終えたデータを再びメモリ３０に書き込む。また、動画像データを所定のフォーマットに圧縮符号化し、又は所定の圧縮符号化データから動画像信号を伸張する機能も有する。

４０はシャッター制御部であり、絞り制御部３４０と連携しながらシャッター１２を制御する。４２はＡＦ（オートフォーカス）処理を行うための焦点調節部である。レンズユニット３００内の撮像レンズ３１０に入射した光線を絞り３１２、レンズマウント３０６，１０６、ミラー１３０及び焦点調節用サブミラー（不図示）を介して一眼レフ方式で入射させることにより、光学像として結像された画像の合焦状態を測定する。

また、焦点調節部４２による測定結果と、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データを用いて画像処理回路２０によって演算したＡＦ評価値の演算結果とを選択的に、または両方用いて、ＡＦ制御を行うようにしてもよい。なお、画像データを用いて画像処理回路２０によってＡＦ評価値を演算した演算結果を用いてＡＦ制御を行う場合には、画像処理回路２０によって演算されたＡＦ評価値が最大となるレンズ位置に撮像レンズ３１０の位置を移動させて合焦状態の調節を行う。ここでいうＡＦ評価値にはいくつもの種類があるが、一例をあげると、画像データより得られた輝度信号の水平ライン毎のピーク値を垂直方向に加算（積分）した値である。この値が大きい程、合焦度が高いこととなる。なお、上述の一例では、垂直方向に加算した値としたが、所定の方向に積分演算してＡＦ評価値を求めても良い。つまり、垂直方向のピーク値を求め、これを水平方向に加算した値をＡＦ評価値として用いても良いし、水平方向及び垂直方向に画像データを加算してＡＦ評価値を求めても良い。

５０はカメラ本体１００全体を制御するシステム制御回路であり、周知のＣＰＵなどを内蔵する。５２はシステム制御回路５０の動作用の定数、変数、プログラム等を記憶するメモリである。

５４はシステム制御回路５０でのプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声などを用いて動作状態やメッセージなどを外部に通知するための通知部である。

５６は後述するプログラムなどが格納された電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。

６０，６２，６４，６６，６８，７０は、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための操作手段であり、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置等の単数或いは複数の組み合わせで構成される。

ここで、これらの操作手段の具体的な説明を行う。

６０はモードダイアルスイッチで、自動撮影モード、プログラム撮影モード、シャッター速度優先撮影モード、絞り優先撮影モード、マニュアル撮影モード、焦点深度優先（デプス）撮影モード等の各機能撮影モードを切り替え設定することができる。他に、ポートレート撮影モード、風景撮影モード、接写撮影モード、スポーツ撮影モード、夜景撮影モード、パノラマ撮影モードなどの各機能撮影モードを切り替え設定することもできる。

６２はシャッタースイッチＳＷ１で、不図示のシャッターボタンの操作途中（例えば半押し）でＯＮとなり、ＡＦ処理、ＡＥ処理、ＡＷＢ処理、ＥＦ処理等の動作開始を指示する。

６４はシャッタースイッチＳＷ２で、不図示のシャッターボタンの操作完了（例えば全押し）でＯＮとなり、露光処理、現像処理、及び記録処理からなる一連の処理の動作開始を指示する。まず、露光処理では、撮像素子１４から読み出した信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に書き込み、更に、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理が行われる。更に、記録処理では、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮・伸張回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００あるいはＰＣなどの外部機器に書き込む、または送信する。

６６は再生スイッチであり、撮影モード状態で撮影した画像をメモリ３０あるいは記録媒体２００あるいはＰＣなどの外部機器から読み出して画像表示部２８に表示する再生動作の開始を指示する。再生スイッチ６６は、他に、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モード等の各機能モードを設定することができる。

６８は単写／連写スイッチで、シャッタースイッチＳＷ２（６４）を押した場合に、１コマの撮影を行って待機状態とする単写モードと、シャッタースイッチＳＷ２（６４）を押している間、連続して撮影を行い続ける連写モードとを設定することができる。

