撮像装置および撮像方法
【課題】ＡＦ評価値を検出する枠の位置や大きさを被写体に応じて変更し、その大きさや凹凸の影響を受けずに、正確なＡＦ動作を実行する。
【解決手段】画面上でのＡＦ評価値の取得領域の移動を可能とするモードと、ＡＦ評価値の取得領域の大きさの変更を可能とするモードを備え、操作部２３からの使用者の指示に基づくＣＰＵ１８の処理により行う。上，下，左，右移動スイッチにより画面に表示した取得領域の十字マークを移動し、任意の場所に移動させてＯＫスイッチを押すとその位置に固定されて、ＡＦ評価値を取得する領域が再設定される。また、使用者の指示で取得領域の枠が表示部２２に追加表示され、左，右移動スイッチにより表示枠が縮小，拡大に変更され、任意の枠の大きさでＯＫスイッチが押されると取得領域が決定される。これにより被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく取得領域におけるＡＦ評価値の取得が確実にできる。
【解決手段】画面上でのＡＦ評価値の取得領域の移動を可能とするモードと、ＡＦ評価値の取得領域の大きさの変更を可能とするモードを備え、操作部２３からの使用者の指示に基づくＣＰＵ１８の処理により行う。上，下，左，右移動スイッチにより画面に表示した取得領域の十字マークを移動し、任意の場所に移動させてＯＫスイッチを押すとその位置に固定されて、ＡＦ評価値を取得する領域が再設定される。また、使用者の指示で取得領域の枠が表示部２２に追加表示され、左，右移動スイッチにより表示枠が縮小，拡大に変更され、任意の枠の大きさでＯＫスイッチが押されると取得領域が決定される。これにより被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく取得領域におけるＡＦ評価値の取得が確実にできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点等の自動検出に係り、マクロ撮影時などにおいて自動的に検出処理を行う撮像装置および撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、焦点検出を自動で行う撮像装置において、測距エリアを移動することにより任意の位置の被写体の測距を可能とした技術が提案されている。例えば、特許文献１には、主要被写体が撮影範囲の中央部分に存在しない場合であっても、カメラの向きを調整することなく、主要被写体に焦点を合わせること、また、特許文献２には、撮像エリアを移動させ、その時点での撮像エリアの位置を記憶回路に記憶させ、焦点調節制御を行う際に、撮像エリアとして記憶回路に記憶された撮像エリアを設定することで、任意の撮影エリアに含まれる被写体に合焦させることが記載されています。
【０００３】
また、デジタルスチルカメラ等の電子撮像装置には、一般的に、自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下、ＡＦという）の機能が搭載されている。その方法として、特許文献３に記載されている山登りＡＦ制御が広く用いられている。
【０００４】
この山登りＡＦ制御は、１フィールドまたは１フレーム毎に得られた映像信号から高周波成分または近接画素の輝度差の積分値を求め、これを合焦度合いを示すＡＦ評価値とする。合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりしているためＡＦ評価値が大きくなり、非合焦状態のときはＡＦ評価値が小さくなることから、ＡＦ動作実行時は、撮影レンズを移動させながらこのＡＦ評価値を順次取得していき、ＡＦ評価値が最も大きくなったところを合焦点として、撮影レンズを停止する制御を行う。
【０００５】
デジタルスチルカメラ等のスチル画像を撮像する装置では、一般的にビデオカメラ等の動画を撮影する装置に比べ厳密な合焦が要求されるため、撮影動作のたびにＡＦ動作を行うか、記録モードにおいて常に合焦動作を繰り返し行っている。
【０００６】
また、デジタルスチルカメラにおいて、合焦位置とする各レンズ位置に、実際に駆動してＡＦ評価値の取得を行う走査駆動が行われることから時間を要し、このため使用者が撮影チャンスを逃すおそれがあることから、特許文献４には、これを回避するため使用者が予め設定した撮影モードにより、レンズ位置を駆動するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１５９７３０号公報
【特許文献２】特開２００４−８６１６０号公報
【特許文献３】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献４】特開２００１−３１１９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような構成のデジタルスチルカメラは、測距エリアを移動させたとしても、撮影被写体との距離が非常に近いマクロモードにおいては、物体の大小や、細かい凹凸により最適なＡＦ評価値が得られないという問題が生じている。
【０００８】
この問題はＡＦ評価値を取得する領域（エリア）が大きすぎる、または小さすぎるために起こる現象であり、そのため被写体に適した取得領域を決定できるようなデジタルスチルカメラが望まれている。またマクロモードでは被写体深度が浅くなってしまうために、通常撮影以上に合焦精度が要求される。
【０００９】
このため、前述の特許文献１に開示されたものでは、撮影範囲の中央部分に存在しない場合に、タッチパネルで合焦場所を指定して、デジタルスチルカメラの向きを調整することなく、主要被写体に焦点を合わせることはできるが、主要被写体の大きさにより、フォーカスブロック（ＡＦ評価値の取得領域）を変更できないため、特に、被写体が小さい場合に背景側に偽合焦してしまうという問題があった。
【００１０】
同様に、特許文献２に開示されているものでは、予め記憶回路にて記憶された撮影エリアに移動させて、任意の場所での焦点調整は可能であるが、前述したような問題については改善されないままである。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、ＡＦ評価値を検出する取得領域（エリア）の位置や大きさを被写体に応じて変更することにより、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができる撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した撮像装置は、撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像装置において、撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出手段と、コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載した撮像装置は、請求項１記載の撮像装置であって、コントラスト領域変更手段により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載した撮像装置は、請求項１または２記載の撮像装置であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、撮影モード選択手段がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出手段のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載した撮像装置は、請求項３記載の撮像装置であって、コントラスト領域移動手段が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段がコントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載した撮像方法は、撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像方法において、撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出工程と、コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更工程と有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載した撮像方法は、請求項５記載の撮像方法であって、コントラスト領域変更工程により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載した撮像方法は、請求項５または６記載の撮像方法であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択工程と、撮影モード選択工程がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出工程のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動工程を有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載した撮像方法は、請求項７記載の撮像方法であって、コントラスト領域移動工程が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段がコントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、自動焦点検出手段が焦点検出に用いるコントラスト検出領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更することにより、焦点の正確な検出をすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＡＦ評価値を検出する取得領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更して、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態におけるデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラという）の外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。また、図２はデジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図である。
【００２４】
図１に示すように、デジタルカメラ本体の上面には、レリーズスイッチ（シャッタボタン）ＳＷ１、モードダイアルスイッチＳＷ２、およびサブＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１が配設されている。
【００２５】
また、デジタルカメラ本体の正面には、撮影レンズを含む鏡胴ユニット７、光学ファインダ４、ストロボ発光部３、測距ユニット５、リモートコントロール受光部６が設けられている。
【００２６】
デジタルカメラの背面には、電源スイッチＳＷ１３、ＬＣＤモニタ１’、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定・削除するセルフタイマスイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動・ストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動・マクロスイッチＳＷ１０、左移動・画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、電源スイッチＳＷ１３が設けられている。カメラ本体の側面にはメモリカード／電池装填室の蓋２が設けられている。
【００２７】
