JP2021067776A - 撮像装置及びその制御方法、プログラム、記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】静止画の連写撮影動作において、被写体へのピントの追従性を向上させる。【解決手段】被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子と、撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出部と、撮影準備動作中および撮影動作中において、焦点検出部の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節部とを備え、焦点検出部は、撮影動作中における焦点検出範囲を、撮影準備動作中における焦点検出範囲よりも広くする。【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像装置における焦点検出技術に関する。

撮像装置において、被写体像を撮像する撮像素子に位相差検出機能を組み込むことにより、撮影レンズのピントずれ量を撮像面において検出することができるＡＦ（オートフォーカス）方式（撮像面位相差方式）が知られている。この技術を用いることによって、ＬＶ（ライブビュー）画面を見ながら被写体にＡＦを追従させて静止画の連続撮影を行うことが可能となっている。

このようにＬＶ画像を見ながら連写撮影を行う場合、シャッターボタンの半押しで起動される撮影準備動作中は、カメラの撮像部からＬＶ画像が出力され、シャッターボタンの全押しで実行される撮影動作中は、カメラの撮像部から静止画が出力される。そのため、撮影準備動作中と撮影動作中で出力画像のフレームレートはそれぞれ異なる。例えば、撮影準部動作中は出力画像のフレームレートが１２０ｆｐｓであるのに対して、撮影動作中はフレームレートが１０ｆｐｓ（１０コマ連続撮影）のように遅くなる。そのため、焦点検出演算の周期が長くなり、動体である被写体を、焦点検出範囲から外しやすくなる。

特許文献１には、焦点調節に用いる一対の電気信号列を複数のブロックに分割し、ブロックごとにデフォーカス量の算出と遠近競合判定を行う技術が開示されている。いずれかのブロックが遠近競合であると判定されると、遠近競合ブロックの一部を含む新たなブロックに対してデフォーカス量を算出する。

特許文献２では、焦点調節に用いる所定領域を含む複数の領域のデフォーカス量を算出し、そのデフォーカス量に従って、遠近競合判定を行う。遠近競合がある場合は、各領域のデフォーカス量に従って、焦点調節に用いる領域を所定領域から設定された他の領域のいずれかに変更する。

ユーザが焦点検出エリアから不本意に主要被写体を外してしまった場合（以下、「被写体外し」と呼ぶ）、他の被写体に対するデフォーカス量を算出してしまい、それに対してピント合わせを行ってしまう。被写体外しには、主要被写体の後方の背景に外す場合（以下、「背景抜け」と呼ぶ）と、主要被写体の手前の被写体に外す場合がある。一般的に、不本意な被写体外しは前者のような背景抜けの場合が多く、後者のように手前の被写体に外す場合は、ユーザが意図的に被写体を変更している場合が多い。

特許文献３には、焦点検出エリアの検出結果に基づいて新被写体が過去被写体よりも遠くにあるか近くにあるかを判定し、新被写体が過去被写体よりも遠くにあると判定された場合は、近くにあると判定された場合よりも所定時間を長くすることが開示されている。上記の所定時間とは、同一被写体信頼性なしとなった時点から所定時間はこれまで捉え続けていた被写体を捉えているものと仮定して焦点調整を行う時間のことをいう。

特開平８−０１５６０３号公報 特開２０１５−２３２６０４号公報 特開２００６−３３０５６７号公報

しかしながら、特許文献１では、遠近競合判定により、焦点調節に用いる焦点検出演算領域を変更することは開示されているが、撮影準備動作中と撮影動作中での焦点検出演算の周期の違いについては言及されていない。そのため、連続撮影動作中に撮影準備動作中よりも焦点検出演算の周期が長くなり、移動被写体が焦点検出演算領域外に外れやすくなるという問題については開示されていない。

特許文献２では、特許文献１と同様、撮影準備動作中と撮影動作中での焦点検出演算の周期の違いについては言及されていない。そのため、やはり連続撮影動作中に撮影準備動作中よりも焦点検出演算の周期が長くなり、移動被写体が焦点検出演算領域外に外れやすくなるという問題については開示されていない。

特許文献３では、たとえ新被写体が近くに存在すると分かり、遠くにある場合に比べて所定時間を短くしたとしても、その時間が経過するまで新被写体へピントを合わせることができない。

本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、静止画の連写撮影動作において、被写体へのピントの追従性を向上させることである。

本発明に係わる撮像装置は、被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子と、
前記撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、該焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、前記焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、撮影準備動作中および撮影動作中において、前記焦点検出手段の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、前記焦点検出手段は、前記撮影動作中における前記焦点検出範囲を、前記撮影準備動作中における前記焦点検出範囲よりも広くすることを特徴とする。

