JP2005221973A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】迅速な合焦を簡易に行える撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置では、ＡＦ処理開始の指示ＳＲの後に、∞側に８Ｆδフォーカスレンズ(以下では単に「レンズ」という)を駆動した後、４Ｆδずつ近側に駆動して、ＡＦ第１フレームＦ１〜ＡＦ第５フレームＦ５で露光する。これらの露光によって得られた各画像データに基づき、ＡＦ評価値の算出Ｃ１〜Ｃ５を行う。そして、算出された５つのＡＦ評価値のうち、露光Ｉ、III、Ｖに基づく３点のＡＦ評価値を利用してレンズの駆動方向の判定ＤＤを行う。そして、駆動方向の判定結果により合焦位置の近傍と判断される場合には、露光II〜IVの３点のＡＦ評価値に基づき、２次補間近似計算によってＡＦ評価値がピークとなるレンズの合焦位置を特定する。このようにレンズの駆動方向判定と合焦位置の特定とを同時に行うため、迅速な合焦を簡易に行える。
【選択図】図４

Description

本発明は、被写体に係る画像データを取得する撮像装置に関する。

デジタルカメラ(撮像装置)で行われるオートフォーカス(ＡＦ)については、ワンショットＡＦというものがある。

図９は、従来技術に係るワンショットＡＦの動作を示すフローチャートである。

まず、撮像素子から出力される撮影画像の中央部分で被写体にピントを合わすＡＦエリアを設定した後に、フォーカスレンズ(以下では、単に「レンズ」ともいう)を微小駆動してレンズの駆動方向(移動方向)を判定する（ステップＳＴ９１）。このレンズの駆動方向は、上記のＡＦエリア内で算出されたコントラストＡＦ評価値(以下では、単に「ＡＦ評価値」ともいう)が増大する方向に決定される。

ステップＳＴ９２では、ステップＳＴ９１で決定した駆動方向に近傍測距を行う。この近傍測距では、決定した駆動方向に所定のピッチずつフォーカスレンズを移動させ、ＡＦ評価値が減少し始めるまでレンズの駆動を継続する。

そして、ＡＦ評価値が減少し始めたらレンズの駆動を停止し、合焦位置の演算を行う（ステップＳＴ９３）。例えば、図１０のように、ＡＦ評価値Ｙｎのレンズ位置Ｘｎからレンズ位置Ｘｎ＋１に移るとＡＦ評価値がＹｎ＋１に減少するが、この時にレンズの駆動を停止することとなる。そして、ＡＦ評価値Ｙｎと、その前後のＡＦ評価値Ｙｎ−１、Ｙｎ＋１との３点のデータを用いて、次の数１に示す２次補間近似計算によってＡＦ評価値がピークとなるレンズの合焦位置を算出する。

その後、ステップＳＴ９３で算出した合焦位置までフォーカスレンズを駆動する（ステップＳＴ９４）。

以上の動作により、ワンショットＡＦの動作が行われるが、上記ステップＳＴ９１の駆動方向判定の処理について、以下で補足説明する。

図１１は、レンズの駆動方向判定の動作を説明するための図である。

ＡＦ動作を開始して、ＡＦ第１フレームで露光Ｉを行った後、ＡＦ第２フレームで露光Ｉの読出しを行う。そして、ＡＦ第３フレームにおいて露光Ｉで生成された画像に基づくＡＦ評価値算出Ｃａを行うとともに、ＡＦ第４フレームにおいて露光IIで生成された画像に基づくＡＦ評価値算出Ｃｂ、およびＡＦ第５フレームにおいて露光IIIで生成された画像に基づくＡＦ評価値算出Ｃｃを行う。これら算出された３つのＡＦ評価値に基づき、ＡＦ第５フレームにおいてレンズの駆動方向の判定Ｄａが行われることとなる。

一方、業務用ビデオカメラのＡＦ技術については、特許文献１において、微小ピッチでレンズを移動しつつ上記のフォーカスレンズの駆動方向判定と近傍測距とを同時に行うことにより、高精度にＡＦを行える技術が開示されている。

特開平１０−２１３８４３号公報

上記のワンショットＡＦの技術では、フォーカスレンズの駆動方向の判定が完了するまで一定の時間が必要であり、この後に近傍測距（図９のステップＳＴ９２）を行って合焦位置を特定するため、迅速な合焦を行うことは困難である。

