JP2019008060A - 決定装置、撮像装置、撮像システム、移動体、決定方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカスにおけるフォーカスレンズの駆動量をより最適化する。【解決手段】決定装置は、撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量を決定する決定装置である。決定装置は、撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する取得部を備えてよい。決定装置は、コントラスト値に基づいて、第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する選択部を備えてよい。決定装置は、第２のＦ値及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する決定部を備えてよい。【選択図】図７

Description

本発明は、決定装置、撮像装置、撮像システム、移動体、決定方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、オートフォーカス処理（ＡＦ処理）において、ぼけ状態に応じてフォーカスレンズの単位時間当たりの移動速度を決定することが記載されている。
特許文献１ 特許第４３２３９６４号

ＡＦ処理として、異なる撮影パラメータで撮像したぼけ量の異なる複数の画像を用いたＡＦ処理が知られている。このようなＡＦ処理では、ぼけ状態に応じてフォーカスレンズの駆動量を制御するだけでは、フォーカスレンズの駆動量を適切に制御できない。

本発明の一態様に係る決定装置は、撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量を決定する決定装置である。決定装置は、撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する取得部を備えてよい。決定装置は、コントラスト値に基づいて、第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する選択部を備えてよい。決定装置は、第２のＦ値及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する決定部を備えてよい。

選択部は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第１の閾値より大きい場合、第１のＦ値より小さい第２のＦ値を選択してよい。

選択部は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第２の閾値より小さい場合、第１のＦ値より大きい第２のＦ値を選択してよい。

選択部は、複数のコントラスト値が第１の閾値より大きい場合、第１のＦ値より小さい第２のＦ値を選択し、複数のコントラスト値が第１の閾値より小さい場合、第１のＦ値より大きい第３のＦ値を選択してよい。

決定部は、第２のＦ値または第３のＦ値、及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定してよい。

決定部によって決定されたフォーカスレンズの駆動量でフォーカスレンズが駆動された後、取得部は、撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得してよい。選択部は、取得された複数のコントラスト値が第１の閾値より大きい場合、第２のＦ値を選択し、取得された複数のコントラスト値が第１の閾値より小さい場合、第３のＦ値を選択してよい。決定部は、第２のＦ値または第３のＦ値、及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定してよい。

決定部は、フォーカスレンズの駆動量として、フォーカスレンズの速度を決定してよい。フォーカスレンズは、予め定められた時間、決定部によって決定された速度で駆動されてよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記決定装置を備えてよい。撮像装置は、複数の画像を撮像するイメージセンサを備えてよい。撮像装置は、フォーカスレンズを備えてよい。

本発明の一態様に係る撮像システムは、上記撮像装置を備えてよい。撮像システムは、撮像装置を支持する支持機構を備えてよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像システムを備えて移動してよい。

本発明の一態様に係る移動体は、撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量を決定する決定方法である。決定方法は、撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する段階を備えてよい。決定方法は、コントラスト値に基づいて、第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する段階を備えてよい。決定方法は、第２のＦ値及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する段階を備えてよい。

本発明の一態様に係るプログラムは、撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量をコンピュータに決定させるためのプログラムである。プログラムは、撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、コントラスト値に基づいて、第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、第２のＦ値及びコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する段階をコンピュータに実行させてよい。

本発明の一態様によれば、オートフォーカスにおけるフォーカスレンズの駆動量をより最適化できる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。 無人航空機の機能ブロックの一例を示す図である。 オブジェクトの位置、レンズの位置、及び焦点距離との関係について説明するための図である。 ＢＤＡＦ方式におけるＦ値とコントラスト値との関係の一例を示すグラフである。 フォーカスレンズの駆動量を決定する場合に参照される曲線について説明するための図である。 フォーカスレンズの駆動量を決定する場合に参照される曲線について説明するための図である。 撮像制御部によるＡＦ処理の手順の一例を示すフローチャートである。 ハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び／またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。更に他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３２、通信インタフェース３４、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、ジンバル５０、撮像装置６０及び撮像装置１００を備える。

通信インタフェース３４は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３４は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３２は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３２は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３２に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３４を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。

ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置、つまりＵＡＶ１０の位置を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、及びメモリ１３０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、レンズ移動機構２１２、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ移動機構２１２は、複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ移動機構２１２を駆動して、１または複数のレンズ２１０を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。

