JP2012208510A

JP2012208510A - カメラ本体

Info

Publication number: JP2012208510A
Application number: JP2012135183A
Authority: JP
Inventors: Masaru Shintani; 大新谷
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-10-25

Abstract

【課題】撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うこと。
【解決手段】連続的に取得した複数の画像から、フォーカスエリアに含まれる第１形状と、前記第１形状と重複する第２形状とを決定する形状決定手段と、撮影位置と前記第１形状の位置と前記第２形状の位置との相対関係により生じる、前記第１形状および前記第２形状の画像間における二次元的な形状変化に基づいて、前記第１形状および前記第２形状の遠近を判定するとともに、前記第１形状と前記第２形状とのエッジ幅を比較する判定比較手段と、前記判定比較手段における前記遠近の判定結果及び前記エッジ幅の比較結果に基づいてデフォーカス方向を決定する方向決定手段と、前記方向決定手段によって決定されたデフォーカス方向にフォーカスレンズを駆動させて前記第１形状に合焦させるよう前記交換レンズを制御する制御手段と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、カメラ本体に関し、特に、デジタルスチルカメラにおける、ビデオオートフォーカス方式（ビデオＡＦ方式）のオートフォーカス機能において、デフォーカス方向を検知する機能に関する。

近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor）センサなどの撮像素子を用いて光学像を電気信号に変換し、得られた電気信号をデジタル化して記録するデジタルカメラが普及している。

コンパクトデジタルカメラは、通常、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＶＦ（Electronic View Finder）によるファインダー機能、および、撮像素子の被写体像のコントラスト値を用いたビデオＡＦ方式によるオートフォーカス機能を採用している。しかし、ビデオＡＦ方式では、デフォーカス方向（焦点のズレ方向）を検出できないという不都合がある。

一方、デジタル一眼レフカメラは、通常、位相差を光学的に検出する位相差検出ユニットを有し、これによりデフォーカス方向を検出できるため、フォーカスレンズの移動時間を削減でき、高速にフォーカスできるという利点を有する。しかし、このようなデジタル一眼レフカメラは、銀塩一眼レフカメラの構造をそのまま採用しており、ミラーや位相差検出ユニットが銀塩一眼レフカメラと同様に配置されているため、小型化を図ることができないという不都合がある。

デジタル一眼レフカメラの小型化を実現するためには、コンパクトデジタルカメラの上記機能、つまり、ＬＣＤやＥＶＦによるファインダー機能およびビデオＡＦ方式によるオートフォーカス機能を採用することが考えられる。この場合、ミラーを無くすことによりミラーの駆動時間を排除することができ、且つ、ミラーと位相差検出ユニットを無くすことにより、小型化を図ることができる。しかも、このビデオＡＦ方式によるオートフォーカス機能は、位相差検出方式のオートフォーカスに比して精度が高いという利点がある。

近年のデジタルカメラは、内蔵メモリーの大容量化や画像エンジン（画像処理ＬＳＩ）の処理速度、撮像素子の連続撮影頻度などの向上により、ビデオカメラのようにサムネイル程度の画像であれば、撮影を行う一方で、一定の画像処理や判定処理などの複数の処理を十分に行うことができる能力を有するようになってきている。

例えば、一例として、近年のデジタルカメラでは、特殊用途での被写体認識などの画像処理も可能となっている（特許文献１参照）。また、ウォブリング駆動による焦点位置検出も可能となっている（特許文献２参照）。

特開２００６−２６８５６５号公報特開２００６−３０９７３号公報

しかしながら、ビデオＡＦ方式によるオートフォーカス機能を採用している従来の撮像装置では、デフォーカス方向を検出可能な焦点検出機能を有しないため、例えば、特許文献２記載のデジタルカメラのように、ウォブリング駆動を行う必要がある。したがって、このような従来の撮像装置には、撮影者がレリーズボタンを押下してから合焦するまでに時間がかかるという問題がある。この問題は、撮像素子により焦点検出を行う方式のデジタルカメラに共通する欠点である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うことができるカメラ本体を提供することを目的とする。