また、図２において、１１は撮影レンズ、１２はメカニカルシャッタ、１３はＣＣＤ、１４はＣＣＤからの信号を相関二重サンプリングおよびＡ／Ｄ変換するＣＤＳ回路１４ａ，Ａ／Ｄ変換器１４ｃを有するＦ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ、１５は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を輝度Ｙ，色差Ｕ，Ｖ信号に変換したり、ＹＵＶデータをＪＰＥＧ圧縮する等のデジタル信号処理をするＤＳＰ部、１６は、撮影レンズ１１を駆動するフォーカス駆動、メカニカルシャッタ１２のシャッタ開閉動作を駆動するモータドライバ部、１７はＣＣＤ駆動回路部、１８はカメラ全体を制御するＣＰＵ、１９は撮像した画像データ，ファイルからのリードデータを一時期保持し、ＤＳＰ部１５およびＣＰＵ１８のワークメモリとして使われるメモリ、２０はカメラ外部との通信ドライバ、２１はデジタルカメラの着脱可能なメモリカード、２２はＤＳＰ部１５からの映像出力信号をＬＣＤに表示可能な信号に変換する表示コントローラとそれを表示するＬＣＤからなる表示部、２３はデジタルカメラ使用者の操作を可能とする操作部、２４はデジタルカメラに接続される第１外部装置、２５は第１外部装置２４に接続できるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の第２外部装置である。
【００２８】
この第１外部装置２４に 表示装置があれば、デジタルカメラ本体の表示部２２がない構成も可能である。例えば、デジタルカメラ本体内の電池を充電する充電回路を内蔵している。また、音声コーデック２６は、入力アナログ部からの信号をデジタル変換してＤＳＰ部１５に送信したり、ＤＳＰ部１５から受信したデジタル音声データをアナログ変換して、出力アナログ部へ出力する。
【００２９】
次に、デジタルカメラの動作概要を図１および図２を参照しながら説明する。図１に示すモードダイアルスイッチＳＷ２を「記録モード」に設定することで、デジタルカメラが記録モードで起動する。モードダイアルスイッチＳＷ２の設定は、図２における操作部２３に含まれるモードダイアルスイッチＳＷ２の状態が記録モードＯＮになったことをＣＰＵ１８が検知し、モータドライバ１６を制御して、鏡胴ユニット７を撮影可能位置に移動させる。さらにＣＣＤ１３，Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１４，表示部２２等の各部に電源を投入して動作を開始させる。
【００３０】
各部の電源が投入されると、まず、ファインダモードの動作が開始される。このファインダモードでは、撮影レンズ１１を通して撮像素子（ＣＣＤ１３）に入射した光は、電気信号に変換されてアナログ信号のＲ，Ｇ，ＢとしてＣＤＳ回路１４ａ，Ａ／Ｄ変換器１４ｃに送られる。Ａ／Ｄ変換器１４ｃでデジタル信号に変換されたそれぞれの信号はデジタル信号処理ＩＣ内のＹＵＶ変換部でＹＵＶ信号に変換されて、メモリコントローラによってメモリ１９に書き込まれる。このＹＵＶ信号はメモリコントローラに読み出されて、表示出力制御部を介してＴＶやＬＣＤモニタ１’へ送られて表示が行われる。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒毎に更新されるファインダモードの表示となる。
【００３１】
また、デジタル信号処理ＩＣのＣＣＤＩ／Ｆブロック内に取り込まれたデジタルＲＧＢ信号より、画面の合焦度合いを示すＡＦ評価値が算出される。ＡＦ評価値データは、特徴データとしてＣＰＵ１８に読み出されて、ＡＦの処理に利用される。また、ＡＦ評価値を取得する領域は、画面の水平・垂直ラインのうちの数十パーセントを用いることで、計算量の削減や、画面内の背景の影響を受けない最適な評価値を得ることができる。
【００３２】
ＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって作成される。本発明のデジタルカメラでは高周波成分抽出フィルタを用いることにする。また、この高周波成分抽出フィルタは撮影環境に合わせて変更可能なものにしておくと良い。
【００３３】
合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦによる合焦検出動作時は、それぞれの撮影レンズ位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点を合焦位置としてＡＦを実行する。
【００３４】
いま、図１のレリーズスイッチＳＷ１（シャッタボタン）が操作されると、合焦位置検出であるＡＦの動作と静止画記録処理が行われる。レリーズスイッチＳＷ１が押され、図２の操作部２３から静止画撮影開始信号がＣＰＵ１８に取り込まれると、ＣＰＵ１８がフレームレートに同期してモータドライバ１６を介して撮影レンズ１１を駆動することにより山登りＡＦを実行する。合焦範囲が無限から至近までの全領域であった場合、撮影レンズ１１は至近から無限、または無限から至近までの間の各フォーカス位置を移動し、デジタル信号処理ＩＣで作成された各フレーム（＝各フォーカス位置）におけるＡＦ評価値をＣＰＵ１８が読み出す。各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置として、撮影レンズ１１を合焦位置に移動する。
【００３５】
ＡＦ完了後にＣＣＤ１３から取り出されたアナログＲＧＢ信号はデジタルＲＧＢ信号に変換され、デジタル信号処理ＩＣを介してメモリ１９に格納される。デジタルＲＧＢ信号は再度デジタル信号処理回路（ＤＳＰ部１５）に読み込まれＹＵＶデータに変換されて、メモリ１９に書き戻される。
【００３６】
また、スチル画像撮像時はＹＵＶ変換された画像データがデジタル信号処理ＩＣ内の画像圧縮伸張回路に送られる。画像圧縮伸張回路に送られたＹＵＶデータは圧縮されてメモリ１９に書き戻される。このメモリ１９の圧縮データはデジタル信号処理回路（ＤＳＰ部１５）を介して読み出され、データ記憶メモリ（例えば、メモリカード２１）に格納される。
【００３７】
さらに、本実施形態のデジタルカメラについて、図３に示すデジタルカメラの記録時におけるメイン処理のフローチャートに基づき、図１，図２を参照しながら説明する。なお、本実施形態のデジタルカメラにおいては、静止画，動画，音声を記録できるものとする。
【００３８】
図１に示すデジタルカメラのモードダイアルスイッチＳＷ２を「記録モード」として、デジタルカメラの電源をＯＮすると、図示しないが、カメラ内部のハードウェアの初期化、メモリカード内のファイル情報をメモリ１９内に作成するなどの記録準備処理を行う。その後、記録のメイン処理が開始される。
【００３９】
メイン処理では、モニタリング状態であるか否かを確認し（Ｓ１）、モニタリング停止状態のとき（処理Ｓ１のＹｅｓ）、現在の状態が記録動作中か否かを確認（Ｓ２）、記録動作中でない場合（処理Ｓ２のＮｏ）、モニタリング処理を開始する（Ｓ３）。このモニタリング状態はメイン処理に、最初に入った場合実行されることになる。
【００４０】
このモニタリング処理は、デジタルカメラの受光した被写体像を表示部２２にスルー画像として表示して、この際にＡＥ（Automatic Exposure），ＡＷＢ（Auto White Balance）追尾処理を実行するものであり、これにより、デジタルカメラの表示部２２に表示している画像を、いつも適正な明るさ、自然な色合いに保つことができる。具体的には、撮像部のデータからデジタル画像処理を行うため各ＡＥ，ＡＷＢに対する評価値をＣＰＵ１８で取得し、その値が所定値になるように、ＣＣＤ駆動回路部１７に露光時間をセットしたり、ＤＳＰ部１５の画像処理色パラメータを調節したりするフィードバック制御を行う。
【００４１】
スイッチ判定処理として、デジタルカメラのスイッチから使用者操作を確認する（Ｓ４）。このスイッチ判定処理は、２０ｍｓ毎の定期タイマ割り込み処理で入力されるスイッチ情報を確定して動作モードの判断を行う情報を取得する。動作モードの判断としては、撮影時のＡＥ／ＡＦ処理，静止画記録処理，動画記録開始処理，動画記録終了処理，音声記録開始処理，音声記録終了処理等の各処理ブロックに作業を振り分ける働きをする。
【００４２】
その一例として、静止画記録処理の画像をメモリカード２１に記録するまでの動作を図１〜３を参照しながら説明する。
【００４３】
図２に示す操作部２３には、図１のレリーズスイッチＳＷ１（シャッタボタン）があり、第１位置（半押し）と第２位置（さらに押し込む）の２段階のスイッチになっている。静止画撮影時は、第１位置にシャッタボタンが押されると、ＡＥ／ＡＦ処理を行う。ＣＰＵ１８は、モータドライバ１６により撮影レンズ１１を動かしフォーカスを合わせ、被写体像の画像データをＤＳＰ部１５で評価し、ＣＣＤ駆動回路部１７に設定するＣＣＤ１３の露光時間値を決める。
【００４４】
図３に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、第１位置の状態が判定された場合、次の動作モード判断（Ｓ５ａ）により静止画，動画，音声の動作モードが判断されて、それぞれの処理に移る。この例では静止画であることから、モニタリングを停止し（Ｓ６）、ＡＥ／ＡＦ処理して（Ｓ７）終了後には、再び処理Ｓ１へ戻る。また、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、有効なスイッチ情報がなければ、何も処理をせず、前述の処理Ｓ１からのループを繰り返す。
【００４５】
また、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、第２位置の状態を判定した場合には、次の動作モード判断（Ｓ５ｂ）により静止画の静止画記録処理（Ｓ８）を行う。ＣＣＤ１３からの撮像データは、ＤＳＰ部１５で画像処理，圧縮までが行われ、メモリ１９に書き込まれる。ＣＰＵ１８は、画像圧縮データがメモリ１９に格納されると、それをメモリカード２１に書き込みを行う（Ｓ９）。
【００４６】
このように図３に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、静止画の場合は、第１位置の状態を継続して第２位置の状態へと移行すると、第２位置の状態を判定したとき静止画記録処理（Ｓ８）が実行され、撮影された静止画はメモリカード２１まで書き込みが行われる（Ｓ９）。その後、撮影レンズ１１を 次ぎの撮影に備えて、最適なレンズ位置に準備駆動する（Ｓ１０）。また、図４に静止画記録のタイミングチャートを示す。なお動画，音声に係る処理については、本発明に直接関係しないので、説明は省略する。
【００４７】
図５を参照しながら焦点調節について簡単に説明する。被写体Ａ’が結像面Ｄに対して、最も焦点の合っているレンズ位置Ａに制御する場合を考える。また、結像面ＤにはＣＣＤなどの撮像素子が配置されている。ここで、人間の目では判別のつかない許容される「ぼけ」もあり、これを許容錯乱円σという。レンズ位置Ａを中心に、被写体側のレンズ位置Ｂ、結像面側のレンズ位置Ｃでも同じ「ぼけ」量であるため、レンズ位置ＢからＣの間であれば、焦点があっているとみなせ、この範囲に撮影レンズを制御する。逆に、レンズ位置Ａであっても、前述の「ぼけ」のゆるされる範囲の被写体Ｂ’から被写体Ｃ’の距離にあるものには焦点があっているともいえる。これを焦点深度という。
【００４８】
また、ＡＦの動作について図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、鏡胴ユニット７内で撮影レンズ１１の移動するレンズ駆動範囲であり、無限遠結像位置から最至近結像位置の間で撮影レンズ１１を駆動し、被写体の焦点調節を行う。合焦状態は、撮影データからのＡＦ評価値で検出する。ＤＳＰ部１５は、ＣＣＤ１３のデータから輝度信号を作成し、そのデータにデジタルフィルタ処理を施し、所定の空間周波数成分のＡＦ評価値を抽出する。一般に、レンズは被写体にピントがあっている場合には空間周波数は高く、ピントがあっていない場合には低い。
【００４９】
