JP5052127B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及び撮像方法に関する。

自動焦点調節を行うＡＦカメラでは、撮影領域の中心を基準にして合焦させると、撮影レンズの収差により、撮影領域の周辺部ではピントのぼけが大きくなることが知られている。このため、例えば特許文献１には、像面湾曲データに基づいて、撮像面の全領域についての像面湾曲率の平均値である平均像面湾曲率を算出し、平均像面湾曲率に基づいて撮影レンズを移動させることが記載されている。

特開２００６−１８９５８０号公報 特開２００６−９８６７７号公報 特開平８−１６０２９１号公報

しかしながら、遠近感のある通常の立体被写体を撮影した場合など、画像の周辺部に主要被写体が存在しない場合は、周辺部でピントを合わせる必要はない。この場合、遠近感を強調するためにピントのボケが積極的に必要とされる場合がある。このような場合において、特許文献１に記載されているような平均像面湾曲率を算出する手法を適用すると、撮影のための処理量が過度に多くなり、撮影に手間がかかるという問題が生じる。

一方、文字が印刷された紙面などを撮影する場合は、画面の中央と周辺の双方でピントを鮮明にしたいため、周辺部の解像度の低下はできるだけ抑えることが望ましい。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な構成で、画面の周辺の解像度の低下を抑えることが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから、合焦状態を示す自動合焦用評価値を検出する合焦状態検出部と、前記合焦状態検出部による自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かを判定する平面被写体判定部と、前記平面被写体判定部により被写体が平面被写体と判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、最終的なフォーカス位置を算出する平面被写体フォーカス位置算出部と、前記平面被写体判定部により被写体が平面被写体でないと判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置を算出する立体被写体フォーカス位置算出部と、を備える撮像装置が提供される。

上記構成によれば、撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから合焦状態を示す自動合焦用評価値が検出される。そして、自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かが判定される。被写体が平面被写体と判定された場合は、第１の合焦状態検出領域及び第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、最終的なフォーカス位置が算出される。また、被写体が平面被写体でないと判定された場合は、第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置が算出される。従って、平面被写体と判定された場合は、第１の合焦状態検出領域及び第２の合焦状態検出領域の双方から検出された各自動合焦用評価値のピークが、許容デフォーカス量の範囲内となるように最終的なフォーカス位置を算出することが可能となる。従って、平面被写体の中央部と周辺部の双方で解像度を良好にすることが可能となる。

また、前記平面被写体判定部は、前記第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、前記第２合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差を判定基準として、平面被写体であるか否かを判定するものであっても良い。かかる構成によれば、第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、第２の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差が許容デフォーカス量の範囲内となるか否かに基づいて、平面被写体であるか否かを判定することが可能となる。

また、撮像画像を表示する表示部を更に備え、前記第１の合焦検出領域は撮像画像とともに前記表示部に表示され、前記第２の合焦検出領域は前記表示部に表示されないものであっても良い。かかる構成によれば、第２の合焦検出領域は表示部に表示されないため、ユーザに第２の合焦検出領域の存在を意識させることなく、平面被写体の周辺部の解像度を向上することが可能となる。

また、前記平面被写体判定部による被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、絞り値を変更する絞り値制御部を更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、絞り値を絞り込むことで許容デフォーカス量を広げることができるため、画像の周辺部の解像度を確実に向上することが可能となる。

また、前記平面被写体判定部による被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、輪郭強調の処理を変更する輪郭強調処理制御部を更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、輪郭強調処理を行うことで、画像の周辺部の解像度を確実に向上することが可能となる。

また、前記第１合焦検出領域における自動合焦用評価値と前記第２合焦検出領域における自動合焦用評価値とに基づいて、撮像装置の姿勢を判定する姿勢判定部を更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、撮像装置の姿勢を判定することができるため、撮像装置の姿勢に基づいて露光を最適に制御することが可能となる。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから合焦状態を示す自動合焦用評価値を検出するステップと、前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域からの自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かを判定するステップと、被写体が平面被写体と判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、最終的なフォーカス位置を算出するステップと、被写体が平面被写体でないと判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置を算出するステップと、を備える撮像方法が提供される。

上記構成によれば、撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから合焦状態を示す自動合焦用評価値が検出される。そして、自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かが判定される。被写体が平面被写体と判定された場合は、第１の合焦状態検出領域及び第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、最終的なフォーカス位置が算出される。また、被写体が平面被写体でないと判定された場合は、第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置が算出される。従って、平面被写体と判定された場合は、第１の合焦状態検出領域及び第２の合焦状態検出領域の双方から検出された各自動合焦用評価値のピークが、許容デフォーカス量の範囲内となるように最終的なフォーカス位置を算出することが可能となる。従って、平面被写体の中央部と周辺部の双方で解像度を良好にすることが可能となる。