本発明によれば、静止画の連写撮影動作において、被写体へのピントの追従性を向上させることが可能となる。

本発明の第１の実施形態の撮像システムの概略構成を示すブロック図。 第１の実施形態における撮像素子の画素配列の概略図。 第１の実施形態における静止画撮影処理を示すフローチャート。 第１の実施形態における焦点検出演算範囲の設定を示すフローチャート。 焦点検出演算枠と焦点検出表示枠の関係を示す図。 焦点検出演算枠と焦点検出表示枠の関係を示す図。 焦点検出演算枠と焦点検出表示枠の関係を示す図。 第２の実施形態における静止画撮影処理を示すフローチャート。 被写体乗り移り判定処理を示すフローチャート。 至近被写体の存在回数（時間）判定を示す図。 同一被写体の判定動作を示す図。 第２の実施形態の被写体乗り移り判定と従来の被写体乗り移り判定を比較する図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施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。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

（第１の実施形態）
＜撮像システムの構成＞
図１は、本発明の撮像装置の第１の実施形態である、ＡＦ追従による静止画連続撮影機能を備える撮像システムの概略構成を示すブロック図である。なお、本実施形態では、レンズ交換可能な撮像システムとして説明するが、固定レンズを有する撮像装置であってもよい。

図１に示すように、本実施形態における撮像システムは、レンズユニット１００とカメラ本体１１０とから構成されている。そして、レンズユニット１００全体の動作を統括制御するレンズ制御部１０６と、撮像システム全体の動作を統括するカメラ制御部１１７が、通信によりデータのやり取りを行う。

まず、レンズユニット１００の構成について説明する。

レンズユニット１００は、固定レンズ１０１、絞り１０２、フォーカスレンズ１０３、ズームレンズ（不図示）等により構成される撮像光学系を有する。絞り１０２は、絞り駆動部１０４によって駆動され、後述する撮像素子１１１への入射光量を制御する。フォーカスレンズ１０３は、フォーカスレンズ駆動部１０５によって駆動され、焦点調節に用いられる。不図示のズームレンズは、ズームレンズ駆動部によって駆動されることにより、画角の調節に用いられる。なお、本実施形態においては、ズームレンズ及びズームレンズ駆動部は必須の構成ではなく、無くても構わない。

絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５、ズームレンズ駆動部は、レンズ制御部１０６によって制御され、絞り１０２の開口径や、フォーカスレンズ１０３及びズームレンズの位置が制御される。ユーザによりレンズ操作部１０７に備えられたフォーカスリングやズームリング等が操作されて、フォーカス調整やズーム調整などの指示が行われた場合には、レンズ制御部１０６がユーザ操作に応じた制御を行う。なお、本実施形態でのフォーカスリングは、電子的な信号を発するロータリーエンコーダーであり、回転操作に応じてパルス信号が発生し、このパルス信号が後述するカメラ制御部１１７に送信される。カメラ制御部１１７はフォーカスリングから受信したパルス信号に基づいてレンズ制御部１０６にフォーカスレンズ１０３の駆動制御信号を送信する。レンズ制御部１０６は、カメラ制御部１１７から受信した制御命令や制御情報に応じて、絞り駆動部１０４、フォーカスレンズ駆動部１０５、ズームレンズ駆動部の制御を行うと共に、レンズ情報をカメラ制御部１１７に送信する。フォーカスレンズ駆動部１０５は、モーターなどの駆動部、アクチュエータ等により、レンズを駆動する。

次に、カメラ本体１１０の構成について説明する。

カメラ本体１１０において、撮像素子１１１は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサにより構成され、レンズユニット１００の撮像光学系を通過した光束が、撮像素子１１１の受光面上に結像される。そして、形成された被写体像が、撮像素子１１１のフォトダイオード（光電変換部）によって入射光量に応じた電荷に光電変換され、蓄積される。各フォトダイオードに蓄積された電荷は、カメラ制御部１１７の指令に従ってタイミングジェネレータ１１８から与えられる駆動パルスに基づいて、電荷に応じた電圧信号として撮像素子１１１から順次読み出される。なお、撮像素子１１１の詳細構成については後述するが、本実施形態における撮像素子１１１は、通常の撮像信号の他に、位相差方式の焦点検出に用いることのできる一対のフォーカス用信号を出力することができる。

撮像素子１１１から読み出された撮像信号及びフォーカス用信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２に入力され、リセットノイズを除去するための相関二重サンプリング、ゲインの調節、信号のデジタル化を行う。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２は、処理した撮像信号をカメラ信号処理部１１３に、フォーカス用信号をフォーカス信号処理部１１４に出力する。