また、上記の特許文献１の技術は、常に合焦状態を保つ必要のある業務用ビデオカメラのフォーカス制御技術で、微小ピッチでフォーカスレンズを移動しつつ駆動方向判定および近傍測距に必要なＡＦ評価値を取得するが、これによりＡＦ評価値の数が膨大なものとなる。その結果、膨大なデータを処理するための構成が複雑となってコストアップとなり、一般的な民生用のデジタルカメラなどへの適用は難しくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、迅速な合焦を簡易に行える撮像装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、被写体に係る画像データを取得する撮像装置であって、(a)所定の光学デバイスを移動することで、フォーカス状態を変更させる機構を有する撮影光学系と、(b)処理開始の指示から、フォーカス情報に基づき、前記機構において前記フォーカス状態が合焦状態に向かう前記所定の光学デバイスの移動方向を求める第１処理と、前記合焦状態における前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定する第２処理とを並列して行う並列処理手段とを備え、前記並列処理手段は、(b-1)前記機構により前記所定の光学デバイスを移動しつつ被写体に係る画像データを順次に取得し、取得した画像データに基づき前記フォーカス情報を順次に生成する情報生成手段を有するとともに、前記第２処理では、前記情報生成手段で順次に生成される毎回のフォーカス情報に基づき、前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定する処理が行われ、前記第１処理では、前記情報生成手段で順次に生成されるフォーカス情報のうちｎ（ｎは２以上の整数）回毎のフォーカス情報に基づき、前記所定の光学デバイスの移動方向を求める処理が行われる。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記ｎ回毎は、２回毎である。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明に係る撮像装置において、前記処理開始の指示から前記所定の光学デバイスの合焦位置が特定されるまで、前記機構により前記所定の光学デバイスを同一の方向に移動する。

また、請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明に係る撮像装置において、(c)所定の操作入力に応答して、撮影待機状態に移行させる制御手段をさらに備え、前記所定の操作入力に応答して、前記処理開始の指示が行われる。

また、請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明に係る撮像装置において、(d)前記フォーカス状態が前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定可能な範囲を外れたアウトフォーカス状態であるか否かを判定するフォーカス状態判定手段をさらに備え、前記フォーカス状態判定手段により前記アウトフォーカス状態と判定された場合に、前記処理開始の指示が行われる。

また、請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかの発明に係る撮像装置において、前記第１処理では、前記情報生成手段で生成された３のフォーカス情報に基づき前記所定の光学デバイスの移動方向を求める。

請求項１ないし請求項６の発明によれば、情報生成手段で順次に生成されるフォーカス情報のうちｎ（ｎは２以上の整数）回毎のフォーカス情報に基づき所定の光学デバイスの移動方向を求める第１処理と、情報生成手段で順次に生成される毎回のフォーカス情報に基づき所定の光学デバイスの合焦位置を特定する第２処理とを並列して行う。その結果、迅速な合焦を安価で簡単な構成により簡易に行える。

特に、請求項２の発明においては、ｎ回毎が２回毎であるため、合焦位置の特定と光学デバイスの移動方向の判定とを精度良く行える。

また、請求項３の発明においては、処理開始の指示から所定の光学デバイスの合焦位置が特定されるまで、所定の光学デバイスを同一の方向に移動するため、一層迅速に合焦を行える。

また、請求項４の発明においては、撮影待機状態に移行させるための操作入力に応答して、第１処理および第２処理の処理開始の指示が行われるため、撮影においてより迅速な合焦を行える。

また、請求項５の発明においては、所定の光学デバイスの合焦位置を特定可能な範囲を外れたアウトフォーカス状態と判定された場合に第１処理および第２処理の処理開始の指示が行われるため、フルタイムＡＦなどで第２処理を行っている場合でも、被写体のロストが少なくなる。

また、請求項６の発明においては、第１処理では情報生成手段で生成された３のフォーカス情報に基づき所定の光学デバイスの移動方向を求めるため、光学デバイスの移動方向の判定を迅速に行える。

＜デジタルカメラの要部構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１の縦断面図である。

デジタルカメラ１は、略直方体の形状を有するカメラ本体部２と、カメラ本体部２に着脱可能に装着される撮影レンズ３とで構成されている。

撮影レンズ３は、複数のレンズを備えており、撮影光学系として機能する。図１では、複数のレンズの図示を省略しているが、そのうちのフォーカスレンズ（以下では単に「レンズ」とも称する）３０についての図示は行っている。そして、フォーカス用の光学デバイスとして働くフォーカスレンズ３０を光軸方向ＬＩに移動させるための機構３５には、モータＭ１が設けられており、このモータＭ１を駆動することによって、被写体に関するフォーカス状態を変更でき、ＡＦ動作が可能となる。

