JP7022686B2

JP7022686B2 - カメラ

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Publication number: JP7022686B2
Application number: JP2018525317A
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Inventors: 勝波部
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Publication date: 2022-02-18
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Description

本発明は、カメラに関する。

焦点検出領域が被写体から外れても被写体にピントを合わせ続ける撮像装置が知られている（特許文献１）。しかし、撮影中に撮影条件が変わると、精度良く被写体にピントを合わせ続けることが困難になることがあった。

日本国特開２０１２－２３７８０９号公報

第１の態様によるカメラは、焦点調節光学系を有する光学系による被写体像を撮像して信号を出力する撮像部と、前記撮像部から出力される信号に基づいてデフォーカス量を検出する検出部と、前記検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて、前記焦点調節光学系の移動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記デフォーカス量の変化量が特定の被写体についての撮影距離、および前記光学系の焦点距離の少なくとも１つに基づいて設定された閾値以上であると、前記特定の被写体以外の被写体に合焦しないよう前記焦点調節光学系の移動を制限し、前記デフォーカス量の変化量が前記閾値未満であると、前記特定の被写体に合焦するよう前記焦点調節光学系を移動させるものであり、かつ、前記特定の被写体の動きベクトル、および前記特定の被写体の速度の少なくとも１つに関する情報に基づいて設定された時間、前記焦点調節光学系の移動を制限する。

第１の実施の形態に係る撮像装置の要部構成図。第１の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示す表。第１の実施の形態に係る撮像装置の動作例を示すフローチャート。第２の実施の形態に係る撮像装置の要部構成図。第２の実施形態に係る撮像装置の焦点検出領域の一例を示す図。第２の実施の形態に係る制御テーブルの一例を示す表。第２の実施の形態に係る撮像装置の動作例を示すフローチャート。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る撮像装置であるデジタルカメラ１（以下、カメラ１と呼ぶ）の要部構成図である。カメラ１は、カメラボディ２と交換レンズ３とにより構成される。交換レンズ３は、マウント部（不図示）を介してカメラボディ２に装着される。カメラボディ２に交換レンズ３が装着されると、カメラボディ２側の接続部２０２と交換レンズ３側の接続部３０２とが接続され、カメラボディ２および交換レンズ３間の通信が可能となる。

交換レンズ３は、結像光学系（撮像光学系）３１と、レンズ制御部３２と、レンズメモリ３３とを備える。結像光学系３１は、焦点調節レンズ（フォーカスレンズ）及び変倍用レンズ（ズーミングレンズ）を含む複数のレンズや絞りにより構成され、カメラボディ２の撮像素子２２の撮像面上に被写体像を結像する。レンズ制御部３２は、カメラボディ２のボディ制御部２１から出力される信号に基づいて焦点調節レンズを光軸Ｌ１方向に進退移動させ、結像光学系３１の結像位置を調節する。ボディ制御部２１から出力される信号には、焦点調節レンズの移動量や移動方向、移動速度などを表す信号が含まれる。レンズメモリ３３は、不揮発性の記憶媒体等により構成され、交換レンズ３に関連する情報、例えば結像光学系３１の射出瞳の位置に関する情報等のレンズ情報が記憶される。レンズメモリ３３に記憶されるレンズ情報は、レンズ制御部３２により読み出されて、ボディ制御部２１に送信される。

カメラボディ２は、ボディ制御部２１と、撮像素子２２と、メモリ２３と、表示部２４と、操作部２５と、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２６と、接眼レンズ２７とを備える。撮像素子２２は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサであり、二次元状に配置された撮像用の画素と、撮像用画素の間に配置される位相差式焦点検出用の画素とを有し、結像光学系３１によって結像された被写体像を撮像する。

撮像素子２２は、撮像用の画素による画像信号を出力すると共に、位相差式焦点検出用の画素による焦点検出信号を出力する。位相差式焦点検出用の画素による焦点検出信号は、結像光学系３１の射出瞳の第１及び第２の領域をそれぞれ通過した第１及び第２の光束による第１及び第２の光像にそれぞれ対応する第１及び第２の焦点検出信号を含む。撮像素子２２により生成される画像信号および焦点検出信号は、ボディ制御部２１に送られる。本実施の形態では、上述のように、撮像素子２２は、撮像用の画素と位相差式焦点検出用の画素とを有するものであるが、撮像用兼位相差式焦点検出用の画素を有するものであってもよい。この場合には、撮像用兼位相差式焦点検出用の画素からの信号が画像信号及び焦点検出信号となる。

メモリ２３は、メモリカード等の記録媒体であり、ボディ制御部２１によって画像データや音声データ等の書き込み及び読み出しが行われる。表示部２４は、ボディ制御部２１により生成される画像データに対応する画像を表示する。また、表示部２４は、撮影条件に関連する各種情報（シャッター速度、絞り値、ＩＳＯ感度等）やメニュー画面等を表示する。操作部２５は、レリーズボタン、録画ボタン、各種設定スイッチなどを含み、操作部２５の操作に応じた信号をボディ制御部２１へ出力する。電子ビューファインダ２６は、ボディ制御部２１により生成された画像データに対応する画像の表示を行う。また、電子ビューファインダ２６は、撮影条件に関連する各種情報の表示を行う。電子ビューファインダ２６に表示された画像や各種情報は、接眼レンズ２７を介してユーザにより観察される。

