特許 6874251 装置、撮像装置、移動体、方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6874251

(24)【登録日】2021年4月26日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】装置、撮像装置、移動体、方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/36 20210101AFI20210510BHJP

   G03B 15/00 20210101ALI20210510BHJP

   G03B 13/36 20210101ALI20210510BHJP

   H04N 5/222 20060101ALI20210510BHJP

   G01C 3/06 20060101ALI20210510BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20210510BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/36

   G03B15/00 U

   G03B13/36

   G03B15/00 H

   H04N5/222 100

   G01C3/06 120P

   H04N5/232 120

【請求項の数】10

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2019-135369(P2019-135369)

(22)【出願日】2019年7月23日

(65)【公開番号】特開2021-18376(P2021-18376A)

(43)【公開日】2021年2月15日

【審査請求日】2019年7月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】513068816

【氏名又は名称】エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＺ ＤＪＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】高宮 誠

【審査官】 登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−２１８２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０４４８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１７７７４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／３６

Ｇ０１Ｃ ３／０６

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、前記撮像面と前記フォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得し、
前記第１画像のぼけ量及び前記第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得し、
前記撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量を取得し、
前記第２画像のぼけ量及び前記第３画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得し、
前記第１予測値と前記第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定する
ように構成された回路を備え、
前記第１位置関係、前記第２位置関係、及び前記第３位置関係のそれぞれは、前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの位置を示し、
前記第１予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第１目標位置を示し、
前記第２予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第２目標位置を示し、
前記第１位置関係及び前記第２位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第１基準位置とし、前記第２位置関係及び前記第３位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第２基準位置として、前記回路は、
前記第１基準位置と前記第２基準位置との差に対する前記第１目標位置と前記第２目標位置との差の比率を算出し、
前記第２目標位置を前記比率で除することによって前記第２目標位置の補正値を算出し、
前記第２基準位置に対する前記補正値が示す位置を、前記被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの目標位置を示す前記目標値として算出するよう構成される
装置。

【請求項2】

前記回路は、前記目標値に基づいて、前記撮像装置の合焦制御を実行するように構成される
請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記回路は、
前記第１画像のぼけ量と前記第２画像のぼけ量とを取得し、
前記第１画像のぼけ量及び前記第２画像のぼけ量に基づいて前記第１予測値を取得し、
前記第１予測値の信頼値が予め定められた第１の値以上の場合に、前記第１予測値に基づいて前記撮像装置の合焦制御を実行し、
前記第１予測値の信頼値が予め定められた前記第１の値より低い場合に、前記第３画像のぼけ量を取得し、前記第２画像のぼけ量及び前記第３画像のぼけ量に基づいて前記第２予測値を取得し、前記目標値に基づいて、前記撮像装置の合焦制御を実行するよう構成される
請求項２に記載の装置。

【請求項4】

第２の値を前記第１の値より低い値として、前記回路は、
前記第１予測値の信頼値が前記第２の値より低い場合に、前記第３画像を取得せずに、前記第１予測値に基づく前記撮像装置の合焦制御を行わず、
前記第１予測値の信頼値が前記第１の値より低く、かつ、前記第２の値以上の場合に、前記第３画像のぼけ量を取得し、前記第２画像のぼけ量及び前記第３画像のぼけ量に基づいて前記第２予測値を取得し、前記目標値に基づいて、前記撮像装置の合焦制御を実行するよう構成される
請求項３に記載の装置。

【請求項5】

撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、前記撮像面と前記フォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得し、
前記第１画像のぼけ量及び前記第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得し、
前記撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量と、前記撮像面と前記フォーカスレンズとが第４位置関係にある状態で撮像された第４撮像画像に含まれる第４画像のぼけ量を取得し、
前記第３画像のぼけ量及び前記第４画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得し、
前記第１予測値と前記第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定する
ように構成された回路を備え、
前記第１位置関係、前記第２位置関係、前記第３位置関係、及び前記第４位置関係のそれぞれは、前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの位置を示し、
前記第１予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第１目標位置を示し、
前記第２予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第２目標位置を示し、
前記第１位置関係及び前記第２位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第１基準位置とし、前記第３位置関係及び前記第４位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第２基準位置として、前記回路は、
前記第１基準位置と前記第２基準位置との差に対する前記第１目標位置と前記第２目標位置との差の比率を算出し、
前記第２目標位置を前記比率で除することによって前記第２目標位置の補正値を算出し、
前記第２基準位置に対する前記補正値が示す位置を、前記被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの目標位置を示す前記目標値として算出するよう構成される
装置。

【請求項6】

請求項１から５のいずれか一項に記載の装置と、
前記撮像面を備えるイメージセンサと
を備える撮像装置。

【請求項7】

請求項６に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の姿勢を制御可能に支持する支持機構と
を備える撮像システム。