このように構成された撮像装置１００は、オートフォーカス処理（ＡＦ処理）を実行して、所望の被写体を撮像する。

撮像装置１００は、ＡＦ処理を実行するために、レンズから被写体までの距離（被写体距離）を決定する。被写体距離を決定するための方式として、レンズと撮像面との位置関係が異なる状態で撮像された複数の画像のぼけ度合いを示すパラメータに基づいて決定する方式がある。ここで、この方式を、ぼけ検出オートフォーカス（Ｂｏｋｅｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏ Ｆｏｕｃｕｓ：ＢＤＡＦ）方式と称する。

図３を参照して、ＢＤＡＦ方式での距離の算出手順について説明する。レンズＬ（主点）からオブジェクト５１０（物面）までの距離をＡ、レンズＬ（主点）からオブジェクト５１０が撮像面で結像する位置（像面）までの距離をＢ、焦点距離をＦとする。この場合、距離Ａ、離Ｂ、及び焦点距離Ｆの関係は、レンズの公式から次式（１）で表すことができる。

焦点距離Ｆはレンズ位置で特定される。したがって、オブジェクト５１０が撮像面で結像する距離Ｂが特定できれば、式（１）を用いて、レンズＬからオブジェクト５１０までの距離Ａを特定することができる。

図３に示すように、撮像面上に投影されたオブジェクト５１０のぼけの大きさ（錯乱円５１２及び５１４）からオブジェクト５１０が結像する位置を算出することで、距離Ｂを特定し、さらに距離Ａを特定することができる。つまり、ぼけの大きさ（ぼけ量）をぼけ度合いを示すパラメータとして用いて、ぼけ量が撮像面と結像位置とに比例することを考慮して、結像位置を特定できる。

ここで、撮像面から近い像Ｉ_１からレンズＬまでの距離をＤ_１とする。像面から遠い像Ｉ_２からレンズＬまでの距離をＤ_２とする。それぞれの画像はぼけている。このときの点像分布関数（Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をＰＳＦ、Ｄ_１及びＤ_２における画像をそれぞれ、Ｉ_ｄ１及びＩ_ｄ２とする。この場合、例えば、像Ｉ_１は、畳み込み演算により次式（２）で表すことができる。

さらに、画像データＩ_ｄ１及びＩ_ｄ２のフーリエ変換関数をｆとして、画像Ｉ_ｄ１及びＩ_ｄ２の点像分布関数ＰＳＦ_１及びＰＳＦ_２をフーリエ変換した光学伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をＯＴＦ_１及びＯＴＦ_２として、次式（３）のように比をとる。

式（３）に示す値Ｃは、画像Ｉ_ｄ１及びＩ_ｄ２のそれぞれのぼけ量の変化量、つまり、値Ｃは、画像Ｉ_ｄ１のぼけ量と画像Ｉ_ｄ２ｎのぼけ量との差に相当する。

図４は、ＢＤＡＦ方式におけるＦ値とコントラスト値との関係の一例を示すグラフである。コントラスト値が小さいほど、ぼけ量が大きく、コントラスト値が大きいほど、ぼけ量が小さい。つまり、コントラスト値とぼけ量とは反比例の関係にある。そこで、本実施形態では、ぼけ度合いを示すパラメータとして、コントラスト値が用いられる。

図４に示すように、コントラスト値が小さいほど、予測合焦位置までに必要なフォーカスレンズの移動距離が大きい。そのため、例えば、ＡＦ処理の時間を短縮するために、コントラスト値が小さいほど、フォーカスレンズの駆動量を大きくすることが考えられる。しかしながら、コントラスト値が同じでも、Ｆ値によって、予測合焦位置までに必要なフォーカスレンズの移動距離が変わる。したがって、コントラスト値に応じて、フォーカスレンズの駆動量を変えるだけでは、必ずしもフォーカスレンズの駆動量を最適化できない。

そこで、本実施形態では、コントラスト値に加えて、Ｆ値を考慮してフォーカスレンズの駆動量を決定する。

撮像制御部１１０は、合焦制御部１４０を有する。合焦制御部１４０は、ＢＤＡＦ方式によりＡＦ処理を実行する。合焦制御部１４０は、取得部１４２、選択部１４４、及び決定部１４６を含む。合焦制御部１４０は、決定装置の一例である。

取得部１４２は、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が異なる状態で、予め定められたＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値をぼけ度合いを示すパラメータとして取得する。選択部１４４は、フォーカスレンズの駆動量を決定するために使用するＦ値を選択する。決定部１４６は、選択部１４４により選択されたＦ値と、取得部１４２により取得されたそれぞれのコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する。決定部１４６は、フォーカスレンズの駆動量として、フォーカスレンズの速度を決定してよい。決定部１４６は、フォーカスレンズの駆動量として、フォーカスレンズの単位時間当たりの速度を決定してよい。フォーカスレンズは、レンズ制御部２２０及びレンズ移動機構２１２を介して予め定められた時間、決定部１４６によって決定された速度で駆動される。