また、前記平面被写体であるか否かを判定するステップにおいて、前記第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、前記第２合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差を判定基準として、平面被写体であるか否かを判定するものであっても良い。かかる構成によれば、第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、第２の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差が許容デフォーカス量の範囲内となるか否かに基づいて、平面被写体であるか否かを判定することが可能となる。

また、撮像画像を表示するステップを更に備え、前記第１の合焦検出領域を撮像画像とともに表示し、前記第２合焦検出領域は表示しないものであっても良い。かかる構成によれば、第２の合焦検出領域は表示されないため、ユーザに第２の合焦検出領域の存在を意識させることなく、平面被写体の周辺部の解像度を向上することが可能となる。

また、前記平面被写体であるか否かを判定するステップにおいて、被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、絞り値を変更するステップを更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、絞り値を絞り込むことで許容デフォーカス量を広げることができるため、画像の周辺部の解像度を確実に向上することが可能となる。

また、前記平面被写体であるか否かを判定するステップにおいて、被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、輪郭強調の処理を変更するステップを更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、輪郭強調処理を行うことで、画像の周辺部の解像度を確実に向上することが可能となる。

また、前記第１合焦検出領域における自動合焦用評価値と前記第２合焦検出領域における自動合焦用評価値とに基づいて、撮像装置の姿勢を判定するステップを更に備えるものであっても良い。かかる構成によれば、撮像装置の姿勢を判定することができるため、撮像装置の姿勢に基づいて露光を最適に制御することが可能となる。

本発明によれば、簡素な構成で、画面の周辺の解像度の低下を抑えることが可能な、新規かつ改良された撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の一実施形態にかかる撮像装置１００の構成を示す模式図である。図１に示すように、本発明の一実施形態に係る撮像装置１００は、ズームレンズ（群）１０２と、絞り兼用シャッター１０４と、フォーカスレンズ（群）１０８と、撮像素子としてのＣＣＤ(Charge Coupled Devices)素子１１０と、アンプ一体型のＣＤＳ(Correlated Double Sampling)回路１１２と、Ａ／Ｄ変換器１１４と、画像入力コントローラ１１６と、画像信号処理部１１８と、圧縮処理部１２２と、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)ドライバ１２４と、ＬＣＤ１２６と、タイミングジェネレータ１２８と、ＣＰＵ(Central Processing Unit)１５０と、操作部１３０と、シャッターボタン１３２と、メモリ１３４と、ＶＲＡＭ(Video Random Access Memory)１３６と、メディアコントローラ１３８と、記録メディア１４０と、ドライバ１４２，１４４，１４６とを有して構成されている。

ズームレンズ１０２、絞り兼用シャッター１０４、およびフォーカスレンズ１０８は、各ドライバ１４２，１４４，１４６によって制御されるアクチュエータを介して駆動される。ズームレンズ１０２は、光軸方向に前後して移動され、焦点距離を連続的に変化させるレンズである。絞り兼用シャッター１０４は、画像を撮像する際に、ＣＣＤ素子１１０への露光時間を制御するとともに、ＣＣＤ素子１１０へ入射する光量の調節を行う。フォーカスレンズ１０８は、光軸方向に前後して移動され、ＣＣＤ素子１１０へ結像された被写体の画像のピントを調節するものである。

ＣＣＤ素子１１０は、ズームレンズ１０２、絞り兼用シャッター１０４、およびフォーカスレンズ１０８を通って入射した光を電気信号に変換するための素子である。

なお、本実施形態では、撮像素子としてＣＣＤ素子１１０を用いているが、本発明は係る例に限定されず、ＣＣＤ素子１１０の代わりにＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)素子を用いてもよく、またその他のイメージセンサを用いてもよい。ＣＭＯＳ素子は、ＣＣＤ素子よりも高速に被写体の映像光を電気信号に変換できるので、被写体を撮像してから画像の合成処理を行うまでの時間を短縮することができる。

ＣＤＳ回路１１２は、ＣＣＤ素子１１０から出力された電気信号の雑音を除去する、サンプリング回路の一種であるＣＤＳ回路と、雑音を除去した後に電気信号を増幅するアンプとが一体となった回路である。本実施形態ではＣＤＳ回路とアンプとが一体となった回路を用いているが、ＣＤＳ回路とアンプとを別々の回路で構成してもよい。

Ａ／Ｄ変換器１１４は、ＣＣＤ素子１１０で生成された電気信号をデジタル信号に変換して、画像の生データ（画像データ）を生成するものである。画像入力コントローラ１１６は、Ａ／Ｄ変換器１１４で生成された画像の生データ（画像データ）のメモリ１３４への入力を制御するものである。