また、撮影レンズ３の後方には、光電変換セルが配列された受光部を有するカラー撮像素子(以下、「ＣＣＤ」という)３１が設けられている。カラー撮像素子３１は、ＣＣＤからなるエリアセンサの各画素の表面に、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)のカラーフィルタが市松模様状に貼り付けられた単板式カラーエリアセンサとして構成されており、被写体に関する画像データを取得する撮像手段として機能する。

カメラ本体部２の上端には、ポップアップ形式の内蔵フラッシュ５が設けられている。また、カメラ本体部２の上面にはシャッタボタン(不図示)が設けられている。このシャッタボタンについては、フォーカス調整用などのトリガーとして用いる半押し状態（これを「Ｓ１状態」という）と、記録用撮影のトリガーとして用いる全押し状態（これを「Ｓ２状態」という）とを検出し、判別する機能を有している。そして、シャッターボタンを半押しする撮影者の操作入力に応答して、本撮影前の撮影待機状態に移行する。

一方、カメラ本体部２の背面には、液晶ディスプレイ(以下、「ＬＣＤ」)１０と電子ビューファインダ(以下、「ＥＶＦ」)２０とが設けられている。なお、光学ファインダーと異なり、撮影待機状態においてＣＣＤ３１からの画像信号を動画的な態様で表示するライブビュー表示を行うＥＶＦ２０とＬＣＤ１０とがファインダーとしての機能を担う。

デジタルカメラ１では、撮影モードや再生モードを設定できるようになっているが、ＬＣＤ１０は撮影モードにおいて撮影条件等を設定するためのメニュー画面を表示したり、再生モードにおいてデジタルカメラに装着されたメモリカードに記録された撮影画像を再生表示することが可能である。ここで、撮影モードとは、被写体の写真撮影を行うモードであり、再生モードとは、メモリカードに記録された撮影済みの画像データをＬＣＤ１０やＥＶＦ２０に再生表示するモードである。

以上の構成を有するデジタルカメラ１においては、ＡＦ動作を行えるが、このＡＦ動作に関連するデジタルカメラ１の内部構成について説明する。

図２は、デジタルカメラ１の内部構成を示す概略ブロック図である。

ＣＣＤ３１は、フォーカスレンズ３０を含む撮影レンズ３によって結像された被写体の光像を、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)の色成分の画像情報(各画素で受光された画素の信号列からなる情報)に光電変換して出力する。そして、ＣＣＤ３１から出力されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル信号に変換されて、ＡＦ評価値演算部２２に送られる。

ＡＦ評価値演算部２２では、図３に示すように、被写体に関する画像Ｇｏの中央部分で測距を行うために設定されたＡＦエリアＧｐでコントラストＡＦ評価値（フォーカス情報）を算出する。具体的には、ＡＦ評価値演算部２２において、ＡＦエリアＧｐに相当する撮影画像データに関して、隣接する各画素に関する差分の絶対値の和であるＡＦ評価値が演算される。そして、このＡＦ評価値の最も高いフォーカスレンズ３０の位置が合焦位置となる。なお、ＡＦ評価値演算部２２で算出されたＡＦ評価値を用いて、後述する近傍測距およびフォーカスレンズ３０の駆動方向判定を行える。

レンズ駆動ドライバＬＤは、上述したモータＭ１を含むレンズ３０の駆動部であり、制御部２３からの駆動信号に基づく駆動が可能となっている。

フォーカスレンズ位置取得部２４は、レンズの位置情報を得るもので、初期位置をＰＩ(photo interrupter)で検出した後、レンズ駆動モータなどの回転数からフォーカスレンズ位置を得るものである。

制御部２３は、ＣＰＵ２３１およびメモリ２３２を有し、デジタルカメラ１を統括制御する部位である。この制御部２３により、ＣＣＤ３１で取得した画像信号に対してγ補正などの画像処理を施し、ＬＣＤ１０やＥＶＦ２０に表示できる。

また、制御部２３は、ＡＦ評価値演算部２２で算出されるＡＦ評価値に基づき、後述する合焦判定のための近傍測距およびフォーカスレンズ３０の駆動方向判定を行い、レンズ駆動ドライバＬＤを介してレンズ３０を合焦位置に移動させる制御を行う。

