JP2016197215A - 焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】遠近混在被写体に対して安定して精度がよく、かつ、記録される動画の見栄えもよいＡＦを実現できる焦点調節装置を提供する。
【解決手段】焦点調節装置は、焦点検出領域設定部１２１と、方向判断部１２２と、制御部１２３とを備える。焦点検出領域設定部１２１は、大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定する。方向判断部１２２は、フォーカスレンズの移動に伴うコントラストの変化に基づいて、合焦に向かうフォーカスレンズの移動方向を判断する。フォーカスレンズをウォブリング駆動させたり、スキャン駆動させたりする。制御部１２３は、複数の焦点検出領域の各々で得られたフォーカスレンズの移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定する。制御部１２３は、移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、スキャン駆動への切り替えを抑制し、それ以外の場合には切り替えを抑制しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法に関する。

撮影装置のオートフォーカス（ＡＦ）機能について、ＡＦエリア内に遠方の被写体と近くの被写体とが混在しているとき、一般に近くの被写体に合焦しにくいことが知られている。そこで、遠方の被写体と近くの被写体とが混在している遠近混在被写体において、近くの被写体にも適切に合焦するためのＡＦに係る技術が知られている。

例えば特許文献１には、次のような技術が開示されている。すなわち、ＡＦエリアである第１の領域と、第１の領域の内部に含まれるＡＦエリアである第２の領域とが設けられる。第１の領域の画像データを用いて合焦が検出されたとき、第２の領域の画像データを用いた合焦の評価も行われる。遠近混在被写体においては、第１の領域を用いた合焦評価と第２の領域を用いた合焦評価とに差異が認められる。そこで、第２の領域を用いた合焦評価の結果と第１の領域を用いた合焦評価の結果とに異なる傾向が認められるとき、第２の領域の画像データを用いた合焦点の検出動作が続行される。この方法によって遠近混在被写体の近くの被写体に対する適切な合焦が得られる。

また、例えば特許文献２には、次のような技術が開示されている。ＡＦエリアである普通エリアと、普通エリアよりも小さいＡＦエリアである小エリアとが設けられる。普通エリアの画像データを用いた合焦評価と、小エリアの画像データを用いた合焦評価とが求められる。普通エリアによる合焦位置と小エリアによる合焦位置とに差異があり、小エリアによる合焦位置に信頼性があり、小エリアによる合焦位置の方が普通エリアによる合焦位置よりも近距離であるとき、小エリアの合焦位置が採用され、その他の場合は普通エリアによる合焦位置が採用される。この方法によっても遠近混在被写体の近くの被写体に対する適切な合焦が得られる。

特開２０１０−１０７５７８号公報 特開２００７−１７８４８０号公報

上述の特許文献１及び特許文献２に係る技術は、静止画を得るためのＡＦに係る技術であり、動画ＡＦについては考慮されていない。動画の撮影中は、ＡＦ動作、すなわちフォーカスの変更の様子も画像に記録される。したがって、記録される動画が見栄えのよいものとなるようなＡＦ動作が行われることが求められる。

そこで本発明は、遠近混在被写体に対して安定して精度がよく、かつ、記録される動画の見栄えもよいＡＦを実現できる焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置であって、前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて、合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断する方向判断部と、前記撮像素子に撮像動作を繰り返し実行させながら、前記移動方向に基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて前記焦点調節を行う第１の焦点調節動作と、前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら前記焦点調節を行う第２の焦点調節動作とのうち何れか一方を行う制御部とを備え、前記制御部は、前記第１の焦点調節動作を実行しながら、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えを抑制し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上されていない場合に、前記切り替えを抑制しない。

本発明の一態様によれば、焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置であって、前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断する方向判断部と、前記撮像素子の撮像動作を繰り返し実行させながら、前記焦点検出領域のコントラストに基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて焦点調節を実行する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記複数の焦点検出領域のうちで面積が小さい方の前記焦点検出領域の前記コントラストに基づいて前記フォーカスレンズの微小振動による焦点調節動作を実行する。

本発明の一態様によれば、焦点調節装置の制御方法は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置の制御方法であって、前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定することと、前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて、合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断することと、前記撮像素子に撮像動作を繰り返し実行させながら、前記移動方向に基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて前記焦点調節を行う第１の焦点調節動作と、前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら前記焦点調節を行う第２の焦点調節動作とのうち何れか一方を行うこととを含み、前記第１の焦点調節動作を実行しながら、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えを抑制し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上されていない場合に、前記切り替えを抑制しない。

本発明の一態様によれば、焦点調節装置の制御方法は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置の制御方法であって、前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断することと、前記撮像素子の撮像動作を繰り返し実行させながら、前記焦点検出領域のコントラストに基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて焦点調節を実行することとを含み、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記複数の焦点検出領域のうちで面積が小さい方の前記焦点検出領域の前記コントラストに基づいて前記フォーカスレンズの微小振動による焦点調節動作を実行する。

本発明によれば、遠近混在被写体に対して安定して精度がよく、かつ、記録される動画の見栄えもよいＡＦを実現できる焦点調節装置及び焦点調節装置の制御方法を提供できる。

一実施形態に係る撮影装置の構成例の概略を示すブロック図。 フォーカスレンズのウォブリング駆動について説明するための図。 フォーカスレンズのウォブリング駆動について説明するための図。 フォーカスレンズのスキャン駆動について説明するための図。 ｗｏｂフェーズとサーチフェーズと待機フェーズとの状態遷移の概略について説明するための図。 ＡＦ制御回路の機能の概略を示すブロック図。 遠近混在被写体について説明するための図。 遠近混在被写体におけるフォーカスレンズ位置と得られるコントラスト値との関係を示す図。 ＡＦエリア群の一例について説明するための図。 ｗｏｂ制御処理の一例を示すフローチャート。 方向判断処理の一例を示す概念図。 方向判断処理の一例を示すフローチャート。 ＡＦエリアの移動方向の決定方法の一例を示す図。 全体の移動方向の決定方法の一例を示す図。 全体の移動方向の決定方法の一例を示す図。 全体の方向判断処理の一例を示すフローチャート。 全体の方向判断処理の一例を示すフローチャート。 状態遷移判断処理の一例を示すフローチャート。 遠近混在判定処理の一例を示すフローチャート。 通常状態と遠近混在状態との判定結果の遷移について説明するための図。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態に係る撮影装置は、焦点調節を実行する焦点調節装置としての機能を含み、オートフォーカス（ＡＦ）動作を実行する。本実施形態に係る撮影装置では、良好な動画ＡＦが行われる。ここで動画ＡＦとは、動画記録中に、被写体に合焦し続けることを目的とした、コンティニュアスＡＦのことをいう。動画ＡＦでは、フォーカスレンズの移動の様子が動画作品に記録されてしまうことから、記録される動画の見栄えのよさが重視される。ここで動画ＡＦの見栄えのよさの条件として、次が挙げられる。すなわち、フォーカス位置を変更しているときに、合焦位置を大きく越えるような動作がないことが挙げられる。また、撮影装置をパンやチルトしているときにＡＦがふらつかないことが挙げられる。また、ＡＦが迷ってハンチングのような動作をしないことが挙げられる。また、慌てて急激な動作をしないことが挙げられる。このように、動画ＡＦでは、「安定性」が求められる。静止画を撮影するときのＡＦに求められる、素早い、急激な動作は、動画ＡＦでは好ましくない。動画ＡＦでは、「じっくり」、「じわり」とした合焦動作がよいとされる。ただし、当然に被写体に合焦し続けることが求められるので、安定性と追従性の両立が求められる。