画像信号処理部１１８は、ＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータから、コントラスト情報としての自動合焦用評価値（ＡＦ評価値）を算出する。また、画像信号処理部１１８は、ＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータに対して、光量のゲイン補正、画像のエッジ処理（輪郭強調処理）、ホワイトバランスの調整などの処理を行う。

圧縮処理部１２２は、ＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータを適切な形式の画像データに圧縮する圧縮処理を行う。画像の圧縮形式は可逆形式であっても非可逆形式であってもよい。適切な形式の例として、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)形式やＪＰＥＧ２０００形式に変換してもよい。

ＬＣＤ１２６は、撮像操作を行う前のライブビュー表示や、撮像装置１００の各種設定画面や、撮像した画像の表示等を行う。画像データや撮像装置１００の各種情報のＬＣＤ１２６への表示は、ＬＣＤドライバ１２４を介して行われる。

タイミングジェネレータ１２８は、ＣＣＤ素子１１０にタイミング信号を入力する。つまり、タイミングジェネレータ１２８からのタイミング信号によりＣＣＤ素子１１０の駆動が制御される。タイミングジェネレータ１２８は、ＣＣＤ素子１１０が駆動する時間内に被写体からの映像光を入射させることで、ＣＣＤ素子１１０に電子シャッターの機能を持たせることも可能である。

ＣＰＵ１５０は、ＣＣＤ素子１１０やＣＤＳ回路１１２などに対して信号系の指令を行ったり、操作部１３０、シャッターボタン１３２の操作に応じた操作系の指令を行ったりする。本実施形態においては、ＣＰＵを１つだけ含んでいるが、信号系の命令と操作系の命令とを別々のＣＰＵで行うようにしてもよい。

操作部１３０は、撮像装置１００の操作を行ったり、撮影時の各種の設定を行ったりするための部材が配置されている。操作部１３０に配置される部材には、電源ボタン、撮影モードや撮影ドライブモードの選択および効果パラメータの設定を行う十字キーおよび選択ボタン等が配置される。シャッターボタン１３２は、撮影操作を行うためのボタンである。シャッターボタン１３２が半押し状態（以下、シャッターボタン１３２の半押し操作のことを「Ｓ１操作」とも称する）にされると、フォーカスレンズ１０８を合焦位置に駆動するＡＦ動作が行われ、シャッターボタン１３２が全押し状態（以下、シャッターボタン１３２の全押し操作のことを「Ｓ２操作」とも称する）にされると、ＣＣＤ素子１１０への露光が行われ、記録用の被写体の撮像が行われる。

メモリ１３４は、撮像した画像を一時的に記憶するものである。メモリ１３４は、複数の画像を記憶できるだけの記憶容量を有している。メモリ１３４への画像の読み書きは画像入力コントローラ１１６によって制御される。

ＶＲＡＭ１３６は、ＬＣＤ１２６に表示する内容を保持するものであり、ＬＣＤ１２６の解像度や最大発色数はＶＲＡＭ１３６の容量に依存する。

記録メディア１４０は、撮像した画像を記録するものである。記録メディア１４０への入出力は、メディアコントローラ１３８によって制御される。記録メディア１４０としては、フラッシュメモリにデータを記録するカード型の記憶装置であるメモリカードを用いることができる。

ＣＰＵ１５０は、適正ＡＥレベル算出部１５２と、露光制御部１５４と、合焦位置検出部１５６と、平面被写体判定部１５８と、カメラ姿勢判定部１６０と、を含んで構成される。

適正ＡＥレベル算出部１５２は、撮像装置１００で自動露光を行い、ＥＶ(Exposure Value)値を取得する。適正ＡＥレベル算出部１５２では、撮影した画像のＡＥ（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ；自動露光）評価値の算出を行うが、ＡＥ評価値は、画像信号処理部１１８で算出しても構わない。

露光制御部１５４は、適正ＡＥレベル算出部１５２で算出したＡＥ評価値に基づいて、被写体を撮影する際の絞り値、シャッター速度を決定する。ドライバ１４４は、決定された絞り値、シャッター速度に基づいて制御される。

合焦位置検出部１５６は、ＣＣＤ素子１１０に被写体からの映像光が入射され、画像信号処理部１１８で生成された画像データの自動合焦用評価値から、被写体の合焦位置を検出するものである。

平面被写体判定部１５８は、合焦位置検出部１５６で検出した被写体の合焦位置から、被写体が平面被写体であるか否かを判定するものである。また、カメラ姿勢判定部１５８は、合焦位置検出部１５６で検出した被写体の合焦位置からカメラの姿勢を判定するものである。

また、ＣＰＵ１５０は、被写体が平面被写体であると判定された場合、立体被写体であると判定された場合のそれぞれにおいて、最終的なフォーカス位置を算出し、フォーカスレンズ１０８をその位置に駆動するための指令をドライバ１４６に与える。