カメラ信号処理部１１３は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２から出力された撮像信号に対して各種の画像処理を施して、映像信号を生成する。表示部１１５は、ＬＣＤや有機ＥＬ等の表示デバイスを有し、カメラ信号処理部１１３から出力された映像信号に基づく画像を表示する。また、撮像信号の記録を行う記録モードの場合には、撮像信号はカメラ信号処理部１１３から記録部１１６に送られ、光ディスク、半導体メモリ（メモリーカード）、磁気テープ等の記録媒体に記録される。

フォーカス信号処理部１１４は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１１２から出力された一対のフォーカス用信号を基に相関演算を行って焦点状態を検出する。ここでは、相関量、デフォーカス量、信頼性情報（二像一致度、二像急峻度、コントラスト情報、飽和情報、キズ情報等）を算出する。そして、算出したデフォーカス量と信頼性情報をカメラ制御部１１７へ出力する。また、カメラ制御部１１７は、取得したデフォーカス量や信頼性情報を基に、これらを算出する設定の変更をフォーカス信号処理部１１４に通知する。

カメラ制御部１１７は、カメラ本体１１０内の各ブロックと情報をやり取りして制御を行う。また、カメラ本体１１０内の処理だけでなく、ユーザによる操作を受け付け、ユーザにより操作されたカメラ操作部１１９からの入力に応じて、電源のＯＮ／ＯＦＦ、設定の変更、記録を制御する。また、前述したように、レンズユニット１００内のレンズ制御部１０６と情報をやり取りし、撮像光学系の制御命令や制御情報を送信し、またレンズユニット１００内の情報を取得する。

カメラ制御部１１７は、不揮発性メモリ１２０に記録されたプログラムを実行することで、後述する本実施形態の各処理を実現する。システムメモリ１２１は例えばＲＡＭであり、カメラ制御部１１７は、カメラ制御部１１７の動作用の定数、変数、不揮発性メモリ１２０から読みだしたプログラム等をシステムメモリ１２１に展開する。

不揮発性メモリ１２０は、電気的に消去・記録可能なメモリであり、例えばＥＥＰＲＯＭ等が用いられる。不揮発性メモリ１２０には、カメラ制御部１１７の動作用の定数、プログラム等が記憶（格納）される。ここでいう、プログラムとは、本実施形態において後述する各種フローチャートを実行するためのプログラムのことである。

＜撮像素子の構成＞
図２は、本実施形態における撮像素子１１１の画素配列の概略を示す図である。

図２は、本実施形態で撮像素子１１１として用いられる２次元ＣＭＯＳセンサの画素配列を、撮像画素の４列×４行の範囲で（焦点検出画素の配列としては８列×４行の範囲）で示したものである。

本実施形態において、画素群２００は２列×２行の画素からなり、ベイヤー配列のカラーフィルタにより覆われているものとする。そして、画素群２００において、Ｒ（赤）の分光感度を有する画素群２００Ｒが左上の位置に、Ｇ（緑）の分光感度を有する画素２００Ｇが右上と左下の位置に、Ｂ（青）の分光感度を有する画素群２００Ｂが右下の位置に配置されている。さらに、本実施形態の撮像素子１１１は、撮像面位相差方式の焦点検出を行うために、各画素は、１つのマイクロレンズ２０１に対し、複数のフォトダイオード（光電変換部）を保持している。本実施形態では、各画素、２列×１行に配列された２つのフォトダイオード２０２，２０３により構成されているものとする。これにより、撮像光学系の射出瞳を分割して焦点検出信号を出力可能となる。

撮像素子１１１は、図２に示す２列×２行の画素（４列×２行のフォトダイオード）からなる画素群２００を撮像面上に多数配置することで、撮像信号及びフォーカス用信号の取得を可能としている。

このような構成を有する各画素では、光束をマイクロレンズ２０１で分離し、フォトダイオード２０２，２０３に結像させる。そして、２つのフォトダイオード２０２，２０３からの信号を加算した信号（Ａ＋Ｂ信号）を撮像信号、個々のフォトダイオード２０２，２０３からそれぞれ読み出した２つの信号（Ａ像信号、Ｂ像信号）をフォーカス用信号として用いる。なお、撮像信号とフォーカス用信号とをそれぞれ読み出してもよいが、処理負荷を考慮して、次のようにしてもよい。即ち、撮像信号（Ａ＋Ｂ信号）と、フォトダイオード２０２，２０３のいずれか一方のフォーカス用信号（例えばＡ信号）とを読み出し、差分を取ることで、もう一方のフォーカス用信号（例えばＢ信号）を取得してもよい。

なお、本実施形態では、各画素において、１つのマイクロレンズ２０１に対して２つのフォトダイオード２０２，２０３を有する構成としているが、フォトダイオードの数は２つに限定されず、それ以上であってもよい。また、マイクロレンズ２０１に対して受光部の開口位置が異なる画素を複数有するようにしてもよい。つまり、結果としてＡ像信号とＢ像信号といった位相差検出可能な位相差検出用の２つの信号が得られる構成であればよい。