ボディ制御部２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成され、制御プログラムに基づきカメラ１の各部を制御する。また、ボディ制御部２１は、各種の信号処理を行う。例えば、ボディ制御部２１は、撮像素子２２に制御信号を供給して撮像素子２２の動作を制御する。また、ボディ制御部２１は、撮像素子２２から出力される画像信号に種々の画像処理を行って、画像データを生成する。ボディ制御部２１は、焦点検出部４１と、焦点調節部４２と、被写体検出部４３と、倍率情報取得部４４と、焦点調節制御部４５とを有する。

焦点検出部４１は、結像光学系３１の焦点調節状態を繰り返し検出する。具体的には、焦点検出部４１は、撮像素子２２の位相差式焦点検出用の画素による第１及び第２の焦点検出信号を用いて瞳分割型の位相差検出方式により焦点調節状態を示すデフォーカス量を算出する。焦点検出部４１は、撮像素子２２の撮像面内の位相差式焦点検出用の画素が配置された複数の領域を焦点検出領域（ＡＦエリア）として、焦点検出領域内の被写体についてデフォーカス量を、高速に繰り返し算出する。

焦点調節部４２は、焦点検出部４１による検出結果となるデフォーカス量から焦点調節レンズの移動量や移動方向等に関する情報を生成してレンズ制御部３２に送信することにより、結像光学系３１の焦点調節を行う。レンズ制御部３２は、ボディ制御部２１の焦点調節部４２から送信された情報に基づき不図示のモータを駆動して、焦点調節レンズを、結像光学系３１による像が撮像素子２２の撮像面に結像する位置、すなわち合焦位置に移動させる。このように、カメラ１では、位相差検出方式によるＡＦ（オートフォーカス）処理が行われる。

被写体検出部４３は、被写体認識技術などにより特定の被写体を主要被写体として検出する。主要被写体は、本実施の形態では人物の顔等である。倍率情報取得部４４は、主要被写体の倍率に関連する関連情報を取得する。例えば、倍率情報取得部４４は、被写体検出部４３により検出された主要被写体の領域のサイズと標準的な顔のサイズとの割合から被写体倍率（撮影倍率）を算出し、被写体倍率を示す情報を関連情報として取得する。なお、倍率情報取得部４４は、結像光学系３１の焦点距離と主要被写体についての撮影距離とに基づいて、被写体倍率を算出するようにしてもよい。

焦点調節制御部４５は、焦点検出部４１により繰り返し算出されるデフォーカス量の変化量、即ち前回算出されたデフォーカス量と今回算出されたデフォーカス量との差、が所定の閾値よりも大きいか否かを判定する。焦点調節制御部４５は、デフォーカス量の変化量が所定の閾値よりも大きい場合に、算出されたデフォーカス量に基づく結像光学系３１の焦点調節動作を所定時間、制限または禁止する。以下では、結像光学系３１の焦点調節動作を制限または禁止（ＡＦロックオン）する機能をＡＦロックオン機能と呼ぶ。ＡＦロックオンが実行されている間は、焦点調節部４２による結像光学系３１の焦点調節が制限または禁止される。

ＡＦロックオン機能は、例えば撮影対象の被写体の前を異物が横切った場合に作動する。即ち、撮影対象の被写体に対して前回算出されたデフォーカス量と、それを横切った異物に対して今回算出されたデフォーカス量との差が所定の閾値よりも大きい場合に、焦点調節動作を所定時間、制限または禁止する。これにより、異物に対して焦点調節動作が行われることを防ぎ、撮影対象の被写体にピントを合わせ続けることができる。ＡＦロックオン機能は、特定の被写体を追尾しながら特定の被写体に合焦し続けるよう作動する。ＡＦロックオン機能は、上述した異物が撮影対象被写体の前を横切った場合の他に、次のような場合にも起動（実行）される。即ち、例えば移動被写体が焦点検出領域に常に入るようにカメラ１を移動被写体の移動に応じて移動させて撮影している際に、移動被写体が一時的に焦点検出領域から逸脱した場合等にも、ＡＦロックオン機能により焦点調節動作を所定時間、制限または禁止する。上述した所定の閾値は、ＡＦロックオンを実行するか否かを判定するための基準値となる。

焦点調節制御部４５は、上述したように、デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越えるか否かに基づいて、ＡＦロックオンの実行または不実行を決定する。この所定の閾値は、以下に述べる第１の条件と第２の条件とを充足するように、定められる。即ち、第１の条件は、所定の閾値を、相前後する焦点検出動作の間に撮影対象被写体が結像光学系３１の光軸方向に実際に移動した事によって生じるデフォーカス量の変化量よりも大きく定めることである。これは、撮影対象被写体が相前後する焦点検出動作の間に結像光学系３１の光軸方向に実際に移動した場合には、ＡＦロックオン機能を起動させずに、光軸方向に移動した撮影対象被写体に対して焦点調節を行う為である。

第２の条件は、撮影対象被写体とカメラ１との間の撮影距離、即ち被写体倍率（撮影倍率）に応じて、所定の閾値を変更することである。具体的には、所定の閾値は、撮影距離が大きくなるにつれ（被写体倍率が小さくなるにつれ）、小さくなるように定められる。例えば、撮影距離が相対的に大きい遠方の被写体（被写体倍率の小さい被写体）Ａ１には、相対的に小さな閾値ＳＨ（Ｓ）を設定し、撮影距離が相対的に小さい近傍の被写体（被写体倍率の大きい被写体）Ａ２には、相対的に大きな閾値ＳＨ（Ｌ）を設定する。