図２は、撮像画像の領域内に配置された合焦位置の検出領域（合焦検出領域２００〜２０８）を示す模式図である。図２に示すように、撮像画像の領域内には、中央部に３つの合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃが配置され、周辺部に４つの合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８が配置されている。合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃは、撮像画像の領域の中央部に横方向に一列に配置されている。また、合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８は、撮像画像の領域の対角線上の４隅に配置されている。

中央部の３つの合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃは、ＬＣＤ１２６、または撮像装置１００が備えるファイダー（不図示）内に表示される。一方、周辺部の４つの合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８は、ＬＣＤ１２６、またはファイダー内に表示されることはない。従って、ユーザは、合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの位置は画面上で認識することができるが、合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の存在は認識することはできない。

合焦位置を判定するための自動合焦用評価値は、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８のそれぞれでＣＣＤ素子１１０から出力された画像のデータから算出される。図３は、図２に示す被写体を撮影した場合に、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。図３において、縦軸は自動合焦用評価値を示しており、横軸はフォーカス位置（被写体距離）を示している。また、図４は、図３の自動合焦用評価値とフォーカス位置（被写体距離）のデータを対応させて示す図である。図３及び図４に示すように、フォーカスレンズ１０８の駆動に伴って、無限遠から至近（０．５ｍ）までの間のフォーカス位置の各ステップについて自動合焦用評価値が取得される。フォーカス位置は、フォーカスレンズ１０８の位置をステップ数で表したものであり、無限遠のフォーカスレンズの位置を０として、フォーカスレンズの移動量に伴って増加し、至近（０．５ｍ）の位置で最大値（＝３０）となる。

各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８において、自動合焦用評価値が最大となるフォーカスレンズ１０８の位置でピントが最も鮮明になり、合焦した状態となる。ここでは、合焦した状態のフォーカス位置を合焦フォーカス位置と称することとする。

図３及び図４は、図２に示す通常立体被写体を撮影した場合の特性を示しており、屋外で動物（犬）を撮影した場合を示している。通常立体被写体の場合、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８における合焦フォーカス位置は異なる。例えば、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃは、被写体である「犬」の位置に対応するため、図４に示すように、被写体距離は０．７９ｍ〜０．８３ｍ（合焦フォーカス位置；１８〜１９）となる。また、上の２つの隅に位置する合焦検出領域２０２，２０４は、背景の「壁」の位置に対応するため、被写体距離は１．１５ｍ〜１．２５ｍ（合焦フォーカス位置；１２〜１３）程度の値となる。また、下の２つの隅に位置する合焦検出領域２０６，２０８は、「犬」よりも手前の「地面」の位置に対応するため、被写体距離は０．６５ｍ（合焦フォーカス位置；２３）程度の値となる。

図５は、平面被写体として、文字が印刷された紙面をズームレンズ１０２、フォーカスレンズ１０８の光軸と垂直に配置して撮影した様子を示している。図６は、図５に示す平面被写体を撮影した場合に各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。また、図７は、図６の自動合焦用評価値とフォーカス位置（被写体距離）を対応させて示す図である。

平面被写体の場合、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の被写体距離は本来同じであるため、合焦フォーカス位置も各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８のそれぞれで同一となるはずである。しかし、図５及び図６に示すように、レンズの収差により、周辺部の合焦フォーカス位置は中央の合焦フォーカス位置よりも近距離側にあることが多い。

このため、中央部の３つの合焦検出領域２００ａ，２００ｂ，２００ｃの合焦検出結果からは、合焦フォーカス位置はステップ１９の位置となるが、この位置にフォーカスレンズ１０８を駆動すると、中央部ではベストのフォーカス位置となる。しかし、周辺部の合焦フォーカス位置はステップ２４の位置であるため、周辺部のピントは中央部のベストの位置から４ステップ分ずれてしまう。そして、周辺部の合焦フォーカス位置が中央部の合焦フォーカス位置から許容デフォーカス量以上ずれてしまうと、周辺部の解像度の低下が規格を満足できない事態が発生する。

ここで、許容デフォーカス量について説明する。撮像素子の画素の１ピッチを２μｍ、レンズの焦点距離ｆを６．３ｍｍ、絞りのＦＮｏ．をＦ２．８とすると、許容錯乱円の直径は一般的に以下の式で表される。
許容錯乱円径＝２［μｍ］×√２＝２√２［μｍ］

そして、許容デフォーカス量は、許容錯乱円径に絞り値を乗じて得られるため、以下の式で表される。
許容デフォーカス量＝許容錯乱円径×ＦＮｏ．＝２√２×２．８≒８［μｍ］