また、図２では、全ての画素が複数のフォトダイオードを有する構成を示しているが、これに限られるものではなく、撮像素子１１１を構成する通常画素内に、図２に示すような焦点検出用画素を離散的に設ける構成であってもよい。

以下、本実施形態における、カメラ制御部１１７が実行するＡＦ追従しながら静止画撮影を行う制御について、図３から図７を用いて説明する。本実施形態では、ＡＦ追従による静止画撮影において、撮影準備動作中と撮影動作中で、１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを変更する。

なお、本実施形態においては、カメラ操作部１１９に配置されたレリーズボタンを半押し（スイッチＳＷ１をＯＮ）することにより、ＡＦ（オートフォーカス）、ＡＥ（自動露出制御）などの撮影準備動作が行われる。また、上記のレリーズボタンを全押し（スイッチＳＷ２をＯＮ）することにより、実際の撮影動作が実行される。

図３は、本実施形態におけるＡＦ追従による静止画撮影処理に関するフローチャートである。図４は、本実施形態における焦点検出演算範囲の設定処理に関するフローチャートである。図５は、実施形態における１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを変える場合の撮影準備動作中の焦点検出演算枠とファインダーに表示される焦点検出表示枠との関係の一例を示す図である。図６は、実施形態における１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを変える場合の撮影動作中の焦点検出演算枠と焦点検出表示枠との関係の一例を示す図である。図７は、本実施形態における焦点検出演算枠の枠数を変える場合の、撮影動作中における焦点検出演算枠と焦点検出表示枠との関係の一例を示す図である。

図３を用いて、ＡＦ追従による静止画撮影処理について説明する。図３のフローチャートの処理は、カメラ本体１１０の電源がＯＮされて、且つレリーズボタンが操作されておらずライブビュー動作を行う指示のみがなされている状態（撮影待機状態、撮影待機中）から開始されるものとする。

まず、ステップＳ３０１おいて、カメラ制御部１１７は、後述する焦点調節処理を行う領域を決めるための焦点検出演算範囲の設定処理を行う。焦点検出演算範囲の設定処理の詳細については後述する。

ステップＳ３０２では、カメラ制御部１１７は、常におおまかな焦点調節を行うコンティニュアスＡＦ処理を行う。これは、ワンショットＡＦ処理を行うときに素早く合焦停止できるようにするためである。

ステップＳ３０３では、カメラ制御部１１７は、ユーザによりレリーズボタンの半押しが行われて、撮影準備動作が指示されたか否かを判定する。撮影準備動作が指示されたと判定した場合はステップＳ３０４へ進み、そうでない場合はステップＳ３０１へ戻る。

ステップＳ３０４では、カメラ制御部１１７は、Ｓ３０１と同様に、焦点調節処理を行う領域を決めるための焦点検出演算範囲の設定処理を行う。

ステップＳ３０５では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ３０４で設定された焦点検出演算範囲において、１回だけ焦点調節を行うワンショットＡＦ処理を行う。焦点調節は、合焦停止していない状態でのフォーカスレンズの駆動及び、合焦停止の判定を行うものである。

ステップＳ３０６では、カメラ制御部１１７は、ユーザによりレリーズボタンの全押しが行われて、撮影動作が指示されたか否かを判定する。撮影動作が指示されたと判定した場合はステップＳ３０７へ進み、そうでない場合はステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０７では、静止画の撮影を行う。

ステップＳ３０８では、カメラ制御部１１７は、ユーザにより撮影準備動作が指示されたか否かを判定する。撮影準備動作が指示された（撮影準備動作を保持する操作と撮影動作から撮影準備動作へ切り替える操作が該当する）と判定した場合はステップＳ３０９へ進み、そうでない場合は、本フローチャートの処理を終了する。

ステップＳ３０９では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ３０１、Ｓ３０４と同様に焦点検出演算範囲の設定処理を行う。

ステップＳ３１０では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ３０９で設定された焦点検出演算範囲において、継続して焦点調節を行うサーボＡＦ処理を行う。その後、ステップＳ３０６へ戻る。ユーザがレリーズボタンの全押しを続けて、撮影動作が継続して実施されると、静止画連続撮影となる。

以下に、図３のＳ３０１、Ｓ３０４、Ｓ３０９で行われる焦点検出演算範囲の設定処理について、図４のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ４０１では、カメラ制御部１１７は、撮影待機状態、撮影準備動作状態、撮影動作状態のどの状態かを判定する。撮影待機状態と判定した場合はステップＳ４０２へ進み、撮影準備動作状態と判定した場合はステップＳ４０３へ進み、撮影動作状態と判定した場合はステップＳ４０４へ進む。