本発明に係るカメラ本体は、交換レンズを装着可能なカメラ本体であって、連続的に取得した複数の画像を一時的に記憶する記憶手段と、前記画像から、フォーカスエリアに含まれる第１形状と、前記第１形状と重複する第２形状とを決定する形状決定手段と、撮影位置と前記第１形状の位置と前記第２形状の位置との相対関係により生じる、前記第１形状および前記第２形状の画像間における二次元的な形状変化を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した前記画像間における二次元的な形状変化に基づいて、前記第１形状および前記第２形状の遠近を判定するとともに、前記第１形状と前記第２形状とのエッジ幅を比較する判定比較手段と、前記判定比較手段における前記遠近の判定結果及び前記エッジ幅の比較結果に基づいてデフォーカス方向を決定する方向決定手段と、前記方向決定手段によって決定されたデフォーカス方向にフォーカスレンズを駆動させて前記第１形状に合焦させるよう前記交換レンズを制御する制御手段と、を有する。

本発明によれば、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うことができる。

本発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図本実施の形態に係る撮像装置の動作の一例を示すフローチャート撮像された画像の一例を示す図図３のコントラストの変化を示すグラフ撮像された画像の他の例を示す図図５のコントラストの変化を示すグラフ本実施の形態に係る撮像装置の動作の他の例を示すフローチャート撮像された画像のさらに他の例を示す図撮像された画像のさらに他の例を示す図

以下、本発明に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
＜撮像装置の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１に示す撮像装置１は、大別して、撮影レンズ３とカメラ本体５とで構成されている。

撮影レンズ３は、絞り部７、フォーカスレンズ９、およびフォーカスレンズ駆動部１１を備える。撮影レンズ３は交換可能である。なお、ここでは、撮像装置１として、デジタル一眼レフカメラで採用されている交換レンズ式の撮像装置を例示したが、本発明はこれに限定されない。撮像装置１は、コンパクトデジタルカメラのように交換レンズ式でない撮像装置でもよい。その場合は、シャッター１３が絞り部７と一体もしくは、絞り部７に隣接する位置に配置されることが一般的である。

絞り部７は、被写体の明るさによって、カメラ本体５内の後述する撮像素子に到達する光量を変化させるために使用される。また、フォーカスレンズ駆動部１１は、カメラ本体５の上記撮像素子上にピントを合わせるためにフォーカスレンズ９を光軸方向に駆動する。

カメラ本体５は、シャッター１３と、フォーカスレンズ駆動部１１およびシャッター１３を制御するカメラ制御部１５と、シャッター１３の背面に配置された撮像素子１７と、撮像素子１７から出力された電気信号を入力して所定の画像処理を行う画像処理部１９と、画像を記憶する記憶部２１と、画像を表示する画像表示部２３と、中央処理装置２５（ＣＰＵ）とを備える。

カメラ制御部１５は、撮影レンズ３を取り付けるための不図示のマウントを介して、撮影レンズ３内の絞り部７およびフォーカスレンズ駆動部１１にそれぞれ電気的に接続されている。なお、ここでは撮影レンズ３が交換可能な場合を例示しているが、撮影レンズを取り外せない、いわゆるコンパクトデジタルカメラの場合であっても、同様の構成にすることができる。

シャッター１３は、撮像素子１７への被写体像の入射および露光量を調整する。撮像素子１７は、シャッター１３を介して入射された被写体像を電気信号に変換する。シャッター１３および絞り部７は、カメラ制御部１５にそれぞれ電気的に接続されている。カメラ制御部１５は、ＣＰＵ２５によって演算された適正露出になるようにシャッター１３の露光量を制御する。

画像処理部１９は、撮像素子１７から出力された電気信号を処理して画像を画像表示部２３で表示するための画像処理を行う。すなわち、画像処理部１９は、撮像素子１７から出力された電気信号をリアルタイムで表示するための画像を順次生成する。画像表示部２３は、カメラ本体５が撮影モードである場合、不図示のカメラ電源がＯＮされるとリアルタイムでの画像表示を開始し、画像処理部１９から出力された信号に基づいて被写体像を表示する。画像処理部１９は、連続的に取得した複数の画像（サムネイル画像）を一時的に記憶部２１に記憶させる。

ここで、画像処理部１９は、本発明の「形状決定手段」としての機能と、本発明の「検出手段」としての機能と、本発明の「遠近判定手段」としての機能と、本発明の「消去手段」としての機能と、本発明の「補間手段」としての機能とを有する。

ここで、形状決定手段としての画像処理部１９は、画像に含まれる複数の形状を認識し、認識した複数の形状のうちフォーカスエリアに含まれる第１形状と、この第１形状と重複する第２形状とを画像から決定する。第２形状は、複数あってもよい。