また、一般的に、以下の近時式から、被写体までのデフォーカス量ＤＦを算出することができる。
ＤＦ＝ｆ×ｆ／（被写体距離）−ｆ×ｆ／（現在フォーカスしている被写体距離）
この近似式から、本実施形態の撮像装置１００では、図４及び図７に示すフォーカス位置の３ステップ分のズレが許容デフォーカス量に相当する。従って、合焦フォーカス位置に対して許容できるフォーカスのズレは、±３ステップ以下である。このため、±３ステップ以下でないと、合焦状態を満足できない。

そこで、本実施形態では、平面被写体を撮影する際に、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置（自動合焦用評価値のピーク位置）と、周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置の双方が、所定の許容デフォーカス量の範囲に入るように最終的なフォーカス位置を定めて、中央の解像度を過度に低下させることなく、周辺の解像度を向上させることとしている。

各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８において、撮像画像のピントは、フォーカスレンズ１０８が合焦フォーカス位置に駆動された状態で最も鮮明となるが、合焦フォーカス位置に対して許容デフォーカス量に相当するステップの範囲にフォーカスレンズ１０８が位置していれば、ピントは満足できるものとなる。

図６、図７の例では、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置（＝１９）と、周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置（＝２３）との中間が最終的なフォーカス位置とされる。これにより、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置と、周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置とが、６ステップ以内に収まる。従って、中央部と周辺部の双方の合焦状態を満足することができる。

なお、平面被写体と判定された場合に最終的なフォーカス位置を決定する方法としては、は、全ての合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置の平均値を最終的なフォーカス位置とする方法、各合焦検出領域の合焦フォーカス位置の最大値と最小値の中間位置を最終的なフォーカス位置とする方法などが考えられる。

また、中央の合焦検出領域の合焦フォーカス位置に対して周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置が３ステップ以内に収まる場合は、中央の合焦検出領域の合焦フォーカス位置を最終的なフォーカス位置としても良い。また、この場合において、中央の合焦検出領域の合焦フォーカス位置の重み付けを重くして、全ての合焦検出領域のフォーカス位置を加重平均することによって最終的なフォーカス位置を算出しても良い。

なお、１ステップ毎のフォーカス位置の変化量は、撮像装置１００のレンズ部の設計値（焦点距離、フォーカス位置を検出するエンコーダの分解能など）によって異なる。従って、許容デフォーカス量に対応するフォーカス位置のステップ数は、レンズに応じて異なる値となる。

次に、図３及び図４の場合を例に挙げて、順次に算出された自動合焦用評価値群から被写体が平面被写体であるか否かを判定する手法を説明する。先ず、中央の３つの合焦検出領域２００ａ，２００ｂ，２００ｃのうち、合焦フォーカス位置の被写体距離が最も近距離側のエリアを選定し、選択したエリアに主要被写体が存在すると判断する。図３及び図４の例では、中央の合焦検出領域２００ｂの合焦フォーカス位置（＝１９）の被写体距離が最も近いため、合焦検出領域２００ｂの位置の被写体を主要被写体とし、合焦フォーカス位置を１９とする。

そして、選択された中央の合焦検出領域２００ｂの合焦フォーカス位置（＝１９）に対して、周辺部の４つの合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置を比較する。合焦検出領域２００ｂの合焦フォーカス位置（＝１９）に対して、画面下側の２つの合焦検出領域２０６，２０８のフォーカス位置は、近距離側に４ステップ分ずれている。また、合焦検出領域２００ｂのフォーカス位置（＝１９）に対して、画面上側の２つの合焦検出領域２０２，２０４のフォーカス位置は、遠距離側に６〜７ステップ分ずれている。

平面被写体であるか否かの判定は、各合焦検出領域２００ａの合焦フォーカス位置と周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置との差が許容デフォーカス量の２倍である６ステップの範囲内に収まるか否かで判断される。つまり、全ての合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８のフォーカス位置の最大値と最小値の差が許容デフォーカス量の２倍以内に収まるか否かによって、平面被写体であるか否かを判定する。他に各々の合焦フォーカス位置（距離）の差で平面被写体を判定してもよい。

図３及び図４の例では、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置は１０〜１１ステップの範囲に分散しており、許容デフォーカス量の２倍である６ステップを越えているため、平面被写体でないと判断する。

平面被写体でないと判断された場合は、周辺部の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８における合焦位置検出結果は無効とし、中央の３つの合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃのうち、合焦フォーカス位置が最も近距離側に位置する合焦検出領域２００ｂの合焦フォーカス位置（＝１９）を最終的なフォーカス位置として、その位置にフォーカスレンズ１０８を駆動し、撮影を行う。

一方、図５及び図６に示す場合は、中央の合焦検出領域２００ａのフォーカス位置と周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８のフォーカス位置との差が許容デフォーカス量の２倍である６ステップ以下であるため、平面被写体であると判断される。