ステップＳ４０２〜ステップＳ４０４では、カメラ制御部１１７は、１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを設定する。撮影準備動作状態での焦点検出演算枠の大きさである第１の大きさより、撮影動作状態での焦点検出演算枠の大きさである第２の大きさの方を大きくする。なお、撮影待機状態では、焦点検出演算枠の大きさを、撮影準備動作状態の場合と同じ第１の大きさにしているが、異なる大きさであってもよい。また、１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを変更する代わりに、焦点検出演算枠の枠数を変えて設定してもよい。

ステップＳ４０５では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ４０２〜ステップＳ４０４のいずれかで設定された１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさに基づいて、複数枠で構成される全体の焦点検出演算範囲を設定する。

図５、図６、図７は、焦点検出表示枠、焦点検出表示枠の範囲、焦点検出演算枠を示す図である。図５、図６、図７においては、ユーザが設定する焦点検出表示枠５００，６００，７００、焦点検出表示枠の範囲５０１，６０１，７０１、焦点検出演算枠の範囲５０２，６０２，７０２が示されている。焦点検出演算枠の範囲内（焦点検出範囲内）に複数の焦点検出演算枠が配置されている。

図５、図６は、ステップＳ４０２〜ステップＳ４０４で説明した１枠あたりの焦点検出演算枠（焦点検出枠）の大きさを設定する一例を示す図である。撮影準備動作中は焦点検出演算枠の範囲５０２が焦点検出表示枠の範囲５０１の範囲内となるように、撮影動作中は焦点検出演算枠の範囲６０２が焦点検出表示枠の範囲６０１より広くなるように１枠あたりの焦点検出演算枠の大きさを変える。そして、ステップＳ４０５において、全体の焦点検出演算範囲５０２，６０２を設定する。図７は、ステップＳ４０２〜ステップＳ４０４で焦点検出演算枠の枠数を設定した場合の一例を示す図である。撮影準備動作中は図５の状態であり、撮影動作中は焦点検出演算枠の範囲７０２が焦点検出表示枠の範囲７０１より広くなるように焦点検出演算枠の枠数を多くする。そして、ステップＳ４０５で全体の焦点検出演算範囲７０２を設定する。なお、上記の説明では、焦点検出演算枠の範囲６０２，７０２を広くしても焦点検出表示枠の範囲５０１は変更しないように説明したが、焦点検出表示枠の範囲５０１を焦点検出演算枠に応じて広くするようにしてもよい。

既に従来技術の欄でも説明したように、撮像面位相差ＡＦが可能なカメラにおいて、ライブビュー（ＬＶ）画像を見ながら連写撮影を行う場合、撮影準備動作中は、カメラの撮像部からＬＶ画像が出力され、撮影動作中は、カメラの撮像部から静止画が出力される。そのため、撮影準備動作中と撮影動作中で出力画像のフレームレートがそれぞれ異なる。例えば、撮影準部動作中は出力画像のフレームレートが１２０ｆｐｓであるのに対して、撮影動作中はフレームレートが１０ｆｐｓ（１０コマ連続撮影）のように遅くなる。そのため、焦点検出演算の周期が長くなり、動体である被写体を、焦点検出範囲から外しやすくなる。

このような問題に対し、本実施形態では、静止画の連続撮影中に、動体である被写体に対して焦点検出表示枠より広い焦点検出演算範囲を設定する。言い換えれば、撮影準備動作中よりも、静止画の連続撮影中の方が焦点検出演算範囲が広くなるように設定する。これにより、撮影準備動作中よりも撮影動作中の方が焦点検出演算の周期が長くなって、主被写体が焦点検出表示枠から外れやすくなっても、主被写体を見失わずにＡＦを追従させることができる。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について説明する。従来、連写撮影でのサーボＡＦ制御では、主たる被写体に焦点を合わせると、その被写体を捕捉して焦点を合わせ続ける（以下、ロックオンと呼ぶ）ように制御する。その場合、一旦被写体がロックオンされると、新しい主たる被写体が発見された時に、現在ロックオンしている被写体と新しい被写体が同一被写体であるか否かを判定する。そして、同一被写体ではないと判定された場合に、ロックオンを解除し、新しい主たる被写体に焦点を合わせるように制御する。その場合、同一被写体ではないと判定するまでに所定の判定時間を必要とする。従来では、この同一被写体の判定時間の間は新しい被写体にロックオンを変更することはできなかった。つまり、それまでロックオンしていた被写体が間違った被写体であっても、それが修正されるまでに時間がかかっていた。

これに対し、本実施形態では、ＡＦ追従による静止画撮影において、現在焦点が合っている距離よりも近い距離に被写体が存在する至近被写体存在回数（あるいは時間）が所定以上のとき、同一被写体の判定時間中であっても新被写体にロックオンを変更する。つまり、現在ロックオンしている被写体よりも近くに別の被写体が多くの回数あるいは長い時間検出される場合、そちらが正しい被写体であると判断して、その被写体にロックオンを変更する。