また、検出手段としての画像処理部１９は、撮影位置と第１形状の位置と第２形状の位置との相対関係により生じる、第１形状および第２形状の変化を検出する。ここでは、一例として、例えば、第１形状および第２形状の形状変化を検出する。

また、遠近判定手段としての画像処理部１９は、形状変化の検出結果に基づいて、画像に含まれる複数の形状（第１形状および第２形状）の遠近を判定する。なお、画像処理部１９における第１形状および第２形状の形状変化の検出は、例えば、撮像素子１７から取得した画像または記憶部２１に記憶された画像のうちいずれかの画像を使用して行われる。

また、消去手段としての画像処理部１９は、第１形状または第２形状を認識できない場合は、記憶部２１に記憶された画像を記憶手段から消去する。一例として、例えば、画像処理部１９は、現在の画像（現フレーム）に含まれる形状と、１つ前の画像（前フレーム）に含まれる形状を比較し、前フレームの第１形状が、現フレームに存在しないと認識した場合は、記憶部２１に記憶された全ての画像を記憶手段から消去する。これにより、記憶された画像のＦＩＦＯ（First In First Out）処理が不要になるため、記憶部２１は、次の画像を記憶する処理が高速になる。なお、第１形状または第２形状を認識できない場合とは、第１形状または第２形状が大きく変形して他の形状と認識される場合や、第１形状または第２形状がフレームアウトする場合がある。

また、補完手段としての画像処理部１９は、第１形状および／または第２形状の面積が撮影フレームのエッジにより減少する場合は、第１形状および／または第２形状と撮影フレームのエッジとの相対変化から、減少した面積を算出し、第１形状および／または第２形状に算出した面積を補間する。一例として、例えば、画像処理部１９は、撮影フレームのエッジにおける現フレームの第１形状の位置情報と、撮影フレームのエッジにおける前フレームの第１形状との差分を算出し、算出された差分に相当する第１形状の面積を算出する。そして、画像処理部１９は、現フレームの第１形状に算出した面積を補間する。

＜撮像装置の動作＞
次に、上記構成を有する撮像装置１の動作例について、図２から図６を参照して説明する。図２は、本実施の形態に係る撮像装置の動作の一例を示すフローチャートである。図３および図５は、撮像された画像例を示す図である。図４および図６は、それぞれ、図３および図５のコントラストの変化を示すグラフである。

まず、ステップＳ１０では、カメラ本体５の不図示の電源がＯＮされると、中央処理装置２５がカメラ制御部１５、撮像素子１７、および画像処理部１９を制御することにより、連続した複数の画像（サムネイル画像）を所定のフレームレートで取得する。通常、人が手に撮像装置１を持って撮影する場合、２Ｈｚ程度の緩やかな手振れに加えて、１０Ｈｚ程度の細かい揺れが生じている。そのため、取得した複数の画像において重複する披写体の形状が変化する。本実施の形態は、この形状変化に基づいて、画像に含まれる複数の形状の遠近を判定し、デフォーカス方向を決定するものである。

そして、ステップＳ１１では、画像処理部１９が、ステップＳ１０で取得したサムネイル画像に含まれる複数の形状を認識し、認識した形状のエッジ幅（エッジの画素数）を取得する。形状の認識方法としては、例えば、色による認識や、コントラスト値が似通った形状を同一形状と認識する方法、輝度が似通った形状を同一形状と認識する方法などを用いることができる。なお、画像処理部１９は、第１形状または第２形状を認識できない場合は、記憶部２１に記憶された画像を記憶手段から消去する。

そして、ステップＳ１２では、画像処理部１９が、ステップＳ１１で認識した形状のうちフォーカスエリアに含まれる第１形状と、この第１形状と重複する第２形状とを決定する。

ここで、フォーカスエリアとは、画像のフォーカスターゲット（構図上に表示されるピントを合わせたい被写体を導くためのターゲットマーク）が位置するエリアである。本実施の形態では、第１形状および第２形状の決定方法の一例として、画像処理部１９は、フォーカスターゲット周辺のエッジを選択し、選択したエッジが取り囲む形状を第１形状とし、この第１形状のエッジの一部を含む別のエッジで取り囲まれた形状を第２形状とする。なお、図３に示す例では、フォーカスエリア３０は中央に設定されているが、撮影者がピントを合わせたい位置を変更した場合は、撮像装置１の機能により上下左右の任意の位置にフォーカスエリア３０を設定することができる。