平面被写体であると判定された場合は、全ての合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量の３ステップの２倍以内に収まるように、フォーカス合焦位置の最大値と最小値の中間である２１のフォーカス位置を最終的なフォーカス位置として、その位置にフォーカスレンズ１０８を駆動する。

これにより、中央部の合焦検出領域２００では、ベストのフォーカス位置からずれるため、画面中央部の合焦状態は若干低下するが、周辺部の合焦状態が向上する。従って、画面全体として規格の解像度を満足できる合焦状態が得られる。

また、中央部の合焦状態の低下を抑えるため、画像の輪郭の強調処理が行われる。輪郭強調処理の方法は既知であり、例えば５×５のマトリクス処理などの公知の方法で行うことができる。

また、平面被写体を撮影した場合に、全ての合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８のフォーカス位置の最大値と最小値の差が許容デフォーカス量の２倍以内に収まらない場合は、全画面の合焦を満足するフォーカス位置は存在しないことになる。この場合、絞りを絞り込むことで、全画面の合焦性を向上することができる。絞り込むと、被写界深度が深くなり、フォーカス位置のズレに対する自動合焦用評価値の低下量が低減し、許容デフォーカス範囲が広がる上に、像面湾曲等の収差も軽減されるためである。上述したように、絞り値と許容デフォーカス範囲は比例関係にあり、例えば絞りをＦ２．８からＦ５．６に絞り込むと、許容デフォーカス量は２倍に広くなる。

図８は、図６のフォーカス位置（＝１９）の近傍を詳細に示す特性図である。上述したように、平面被写体であるか否かは、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置と周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量の２倍である６ステップの範囲内であるか否かによって判断される。このため、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置の近傍のみで、周辺の合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値を算出することで、平面被写体であるか否かの判定は可能である。

図８において、中央の合焦検出領域２００ｂの合焦フォーカス位置を中心として、許容デフォーカス量の２倍である６ステップの範囲で、各合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値を算出し、６ステップの範囲で各合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値にピークが存在しない場合は、立体被写体であると判断することができる。このような処理により、平面被写体であるか否かを判定する際の処理量を最小限に抑えることが可能となる。

また、被写体が立体被写体の場合は、各合焦検出領域２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値に基づいて、カメラの姿勢を判定することができる。図３及び図４の場合のように、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置に対して画面下側の２つの合焦検出領域２０６，２０８の合焦フォーカス位置が近距離側に存在し、かつ中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置に対して画面上側の２つの合焦検出領域２０２，２０４の合焦フォーカス位置が遠距離側に存在する場合は、中央の主被写体（人物など）に対して画面下側には、地面などの近距離側の被写体が位置しており、画面上側には背景、空などの遠距離側の被写体が位置していると判断できる。従って、この場合は、図２に示すように、画面が横位置で撮影が行われていると判断することができる。

図９は、図２に示す被写体を縦位置で撮影している様子を示している。また、図１０は、図９に示す状態で撮影を行った場合に各合焦検出領域で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。この場合、中央の主被写体「犬」に対して画面下側には、地面などの近距離側の被写体が位置しており、画面上側には遠距離側の被写体である「壁」が位置している。従って、図１０に示すように、中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置に対して、合焦検出領域２０２，２０６の合焦フォーカス位置が近距離側に存在し、かつ中央の合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃの合焦フォーカス位置に対して、合焦検出領域２０４，２０８の合焦フォーカス位置が遠距離側に存在する場合は、画面が縦位置で撮影が行われていると判断することができる。

従って、本実施形態によれば、撮像装置１００の姿勢を検出するために別途センサを設けることなく、撮像装置１００の姿勢を検出することが可能となる。そして、撮像装置１００の姿勢を判断した結果に基づいて、ＡＥ制御、またはホワイトバランス制御などを最適に制御することが可能となる。従って、例えば画面が横位置で撮影されていると判断された場合は、画面の上側に空、太陽が位置していることを想定して、ＡＥ制御を最適に行うことが可能となる。また、撮影した画像に姿勢のデータを添付することで、画像の再生時に姿勢に応じた配置で画像を出力することが可能となる。

次に、図１１に基づいて、本実施形態の撮像装置１００における処理の手順について説明する。先ず、ステップＳ１では、撮像装置１００の電源をオンにして、撮像装置１００を起動する。次のステップＳ２では、ＣＣＤ素子１１０への露光を行い、ＣＣＤ素子１１０から画像データの信号の読み出しを行う。次のステップＳ３では、ＣＣＤ素子１１０から読み出された信号に基づいて、ＡＥ評価値を算出する。