図８は、本実施形態におけるＡＦ追従による静止画撮影処理に関するフローチャートである。図９は、本実施形態における被写体乗り移り判定処理に関するフローチャートである。図１０は、本実施形態における至近被写体の存在回数（または時間）判定による被写体乗り移り動作の一例を示す図である。図１１は、同一被写体判定による被写体乗り移り動作の一例を示す図である。図１２は、本実施形態における被写体乗り移り判定と従来の被写体乗り移り判定を比較する図である。

まず、図８を用いて、本実施形態におけるＡＦ追従による静止画撮影処理について説明する。

ステップＳ８０１では、カメラ制御部１１７は、ユーザによりレリーズボタンの半押しが行われて、撮影準備動作が指示されたか否かを判定する。撮影準備動作が指示されたと判定した場合はステップＳ８０２へ進み、そうでない場合はステップＳ８１０へ進む。

ステップＳ８０２では、カメラ制御部１１７は、１回だけ焦点調節を行うワンショットＡＦ処理を行う。焦点調節は、合焦停止していない状態でのフォーカスレンズの駆動及び、合焦停止の判定を行うものである。

ステップＳ８０３では、カメラ制御部１１７は、合焦停止した位置における被写体を捕捉する（上述したロックオン）。

ステップＳ８０４では、被写体のロックオン状態となったので、ロックオンしてからの経過時間の計測を開始する。ロックオンが解除されるまでステップＳ８０２のワンショットＡＦ処理で合焦停止した位置での被写体を捕捉し続ける。

ステップＳ８０５では、カメラ制御部１１７は、ユーザによりレリーズボタンの全押しが行われて、撮影動作が指示されたか否かを判定する。撮影動作が指示されたと判定した場合はステップＳ８０６へ進み、そうでない場合はステップＳ８０７へ進む。

ステップＳ８０６では、静止画の撮影を行う。

ステップＳ８０７では、カメラ制御部１１７は、ユーザにより撮影準備動作が指示されたか否かを判定する。撮影準備動作が指示された（撮影準備動作を保持する操作と撮影動作から撮影準備動作へ切り替える操作が該当する）と判定した場合はステップＳ８０８へ進み、そうでない場合は、ステップＳ８１０へ進む。

ステップＳ８０８では、後述する被写体乗り移り判定を行う。被写体乗り移り判定の詳細については後述する。

ステップＳ８０９では、ロックオンしている被写体に対して、継続して焦点調節を行うサーボＡＦ処理を行う。その後、ステップＳ８０５へ戻る。ユーザがレリーズボタンの全押しを続けて、撮影動作が継続して実施されると、静止画連続撮影となる。

ステップＳ８０１とＳ８０７で、カメラの電源がＯＮされて、且つレリーズボタンが操作されておらずライブビュー動作を行っている状態（撮影待機状態）と判定された後のステップＳ８１０では、カメラ制御部１１７は、被写体のロックオンの解除を行う。

ステップＳ８１１では、ロックオン時間計測中の場合は計測を終了する。

次に、図９のフローチャートを用いて、本実施形態における被写体乗り移り判定処理について説明する。この判定処理は、図８のステップＳ８０６〜Ｓ８０９の動作が一回行われるたびに、Ｓ８０８において実行される。

ステップＳ９０１では、カメラ制御部１１７は、撮像画面の所定の範囲の複数の焦点検出枠について、至近被写体の存在回数（時間）判定や同一被写体判定で使用するデフォーカス量の算出を行う。

ステップＳ９０２では、カメラ制御部１１７は、ロックオンしてからの経過時間が所定時間経過したか否かを判定する。経過していないと判定した場合はステップＳ９０３へ進み、経過したと判定した場合はステップＳ９１１へ進む。

ステップＳ９０３では、ステップＳ９０１で算出したデフォーカス量に基づいて、現在ロックオンしている距離よりも至近側に被写体が存在する焦点検出枠数の全体の焦点検出枠数に対する割合（至近割合）を算出する。このとき、デフォーカス量の信頼性が高い枠のみを対象としてもよい。

ステップＳ９０４では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ９０３で算出した割合が所定以上か否かを判定する。所定以上と判定した場合はステップＳ９０５へ進み、そうでない場合はステップＳ９０６へ進む。

ステップＳ９０５では、カメラ制御部１１７は、図８のステップＳ８０６〜Ｓ８０９を実行するごとに行われる至近被写体が存在するかの判定において存在すると判定された回数、または時間をカウントする。至近被写体の存在回数（または時間）の判定によるカウントの一例を図１０に示す。