そして、ステップＳ１３では、画像処理部１９が、ステップＳ１２で決定した第１形状および第２形状を当該サムネイル画像と関連付けて、記憶部２１に記憶させる。この処理は、所定枚数分のサムネイル画像について行われる。

ステップＳ１１からステップＳ１３の各処理は、ステップＳ１０で所定のフレームレートで取得した複数の画像に対して順次実行される。

そして、ステップＳ１４では、画像処理部１９が、ステップＳ１２で処理した画像（現フレーム）における第１形状および第２形状と比較するために、１つ前の画像（前フレーム）ならびにこの画像に関連付けられた第１形状および第２形状を記憶部２１から読み出す。尚、記憶部２１から読み出す画像、読み出した画像関連付けられた第１形状および第２形状は以前の画像であればよく、２つ以上前の画像であってもよい。

そして、ステップＳ１５では、画像処理部１９が、ステップＳ１２で処理した画像（現フレーム）における第１形状および第２形状と、ステップＳ１４で読み出した１つ前の画像（前フレーム）における第１形状および第２形状とをそれぞれ比較して、第１形状および第２形状の形状変化をそれぞれ検出し、検出した形状変化から第１形状と第２形状の遠近を判定する。

具体的には、例えば、画像処理部１９は、コントラスト値や色、輝度などから前フレームと現フレームとにおける同一の形状を判断し、第１形状および第２形状のうち形状変化が所定の閾値以上であるほうの形状を後景であると判定する。この判定基準は、カメラが手振れなどにより動いた場合、重複する複数の形状のうち撮影位置から遠景にある物体の形状変化が相対的に大きくなるという原理に基づく。

例えば、図３および図５に示す例では、人物の顔がフォーカスエリアに含まれている。また、人物の手前に位置するブロック塀ならびにブロック塀の背後の人物、木、および雲が画像に含まれている。カメラが手振れなどにより動いた場合、画像内の形状は、撮像装置１に近いものほど大きく移動する。そのため、形状の移動は、ブロック塀、人物、木、雲の順に大きくなる。ここで、形状の変化は、重複する形状の面積の変化とすることができる（二次元的な形状変化）。２つの形状を比較する場合、画像処理部１９は、面積の変化量が所定の閾値以上であるほうの形状を後景であると判定する。ここで、所定の閾値は、例えば、カメラの動きに起因する形状変化であることを検出できる程度の値に設定されている。

一例として、例えば、撮像装置１が手振れにより上下に移動した場合、ブロック塀が大きく移動する。そのため、ブロック塀の後方の人物の面積は、ブロック塀の上下移動により大きく増減する。この場合、ブロック塀も大きく移動するが、画像処理部１９は、ブロック塀の下部がフレームエッジでカットされていることを判断し、フレームエッジを含む形状の面積の変化を補正することができる。例えば、画像処理部１９は、図３に示すブロック塀の面積が変化しないと判断し、人物の面積のみが変化すると判断する。これにより、画像処理部１９は、人物の面積の変化量が所定の閾値よりも大きく変化した場合、人物を後景であると判定する。

ここで、画像処理部１９は、（１）ブロック塀の下部がフレームエッジでカットされていること、（２）手ぶれで起こりうる振れ角は大きくても０.４度程度であること、（３）撮影レンズの焦点距離、をそれぞれ判断することができる。画像処理部１９は、これらの３条件を用いて、フレームエッジでカットされる被写体の面積の変化量から、形状の変化が手ぶれによる変化か否か、また、その振れ量も検出することができる。

なお、検出した形状変化が手ぶれ以上の変化を見せた場合には、画像処理部１９は、当該被写体が動体であると判断できるため、遠近判定の被写体候補から除外するようにしてもよい。更に、記憶された画像情報を記憶部２１から消去してもよい。

また、図３および図４に示す例は、説明の都合上、大きな物体を示しているが、小さな物体間においても遠近判定は可能である。

さらに、図３および図５では、画像内に、フォーカスエリア３０に含まれる人物とこの人物に重複する木とがあり、カメラが手振れなどにより動いた場合には、撮影位置から遠景にある木の形状の変化が人物の形状の変化に比べて相対的に大きくなる。そのため、画像処理部１９は、人物よりも木のほうが後景であると判定する。