【請求項8】

請求項６に記載の撮像装置を搭載して移動する移動体。

【請求項9】

撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、前記撮像面と前記フォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得する段階と、
前記第１画像のぼけ量及び前記第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得する段階と、
撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量を取得する段階と、
前記第２画像のぼけ量及び前記第３画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得する段階と、
前記第１予測値と前記第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの前記撮像面と前記フォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定する段階と
を備え、
前記第１位置関係、前記第２位置関係、及び前記第３位置関係のそれぞれは、前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの位置を示し、
前記第１予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第１目標位置を示し、
前記第２予測値は、被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの第２目標位置を示し、
前記第１位置関係及び前記第２位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第１基準位置とし、前記第２位置関係及び前記第３位置関係の少なくとも一方に基づいて定められる前記フォーカスレンズの位置を第２基準位置として、前記目標値を決定する段階は、
前記第１基準位置と前記第２基準位置との差に対する前記第１目標位置と前記第２目標位置との差の比率を算出し、
前記第２目標位置を前記比率で除することによって前記第２目標位置の補正値を算出し、
前記第２基準位置に対する前記補正値が示す位置を、前記被写体に合焦するときの前記撮像面に対する前記フォーカスレンズの目標位置を示す前記目標値として算出する
方法。

【請求項10】

請求項９に記載の方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、装置、撮像装置、移動体、方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ＤＦＤ方式で被写体までの距離を計測する技術が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１３−２４２６１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

被写体によって被写体距離の検出精度が低下する場合があるという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一態様に係る装置は、撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得するよう構成された回路を備える。回路は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得するよう構成されている。回路は、撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量を取得するよう構成されている。第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得するよう構成されている。回路は、第１予測値と第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定するよう構成されている。

【0005】

第１位置関係、第２位置関係、及び第３位置関係のそれぞれは、撮像面に対するフォーカスレンズの位置を示してよい。第１予測値は、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの第１目標位置を示してよい。第２予測値は、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの第２目標位置を示してよい。回路は、第１目標位置と第２目標位置との差を用いて、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの目標位置を示す目標値を決定するように構成されてよい。

【0006】

第１位置関係及び第２位置関係の少なくとも一方に基づいて定められるフォーカスレンズの位置を第１基準位置とし、第２位置関係及び第３位置関係の少なくとも一方に基づいて定められるフォーカスレンズの位置を第２基準位置として、回路は、第１基準位置と第２基準位置との差に対する第１目標位置と第２目標位置との差を用いて、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの目標位置を示す目標値を決定するように構成されてよい。

【0007】

回路は、第１基準位置と第２基準位置との差に対する第１目標位置と第２目標位置との差の比率を、変化情報として算出するよう構成されてよい。回路は、第２目標位置を比率で除することによって第２目標位置の補正値を算出するよう構成されてよい。回路は、第２基準位置に対する補正値が示す位置を、目標値として算出するよう構成されてよい。

【0008】

回路は、目標値に基づいて、撮像装置の合焦制御を実行するように構成されてよい。

【0009】

回路は、記第１画像のぼけ量と第２画像のぼけ量とを取得するよう構成されてよい。回路は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて第１予測値を取得するよう構成されてよい。回路は、第１予測値の信頼値が予め定められた第１の値以上の場合に、第１予測値に基づいて撮像装置の合焦制御を実行するよう構成されてよい。回路は、第１予測値の信頼値が予め定められた第１の値より低い場合に、第３画像のぼけ量を取得し、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて第２予測値を取得し、目標値に基づいて、撮像装置の合焦制御を実行するよう構成されてよい。

【0010】

回路は、第１予測値の信頼値が、第１の値より低い第２の値より低い場合に、第３画像を取得せずに、第１予測値に基づく撮像装置の合焦制御を行わないよう構成されてよい。回路は、第１予測値の信頼値が第１の値より低く、かつ、第２の値以上の場合に、第３画像のぼけ量を取得し、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて第２予測値を取得し、目標値に基づいて、撮像装置の合焦制御を実行するよう構成されてよい。

【0011】

本発明の一態様に係る装置は、撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得するよう構成された回路を備える。回路は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得するよう構成されてよい。回路は、撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第４位置関係にある状態で撮像された第４撮像画像に含まれる第４画像のぼけ量を取得するよう構成されてよい。回路は、第３画像のぼけ量及び第４画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得するよう構成されてよい。回路は、第１予測値と第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定するよう構成されてよい。

【0012】

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記の装置と、撮像面を備えるイメージセンサとを備えてよい。

【0013】

本発明の一態様に係る撮像システムは、上記の撮像装置と、撮像装置の姿勢を制御可能に支持する支持機構とを備えてよい。

【0014】

本発明の一態様に係る移動体は、上記の撮像装置を搭載して移動してよい。

【0015】

本発明の一態様に係る方法は、撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得する段階を備える。方法は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得する段階を備えてよい。方法は、撮像装置の撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量を取得する段階を備えてよい。方法は、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得する段階を備えてよい。方法は、第１予測値と第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定する段階を備えてよい。

【0016】

本発明の一態様に係るプログラムは、上記の方法をコンピュータに実行させるためのプログラムでよい。

【0017】

本発明の一態様によれば、被写体によって被写体距離の検出精度が低下することを抑制することができる場合がある。

【0018】

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

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】撮像装置１００の外観斜視図の一例を示す図である。

【図2】撮像装置１００の機能ブロックを示す図である。

【図3】画像のぼけ量（Ｃｏｓｔ）とフォーカスレンズの位置との関係を示す曲線の一例を示す。

【図4】ＢＤＡＦ方式における距離算出手順の一例を示すフローチャートである。

【図5】被写体距離の算出手順を説明する図である。

【図6】異なる被写体に対するＤＦＤ演算値とデフォーカス量との関係を示す。

【図7】撮像制御部１１０が行う２回のＤＦＤ演算に基づく合焦制御の原理を示す。

【図8】撮像制御部１１０が実行する合焦制御の処理手順を示すフローチャートである。

【図9】無人航空機（ＵＡＶ）の一例を示す。

【図10】本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0020】

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

【0021】

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

【0022】

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

【0023】

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

【0024】

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

【0025】

図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の外観斜視図の一例を示す図である。図２は、本実施形態に係る撮像装置１００の機能ブロックを示す図である。