図１０においては、連写撮影の３回目、６回目、７回目、８回目、９回目の撮影において、現在ロックオンしている距離よりも至近側に被写体が存在する焦点検出枠数の割合が、枠数の割合の閾値以上となっている。この時、至近被写体が存在する回数（または時間）は、３回目、６回目、７回目、８回目、９回目の撮影において１づつカウントされて増加する。そのため、至近被写体が存在する回数（または時間）の閾値が例えば５であれば、９回目の撮影において至近被写体が存在する回数（または時間）が５以上となり、閾値以上となる。本実施形態では、後述するステップＳ９１１〜Ｓ９１３において、至近被写体が存在する回数（または時間）が閾値以上となると、その至近被写体が正しいＡＦの対象であると判断し、同一被写体判定を行うことなく、新たな被写体にＡＦのロックオンを変更する。

図９に戻り、ステップＳ９０６では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ９０５でのカウント値が所定以上か否かを判定する。所定以上と判定した場合はステップＳ９１１へ進み、そうでない場合はステップＳ９０７へ進む。

ステップＳ９０７では、カメラ制御部１１７は、同一被写体判定を行う。図１１に示すロックオンしている被写体（現被写体）と新被写体とのデフォーカス量差を算出して、所定閾値以上か否かで同一被写体かを判定する一例を示す。この同一被写体判定は、前述した従来のサーボＡＦでの同一被写体判定と同じである。

図１１においては、連写撮影の６回目の撮影において、現被写体と新被写体のデフォーカス量差がデフォーカス量の閾値を超えている。そのため、この６回目の撮影の判定により、現被写体と新被写体のデフォーカス量差が閾値以上で、同一被写体ではないと判定する。そして、後述するステップＳ９０９のように、この６回目の撮影の時点から、予め設定されている同一被写体の判定設定時間が経過するまでの間に現被写体のロックオンを解除し、同一被写体の判定設定時間が経過した時点で、新被写体にロックオンを変更する。

図９に戻り、ステップＳ９０８では、カメラ制御部１１７は、ステップＳ９０７の結果に基づいて同一被写体か否かを判定する。同一被写体と判定した場合はステップＳ９１０へ進み、そうでない場合はステップＳ９０９へ進む。

ステップＳ９０９では、カメラ制御部１１７は、捕捉している現被写体が新被写体と同一ではないため、ロックオンを解除しレンズ駆動を停止させる。

ステップＳ９１０では、カメラ制御部１１７は、捕捉している現被写体が新被写体と同一であるため、ロックオンを継続して捕捉し続ける。

ステップＳ９０２であらかじめ設定されたロックオンの継続時間が経過した、あるいはステップＳ９０６で至近被写体の存在回数（または時間）が所定以上と判定されたステップＳ９１１では、新被写体を捕捉し直すためにロックオン時間計測を終了する。

ステップＳ９１２では、カメラ制御部１１７は、同様に至近被写体の存在回数（時間）をリセットする。

ステップＳ９１３では、カメラ制御部１１７は、現被写体から新被写体へロックオン対象を変更し、新被写体を捕捉し直す。

図１２は、本実施形態における被写体乗り移り判定と従来の被写体乗り移り判定を比較する図である。従来では、現在ロックオンしている被写体と新たな被写体が同一被写体であるか否かを判定した後に、ロックオンを変更している。これに対し、本実施形態では、同一被写体判定の設定時間中であっても、至近被写体の存在回数（または時間）が所定以上のときは新被写体にロックオンを変更する。これにより、ＡＦで背景に焦点が合ってしまった場合などでも、素早く正しい被写体に焦点を合わせることが可能となる。

なお、カメラ制御部１１７が行うものとして説明した上述の各種制御は１つのハードウェアが行ってもよいし、複数のハードウェア（例えば、複数のプロセッサーや回路）が処理を分担することで、装置全体の制御を行ってもよい。

また、上述した実施形態においては、本発明を撮像システムに適用した場合を例にして説明したが、本発明はこの例に限定されず、ＡＦ追従による静止画連続撮影ができる撮像装置であれば適用可能である。すなわち、本発明はパーソナルコンピュータやＰＤＡ、携帯電話端末、ゲーム機などに適用可能である。

また、撮像装置本体に限らず、有線または無線通信を介して撮像装置（ネットワークカメラを含む）と通信し、撮像装置を遠隔で制御する制御装置にも本発明を適用可能である。撮像装置を遠隔で制御する装置としては、例えば、スマートフォンやタブレットＰＣ、デスクトップＰＣなどの装置である。制御装置側で行われた操作や制御装置側で行われた処理に基づいて、制御装置側から撮像装置に各種動作や設定を行わせるコマンドを通知することにより、撮像装置を遠隔から制御可能である。