この第２の条件は、光軸方向に距離Ｄ０だけ離れた２つの遠方被写体Ａ１ａ、Ａ１ｂに関するデフォーカス量Δ１ａ、Δ１ｂの差（｜Δ１ａ－Δ１ｂ｜）は、同方向に同距離Ｄ０だけ離れた２つの近傍被写体Ａ２ａ、Ａ２ｂに関するデフォーカス量Δ２ａ、Δ２ｂの差（｜Δ２ａ－Δ２ｂ｜）よりも小さいことを考慮したものである。即ち、例えば、異物が遠方被写体Ａ１よりも距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量は、異物が近傍被写体Ａ２よりも同距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量よりも、小さい。

そこで、異物が遠方被写体Ａ１よりも距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量が遠方被写体に対する閾値ＳＨ（Ｓ）を越えるように、閾値が設定される。また異物が近傍被写体よりも同距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量が近傍被写体に対する閾値ＳＨ（Ｌ）を越えるように、閾値が設定される。

従って、もしも閾値を被写体倍率に無関係に一定の値とした場合には、異物が近傍の被写体よりも距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量は上記の一定閾値を越えて、ＡＦロックオン機能が起動される。しかしながら、異物が遠方被写体よりも同距離ｄ０だけ前を横切った場合のデフォーカス量の変化量は、上記の一定閾値を越えずに、ＡＦロックオン機能が起動されない事態が発生する恐れがある。即ち、ＡＦロックオンが実行されない場合は、異物に対して算出されたデフォーカス量に基づいて焦点調節動作が行われることになる。

これに対して、本実施の形態では、所定の閾値は、撮影距離が大きくなるにつれ（被写体倍率が小さくなるにつれ）、小さくなるように定められる。従って、異物が近傍被写体よりも距離ｄ０だけ前を横切った場合に、デフォーカス量の変化量が近傍被写体に対する閾値ＳＨ（Ｌ）を越えて、ＡＦロックオン機能が起動される。また、異物が遠方被写体よりも同距離ｄ０だけ前を横切った場合にも、デフォーカス量の変化量が遠方被写体に対する閾値ＳＨ（Ｓ）を越えて、ＡＦロックオン機能が起動される。

そこで、本実施の形態では、被写体倍率が小さくなるにつれて（撮影距離が大きくなるにつれて）、所定の閾値を小さくなるように定めるために、以下のように、被写体倍率と所定の閾値とを対応付ける。即ち、図２に示したように、被写体倍率を５つの被写体倍率範囲Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５に区分して、各被写体倍率範囲Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５にそれぞれ所定の閾値ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＨ５を対応させる。詳述すると、被写体倍率範囲Ｍ１（＝１／２０以上）では、第１の閾値ＳＨ１が設定され、被写体倍率範囲Ｍ２（＝１／４０以上～１／２０未満）では、第１の閾値ＳＨ１よりも小さい第２の閾値ＳＨ２が設定される。同様に、被写体倍率範囲Ｍ３（＝１／８０以上～１／４０未満）では、第２の閾値ＳＨ２よりも小さい第３の閾値ＳＨ３が設定される。また、被写体倍率範囲Ｍ４（＝１／２００以上～１／８０未満）では、第３の閾値ＳＨ３より小さい第４の閾値ＳＨ４が設定され、被写体倍率範囲Ｍ５（＝１／２００未満）では、第４の閾値ＳＨ４より小さい第５の閾値ＳＨ５が設定される。また、何らかの原因で、被写体倍率が不明の場合、即ち倍率情報取得部４４が被写体倍率を取得することができなかった場合には、標準的な被写体倍率範囲Ｍ３の閾値ＳＨ３が設定される。

これらの各閾値ＳＨ１～ＳＨ５の各々は、上述の第１及び第２の条件を充足するように定められる。即ち、各閾値ＳＨ１～ＳＨ５は、相前後する焦点検出動作の間に撮影対象被写体が結像光学系３１の光軸方向に実際に移動した事によって生じるデフォーカス量の変化量よりも大きく定められている。また、各閾値ＳＨ１～ＳＨ５は、例えば、各被写体倍率の被写体よりもほぼ同一距離だけ前方を異物が横切った場合に、デフォーカス量の変化量がそれぞれの閾値以上になるように定められている。

なお、図２に示した被写体倍率範囲Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５と所定の閾値ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＨ５との対応関係は、ボディ制御部２１のメモリに制御テーブル５０として記憶されている。焦点調節制御部４５は、倍率情報取得部４４により取得された被写体倍率を示す情報に応じて、制御テーブル５０から対応する閾値を選択、即ち設定する。従って、倍率情報取得部４４が被写体倍率範囲Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５のいずれかに属する被写体倍率を取得すると、焦点調節制御部４５は、その被写体倍率の属する被写体倍率範囲に対応する閾値を選択する。こうして、撮影対象被写体が光軸方向に移動している場合には、焦点調節制御部４５は、例えば、被写体倍率が被写体倍率範囲Ｍ１内であれば、デフォーカス量の変化量が第１の閾値ＳＨ１を越えた場合に、ＡＦロックオン機能を起動する。同様に、焦点調節制御部４５は、被写体倍率がそれぞれ被写体倍率範囲Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５内であれば、デフォーカス量の変化量がそれぞれ第２、第３、第４、第５の閾値ＳＨ２、ＳＨ３、ＳＨ４、ＳＨ５を越えた場合に、ＡＦロックオン機能を起動する。