７０は各種ボタンやタッチパネルなどから成る操作部である。

操作部７０の一例として、画像表示部２８のＯＮ／ＯＦＦを設定する画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ、撮影直後に撮影した画像データを自動再生するクイックレビュー機能を設定するクイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチがある。また、ワンショットＡＦモードとサーボＡＦモードとを設定可能なＡＦモード設定スイッチなどがある。ワンショットＡＦモードでは、シャッタースイッチＳＷ１（６２）を押した際にオートフォーカス動作を開始し、一旦合焦した場合、その合焦状態を保ち続ける。サーボＡＦモードでは、シャッタースイッチＳＷ１（６２）を押している間、連続してオートフォーカス動作を続ける。

９０はメモリカードやハードディスク等の記録媒体とのインターフェース、９２はメモリカードやハードディスク等の記録媒体と接続を行うコネクタである。

１２０はレンズマウント１０６内でカメラ本体１００をレンズユニット３００と接続するためのインターフェースである。

１２２はカメラ本体１００をレンズユニット３００と電気的に接続するコネクタである。コネクタ１２２はカメラ本体１００とレンズユニット３００との間で制御信号、状態信号、データ信号などを伝え合うと共に、各種電圧の電流を供給する機能も備えている。

コネクタ１２２を介して通信される、レンズユニット３００の各種光学情報（絞り、ズーム位置、瞳距離、焦点距離など）は、カメラ本体１００の光学情報格納メモリ５８に記憶される。通信の要求はカメラ側から行う場合もあれば、レンズ側から情報更新のたびに通信される場合もある。

また、コネクタ１２２は電気通信だけでなく、光通信、音声通信により通信を行う構成としてもよい。

２００はメモリカードやハードディスク等の記録媒体である。この記録媒体２００は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部２０２、カメラ本体１００とのインターフェース２０４、カメラ本体１００と接続を行うコネクタ２０６を備えている。

記録媒体２００としては、ＰＣＭＣＩＡカードやコンパクトフラッシュ（登録商標）等のメモリカード、ハードディスク等を用いることができる。また、マイクロＤＡＴ、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷ等の光ディスク、ＤＶＤ等の相変化型光ディスク等で構成されていても勿論構わない。

また、カメラ本体１００はＰＣなどの外部機器とも接続可能である。

＜焦点検出エリアの設定＞
焦点検出エリアは、画像データを用いて画像処理回路２０によってＡＦ評価値を演算する際の撮像素子における複数の画素の範囲を指定したものである。前述したように、この焦点検出エリア内から出力された画像データを用いてＡＦ評価値を算出し、ＡＦ制御を行う。

このとき、焦点検出エリアを小さく設定すると使用される画像データの数が少なくなりノイズの影響を受けやすくなる。また、撮影者の手振れや、被写体の微動により被写体が小さな焦点検出エリアの外へ出てしまう頻度が高く、誤動作をまねきやすい。したがって、焦点検出エリアが小さい場合にはＡＦの精度が落ちる場合がある。逆に、焦点検出エリアを大きくすると、使用される画像データの数が多くなり、ノイズが平準化されて、影響が少なり、ＡＦの精度が向上する。

一方、ピントが画面上のどの位置に合っているのかをユーザに通知するには、焦点検出エリアは小さいほうがよい。また、焦点検出エリアを大きく設定すると、同一画面内にある距離の異なる被写体を撮影する場合や、被写体の背景が高コントラストの場合等には、いずれの被写体に合焦するかが不定で撮影者の目的の被写体に常にピントを合わせることが困難となる場合がある。

したがって、焦点検出エリアの大きさや形状により、メリットとデメリットが生じる。そこで、非拡大表示の場合と拡大表示の場合において、焦点検出エリアの設定を適切にする方法を以下に説明する。

（１）非拡大表示の際のエリア設定
上記構成を有する撮像装置において、非拡大表示の場合（つまり、電子ズーム拡大率が１倍の場合）の焦点検出エリアの設定について説明する。