【0026】

撮像装置１００は、撮像部１０２、レンズ部２００を備える。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、メモリ１３０、指示部１６２、及び表示部１６０を有する。

【0027】

イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、レンズ部２００が有するレンズ２１０を介して光を受光する。イメージセンサ１２０は、レンズ２１０を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部１１０に出力する。

【0028】

撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。撮像制御部１１０は回路に対応する。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

【0029】

指示部１６２は、撮像装置１００に対する指示をユーザから受け付けるユーザインタフェースである。表示部１６０は、イメージセンサ１２０により撮像され、撮像制御部１１０により処理された画像、撮像装置１００の各種設定情報などを表示する。表示部１６０は、タッチパネルで構成されてよい。

【0030】

撮像制御部１１０は、レンズ部２００及びイメージセンサ１２０を制御する。例えば、撮像制御部１１０は、レンズ２１０の焦点の位置や焦点距離を制御する。撮像制御部１１０は、ユーザからの指示を示す情報に基づいて、レンズ部２００が備えるレンズ制御部２２０に制御命令を出力することにより、レンズ部２００を制御する。

【0031】

レンズ部２００は、１以上のレンズ２１０、レンズ駆動部２１２、レンズ制御部２２０、及びメモリ２２２を有する。本実施形態において１以上のレンズ２１０のことを「レンズ２１０」と総称する。レンズ２１０は、フォーカスレンズ及びズームレンズを含んでよい。レンズ２１０が含むレンズのうちの少なくとも一部または全部は、レンズ２１０の光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズであってよい。

【0032】

レンズ駆動部２１２は、レンズ２１０のうちの少なくとも一部または全部を、レンズ２１０の光軸に沿って移動させる。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部２１２を駆動して、レンズ２１０全体又はレンズ２１０が含むズームレンズやフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させることで、ズーム動作やフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令等である。

【0033】

レンズ駆動部２１２は、複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸方向に移動させるボイスコイルモータ（ＶＣＭ）を含んでよい。レンズ駆動部２１２は、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータ等の電動機を含んでよい。レンズ駆動部２１２は、電動機からの動力をカム環、ガイド軸等の機構部材を介して複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部に伝達して、レンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させてよい。

【0034】

メモリ２２２は、レンズ駆動部２１２を介して移動するフォーカスレンズやズームレンズ用の制御値を記憶する。メモリ２２２は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。

【0035】

撮像制御部１１０は、指示部１６２等を通じて取得したユーザの指示を示す情報に基づいて、イメージセンサ１２０に制御命令を出力することにより、イメージセンサ１２０に撮像動作の制御を含む制御を実行する。撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０により撮像された画像を取得する。撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から取得した画像に画像処理を施してメモリ１３０に格納する。

【0036】

本実施形態における撮像制御部１１０の動作を説明する。撮像制御部１１０は、撮像装置１００の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得する。撮像制御部１１０は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得する。撮像制御部１１０は、撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量を取得する。撮像制御部１１０は、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得する。撮像制御部１１０は、第１予測値と第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定する。

【0037】

第１位置関係、第２位置関係、及び第３位置関係のそれぞれは、撮像面に対するフォーカスレンズの位置を示してよい。第１予測値は、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの第１目標位置を示してよい。第２予測値は、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの第２目標位置を示してよい。この場合、撮像制御部１１０は、第１目標位置と第２目標位置との差を用いて、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの目標位置を示す目標値を決定してよい。

【0038】

撮像制御部１１０は、第１位置関係及び第２位置関係の少なくとも一方に基づいて定められるフォーカスレンズの位置を第１基準位置とし、第２位置関係及び第３位置関係の少なくとも一方に基づいて定められるフォーカスレンズの位置を第２基準位置として、撮像制御部１１０は、第１基準位置と第２基準位置との差に対する第１目標位置と第２目標位置との差を用いて、被写体に合焦するときの撮像面に対するフォーカスレンズの目標位置を示す目標値を決定する。
撮像制御部１１０は、第１基準位置と第２基準位置との差に対する第１目標位置と第２目標位置との差の比率を、変化情報として算出してよい。撮像制御部１１０は、第２目標位置を当該比率で除することによって第２目標位置の補正値を算出してよい。撮像制御部１１０は、第２基準位置に対する補正値が示す位置を、目標値として算出してよい。撮像制御部１１０は、目標値に基づいて、撮像装置１００の合焦制御を実行してよい。

【0039】

撮像制御部１１０は、第１画像のぼけ量と第２画像のぼけ量とを取得してよい。撮像制御部１１０は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて第１予測値を取得してよい。撮像制御部１１０は、第１予測値の信頼値が予め定められた第１の値以上の場合に、第１予測値に基づいて撮像装置１００の合焦制御を実行してよい。撮像制御部１１０は、第１予測値の信頼値が予め定められた第１の値より低い場合に、第３画像のぼけ量を取得し、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて第２予測値を取得し、目標値に基づいて、撮像装置１００の合焦制御を実行してよい。