デジタルカメラ１では、制御部２３によって、ワンショットＡＦおよびフルタイム（常時）ＡＦを行えるようになっている。このワンショットＡＦとは、静止画撮影時などにおいてフォーカスレンズ３０の駆動域全域で合焦位置を探索し合焦位置を特定するＡＦであり、フルタイムＡＦとは、ライブビュー表示中などにおいてフォーカスレンズ３０の現在位置付近で合焦位置を特定するＡＦである。

＜レンズ３０の駆動方向判定および近傍測距＞
デジタルカメラ１では、レンズ３０の駆動方向判定と並行して、合焦位置を特定する近傍測距を行えるようになっているが、この動作を、以下で説明する。

レンズ３０の駆動方向判定については、３つのＡＦ評価値のデータが必要であり、これらのデータ間のフォーカスレンズ３０の移動ピッチ(フォーカスピッチ)としては８Ｆδ（Ｆδ＝焦点深度）が設定される。一方、近傍測距については、各ＡＦ評価値間のフォーカスレンズ３０の移動ピッチとして４Ｆδが設定される。このように駆動方向判定と近傍測距とのピッチとが異なるのは、駆動方向判定ではピッチを大きくする方が精度の向上に寄与するのに対して、近傍測距ではピッチを小さくする方が精度の向上に貢献するためである。そこで、駆動方向判定のピッチを近傍測距のピッチの２倍に設定する。

図４は、レンズ３０の駆動方向判定および近傍測距の動作を説明するためのタイムチャートである。なお、図中のＡＦ第１〜第７フレームとは、ＡＦ動作の開始後、例えば１／３０秒周期で取得するＡＦに利用するフレーム（以下では単に「ＡＦフレーム」という）に連番を付したものである。

まず処理開始の指示ＳＲが行われると、フォーカスレンズ３０を現在位置から∞側（Ｆａｒ側）に８Ｆδの位置に初期位置駆動Ｄｏを行う。この初期位置駆動Ｄｏにおいては、∞側に８Ｆδ駆動する駆動命令Ｒａが制御部２３からレンズ駆動ドライバＬＤに送られ、レンズ３０の駆動ＤＩが行われる。

そして、初期位置駆動Ｄｏが完了した後、近端まで近側（Ｎｅａｒ側）に４Ｆδずつ駆動する駆動命令Ｒｂが制御部２３からレンズ駆動ドライバＬＤに送られ、近側に４Ｆδずつレンズ３０を駆動する近側駆動ＤＫが行われる。この際には、ＡＦ第１フレームＦ１〜ＡＦ第５フレームＦ５において露光ＩＥ１〜露光ＶＥ５を行い、これらの露光Ｉ〜Ｖで生成された画像信号を読み出してＡＦ評価値の算出処理Ｃ１〜Ｃ５が、ＡＦ第３フレームＦ３〜ＡＦ第７フレームＦ７で行われる。すなわち、フォーカスレンズ３０を４Ｆδずつ移動しつつＣＣＤ３１によって画像データを順次に取得し、取得した画像データに基づきＡＦ評価値(フォーカス情報)が順次に生成されることとなる。

また、ＡＦ第１フレームＦ１〜ＡＦ第７フレームＦ７の各ＡＦフレームにおいては、フォーカスレンズ位置取得部２４によってＰＩ値の取得ＰＩが行われる。

ＡＦ評価値算出処理Ｃ１〜Ｃ５で得られた４Ｆδ刻みの５つのＡＦ評価値のうち、レンズ３０の移動間隔が８Ｆδピッチとなる３つのＡＦ評価値を駆動方向判定データとして第１データ取得Ｇ１、第２データ取得Ｇ２および第３データ取得Ｇ３で取得する。そして、ＡＦ第７フレームＦ７で行われる第３データ取得Ｇ３において、レンズ３０の駆動方向判定に必要な３つのＡＦ評価値の取得が完了することとなる。

すなわち、フォーカスレンズ３０については、図５に示すように、まずＡＦ開始時の現在位置Ｐ０から初期位置駆動Ｄｏによって初期位置Ｐ１に移動し、近傍測距に必要なデータ取得のために近側駆動ＤＫにより４Ｆδずつ近側に移動させる。ここで、レンズ３０の各位置Ｐ１〜Ｐ５で得られた画像データに基づくＡＦ評価値算出Ｃ１〜Ｃ５を行うことによって５つのＡＦ評価値が取得されるが、このうち８Ｆδ間隔の位置Ｐ１、位置Ｐ３および位置Ｐ５における３点のＡＦ評価値がレンズ３０の駆動方向判定に利用されることとなる。このように現在位置Ｐ０から８Ｆδだけ∞側にレンズ３０を移動した後に逆方向の近側に駆動することにより、ＡＦ開始時点のレンズ３０の現在位置付近で、まず合焦位置を探索できる。したがって、現在位置付近にレンズ３０の合焦位置が存在する場合に、迅速なＡＦを行えることとなる。