本実施形態に係る撮影装置１の構成例の概略を図１に示す。図１に示すように、撮影装置１は、撮影装置１の各部の動作を制御するシステムコントローラ１０を備える。

また、撮影装置１は、レンズ群２１と、絞り２２と、シャッタ２３と、撮像素子２４と、表示素子２５と、タッチパネル２６と、カメラ操作スイッチ２７と、ジャイロセンサ回路２８と、焦点調整機構３１と、絞り駆動機構３２と、シャッタ駆動機構３３と、撮像素子ＩＦ回路３４と、表示素子駆動回路３５と、タッチパネル駆動回路３６とを備える。

撮影レンズとしてのレンズ群２１は、複数のレンズを含む。レンズ群２１は、焦点を調整するためのフォーカスレンズを含む。フォーカスレンズが光軸方向に移動することによって、撮像素子２４上に形成される被写体像のフォーカスが調整される。絞り２２は、レンズ群２１を介して撮像素子２４に入射する光の量を調整する。レンズ群２１及び絞り２２等を含む光学系は、撮影装置１の本体に対して着脱可能な交換レンズとして構成されてもよい。シャッタ２３は、撮像素子２４の前面に設けられ、レンズ群２１を介した撮像素子２４への光の入射を制御する。撮像素子２４は、例えばＣＣＤ又はＣＭＯＳを含む。撮像素子２４は、レンズ群２１を通過する光束、すなわち、レンズ群２１によって形成される被写体像を受光して、光電変換によって画像信号を作成する。

焦点調整機構３１は、システムコントローラ１０の制御下で、フォーカスを調整するために、レンズ群２１に含まれるフォーカスレンズを光軸方向に移動させる。絞り駆動機構３２は、システムコントローラ１０の制御下で、絞り２２を駆動する。シャッタ駆動機構３３は、システムコントローラ１０の制御下で、シャッタ２３を駆動する。撮像素子ＩＦ回路３４は、撮像素子から画像信号を読み取り、デジタル信号に変換した画像データをシステムコントローラ１０に出力する。

表示素子２５は、例えば液晶ディスプレイを含む。表示素子２５は、ライブビュー画像、撮影された画像、操作画面など、各種画像を表示する。タッチパネル２６は、表示素子２５上に設けられており、ユーザによるタッチ入力を取得する。

表示素子駆動回路３５は、システムコントローラ１０の制御下で、表示素子２５による表示動作を制御する。タッチパネル駆動回路３６は、システムコントローラ１０の制御下で、タッチパネル２６によるタッチ入力の取得を制御する。

カメラ操作スイッチ２７は、例えばレリーズスイッチ、録画ボタン、各種入力を行うための十字キー等を含む。カメラ操作スイッチ２７は、ユーザによる入力を取得して、その入力をシステムコントローラ１０に伝達する。

ジャイロセンサ回路２８は、撮影装置１の姿勢を検出する。ジャイロセンサ回路２８は、撮影装置１の姿勢に係る情報をシステムコントローラ１０に伝達する。ジャイロセンサ回路２８は、角速度を検出する角速度センサを含むだけでなく、加速度センサを含んでいてもよい。

撮影装置１は、Ｆｌａｓｈ Ｒｏｍ４１と、ＳＤＲＡＭ４２と、記録メディア４３とを備える。Ｆｌａｓｈ Ｒｏｍ４１は、例えばシステムコントローラ１０によって用いられる、撮影装置１の動作を制御するためのプログラムコード４１ａや制御パラメータ４１ｂを記録している。ＳＤＲＡＭ４２には、システムコントローラ１０による演算に用いられる記憶領域であるＷｏｒｋ Ａｒｅａ４２ａが設けられている。記録メディア４３は、撮影装置１によって撮影された静止画のデータや動画ファイル４３ａを記録する。記録メディア４３は、撮影装置１に対して着脱自在である。

システムコントローラ１０は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）１１と、ＡＦ制御回路１２と、ＡＥ制御回路１３と、画像処理回路１４と、顔認識回路１５と、動画記録回路１６とを含む。

ＣＰＵ１１は、Ｆｌａｓｈ Ｒｏｍ４１に記録されたプログラムコード４１ａや制御パラメータ４１ｂを用いて、各種演算を行う。ＡＦ制御回路１２は、ＡＦに係る各種演算を行い、焦点調整機構３１等の動作を制御する。ＡＥ制御回路１３は、露出の制御に係る各種演算を行い、絞り駆動機構３２やシャッタ駆動機構３３等の動作を制御する。画像処理回路１４は、撮像素子２４で生成され、撮像素子ＩＦ回路３４を介して取得された画像データに対して画像処理を施す。顔認識回路１５は、撮像素子２４で撮影された被写体に含まれる顔を認識する顔認識処理を行う。動画記録回路１６は、撮像素子２４で生成され、撮像素子ＩＦ回路３４を介して取得され、画像処理回路１４で画像処理された動画のデータを記録メディア４３に記録する。ＡＦ制御回路１２、ＡＥ制御回路１３、画像処理回路１４、顔認識回路１５、動画記録回路１６等は、例えばＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ（ＡＳＩＣ）等によって構成され得る。

本実施形態に係る撮影装置１では、ＡＦ動作のフェーズとして、３種類のフェーズが存在する。すなわち、ウォブリングフェーズ（ｗｏｂ）と、サーチフェーズ（サーチ）と、待機フェーズ（待機）とが存在する。

ウォブリングフェーズにおいて行われるＡＦ動作について図２及び図３を参照して説明する。ウォブリングフェーズでは、フォーカスレンズは、例えば１フレーム毎に無限遠方向と至近方向とに交互に微小駆動される。このような微小振動を行いながら徐々に振幅の中心位置を移動させることで、フォーカスの微調整が行われたり、合焦位置の方向の判定が行われたりする。このようなフォーカスレンズの駆動をウォブリング駆動（ウォブリング動作）と称する。