図３は、第１の実施の形態に係る撮像装置の動作例を示すフローチャートである。図３に示す処理は、例えば撮影を行っている際に繰り返し実行される。

ステップＳ１００において、カメラボディ２のボディ制御部２１は、撮像素子２２から出力される信号を用いて、主要被写体として人物の顔を検出する。ステップＳ１１０において、ボディ制御部２１は、人物の顔領域のサイズを用いて被写体倍率を算出する。ステップＳ１２０において、ボディ制御部２１は、算出された被写体倍率と図２に示す制御テーブル５０に基づいて、ＡＦロックオン機能の閾値を設定する。ステップＳ１３０において、ボディ制御部２１は、位相差検出方式の焦点検出演算を行う。

ステップＳ１４０において、ボディ制御部２１は、前回の焦点検出演算によって算出されたデフォーカス量と今回の焦点検出演算によって算出されたデフォーカス量との差、即ちデフォーカス量の変化量を算出する。ステップＳ１５０において、ボディ制御部２１は、デフォーカス量の変化量がステップＳ１２０で設定された閾値を越えるか否かを判定する。デフォーカス量の変化量がステップＳ１２０で設定された閾値を越える場合には、ステップＳ１６０へ進み、ＡＦロックオン機能を起動して、焦点調節動作を所定時間、制限または禁止する。

ステップＳ１５０において、デフォーカス量の変化量がステップＳ１２０で設定された閾値を越えない場合には、ステップＳ１００へ戻る。このように、本実施の形態では、被写体倍率の変化に応じてＡＦロックオン機能を実行するか否かを決定する閾値を自動的に切り替えることができる。また、被写体倍率に応じて閾値を切り替えることで、いずれの被写体倍率の場合においても被写体よりもほぼ同一距離だけ前方を異物が横切った場合にＡＦロックオン機能を実行させることができる。

なお、ボディ制御部２１は、被写体までの距離、撮影距離、および撮像素子２２の像面における被写体像の大きさ、および結像光学系３１の焦点距離、画角、および撮影倍率の少なくとも１つに基づいて、ＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止してもよい。例えば、ボディ制御部２１は、上記のいずれかの情報から被写体倍率（撮影倍率）、被写体の大きさ、結像光学系３１のズーム倍率、結像光学系３１が広角側にあるのか望遠側にあるのか、画角を取得する。ボディ制御部２１は、取得した情報と所定の閾値とから、ＡＦロックオンを実行するか否かを判定する。所定の閾値は、被写体までの距離が短くなるほど、または被写体までの撮影距離が短くなるほど、または特定の被写体の大きさが大きくなるほど、または上記光学系の倍率が大きくなるほど、または上記光学系が望遠になるほど、または撮影倍率が大きくなるほど、または画角が狭くなるほど、大きくなるよう予め設定されてもよい。また、所定の閾値は撮影モードやシーンモードによって設定されてもよい。例えば、撮影モードがスポーツ撮影モードであるときの所定の閾値は、撮影モードが風景撮影モードであるときの所定の閾値よりも高く設定されてもよい。

上述した第１の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）カメラボディ２は、光学系３１の焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出部４１と、焦点検出部４１による検出結果に基づいて光学系３１の焦点調節を行う焦点調節部４２と、主要被写体の倍率に関連する関連情報を取得する倍率情報取得部４４と、焦点検出部４１による検出結果の変化量が閾値よりも大きい場合に焦点調節部４２による焦点調節を制限または禁止する制御部（焦点調節制御部４５）と、を備える。閾値の大きさは、倍率情報取得部４４により取得される関連情報に基づいて決定される。本実施の形態では、被写体の倍率に基づいて、ＡＦロックオンを実行するか否かを判定するための閾値を決定する。このため、被写体の倍率が変化しても、被写体に適したＡＦロックオン機能の閾値に変更することができる。撮影開始時には適切であったＡＦロックオン機能の閾値が、撮影を行っている間に不適切な値となることを防止することができる。この結果、撮影対象の被写体を捕捉し続けることができる。

（２）焦点調節制御部４５は、関連情報が大きいほど閾値を大きくする。本実施の形態では、被写体倍率が大きいほどＡＦロックオン機能の閾値を大きくする。このようにしたので、各被写体倍率の被写体よりもほぼ同一距離だけ前方を異物が横切った場合にＡＦロックオン機能を実行させることができる。
（３）カメラボディ２は、被写体を撮像して撮像データを生成する撮像部（撮像素子２２）と、撮像部により生成された撮像データに基づいて、主要被写体を検出する被写体検出部４３と、を更に備える。被写体検出部４３は、主要被写体として顔を検出する。主要被写体の大きさに関連する情報は、顔の大きさに関連する情報である。このようにしたので、被写体の顔の大きさに応じてＡＦロックオン機能の閾値を設定することができる。この結果、撮影対象の被写体に適したＡＦロックオン機能の閾値で撮影を行うことができる。