次のステップＳ４では、ステップＳ３で算出されたＡＥ評価値に基づいて、適正露光（ＡＥ）制御値を算出する。ここでは、絞り値、及びシャッター速度の適正制御値が算出される。次のステップＳ５では、ステップＳ４で算出された適正露光（ＡＥ）制御値に基 づいて、適正露光制御値の設定が行われる。

次のステップＳ６では、ＣＣＤ素子１１０から読み出された信号に基づいて、ＬＣＤ１２６への液晶表示（ライブビュー表示）が行われる。

次のステップＳ７では、シャッターボタン１３２が半押し操作（Ｓ１操作）されたか否かが判定される。シャッターボタン１３２の半押し操作がされた場合は、ステップＳ８へ進む。一方、シャッターボタン１３２の半押し操作がされなかった場合は、ステップＳ２へ戻る。

ステップＳ８では、フォーカスレンズ１０８が至近から無限遠に向けて駆動される。次のステップＳ９では、ＣＣＤ素子１１０への露光が行われ、ＣＣＤ素子１１０から信号の読み出しが行われる。次のステップＳ１０では、ＣＣＤ素子１１０から読み出された信号に基づいて、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値が算出される。

次のステップＳ１１では、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の自動合焦用評価値に基づいて、各合焦検出領域の合焦状態が検出される。次のステップＳ１２では、各合焦検出領域の合焦フォーカス位置に基づいて、平面被写体であるか否かを判定する。ここでは、各合焦検出領域の合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量に対して所定のステップ以内の範囲に収まるか否かによって平面被写体であるか否かが判定される。なお、本フローでは、以下のステップＳ１７において、各合焦検出領域での合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量の２倍のステップ数の範囲に収まるか否かを判定するため、Ｓ１２では、許容デフォーカス量の２倍の範囲よりも広いステップ数の範囲で平面被写体であるか否かを判定しても良い。次のステップＳ１３では、各合焦検出領域の合焦フォーカス位置に基づいて、カメラの姿勢判定が行われる。

次のステップＳ１４では、ステップＳ１２の判定が完了したか否かが判定される。ここでは、各合焦検出領域の自動合焦用評価値が必要量だけ取得され、平面被写体であるか否かの判定が完了したか否かが判定される。また、同時に、カメラの姿勢判定が完了したか否かが判定される。

ステップＳ１４で平面被写体であるか否かの判定が完了したと判定された場合は、次のステップＳ１５へ進む。一方、ステップＳ１４で判定が完了していない場合は、ステップＳ８へ戻り、フォーカスレンズ１０８を更に駆動した後、各合焦検出領域における自動合焦用評価値を算出する。

ステップＳ１５では、被写体が平面被写体である場合はステップＳ１６へ進み、被写体が平面被写体でない場合は、ステップＳ１９へ進む。

ステップＳ１６では、各合焦検出領域での合焦状態の判定が行われ、次のステップＳ１７では、各合焦検出領域での合焦状態が許容範囲であるか否かが判定される。ここでは、各合焦検出領域での合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量の２倍のステップ数の範囲に収まるか否かが判定される。ステップＳ１７で各合焦検出領域での合焦状態が許容範囲内の場合は、ステップＳ１９へ進み、各合焦検出領域での合焦フォーカス位置に基づいて、最終的なフォーカス位置を算出する。一方、ステップＳ１７で各合焦検出領域での合焦状態が充分満足できない場合（例えば許容範囲ギリギリの場合）は、ステップＳ１８へ進み、絞りを駆動して許容デフォーカス量を広げる処理を行う。ステップＳ１８の後はステップＳ１９へ進み、各合焦検出領域での合焦フォーカス位置に基づいて、最終的なフォーカス位置を算出する。

ステップＳ１９の後はステップＳ２０へ進み、ステップＳ１９で算出された最終的なフォーカス位置にフォーカスレンズ１０８を駆動する。次のステップＳ２１では、絞り兼用シャッターを駆動して撮影を行う。次のステップＳ２２では、撮影された画像データに対して輪郭強調処理を行う。ステップＳ２２の後は処理を終了する(END)。

以上説明したように本実施形態によれば、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８で算出された自動合焦用評価値に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かを判定し、平面被写体の場合は、各合焦検出領域２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８の合焦フォーカス位置が許容デフォーカス量の２倍のステップ数の範囲内となるように最終的なフォーカス位置を決定するため、レンズの収差等に起因する画像周辺部の解像度低下を最小限に抑えることが可能となる。