図２は、ウォブリング駆動による合焦位置の方向の判定方法を説明するための図である。図２において、実線は、時間経過に対するレンズ位置の変化を示し、破線は、レンズ位置に対して得られる画像のコントラスト値を示す。図２の実線に示すように、レンズ位置が無限遠方向と至近方向とに交互に移動するとき、コントラスト値の変化が得られる。このコントラスト値の変化に基づいて、合焦位置の方向が判定され得る。無限遠方向と至近方向とのうち、コントラスト値が高くなる方向が合焦位置の方向である。

レンズ位置の無限遠方向と至近方向との振幅量が大きいほど、コントラスト値の変化は検出されやすくなり、方向判断はされやすくなる。一方で、振幅量が大きいと、動画に記録されるフォーカスレンズの移動が視認されやすくなる。逆に、振幅量が小さいと、動画に記録されるフォーカスレンズの移動は視認されにくくなるが、コントラスト値の変化は検出されにくくなり、方向判断が難しくなる。本実施形態では、この振幅量は、被写体や撮影条件に応じて適宜に調整される。

図３は、ウォブリング駆動によるフォーカスの微調整の方法を説明するための図である。図３において、実線は、時間経過に対するレンズ位置の変化を示し、破線は、レンズ位置に対して得られる画像のコントラスト値の変化を示す。フォーカスの微調整を行うとき、図３に示すように、無限遠方向と至近方向とに移動させるレンズ位置の振幅の中心位置は徐々に移動する。この移動は、取得されたコントラスト値の情報に基づいて、コントラスト値が最大となるように行われる。この移動によって、フォーカスは、微調整される。この移動量が大きいほど、早く合焦するが、動画に記録される不要なフォーカスレンズの移動が生じやすくなる。逆にこの移動量が小さいほど、合焦までに時間がかかるが、動画に記録される不要なフォーカスレンズの移動が生じにくくなる。

サーチフェーズにおいて行われるＡＦ動作について図４を参照して説明する。図４において、実線は、時間経過に対するレンズ位置の変化を示し、破線は、レンズ位置に対して得られる画像のコントラスト値の変化を示す。サーチフェーズでは、フォーカスレンズは、一方向に連続的に移動する。このようなフォーカスレンズの駆動をスキャン駆動（スキャン動作）と称する。フォーカスレンズがスキャン駆動されているとき、その合焦状態に応じてコントラスト値は変化する。スキャン駆動によっても、合焦位置が探索され得る。また、フォーカスレンズが一方向にしか移動しないので、スキャン駆動によるフォーカスレンズの移動は、ウォブリング駆動によるフォーカスレンズの移動よりも早い。

次に制御フェーズの遷移について、図５を参照して説明する。前述のとおり、本実施形態に係る制御フェーズには、ウォブリングフェーズ（ｗｏｂ）と、サーチフェーズ（サーチ）と、待機フェーズ（待機）とがある。動画記録開始時は、ウォブリングフェーズから制御が開始される。ウォブリングフェーズでは、フォーカスレンズのレンズ位置が合焦位置から遠いと判断されたとき、すなわち、コントラスト値のピークが遠いと判断されたとき、動作フェーズはサーチフェーズに遷移する。サーチフェーズに遷移することによって、レンズ位置は素早く合焦位置へと移動する。一方、ウォブリングフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判断されたとき、動作フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は止められる。

サーチフェーズでは、レンズ位置が合焦位置付近だと判定されたとき、すなわち、コントラスト値がピーク付近だと判断されたとき、動作フェーズはウォブリングフェーズに遷移する。この後、ウォブリング駆動によって、レンズ位置は合焦位置まで移動させられる。一方、サーチフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判断されたとき、すなわち、コントラスト値がピークに到達して安定した状態にあると判断されたとき、動作フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は止められる。

待機フェーズでは、ジャイロによる撮影装置１の動きの検出があったときや、画像におけるコントラスト値の変化や顔情報の変化などがあったとき、すなわち、変化が検出されたとき、動作フェーズはウォブリングフェーズに遷移する。このとき、合焦状態を維持するようにウォブリング動作が再開される。

上述のようなＡＦ動作を制御するＡＦ制御回路１２の機能ブロック図を図６に示す。図６に示すように、ＡＦ制御回路１２は、焦点検出領域設定部１２１と、方向判断部１２２と、制御部１２３と、姿勢変化判定部１２４と、被写体状況判定部１２５とを含む。

焦点検出領域設定部１２１は、撮像素子２４により得られた画像内に焦点検出領域を設定する。ここで、焦点検出領域は複数設定され、それらは互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる。

方向判断部１２２は、焦点検出領域設定部１２１で設定された焦点検出領域のそれぞれに関して、以下の処理を行う。すなわち、方向判断部１２２は、画像のコントラストを検出し、レンズ群２１のフォーカスレンズの移動に伴うコントラストの変化に基づいて、合焦に向かうフォーカスレンズの移動方向を判断する。

制御部１２３は、撮像素子２４に撮像動作を繰り返し実行させながら、方向判断部１２２が判断した移動方向に基づいて、フォーカスレンズにウォブリング駆動をさせる第１の焦点調節動作と、フォーカスレンズにスキャン駆動をさせる第２の焦点調節動作とのうち何れか一方を行う。

姿勢変化判定部１２４は、ジャイロセンサ回路２８から姿勢の情報を取得して、姿勢変化の有無を判定する。被写体状況判定部１２５は、撮像素子２４により取得される画像に基づいて、被写体の状況を検出する。

次に本実施形態に係る撮影装置１の動作の概要について説明する。

本実施形態に係る撮影装置１の動作は、特に遠近混在被写体の場合に高い効果が得られる。ここで遠近混在被写体とは、ＡＦエリア内において、手前側の被写体と奥側の被写体とが混在している被写体のことをいう。遠近混在被写体の一例を図７に示す。図７において、中央の四角形は、ＡＦエリア７０を示す。図７に示すように、ＡＦエリア７０内には、花や蝶といった手前側の被写体と、背景となっている奥側の被写体とが存在している。遠近混在被写体を対象としてフォーカスレンズ位置を移動させたときのＡＦエリア７０内について得られるコントラスト値、すなわちコントラストカーブは、図８のようになる。すなわち、２つのコントラストの極大値が認められる。一般に、図８に示すようなコントラストカーブを示す被写体に対してオートフォーカス動作を行うと、背景のコントラストの影響で、背景に合焦しやすく、手前の被写体に合焦できなくなりがちである。本実施形態に係る撮影装置１は、このような遠近混在被写体に対しても、所望の合焦が得られるオートフォーカス動作を行うことができる。