【0040】

撮像制御部１１０は、第１予測値の信頼値が、第１の値より低い第２の値より低い場合に、第３画像を取得せずに、第１予測値に基づく撮像装置１００の合焦制御を行わなくてよい。撮像制御部１１０は、第１予測値の信頼値が第１の値より低く、かつ、第２の値以上の場合に、第３画像のぼけ量を取得し、第２画像のぼけ量及び第３画像のぼけ量に基づいて第２予測値を取得し、目標値に基づいて、撮像装置１００の合焦制御を実行してよい。

【0041】

なお、撮像制御部１１０は、撮像装置１００の撮像面とフォーカスレンズとが第１位置関係にある状態で撮像された第１撮像画像に含まれる第１画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第２位置関係にある状態で撮像された第２撮像画像に含まれる第２画像のぼけ量とを取得してよい。撮像制御部１１０は、第１画像のぼけ量及び第２画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第１予測値を取得しえよい。撮像制御部１１０は、撮像面とフォーカスレンズとが第３位置関係にある状態で撮像された第３撮像画像に含まれる第３画像のぼけ量と、撮像面とフォーカスレンズとが第４位置関係にある状態で撮像された第４撮像画像に含まれる第４画像のぼけ量を取得してよい。撮像制御部１１０は、第３画像のぼけ量及び第４画像のぼけ量に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す第２予測値を取得してよい。撮像制御部１１０は、第１予測値と第２予測値との差に基づいて、被写体に合焦するときの撮像面とフォーカスレンズとの間の位置関係を示す目標値を決定してよい。

【0042】

撮像装置１００が実行するＡＦ方式について説明する。撮像装置１００は、ＡＦ処理を実行するために、レンズ２１０から被写体までの距離（被写体距離）を決定する。被写体距離を決定するための方式として、フォーカスレンズを移動させることによって、フォーカスレンズとイメージセンサ１２０の受光面との位置関係が異なる状態で撮像された複数の画像のぼけ量に基づいて決定する方式がある。ここで、この方式を用いたＡＦを、ぼけ検出オートフォーカス（Ｂｏｋｅｈ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏ Ｆｏｕｃｕｓ：ＢＤＡＦ）方式と称する。具体的には、ＢＤＡＦでは、ＤＦＤ（Ｄｅｐｔｈ Ｆｒｏｍ Ｄｅｆｏｃｕｓ）演算を行ってＡＦを行う。

【0043】

例えば、画像のぼけ量（Ｃｏｓｔ）は、ガウシアン関数を用いて次式（１）で表すことができる。式（１）において、ｘは、水平方向における画素位置を示す。σは、標準偏差値を示す。

【数1】

【0044】

図３は、画像のぼけ量（Ｃｏｓｔ）とフォーカスレンズの位置との関係を示す曲線の一例を示す。Ｃ１は、フォーカスレンズがｘ１に位置するときに得られた画像のぼけ量である。Ｃ２は、フォーカスレンズがｘ２に位置するときに得られた画像のぼけ量である。ぼけ量Ｃ１及び量Ｃ２からレンズ２１０の光学特性を考慮して定められる曲線５００の極小点５０２に対応するレンズ位置ｘ０にフォーカスレンズを合わせることで、被写体に焦点を合わせることができる。

【0045】

図４は、ＢＤＡＦ方式における距離算出手順の一例を示すフローチャートである。撮像制御部１１０は、レンズ２１０とイメージセンサ１２０の撮像面とが第１位置関係にある状態で、第１画像を撮像してメモリ１３０に格納する。撮像制御部１１０は、レンズ２１０を光軸方向に移動させることで、レンズ２１０と撮像面とが第２位置関係にある状態にして、撮像装置１００で第２画像を撮像してメモリ１３０に格納する（Ｓ２０１）。例えば、撮像制御部１１０は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させることで、レンズ２１０と撮像面との位置関係を第１位置関係から第２位置関係に変更する。レンズの移動量は、例えば、１０μｍ程度でよい。

【0046】

次いで、撮像制御部１１０は、第１画像を複数の領域に分割する（Ｓ２０２）。撮像制御部１１０は、第１画像内の画素ごとに特徴量を算出して、類似する特徴量を有する画素群を一つの領域として第１画像を複数の領域に分割してよい。撮像制御部１１０は、第１画像のうちＡＦ処理枠に設定されている範囲の画素群を複数の領域に分割してもよい。撮像制御部１１０は、第２画像を、第１画像の複数の領域に対応する複数の領域に分割する。撮像制御部１１０は、第１画像の複数の領域のそれぞれのぼけ量と、第２画像の複数の領域のそれぞれのぼけ量とに基づいて、複数の領域ごとに複数の領域のそれぞれに含まれるオブジェクトに対応する被写体までの距離を算出する（Ｓ２０３）。