そして、ステップＳ１６では、画像処理部１９が、第１形状のエッジ幅と第２形状のエッジ幅とを比較する。

例えば、図４に示す例では、ステップＳ１６で、ブロック塀のエッジＡのエッジ幅Ｐ２と人物の顔のエッジＢのエッジ幅Ｐ１とを比較する。この比較の結果として、ブロック塀のエッジＡのエッジ幅Ｐ２がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭い場合は（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。これに対し、ブロック塀のエッジＡのエッジ幅Ｐ２がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭くない場合は（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ２０に進む。

また、図６に示す例では、ステップＳ１６で、人物の顔のエッジＢのエッジ幅Ｐ１と木のエッジＣのエッジ幅Ｐ３とを比較する。この比較の結果として、木のエッジＣのエッジ幅Ｐ３がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭い場合は（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ステップＳ１７に進む。これに対し、木のエッジＣのエッジ幅Ｐ３がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭くない場合は（Ｓ１６：ＮＯ）、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ１７では、中央処理装置２５が、ステップＳ１５における遠近の判定結果とステップＳ１６におけるエッジ幅の比較出結果とに基づいて、デフォーカス方向を決定する。

具体的には、第１形状が遠景であり、且つ、第２形状のエッジ幅が第１形状のエッジ幅よりも狭い場合、中央処理装置２５は、フォーカス位置をまず遠景方向に移動させることを決定する。例えば、図３に示す例では、ブロック塀のエッジＡのエッジ幅Ｐ２がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭いので、中央処理装置２５は、フォーカス位置をまず遠景方向に移動させることを決定する。

また、第２形状が遠景であり、且つ、第２形状のエッジ幅が第１形状のエッジ幅よりも狭い場合、中央処理装置２５は、フォーカス位置をまず近景方向に移動させることを決定する。例えば、図５に示す例では、木のエッジＣのエッジ幅Ｐ３がフォーカスエリア３０に含まれる人物の顔のエッジ幅Ｐ１よりも狭いので、画像処理部１９は、フォーカス位置をまず近景方向に移動させることを決定する。

そして、ステップＳ１８では、カメラ制御部１５が、ステップＳ１７で決定したデフォーカス方向に基づいて、フォーカスレンズ９を駆動させる。例えば、図３に示す例では、フォーカス位置を遠景方向に移動させるようにフォーカスレンズ９を駆動させる。また、図５に示す例では、フォーカス位置を近景方向に移動させるようにフォーカスレンズ９を駆動させる。

一方、ステップＳ２０では、カメラ制御部１５が、中央処理装置２５からの指令によりフォーカスレンズ９を任意の方向に移動させる。例えば、フォーカス位置をまず近景方向に移動させる。

そして、ステップＳ２１では、画像処理部１９が、フォーカスレンズ９を駆動している間に撮像素子１７から出力された電気信号から第１形状のエッジ幅を検出し、エッジ幅の変化を判断する。この判断の結果として、第１形状のエッジ幅が減少した場合は（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ２２に進む。これに対し、第１形状のエッジ幅が増加した場合は（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ２３に進む。

ステップＳ２２では、第１形状のエッジ幅が減少したため、フォーカスレンズ９の近景方向への駆動を維持して、ステップＳ１９に進む。

一方、ステップＳ２３では、第１形状のエッジ幅が増加したため、反対側の方向（つまり、この例では、フォーカス位置の遠景方向）へフォーカスレンズ９を駆動して、ステップＳ１９に進む。

ステップＳ１９では、画像処理部１９が、フォーカスレンズ９を駆動している間に撮像素子１７から出力された電気信号から第１形状のコントラスト値をフレーム毎に検出し、コントラストピークを検出する。中央処理装置２５は、検出されたピーク位置でフォーカスレンズ９の駆動を停止するように、カメラ制御部１５に信号を送る。

このように、本実施の形態によれば、第１形状と第２形状の遠近を判定し、且つ、第１形状のエッジ幅と第２形状のエッジ幅とを比較することにより、デフォーカス方向を決定できるため、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うことができる。すなわち、高速なオートフォーカス機能を提供することができる。

（変形例）
次に、本実施の形態の変形例について、図７を参照して説明する。図７は、図１に示す撮像装置１の動作の他の例を示すフローチャートである。なお、図７において、図２と同じ処理については同じ符号を付し、一部説明を省略する。

本実施の形態では、フォーカスエリアに含まれる第１形状と、この第１形状と重複する１つの第２形状とについて説明したが、本変形例では、フォーカスエリアに含まれる第１形状と、この第１形状と重複する複数の第２形状とについて説明する。