上記の駆動方向判定の動作について、図６を参照しつつ説明する。

図６は、レンズ３０の駆動方向判定を説明するための図である。

露光Ｉおよび露光IIIにおけるＡＦ評価値の増減関係と、露光IIIおよび露光ＶにおけるＡＦ評価値の増減関係とから、駆動方向判定に関する３つのＡＦ評価値の変化は、パターン１〜９に示すものに分類される。これらのパターン１〜９においては、近側優先を採用して近側のＡＦ評価値が増加するパターンの優先順位(プライオリティ)を高くしている。なお、上記の制御は、ＡＦエリアが複数存在する多点測距時に有利である。

パターン３以外のパターンでは、はＡＦ第７フレームＦ７(図４)より後のＡＦフレームにおいてＡＦ評価値が増加している方向に近傍測距が行われる。すなわち、近側にＡＦ評価値が増加しているパターン１、パターン２およびパターン４では、近側にレンズ３０の駆動方向を設定して近傍測距を行い、∞側にＡＦ評価値が増加しているパターン６、パターン８およびパターン９では、レンズ３０の駆動を一旦停止し、∞側にレンズ３０の駆動方向を設定して近傍測距を行う。また、パターン５およびパターン７については、露光ＩのＡＦ評価値および露光ＶのＡＦ評価値のうち、ＡＦ評価値の大きい方を選択して近側または∞側の駆動方向が設定される。

パターン３については、露光IIIのＡＦ評価値が他の露光Ｉおよび露光Ｖの各ＡＦ評価値よりも大きくなるパターンであり、この場合には露光II、露光IIIおよび露光IVのＡＦ評価値３点に基づき、上記の数１に示す２次補間近似計算により、ＡＦ評価値がピークとなる合焦位置が算出される。このパターン３は、ＡＦ開始時のレンズ位置付近に合焦位置が存在するケースとなるが、レンズ３０の駆動方向判定を行う必要がなく、上述した３点のＡＦ評価値に基づいて合焦位置の算出を行うことができ、パターン１〜９のうち最速で合焦するパターンとなる。

以上のようにデジタルカメラ１では、ＡＦ処理開始の指示直後のＡＦ第１フレームＦ１からＡＦ第７フレームＦ７までの一定時間において、レンズ３０の駆動方向判定と近傍測距とを並列して行うが、このＡＦ並列処理の動作について以下で説明する。

図７は、デジタルカメラ１におけるＡＦ並列処理の動作を示すフローチャートである。なお、本動作は、制御部２３によって実行される。

シャッターボタンが半押しされるなどによりＡＦ処理開始の指示が行われると、レンズ駆動ドライバＬＤによってレンズ３０を現在位置から８Ｆδピッチ∞側の初期位置に駆動する（ステップＳＴ１）。

ステップＳＴ２では、初期位置までレンズ３０の駆動が終了したかを判定する。ここで、駆動が終了した場合には、ステップＳＴ３に進み、駆動が終了していない場合には、ステップＳＴ２を繰り返して駆動終了まで待機する。

ステップＳＴ３では、レンズ駆動ドライバＬＤによってレンズ３０を初期位置から近側に４Ｆδピッチとなる駆動を行う制御を開始する。

ステップＳＴ４では、現在のＡＦフレームがＡＦ第１フレームＦ１〜ＡＦ第７フレームＦ７のいずれかに該当するかを判定する。ここで、ＡＦ第１〜第７フレームに該当する場合には、ステップＳＴ５に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ１９に進む。

ステップＳＴ５では、４Ｆδピッチで近側に近傍測距を行う。ここでは、ＡＦ評価値演算部２２においてＡＦ評価値が算出される。

ステップＳＴ６では、現在のＡＦフレームがＡＦ第３フレームＦ３、ＡＦ第５フレームＦ５またはＡＦ第７フレームＦ７に該当するかを判定する。ここで、ＡＦ第３、５、７フレームに該当する場合には、ステップＳＴ７に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ８に進む。