非拡大表示の場合、画像表示部２８には画像にオーバーラップするように焦点検出エリアに対応するエリアを示す情報を重畳表示する。図２は非拡大表示の際の画像表示部２８を示した図である。中央の灰色の矩形で表示される部分（エリアＡ）が焦点検出をするための画像データを取得するエリアである。焦点検出エリアが撮像素子からの信号が表示される画面において縦長の形状なのは、後に説明するように、画像表示部２８に画像データが随時表示されるときに、画像データは横方向（水平方向）、縦方向（垂直方向）に多くの間引きが行われることに起因する。縦方向に評価値を積分し、その演算結果を判定することで画像のコントラストを判別するため、ＡＦ評価値のノイズによる影響が少なくなるように縦方向の画像データのデータ量を多くとる必要があるからである。一方、横方向に広く焦点検出エリアを設定すると、エリアが広くなってしまい、前述したようにピントが画面上のどの位置に合っているのかをユーザに分かりやすく通知することができない。また、エリア内に近距離・遠距離の被写体を含む可能性が高くなる。これは、コントラストＡＦは焦点検出エリア内の画像データだけを判定しているためである。このとき、近距離にある被写体に焦点を合わる場合や、遠距離にある被写体に焦点を合わせる場合が発生しＡＦが不安定となる。したがって、このような遠近競合の可能性を低くするために、横方向の範囲は、ＡＦ判定ができる範囲でできできるだけ狭くエリアを設定する。

以下に詳しく説明する。非拡大表示の際は、撮像素子の全撮像エリアの画像データを読み出すが、決められたフレームレートを維持するために、撮像素子１４から読み出される画像データの量を少なくして、読み出し時間を短縮するように撮像素子を駆動する。

撮像素子から読み出される画像データを少なくする方法を図３を用いて説明する。図３は撮像素子の一部を拡大したものであり、説明しやすいように画素に対して列方向を表すＸ１からＸ６までの番号をつけている。また、行方向にも同じようにＹ１からＹ５までの番号をつけている。まず、撮像素子から画像データを読み出すときには、行毎に画像データが読み出されるので、１行分の画像データを読み出す際に画像データを減らす読み出しを行う。図３は３画素に対して１画素分の画像データだけを読み出す間引き読み出しを表している。よって読み出される画素はＸ１、Ｘ４・・・となる。また、同じように列方向にも画像データを減らす読み出しを行う。図３では３行に対して１行だけを読み出す間引き読み出しを表している。よって、読み出される行はＹ１、Ｙ３・・・となる。よって、実際に読み出される画素は図３では図中の灰色に塗られた（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ４，Ｙ１）、（Ｘ１，Ｙ４）、（Ｘ４，Ｙ４）となる。これにより本来の撮像素子の画素数に対して１／９の画素を読み出すことになるため、読み出し時間が短縮が実現される。

このように撮像素子から画像データを減らす間引き読み出しを行うと、ＡＦ評価値も間引き後の画像から生成されるので、設定された焦点検出エリア内に含まれる画素数に対して少ない画素数（図３では１／９）から得られる画像データによるＡＦ評価値となる。よって、ＡＦの精度を維持するために、ＡＦ評価値の演算に用いる画像データ量を確保するため、間引き率に応じて焦点検出エリアの縦方向の大きさを大きくとる。このとき、横方向に関しては、間引き率に応じて焦点検出エリアの横方向の大きさを大きくとってもよいが、ＡＦ評価値の演算において横方向は、ピーク値を求めるのに使われるので、データ数が少なくてもノイズの影響をそれほど受けない。そこで、前述のピントが画面上のどの位置に合っているのかをユーザに分かりやすく通知するという思想から、横方向についてはエリアを大きくしないように設定することが考えられる。なお、ここでは１／９の画素を読み出す場合を説明したが、間引き率はこれに限るものではない。