ここで、本実施形態で用いられるＡＦエリア群８０について図９を参照して説明する。ＡＦエリア群８０には、大エリア８１と、中エリア８２と、９個の小エリア８３とが含まれる。ここで、小エリア８３のうち、上段左側、上段中央、上段右側、中段左側、中段中央、中段右側、下段左側、下段中央及び下段右側のエリアをそれぞれ、第１の小エリア９１、第２の小エリア９２、第３の小エリア９３、第４の小エリア９４、第５の小エリア９５、第６の小エリア９６、第７の小エリア９７、第８の小エリア９８及び第９の小エリア９９と称することにする。大エリア８１、中エリア８２、及び９個の小エリア８３の合計１１個のＡＦエリアが組み合わされて用いられることで、様々な被写体に対して適当なＡＦ動作が行われ得る。なお、画像サイズに対する大エリア８１の大きさは任意である。例えば、大エリア８１は、図７に示すＡＦエリア７０程度の大きさに設定される。

このように、本実施形態では、焦点検出領域設定部１２１は、撮像領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定する。

ＡＦエリアが小さい程、当該ＡＦエリア内で遠近混在が発生する可能性は低くなる。また、合焦評価において小さいＡＦエリアが複数用意されることで、小さな被写体がより積極的に評価され得る。一方、ＡＦエリアが小さいと、被写体の動きや手ブレ等の影響によるコントラスト評価値の変化が大きくなる。その結果、ＡＦの精度及び安定性が低下する可能性がある。そこで、本実施形態では、中エリア８２及び大エリア８１も合焦評価に用いられ、遠近混在被写体に対するＡＦの精度と安定性との両立が図られている。

また、本実施形態では、図５を参照して説明した制御フェーズの遷移について、遠近混在被写体の場合と、その他の場合とで異なるものとしている。すなわち、遠近混在被写体の場合、スキャン駆動によるよりもウォブリング駆動による方が、動画の見栄えがよく、さらにＡＦの各種判定も安定する。その結果、ＡＦ動作が安定する。そこで、本実施形態では、遠近混在被写体であると判定されるとき、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの状態遷移を、遠近混在被写体でない場合よりも抑制する。

次に本実施形態に係る撮影装置１の動作の詳細について説明する。

ウォブリングフェーズにおいて行われるｗｏｂ制御処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。図１０に示す処理は、ウォブリングフェーズにおいて１フレーム毎に１回行われるＡＦに関する処理である。

ステップＳ１０１において、ＡＦ制御回路１２は、端点判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、フォーカスレンズのレンズ位置が端点に到達したか否かを判断する。端点に到達したとき、ＡＦ制御回路１２は、所定の条件への適合性に応じて、動作フェーズを待機フェーズに遷移させたり、ウォブリングフェーズを継続したりする。

ステップＳ１０２において、ＡＦ制御回路１２は、合焦判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、ウォブリング駆動によるレンズ位置の履歴や、現在のコントラスト評価値の絶対値や、コントラスト評価値の変化率から、現状が合焦状態か否かを判断する。ＡＦ制御回路１２は、合焦していると判断したとき、動作フェーズを待機フェーズに遷移させる。

ステップＳ１０３において、ＡＦ制御回路１２は、方向判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、９個の小エリア８３、中エリア８２、大エリア８１の合計１１個のＡＦエリアのコントラスト評価値を用いて、合焦位置を至近側に移動させるか無限遠側に移動させるかの判断を行う。ここでは、全てのＡＦエリアについて、各々の方向判断結果が保持される。方向判断結果は、合焦位置を至近側に移動させる「Ｎｅａｒ」、合焦位置を無限遠側に移動させる「Ｆａｒ」又は至近側に移動させるべきか無限遠側に移動させるべきかが不明である「不定」の何れかとして保持される。

ステップＳ１０４において、ＡＦ制御回路１２は、レンズ駆動設定処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、ステップＳ１０３の方向判断処理の結果に基づいて、次フレームで行うウォブリング駆動に係る各種設定を行う。例えば方向判断結果が現在の移動方向に対して逆であれば、移動方向を反転させ、方向判断結果が現在の移動方向と同じであれば、同一方向への移動を継続させる。

ステップＳ１０５において、ＡＦ制御回路１２は、状態遷移判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、過去からの方向判断結果の履歴と、ウォブリング駆動によるレンズ駆動の履歴などから、次フレームでサーチフェーズに遷移すべきか、ウォブリングフェーズを継続すべきか判断する。

次に、ステップＳ１０３で行われる方向判断処理について説明する。方向判断処理の概念図を図１１に示す。方向判断結果は、前述のとおり、９個の小エリア８３と中エリア８２と大エリア８１との合計１１個のＡＦエリアの各々において得られた方向判断結果に基づいて決定される。１１個のＡＦエリアの各々では、図１１に示すように、３種類のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を用いて算出されたコントラスト評価値に基づいて方向判断結果が決定される。ここで、ＨＰＦについては、カットオフ周波数が低いものから順に第１のＨＰＦ、第２のＨＰＦ及び第３のＨＰＦと称することにする。このように、ＡＦエリア群８０を用いて決定される方向判断は、階層構造を有している。

方向判断処理の一例を図１２に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０６の処理は、１１個あるＡＦエリアの各々で行われる繰り返し処理である。すなわち、ステップＳ２０１において、ＡＦ制御回路１２は、方向判断を行うＡＦエリアを決定する。例えば第１の小エリア９１から順に小エリア８３の各々について以下の処理が行われ、その後、中エリア８２、大エリア８１と順に以下の処理が行われる。

ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０４の処理は、３種類あるＨＰＦの各々について行われる繰り返し処理である。すなわち、ステップＳ２０２において、ＡＦ制御回路１２は、方向判断を行うＨＰＦを決定する。例えば第１のＨＰＦ、第２のＨＰＦ、第３のＨＰＦの順に方向判断を行う。

ステップＳ２０３において、ＡＦ制御回路１２は、ＨＰＦ毎の方向判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、ウォブリング駆動によるコントラスト評価値の変化に基づいて、合焦するために必要なフォーカスレンズの移動方向を決定する。すなわち、３フレーム分のコントラスト評価値の差分が所定の変化量の範囲内のとき、フォーカスレンズの移動方向によって、ＨＰＦ毎の方向判断結果を確定する。コントラスト評価値の変化量が所定の変化量の範囲より小さいとき、または大きいときには、方向判断結果は不定であると決定される。変化量が所定の範囲より大きい場合は、手ブレや被写体ブレにより生じた変化と判断するためである。

