JP2005338514A - レンズ制御装置及び撮像機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、常に正確な焦点位置を検出して、良好な合焦状態を維持することができるレンズ制御装置及び該レンズ制御装置を備えた撮像機器を提供する。
【解決手段】 本発明に係るレンズ制御装置は、輝度値Ｙ（Ｘ）［図１（ａ）］に所定係数αを乗算してコントラスト推定値αＹ（Ｘ）［図１（ｂ）］を算出し、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）とコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）［図１（ｃ）］を算出する。そして、差分値Δ（Ｘ）の閾値βからの乖離度に応じて、フォーカスレンズの移動を制御する。差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さい場合、合焦状態を維持していると判定して現状のフォーカスレンズの移動方向及び移動速度を維持する。一方、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さくない場合、誤合焦状態になったと判定してフォーカスレンズの移動方向と移動速度とを適宜変更する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学ズーム機能及びオートフォーカス機能を有するデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどの撮像機器に用いられるレンズ制御装置に関し、より具体的には、光学ズーム機能とオートフォーカス機能とを並行して実行する場合、すなわちズーミング中に被写体に対する焦点合わせを行えるように、レンズの移動を制御するレンズ制御装置及び撮像機器に関する。

近年、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像機器は、種々の光学ズームレンズを具備している。特に、デジタルビデオカメラでは、ズームレンズとフォーカスレンズとが内蔵されたタイプのものが一般的に使用されている。この種のレンズは、ズームレンズの変倍移動に対して、被写体との距離に応じてフォーカスレンズを適正な焦点位置に移動させる機構を有する。

フォーカスレンズの適正な焦点位置を検出する方法としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳなどの撮像素子より得られる画像信号をバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）に通して高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分が最大となる位置を焦点位置とする方法が一般的に用いられている。このようにして検出した焦点位置にフォーカスレンズを移動させるコントラスト検出方式のオートフォーカス（以下、ＡＦという）機構が広く実用化されている。コントラスト検出方式によるＡＦ機構は、他のＡＦ機構のように複雑な光学系及び特別なセンサーなどが不要であるため、安価に焦点位置を検出することができるという利点を有する。

コントラスト検出方式においては、撮像画像の全領域の画像信号に対して高周波成分を抽出するのではなく、撮像画像の所定の領域（以下、ＡＦ評価エリアという）に含まれる画像信号に対して高周波成分を抽出するのが一般的である。また、焦点位置の検出方法としては、ＡＦ評価エリアに含まれる画素から最大コントラスト値を検出するピークホールド方式、及びＡＦ評価エリアに含まれるすべての画素のコントラスト値を積算した積算値に基づいて焦点位置の検出する積算方式などがある。

図６は、ズームレンズの固定状態における焦点位置を検出する検出方法を説明するための説明図であり、横軸はフォーカスレンズ位置であり、縦軸は撮像画像のコントラスト値である。コントラスト値は、フォーカスレンズ位置が中央付近で最大となる凸型をしていることから、フォーカスレンズをニア側（又はファー側）から一定方向へ駆動し、コントラスト値が最大となるフォーカスレンズ位置を焦点位置とする。このような焦点位置の検出は、山登り方式と呼ばれ、最も一般的なＡＦ方式として広く実用化されている。

しかしながら、ズームレンズが固定されていない状態においては、山登り方式による焦点位置の検出は困難である。これは、ズームレンズの移動によって被写体の倍率が変化するため、ピークホールド方式又は積算方式で得られるコントラスト値の基準も変化し、ズームレンズのズーム位置によって焦点位置が変化してしまうからである。したがって、ズームレンズの移動中に山登り方式による焦点位置の検出を行った場合、図７に示すように、検出した焦点位置の曲線１１０ａ，１１０ｂが焦点位置を維持する焦点曲線１１１から外れてしまい、焦点が合っていない状態、いわゆるピントボケ状態になってしまうという問題があった。なお、ズームレンズの広角側の端点をワイド端、望遠側の端点をテレ端という。

そこで、上述した問題を解決すべく、様々なレンズ制御方式が提案されている。例えば、図８に示すように、ズームレンズの移動中にフォーカスレンズを所定の速度でニア側方向又はファー側方向へ移動するとともに、所定の露光時間毎にコントラスト値を検出し、時系列的に隣り合う２つのコントラスト値を比較して、２つのコントラスト値のうち、高いコントラスト値を検出した方向へフォーカスレンズを駆動するウォブリング方式が提案されている。ウォブリング方式によれば、ズーミング中であっても、より高いコントラストを常に探索し、その結果に応じてフォーカスレンズを移動することができ、結果的に焦点位置を維持した状態でズーミングを行うことが可能となる。