シャッタースイッチＳＷ１（６２）が押されると、コントラストＡＦをスタートさせる。システム制御回路５０はタイミング発生回路１８と画像処理回路２０を制御して撮像素子１４から画像データを読み出す。撮像素子１４から取得した画像データに対して、システム制御回路５０は画像処理回路２０を制御して信号処理を行ってＡＦ評価用画像を生成する。そして、ＡＦ評価用画像の画像データに基づいて被写体との距離に係るＡＦ評価値の取得を行い、ＡＦ評価値によりレンズの駆動方向を判断してフォーカス制御部３４２を駆動する。以上の動作を繰り返してＡＦ評価値が最大となる撮像レンズ駆動位置を検出し合焦ポイントとする。このとき、デジタルカメラユーザに合焦ポイントに到達したことを通知するために、焦点検出エリアを示す矩形の色を緑色に変化させる。また、同時に電子音などにより通知してもよい。また、合焦ポイントを見つけることができできなかった場合には、焦点検出エリアを示す矩形の色を赤色に変化させてユーザに知らせる。

また、非拡大表示状態で、カメラのＡＦ設定をＯＦＦしマニュアルフォーカスモードにすると、ＡＦしないので画像表示部２８上に表される焦点検出エリアは拡大表示位置エリアを示すように変化する。図４はマニュアルフォーカスの際の非拡大表示状態での画像表示部２８を示した図である。エリアＢが画面内の拡大表示エリアの位置を示している。図２ではエリアＡのように焦点検出エリアを狭くして遠近競合の発生を抑えるようにしていたが、図４ではエリアＢのように拡大表示位置エリアを示す矩形に変化している。エリアＢは、画面の縦横比と同じ比率の矩形になっている。このエリアＢの領域を拡大すると図７のようになる。

（２）拡大表示の際のエリア設定
次に、拡大表示の際における焦点検出エリアの設定について説明する。

拡大表示を行う場合は、ピント確認などに拡大機能を使用することが考えられるため、詳細な画像表示が求められる。よって、非拡大表示の場合のように撮像素子からの出力を縦横方向に大幅に間引いて画像データを得ることはせずに、画像データを取得する必要がある。

しかしながら、画像データを間引かずに全画像データを取得した場合は、画像データ取得に時間がかかりフレームレートを維持することができない。よって、撮像素子から表示に必要な部分の画像データを全画素読み出し、そのほかの部分は読み出さないようにすることで画像データの読み出し時間を短くすることができる。これにより、フレームレートを維持し、また表示する画像も詳細な画像とすることができる。

図２の非拡大表示の状態から拡大表示をさせると、焦点検出エリアを中心としたエリアが拡大される。仮に、拡大される範囲を図４のマニュアルフォーカスの際に矩形で表されるエリアとすると、拡大後の画像は図５のようになる。

前述したように、拡大表示の場合には撮像素子１４からの出力が間引かれず全ての画素の情報が使用可能となる。したがって、焦点検出エリアの全画像（図２の全画面）に対する大きさを非拡大表示の場合に対して狭く設定しても、ＡＦ評価値を取得できる画素数を多く確保することができる。

図３の撮像素子の場合、縦横共に３画素間引きとなっているので、非拡大表示の場合と拡大表示の場合とで、画像上同じエリアを焦点検出エリアとして設定した場合、拡大表示の場合の方がＡＦ評価値として利用できる画素数が縦横それぞれ３倍確保できることになる。よって、図５のように焦点検出エリアを図２に比べて縦横それぞれ画像全体の１／３の大きさまで小さくしても、ＡＦ評価値としては非拡大表示のときと同じ画素数から確保することができ、ＡＦ評価値の精度を維持できる。また焦点検出エリアを狭くすることができるので、エリア内に近距離や遠距離の被写体が入り辛くなるため遠近競合が起こり辛くなり、焦点検出エリアを変化させない場合に対して安定した合焦結果を得ることが可能となる。