まず、ステップＳ１０では、上記のように、カメラ本体５の不図示の電源がＯＮされると、中央処理装置２５がカメラ制御部１５、撮像素子１７、および画像処理部１９を制御することにより、連続した複数の画像（サムネイル画像）を所定のフレームレートで取得する。

そして、ステップＳ１１では、上記のように、画像処理部１９が、ステップＳ１０で取得したサムネイル画像に含まれる複数の形状を認識し、認識した形状のエッジ幅（エッジの画素数）を取得する。形状の認識方法として、色による認識や、コントラスト値が似通った形状を同一形状と認識する方法、輝度が似通った形状を同一形状と認識する方法などを用いることは、上述の通りである。

そして、ステップＳ３２では、画像処理部１９が、ステップＳ１１で認識した形状のうちフォーカスエリア３０に含まれる第１形状と、この第１形状と重複する複数の第２形状とを決定する。

そして、ステップＳ３３では、画像処理部１９が、ステップＳ３２で決定した第１形状および複数の第２形状を当該サムネイル画像と関連付けて、記憶部２１に記憶させる。上記のように、この処理は、所定枚数分のサムネイル画像について行われる。

ステップＳ１１からステップＳ３３の各処理は、上記のように、ステップＳ１０で所定のフレームレートで取得した複数の画像に対して順次実行される。

そして、ステップＳ３４では、画像処理部１９が、ステップＳ３２で処理した画像（現フレーム）における第１形状および第２形状と比較するために、１つ前の画像（前フレーム）ならびにこの画像に関連付けられた第１形状および複数の第２形状を記憶部２１から読み出す。

そして、ステップＳ３５では、画像処理部１９が、ステップＳ３２で処理した画像（現フレーム）における第１形状および複数の第２形状と、ステップＳ３４で読み出した１つ前の画像（前フレーム）における第１形状および複数の第２形状とをそれぞれ比較して、第１形状および複数の第２形状の形状変化をそれぞれ検出し、検出した形状変化から第１形状および複数の第２形状の遠近を判定する。具体的には、例えば、画像処理部１９は、コントラスト値や色、輝度などから前フレームと現フレームとにおける同一の形状を判断し、第１形状および複数の第２形状のうち形状変化が所定の閾値以上であるほうの形状を後景であると判定する。例えば、図３に示す例では、画像処理部１９は、第１形状（人物）および第２形状（ブロック塀）の遠近判定と、第１形状（人物）および第２形状（木）の遠近判定とをそれぞれ実行する。

そして、ステップＳ３６では、画像処理部１９が、フォーカスエリア３０に含まれる第１形状（人物）のエッジ幅と、複数の第２形状（ブロック塀、木）のエッジ幅とをそれぞれ比較する。ここで、第１形状とこれに重複する複数の第２形状とのエッジ幅をそれぞれ比較するため、図３に示す例では、画像処理部１９は、第１形状（人物）のエッジ幅と前景（ブロック塀）のエッジ幅とを比較し、また、第１形状（人物）のエッジ幅と後景（木）のエッジ幅とを比較する。

例えば、図４に示す例では、ブロック塀のエッジＡのエッジ幅Ｐ２は、人物の顔のエッジＢのエッジ幅Ｐ１よりも狭い（Ｓ３６：ＹＥＳ）。そのため、ステップＳ１７では、中央処理装置２５が、ステップＳ３５における遠近の判定結果とステップＳ３６におけるエッジ幅の比較出結果とに基づいて、デフォーカス方向を決定する。そして、ステップＳ１８では、カメラ制御部１５が、ステップＳ１７で決定したデフォーカス方向に基づいて、フォーカス位置を遠景方向に移動する。

また、図６に示す例では、木のエッジＣのエッジ幅Ｐ３は、人物の顔のエッジＢのエッジ幅Ｐ１よりも狭い（Ｓ３６：ＹＥＳ）。そのため、ステップＳ１７では、中央処理装置２５が、ステップＳ３５における遠近の判定結果とステップＳ３６におけるエッジ幅の比較出結果とに基づいて、デフォーカス方向を決定する。そして、ステップＳ１８では、カメラ制御部１５が、ステップＳ１７で決定したデフォーカス方向に基づいて、フォーカス位置を近景方向に移動する。