撮影レンズ１１を駆動しながら、各レンズ位置でＡＦ評価値を取得する走査処理を行い、ＡＦ評価値が最も高い位置に、走査後の撮影レンズ１１を駆動すればピントの最も合っている位置ということになる。
【００５０】
レンズ駆動はパルスモータで行うとし、最至近と無限遠の間で１０パルスあるとすると、撮影後の撮影レンズ１１は任意位置にあるために、シャッタボタンが押され第１位置の状態のとき、一般には、まず、走査開始位置であるレンズ可動端に撮影レンズを駆動する。本実施形態では、走査を最至近から無限遠の方向に行うとして、走査開始位置である最至近結像位置に駆動する場合を考える。
【００５１】
まず、撮影レンズ１１の駆動には、停止位置での初期励磁１０ｍｓと、走査開始位置までの駆動と、走査開始位置での停止励磁１０ｍｓが必要である。走査開始位置までの駆動時間は、図６（ｂ）に示すように、停止位置が無限遠結像位置であったとして、レンズ駆動範囲を１０パルスとし、パルスモータを５００ｐｐｓで駆動すると、２０ｍｓ必要となり、初期位置から停止位置とするまでに合計４０ｍｓかかることになる。
【００５２】
続いて、コントラストのＡＦ評価値を取得するには、ＣＣＤ１３の露光自体に数十ｍｓの時間をかけながら、レンズ駆動範囲の各レンズ位置を走査する。例えば、必要な露光時間が３３ｍｓとし、全走査駆動するレンズ位置が１０ポイントであれば３３０ｍｓの時間を要する。被写体の合焦位置が、走査範囲の中央とすると、停止励磁１０ｍｓを加えて１７５ｍｓである（図６（ｃ）参照）。このように、走査前の４０ｍｓは焦点調節時間の２３％に相当する。
【００５３】
このため、次ぎの撮影時における合焦時間を短縮するようなレンズ位置に自動で移動する準備駆動を行う。この準備駆動の処理について、図７のフローチャートに示すように、撮影後に目標レンズ位置を決定し（Ｓ１７）、この位置にレンズを移動する準備駆動を行う（Ｓ１８）。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、例えば目標レンズ位置を走査開始位置である最至近のレンズ位置Ａとして、駆動する。または、前述したレンズの焦点深度により無限から手前の距離まで焦点があっている記録時のレンズ位置Ｂとして、駆動しても良い。また、被写体像のスルー画像を表示部に表示している場合に、デジタルカメラに内蔵する表示部が小さく、このため「ぼけ」の判別がつきにくいようなとき、ＣＣＤの結像面での許容錯乱円σの径を記録撮影時よりも大きくとるこができ、レンズ位置を走査開始位置の最至近により近づけたレンズ位置Ｃにすることができる。
【００５５】
さらに、撮影から次の撮影までの時間が短いような場合には、同一被写体への撮影の可能性が高く、準備駆動も現在のレンズ位置から深度分を最至近側に移動させておき、次回の撮影時に、無限遠方向に無駄なく走査して、略同一距離の被写体の焦点位置を見つけることができる。また、所定の時間後に段階的に最至近へ移動する準備駆動を継続しても良い。
【００５６】
デジタルカメラに撮像素子とは別に被写体との距離情報を得る手段として、光を投光して被写体からの反射光を受光した位置で三角測距し概略の距離を求める測距センサユニット（図２参照）を有するような場合、その距離情報から、次ぎの撮影時のＡＦ動作における合焦時間が短縮されるようなレンズ位置に自動で準備駆動することも可能である。具体的には図８（ｂ）に示すように、得た距離情報より演算で求まるレンズ位置Ｅから、準備駆動の走査をする方向とは逆方向に所定量ずれたレンズ位置Ｄとしておく。これにより、多少距離情報に誤差があったり、また被写体自体が動いたとしても、走査を開始した直後に合焦位置が得られる確立が高くなる。
【００５７】
なお、本実施形態では、準備駆動において撮影時に最も合焦となるレンズ位置から多少移動させるため、正確にはぼけた状態になる。しかし、デジタルカメラに内蔵された小さな表示部においては、その「ぼけ」は判別つかずほとんど問題にはならない。表示機能を外部出力に切り替えられるデジタルカメラの場合には、「ぼけ」が判別できる場合も考えられるので、そのときには、図９のフローチャートに示す処理Ｓ１９の処理により外部出力表示の場合、準備駆動に係る処理Ｓ１７，Ｓ１８を禁止すれば良い。
【００５８】
また、図１０は本実施形態の静止画撮影時のメイン処理におけるＡＥの処理を示すフローチャートであり、前述の図３に示したフローチャートにおいて説明した構成要件に対応し同等の処理を行うものには同一の符号を付す。
【００５９】
ＡＥの処理について図２を参照しながら図１０に基づき説明する。静止画撮影時には、前述した図３の処理Ｓ１〜Ｓ４が行われ、シャッタボタンが第１位置の状態と判断されると、ＡＥ処理として撮像データをＤＳＰ部１５で評価し、ＣＣＤ駆動回路部１７に設定するＣＣＤ１３の露光時間値を決める。次に多点測距処理において、多点測距処理の測距データに従ってモータドライバ１６により撮影レンズ１１を駆動してフォーカスを合わせる。
【００６０】
また、ＡＥ処理では、撮像画面の縦横を複数分割した各エリアの測光値を得て、その結果から後述する内容により自動で露出演算する。また、多点測距処理としては、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＡＦ処理部は、左右別々の光学系のラインＣＣＤからなるセンサの輝度信号を比較して、相関の強い信号同士の位相差Ｌから距離を三角測距の原理により算出する。これにより、ラインセンサ方向の複数のエリアの距離を測定する。一般に、多点測距データのうち、一番近距離のエリアを主要被写体として、その測距データに従って撮影レンズ１１を駆動する。
【００６１】
図１０に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）で、第１位置の状態が判定されると、ＡＥ処理，多点測距処理した結果の第１距離情報がメモリ１９などに記憶される。終了後は、再び処理Ｓ１から繰り返され、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、有効なスイッチ情報がなければ何もせず処理Ｓ１へ戻り、前述のループを繰り返す。
【００６２】
ここで、スイッチ情報として第２位置の状態を判定すると、静止画の撮影をする。ＣＣＤ１３の撮像データは、ＤＳＰ部１５で画像処理、圧縮まで行われてメモリ１９に書き込まれる。ＣＰＵ１８は、画像圧縮データがメモリ１９に格納されると、それをメモリカード２１に書き込みを行う。
【００６３】
このように図１０に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、静止画の場合は、第１位置の状態を継続して第２位置の状態へと移行すると、第２位置の状態を判定したとき静止画記録処理（Ｓ８）が実行され、撮影された静止画はメモリカード２１まで書き込みが行われる（Ｓ９）。その後、撮影レンズ１１を次の撮影に備えて、最適なレンズ位置に準備駆動する（Ｓ１０）。
【００６４】
前述の通り、第１位置の状態のときに各エリアの明るさや距離の被写界情報を得ることができる。この被写界情報からデジタルカメラは制御部のプログラムに従って自動露出値や撮影レンズの合焦位置を演算出力する。
【００６５】
一般的にはＡＥ値は、表示部２２の画面内における輝度分布のほぼ中央が適正露光量となるように演算される。撮影レンズ１１の合焦位置（ピント位置）は、前述の通り多点測距データにより最も近距離の結果に対するレンズ位置を求める。多くの場合、主要被写体が画面中央であることから適正な露出やピント位置が得られる。使用者は、デジタルカメラの表示部２２において、前述した処理結果の明るさやピント位置で被写界を確認できる。
【００６６】
しかし、主要被写体が画面中央にない場合、例えば被写界の各エリアのコントラスト差が大きいときには、主要被写体が適当な露出になっているとは限らず、また、デジタルカメラにおいて、撮影後にＰＣ等により画像補正することを前提として、やや露出アンダーに撮影する場合もある。
【００６７】
これに対応するために、例えば全画面を縦横１６×１６の２５６エリアに分け、各輝度情報が得られる構成とし、輝度情報としては０から最大までの輝度を１０の輝度レンジに分けてエリア個数別のヒストグラムを作成する。各輝度レンジの範囲に入るエリアの個数を求め、低域輝度スレッシュと高域輝度スレッシュを求める。
【００６８】
この低域輝度・高域輝度スレッシュは、全エリア個数の１／４となる６４個が占めるエリア個数の輝度レンジとし、図１２に示すようなヒストグラムが得られた場合に、エリア個数０から６４個目までは１〜３輝度レンジに入っているため低域輝度スレッシュを３輝度レンジとする。
【００６９】
また、エリア個数の明るさ最大値から６５個目は７〜１０輝度レンジに入っていることから高域輝度スレッシュを６輝度レンジとする。低域と高域の輝度レンジのレンジ差は「６−３＝３」となり、自動露出演算では、この輝度レンジの中央となる５輝度レンジの輝度が適正露光量となる露光（Ｅｖ）値を算出する。
【００７０】
また、図１３に示すようなヒストグラムである場合、低域輝度スレッシュの輝度レンジは２、高域輝度スレッシュの輝度レンジは８でありレンジ差は６となり、自動露出演算は５または６輝度レンジの輝度が適正露光量となるＥｖ値を算出する。しかし、図１３のヒストグラムでは、高域に分布するエリア個数が多く、画面全体に白っぽく露出が飛び気味の映像となる。
【００７１】
これを回避して露出を補正するための推奨設定生成部を設け、この推奨設定生成部には、前述のようにレンジ差が大きい場合に、アンダー露出になるＥｖシフト値を持った図１４（ａ）に示すテーブルを有している。例えば、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作すると、レンジ差（Δレベル）：６から−０．３Ｅｖシフトする第１推奨設定から演算して、デジタルカメラの露出に反映して、表示部２２にはその明るさで表示を行う。
【００７２】
また、推奨設定生成部に、第１推奨設定とは異なる例えば−０．２Ｅｖシフトする第２推奨設定を設ける。再度、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作すると、第２推奨設定から演算した露出を反映した明るさで表示部２２に表示する。この推奨設定を複数設けこれを選択することにより使用者が自分の所望する明るさに表示されたときに、シャッタボタンを操作すると、その露出の明るさで撮影ができる。
【００７３】
また、本実施形態におけるデジタルカメラは、シャッタボタンを操作したときに合焦位置を求める合焦枠として、表示部２２に表示する多点測距データを得る５つのａ〜ｅポイントのうち自動で最至近のポイントを選択する。
【００７４】
図１５に示す表示例では、ｂポイントを選択して、ｂポイントを実線枠で表示する。撮影レンズ１１は、ｂポイントの距離が最も合焦するように配置移動されるため、その後ろのｄポイントの被写体Ｂ’は「ぼけ」ることになる。
【００７５】
ここで、推奨設定生成部において、ｄポイントにも被写体Ｂ’があることを多点測距データから検知し、かつｂポイントとｄポイントの距離範囲が撮影レンズ１１の被写界深度内にあった場合に、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作することによって、第１推奨設定として、ｂポイントとｄポイントを表示部２２に合焦枠の実線表示し、その両方の被写体でおおよそ合焦できるレンズ位置をとることを示す。この状態において、シャッタボタンを操作すると、被写体Ａ’，Ｂ’のほぼピントのあった撮影ができる。
【００７６】
前述した例では、図１４（ａ）の固定テーブルから推奨値を算出していた。しかし、自動露出と手動による露出補正機能があるデジタルカメラの場合に、その使用者の所望する補正の度合いを推奨設定生成部で加味することもできる。例えば、レンジ差（Δレベル）：１０の被写界に対して、撮影者が手動で−１Ｅｖの補正をしたとする。この操作データを図１４（ｂ）の通り、推奨設定生成部の参照するテーブルに反映しても良い。つまり、レンジ差：１０の元データ−０．８Ｅｖと手動補正の−１．０Ｅｖを平均化し、テーブル値を−０．９Ｅｖに更新すれば良い。もちろん、他のテーブル値も順次値を変更する。さらに、推奨設定生成部が参照するテーブルなどのデータは、デジタルカメラ内にある固定されたデータであったり、また、前述のようにデジタルカメラを実操作したデータで更新する他に、外部から入力できても良い。