本実施形態では、選択部１４４が、撮像時に設定されていたＦ値とは異なるＦ値を選択する。決定部１４６は、選択部１４４により選択された異なるＦ値と、取得部１４２により取得されたそれぞれのコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定する。これにより、フォーカスレンズの移動距離が大きい場合には、よりフォーカスレンズの駆動量を大きくして、ＡＦ処理の時間を短縮する。また、フォーカスレンズの移動距離が小さい場合には、よりフォーカスレンズの駆動量を小さくして、ＡＦ処理の精度を向上させる。

より具体的には、選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第１の閾値より大きい場合、撮像時に設定されていたＦ値より小さいＦ値を選択する。選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第１の閾値より大きい場合、撮像時に設定されていたＦ値より１段小さいＦ値を選択してよい。選択部１４４は、複数のＦ値の中から、撮像時に設定されていたＦ値より２段以上小さいＦ値を選択してよい。選択部１４４は、例えば、２つの画像のコントラスト値Ｐ１及びＰ２が閾値ｔ１より大きく、かつ撮像時に設定されていたＦ値が「Ｆ５．６」の場合、「Ｆ５．６」より１段小さい「Ｆ４」を選択する。そして、決定部１４６は、図５に示すように、２つの画像のコントラスト値Ｐ１及びＰ２と、Ｆ５．６の曲線６０１の特性ではなく、Ｆ４の曲線６０２の特性とに基づいて、曲線６０３を導出する。決定部１４６は、曲線６０３から予測される予測合焦位置６０４を見かけ上の予測合焦位置として、フォーカスレンズの駆動量を決定する。この場合、決定部１４６は、実際の予測合焦位置よりも近くに予測合焦位置があると判断して、フォーカスレンズの駆動量を決定する。これにより、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第１の閾値より大きい場合、決定部１４６により決定されるフォーカスレンズの駆動量は、撮像時に設定されていたＦ値に基づいて決定されるフォーカスレンズの駆動量よりも小さい。したがって、フォーカスレンズの位置が、予測合焦位置に近い場合には、フォーカスレンズの駆動量をより小さくでき、ＡＦ処理の精度を向上させることができる。

選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第２の閾値より小さい場合、撮影時に設定されたＦ値より大きいＦ値を選択してよい。選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第２の閾値より小さい場合、撮像時に設定されていたＦ値より１段大きいＦ値を選択してよい。選択部１４４は、複数のＦ値の中から、撮像時に設定されていたＦ値より２段以上大きいＦ値を選択してよい。選択部１４４は、例えば、２つの画像のコントラスト値Ｐ１及びＰ２が閾値ｔ２より大きく、かつ撮像時に設定されていたＦ値が「Ｆ５．６」の場合、「Ｆ５．６」より１段大きい「Ｆ８」を選択する。そして、決定部１４６は、図６に示すように、２つの画像のコントラスト値Ｐ１及びＰ２と、Ｆ５．６の曲線６０１の特性ではなく、Ｆ８の曲線６０５の特性とに基づいて、曲線６０６を導出する。決定部１４６は、曲線６０６から予測される予測合焦位置６０８を見かけ上の予測合焦位置として、フォーカスレンズの駆動量を決定する。この場合、決定部１４６は、実際の予測合焦位置よりも遠くに予測合焦位置があると判断して、フォーカスレンズの駆動量を決定する。これにより、複数のコントラスト値の少なくとも１つが第２の閾値より小さい場合、決定部１４６により決定されるフォーカスレンズの駆動量は、撮像時に設定されていたＦ値に基づいて決定されるフォーカスレンズの駆動量よりも大きい。したがって、フォーカスレンズの位置が、予測合焦位置から遠い場合には、フォーカスレンズの駆動量をより大きくでき、ＡＦ処理の時間を短縮できる。

選択部１４４は、複数のコントラスト値が第１の閾値より大きい場合、撮影時に設定されていたＦ値（第１のＦ値）より小さいＦ値（第２のＦ値）を選択し、複数のコントラスト値が第１の閾値より小さい場合、撮影時に設定されていたＦ値（第１のＦ値）より大きいＦ値（第３のＦ値）を選択してよい。決定部は、選択部１４４により選択されたＦ値（第２のＦ値、または第３のＦ値）と、複数のコントラスト値とに基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定してよい。決定部１４６によって決定されたフォーカスレンズの駆動量でフォーカスレンズが駆動された後、取得部１４２は、撮像装置１００によって前回のＦ値（第１のＦ値）で新たに撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を新たに取得してよい。選択部１４４は、新たに取得された複数のコントラスト値が第１の閾値より大きい場合、第２のＦ値を選択してよい。選択部１４４は、新たに取得された複数のコントラスト値が第１の閾値より小さい場合、第３のＦ値を選択してよい。決定部１４６は、第２のＦ値または第３のＦ値、及び複数のコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの駆動量を決定してよい。