ステップＳ２０４において、ＡＦ制御回路１２は、ＨＰＦを変更して処理をステップＳ２０２に戻す。すなわち、ステップＳ２０２乃至ステップＳ２０４の処理が３回繰り返されることによって、第１のＨＰＦを用いた場合の移動方向の判断結果と、第２のＨＰＦを用いた場合の移動方向の判断結果と、第３のＨＰＦを用いた場合の移動方向の判断結果とが得られる。

ステップＳ２０５において、ＡＦ制御回路１２は、エリア毎の方向判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、第１のＨＰＦを用いた場合に得られた方向判断結果と、第２のＨＰＦを用いた場合に得られた方向判断結果と、第３のＨＰＦを用いた場合に得られた方向判断結果とに基づいて、各々のＡＦエリアの方向判断結果を決定する。

各々のＡＦエリアの方向判断結果の決定方法の一例を図１３を参照して説明する。ＡＦ制御回路１２の方向判断部１２２は、ＡＦエリアの方向判断結果を図１３に示す優先順位に従って決定する。すなわち、初めに、方向判断部１２２は、第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致しているか否かを判定する。一致しているとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を当該一致している方向判断結果に決定する。

第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致していないとき、方向判断部１２２は、第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致しているか否かを判定する。一致しているとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を当該一致している方向判断結果に決定する。

第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致していないとき、方向判断部１２２は、第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致しているか否かを判定する。一致しているとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を当該一致している方向判断結果に決定する。

第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果と第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果とが一致していないとき、方向判断部１２２は、第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるか否かを判定する。不定でないとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果に決定する。

第３のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるとき、方向判断部１２２は、第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるか否かを判定する。不定でないとき、方向判断部１２２は、移動方向を第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果に決定する。

第２のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるとき、方向判断部１２２は、第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるか否かを判定する。不定でないとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果に決定する。第１のＨＰＦを用いて得られた方向判断結果が不定であるとき、方向判断部１２２は、方向判断結果を不定であると決定する。

なお、小エリア８３の方向判断においては、姿勢変化判定部１２４がジャイロセンサ回路２８による検出結果について所定値以上のジャイロセンサの出力を検出したとき、方向判断部１２２は、全ての小エリア８３に係る方向判断結果を「不定」とする。また、被写体状況判定部１２５が何れかの小エリア８３内に高輝度光源を認めたとき、又は、何れかの小エリア８３内の画像について動きベクトルを検出したとき、方向判断部１２２は、全ての小エリア８３に係る方向判断結果を「不定」とする。また、小エリア８３の方向判断においては、被写体状況判定部１２５が、低輝度の小エリア８３があると判定したとき、低コントラストの小エリア８３があると判定したとき、又は、コントラスト変化量が所定値よりも大きい小エリア８３があると判定したとき、方向判断部１２２は、該当する小エリア８３に係る方向判断結果を「不定」とする。

図１２に示すフローチャートに戻って説明を続ける。ステップＳ２０６において、ＡＦ制御回路１２は、ＡＦエリアを変更して処理をステップＳ２０１に戻す。すなわち、ステップＳ２０１乃至ステップＳ２０６の処理が１１個のＡＦエリアに対して繰り返される。その結果、各々のＡＦエリアに係る方向判断結果が得られる。

ステップＳ２０７において、ＡＦ制御回路１２は、全体の方向判断処理を行う。すなわち、ＡＦ制御回路１２は、各々のＡＦエリアに係る方向判断結果に基づいて、全体としての方向判断結果を決定する。全体の移動方向の決定方法の一例について、図１４を参照して説明する。全体としての方向判断結果は、図１４に示す優先順位に従って決定される。

すなわち、まず、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。Ｎｅａｒであるとき、全体としての方向判断結果は至近側（Ｎｅａｒ）に決定される。第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、方向判断部１２２は、第８の小エリア９８に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。Ｎｅａｒであるとき、全体としての方向判断結果は至近側に決定される。第８の小エリア９８に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、方向判断部１２２は、第４の小エリア９４に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。Ｎｅａｒであるとき、全体としての方向判断結果は至近側に決定される。以下同様に、方向判断部１２２は、第６の小エリア９６、第２の小エリア９２、第７の小エリア９７、第９の小エリア９９、第１の小エリア９１、第３の小エリア９３、中エリア８２、大エリア８１の順にＡＦエリアに係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定し、Ｎｅａｒであれば全体としての方向判断結果が至近側と決定される。

一方、１１個のＡＦエリアに係る方向判断結果が何れもＮｅａｒでないとき、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。Ｆａｒであるとき、全体としての方向判断結果は無限遠側（Ｆａｒ）に決定される。第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＦａｒでないとき、方向判断部１２２は、第８の小エリア９８に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。Ｆａｒであるとき、全体としての方向判断結果は無限遠側に決定される。第８の小エリア９８に係る方向判断結果がＦａｒでないとき、方向判断部１２２は、第４の小エリア９４に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。Ｆａｒであるとき、全体としての方向判断結果は無限遠側に決定される。以下同様に、方向判断部１２２は、第６の小エリア９６、第２の小エリア９２、第７の小エリア９７、第９の小エリア９９、第１の小エリア９１、第３の小エリア９３、中エリア８２、大エリア８１の順にＡＦエリアに係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定し、Ｆａｒであれば全体としての方向判断結果が無限遠側と決定される。一方、１１個のＡＦエリアに係る方向判断結果が何れもＦａｒでないとき、全体としての方向判断結果が不定と決定される。以上のようにして、全体としての方向判断結果が決定される。以上により全体の方向判断処理は終了し、処理は図１２を参照して説明している方向判断処理に戻る。

上述の例では、中央ほど優先順位が高く、上よりも下の方で優先順位が高く設定されている。これは、中央に注目する被写体が配置されるように構図が決定されることが多く、また、画像の上よりも下の方に注目する被写体があることが多いためである。また、画像の上よりも下の方に、手前側の被写体が存在することが多いためである。

また、ステップＳ２０７において行われる全体の方向判断処理の別の一例を図１５、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照して説明する。全体としての方向判断結果は、図１５に示す優先順位に従って決定される。したがって、方向判断部１２２は、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すフローチャートの処理を実行する。

ステップＳ３０１において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５を含む３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５を含む３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。第５の小エリア９５を含む３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５を含まない３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５を含まない３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。第５の小エリア９５を含まない３個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０３において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５を含む２個の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５を含む２個の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。第５の小エリア９５を含む２個の小エリア８３に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０４において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５を含む４個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５を含む４個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＦａｒであるとき、処理はステップＳ３１４に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｆａｒであると決定される。第５の小エリア９５を含む４個以上の小エリア８３に係る方向判断結果がＦａｒでないとき、処理はステップＳ３０５に進む。