上記のように図５は焦点検出エリアを縦横１／３にして最もエリアを狭くした場合の画像表示部２８を表した図である。中央の灰色の矩形で表示されるエリアＣが焦点検出エリアを示しており、より狭いエリアが焦点検出エリアとなり、ユーザに対してピントを合わせたい被写体を捉えるエリアを示している。図２の非拡大表示の場合の焦点検出エリアよりも狭いエリアを焦点検出エリアとしながら、ＡＦ評価値を取得する画素数は同じ画素数だけ備えているので遠近競合が起こり辛くなりＡＦ精度が向上する。

また、縦横それぞれ１／３まで焦点検出エリアを狭くしなくても、非拡大表示の場合の焦点検出エリアよりも全画像に対するエリアを狭く設定できるので遠近競合を起こし辛い。また、ＡＦ評価値を取得するために利用する画素数も非拡大表示の場合よりも多くすることができる。よって、ＡＦ評価値がノイズに対してより強くなり、ＡＦ評価値のＳ／Ｎを向上させることができる。そこで、図６は縦１／２、横１／１に焦点検出エリアを狭くした場合の画像表示部２８を表した図である。中央の灰色の矩形で表示されるエリアＤが焦点検出エリアを示している。縦方向を狭くすることで焦点検出エリアを狭くし遠近競合を抑え、かつ、ＡＦ評価値を積分する縦方向の画素数は非拡大表示の場合よりも多く確保しているので、ＡＦ評価値のＳ／Ｎがよくなり、ＡＦ精度を向上させることができる。このように、ある拡大率での縦方向の画像データ数を、それよりも大きい拡大率での画像データ数と同一もしくは略同一にするように焦点検出エリアを設定することによって安定したＡＦ動作を実現できる。また、ある拡大率の場合とそれよりも大きい拡大率の場合とで、焦点検出エリア内の被写体像の視野が同一もしくは略同一になるように焦点検出エリアを設定することによって安定したＡＦ動作を実現できる。

また、拡大表示状態で、カメラのＡＦ設定をＯＦＦしマニュアルフォーカスモードにすると、ＡＦしないので画像表示部２８上に表される焦点検出エリアは表示の必要がなくなり、エリアを示す矩形を表示しないように変化する。図７はマニュアルフォーカス設定時の拡大表示状態での画像表示部２８を示した図である。図５、図６で示されていた焦点検出エリアの表示がなくなり、カメラがＡＦできない設定になっていることをユーザに示している。

上述のように、非拡大表示時と拡大表示時とで焦点検出エリアの表示方法を変化させることで、ユーザにわかりやすくピントの合う位置を通知することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、画像を拡大する場合（拡大表示）と拡大しない場合（非拡大表示、つまり拡大率が１倍）を例にあげて説明した。しかしながら、これに限らず、例えば、拡大率が２倍と４倍のときに撮像素子から出力する画像データの間引き率を変更すると共に焦点検出エリアの形状や大きさ、位置を変えても良い。

また、上記の実施形態では、焦点検出エリアと、焦点検出エリアと対応するエリアを示す情報とが、一致する場合を説明したが、位置、大きさ、形状が全く同一である必要はなく、ユーザにピントの合うエリアを通知できればよい。

本発明の一実施形態における画像処理機能を有する撮像装置の構成を示すブロック図である。 非拡大表示状態における焦点検出エリアを表示した画像表示状態を示した図である。 撮像素子の駆動方法について概要を示す図である。 非拡大表示状態において、マニュアルフォーカスフォーカス状態にした場合の画像表示状態を示した図である。 拡大表示状態において、焦点検出エリアを最小限に狭めた場合の画像表示状態を示した図である。 拡大表示状態において、ＡＦ評価値取得画素数を多く取得するように焦点検出エリアを設定した場合の画像表示状態を示した図である。 拡大表示状態において、マニュアルフォーカスフォーカス状態にした場合の画像表示状態を示した図である。 ＡＦ評価値による合焦判定の様子を示す図である。