選択部１４４は、複数のコントラスト値が第１の閾値より小さくかつ第２の閾値より大きい場合、撮影時に設定されたＦ値を選択してもよい。選択部１４４は、複数のコントラスト値が、第１の閾値より大きい第３の閾値より大きい場合、撮像時に設定されていたＦ値より２段小さいＦ値を選択してよい。また、選択部１４４は、複数のコントラスト値が、第２の閾値より小さい第４の閾値より小さい場合、撮像時に設定されていたＦ値より２段大きいＦ値を選択してよい。

メモリ１３０は、決定部１４６が図４に示すような曲線を導出するために必要な関数をＦ値毎に記憶してよい。そして、決定部１４６は、選択部１４４により選択されたＦ値に対応する関数をメモリ１３０から読み出して、Ｆ値に対応する曲線を導出してよい。また、メモリ１３０は、図４に示すような曲線に関するデータをＦ値毎に記憶してよい。そして、決定部１４６は、選択部１４４により選択されたＦ値に対応する曲線に関するデータをメモリ１３０から読み出して、Ｆ値に対応する曲線を導出してよい。

図７は、撮像制御部１１０によるＡＦ処理の手順の一例を示すフローチャートである。撮像制御部１１０は、ＢＤＡＦ方式でＡＦ処理を実行すべく、撮像装置１００のＦ値をＦ_１に設定する（Ｓ１００）。Ｆ値は、ユーザにより設定されてよい。Ｆ値は、撮像装置１００の撮影モードに応じて設定されてよい。撮像装置１００は、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が異なる状態で、かつＦ値がＦ_１の状態で、複数の画像を撮像する（Ｓ１０２）。例えば、撮像装置１００は、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が第１の位置関係で、Ｆ値がＦ_１の状態で、第１の画像を撮像する。さらに、撮像装置１００は、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が第２の位置関係で、Ｆ値がＦ_１の状態で第２の画像を撮像する。

取得部１４２は、撮像装置１００により撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する（Ｓ１０４）。選択部１４４は、それぞれのコントラスト値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが閾値以上であれば、コントラスト値が閾値以上であると判定してよい。選択部１４４は、複数のコントラスト値のすべてが閾値より小さければ、コントラスト値が閾値より小さいと判定してよい。選択部１４４は、複数のコントラスト値のすべてが閾値以上であれば、コントラスト値が閾値以上であると判定してよい。選択部１４４は、複数のコントラスト値の少なくとも１つが閾値より小さければ、コントラスト値が閾値より小さいと判定してよい。判定の結果、選択部１４４は、コントラスト値が閾値より小さい場合、Ｆ値として、Ｆ_１より一段大きいＦ_２を選択する（Ｓ１０８）。決定部１４６は、それぞれのコントラスト値と、Ｆ_２とに基づいて、図４に示すような曲線を導出する。さらに、決定部１４６は、導出された曲線から見かけ上の予測合焦位置を決定する。決定部１４６は、決定された予測合焦位置と、ファーカスレンズの現在の位置とに基づいて、フォーカスレンズの駆動量として、フォーカスレンズの移動速度Ｖ_２を決定する（Ｓ１１０）。それぞれのコントラスト値と、Ｆ_１とに基づいて決定部１４６により決定される移動速度が移動速度Ｖ_１である場合、移動速度Ｖ_２は、移動速度Ｖ_１より速い。

レンズ制御部２２０がレンズ移動機構２１２を介して移動速度Ｖ_２でフォーカスレンズを移動させた後、撮像装置１００が、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が異なる状態で、Ｆ値がＦ_１の状態で複数の画像を新たに撮像する（Ｓ１０２）。

ステップＳ１０６での判定の結果、選択部１４４は、コントラスト値が閾値以上である場合、Ｆ値として、Ｆ_１より一段小さいＦ_３を選択する（Ｓ１１２）。決定部１４６は、それぞれのコントラスト値と、Ｆ_３とに基づいて、図４に示すような曲線を導出する。さらに、決定部１４６は、導出された曲線から見かけ上の予測合焦位置を決定する。決定部１４６は、決定された予測合焦位置と、ファーカスレンズの現在の位置とに基づいて、フォーカスレンズの駆動量として、フォーカスレンズの移動速度Ｖ_３を決定する（Ｓ１１４）。移動速度Ｖ_３は、移動速度Ｖ_１より遅い。合焦制御部１４０は、画像のコントラスト値が予め定められた条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１１６）。合焦制御部１４０は、画像のコントラスト値が極大点に対応するコントラスト値を示す場合、画像のコントラスト値が予め定められた条件を満たすと判定してよい。