そして、ステップＳ１９では、画像処理部１９が、フォーカスレンズ９を駆動している間に撮像素子１７から出力された電気信号から第１形状のコントラスト値をフレーム毎に検出し、コントラストピークを検出する。中央処理装置２５は、検出されたピーク位置でフォーカスレンズ９の駆動を停止するように、カメラ制御部１５に信号を送る。

このように、本変形例によれば、第１形状と複数の第２形状の遠近を判定し、且つ、第１形状のエッジ幅と複数の第２形状のエッジ幅とを比較することにより、デフォーカス方向を決定できるため、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うことができる。すなわち、高速なオートフォーカス機能を提供することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１で説明した遠近判定方法以外の他の遠近判定方法について、図８および図９を参照して説明する。本実施の形態における撮像装置の構成は、図１に示す実施の形態１における撮像装置１の構成と同じであるため、その説明を省略する。図８および図９は、撮像された画像例を示す図である。ここで、図９は、図８に示すカメラ位置が左方向に移動した場合の画像例である。

実施の形態１では、形状の変化として面積の変化を例にあげて遠近判定の方法を説明したが、本実施の形態では、第１形状および第２形状が共有するエッジ部を遠近判定に用いる例を説明する。以下に説明する処理は、実施の形態１に対応する図２のステップＳ１５の処理に相当する。

まず、画像処理部１９は、最新の画像（現フレーム）に含まれる第１形状および第２形状と比較するために、１つ前の画像（前フレーム）ならびにこの画像に関連付けられた第１形状および第２形状を記憶部２１から読み出す。なお、第２形状が複数ある場合は、すべての第２形状を読み出すことになるが、ここでは、簡単化のため、第２形状は１つである場合を例にとって説明する。

画像処理部１９は、図８に示す画像および図９に示す画像のそれぞれについて、以下の処理を実行する。
１．第１形状と第２形状が共有するエッジ部３４の形状を検出する。
２．第１形状の特徴点である第１特徴点４０を検出する。
３．第２形状の特徴点である第２特徴点４２を検出する。
４．第１特徴点３０に対するエッジ部４４の相対位置関係を検出する。
５．第２特徴点３２に対するエッジ部４４の相対位置関係を検出する。
６．図８に示す画像と図９に示す画像間における、第１特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量および第２特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量を、それぞれ、第１形状および第２形状の形状変化として検出する。
７．形状変化（特徴点に対する共有エッジ部の相対位置関係の変化量）の検出結果に基づいて、第１形状および第２形状の遠近を判定する。

ここで、エッジ部３４は、フォーカスエリア３０に含まれる第１形状と、この第１形状と重複する第２形状とが重複する部分のエッジであり、図８および図９では実線で示される。

画像処理部１９は、例えば、第１特徴点４０を検出する場合には、第１形状の任意のエッジ点を第１特徴点４０として検出し、第２特徴点４２を検出する場合には、第２形状の任意のエッジ点を第２特徴点４２として検出する。ただし、画像処理部１９は、図８に示す画像と図９に示す画像とでは、それぞれの形状の同じ位置のエッジを特徴点として検出する。

また、画像処理部１９は、例えば、第１特徴点４０に対するエッジ部４４の相対位置関係を検出する場合には、第１特徴点４０とエッジ部４４の任意の特徴点との距離を算出し、第２特徴点４２に対するエッジ部４４の相対位置関係を検出する場合には、第２特徴点４２とエッジ部４４の任意の特徴点との距離を算出する。このとき、エッジ部４４の任意の特徴点は、図８に示す画像と図９に示す画像とで同じ位置である必要がある。

また、画像処理部１９は、第１特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量と、第２特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量とを検出する。図８および図９に示す例では、第１特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量は、同一形状のエッジであるため、その値が小さい。これに対し、第２特徴点とエッジ部との相対位置関係の変化量は、異なる形状のエッジであるため、その値が大きい。したがって、画像処理部１９は、第１形状と第２形状のうち、形状変化（特徴点に対する共有エッジ部の相対位置関係の変化量）が大きいほうの第２形状を後景であると判定する。

このように、本実施の形態によれば、特徴点に対する共有エッジ部の相対位置関係の変化量を形状変化として検出し、この形状変化に基づいて画像内の形状の遠近を判定するため、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、デフォーカス方向を決定することができ、より高速な焦点検出を行うことができる。すなわち、高速なオートフォーカス機能を提供することができる。