ステップＳ３０５において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６において、方向判断部１２２は、第８の小エリア９８及び第７の小エリア９７に係る方向判断結果、第８の小エリア９８及び第９の小エリア９９に係る方向判断結果、第４の小エリア９４及び第７の小エリア９７に係る方向判断結果、又は、第６の小エリア９６及び第９の小エリア９９に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。これらの何れかに係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。これらの何れに係る方向判断結果もＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０７に進む。

ステップＳ３０７において、方向判断部１２２は、中エリア８２に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。中エリア８２に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。中エリア８２に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８において、方向判断部１２２は、大エリア８１に係る方向判断結果がＮｅａｒであるか否かを判定する。大エリア８１に係る方向判断結果がＮｅａｒであるとき、処理はステップＳ３１３に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｎｅａｒであると決定される。大エリア８１に係る方向判断結果がＮｅａｒでないとき、処理はステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０９において、方向判断部１２２は、第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。第５の小エリア９５に係る方向判断結果がＦａｒであるとき、処理はステップＳ３１４に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｆａｒであると決定される。第５の小エリア９５に係る移動方向がＦａｒでないとき、処理はステップＳ３１０に進む。

ステップＳ３１０において、方向判断部１２２は、中エリア８２に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。中エリア８２に係る方向判断結果がＦａｒであるとき、処理はステップＳ３１４に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｆａｒであると決定される。中エリア８２に係る方向判断結果がＦａｒでないとき、処理はステップＳ３１１に進む。

ステップＳ３１１において、方向判断部１２２は、大エリア８１に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。大エリア８１に係る方向判断結果がＦａｒであるとき、処理はステップＳ３１４に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｆａｒであると決定される。大エリア８１に係る方向判断結果がＦａｒでないとき、処理はステップＳ３１２に進む。

ステップＳ３１２において、方向判断部１２２は、第８の小エリア９８、第４の小エリア９４、第６の小エリア９６、第２の小エリア９２、第７の小エリア９７、第９の小エリア９９、第１の小エリア９１、又は、第３の小エリア９３に係る方向判断結果がＦａｒであるか否かを判定する。これらに係る方向判断結果がＦａｒであるとき、処理はステップＳ３１４に進む。すなわち、全体としての方向判断結果は、Ｆａｒであると決定される。これらに係る方向判断結果がＦａｒでないとき、処理はステップＳ３１５に進む。

ステップＳ３１３において、方向判断部１２２は、前述のとおり、方向判断結果はＮｅａｒであると決定する。また、ステップＳ３１４において、方向判断部１２２は、前述のとおり、方向判断結果はＦａｒであると決定する。ステップＳ３１５において、方向判断部１２２は、方向判断結果は不定であると決定する。ステップＳ３１３、ステップＳ３１４、又はステップＳ３１５の処理の後、全体の方向判断処理は終了し、処理は図１２を参照して説明している方向判断処理に戻る。

このように、本実施形態では、複数のＡＦエリアのうちで面積が小さい小エリア８３に関する移動方向の判断結果が優先的に採用される。

なお、各々のＡＦエリアの方向判断の結果についての多数決を採用して優先順位テーブルを作成してもよい。また、Ｆａｒの方向判断については、小エリア８３よりも中エリア８２及び大エリア８１を優先することで、ＡＦの安定性を重視してもよい。

ステップＳ２０７の後は、図１２に示すように、方向判断処理は終了する。その後、処理は図１０を参照して説明している処理に戻る。

次に、ステップＳ１０５で行われる状態遷移判断処理について説明する。図１７は、状態遷移判断処理の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ４０１において、ＡＦ制御回路１２の制御部１２３は、合焦位置が近いことが推定されるか否かを判定する。合焦位置が近いか否かは、例えば、ウォブリング駆動によるレンズ位置の履歴や、コントラスト評価値の絶対値や、コントラスト評価値の変化率等に基づいて決定される。合焦位置が近いことが推定されるとき、処理はステップＳ４０８に進む。ステップＳ４０８において、制御部１２３は、ウォブリングフェーズ（ｗｏｂ）を継続すると決定する。合焦位置が近い場合にサーチフェーズ（サーチ）に遷移すると、合焦位置を通り過ぎる可能性があるため、ウォブリングフェーズが継続される。

ステップＳ４０１において合焦位置が近くないと推定されるとき、処理はステップＳ４０２に進む。ステップＳ４０２において、制御部１２３は、レンズ群２１が広角レンズであり、かつ、ストロークが短いか否かを判定する。ここではストロークとして、フォーカスレンズの至近端から無限遠端までの距離を、許容デフォーカス量で割った値が用いられる。広角レンズであり、かつ、ストロークが短いとき、処理はステップＳ４０８に進む。その結果、ウォブリングフェーズが継続される。被写界深度が深くてストロークが短ければ、サーチフェーズに遷移しなくても、ＡＦのもたつき感が出ない。逆に、サーチフェーズに遷移した場合、合焦位置を大きく通り過ぎる可能性が高く、見栄えが悪くなる恐れがある。

ステップＳ４０２において、広角レンズでない、又はストロークが短くないと判定されたとき、処理はステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０３において、制御部１２３は、遠近混在判定処理を行う。遠近混在判定処理は、被写体の状態が遠近混在状態であるか、通常状態であるかを判定する処理である。遠近混在判定処理については、後述する。

ステップＳ４０４において、制御部１２３は、被写体の状態は遠近混在状態であるか否かを判定する。遠近混在状態であるとき、処理はステップＳ４０８に進む。その結果、ウォブリングフェーズが継続される。被写体状態が遠近混在状態と判定される場合には、ウォブリング駆動によってじっくりとＡＦ動作を行った方が映像の見栄えがよい。また、遠近混在状態では、ウォブリング駆動の方が、ＡＦの各種判定も安定し、ＡＦの迷いが生じにくくなる。

ステップＳ４０４において遠近混在状態ではないと判定されたとき、処理はステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５において、制御部１２３は、合焦位置の方向が確定しているか否かを判定する。合焦位置の方向が確定しているとき、処理はステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７において、制御部１２３は、サーチフェーズ（サーチ）に移行すると決定する。ウォブリング駆動によって合焦位置の方向が確定しているとき、サーチフェーズに遷移して、スキャン駆動でスムーズに合焦位置付近へＡＦした方がよい。

ステップＳ４０５において、合焦位置の方向が確定していないと判定されたとき、処理はステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６において、制御部１２３は、被写体がローコントラストであるか否かを判定する。ローコントラストでないとき、処理はステップＳ４０８に進む。すなわち、ウォブリング駆動が継続される。