（第２の実施の形態）
図４～図７を参照して、第２の実施の形態に係る撮像装置について説明する。なお、図中、第１の実施の形態と同一もしくは相当部分には、同一の参照番号を付し、第１の実施の形態に係る撮像装置との相違点を主に説明する。第１の実施の形態では、主要被写体の倍率に関連する関連情報に基づいて、ＡＦロックオンの実行または不実行を判定するための閾値を変更する例について説明した。第２の実施の形態では、主要被写体の動きベクトルに関連する関連情報および焦点検出領域の大きさに関する領域情報に基づいて、ＡＦロックオン機能を実行して焦点調節動作を制限または禁止させる時間を変更する例について説明する。

図４は、第２の実施の形態に係る撮像装置の要部構成図である。第２の実施の形態では、ボディ制御部２１は、焦点検出部４１と、焦点調節部４２と、被写体検出部４３と、倍率情報取得部４４と、焦点調節制御部４５と、領域情報取得部４６と、動きベクトル情報取得部４７と、焦点検出領域設定部４８とを有する。

図５は、第２の実施形態に係る撮像装置の焦点検出領域の一例を示す図である。図５に示す例では、サッカー競技を撮影する場合の、カメラ１の画面内に設定された焦点検出領域７０を示している。焦点検出領域設定部４８は、例えば、被写体検出部４３により検出される主要被写体の領域に基づいて、主要被写体の領域を含むように焦点検出領域７０を設定する。焦点検出部４１は、設定された焦点検出領域７０に対応する撮像素子２２の位相差式焦点検出用の画素からの第１及び第２の焦点検出信号を用いて、デフォーカス量の算出を行う。即ち、焦点検出領域７０は、結像光学系３１の焦点調節状態を検出するために用いる領域（範囲）となる。領域情報取得部４６は、焦点検出領域７０の大きさを示す情報を領域情報として取得する。なお、領域情報取得部４６は、焦点検出領域７０に対応する撮像素子２２の画素領域の大きさを領域情報として取得するようにしてもよい。

動きベクトル情報取得部４７は、主要被写体の動きベクトルに関連する関連情報を取得する。例えば、動きベクトル情報取得部４７は、複数フレームの画像データを用いることにより被写体の動きベクトルを検出する。図５に示す矢印７１は、検出された被写体の動きベクトルを模式的に示している。動きベクトル情報取得部４７は、被写体の動きベクトルに基づいてフレーム間での被写体の移動量を算出し、被写体の移動量を示す情報を関連情報として取得する。被写体の速度が速い場合や撮影時のユーザの手振れが大きい場合等に、被写体の移動量が大きくなる。

焦点調節制御部４５は、デフォーカス量の変化量が所定の閾値よりも大きい場合に、算出されたデフォーカス量に基づく結像光学系３１の焦点調節動作を所定時間、制限または禁止する。また、本実施の形態では、焦点調節制御部４５は、焦点検出領域の大きさや被写体の移動量に応じて、焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を変更する。

被写体が焦点検出領域に入るようにカメラ１を被写体の移動に応じて移動させて撮影している際に、被写体が一時的に焦点検出領域から外れた場合は、ＡＦロックオン機能を動作させて焦点調節動作を所定時間、制限または禁止させる。撮影対象の被写体の移動量が大きい場合と小さい場合とを比較すると、移動量が大きい場合は撮影対象被写体が焦点検出領域から外れる時間が長く、移動量が小さい場合は撮影対象被写体が焦点検出領域から外れる時間が短いことが考えられる。また、焦点検出領域のサイズが大きい場合と小さい場合とを比較すると、サイズが大きい場合は撮影対象被写体が焦点検出領域から外れる時間が短く、サイズが小さい場合は撮影対象被写体が焦点検出領域から外れる時間が長いことが考えられる。

従って、もしも焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を焦点検出領域のサイズや被写体の移動量によらずに一定の時間とした場合には、撮影対象の被写体が焦点検出領域から外れてから再び焦点検出領域内に入る前に、ＡＦロックオン機能が解除される事態が発生する恐れがある。この場合、撮影対象被写体とは異なる被写体に対して焦点調節動作が行われることになる。これに対して、本実施の形態では、焦点調節動作を制限または禁止する所定時間は、主要被写体の移動量および焦点検出領域の大きさに基づいて定められる。従って、被写体を焦点検出領域から外した場合に、被写体の移動量および焦点検出領域のサイズを考慮した所定時間の間、焦点調節動作を制限または禁止することにより、被写体を再び焦点検出領域内に捉えて焦点調節を行うことができるようになる。

そこで、本実施の形態では、焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を、被写体の移動量および焦点検出領域の大きさに応じて設定するために、以下のように、焦点検出領域の大きさに対する被写体の移動量の比と焦点調節を制限または禁止する所定時間とを対応付ける。即ち、図６に示したように、焦点検出領域（ＡＦエリア）の大きさに対する被写体の移動量の比を５つの範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５に区分して、各範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５にそれぞれ所定の時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を対応させる。詳述すると、範囲Ｒ１（＝１／１０以下）では、第１の所定時間Ｔ１が設定され、範囲Ｒ２（＝１／１０以上～１／３未満）では、第１の所定時間Ｔ１よりも時間が長い第２の所定時間Ｔ２が設定される。同様に、範囲Ｒ３（＝１／３以上～１未満）では、第２の所定時間Ｔ２よりも時間が長い第３の所定時間Ｔ３が設定され、範囲Ｒ４（＝１以上～２未満）では、第３の所定時間Ｔ３よりも時間が長い第４の所定時間Ｔ４が設定され、範囲Ｒ５（＝２以上）では、第４の所定時間Ｔ４よりも時間が長い第５の所定時間Ｔ５が設定される。また、何らかの原因で、焦点検出領域の大きさに対する被写体の移動量の比が不明の場合、例えば動きベクトル情報取得部４７が被写体の移動量を取得することができなかった場合には、標準的な範囲Ｒ３の所定時間Ｔ３が設定される。