符号の説明

１２ シャッター
１４ 撮像素子
１６ Ａ／Ｄ変換器
１８ タイミング発生回路
２０ 画像処理回路
２２ メモリ制御回路
２４ 画像表示メモリ
２６ Ｄ／Ａ変換器
２８ 画像表示部
３０ メモリ
３２ 画像圧縮・伸長回路
４０ シャッター制御部
４２ 焦点調節部
５０ システム制御回路
５２ メモリ
５４ 通知部
５６ 不揮発性メモリ
６０ モードダイアルスイッチ
６２ シャッタースイッチＳＷ１
６４ シャッタースイッチＳＷ２
６６ 画像表示ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
６８ クイックレビューＯＮ／ＯＦＦスイッチ
７０ 操作部
９０ インタフェース
９２ コネクタ
１００ カメラ本体
１０４ 光学ファインダー
２００ 記録媒体
２０２ 記録部
２０４ インタフェース
２０６ コネクタ
３００ レンズユニット
３０６ レンズマウント
３１０ 撮像レンズ
３１２ 絞り
３２０ インタフェース
３２２ コネクタ
３４０ 絞り制御部
３４２ フォーカス制御部
３４４ ズーム制御部
３５０ レンズシステム制御回路

Claims (6)

1. 垂直方向と水平方向に複数の画素が配列され、当該配列される画素数が垂直方向よりも水平方向の方が多く、当該配列された画素により被写体像を光電変換し画像データを出力する撮像素子と、
   前記撮像素子から得られる画像データの一部を電気的に拡大して出力する電子ズーム手段と、
   前記電子ズーム手段による画像の拡大率が第１の拡大率の場合には、前記複数の画素ごとの画像データを間引いて出力し、前記第１の拡大率よりも大きい第２の拡大率の場合には前記画像データの間引きをせずに出力するように制御する制御手段と、
   前記複数の画素のうち、焦点検出エリア内の画素から得られた画像データに基づいた評価値を前記画素の配列の所定の方向に積分演算してＡＦ評価値を検出する検出手段と、
   前記検出されたＡＦ評価値に基づいて撮像レンズを移動させて焦点調節を行う焦点調節手段とを有し、
   前記第１の拡大率の場合には前記評価値を積分する方向において所定の数よりも多い画像データ数が得られるよう焦点検出エリアが設定されることを特徴とする撮像装置。
2. 前記撮像素子から得られる画像データを焦点検出エリアを示す情報と重畳して表示する表示手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. マニュアルによる焦点調節が可能なマニュアルフォーカス機能を備え、
   前記表示手段は、前記マニュアルフォーカス機能による焦点調節が行われる際には、焦点検出エリアを示す情報に変えて、拡大エリアを示す情報を画像データと重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記焦点検出エリアの形状は、前記第１の拡大率の場合のほうが前記第２の拡大率の場合よりも前記垂直方向の比率が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記第１の拡大率は１倍であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 垂直方向と水平方向に複数の画素が配列され、当該配列される画素数が垂直方向よりも水平方向の方が多く、当該配列された画素により光電変換された被写体像を画像データとして出力する撮像素子と、前記撮像素子から得られる画像データの一部を電気的に拡大して出力する電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段による画像の拡大率が第１の拡大率の場合には、前記複数の画素ごとの画像データを間引いて出力し、前記第１の拡大率よりも大きい第２の拡大率の場合には前記画像データの間引きをせずに出力するように制御する制御手段と、前記複数の画素のうち、焦点検出エリア内の画素から得られた画像データに基づいた評価値を前記画素の配列の所定の方向に積分演算してＡＦ評価値を検出する検出手段と、前記検出されたＡＦ評価値に基づいて撮像レンズを移動させて焦点調節を行う焦点調節手段とを有する撮像装置の制御方法であって、
   前記第１の拡大率の場合には前記評価値を積分する方向において所定の数よりも多い画像データ数が得られるよう焦点検出エリアが設定されることを特徴とする制御方法。

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