上述したようなレンズ制御方式の一例として、ズームレンズと、ズームレンズの位置に伴う焦点位置を補正するフォーカスレンズと、ズームレンズの駆動中に、ズームレンズとフォーカスレンズの位置によって決定される基準速度を、被写界深度及び焦点状態に応じて補正した速度に基づいて、フォーカスレンズを駆動する制御手段とを備えたことを特徴とするレンズ制御装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。このようなレンズ制御装置は、ズームレンズの速度のばらつき、被写界深度、ズームレンズの位置、合焦状態等の条件に対して補正された最適速度によるフォーカスレンズ駆動を実現することができ、フォーカスレンズのワイドからテレ方向へのズーム動作中におけるピントボケを改善することができる。
特開平５−３０４０２号公報

しかしながら、ＡＦ評価エリア内のコントラスト値をズーミングの前後において一定に維持することは極めて困難である。例えばワイド側からテレ側に向かってズーミング（特に、高速でズーミング）する場合には、図９に示すように、ズーム開始時及びズーム終了時におけるコントラスト値のピークが著しく異なる虞がある。このような場合には、誤った方向にフォーカスレンズが駆動されてしまうため、ウォブリング方式を用いた場合であっても、正確な焦点位置の検出が極めて困難となり、図１０に示すように、ウォブリングが失敗してしまうという問題があった。

例えば、ズームレンズの焦点距離の変化によって画像の明るさが激変してしまうことがある。自動絞り機構（ＡＥ）によって明るさの変動を補正するのが一般的だが、ズーミング中、特に高速で広角側から望遠側にズームレンズを移動する場合は補正処理に多大の時間を要してしまい、結果的にズーミング終了後に正確な補正が行われる。コントラスト値は、明るさの要素を含むために上述した変動によって大きく影響され、ウォブリング方式では大きな明るさの変動を吸収しきれず、ズーミング中に正確な合焦状態を維持できない。

本発明者は、鋭意検討した結果、ズーミング中の明るさとコントラスト値との変動状態に相関関係があるため、明るさとコントラスト値との相関値に基準値を設け、基準値からの乖離度に応じて、フォーカスレンズの制御を行うことにより、ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、ウォブリング方式のように必要以上にフォーカスレンズの移動速度を上げたりせず、常に適正な合焦状態を維持することが可能になるとの知見を得た。

本発明は、得られた知見に基づいてなされたものであり、ズームレンズの移動の前後における、画像の鮮鋭度に係る情報と明るさに係る情報とを検出し、検出した両情報に基づいてフォーカスレンズを移動させる構成とすることにより、ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、常に正確な焦点位置を検出して、良好な合焦状態を維持することができるレンズ制御装置及び該レンズ制御装置を備えた撮像機器の提供を目的とする。

また本発明は、輝度値からコントラストの推定値を算出し、コントラストの実測値と、算出された推定値との差分値を算出し、差分値が閾値より大きい場合に、フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更する構成とすることにより、差分値が閾値より大きい場合は、合焦状態から誤合焦状態に遷移したと判定し、フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更して、適正な合焦状態に復帰することができるレンズ制御装置及び該レンズ制御装置を備えた撮像機器の提供を目的とする。

さらに本発明は、算出した差分値が閾値より小さい場合、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しない構成とすることにより、差分値が閾値より小さい場合は、コントラスト値が変化した場合であっても、合焦状態を維持していると判定し、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しないようにして、不要なフォーカスレンズの制御を変更することを抑制したレンズ制御装置及び該レンズ制御装置を備えた撮像機器の提供を目的とする。

本発明に係るレンズ制御装置は、ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて、被写体を撮像部にて撮像する場合に、前記フォーカスレンズの移動を制御するレンズ制御装置において、前記撮像部にて撮像された画像の鮮鋭度に係る情報を検出する手段と、前記画像の明るさに係る情報を検出する検出手段と、前記画像の鮮鋭度に係る情報及び前記画像の明るさに係る情報に基づいて、前記ズームレンズの移動中に、前記被写体の像が前記撮像部にて合焦するように前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るレンズ制御装置は、上述した発明において、前記画像の鮮鋭度に係る情報は画像のコントラスト値であり、前記画像の明るさに係る情報は画像の輝度値であることを特徴とする。