なお、図６に示した範囲Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５と所定時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５との対応関係は、ボディ制御部２１のメモリに制御テーブル６０として記憶されている。焦点調節制御部４５は、領域情報取得部４６により取得された焦点検出領域の大きさを示す領域情報と動きベクトル情報取得部４７により取得された被写体の移動量を示す情報とに応じて、制御テーブル６０から対応する所定時間を選択、即ち設定する。焦点調節制御部４５は、例えば、焦点検出領域の大きさに対する被写体の移動量の比が範囲Ｒ１内であれば、デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越えた場合に、ＡＦロックオン機能を実行させて焦点調節動作を第１の所定時間Ｔ１の間、制限または禁止する。同様に、焦点調節制御部４５は、焦点検出領域の大きさに対する被写体の移動量の比がそれぞれ範囲Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５内であれば、デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越えた場合に、それぞれ第２、第３、第４、第５の所定時間Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５の間、ＡＦロックオン機能により焦点調節動作を制限または禁止する。

図７は、第２の実施の形態に係る撮像装置の動作例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、例えば撮影を行っている際に繰り返し実行される。

ステップＳ２００において、ボディ制御部２１は、撮像素子２２から出力される複数フレームに対応する画像データを用いて、被写体の動きベクトルを検出する。ステップＳ２１０において、ボディ制御部２１は、被写体の動きベクトルに基づいて被写体の移動量を算出し、被写体の移動量を示す情報を関連情報として取得する。ステップＳ２２０において、ボディ制御部２１は、被写体の移動量と、領域情報取得部４６により取得される焦点検出領域の大きさと、図６に示す制御テーブル６０とに基づいて、ＡＦロックオン機能により焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を設定する。ステップＳ２３０において、ボディ制御部２１は、位相差検出方式の焦点検出演算を行う。

ステップＳ２４０において、ボディ制御部２１は、前回の焦点検出演算によって算出されたデフォーカス量と今回の焦点検出演算によって算出されたデフォーカス量との差、即ちデフォーカス量の変化量を算出する。ステップＳ２５０において、ボディ制御部２１は、デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越えるか否かを判定する。デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越える場合には、ステップＳ２６０へ進み、ＡＦロックオン機能を起動して、焦点調節動作をステップＳ２２０で設定された所定時間の間、制限または禁止する。

ステップＳ２５０において、デフォーカス量の変化量が所定の閾値を越えない場合には、ステップＳ２００へ戻る。このように、本実施の形態では、撮影を行っている際に、被写体の移動量および焦点検出領域の大きさに応じて、ＡＦロックオン機能により焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を自動的に切り替えることができる。

なお、被写体の移動量のみに基づいてＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止する所定時間を決定してもよい。この場合、例えば、被写体の移動量が大きいほど撮影対象の被写体が焦点検出領域から外れてしまう時間が長くなることが考えられるため、被写体の移動量が大きいほど、焦点調節を制限または禁止する所定時間を長くするようにする。被写体の移動量を考慮した所定時間、焦点調節を制限または禁止することにより、焦点検出領域から被写体が一時的に外れても、被写体を再び焦点検出領域内に捉えて被写体にピントを合わせ続けることが可能になる。

また、被写体検出領域の大きさのみに基づいてＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止する所定時間を決定してもよい。この場合、例えば、焦点検出領域の大きさが小さいほど撮影対象の被写体が焦点検出領域から外れてしまう時間が長くなることが考えられるため、焦点検出領域の大きさが小さいほど、焦点調節を制限または禁止する所定時間を長くするようにする。焦点検出領域の大きさを考慮した所定時間、焦点調節を制限または禁止することにより、撮影対象の被写体を捕捉し続けることが可能になる。

上述した第２の実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）カメラボディ２は、光学系３１の焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出部４１と、焦点検出部４１による検出結果に基づいて光学系３１の焦点調節を行う焦点調節部４２と、主要被写体の動きベクトルに関連する関連情報を取得する動きベクトル情報取得部４７と、焦点検出部４１による検出結果の変化量が閾値よりも大きくなった場合に、所定時間の間、焦点調節部４２による焦点調節を制限または禁止する制御部（焦点調節制御部４５）と、を備える。所定時間の長さは、動きベクトル情報取得部４７により取得される関連情報に基づいて決定される。本実施の形態では、被写体の動きベクトルに基づいて、ＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止させる時間を決定する。このため、被写体の動きが変化しても、被写体に適したＡＦロックオン機能の設定に変更することができる。撮影開始時には適切であったＡＦロックオン機能の設定が、撮影を行っている間に不適切な設定となることを防止することができる。この結果、撮影対象の被写体を捕捉し続けることが可能になる。