【0047】

なお、レンズ２１０とイメージセンサ１２０の撮像面との位置関係を変える方法は、レンズ２１０が備えるフォーカスレンズを移動させる方法に限られない。例えば、撮像制御部１１０は、レンズ２１０の全体を光軸方向に移動させてよい。撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０の撮像面を光軸方向に移動させてよい。撮像制御部１１０は、レンズ２１０が備える少なくとも一部のレンズ及びイメージセンサ１２０の撮像面の双方を光軸方向に移動させてよい。撮像制御部１１０は、レンズ２１０の焦点とイメージセンサ１２０の撮像面の相対的な位置関係を光学的に変えるための任意の方法を用いてよい。

【0048】

図５を参照して被写体距離の算出手順についてさらに説明する。レンズＬの主点から被写体５１０（物面）までの距離をＡ、レンズＬの主点から被写体５１０からの光束が結像する位置（像面）までの距離をＢ、レンズＬの焦点距離をＦとする。この場合、距離Ａ、距離Ｂ、及び焦点距離Ｆの関係は、レンズの公式から次式（２）で表すことができる。

【数2】

【0049】

焦点距離ＦはレンズＬが備える各レンズの位置から定まる。したがって、被写体５１０からの光束が結像する距離Ｂが特定できれば、式（２）を用いて、レンズＬの主点から被写体５１０までの距離Ａを特定することができる。

【0050】

ここで、レンズＬと撮像面との位置関係を、イメージセンサの撮像面をレンズＬ側に移動させることによって変えたとする。図５に示すように、レンズＬの主点から距離Ｄ１の位置やレンズＬの主点から距離Ｄ２の位置に撮像面があるとすると、撮像面上に投影された被写体５１０の像にはぼけが生じる。撮像面上に投影された被写体５１０の像のぼけの大きさ（錯乱円５１２及び５１４）から被写体５１０が結像する位置を算出することで、距離Ｂを特定し、さらに距離Ａを特定することができる。つまり、ぼけの大きさ（ぼけ量）が撮像面と結像位置とに比例することを考慮して、ぼけの量の差から結像位置を特定できる。

【0051】

ここで、撮像面から距離Ｄ１の位置の像Ｉ_１及び撮像面から距離Ｄ２の位置の像Ｉ_２のそれぞれの画像はぼけている。像Ｉ_１について、点像分布関数（Ｐｏｉｎｔ Ｓｐｒｅａｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をＰＳＦ_１、被写体像をＩ_ｄ１とすると、像Ｉ_１は、畳み込み演算により次式（３）で表すことができる。

【数3】

【0052】

像Ｉ_２もＰＳＦ_２による畳み込み演算によって同様に表される。被写体像のフーリエ変換をｆとして、点像分布関数ＰＳＦ_１及びＰＳＦ_２をフーリエ変換した光学伝達関数（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）をＯＴＦ_１及びＯＴＦ_２として、次式（４）のように比をとる。

【数4】

【0053】

式（４）に示す値Ｃは、レンズＬの主点から距離Ｄ１の位置の像及びレンズＬの主点から距離Ｄ２の位置の像のそれぞれのぼけ量の変化量、つまり、値Ｃは、レンズＬの主点から距離Ｄ１の位置の像とレンズＬの主点から距離Ｄ２の位置の像のぼけ量との差に相当する。

【0054】

図５において、撮像面をレンズＬ側に移動させることによって、レンズＬと撮像面との位置関係を変えた場合について説明した。フォーカスレンズを撮像面に対して移動させることによって、レンズＬの焦点の位置と撮像面との位置関係を変えることによっても、ぼけ量に違いが生じる。本実施形態では、主にフォーカスレンズを撮像面に対して移動させることによってぼけ量が異なる画像を取得し、取得した画像に基づいてＤＦＤ演算を行ってデフォーカス量を表すＤＦＤ演算値を取得して、ＤＦＤ演算値に基づいて被写体に合焦するためのフォーカスレンズの位置の目標値を算出するものとする。

【0055】

図６は、異なる被写体に対するＤＦＤ演算値とデフォーカス量との関係を示す。グラフ６１０、グラフ６２０及びグラフ６３０の横軸はデフォーカス量であり、縦軸はＤＦＤ演算値である。デフォーカス量及びＤＦＤ演算値の単位はｆδである。グラフ６１０、グラフ６２０及びグラフ６３０の丸印のそれぞれは、フォーカスレンズの位置を変えて得られた２つの画像に基づくＤＦＤ演算によって得られた１つのＤＦＤ演算値を示す。グラフ６１０、グラフ６２０及びグラフ６３０の実線は、ＤＦＤ演算の理想値を示す。

【0056】

グラフ６１０は、特定の物体Ａを被写体とした画像に対するＤＦＤ演算値と実際のデフォーカス量との関係を示す。グラフ６２０は、物体Ａとは異なる特定の物体Ｂを被写体とした画像に対するＤＦＤ演算値とデフォーカス量との関係を示す。グラフ６３０は、物体Ａ及び物体Ｂとは異なる特定の物体Ｃを被写体とした画像に対するＤＦＤ演算値とデフォーカス量との関係を示す。なお、実際に撮像された画像から最も合焦状態にあると判断された場合のデータ点を、グラフ６１０、グラフ６２０及びグラフ６３０のグラフの原点としている。

【0057】

グラフ６５０は、物体Ａの画像に対するＤＦＤ演算値の理想値からのずれを示す。グラフ６６０は、物体Ｂの画像に対するＤＦＤ演算値の理想値からのずれを示す。グラフ６７０は、物体Ｃの画像に対するＤＦＤ演算値の理想値からのずれを示す。