【００７７】
例えば、デジタルカメラにおいて、プロカメラマンのデータを入力すれば良い。入力手段としては、ＰＣからのＵＳＢ等のインタフェースを介した通信などの手段が考えられる。
【００７８】
また、前述した推奨設定生成部の処理は、図１０に示したフローチャートのスイッチ判定処理（Ｓ４）において、第１位置、第２位置の状態判定に加え、推奨設定用の操作ボタンの操作における判定を行う。この推奨設定用の操作ボタンの判定により前述した推奨設定の演算処理を実施し（Ｓ２０）、この推奨設定に基づいて表示部で表示処理をする（Ｓ２１）。また、この推奨設定の演算処理が実施され、さらに前述した第２位置の状態を判定して（Ｓ５ｂ）静止画の場合、静止画記録処理（Ｓ８）を行う際に、露出補正等は推奨設定に基づき処理が行われる。
【００７９】
次に、本発明の実施形態１におけるデジタルカメラの動作について図１６を参照しながら説明する。図１６はデジタルカメラの撮影モード選択を行う指示によってマクロモードを設定したときのＬＣＤモニタ（表示部）の表示画面を示す図である。図１に示すデジタルカメラのレリーズスイッチＳＷ１は、前述したように２段階のスイッチになっており、半押し（第１位置）で合焦動作を行い、さらに押し込む（第２位置）ことにより記録動作を実行する。このときの合焦動作は、図１６の画面に表示された十字マークの位置に基づいてその十字マークを囲むような矩形領域をＡＦ評価値の取得領域（例えば、山登りＡＦ制御に用いるコントラストを得るコントラスト検出領域であるエリア）として設定し、実行している。
【００８０】
なお、前述の図１５に示した例では、複数のポイントの中から選択してＡＥ／ＡＦ処理を行っていたが、本実施形態１では、１つのエリアとして、その位置および枠サイズを任意に変更する。また、前述の多点測距データを得るため、ＡＦ評価値を検知するエリアの変更を使用者の指示する操作により行うものである。
【００８１】
例えば、図２に示す表示部２２が図１６に示す状態のときに、下移動スイッチＳＷ１０を押すと図１７（ａ）のようなエリア位置変更モード設定画面へ変更され、また上移動スイッチＳＷ７を押すと図１８（ａ）のようなエリア枠変更モード設定画面へと変更される。ここでエリア位置変更モードは画面上でのＡＦ評価値の取得領域の移動することを可能とするモードであり、またエリア枠変更モードではＡＦ評価値の取得領域の大きさを変更することを可能とするモードである。
【００８２】
多点測距データを得るためＡＦ評価値を検知するエリアとして、操作部２３からの使用者の指示に基づくＣＰＵ１８の処理によって、図１７（ａ）に示すエリア位置変更モードのときには、上，下，左，右移動スイッチＳＷ７，１０，１１，８のいずれかを押すと画面中心に表示されている十字マークを移動させることができる。画面内の任意の場所に移動させ（図１７（ｂ）参照）、その後、ＯＫスイッチＳＷ１２を押すと十字マークがその位置に固定される（図１７（ｃ）参照）。固定した際にＡＦ評価値を取得する領域が再設定される。これは、上下左右の各移動スイッチ一回の押下に対する、ＡＦ評価値領域の移動量が予めＲＯＭ等のメモリ上に格納されているため、位置を固定した際にそのスイッチの押された回数から計算し、移動・設定することが可能である。
【００８３】
また、エリア枠変更モードでは図１８（ａ）の画面のように、使用者の入力指示によりＡＦ評価値の取得領域（破線で表示）が新たに表示部２２に追加表示される。このとき、左，右移動スイッチＳＷ１１，ＳＷ８を押すことによりこの破線表示の枠サイズが変更される。ここでは左移動スイッチＳＷ１１が縮小、右移動スイッチＳＷ８が拡大するようにしている（図１８（ｂ），（ｃ）参照）。任意の枠の大きさに拡大・縮小させ、その後、ＯＫスイッチＳＷ１２が押されると、その変更したＡＦ評価値の取得領域が決定される（図１８（ｄ），（ｅ）参照）。変更後の画面表示は、設定したＡＦ評価値の取得領域がデジタルカメラの初期設定された領域と異なっている場合は、実線の枠で表示され、再度エリア枠変更モードによる変更が行われるまで継続表示される。
【００８４】
本発明の実施形態２におけるデジタルカメラの動作について説明する。本実施形態２においても、前述の実施形態１でした説明と同様に、図１６のマクロモード設定のＬＣＤ表示画面にて、図１７（ａ）のエリア位置変更モード画面へ変更され、画面中心に表示の十字マークとＡＦ評価値の取得領域を画面内の任意の場所に移動し、位置を固定した際にＡＦ評価値の取得領域が再設定される。
【００８５】
本実施形態２においては、実施形態１におけるＡＦ評価値を取得するエリア枠の変更に代えて、このＡＦ評価値の取得領域を決定するために、図１９のような画面内における十字マークの位置により、例えば第１〜第３ターゲット範囲内において識別を行う。この３つのいずれかのターゲット範囲に十字マークが入っているかによって、ＡＦ評価値の取得領域は変更される。
【００８６】
例えば、図２０（ａ）に示すように十字マークが第１ターゲット範囲内に入っている場合は、ＡＦ評価値の取得領域は小さくなり、その領域が破線表示される。また、図２０（ｂ）のように十字マークが第２ターゲット範囲内にある場合は、第１ターゲット範囲内の取得領域よりは大きくなり、その領域が破線表示される。図２０（ｃ）に示すように、第３ターゲット範囲内にあっては、さらに大きなＡＦ評価値の取得領域とする。
【００８７】
なお、実施形態２において、十字マークの位置する３つのターゲット領域によりＡＦ評価値の取得領域を変動させているが、このターゲット領域は画面内において３つ以上、または３つ未満でも問題はなく、そのターゲット範囲も任意の矩形領域に設定しても良い。
【００８８】
また、実施形態１，２において、初期設定のＡＦ評価値の取得領域が変更された場合に、当然のことながら出力値が上下に変動することになる。例えば、初期設定のＡＦ評価値の取得領域において、レンズ位置によるＡＦ評価値の軌跡が、図２１（ａ）に示すような特性であった場合、ＡＦ評価値の取得領域を小さくした場合には、図２１（ｂ）に示すように全体の評価値が下がり、ピーク位置の検出が困難になる可能性も考えられる。このような場合、ＡＦ評価値の取得領域の変更後、ＡＦ評価値を取得したときには高周波成分抽出フィルタをさらに強調させることによって、ＡＦ評価値を大きくして処理を行っても良い（図２１（ｃ）参照）。
【００８９】
本実施形態１，２のように、ＡＦ評価値を取得する領域を変更する手段を設けることにより、被写体に適したＡＦスキャンを行うことが可能となる。そのため、被写体が極端に小さい場合や、被写体の凹凸が大きい場合、また背景に影響を受けるような被写体環境下においてのＡＦ評価値を用いる合焦精度が向上でき、被写体に適したＡＦスキャンが可能となり、正確なＡＦ動作を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る撮像装置および撮像方法は、ＡＦ評価値を検出する取得領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更して、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができ、焦点等の自動検出に係り、マクロ撮影時などにおける検出処理として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態におけるデジタルスチルカメラの外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図
【図２】デジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図
【図３】デジタルカメラのメイン処理を示すフローチャート
【図４】静止画記録のタイミングチャート
【図５】焦点調節について説明する図
【図６】（ａ）〜（ｃ）はＡＦの撮影レンズを移動するレンズ駆動範囲を説明する図
【図７】撮影レンズの準備駆動を示すフローチャート
【図８】（ａ），（ｂ）は撮影レンズの準備駆動を説明する図
【図９】外部出力表示の場合の準備駆動を示すフローチャート
【図１０】デジタルカメラのメイン処理におけるＡＥの処理を示すフローチャート
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は左右センサの輝度信号を比較し、位相差Ｌから距離の算出を説明する図
【図１２】表示部の輝度レンジとエリア個数の関係を示すヒストグラム
【図１３】表示部の輝度レンジとエリア個数の関係を示す別ヒストグラム
【図１４】推奨設定生成部の（ａ）はＥｖシフト値のテーブル、（ｂ）は補正演算したＥｖシフト値のテーブルを示す図
【図１５】推奨設定生成部の多点測距データから距離の検知を説明する図
【図１６】デジタルカメラのマクロモード設定時の表示例を示す図
【図１７】（ａ）〜（ｃ）はエリア位置の変更モードの動作を説明する図
【図１８】（ａ）〜（ｅ）はエリア枠の変更モードの動作を説明する図
【図１９】ＡＦ評価値の取得領域を決定する範囲を説明する図
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は取得領域によりエリア枠の変更を説明する図
【図２１】（ａ）取得領域に応じた評価値の変化および補正した結果を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１’ ＬＣＤモニタ
１１ 撮影レンズ
１２ メカニカルシャッタ
１３ ＣＣＤ
１４ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１４ａ ＣＤＳ回路
１４ｃ Ａ／Ｄ変換器
１５ ＤＳＰ部
１６ モータドライバ
１７ ＣＣＤ駆動回路部
１８ ＣＰＵ
１９ メモリ
２０ 通信ドライバ
２１ メモリカード
２２ 表示部
２３ 操作部
２４ 第１外部装置
２５ 第２外部装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点等の自動検出に係り、マクロ撮影時などにおいて自動的に検出処理を行う撮像装置および撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、焦点検出を自動で行う撮像装置において、測距エリアを移動することにより任意の位置の被写体の測距を可能とした技術が提案されている。例えば、特許文献１には、主要被写体が撮影範囲の中央部分に存在しない場合であっても、カメラの向きを調整することなく、主要被写体に焦点を合わせること、また、特許文献２には、撮像エリアを移動させ、その時点での撮像エリアの位置を記憶回路に記憶させ、焦点調節制御を行う際に、撮像エリアとして記憶回路に記憶された撮像エリアを設定することで、任意の撮影エリアに含まれる被写体に合焦させることが記載されています。
【０００３】
また、デジタルスチルカメラ等の電子撮像装置には、一般的に、自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下、ＡＦという）の機能が搭載されている。その方法として、特許文献３に記載されている山登りＡＦ制御が広く用いられている。
【０００４】
この山登りＡＦ制御は、１フィールドまたは１フレーム毎に得られた映像信号から高周波成分または近接画素の輝度差の積分値を求め、これを合焦度合いを示すＡＦ評価値とする。合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりしているためＡＦ評価値が大きくなり、非合焦状態のときはＡＦ評価値が小さくなることから、ＡＦ動作実行時は、撮影レンズを移動させながらこのＡＦ評価値を順次取得していき、ＡＦ評価値が最も大きくなったところを合焦点として、撮影レンズを停止する制御を行う。