ステップＳ４０６において、被写体がローコントラストであると判定されたとき、処理はステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７において、制御部１２３は、前述のとおり、動作フェーズをサーチフェーズに遷移させる。被写体がローコントラストであるとき、ｗｏｂ駆動を継続しても方向判断によって正しい結論が得られない可能性が高い。そこで、動作フェーズをサーチフェーズとし、スキャン駆動を行うことで合焦位置の探索を行う。

ステップＳ４０８において、制御部１２３は、前述のとおり、動作フェーズをウォブリングフェーズで維持し、ウォブリング駆動を継続する。ステップＳ４０７又はステップＳ４０８の後、状態遷移判断処理は終了し、処理は図１０を参照して説明した処理に戻る。

次にステップＳ４０３で行われる遠近混在判定処理について、図１８に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ５０１において、制御部１２３は、直前の判定で遠近混在状態であると判定されたか否かを判定する。なお、最初の遠近混在判定処理においては、被写体状態は通常被写体状態に設定されるものとする。直前に遠近混在状態であると判定されていないとき、処理はステップＳ５０２に進む。

ステップＳ５０２において、制御部１２３は、小エリア８３の少なくとも１つの方向判断結果と、中エリア８２又は大エリア８１の方向判断結果とが異なるものであるか否かを判定する。例えば小エリア８３の方向判断結果がＮｅａｒであり、中エリア８２又は大エリア８１の方向判断結果がＦａｒであるとき、異なるものであると判定される。一方、小エリア８３の方向判断結果が不定であるときは異なるものとされない。なお、ウォブリングフェーズに遷移した初めのときも異なるものとされない。異なるものであるとき、処理はステップＳ５０３に進む。ステップＳ５０３において、制御部１２３は、遠近混在判定に用いられる遠近混在判定カウントをカウントアップする。その後、処理はステップＳ５０４に進む。

ステップＳ５０４において、制御部１２３は、遠近混在判定カウントが所定の閾値以上であるか否かを判定する。遠近混在判定カウントが閾値以上でないと判定されたとき、処理はステップＳ５０７に進む。一方、遠近混在判定カウントが閾値以上であるとき、処理はステップＳ５０５に進む。ステップＳ５０５において、制御部１２３は、被写体状態は遠近混在状態であると結論する。その後、遠近混在判定処理は終了し、処理は状態遷移判断処理に戻る。

ステップＳ５０２の判定において、小エリア８３の方向判断結果と、中エリア８２又は大エリア８１の方向判断結果とが異なるものでないとき、処理はステップＳ５０６に進む。ステップＳ５０６において、制御部１２３は、遠近混在判定カウントを０にリセットする。その後、処理はステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０７において、制御部１２３は、被写体状態は遠近混在状態ではなく通常状態であると結論する。その後、遠近混在判定処理は終了し、処理は状態遷移判断処理に戻る。

ステップＳ５０１の判定において、直前に遠近混在状態であると判定されているとき、処理はステップＳ５０８に進む。ステップＳ５０８において、制御部１２３は、被写体が変化したか否かを判定する。ここで、ジャイロセンサ回路２８によって計測される撮影装置１の姿勢の変化が大きいとき、被写体が変化したと判定される。また、取得された画像のコントラスト変化が大きく、かつ、その変化が一定時間継続するとき、被写体が変化したと判定される。また、取得された画像の輝度変化が大きく、かつ、その変化が一定時間継続するとき、被写体が変化したと判定される。被写体が変化したとき、処理はステップＳ５０９に進む。ステップＳ５０９において、制御部１２３は、被写体状態は通常状態であると結論する。その後、遠近混在判定処理は終了し、処理は状態遷移判断処理に戻る。

ステップＳ５０８において、被写体は変化していないと判定されたとき、処理はステップＳ５１０に進む。ステップＳ５１０において、制御部１２３は、被写体状態は引き続き遠近混在状態であると結論する。その後、遠近混在判定処理は終了し、処理は状態遷移判断処理に戻る。

なお、ジャイロセンサ回路２８による検出結果について変化があったとき、何れかの小エリア８３内に高輝度光源が認められるとき、又は、何れかの小エリア８３内の画像について動きベクトルが検出されたとき、全ての小エリア８３に係る方向判断結果は「不定」とされる。また、低輝度の小エリア８３があると判定されたとき、低コントラストの小エリア８３があると判定されたとき、又は、コントラスト変化量が所定値よりも大きい小エリア８３があると判定されたとき、該当する小エリア８３に係る方向判断結果は「不定」とされる。このため、これらの場合には、遠近混在判定が成立せず、通常状態と結論される。

以上のような遠近混在判定処理によれば、図１９に示すように、通常状態であると判断されている状態において、遠近混在カウントが閾値を超えると遠近混在状態へと遷移する。一方、遠近混在状態において被写体変化が検出されると通常状態へと遷移する。

このようにして判定される遠近混在判定処理によって、遠近混在状態であると判定されたとき、図１７を参照して説明した状態遷移判断処理のステップＳ４０４において、処理がステップＳ４０８に進む。その結果、ウォブリングフェーズが継続される。すなわち、遠近混在被写体であるとき、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの遷移が抑制される。

また、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの遷移が抑制された後、被写体変化があると判定されたとき、被写体状態は通常状態であるとされるので、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの抑制が解除されることになる。一方、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの遷移が抑制された後、被写体変化がないと判定されたとき、被写体状態は遠近混在状態であるとされるので、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの抑制は継続されることになる。

本実施形態に係るＡＦの制御方法によれば、遠近混在被写体の場合にウォブリングフェーズからサーチフェーズへの移行が抑制されるため、安定して精度がよく、かつ、見栄えのよい動画像が取得され得る。

また、ウォブリングフェーズからサーチフェーズへの移行が抑制されているときは、小エリア８３による方向判断結果が優先されるように構成されてもよい。

以上、上述の実施形態で説明した技術のうち、主にフローチャートで説明した制御に関しては、プログラムを用いて実現され得る。このプログラムは、記録媒体や記録部に収められ得る。この記録媒体又は記録部への記録の方法は様々であり、製品出荷時に記録されてもよく、配布された記録媒体が利用されて記録されてもよく、インターネットを介したダウンロードが利用されて記録されてもよい。

１…撮影装置、１０…システムコントローラ、１１…ＣＰＵ、１２…ＡＦ制御回路、１２１…焦点検出領域設定部、１２２…方向判断部、１２３…制御部、１２４…姿勢変化判定部、１２５…被写体状況判定部、１３…ＡＥ制御回路、１４…画像処理回路、１５…顔認識回路、１６…動画記録回路、２１…レンズ群、２２…絞り、２３…シャッタ、２４…撮像素子、２５…表示素子、２６…タッチパネル、２７…カメラ操作スイッチ、２８…ジャイロセンサ回路、３１…焦点調整機構、３２…絞り駆動機構、３３…シャッタ駆動機構、３４…撮像素子ＩＦ回路、３５…表示素子駆動回路、３６…タッチパネル駆動回路、４１…Ｆｌａｓｈ Ｒｏｍ、４２…ＳＤＲＡＭ、４３…記録メディア。