（他の実施形態）
また本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読み出し実行する処理でも実現できる。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現できる。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１００：レンズユニット、１０６：レンズ制御部、１１０：カメラ本体、１１１：撮像素子、１１３：カメラ信号処理部、１１４：フォーカス信号処理部、１１：カメラ制御部、１１９：カメラ操作部

Claims (18)

1. 被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子と、
   前記撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、該焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、前記焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
   撮影準備動作中および撮影動作中において、前記焦点検出手段の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、
   前記焦点検出手段は、前記撮影動作中における前記焦点検出範囲を、前記撮影準備動作中における前記焦点検出範囲よりも広くすることを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点検出手段は、前記焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、被写体のデフォーカス量を求めることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記焦点検出手段は、前記撮影動作中において、前記焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれの大きさを、前記撮影準備動作中よりも大きくすることにより、前記焦点検出範囲を広くすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
4. 前記焦点検出手段は、前記撮影動作中において、前記焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠の数を、前記撮影準備動作中よりも多くすることにより、前記焦点検出範囲を広くすることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
5. 前記焦点検出手段は、前記撮影準備動作中は、前記焦点検出範囲を、ファインダーに表示する焦点検出範囲を示す焦点検出表示枠の範囲と同じ広さに設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮影動作中に前記焦点検出範囲を広くする場合に、前記焦点検出表示枠の範囲も広くすることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記焦点検出手段は、前記撮影準備動作が行われる前の撮影待機中において、前記焦点検出範囲を、前記撮影準備動作中の前記焦点検出範囲と同じ広さに設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子と、
   前記撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、該焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、前記焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出手段と、
   撮影動作中において、前記焦点検出手段の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節手段と、を備え、
   前記焦点調節手段は、焦点調節を追従させている被写体よりも焦点検出の結果が至近側を示す前記焦点検出枠の数の全ての焦点検出枠の数に対する割合である至近割合が所定以上である回数または時間が閾値以上である場合に、前記至近側の被写体に焦点調節を追従させるように、焦点調節を変更することを特徴とする撮像装置。
9. 前記焦点調節を追従させている被写体と、前記至近側の被写体とが同一の被写体であるか否かを判定する判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記判定手段は、前記焦点調節を追従させている被写体と、前記至近側の被写体とのデフォーカス量の差が所定の閾値より大きい場合に、前記焦点調節を追従させている被写体と前記至近側の被写体とが同一の被写体ではないと判定することを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記焦点調節手段は、前記焦点調節を追従させている被写体と前記至近側の被写体とが同一の被写体ではないと判定された場合に、前記焦点調節の追従を停止することを特徴とする請求項１０に記載の撮像装置。
12. 前記判定手段により、前記焦点調節を追従させている被写体と、前記至近側の被写体とが同一の被写体ではないと判定された場合に、前記焦点調節手段は、同一被写体ではないと判定されてから所定の時間の後に、前記至近側の被写体に焦点調節を追従させるように、焦点調節を変更することを特徴とすることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記焦点調節手段は、同一被写体ではないと判定されてから前記所定の時間の後は、前記至近割合が所定以上である回数または時間のカウントを停止することを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記焦点調節手段は、焦点検出の信頼性が高い前記焦点検出枠について、前記至近割合が所定以上である回数または時間のカウントを行うことを特徴とする請求項８乃至１３のいずれか１項に記載の撮像装置。
15. 被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
    前記撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、該焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、前記焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程と、
    撮影準備動作中および撮影動作中において、前記焦点検出工程の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節工程と、を有し、
    前記焦点検出工程では、前記撮影動作中における前記焦点検出範囲を、前記撮影準備動作中における前記焦点検出範囲よりも広くすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
16. 被写体像を撮像した撮像信号と、撮像光学系の射出瞳の異なる領域を通過した光を光電変換した焦点検出用の像信号とを出力可能な撮像素子を備える撮像装置を制御する方法であって、
    前記撮像素子の画面において、焦点検出を行う焦点検出範囲を設定し、該焦点検出範囲内の複数の焦点検出枠のそれぞれにおいて、前記焦点検出用の像信号に基づいて焦点検出を行う焦点検出工程と、
    撮影動作中において、前記焦点検出工程の出力に基づいて、被写体に追従する焦点調節を行う焦点調節工程と、を有し、
    前記焦点調節工程では、焦点調節を追従させている被写体よりも焦点検出の結果が至近側を示す前記焦点検出枠の数の全ての焦点検出枠の数に対する割合である至近割合が所定以上である回数または時間が閾値以上である場合に、前記至近側の被写体に焦点調節を追従させるように、焦点調節を変更することを特徴とする撮像装置の制御方法。
17. 請求項１５または１６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラム。
18. 請求項１５または１６に記載の制御方法の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。

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