【０００５】
デジタルスチルカメラ等のスチル画像を撮像する装置では、一般的にビデオカメラ等の動画を撮影する装置に比べ厳密な合焦が要求されるため、撮影動作のたびにＡＦ動作を行うか、記録モードにおいて常に合焦動作を繰り返し行っている。
【０００６】
また、デジタルスチルカメラにおいて、合焦位置とする各レンズ位置に、実際に駆動してＡＦ評価値の取得を行う走査駆動が行われることから時間を要し、このため使用者が撮影チャンスを逃すおそれがあることから、特許文献４には、これを回避するため使用者が予め設定した撮影モードにより、レンズ位置を駆動するものが提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１５９７３０号公報
【特許文献２】特開２００４−８６１６０号公報
【特許文献３】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献４】特開２００１−３１１９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような構成のデジタルスチルカメラは、測距エリアを移動させたとしても、撮影被写体との距離が非常に近いマクロモードにおいては、物体の大小や、細かい凹凸により最適なＡＦ評価値が得られないという問題が生じている。
【０００８】
この問題はＡＦ評価値を取得する領域（エリア）が大きすぎる、または小さすぎるために起こる現象であり、そのため被写体に適した取得領域を決定できるようなデジタルスチルカメラが望まれている。またマクロモードでは被写体深度が浅くなってしまうために、通常撮影以上に合焦精度が要求される。
【０００９】
このため、前述の特許文献１に開示されたものでは、撮影範囲の中央部分に存在しない場合に、タッチパネルで合焦場所を指定して、デジタルスチルカメラの向きを調整することなく、主要被写体に焦点を合わせることはできるが、主要被写体の大きさにより、フォーカスブロック（ＡＦ評価値の取得領域）を変更できないため、特に、被写体が小さい場合に背景側に偽合焦してしまうという問題があった。
【００１０】
同様に、特許文献２に開示されているものでは、予め記憶回路にて記憶された撮影エリアに移動させて、任意の場所での焦点調整は可能であるが、前述したような問題については改善されないままである。
【００１１】
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、ＡＦ評価値を検出する取得領域（エリア）の位置や大きさを被写体に応じて変更することにより、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができる撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した撮像装置は、撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像装置において、撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出手段と、コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載した撮像装置は、請求項１記載の撮像装置であって、コントラスト領域変更手段により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項３に記載した撮像装置は、請求項１または２記載の撮像装置であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、撮影モード選択手段がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出手段のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項４に記載した撮像装置は、請求項３記載の撮像装置であって、コントラスト領域移動手段が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段がコントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項５に記載した撮像方法は、撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像方法において、撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出工程と、コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更工程と有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載した撮像方法は、請求項５記載の撮像方法であって、コントラスト領域変更工程により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示工程を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項７に記載した撮像方法は、請求項５または６記載の撮像方法であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択工程と、撮影モード選択工程がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出工程のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動工程を有することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項８に記載した撮像方法は、請求項７記載の撮像方法であって、コントラスト領域移動工程が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段がコントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、自動焦点検出手段が焦点検出に用いるコントラスト検出領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更することにより、焦点の正確な検出をすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＡＦ評価値を検出する取得領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更して、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の実施形態におけるデジタルスチルカメラ（以下、デジタルカメラという）の外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。また、図２はデジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図である。
【００２４】
図１に示すように、デジタルカメラ本体の上面には、レリーズスイッチ（シャッタボタン）ＳＷ１、モードダイアルスイッチＳＷ２、およびサブＬＣＤ（液晶ディスプレイ）１が配設されている。
【００２５】
また、デジタルカメラ本体の正面には、撮影レンズを含む鏡胴ユニット７、光学ファインダ４、ストロボ発光部３、測距ユニット５、リモートコントロール受光部６が設けられている。
【００２６】
デジタルカメラの背面には、電源スイッチＳＷ１３、ＬＣＤモニタ１’、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定・削除するセルフタイマスイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動・ストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動・マクロスイッチＳＷ１０、左移動・画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、電源スイッチＳＷ１３が設けられている。カメラ本体の側面にはメモリカード／電池装填室の蓋２が設けられている。
【００２７】
また、図２において、１１は撮影レンズ、１２はメカニカルシャッタ、１３はＣＣＤ、１４はＣＣＤからの信号を相関二重サンプリングおよびＡ／Ｄ変換するＣＤＳ回路１４ａ，Ａ／Ｄ変換器１４ｃを有するＦ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ、１５は、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号を輝度Ｙ，色差Ｕ，Ｖ信号に変換したり、ＹＵＶデータをＪＰＥＧ圧縮する等のデジタル信号処理をするＤＳＰ部、１６は、撮影レンズ１１を駆動するフォーカス駆動、メカニカルシャッタ１２のシャッタ開閉動作を駆動するモータドライバ部、１７はＣＣＤ駆動回路部、１８はカメラ全体を制御するＣＰＵ、１９は撮像した画像データ，ファイルからのリードデータを一時期保持し、ＤＳＰ部１５およびＣＰＵ１８のワークメモリとして使われるメモリ、２０はカメラ外部との通信ドライバ、２１はデジタルカメラの着脱可能なメモリカード、２２はＤＳＰ部１５からの映像出力信号をＬＣＤに表示可能な信号に変換する表示コントローラとそれを表示するＬＣＤからなる表示部、２３はデジタルカメラ使用者の操作を可能とする操作部、２４はデジタルカメラに接続される第１外部装置、２５は第１外部装置２４に接続できるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の第２外部装置である。
【００２８】
この第１外部装置２４に 表示装置があれば、デジタルカメラ本体の表示部２２がない構成も可能である。例えば、デジタルカメラ本体内の電池を充電する充電回路を内蔵している。また、音声コーデック２６は、入力アナログ部からの信号をデジタル変換してＤＳＰ部１５に送信したり、ＤＳＰ部１５から受信したデジタル音声データをアナログ変換して、出力アナログ部へ出力する。
【００２９】
次に、デジタルカメラの動作概要を図１および図２を参照しながら説明する。図１に示すモードダイアルスイッチＳＷ２を「記録モード」に設定することで、デジタルカメラが記録モードで起動する。モードダイアルスイッチＳＷ２の設定は、図２における操作部２３に含まれるモードダイアルスイッチＳＷ２の状態が記録モードＯＮになったことをＣＰＵ１８が検知し、モータドライバ１６を制御して、鏡胴ユニット７を撮影可能位置に移動させる。さらにＣＣＤ１３，Ｆ／Ｅ（フロントエンド）−ＩＣ１４，表示部２２等の各部に電源を投入して動作を開始させる。
【００３０】
各部の電源が投入されると、まず、ファインダモードの動作が開始される。このファインダモードでは、撮影レンズ１１を通して撮像素子（ＣＣＤ１３）に入射した光は、電気信号に変換されてアナログ信号のＲ，Ｇ，ＢとしてＣＤＳ回路１４ａ，Ａ／Ｄ変換器１４ｃに送られる。Ａ／Ｄ変換器１４ｃでデジタル信号に変換されたそれぞれの信号はデジタル信号処理ＩＣ内のＹＵＶ変換部でＹＵＶ信号に変換されて、メモリコントローラによってメモリ１９に書き込まれる。このＹＵＶ信号はメモリコントローラに読み出されて、表示出力制御部を介してＴＶやＬＣＤモニタ１’へ送られて表示が行われる。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒毎に更新されるファインダモードの表示となる。
【００３１】
また、デジタル信号処理ＩＣのＣＣＤＩ／Ｆブロック内に取り込まれたデジタルＲＧＢ信号より、画面の合焦度合いを示すＡＦ評価値が算出される。ＡＦ評価値データは、特徴データとしてＣＰＵ１８に読み出されて、ＡＦの処理に利用される。また、ＡＦ評価値を取得する領域は、画面の水平・垂直ラインのうちの数十パーセントを用いることで、計算量の削減や、画面内の背景の影響を受けない最適な評価値を得ることができる。