ステップＳＴ７では、図４に示す第１〜第３データ取得Ｇ１〜Ｇ３によって、８Ｆδピッチの方向判定用のＡＦ評価値を取得する。

ステップＳＴ８では、現在のＡＦフレームがＡＦ第７フレームに該当するかを判定する。ここで、ＡＦ第７フレームに該当する場合には、ステップＳＴ９に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ１０に進む。

ステップＳＴ９では、図４に示す駆動方向判定ＤＤのように、既に取得された３つの方向判定用のＡＦ評価値(フォーカス情報)に基づき、レンズ３０の駆動方向の判定を行う。

ステップＳＴ１０では、ステップＳＴ９で行われた駆動方向判定の結果、ＡＦ評価値が増加して減少するパターン３(図６)に該当するかを判定する。ここで、パターン３に該当する場合には、ステップＳＴ１１に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ１３に進む。

ステップＳＴ１１では、ステップＳＴ５で取得したＡＦ評価値に基づき、上記の数１を利用して合焦位置の演算を行う。そして、算出された合焦位置にレンズ３０を駆動する。

ステップＳＴ１２では、合焦したか否かを判定する。ここで、合焦した場合には、ＡＦ動作を終了し、合焦していない場合には、近傍測距を継続してステップＳＴ１８に進む。

ステップＳＴ１３では、ステップＳＴ９で行われた駆動方向判定の結果、図６に示すパターン１、パターン２またはパターン４に該当するかを判定する。ここで、パターン１、２、４に該当する場合には、ステップＳＴ１５に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４では、ステップＳＴ９で行われた駆動方向判定の結果、図６に示すパターン５またはパターン７に該当するかを判定する。ここで、パターン５、７に該当する場合には、ステップＳＴ１６に進み、該当しない場合には、ステップＳＴ１７に進む。

ステップＳＴ１５では、図６に示すパターン１、２、４のように、近側に近傍測距を継続する。

ステップＳＴ１６では、図６に示すパターン５、７のように、露光Ｉと露光ＶとをのＡＦ評価値を比較してＡＦ評価値が大きくなる方向に(近側または∞側に)近傍測距を行う。

ステップＳＴ１７では、図６に示すパターン６、８、９のように、近側へのレンズ駆動を停止して、∞側に近傍測距を行う。

ステップＳＴ１８では、ＡＦフレーム数をカウントアップする。

ステップＳＴ１９では、ＡＦ第７フレームＦ７より後のＡＦフレームにおいて近傍測距を行う。ここでは、ステップＳＴ１５〜ＳＴ１７で設定された近側または∞側にレンズ３０が駆動される。

ステップＳＴ２０では、ステップＳＴ１２と同様に、合焦したかを判定する。ここで、合焦した場合には、ＡＦ動作を終了し、合焦していない場合には、近傍測距を継続してステップＳＴ２１に進む。

ステップＳＴ２１では、ステップＳＴ１８と同様に、ＡＦフレーム数をカウントアップする。

以上のようにデジタルカメラ１では、ＡＦ処理開始の指示から、ステップＳＴ７で取得される方向判定用のＡＦ評価値(フォーカス情報)に基づき、フォーカス状態が合焦状態に向かうフォーカスレンズ３０の移動方向を求めるステップＳＴ９の駆動方向判定(第１処理)と、合焦状態におけるフォーカスレンズ３０の合焦位置を特定するステップＳＴ１１の合焦位置演算(第２処理)とを並列して行う。そして、合焦位置の演算では、図４のようにＡＦ評価値算出Ｃ１〜Ｃ５で順次に生成される４Ｆδピッチの毎回のＡＦ評価値に基づき、フォーカスレンズ３０の合焦位置を特定する第２処理が行われ、ＡＦ評価値算出Ｃ１〜Ｃ５で順次に生成されるＡＦ情報のうち、第１〜第３データ取得Ｇ１〜Ｇ３で取得される８Ｆδピッチの２回毎のＡＦ評価値（１つ飛ばしのＡＦ評価値）に基づき、フォーカスレンズ３０の駆動方向を求める第１処理が行われることとなる。

なお、初期位置にレンズ３０を駆動するステップＳＴ１の動作を行わず、ＡＦ処理開始から、レンズ３０の合焦位置が特定されて合焦が行われるまで、モータＭ１によりレンズ３０を同一の方向に移動させるようにしても良い。これにより、一層迅速な合焦を行える。