本発明に係るレンズ制御装置は、上述した発明において、前記制御手段は、前記輝度値からコントラストの推定値を算出する第１算出手段と、前記検出手段によって検出されたコントラスト値及び前記第１算出手段によって算出された推定値の差分値を算出する第２算出手段とを備え、該第２算出手段によって算出された差分値が閾値より大きい場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更するようにしてあることを特徴とする。

本発明に係るレンズ制御装置は、ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて、被写体を撮像部にて撮像する場合に、前記フォーカスレンズの移動を制御するレンズ制御装置において、前記撮像部にて撮像された画像のコントラスト値を検出する手段と、前記画像の輝度値を検出する検出手段と、該検出手段によって検出された輝度値からコントラスト値の推定値を算出する第１算出手段と、前記検出手段によって検出されたコントラスト値及び前記第１算出手段によって算出された推定値の差分値を算出する第２算出手段と、前記ズームレンズが広角側から望遠側へ移動中に、前記第２算出手段によって算出された差分値が閾値より大きくなった場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更する制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係るレンズ制御装置は、上述した各発明において、前記制御手段は、該第２算出手段によって算出された差分値が閾値より小さい場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しないようにしてあることを特徴とする。

本発明に係る撮像機器は、ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて入射された光の像が撮像部にて撮像される撮像機器において、上述した各発明のいずれか１つに記載のレンズ制御装置を備えることを特徴とする。

本発明にあっては、画像の鮮鋭度に係る情報と明るさに係る情報とを検出し、検出した両情報に基づいて、ズームレンズの移動中に、合焦状態を維持するようにフォーカスレンズを移動させる。ズーミング中における画像の鮮鋭度に係る情報と明るさに係る情報との変動状態に相関関係があるため、両情報に基づいてフォーカスレンズの制御を行うことにより、ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、常に適正な合焦状態を維持することができる。

本発明にあっては、画像の鮮鋭度に係る情報として画像のコントラスト値を、明るさに係る情報として画像の輝度値を用いることにより、ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像部（撮像素子）が出力する電気信号から、容易に画像の鮮鋭度に係る情報と明るさに係る情報とを検出することができる。

本発明にあっては、輝度値からコントラストの推定値を算出し、コントラストの実測値と、算出された推定値との差分値を算出し、差分値が閾値より大きい場合に、フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更する。差分値が閾値より大きい場合は、ズームレンズの移動による輝度値の変化に起因してコントラスト値が変化したものではないから、合焦状態から誤合焦状態に遷移したと判定できる。したがって、この場合に、フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更することにより、適正な合焦状態に復帰することができる。ズームレンズを広角側から望遠側に高速で移動することによって輝度値が変化した場合であっても、レンズ制御装置は、コントラスト値及び輝度値の変化に基づいて合焦状態か否かを判定できる。

本発明にあっては、算出した差分値が閾値より小さい場合、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しない。差分値が閾値より小さい場合は、コントラスト値が変化した場合であっても、ズームレンズの移動による輝度値の変化に起因してコントラスト値が変化したものであるから、合焦状態を維持していると判定できる。したがって、この場合、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更することは不要であり、現状のフォーカスレンズ制御を行う。

本発明によれば、ズームレンズの移動の前後における、画像の鮮鋭度に係る情報と明るさに係る情報とを検出し、検出した両情報の相関関係に基づいてフォーカスレンズを移動させることにより、ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、常に正確な焦点位置を検出して、良好な合焦状態を維持することができる。

また本発明によれば、輝度値からコントラストの推定値を算出し、コントラストの実測値と、算出された推定値との差分値を算出し、差分値が閾値より大きい場合、合焦状態から誤合焦状態に遷移したと判定し、フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更して、適正な合焦状態に復帰することができる。

さらに本発明によれば、算出した差分値が閾値より小さい場合、コントラスト値が変化した場合であっても、合焦状態を維持していると判定し、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しないようにして、不要なフォーカスレンズの制御を変更することを抑制することができる等、優れた効果を奏する。

まず、本発明に係るレンズ制御装置のレンズ制御方法の原理について説明する。
図１は、本発明に係るレンズ制御装置によるレンズ制御の原理を示す原理図である。
ズーム倍率が変動した場合、当然ながらズームレンズの位置が変更されるために、画像の明るさに係る情報（以下、輝度値とする）が変動する虞がある。ＡＦ処理に用いる画像の鮮鋭度に係る情報（以下、コントラスト値とする）は、画像の輝度値が変動することによって変動する性格を有しており、本発明に係るレンズ制御装置は、この関係に鑑みて、ズームレンズの移動の前後におけるコントラスト値と輝度値とに基づいてフォーカスレンズの移動を制御する。