【００３２】
ＡＦ評価値は、例えば高周波成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって作成される。本発明のデジタルカメラでは高周波成分抽出フィルタを用いることにする。また、この高周波成分抽出フィルタは撮影環境に合わせて変更可能なものにしておくと良い。
【００３３】
合焦状態にあるときは、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦによる合焦検出動作時は、それぞれの撮影レンズ位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点を合焦位置としてＡＦを実行する。
【００３４】
いま、図１のレリーズスイッチＳＷ１（シャッタボタン）が操作されると、合焦位置検出であるＡＦの動作と静止画記録処理が行われる。レリーズスイッチＳＷ１が押され、図２の操作部２３から静止画撮影開始信号がＣＰＵ１８に取り込まれると、ＣＰＵ１８がフレームレートに同期してモータドライバ１６を介して撮影レンズ１１を駆動することにより山登りＡＦを実行する。合焦範囲が無限から至近までの全領域であった場合、撮影レンズ１１は至近から無限、または無限から至近までの間の各フォーカス位置を移動し、デジタル信号処理ＩＣで作成された各フレーム（＝各フォーカス位置）におけるＡＦ評価値をＣＰＵ１８が読み出す。各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置として、撮影レンズ１１を合焦位置に移動する。
【００３５】
ＡＦ完了後にＣＣＤ１３から取り出されたアナログＲＧＢ信号はデジタルＲＧＢ信号に変換され、デジタル信号処理ＩＣを介してメモリ１９に格納される。デジタルＲＧＢ信号は再度デジタル信号処理回路（ＤＳＰ部１５）に読み込まれＹＵＶデータに変換されて、メモリ１９に書き戻される。
【００３６】
また、スチル画像撮像時はＹＵＶ変換された画像データがデジタル信号処理ＩＣ内の画像圧縮伸張回路に送られる。画像圧縮伸張回路に送られたＹＵＶデータは圧縮されてメモリ１９に書き戻される。このメモリ１９の圧縮データはデジタル信号処理回路（ＤＳＰ部１５）を介して読み出され、データ記憶メモリ（例えば、メモリカード２１）に格納される。
【００３７】
さらに、本実施形態のデジタルカメラについて、図３に示すデジタルカメラの記録時におけるメイン処理のフローチャートに基づき、図１，図２を参照しながら説明する。なお、本実施形態のデジタルカメラにおいては、静止画，動画，音声を記録できるものとする。
【００３８】
図１に示すデジタルカメラのモードダイアルスイッチＳＷ２を「記録モード」として、デジタルカメラの電源をＯＮすると、図示しないが、カメラ内部のハードウェアの初期化、メモリカード内のファイル情報をメモリ１９内に作成するなどの記録準備処理を行う。その後、記録のメイン処理が開始される。
【００３９】
メイン処理では、モニタリング状態であるか否かを確認し（Ｓ１）、モニタリング停止状態のとき（処理Ｓ１のＹｅｓ）、現在の状態が記録動作中か否かを確認（Ｓ２）、記録動作中でない場合（処理Ｓ２のＮｏ）、モニタリング処理を開始する（Ｓ３）。このモニタリング状態はメイン処理に、最初に入った場合実行されることになる。
【００４０】
このモニタリング処理は、デジタルカメラの受光した被写体像を表示部２２にスルー画像として表示して、この際にＡＥ（Automatic Exposure），ＡＷＢ（Auto White Balance）追尾処理を実行するものであり、これにより、デジタルカメラの表示部２２に表示している画像を、いつも適正な明るさ、自然な色合いに保つことができる。具体的には、撮像部のデータからデジタル画像処理を行うため各ＡＥ，ＡＷＢに対する評価値をＣＰＵ１８で取得し、その値が所定値になるように、ＣＣＤ駆動回路部１７に露光時間をセットしたり、ＤＳＰ部１５の画像処理色パラメータを調節したりするフィードバック制御を行う。
【００４１】
スイッチ判定処理として、デジタルカメラのスイッチから使用者操作を確認する（Ｓ４）。このスイッチ判定処理は、２０ｍｓ毎の定期タイマ割り込み処理で入力されるスイッチ情報を確定して動作モードの判断を行う情報を取得する。動作モードの判断としては、撮影時のＡＥ／ＡＦ処理，静止画記録処理，動画記録開始処理，動画記録終了処理，音声記録開始処理，音声記録終了処理等の各処理ブロックに作業を振り分ける働きをする。
【００４２】
その一例として、静止画記録処理の画像をメモリカード２１に記録するまでの動作を図１〜３を参照しながら説明する。
【００４３】
図２に示す操作部２３には、図１のレリーズスイッチＳＷ１（シャッタボタン）があり、第１位置（半押し）と第２位置（さらに押し込む）の２段階のスイッチになっている。静止画撮影時は、第１位置にシャッタボタンが押されると、ＡＥ／ＡＦ処理を行う。ＣＰＵ１８は、モータドライバ１６により撮影レンズ１１を動かしフォーカスを合わせ、被写体像の画像データをＤＳＰ部１５で評価し、ＣＣＤ駆動回路部１７に設定するＣＣＤ１３の露光時間値を決める。
【００４４】
図３に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、第１位置の状態が判定された場合、次の動作モード判断（Ｓ５ａ）により静止画，動画，音声の動作モードが判断されて、それぞれの処理に移る。この例では静止画であることから、モニタリングを停止し（Ｓ６）、ＡＥ／ＡＦ処理して（Ｓ７）終了後には、再び処理Ｓ１へ戻る。また、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、有効なスイッチ情報がなければ、何も処理をせず、前述の処理Ｓ１からのループを繰り返す。
【００４５】
また、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、第２位置の状態を判定した場合には、次の動作モード判断（Ｓ５ｂ）により静止画の静止画記録処理（Ｓ８）を行う。ＣＣＤ１３からの撮像データは、ＤＳＰ部１５で画像処理，圧縮までが行われ、メモリ１９に書き込まれる。ＣＰＵ１８は、画像圧縮データがメモリ１９に格納されると、それをメモリカード２１に書き込みを行う（Ｓ９）。
【００４６】
このように図３に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、静止画の場合は、第１位置の状態を継続して第２位置の状態へと移行すると、第２位置の状態を判定したとき静止画記録処理（Ｓ８）が実行され、撮影された静止画はメモリカード２１まで書き込みが行われる（Ｓ９）。その後、撮影レンズ１１を 次ぎの撮影に備えて、最適なレンズ位置に準備駆動する（Ｓ１０）。また、図４に静止画記録のタイミングチャートを示す。なお動画，音声に係る処理については、本発明に直接関係しないので、説明は省略する。
【００４７】
図５を参照しながら焦点調節について簡単に説明する。被写体Ａ’が結像面Ｄに対して、最も焦点の合っているレンズ位置Ａに制御する場合を考える。また、結像面ＤにはＣＣＤなどの撮像素子が配置されている。ここで、人間の目では判別のつかない許容される「ぼけ」もあり、これを許容錯乱円σという。レンズ位置Ａを中心に、被写体側のレンズ位置Ｂ、結像面側のレンズ位置Ｃでも同じ「ぼけ」量であるため、レンズ位置ＢからＣの間であれば、焦点があっているとみなせ、この範囲に撮影レンズを制御する。逆に、レンズ位置Ａであっても、前述の「ぼけ」のゆるされる範囲の被写体Ｂ’から被写体Ｃ’の距離にあるものには焦点があっているともいえる。これを焦点深度という。
【００４８】
また、ＡＦの動作について図６（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図６（ａ）に示すように、鏡胴ユニット７内で撮影レンズ１１の移動するレンズ駆動範囲であり、無限遠結像位置から最至近結像位置の間で撮影レンズ１１を駆動し、被写体の焦点調節を行う。合焦状態は、撮影データからのＡＦ評価値で検出する。ＤＳＰ部１５は、ＣＣＤ１３のデータから輝度信号を作成し、そのデータにデジタルフィルタ処理を施し、所定の空間周波数成分のＡＦ評価値を抽出する。一般に、レンズは被写体にピントがあっている場合には空間周波数は高く、ピントがあっていない場合には低い。
【００４９】
撮影レンズ１１を駆動しながら、各レンズ位置でＡＦ評価値を取得する走査処理を行い、ＡＦ評価値が最も高い位置に、走査後の撮影レンズ１１を駆動すればピントの最も合っている位置ということになる。
【００５０】
レンズ駆動はパルスモータで行うとし、最至近と無限遠の間で１０パルスあるとすると、撮影後の撮影レンズ１１は任意位置にあるために、シャッタボタンが押され第１位置の状態のとき、一般には、まず、走査開始位置であるレンズ可動端に撮影レンズを駆動する。本実施形態では、走査を最至近から無限遠の方向に行うとして、走査開始位置である最至近結像位置に駆動する場合を考える。
【００５１】
まず、撮影レンズ１１の駆動には、停止位置での初期励磁１０ｍｓと、走査開始位置までの駆動と、走査開始位置での停止励磁１０ｍｓが必要である。走査開始位置までの駆動時間は、図６（ｂ）に示すように、停止位置が無限遠結像位置であったとして、レンズ駆動範囲を１０パルスとし、パルスモータを５００ｐｐｓで駆動すると、２０ｍｓ必要となり、初期位置から停止位置とするまでに合計４０ｍｓかかることになる。
【００５２】
続いて、コントラストのＡＦ評価値を取得するには、ＣＣＤ１３の露光自体に数十ｍｓの時間をかけながら、レンズ駆動範囲の各レンズ位置を走査する。例えば、必要な露光時間が３３ｍｓとし、全走査駆動するレンズ位置が１０ポイントであれば３３０ｍｓの時間を要する。被写体の合焦位置が、走査範囲の中央とすると、停止励磁１０ｍｓを加えて１７５ｍｓである（図６（ｃ）参照）。このように、走査前の４０ｍｓは焦点調節時間の２３％に相当する。
【００５３】
このため、次ぎの撮影時における合焦時間を短縮するようなレンズ位置に自動で移動する準備駆動を行う。この準備駆動の処理について、図７のフローチャートに示すように、撮影後に目標レンズ位置を決定し（Ｓ１７）、この位置にレンズを移動する準備駆動を行う（Ｓ１８）。
【００５４】
図８（ａ）に示すように、例えば目標レンズ位置を走査開始位置である最至近のレンズ位置Ａとして、駆動する。または、前述したレンズの焦点深度により無限から手前の距離まで焦点があっている記録時のレンズ位置Ｂとして、駆動しても良い。また、被写体像のスルー画像を表示部に表示している場合に、デジタルカメラに内蔵する表示部が小さく、このため「ぼけ」の判別がつきにくいようなとき、ＣＣＤの結像面での許容錯乱円σの径を記録撮影時よりも大きくとるこができ、レンズ位置を走査開始位置の最至近により近づけたレンズ位置Ｃにすることができる。
【００５５】
さらに、撮影から次の撮影までの時間が短いような場合には、同一被写体への撮影の可能性が高く、準備駆動も現在のレンズ位置から深度分を最至近側に移動させておき、次回の撮影時に、無限遠方向に無駄なく走査して、略同一距離の被写体の焦点位置を見つけることができる。また、所定の時間後に段階的に最至近へ移動する準備駆動を継続しても良い。
【００５６】
デジタルカメラに撮像素子とは別に被写体との距離情報を得る手段として、光を投光して被写体からの反射光を受光した位置で三角測距し概略の距離を求める測距センサユニット（図２参照）を有するような場合、その距離情報から、次ぎの撮影時のＡＦ動作における合焦時間が短縮されるようなレンズ位置に自動で準備駆動することも可能である。具体的には図８（ｂ）に示すように、得た距離情報より演算で求まるレンズ位置Ｅから、準備駆動の走査をする方向とは逆方向に所定量ずれたレンズ位置Ｄとしておく。これにより、多少距離情報に誤差があったり、また被写体自体が動いたとしても、走査を開始した直後に合焦位置が得られる確立が高くなる。
【００５７】