【0058】

物体Ａは、物体Ｂ、及び物体Ｃの中で、物体自体のコントラストが最も高い物体であり、物体Ｃは、物体自体のコントラストが最も低い物体である。物体Ｃは、例えば雲である。グラフ６１０、グラフ６２０、グラフ６３０、グラフ６５０、グラフ６６０及びグラフ６７０から分かるように、物体Ａの画像については、ＤＦＤ演算値の誤差が極めて小さく、デフォーカス量が大きい場合でもＤＦＤ演算値の精度が高いことが分かる。一方、物体Ｃの画像については、ＤＦＤ演算値の誤差が比較的に大きく、特にデフォーカス量が大きいほどＤＦＤ演算値の精度が低くなっている。このように、被写体となる物体によって、デフォーカス量の変化量に対するＤＦＤ演算値の変化量は、ＤＦＤ演算の理想値に比べて小さくなる場合がある。また、被写体となる物体によって、ＤＦＤ演算の理想値からのズレが生じる場合がある。

【0059】

図７は、撮像制御部１１０が行う２回のＤＦＤ演算に基づく合焦制御の原理を示す。グラフ７１０の縦軸はＤＦＤ演算値であり、横軸はデフォーカス量である。グラフ７１０は、図６のグラフ６３０に、合焦制御に用いる２つのデータ点７１１及びデータ点７１２を示したものである。グラフ７２０は、グラフ７１０のデータを、デフォーカス量に対応するレンズパルス数を単位として表したものである。レンズパルス数は、合焦制御のためにレンズ２１０を駆動するステッピングモータに供給するパルス数を示す。レンズパルス数は、光軸方向の予め定められた基準点に対するレンズ２１０の位置を示す。

【0060】

図７において、データ点７１１は、第１のＤＦＤ演算によって得られたＤＦＤ演算値と、レンズパルス数とを示す。データ点７１２は、第２のＤＦＤ演算によって得られたＤＦＤ演算値と、レンズパルス数とを示す。レンズパルス数は、それぞれのＤＦＤ演算を行うための画像を撮像したときのレンズ位置の基準位置を示す。１回のＤＦＤ演算には、レンズ位置が異なる状態で撮像した２つの画像を用いるため、１回のＤＦＤ演算に用いた画像を撮像したときのレンズ位置の平均値を、レンズ基準位置とする。また、ＤＦＤ演算によって得られるＤＦＤ演算値は、その基準位置におけるデフォーカス量を示すものとする。ＤＦＤ演算値は、その基準位置から、合焦状態にするためのレンズ２１０の目標移動量を示す。

【0061】

撮像制御部１１０は、レンズ基準位置を互いに異ならせて、第１のＤＦＤ演算及び第２のＤＦＤ演算を行う。撮像制御部１１０は、レンズ基準位置の変化量に対するＤＦＤ演算値の変化量を算出する。この値は、データ点７１１とデータ点７１２を結ぶ直線７２２の傾きを示す。第２のＤＦＤ演算値を直線７２２の傾きの値で除算することにより、第２のＤＦＤ演算値を補正して、レンズ２１０を移動させる。これにより、撮像制御部１１０は、第２のＤＦＤ演算値を補正しない場合に比べて、合焦状態（レンズパルス数２０００）により近づけることができる。

【0062】

撮像制御部１１０の動作を具体的な数値を用いて説明する。撮像制御部１１０は、レンズ位置が互いに異なる状態で３つの画像Ｐ１、画像Ｐ２及び画像Ｐ３を撮像して、３つの画像Ｐ１、画像Ｐ２及び画像Ｐ３を用いて２回のＤＦＤ演算を行う。具体的には、撮像制御部１１０は、画像Ｐ１及びＰ２に基づいて第１のＤＦＤ演算を行い、画像Ｐ２及びＰ３に基づいて第２のＤＦＤ演算を行う。

【0063】

画像Ｐ１を撮像したときのレンズ位置をＬｅｎｓＰ１、画像Ｐ２を撮像したときのレンズ位置をＬｅｎｓＰ２、画像Ｐ３を撮像したときのレンズ位置をＬｅｎｓＰ３とする。具体的には、ＬｅｎｓＰ１＝１１６０、ＬｅｎｓＰ２＝１４４０、ＬｅｎｓＰ３＝１７２０であったとする。

【0064】

画像Ｐ１及びＰ２に基づく第１のＤＦＤ演算により得られた第１のＤＦＤ演算値をＤＦＤ１とする。具体的には、ＤＦＤ１＝−５１４であったとする。ＬｅｎｓＰ１及びＬｅｎｓＰ２の平均値をＤＦＤＬｅｎｓＰ１とすると、レンズ基準位置ＤＦＤＬｅｎｓＰ１は１３００である。図７のグラフ７２０のデータ点７１１は、座標（ＤＦＤＬｅｎｓＰ１，ＤＦＤ１）を表す。

【0065】

画像Ｐ２及びＰ３に基づく第２のＤＦＤ演算値をＤＦＤ２とする。具体的には、ＤＦＤ２＝−３１１であったとする。ＬｅｎｓＰ２及びＬｅｎｓＰ３の平均値をＤＦＤＬｅｎｓＰ２とすると、ＤＦＤＬｅｎｓＰ２＝１５８０である。図７のグラフ７２０のデータ点７１２は、（ＤＦＤＬｅｎｓＰ２，ＤＦＤ２）を表す。