しかも、この方法では、第１形状の形状変化および第２形状の形状変化が共に所定の閾値以上である場合、例えば、第３形状の背面に第１形状が存在し、第１形状の背面に第２形状が存在する場合（この場合は、第１形状も第２形状も形状変化を行う）であっても、有効に第１形状および第２形状の遠近を判定することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３では、実施の形態１および実施の形態２で説明した遠近判定方法以外の他の遠近判定方法について、同じく図８および図９を参照して説明する。本実施の形態における撮像装置の構成は、図１に示す実施の形態１における撮像装置１の構成と同じであるため、その説明を省略する。

実施の形態１および実施の形態２では、カメラの動きに伴う形状の変化（具体的には、面積の変化や、特徴点に対する共有エッジ部の相対位置関係の変化）に着目して遠近判定を行い、第１形状と第２形状のうち、形状変化が所定の閾値以上である方の形状、または、形状変化が大きいほうの形状を、後景であると判定する。これに対し、本実施の形態では、カメラの動きに伴う位置変化（具体的には、例えば、撮像素子上でのエッジの移動速度）に着目して遠近判定を行い、第１形状と第２形状のうち、変化がより大きいほうの形状を前景であると判定する。なお、以下に説明する処理は、実施の形態１に対応する図２のステップＳ１５の処理に相当する。

まず、画像処理部１９は、最新の画像（現フレーム）に含まれる第１形状および第２形状と比較するために、１つ前の画像（前フレーム）ならびにこの画像に関連付けられた第１形状および第２形状を記憶部２１から読み出す。なお、本実施の形態でも、第２形状が複数ある場合は、すべての第２形状を読み出すことになるが、ここでは、簡単化のため、第２形状は１つである場合を例にとって説明する。

画像処理部１９は、図８に示す画像および図９に示す画像間における、第１形状の位置変化および第２形状の位置変化を検出する。

ここで、位置変化とは、例えば、撮像素子１７上でのエッジの移動距離、言い換えると、撮像素子１７上でのエッジの移動速度である。カメラが手振れなどにより動いた場合、形状は、撮像装置に近いものほど大きく移動する。すなわち、前景の形状の移動速度が早くなる。

画像処理部１９は、画像間における第１形状および第２形状の位置変化（移動距離、移動速度）を検出し、図８および図９に示す例では、第１形状と第２形状のうち位置変化がより大きいほうの第１形状を前景であると判定する。

このように、本実施の形態によれば、異なる画像間の２つの形状の位置変化を検出し、この位置変化に基づいて画像内の形状の遠近を判定するため、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、デフォーカス方向を決定することができ、より高速な焦点検出を行うことができる。すなわち、高速なオートフォーカス機能を提供することができる。

本発明に係るカメラ本体は、撮像素子により焦点検出を行う場合であっても、より高速な焦点検出を行うことができるカメラ本体として有用である。例えば、このカメラ本体では、サムネイル画像から、画像の形状変化を認識することにより、その遠近を判定し、さらにその形状エッジ幅も合わせて判断することで、高速なオートフォーカス機能を提供することできる。このため、本発明に係るカメラ本体は、従来のビデオオートフォーカス機能を用いたデジタルカメラのレリーズタイムラグを短くすることも可能となり、撮影者の意図したタイミングで撮影を可能にする。

１撮像装置
３撮影レンズ
５カメラ本体
７絞り部
９フォーカスレンズ
１１フォーカスレンズ駆動部
１３シャッター
１５カメラ制御部
１７撮像素子
１９画像処理部
２１記憶部
２３画像表示部
２５中央処理装置

Claims

交換レンズを装着可能なカメラ本体であって、
連続的に取得した複数の画像を一時的に記憶する記憶手段と、
前記画像から、フォーカスエリアに含まれる第１形状と、前記第１形状と重複する第２形状とを決定する形状決定手段と、
撮影位置と前記第１形状の位置と前記第２形状の位置との相対関係により生じる、前記第１形状および前記第２形状の画像間における二次元的な形状変化を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した前記画像間における二次元的な形状変化に基づいて、前記第１形状および前記第２形状の遠近を判定するとともに、前記第１形状と前記第２形状とのエッジ幅を比較する判定比較手段と、
前記判定比較手段における前記遠近の判定結果及び前記エッジ幅の比較結果に基づいてデフォーカス方向を決定する方向決定手段と、
前記方向決定手段によって決定されたデフォーカス方向にフォーカスレンズを駆動させて前記第１形状に合焦させるよう前記交換レンズを制御する制御手段と、
を有するカメラ本体。