画像のコントラスト値が予め定められた条件を満たさない場合、レンズ制御部２２０がレンズ移動機構２１２を介して移動速度Ｖ_３でフォーカスレンズを移動させた後、撮像装置１００が、フォーカスレンズと撮像面との位置関係が異なる状態で、Ｆ値がＦ_１の状態で、複数の画像を新たに撮像する（Ｓ１０２）。合焦制御部１４０は、画像のコントラスト値が極大点に対応するコントラスト値を示すまで、ステップＳ１０２以降の処理を繰り返す。

以上の通り、本実施形態によれば、フォーカスレンズの位置が、予測合焦位置から遠い場合には、フォーカスレンズの駆動量をより大きくでき、ＡＦ処理の時間を短縮できる。また、フォーカスレンズの位置が、予測合焦位置に近い場合には、フォーカスレンズの駆動量をより小さくでき、ＡＦ処理の精度を向上させることができる。よって、本実施形態によれば、ＢＤＡＦ方式のＡＦ処理をより最適化できる。

図８は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３２ メモリ
３４ 通信インタフェース
４０ 推進部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１４０ 合焦制御部
１４２ 取得部
１４４ 選択部
１４６ 決定部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ移動機構
２２０ レンズ制御部
３００ 遠隔操作装置
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

Claims (11)

1. 撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量を決定する決定装置であって、
   前記撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する取得部と、
   前記コントラスト値に基づいて、前記第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する選択部と、
   前記第２のＦ値及び前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を決定する決定部と
   を備える決定装置。
2. 前記選択部は、複数の前記コントラスト値の少なくとも１つが第１の閾値より大きい場合、前記第１のＦ値より小さい前記第２のＦ値を選択する、請求項１に記載の決定装置。
3. 前記選択部は、複数の前記コントラスト値の少なくとも１つが第２の閾値より小さい場合、前記第１のＦ値より大きい前記第２のＦ値を選択する、請求項１に記載の決定装置。
4. 前記選択部は、複数の前記コントラスト値が第１の閾値より大きい場合、前記第１のＦ値より小さい前記第２のＦ値を選択し、前記複数のコントラスト値が前記第１の閾値より小さい場合、前記第１のＦ値より大きい第３のＦ値を選択し、
   前記決定部は、前記第２のＦ値または前記第３のＦ値、及び前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を決定する、請求項１に記載の決定装置。
5. 前記決定部によって決定された前記フォーカスレンズの駆動量で前記フォーカスレンズが駆動された後、
   前記取得部は、前記撮像装置によって前記第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得し、
   前記選択部は、取得された複数の前記コントラスト値が前記第１の閾値より大きい場合、前記第２のＦ値を選択し、取得された前記複数のコントラスト値が前記第１の閾値より小さい場合、前記第３のＦ値を選択し、
   前記決定部は、前記第２のＦ値または前記第３のＦ値、及び前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を決定する、請求項４に記載の決定装置。
6. 前記決定部は、前記フォーカスレンズの駆動量として、前記フォーカスレンズの速度を決定し、
   前記フォーカスレンズは、予め定められた時間、前記決定部によって決定された速度で駆動される、請求項１に記載の決定装置。
7. 請求項１から６の何れか１つに記載の決定装置と、
   前記複数の画像を撮像するイメージセンサと、
   前記フォーカスレンズと
   を備える撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置を支持する支持機構と
   を備える撮像システム。
9. 請求項８に記載の撮像システムを備えて移動する移動体。
10. 撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量を決定する決定方法であって、
    前記撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する段階と、
    前記コントラスト値に基づいて、前記第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する段階と、
    前記第２のＦ値及び前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を決定する段階と
    を備える決定方法。
11. 撮像装置が備えるフォーカスレンズの駆動量をコンピュータに決定させるためのプログラムであって、
    前記撮像装置によって第１のＦ値で撮像された複数の画像のそれぞれのコントラスト値を取得する段階と、
    前記コントラスト値に基づいて、前記第１のＦ値とは異なる第２のＦ値を選択する段階と、
    前記第２のＦ値及び前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの駆動量を決定する段階と
    を前記コンピュータに実行させる、プログラム。

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