＜デジタルカメラ１の動作＞
以上のようなＡＦ動作を行えるデジタルカメラ１の動作、特に撮影動作について以下で説明する。

図８は、デジタルカメラ１の基本的な動作を示すフローチャートである。本動作は、制御部２３が実行する。

まず、デジタルカメラ１の電源がＯＮにされると、撮影モードに設定される(ステップＳＴ３１およびＳＴ３２)。

ステップＳＴ３３では、ＬＣＤ１０(ＥＶＦ２０)にライブビュー表示を開始する。

ステップＳＴ３４では、上述したワンショットＡＦを行って、合焦させる。

ステップＳＴ３５では、上述したフルタイムＡＦを行う。

ステップＳＴ３６では、シャッターボタンが半押しされたかを判定する。ここで、半押しされた場合には、ステップＳＴ３７に進み、半押しされていない場合には、ステップＳＴ４２に進む。

ステップＳＴ３７では、図７のフローチャートに示すようにＡＦ第１フレームＦ１〜ＡＦ第７フレームＦ７においてレンズ３０の駆動方向判定と近傍測距とを同時に行うＡＦ並列処理を実施する。すなわち、シャッターボタンを半押しする操作に応答して、ＡＦ並列処理の開始指示が行われることとなる。

ステップＳＴ３８では、合焦したかを判定する。ここで、合焦した場合には、ステップＳＴ３９に進み、合焦していない場合には、ステップＳＴ３８を継続する。

ステップＳＴ３９では、シャッターボタンが全押しされたかを判定する。ここで、全押しされた場合には、ステップＳＴ４０に進み、全押しされていない場合には、ステップＳＴ３６に戻る。

ステップＳＴ４０では、撮影および記録を行う。具体的には、ＣＣＤ３１で被写体の画像データを取得し、制御部２３で画像処理を施した後に、デジタルカメラ１に装着されているメモリカード(記録媒体)に記録する。

ステップＳＴ４１では、撮影を終了するかを判定する。具体的には、撮影モードから他のモード、例えば再生モードに切替えられたかなどを判断する。ここで、撮影を終了する場合には、本フローを抜けて撮影動作を終了し、撮影を継続する場合には、ステップＳＴ３５に進む。

ステップＳＴ４２では、アウトフォーカスの状態であるかを判定する。このアウトフォーカスは、例えば被写体が突然に移動した場合など、フォーカスレンズ３０の現在位置が合焦位置の付近になく、合焦位置の特定可能な範囲を外れてフルタイムＡＦでレンズ３０の合焦位置を探索できなくなった場合が該当する。ここで、アウトフォーカスの場合には、ステップＳＴ４３に進み、アウトフォーカスでない場合には、ステップＳＴ３５に進む。

ステップＳＴ４３では、ステップＳＴ３７と同様に、ＡＦ並列処理を行う。すなわち、アウトフォーカス状態と判定された場合に、ＡＦ並列処理の開始指示が行われることとなる。

ステップＳＴ４４では、合焦したかを判定する。ここで、合焦した場合には、ステップＳＴ３５に進み、合焦していない場合には、ステップＳＴ３４に進む。

以上のデジタルカメラ１の動作により、ＡＦ開始直後の一定時間において、８Ｆδピッチのフォーカスレンズの駆動方向判定と４Ｆδピッチの近傍測距とを並列して行うため、迅速な合焦を行えるとともに、必要なＡＦデータ量も小さくなり、合焦を簡易に行える。特に、フォーカスレンズの位置が合焦位置の付近にある場合に、再合焦を精度良く高速に行うことができる。

また、最近のデジタルカメラでは、光学ファイダーを省略して、ファインダーとして利用できる液晶ディスプレイだけを備えるものが多い。このようなデジタルカメラでは、一般的にフルタイムＡＦ(常時ＡＦ)を行っているが、静止画の撮影におけるシビアな合焦条件の場合に、上記のＡＦ並列処理を行うことで精度良く高速に合焦を行うことが可能となる。

さらに、ファインダーから被写体を見失った場合も、被写体が近傍に存在するという観点から、ＡＦ並列処理を行うことで迅速に合焦状態に移行できることとなる。

＜変形例＞
◎上記の実施形態におけるフォーカス情報については、ＡＦエリアＧｐ(図３)内のコントラスト値に基づき算出されるＡＦ評価値であるのは必須でなく、ラプラシアン・フィルタを用いたエッジ検出や、エッジ幅の検出によって算出されるものでも良い。