具体的には、図１に示すように、本発明に係るレンズ制御装置は、輝度値Ｙ（Ｘ）［同図（ａ）］に所定係数αを乗算してコントラスト推定値αＹ（Ｘ）［同図（ｂ）］を算出し、コントラストの実測値であるコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）とコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）［同図（ｃ）］を算出する。そして、差分値Δ（Ｘ）の基準値（閾値）βからの乖離度に応じて、フォーカスレンズの移動を制御する。

ここで、ズームレンズのワイド端を最小位置Ｘｍｉｎとし、テレ端を最大位置Ｘｍａｘとした場合、Ｘは、Ｘｍｉｎ≦Ｘ≦Ｘｍａｘの定義域にあるズームレンズの位置を表す変数である。なお、ＡＦ評価エリアは処理系及び撮像系の双方にとって最適なサイズであることに加えて、ワイド端においても被写体画像のコントラスト値が所定値より高い撮影画像が得られるようなサイズであることが望ましい。

図２に示すように、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さい場合、レンズ制御装置は、合焦状態を維持していると判定し、現状のフォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更することなく、フォーカスレンズを移動させる。一方、図３に示すように、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さくない（大きい）場合、レンズ制御装置は、誤合焦状態になったと判定し、フォーカスレンズの移動方向と移動速度とを適宜設定し、フォーカスレンズを移動させる。

従来のウォブリング方式は、コントラスト値が低下した場合、必要以上の移動速度でフォーカスレンズを移動させてしまうことにより、ズーミング中のピントボケが顕在化され、ズーミング終了時においてもピントボケが残存してしまう虞がある。しかし、本発明によれば、たとえコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）が低下した場合であっても、輝度値Ｙ（Ｘ）が低下したためにコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）が低下したときには、輝度値Ｙ（Ｘ）から算出したコントラスト推定値αＹ（Ｘ）も同様に低下することになることから、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）とコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）が大きくなることはなく、合焦状態を維持していると判定することができる。したがって、現状のフォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更することなく、フォーカスレンズを移動させるために上述したような虞はない。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図４は、本発明に係るレンズ制御装置を搭載した撮像機器としてのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。
デジタルカメラ１は、レンズユニット１１と、撮像素子１２と、信号処理部１３と、レンズ制御部１５と、ＣＰＵ１６と、表示制御部１７と、表示装置１８と、入出力Ｉ／Ｆ１９と、入出力装置２０とを備える。

レンズユニット１１は、ズームレンズ１１ａ、フォーカスレンズ１１ｂ及び絞り（アイリス）１１ｃ、並びに、ズームレンズ１１ａ、フォーカスレンズ１１ｂ、アイリス１１ｃの状態を制御する各機構を駆動するモータを含んでいる。レンズユニット１１は、後述するレンズ・アイリスドライバ２５によってモータの駆動が制御され、入射した光の焦点距離が調整される。

撮像素子１２は、ＣＣＤ又はＣＭＯＳなどから構成されており、レンズユニット１１を通じて入射される光を光電変換してアナログ形式の電気信号を生成し、信号処理部１３へ出力する。信号処理部１３は、Ａ／Ｄ変換部１３ａなどを備えており、撮像素子１２から出力されたアナログ形式の電気信号をＡ／Ｄ変換部１３ａにてデジタル形式に変換する。以下、変換されたデジタル形式の電気信号を画像信号という。

レンズ制御部１５は、本発明に係るレンズ制御装置であって、制御部２１と、内部メモリ２２と、コントラスト検出部２３と、輝度検出部２４と、レンズ・アイリスドライバ２５とを有するマイクロコントローラから構成されている。

内部メモリ２２には、レンズ制御部１５の動作に必要な種々の制御プログラム及び各種データが格納されており、制御部２１は、上述したようなハードウェア各部を制御して、制御プログラムに従って種々の機能を実行する。また、内部メモリ２２は、制御部２１による制御プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する処理にも使われる。

コントラスト検出部２３は、ＡＦ評価エリアを設定し、信号処理部１３にて変換された画像信号をＢＰＦに通して高周波成分を抽出した後、高周波成分をサンプリングしてコントラスト値（コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ））を検出する。輝度検出部２４は、信号処理部１３にて変換された画像信号に対して、該画像信号によって表現される画像の輝度値Ｙ（Ｘ）を検出する。