また、平面被写体である場合のフォーカス位置の調整は、ユーザが認識しない状態で行われるため、モード切り換えなどの煩雑な操作が不要であり、文字が印刷された紙面などの平面被写体を撮影する場合等に、周辺部の解像度の低下を確実に抑えることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の一実施形態にかかる撮像装置の構成を示す模式図である。 撮像画像の領域内に配置された合焦位置の検出領域（合焦検出領域）を示す模式図である。 図２に示す被写体を撮影した場合に、各合焦検出領域で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。 図３の自動合焦用評価値とフォーカス位置（被写体距離）のデータを対応させて示す図である。 平面被写体として、文字が印刷された紙面を光軸と垂直に配置して撮影した様子を示す模式図である。 図５に示す平面被写体を撮影した場合に各合焦検出領域で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。 図６の自動合焦用評価値とフォーカス位置（被写体距離）を対応させて示す図である。 図６のフォーカス位置（＝１９）の近傍を詳細に示す特性図である。 図２に示す被写体を縦位置で撮影している様子を示す模式図である。 図９に示す状態で撮影を行った場合に各合焦検出領域で取得された自動合焦用評価値を示す特性図である。 本実施形態の撮像装置における処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１１８ 画像信号処理部
１２６ ＬＣＤ
１５０ ＣＰＵ
１５４ 露光制御部
１５６ 合焦位置検出部
１５８ 平面被写体判定部
１６０ カメラ姿勢判定部
２００ａ，ｂ，ｃ，２０２，２０４，２０６，２０８ 合焦検出領域

Claims (10)

1. 撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから、撮像画像の合焦状態を示す自動合焦用評価値を検出する合焦状態検出部と、
   前記合焦状態検出部による自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かを判定する平面被写体判定部と、
   前記平面被写体判定部により被写体が平面被写体と判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値が所定の許容デフォーカス量の範囲に入るように最終的なフォーカス位置を算出する平面被写体フォーカス位置算出部と、
   前記平面被写体判定部により被写体が平面被写体でないと判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置を算出する立体被写体フォーカス位置算出部と、
   前記平面被写体判定部により被写体が平面被写体と判定された場合に、前記平面被写体フォーカス位置算出部により前記自動合焦用評価値が所定の前記許容デフォーカス量の範囲に入るような前記最終的なフォーカス位置が算出されていない場合は、絞り値を変更する絞り値制御部と、
   を備えることを特徴とする、撮像装置。
2. 前記平面被写体判定部は、前記第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、前記第２合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差を判定基準として、平面被写体であるか否かを判定することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
3. 撮像画像を表示する表示部を更に備え、
   前記第１の合焦検出領域は撮像画像とともに前記表示部に表示され、前記第２の合焦検出領域は前記表示部に表示されないことを特徴とする、請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記平面被写体判定部による被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、輪郭強調の処理を変更する輪郭強調処理制御部を更に備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置。
5. 前記第１合焦検出領域における自動合焦用評価値と前記第２合焦検出領域における自動合焦用評価値とに基づいて、撮像装置の姿勢を判定する姿勢判定部を更に備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置。
6. 撮影画像の中央部に配置された第１の合焦状態検出領域と、撮像画像の周辺部に少なくとも１つ配置された第２の合焦状態検出領域とから合焦状態を示す自動合焦用評価値を検出するステップと、
   前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域からの自動合焦用評価値の検出結果に基づいて、被写体が平面被写体であるか否かを判定するステップと、
   被写体が平面被写体と判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値に基づいて、第１の合焦状態検出領域及び前記第２の合焦状態検出領域の双方から検出された自動合焦用評価値が所定の許容デフォーカス量の範囲に入るように最終的なフォーカス位置を算出するステップと、
   被写体が平面被写体でないと判定された場合に、前記第１の合焦状態検出領域から検出された自動合焦用評価値のみに基づいて、最終的なフォーカス位置を算出するステップと、
   被写体が平面被写体と判定された場合に、前記最終的なフォーカス位置を算出するステップで、前記自動合焦用評価値が所定の前記許容デフォーカス量の範囲に入るような前記最終的なフォーカス位置が算出されていない場合に、絞り値を変更するステップと
   、
   を備えることを特徴とする、撮像方法。
7. 前記平面被写体であるか否かを判定するステップにおいて、前記第１の合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置と、前記第２合焦検出領域の自動合焦用評価値が最大となるフォーカス位置との偏差を判定基準として、平面被写体であるか否かを判定することを特徴とする、請求項６に記載の撮像方法。
8. 撮像画像を表示するステップを更に備え、
   前記第１の合焦検出領域を撮像画像とともに表示し、前記第２合焦検出領域は表示しないことを特徴とする、請求項６又は７に記載の撮像方法。
9. 前記平面被写体であるか否かを判定するステップにおいて、被写体が平面被写体か否かの判定結果に基づいて、輪郭強調の処理を変更するステップを更に備えることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の撮像方法。
10. 前記第１合焦検出領域における自動合焦用評価値と前記第２合焦検出領域における自動合焦用評価値とに基づいて、撮像装置の姿勢を判定するステップを更に備えることを特徴とする、請求項６〜９のいずれかに記載の撮像方法。

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