なお、本実施形態では、準備駆動において撮影時に最も合焦となるレンズ位置から多少移動させるため、正確にはぼけた状態になる。しかし、デジタルカメラに内蔵された小さな表示部においては、その「ぼけ」は判別つかずほとんど問題にはならない。表示機能を外部出力に切り替えられるデジタルカメラの場合には、「ぼけ」が判別できる場合も考えられるので、そのときには、図９のフローチャートに示す処理Ｓ１９の処理により外部出力表示の場合、準備駆動に係る処理Ｓ１７，Ｓ１８を禁止すれば良い。
【００５８】
また、図１０は本実施形態の静止画撮影時のメイン処理におけるＡＥの処理を示すフローチャートであり、前述の図３に示したフローチャートにおいて説明した構成要件に対応し同等の処理を行うものには同一の符号を付す。
【００５９】
ＡＥの処理について図２を参照しながら図１０に基づき説明する。静止画撮影時には、前述した図３の処理Ｓ１〜Ｓ４が行われ、シャッタボタンが第１位置の状態と判断されると、ＡＥ処理として撮像データをＤＳＰ部１５で評価し、ＣＣＤ駆動回路部１７に設定するＣＣＤ１３の露光時間値を決める。次に多点測距処理において、多点測距処理の測距データに従ってモータドライバ１６により撮影レンズ１１を駆動してフォーカスを合わせる。
【００６０】
また、ＡＥ処理では、撮像画面の縦横を複数分割した各エリアの測光値を得て、その結果から後述する内容により自動で露出演算する。また、多点測距処理としては、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、ＡＦ処理部は、左右別々の光学系のラインＣＣＤからなるセンサの輝度信号を比較して、相関の強い信号同士の位相差Ｌから距離を三角測距の原理により算出する。これにより、ラインセンサ方向の複数のエリアの距離を測定する。一般に、多点測距データのうち、一番近距離のエリアを主要被写体として、その測距データに従って撮影レンズ１１を駆動する。
【００６１】
図１０に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）で、第１位置の状態が判定されると、ＡＥ処理，多点測距処理した結果の第１距離情報がメモリ１９などに記憶される。終了後は、再び処理Ｓ１から繰り返され、スイッチ判定処理（Ｓ４）において、有効なスイッチ情報がなければ何もせず処理Ｓ１へ戻り、前述のループを繰り返す。
【００６２】
ここで、スイッチ情報として第２位置の状態を判定すると、静止画の撮影をする。ＣＣＤ１３の撮像データは、ＤＳＰ部１５で画像処理、圧縮まで行われてメモリ１９に書き込まれる。ＣＰＵ１８は、画像圧縮データがメモリ１９に格納されると、それをメモリカード２１に書き込みを行う。
【００６３】
このように図１０に示すスイッチ判定処理（Ｓ４）において、静止画の場合は、第１位置の状態を継続して第２位置の状態へと移行すると、第２位置の状態を判定したとき静止画記録処理（Ｓ８）が実行され、撮影された静止画はメモリカード２１まで書き込みが行われる（Ｓ９）。その後、撮影レンズ１１を次の撮影に備えて、最適なレンズ位置に準備駆動する（Ｓ１０）。
【００６４】
前述の通り、第１位置の状態のときに各エリアの明るさや距離の被写界情報を得ることができる。この被写界情報からデジタルカメラは制御部のプログラムに従って自動露出値や撮影レンズの合焦位置を演算出力する。
【００６５】
一般的にはＡＥ値は、表示部２２の画面内における輝度分布のほぼ中央が適正露光量となるように演算される。撮影レンズ１１の合焦位置（ピント位置）は、前述の通り多点測距データにより最も近距離の結果に対するレンズ位置を求める。多くの場合、主要被写体が画面中央であることから適正な露出やピント位置が得られる。使用者は、デジタルカメラの表示部２２において、前述した処理結果の明るさやピント位置で被写界を確認できる。
【００６６】
しかし、主要被写体が画面中央にない場合、例えば被写界の各エリアのコントラスト差が大きいときには、主要被写体が適当な露出になっているとは限らず、また、デジタルカメラにおいて、撮影後にＰＣ等により画像補正することを前提として、やや露出アンダーに撮影する場合もある。
【００６７】
これに対応するために、例えば全画面を縦横１６×１６の２５６エリアに分け、各輝度情報が得られる構成とし、輝度情報としては０から最大までの輝度を１０の輝度レンジに分けてエリア個数別のヒストグラムを作成する。各輝度レンジの範囲に入るエリアの個数を求め、低域輝度スレッシュと高域輝度スレッシュを求める。
【００６８】
この低域輝度・高域輝度スレッシュは、全エリア個数の１／４となる６４個が占めるエリア個数の輝度レンジとし、図１２に示すようなヒストグラムが得られた場合に、エリア個数０から６４個目までは１〜３輝度レンジに入っているため低域輝度スレッシュを３輝度レンジとする。
【００６９】
また、エリア個数の明るさ最大値から６５個目は７〜１０輝度レンジに入っていることから高域輝度スレッシュを６輝度レンジとする。低域と高域の輝度レンジのレンジ差は「６−３＝３」となり、自動露出演算では、この輝度レンジの中央となる５輝度レンジの輝度が適正露光量となる露光（Ｅｖ）値を算出する。
【００７０】
また、図１３に示すようなヒストグラムである場合、低域輝度スレッシュの輝度レンジは２、高域輝度スレッシュの輝度レンジは８でありレンジ差は６となり、自動露出演算は５または６輝度レンジの輝度が適正露光量となるＥｖ値を算出する。しかし、図１３のヒストグラムでは、高域に分布するエリア個数が多く、画面全体に白っぽく露出が飛び気味の映像となる。
【００７１】
これを回避して露出を補正するための推奨設定生成部を設け、この推奨設定生成部には、前述のようにレンジ差が大きい場合に、アンダー露出になるＥｖシフト値を持った図１４（ａ）に示すテーブルを有している。例えば、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作すると、レンジ差（Δレベル）：６から−０．３Ｅｖシフトする第１推奨設定から演算して、デジタルカメラの露出に反映して、表示部２２にはその明るさで表示を行う。
【００７２】
また、推奨設定生成部に、第１推奨設定とは異なる例えば−０．２Ｅｖシフトする第２推奨設定を設ける。再度、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作すると、第２推奨設定から演算した露出を反映した明るさで表示部２２に表示する。この推奨設定を複数設けこれを選択することにより使用者が自分の所望する明るさに表示されたときに、シャッタボタンを操作すると、その露出の明るさで撮影ができる。
【００７３】
また、本実施形態におけるデジタルカメラは、シャッタボタンを操作したときに合焦位置を求める合焦枠として、表示部２２に表示する多点測距データを得る５つのａ〜ｅポイントのうち自動で最至近のポイントを選択する。
【００７４】
図１５に示す表示例では、ｂポイントを選択して、ｂポイントを実線枠で表示する。撮影レンズ１１は、ｂポイントの距離が最も合焦するように配置移動されるため、その後ろのｄポイントの被写体Ｂ’は「ぼけ」ることになる。
【００７５】
ここで、推奨設定生成部において、ｄポイントにも被写体Ｂ’があることを多点測距データから検知し、かつｂポイントとｄポイントの距離範囲が撮影レンズ１１の被写界深度内にあった場合に、使用者が推奨設定用の操作ボタンを操作することによって、第１推奨設定として、ｂポイントとｄポイントを表示部２２に合焦枠の実線表示し、その両方の被写体でおおよそ合焦できるレンズ位置をとることを示す。この状態において、シャッタボタンを操作すると、被写体Ａ’，Ｂ’のほぼピントのあった撮影ができる。
【００７６】
前述した例では、図１４（ａ）の固定テーブルから推奨値を算出していた。しかし、自動露出と手動による露出補正機能があるデジタルカメラの場合に、その使用者の所望する補正の度合いを推奨設定生成部で加味することもできる。例えば、レンジ差（Δレベル）：１０の被写界に対して、撮影者が手動で−１Ｅｖの補正をしたとする。この操作データを図１４（ｂ）の通り、推奨設定生成部の参照するテーブルに反映しても良い。つまり、レンジ差：１０の元データ−０．８Ｅｖと手動補正の−１．０Ｅｖを平均化し、テーブル値を−０．９Ｅｖに更新すれば良い。もちろん、他のテーブル値も順次値を変更する。さらに、推奨設定生成部が参照するテーブルなどのデータは、デジタルカメラ内にある固定されたデータであったり、また、前述のようにデジタルカメラを実操作したデータで更新する他に、外部から入力できても良い。
【００７７】
例えば、デジタルカメラにおいて、プロカメラマンのデータを入力すれば良い。入力手段としては、ＰＣからのＵＳＢ等のインタフェースを介した通信などの手段が考えられる。
【００７８】
また、前述した推奨設定生成部の処理は、図１０に示したフローチャートのスイッチ判定処理（Ｓ４）において、第１位置、第２位置の状態判定に加え、推奨設定用の操作ボタンの操作における判定を行う。この推奨設定用の操作ボタンの判定により前述した推奨設定の演算処理を実施し（Ｓ２０）、この推奨設定に基づいて表示部で表示処理をする（Ｓ２１）。また、この推奨設定の演算処理が実施され、さらに前述した第２位置の状態を判定して（Ｓ５ｂ）静止画の場合、静止画記録処理（Ｓ８）を行う際に、露出補正等は推奨設定に基づき処理が行われる。
【００７９】
次に、本発明の実施形態１におけるデジタルカメラの動作について図１６を参照しながら説明する。図１６はデジタルカメラの撮影モード選択を行う指示によってマクロモードを設定したときのＬＣＤモニタ（表示部）の表示画面を示す図である。図１に示すデジタルカメラのレリーズスイッチＳＷ１は、前述したように２段階のスイッチになっており、半押し（第１位置）で合焦動作を行い、さらに押し込む（第２位置）ことにより記録動作を実行する。このときの合焦動作は、図１６の画面に表示された十字マークの位置に基づいてその十字マークを囲むような矩形領域をＡＦ評価値の取得領域（例えば、山登りＡＦ制御に用いるコントラストを得るコントラスト検出領域であるエリア）として設定し、実行している。
【００８０】
なお、前述の図１５に示した例では、複数のポイントの中から選択してＡＥ／ＡＦ処理を行っていたが、本実施形態１では、１つのエリアとして、その位置および枠サイズを任意に変更する。また、前述の多点測距データを得るため、ＡＦ評価値を検知するエリアの変更を使用者の指示する操作により行うものである。
【００８１】
例えば、図２に示す表示部２２が図１６に示す状態のときに、下移動スイッチＳＷ１０を押すと図１７（ａ）のようなエリア位置変更モード設定画面へ変更され、また上移動スイッチＳＷ７を押すと図１８（ａ）のようなエリア枠変更モード設定画面へと変更される。ここでエリア位置変更モードは画面上でのＡＦ評価値の取得領域の移動することを可能とするモードであり、またエリア枠変更モードではＡＦ評価値の取得領域の大きさを変更することを可能とするモードである。
【００８２】
多点測距データを得るためＡＦ評価値を検知するエリアとして、操作部２３からの使用者の指示に基づくＣＰＵ１８の処理によって、図１７（ａ）に示すエリア位置変更モードのときには、上，下，左，右移動スイッチＳＷ７，１０，１１，８のいずれかを押すと画面中心に表示されている十字マークを移動させることができる。画面内の任意の場所に移動させ（図１７（ｂ）参照）、その後、ＯＫスイッチＳＷ１２を押すと十字マークがその位置に固定される（図１７（ｃ）参照）。固定した際にＡＦ評価値を取得する領域が再設定される。これは、上下左右の各移動スイッチ一回の押下に対する、ＡＦ評価値領域の移動量が予めＲＯＭ等のメモリ上に格納されているため、位置を固定した際にそのスイッチの押された回数から計算し、移動・設定することが可能である。
【００８３】