Claims (14)

1. フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置であって、
   前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、
   前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて、合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断する方向判断部と、
   前記撮像素子に撮像動作を繰り返し実行させながら、前記移動方向に基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて前記焦点調節を行う第１の焦点調節動作と、前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら前記焦点調節を行う第２の焦点調節動作とのうち何れか一方を行う制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記第１の焦点調節動作を実行しながら、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えを抑制し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上されていない場合に、前記切り替えを抑制しない
   焦点調節装置。
2. 前記制御部は、前記第１の焦点調節動作又は前記第２の焦点調節動作において、前記複数の焦点検出領域のうちで面積がより小さい焦点検出領域に関する前記移動方向の判断結果を優先的に採用する、請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記焦点調節装置の姿勢の情報を取得して姿勢変化の有無を判定する姿勢変化判定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１の焦点調節動作を実行中に、前記姿勢変化判定部により前記姿勢変化があると判定される場合は、前記複数の焦点検出領域のうちで面積がより小さい焦点検出領域に関する前記移動方向の判断結果を、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えの抑制に関する前記移動方向の判断結果が異なるか否かの判定に用いない、
   請求項１に記載の焦点調節装置。
4. 角速度センサ又は加速度センサをさらに備え、
   前記姿勢変化判定部は、前記角速度センサ又は前記加速度センサの出力の変化が所定値以上ある場合に姿勢の変化があると判定する、
   請求項３に記載の焦点調節装置。
5. 被写体の状況を検出する被写体状況判定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記第１の焦点調節動作を実行中に、前記被写体状況判定部により前記被写体が所定の状況にあると判定される場合は、前記複数の焦点検出領域のうちで面積がより小さい焦点検出領域に関する方向判断の結果を、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えの抑制に関する前記移動方向の判断結果が異なるか否かの判定に用いない、
   請求項１に記載の焦点調節装置。
6. 前記被写体状況判定部は、前記撮像素子が出力する前記画像信号に基づいて、前記被写体の輝度が所定値より小さいと判定する場合、前記コントラストの値が所定値より小さいと判定する場合、又は前記被写体が光源を含むと判定する場合に、前記被写体が前記所定の状況にあると判定する、請求項５に記載の焦点調節装置。
7. 前記被写体状況判定部は、前記撮像素子が繰り返し出力する画像信号に基づいて、前記被写体の前記コントラストの値の変化量が所定値より大きいと判定する場合、又は動きベクトルの変化量が所定値より大きいと判定する場合に、前記被写体が前記所定の状況にあると判定する、請求項５に記載の焦点調節装置。
8. 前記焦点調節装置の姿勢の情報を取得して姿勢変化の有無を判定する姿勢変化判定部をさらに備え、
   前記制御部は、前記切り替えを抑制した後に、前記姿勢変化判定部により前記姿勢変化が小さいと判定される場合は前記切り替えの抑制を継続し、前記姿勢変化が大きいと判定される場合は前記切り替えの抑制を継続しない、
   請求項１に記載の焦点調節装置。
9. 角速度センサ又は加速度センサをさらに備え、
   前記姿勢変化判定部は、前記角速度センサ又は加速度センサの出力の変化が所定値以上ある場合に姿勢の変化が大きいと判定する、
   請求項８の焦点調節装置。
10. 被写体の状況を判定する被写体状況判定部をさらに備え、
    前記制御部は、前記切り替えを抑制した後に、前記被写体状況判定部により前記被写体の状況の変化が小さいと判定される場合は前記切り替えの抑制を継続し、前記被写体の状況の変化が大きいと判定される場合は前記切り替えの抑制を継続しない、
    請求項１に記載の焦点調節装置。
11. 前記被写体状況判定部は、前記撮像素子が繰り返し出力する前記画像信号に基づいて、前記被写体の前記コントラストの値の変化が所定値より大きい状態が所定時間以上継続する場合に、又は前記被写体の輝度の変化が所定値より大きい状態が所定時間以上継続する場合に、前記被写体の状況の変化が大きいと判定する、請求項１０に記載の焦点調節装置。
12. フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置であって、
    前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定する焦点検出領域設定部と、
    前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断する方向判断部と、
    前記撮像素子の撮像動作を繰り返し実行させながら、前記焦点検出領域のコントラストに基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて焦点調節を実行する制御部と
    を備え、
    前記制御部は、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記複数の焦点検出領域のうちで面積が小さい方の前記焦点検出領域の前記コントラストに基づいて前記フォーカスレンズの微小振動による焦点調節動作を実行する
    焦点調節装置。
13. フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置の制御方法であって、
    前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさが異なる複数の焦点検出領域を設定することと、
    前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて、合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断することと、
    前記撮像素子に撮像動作を繰り返し実行させながら、前記移動方向に基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて前記焦点調節を行う第１の焦点調節動作と、前記フォーカスレンズを一方向に移動させながら前記焦点調節を行う第２の焦点調節動作とのうち何れか一方を行うことと
    を含み、
    前記第１の焦点調節動作を実行しながら、前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記第１の焦点調節動作から前記第２の焦点調節動作への切り替えを抑制し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上されていない場合に、前記切り替えを抑制しない
    焦点調節装置の制御方法。
14. フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して撮像を行い画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる焦点調節を実行する焦点調節装置の制御方法であって、
    前記撮像素子により撮像される領域の内部に、互いに少なくとも一部が共通であり大きさの異なる複数の焦点検出領域を設定することと、
    前記複数の焦点検出領域のそれぞれに関して、前記焦点検出領域内の画像信号のコントラストを検出し、前記フォーカスレンズの移動に伴う前記コントラストの変化に基づいて合焦に向かう前記フォーカスレンズの移動方向を判断することと、
    前記撮像素子の撮像動作を繰り返し実行させながら、前記焦点検出領域のコントラストに基づいて、前記フォーカスレンズを微小振動させながら移動させて焦点調節を実行することと
    を含み、
    前記複数の焦点検出領域の各々で得られた前記移動方向の判断結果が異なるか否かを繰り返し判定し、前記移動方向の判断結果が異なるとの判定が連続して所定回数以上された場合に、前記複数の焦点検出領域のうちで面積が小さい方の前記焦点検出領域の前記コントラストに基づいて前記フォーカスレンズの微小振動による焦点調節動作を実行する
    焦点調節装置の制御方法。