◎上記の実施形態においては、１枚の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状態を変更するのは必須でなく、２枚のフォーカスレンズを有するレンズ群を移動させても良く、また光学デバイスとして働くＣＣＤを光軸方向に移動させてフォーカス状態を変更するようにしても良い。

◎上記の実施形態におけるフォーカスレンズの駆動方向については、ＡＦ評価値演算部２２で順次に生成されるＡＦ評価値のうち２回毎のＡＦ評価値に基づき判定を行うのは必須でなく、３回毎以上の間隔で得られるＡＦ評価値に基づき判定を行うようにしても良い。この場合、間隔の増加に伴い、駆動方向の判定精度が向上することとなる。

◎上記の実施形態においては、フォーカスレンズの駆動を初期位置駆動を行ってから近側に移動させているが、これに限るものではない。この初期位置駆動を行わずに、それまでのフルタイムＡＦによるフォーカスレンズの動き（被写体の動き）から、駆動方向を決めても良い。この場合には初期位置駆動に費やす時間分の合焦時間短縮ができることとなる。また、初期位置駆動を行わずに、一意的に近側に移動するようにしても良い。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１の縦断面図である。 デジタルカメラ１の内部構成を示す概略ブロック図である。 ＡＦエリアＧｐを説明するための図である。 フォーカスレンズ３０の駆動方向判定および近傍測距の動作を説明するためのタイムチャートである。 フォーカスレンズ３０の移動について説明するための図である。 フォーカスレンズ３０の駆動方向判定を説明するための図である。 デジタルカメラ１におけるＡＦ並列処理の動作を示すフローチャートである。 デジタルカメラ１の基本的な動作を示すフローチャートである。 従来技術に係るワンショットＡＦの動作を示すフローチャートである。 フォーカスレンズの位置とＡＦ評価値との関係を説明するための図である。 フォーカスレンズの駆動方向判定の動作を説明するための図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
３ 撮影レンズ
１０ 液晶ディスプレイ(ＬＣＤ)
２０ 電子ビューファインダ(ＥＶＦ)
２２ ＡＦ評価値演算部
２３ 制御部
３０ フォーカスレンズ
３１ ＣＣＤ
Ｃ１〜Ｃ５ ＡＦ評価値の算出
ＤＤ 駆動方向判定
Ｆ１〜Ｆ７ ＡＦ第１〜第７フレーム
Ｇ１〜Ｇ３ 第１〜第３データ取得
ＬＤ レンズ駆動ドライバ

Claims (6)

1. 被写体に係る画像データを取得する撮像装置であって、
   (a)所定の光学デバイスを移動することで、フォーカス状態を変更させる機構を有する撮影光学系と、
   (b)処理開始の指示から、フォーカス情報に基づき、前記機構において前記フォーカス状態が合焦状態に向かう前記所定の光学デバイスの移動方向を求める第１処理と、前記合焦状態における前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定する第２処理とを並列して行う並列処理手段と、
   を備え、
   前記並列処理手段は、
   (b-1)前記機構により前記所定の光学デバイスを移動しつつ被写体に係る画像データを順次に取得し、取得した画像データに基づき前記フォーカス情報を順次に生成する情報生成手段、
   を有するとともに、
   前記第２処理では、前記情報生成手段で順次に生成される毎回のフォーカス情報に基づき、前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定する処理が行われ、
   前記第１処理では、前記情報生成手段で順次に生成されるフォーカス情報のうちｎ（ｎは２以上の整数）回毎のフォーカス情報に基づき、前記所定の光学デバイスの移動方向を求める処理が行われることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記ｎ回毎は、２回毎であることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
   前記処理開始の指示から前記所定の光学デバイスの合焦位置が特定されるまで、前記機構により前記所定の光学デバイスを同一の方向に移動することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の撮像装置において、
   (c)所定の操作入力に応答して、撮影待機状態に移行させる制御手段、
   をさらに備え、
   前記所定の操作入力に応答して、前記処理開始の指示が行われることを特徴とすることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の撮像装置において、
   (d)前記フォーカス状態が前記所定の光学デバイスの合焦位置を特定可能な範囲を外れたアウトフォーカス状態であるか否かを判定するフォーカス状態判定手段、
   をさらに備え、
   前記フォーカス状態判定手段により前記アウトフォーカス状態と判定された場合に、前記処理開始の指示が行われることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の撮像装置において、
   前記第１処理では、前記情報生成手段で生成された３のフォーカス情報に基づき前記所定の光学デバイスの移動方向を求めることを特徴とすることを特徴とする撮像装置。

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