【0066】

まず、第２のＤＦＤ演算のみに基づくレンズ２１０の目標位置（Ｐｅａｋ２）は、次の式により算出される。
Peak2=DFDLensP2-DFD2
これにより、Ｐｅａｋ２＝１５８０−（−３１１）＝１８９１が得られる。図７において、合焦状態となるレンズ位置は２０００であるため、−１０９パルス分の誤差が発生することになる。したがって、レンズ２１０の位置をＰｅａｋ２に移動させても、被写体に十分に合焦していない状態となり得る。

【0067】

次に、撮像制御部１１０による合焦制御について説明する。撮像制御部１１０は、データ点７１１及びデータ点７１２を通る直線７２２の傾きｓｌｏｐｅを、次の式により算出する。
slope = (DFD2 - DFD1)/(DFDLensP2 - DFDLensP1) ・・・(5)
これにより、ｓｌｏｐｅ＝０．７２５が得られる。

【0068】

撮像制御部１１０は、ｓｌｏｐｅの値を用いて、次の式のようにＤＦＤ２を補正することによって、レンズ２１０の目標位置ＰｅａｋＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎを算出する。
PeakCorrection = DFDLensP2 - DFD2/slope
これにより、ＰｅａｋＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ＝１５８０−（−３１１）／０．７２５＝２００９となる。合焦状態となるレンズ位置は２０００であるため、誤差は９パルス分となる。このように、第２のＤＦＤ演算のみに基づいて算出されるＰｅａｋ２に比べて、誤差を１／１０以下に抑制できることがわかる。

【0069】

図８は、撮像制御部１１０が実行する合焦制御の処理手順を示すフローチャートである。撮像制御部１１０は、合焦制御を行うためのアルゴリズムにより実装される合焦制御処理８００と、ＤＦＤ演算を行うためのアルゴリズムにより実装されるＤＦＤ処理８５０とを並行して実行する。

【0070】

まず、合焦制御処理８００において、撮像制御部１１０は、現在のレンズ位置でイメージセンサ１２０に撮像させて、第１画像の画像データを取得する（Ｓ８０２）。撮像制御部１１０は、ＤＦＤ処理８５０において、第１画像の画像データをＤＦＤ演算に必要な情報に加工する（Ｓ８５２）。

【0071】

撮像制御部１１０は、合焦制御処理８００において、レンズ２１０のフォーカスレンズの位置を予め定められた移動量だけ移動させ（Ｓ８０４）、イメージセンサ１２０に撮像させて、第２画像の画像データを取得する（Ｓ８０６）。撮像制御部１１０は、ＤＦＤ処理８５０において、第２画像の画像データをＤＦＤ演算に必要な情報に加工し、第１画像と第２画像のデータに基づいて第１のＤＦＤ演算を行って、ＤＦＤ演算値としての現在のデフォーカス量とＤＦＤ演算値の信頼性値とを算出する（Ｓ８５２）。撮像制御部１１０は、第１のＤＦＤ演算により得られたＤＦＤ演算値に基づいて、フォーカスレンズの移動量を算出する（Ｓ８５４）。撮像制御部１１０は、ＤＦＤ演算値の信頼性値を、画像内の被写体のぼけ量に基づいて算出してよい。撮像制御部１１０は、例えば、式（１）で表される画像のぼけ量（Ｃｏｓｔ）に基づいて、ＤＦＤ演算値の信頼性値を算出してよい。撮像制御部１１０は、ぼけ量が小さいほど信頼性値を小さくしてよい。

【0072】

Ｓ８５６において、撮像制御部１１０は、第１のＤＦＤ演算により得られた信頼性値を、第１閾値及び第１閾値より低い第２閾値と比較する。撮像制御部１１０は、第１のＤＦＤ演算により得られた信頼性値を第１しきい値又は第１しきい値より低い第２しきい値と比較してよい。具体的には、撮像制御部１１０は、第１のＤＦＤ演算により得られた信頼性値が第１閾値以上であれば、Ｓ８１２に処理を移行して、ＤＦＤ演算値が示すレンズ目標位置までレンズ位置を駆動する。第１のＤＦＤ演算により得られた信頼性値が予め定められた第１閾値より低く、第２閾値以上であれば、Ｓ８０８に処理を進めて、レンズ位置を移動させる。また、撮像制御部１１０は、Ｓ８０８においてレンズを移動させる場合、Ｓ８５２で算出したＤＦＤ演算値を考慮して、合焦位置をオーバーしないようにフォーカスレンズの移動量を決定してよい。また、撮像制御部１１０は、第２画像の画像データをＤＦＤ演算に必要な情報に加工する（Ｓ８５８）。

【0073】

第１のＤＦＤ演算により得られた信頼性値が第２閾値より低い場合は、ＢＤＡＦ方式の合焦制御を停止する。ＢＤＡＦ方式の合焦制御を停止した場合、撮像制御部１１０は、コントラストＡＦ等、ＢＤＡＦ以外の方法を用いて合焦制御を行ってよい。撮像装置１００が動画撮像中であれば、撮像制御部１１０は、ＢＤＡＦ方式の合焦制御を停止した場合に、レンズ２１０を無限遠合焦状態にしてよい。撮像装置１００が静止画を撮像しようとしていたときは、撮像制御部１１０は、ＢＤＡＦ方式の合焦制御を停止した場合に、ユーザに合焦エラーを通知してよい。