（２）焦点調節制御部４５は、関連情報が大きいほど所定時間を長くする。本実施の形態では、被写体の移動量が大きいほど焦点調節を制限または禁止する所定時間を長くする。このようにしたので、被写体の動きが変化しても、撮影対象の被写体に適したＡＦロックオン機能の設定に変更して撮影を行うことができる。

（３）カメラボディ２は、焦点検出領域における光学系３１の焦点調節状態を繰り返し検出する焦点検出部４１と、焦点検出部４１による検出結果に基づいて光学系３１の焦点調節を行う焦点調節部４２と、焦点検出領域の大きさに関する領域情報を取得する領域情報取得部４６と、焦点検出部４１による検出結果の変化量が閾値よりも大きくなった場合に、所定時間の間、焦点調節部４２による焦点調節を制限または禁止する制御部（焦点調節制御部４５）と、を備える。所定時間の長さは、領域情報取得部４６により取得される領域情報に基づいて決定される。本実施の形態では、焦点検出領域の大きさに基づいて、ＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止させる時間を決定する。このため、焦点検出領域の大きさに適したＡＦロックオン機能の設定に変更することができる。この結果、撮影対象の被写体を捕捉し続けることが可能になる。

（４）カメラボディ２は、焦点検出領域として、第１の焦点検出領域と第１の焦点検出領域よりも大きい第２の焦点検出領域とをそれぞれ設定可能な焦点検出領域設定部４８を更に備える。焦点調節制御部４５は、焦点検出領域設定部４８により第２の焦点検出領域が設定された場合よりも、第１の焦点検出領域が設定された場合の方が、所定時間を長くする。このようにしたので、焦点検出領域の大きさに適したＡＦロックオン機能の設定に変更することができ、撮影対象の被写体を捕捉し続けることができる。

（５）サッカー競技等の撮影のように被写体の動きがランダムであって、被写体の動きが突然激しくなったり、膠着したりするような場合は、ＡＦロックオン機能により焦点調節を制限または禁止する所定時間を一定の時間にしておくと、撮影対象の被写体とは異なる被写体に対して焦点調節動作が行われる場合が生じる。本実施の形態では、被写体の動きベクトルや焦点検出領域の大きさに応じて、焦点調節を制限または禁止する所定時間を切り替える。このため、撮影を行っている際にＡＦロックオン機能の設定が不適切な設定となることを防止することができ、撮影対象の被写体にピントを合わせ続けることができる。

次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。

（変形例１）
上述した第１の実施の形態では、主要被写体の倍率に関連する関連情報として被写体倍率（撮影倍率）を示す情報を取得し、被写体倍率の大きさに応じてＡＦロックオン機能の閾値を設定する例について説明した。しかし、主要被写体の倍率に関連する関連情報として、撮像画像の大きさに対する主要被写体像の大きさの比を示す情報を取得し、撮像画像の大きさに対する主要被写体像の大きさの比に応じてＡＦロックオン機能の閾値を設定するようにしてもよい。この場合は、例えば、撮像画像の大きさに対する主要被写体像の大きさの比が大きいほどＡＦロックオン機能の閾値を大きくするようにする。

（変形例２）
動きベクトル情報取得部４７は、動きベクトルに基づいて被写体の移動速度を算出し、被写体の移動速度を示す情報を関連情報として取得するようにしてもよい。焦点検出領域の大きさが同じであっても、被写体の移動速度が大きい場合は、撮影対象の被写体が焦点検出領域から外れてしまう時間が長く、被写体の移動速度が小さい場合は、撮影対象の被写体が焦点検出領域から外れてしまう時間が短いことが考えられる。このため、焦点調節制御部４５は、被写体の移動速度が大きいほど、焦点調節を制限または禁止する所定時間を長くするようにする。このように、被写体の移動速度に応じて焦点調節を制限または禁止する所定時間を変更することにより、撮影対象の被写体を捕捉し続けることが可能になる。また、この場合には、焦点検出領域の大きさに対する被写体の移動速度の比と焦点調節を制限または禁止する所定時間とを対応付けて、焦点調節動作を制限または禁止する所定時間を、焦点検出領域の大きさおよび被写体の移動速度に応じて設定するようにしてもよい。