また、エリア枠変更モードでは図１８（ａ）の画面のように、使用者の入力指示によりＡＦ評価値の取得領域（破線で表示）が新たに表示部２２に追加表示される。このとき、左，右移動スイッチＳＷ１１，ＳＷ８を押すことによりこの破線表示の枠サイズが変更される。ここでは左移動スイッチＳＷ１１が縮小、右移動スイッチＳＷ８が拡大するようにしている（図１８（ｂ），（ｃ）参照）。任意の枠の大きさに拡大・縮小させ、その後、ＯＫスイッチＳＷ１２が押されると、その変更したＡＦ評価値の取得領域が決定される（図１８（ｄ），（ｅ）参照）。変更後の画面表示は、設定したＡＦ評価値の取得領域がデジタルカメラの初期設定された領域と異なっている場合は、実線の枠で表示され、再度エリア枠変更モードによる変更が行われるまで継続表示される。
【００８４】
本発明の実施形態２におけるデジタルカメラの動作について説明する。本実施形態２においても、前述の実施形態１でした説明と同様に、図１６のマクロモード設定のＬＣＤ表示画面にて、図１７（ａ）のエリア位置変更モード画面へ変更され、画面中心に表示の十字マークとＡＦ評価値の取得領域を画面内の任意の場所に移動し、位置を固定した際にＡＦ評価値の取得領域が再設定される。
【００８５】
本実施形態２においては、実施形態１におけるＡＦ評価値を取得するエリア枠の変更に代えて、このＡＦ評価値の取得領域を決定するために、図１９のような画面内における十字マークの位置により、例えば第１〜第３ターゲット範囲内において識別を行う。この３つのいずれかのターゲット範囲に十字マークが入っているかによって、ＡＦ評価値の取得領域は変更される。
【００８６】
例えば、図２０（ａ）に示すように十字マークが第１ターゲット範囲内に入っている場合は、ＡＦ評価値の取得領域は小さくなり、その領域が破線表示される。また、図２０（ｂ）のように十字マークが第２ターゲット範囲内にある場合は、第１ターゲット範囲内の取得領域よりは大きくなり、その領域が破線表示される。図２０（ｃ）に示すように、第３ターゲット範囲内にあっては、さらに大きなＡＦ評価値の取得領域とする。
【００８７】
なお、実施形態２において、十字マークの位置する３つのターゲット領域によりＡＦ評価値の取得領域を変動させているが、このターゲット領域は画面内において３つ以上、または３つ未満でも問題はなく、そのターゲット範囲も任意の矩形領域に設定しても良い。
【００８８】
また、実施形態１，２において、初期設定のＡＦ評価値の取得領域が変更された場合に、当然のことながら出力値が上下に変動することになる。例えば、初期設定のＡＦ評価値の取得領域において、レンズ位置によるＡＦ評価値の軌跡が、図２１（ａ）に示すような特性であった場合、ＡＦ評価値の取得領域を小さくした場合には、図２１（ｂ）に示すように全体の評価値が下がり、ピーク位置の検出が困難になる可能性も考えられる。このような場合、ＡＦ評価値の取得領域の変更後、ＡＦ評価値を取得したときには高周波成分抽出フィルタをさらに強調させることによって、ＡＦ評価値を大きくして処理を行っても良い（図２１（ｃ）参照）。
【００８９】
本実施形態１，２のように、ＡＦ評価値を取得する領域を変更する手段を設けることにより、被写体に適したＡＦスキャンを行うことが可能となる。そのため、被写体が極端に小さい場合や、被写体の凹凸が大きい場合、また背景に影響を受けるような被写体環境下においてのＡＦ評価値を用いる合焦精度が向上でき、被写体に適したＡＦスキャンが可能となり、正確なＡＦ動作を実行することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明に係る撮像装置および撮像方法は、ＡＦ評価値を検出する取得領域を被写体に応じて位置や枠サイズを変更して、被写体の大きさや、その凹凸の影響を受けることなく、正確なＡＦ動作を実行することができ、焦点等の自動検出に係り、マクロ撮影時などにおける検出処理として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施形態におけるデジタルスチルカメラの外観を示す（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図
【図２】デジタルカメラ内部のシステム構成の概要を示すブロック回路図
【図３】デジタルカメラのメイン処理を示すフローチャート
【図４】静止画記録のタイミングチャート
【図５】焦点調節について説明する図
【図６】（ａ）〜（ｃ）はＡＦの撮影レンズを移動するレンズ駆動範囲を説明する図
【図７】撮影レンズの準備駆動を示すフローチャート
【図８】（ａ），（ｂ）は撮影レンズの準備駆動を説明する図
【図９】外部出力表示の場合の準備駆動を示すフローチャート
【図１０】デジタルカメラのメイン処理におけるＡＥの処理を示すフローチャート
【図１１】（ａ）〜（ｃ）は左右センサの輝度信号を比較し、位相差Ｌから距離の算出を説明する図
【図１２】表示部の輝度レンジとエリア個数の関係を示すヒストグラム
【図１３】表示部の輝度レンジとエリア個数の関係を示す別ヒストグラム
【図１４】推奨設定生成部の（ａ）はＥｖシフト値のテーブル、（ｂ）は補正演算したＥｖシフト値のテーブルを示す図
【図１５】推奨設定生成部の多点測距データから距離の検知を説明する図
【図１６】デジタルカメラのマクロモード設定時の表示例を示す図
【図１７】（ａ）〜（ｃ）はエリア位置の変更モードの動作を説明する図
【図１８】（ａ）〜（ｅ）はエリア枠の変更モードの動作を説明する図
【図１９】ＡＦ評価値の取得領域を決定する範囲を説明する図
【図２０】（ａ）〜（ｃ）は取得領域によりエリア枠の変更を説明する図
【図２１】（ａ）取得領域に応じた評価値の変化および補正した結果を示す図
【符号の説明】
【００９２】
１’ ＬＣＤモニタ
１１ 撮影レンズ
１２ メカニカルシャッタ
１３ ＣＣＤ
１４ Ｆ／Ｅ−ＩＣ
１４ａ ＣＤＳ回路
１４ｃ Ａ／Ｄ変換器
１５ ＤＳＰ部
１６ モータドライバ
１７ ＣＣＤ駆動回路部
１８ ＣＰＵ
１９ メモリ
２０ 通信ドライバ
２１ メモリカード
２２ 表示部
２３ 操作部
２４ 第１外部装置
２５ 第２外部装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像装置において、
撮影レンズを光軸方向に移動させながら前記被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出手段と、前記コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、前記コントラスト領域変更手段により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の撮像装置であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、前記撮影モード選択手段がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出手段のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置であって、前記コントラスト領域移動手段が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段が前記コントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像方法において、
撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出工程と、前記コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更工程と有することを特徴とする撮像方法。
【請求項６】
請求項５記載の撮像方法であって、前記コントラスト領域変更工程により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示工程を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の撮像方法であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択工程と、前記撮影モード選択工程がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出工程のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動工程を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
請求項７記載の撮像方法であって、前記コントラスト領域移動工程が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段が前記コントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項１】
撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像装置において、
撮影レンズを光軸方向に移動させながら前記被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出手段と、前記コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１記載の撮像装置であって、前記コントラスト領域変更手段により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の撮像装置であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、前記撮影モード選択手段がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出手段のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動手段を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３記載の撮像装置であって、前記コントラスト領域移動手段が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段が前記コントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮影レンズを通過した光による被写体像を受光して画像データを得る撮像方法において、
撮影レンズを光軸方向に移動させながら被写体像内のコントラスト検出領域からコントラストを検出することによって焦点を検出する自動焦点検出工程と、前記コントラスト検出領域の大きさを変更するコントラスト領域変更工程と有することを特徴とする撮像方法。
【請求項６】
請求項５記載の撮像方法であって、前記コントラスト領域変更工程により変更したコントラスト検出領域を表示するコントラスト領域表示工程を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の撮像方法であって、少なくとも通常撮影モード，マクロ撮影モードを選択する撮影モード選択工程と、前記撮影モード選択工程がマクロ撮影モードの選択時に、自動焦点検出工程のコントラスト検出領域を移動するコントラスト領域移動工程を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
請求項７記載の撮像方法であって、前記コントラスト領域移動工程が移動するコントラスト検出領域の移動が所定の範囲を越えたとき、コントラスト領域変更手段が前記コントラスト検出領域の大きさを変更することを特徴とする撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００８−５２０２２（Ｐ２００８−５２０２２Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２２７７５７（Ｐ２００６−２２７７５７）
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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