【0074】

撮像制御部１１０は、Ｓ８０８においてフォーカスレンズを移動させた後、イメージセンサ１２０に撮像させて、第３画像の画像データを取得する（Ｓ８１０）。撮像制御部１１０は、ＤＦＤ処理８５０において、第３画像の画像データをＤＦＤ演算に必要な情報に加工し、第２画像と第３画像のデータに基づいて第２のＤＦＤ演算を行って、ＤＦＤ演算値としての現在のデフォーカス量とＤＦＤ演算値の信頼性値とを算出する（Ｓ８５８）。撮像制御部１１０は、Ｓ８５２の第１のＤＦＤ演算により得られたＤＦＤ演算値と、Ｓ８５８の第２のＤＦＤ演算によって得られたＤＦＤ演算値と、第１画像、第２画像及び第３画像のそれぞれを撮像したときのレンズ位置とに基づいて、式（５）に従ってｓｌｏｐｅを算出し、ｓｌｏｐｅを用いてＤＦＤ演算値を補正して、フォーカスレンズの移動量を算出する（Ｓ８６０）。

【0075】

撮像制御部１１０は、第２のＤＦＤ演算により算出された信頼性値が第２の閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ８６２）。第２のＤＦＤ演算により算出された信頼性値が第２の閾値より低い場合、撮像制御部１１０は、ＢＤＡＦ方式の合焦制御を停止する。第２のＤＦＤ演算により得られた信頼性値が第２の閾値以上である場合、撮像制御部１１０は、Ｓ８１２に処理を移行して、Ｓ８６０で算出した移動量に従って、フォーカスレンズを移動する（Ｓ８１２）。また、撮像制御部１１０は、第３画像の画像データをＤＦＤ演算に必要な情報に加工する（Ｓ８６４）。

【0076】

撮像制御部１１０は、Ｓ８１２においてレンズを移動させた後、イメージセンサ１２０に撮像させて、合焦確認用画像の画像データを取得する（Ｓ８１４）。撮像制御部１１０は、ＤＦＤ処理８５０において、第３画像及び合焦確認用画像の画像データに基づいてＤＦＤ演算を行い、ＤＦＤ演算値として得られた現在のデフォーカス量とＤＦＤ演算の信頼性値を算出する（Ｓ８６４）。撮像制御部１１０は、Ｓ８６４のＤＦＤ演算で得られたＤＦＤ演算値が示すデフォーカス量とＤＦＤ演算の信頼性値に基づいて被写体に合焦した状態にあるか否かを判断して（Ｓ８６６）、合焦状態にあると判断した場合はＢＤＡＦ方式のＡＦ動作を完了させ、合焦状態にないと判断した場合は、Ｓ８１２に処理を移動して、Ｓ８６４のＤＦＤ演算で得られたＤＦＤ演算値が示す目標位置にフォーカスレンズを移動する。以後、合焦状態になったと判断されるまで、フォーカスレンズの移動、ＤＦＤ演算用の画像の撮像、ＤＦＤ演算、合焦判断の動作を繰り返す。

【0077】

以上に説明したように、撮像制御部１１０は、第１のＤＦＤ演算により得られたＤＦＤ演算値と第２のＤＦＤ演算により得られたＤＦＤ演算値との差に基づいてフォーカスレンズの移動量を算出する。これにより、ＤＦＤ演算の感度が低い物体を被写体とする場合でも、精度よくＡＦ動作を行うことが可能となる。

【0078】

なお、以上の説明では、２回のＤＦＤ演算を行うために、３回の撮像を行うものとした。しかし、２回のＤＦＤ演算を行うために４回の撮像を行ってもよい。例えば、レンズ位置が異なる第１画像及び第２画像に基づいて第１のＤＦＤ演算を行い、レンズ位置が異なる第３画像及び第４画像に基づいて第２のＤＦＤ演算を行ってもよい。

【0079】

また、以上の説明において、２回のＤＦＤ演算の結果を用いてｓｌｏｐｅを算出するものとした。しかし、３回以上のＤＦＤ演算の結果を用いてｓｌｏｐｅを算出してもよい。

【0080】

上記のような撮像装置１００は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置１００は、図９に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備えてよい。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

【0081】

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

【0082】

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

【0083】

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

【0084】

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

【0085】

図１０は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。例えば、コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、撮像制御部１１０として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」の機能を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

【0086】

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

【0087】

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

【0088】

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

【0089】

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

【0090】

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

【0091】

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

【0092】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0093】

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

【符号の説明】

【0094】

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
１５２ レンズ駆動部
１６０ 表示部
１６２ 指示部
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２２０ レンズ制御部
２２２ メモリ
３００ 遠隔操作装置
５００ 曲線
５０２ 極小点
５１０ 被写体
５１２ 錯乱円
６１０、６２０、６３０、６５０、６６０、６７０ グラフ
７１０ グラフ
７１１ データ点
７１２ データ点
７２０ グラフ
７２２ 直線
８００ 合焦制御処理
８５０ ＤＦＤ処理
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】