（変形例３）
上述した実施の形態および変形例では、本発明を撮像装置としてデジタルカメラに適用した例について説明したが、本発明は、例えば、スマートフォン、タブレット、パーソナルコンピュータ、ＰＣに内蔵のカメラ、車載カメラ等の他の装置に適用することができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
本発明は次のようなカメラボディも含む。
（１）光学系を介して入射した光を撮像して出力される信号に基づいて上記光学系の焦点検出を行う焦点検出部と、上記焦点検出部による検出結果に基づいて上記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、被写体の倍率に関連する情報を取得する取得部と、上記焦点検出部による検出結果と上記取得部により取得される上記情報とに基づいて、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する制御部と、を備えるカメラボディ。
（２）（１）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記焦点検出部による検出結果の変化量が、上記取得部により取得される情報に基づく閾値よりも大きいと、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（３）（２）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記被写体の倍率が大きいほど上記閾値を大きくする。
（４）（２）あるいは（３）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記焦点検出部による検出結果と上記取得部により取得される情報とに基づいて上記閾値を決める。
（５）（２）～（４）のようなカメラボディにおいて、上記焦点検出部は、上記信号に基づいて上記光学系の合焦位置と撮像部の像面とのずれ量を検出し、上記取得部は、上記光学系の倍率または撮影倍率または上記被写体の大きさを取得し、上記制御部は、上記ずれ量、および上記光学系の倍率または撮影倍率または上記被写体の大きさに基づいて上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（６）（５）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記ずれ量の変化量が、上記光学系の倍率または撮影倍率または上記被写体の大きさに基づく閾値よりも大きいと、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（７）（５）あるいは（６）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記ずれ量と、上記光学系の倍率または撮影倍率または上記被写体の大きさとに基づいて上記閾値を決める。
（８）（５）～（７）のようなカメラボディにおいて、光学系を介して入射した光を撮像して画像データを出力する撮像部と、上記撮像部から出力された画像データから生成される画像から顔を検出する顔検出部を備え、上記撮影倍率または上記被写体の大きさは、上記顔検出部により検出された顔の撮影倍率または大きさである。
（９）光学系を介して入射した光を撮像して出力される信号に基づいて上記光学系の焦点検出を行う焦点検出部と、上記焦点検出部による検出結果に基づいて上記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、被写体の動きベクトルに関連する情報を取得する取得部と、上記焦点検出部による検出結果と上記取得部により取得される情報とに基づいて、所定時間、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する制御部と、を備えるカメラボディ。
（１０）（９）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記焦点検出部による検出結果の変化量が閾値よりも大きいと、上記取得部により取得される情報に基づく所定時間、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（１１）（９）あるいは（１０）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記動きベクトル大きいほど上記所定時間を長くする。
（１２）（９）～（１１）のようなカメラボディにおいて、上記焦点検出部は、上記信号に基づいて上記光学系の合焦位置と撮像部の像面とのずれ量を検出し、上記取得部は、被写体の動きベクトル量を取得し、上記制御部は、上記ずれ量および上記動きベクトル量に基づいて上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（１３）光学系を介して入射した光を撮像して出力される信号に基づいて焦点検出領域における上記光学系の焦点検出を行う焦点検出部と、上記焦点検出部による検出結果に基づいて上記光学系の焦点調節を行う焦点調節部と、上記焦点検出領域の大きさに関連する情報を取得する取得部と、上記焦点検出部による検出結果と上記取得部により取得される情報とに基づいて、所定時間、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する制御部と、を備えるカメラボディ。
（１４）（１３）のようなカメラボディにおいて、上記制御部は、上記焦点検出部による検出結果の変化量が閾値よりも大きいと、上記取得部により取得される情報に基づく所定時間、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。
（１５）（１３）あるいは（１４）のようなカメラボディにおいて、上記焦点検出領域として、第１の焦点検出領域と上記第１の焦点検出領域よりも大きい第２の焦点検出領域とをそれぞれ設定可能な焦点検出領域設定部を備え、上記制御部は、上記焦点検出領域設定部により上記第２の焦点検出領域が設定された場合よりも、上記第１の焦点検出領域が設定された場合の方が、上記所定時間を長くする。
（１６）（１３）～（１５）のようなカメラボディにおいて、上記所定時間の長さは、被写体の移動量または上記被写体の移動速度と、焦点検出領域の大きさとに基づいて決定される。
（１７）（１３）～（１６）のようなカメラボディにおいて、上記焦点検出部は、上記信号に基づいて上記光学系の合焦位置と撮像部の像面とのずれ量を検出し、上記取得部は、上記光学系の倍率または撮影倍率または被写体の大きさを取得し、上記制御部は、上記ずれ量の変化量が、被写体の動きベクトル量に基づく閾値よりも大きいと、上記焦点調節部による上記焦点調節を制限する。

次の優先権基礎出願の開示内容は引用文としてここに組み込まれる。
日本国特許出願２０１６年第１３０６８７号（２０１６年６月３０日出願）

２…カメラボディ、３…交換レンズ、２１…ボディ制御部、２２…撮像素子、３１…結像光学系、４１…焦点検出部、４２…焦点調節部、４３…被写体検出部、４４…倍率情報取得部、４５…焦点調節制御部、４６…領域情報取得部、４７…動きベクトル情報取得部、４８…焦点検出領域設定部

Claims

焦点調節光学系を有する光学系による被写体像を撮像して信号を出力する撮像部と、
前記撮像部から出力される信号に基づいてデフォーカス量を検出する検出部と、
前記検出部により検出されたデフォーカス量に基づいて、前記焦点調節光学系の移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記デフォーカス量の変化量が特定の被写体についての撮影距離、および前記光学系の焦点距離の少なくとも１つに基づいて設定された閾値以上であると、前記特定の被写体以外の被写体に合焦しないよう前記焦点調節光学系の移動を制限し、前記デフォーカス量の変化量が前記閾値未満であると、前記特定の被写体に合焦するよう前記焦点調節光学系を移動させるものであり、かつ、前記特定の被写体の動きベクトル、および前記特定の被写体の速度の少なくとも１つに関する情報に基づいて設定された時間、前記焦点調節光学系の移動を制限するカメラ。
請求項１に記載のカメラにおいて、
前記制御部は、前記特定の被写体の動きベクトルが大きくなるほど、または前記特定の被写体の速度が大きくなるほど長い時間、前記焦点調節光学系の移動を制限するカメラ。