制御部２１は、レンズ・アイリスドライバ２５へ駆動指示に係る指示信号を出力して、レンズユニット１１の動作を制御しており、この指示信号に基づいて、ズームレンズの位置Ｘ及びフォーカスレンズの位置を認識する。

内部メモリ２２には、ズームレンズの位置Ｘに対して、輝度検出部２４にて検出した輝度値Ｙ（Ｘ）に対応するコントラスト推定値αＹ（Ｘ）を算出するための係数αが記憶されている。制御部２１は、輝度検出部２４にて検出した輝度値Ｙ（Ｘ）と、内部メモリ２２に記憶されている係数αとを乗算することにより、コントラスト推定値αＹ（Ｘ）を算出する。また、制御部２１は、コントラスト検出部２３にて検出したコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）と、算出したコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）を算出する。

また、内部メモリ２２には、差分値Δ（Ｘ）の大きさによって、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）と、コントラスト推定値αＹ（Ｘ）との乖離を規定する閾値βが記憶されている。制御部２１は、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さいか否かを判定して、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さいと判定された場合には、合焦状態を維持していると判断し、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さくないと判定された場合には、合焦状態から誤合焦状態になったと判断する。

制御部２１は、合焦状態が維持されていると判断した場合、現状の処理内容で合焦状態が維持されているため、フォーカスレンズの移動方向と移動速度とを変えることなく、レンズ・アイリスドライバ２５へ駆動指示に係る指示信号を出力して、レンズユニット１１の動作を制御する。
一方、制御部２１は、誤合焦状態になったと判断した場合、現状の処理内容では合焦状態が維持されることはないため、差分値Δ（Ｘ）が小さくなるように、すなわちコントラストが高くなるように、フォーカスレンズの移動方向，移動速度を再設定し、レンズ・アイリスドライバ２５へ駆動指示に係る指示信号を出力して、レンズユニット１１の動作を制御する。このようにして、コントラスト検出部２３にて検出されたコントラスト実測値ＡＹ（Ｘ）と、輝度検出部２４にて検出された輝度値Ｙ（Ｘ）とに基づいてＡＦ処理を行う。

ＣＰＵ１６は、信号処理部１４から出力された画像信号を、表示制御部１７を通じて表示装置１８に表示させる。表示制御部１７は、ディスプレイ・ドライバ等を備えており、ＣＰＵ１６から受信した画像信号を表示装置１８に表示できるように変換するとともに、表示装置１８を制御する。表示装置１８は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube），液晶ディスプレイ等から構成されており、表示制御部１７から受信した信号に基づいて画像を表示する。

また、ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１６ａ、ＲＡＭ１６ｂなどを内蔵しており、ＲＯＭ１６ａには、デジタルカメラ１の動作に必要な種々の制御プログラム及び各種データが格納されている。ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１６ａに格納された制御プログラムに従って種々の機能を実行する。また、ＲＡＭ１６ｂは、ＣＰＵ１６による制御プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する処理に使われる。

入出力Ｉ／Ｆ１９は、外部接続された入出力装置２０に対して、データ送受信や制御等を行うためのデバイスドライバ等を備えており、入出力装置２０からの入力信号を所定の形式のデータとしてＣＰＵ１６へ伝送し、ＣＰＵ１６からの出力信号を所定の出力信号として入出力装置２０へ出力する。入出力装置２０は、入出力Ｉ／Ｆ１９を通じて接続されるメモリデバイス，コンピュータなどである。

次に、上述のように構成された本発明に係るデジタルカメラの動作について説明する。
図５は、本発明に係るデジタルカメラにおいてズーミング処理を行う場合の動作フローを示すフローチャートである。

まず、レンズ制御部１５は、レンズユニット１１のモータの駆動状況によって、ズーミングが開始されたか否かを判定する（ステップＳ１）。また、ズーミングが開始されるまでに、換言すればズーミングが行われていない状態において、フォーカスレンズ１１ｂは合焦状態になっているものとする。なお、ズーミングが行われていない状態でのＡＦ機構については、それ自体公知の様々な技術が開示されているが、ここでは特に言及しない。例えば、図６に示したような一般的な山登り方式でコントラスト検出を行う方式を使用することができる。

Ｓ１において、レンズユニット１１のモータの駆動を検知することによって、ズーミングが開始されたと判定された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、レンズ制御部１５は、ＡＦ評価エリアにおける被写体の画像信号をサンプリングしてコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）を検出するとともに、画像信号によって表現される画像の輝度値Ｙ（Ｘ）を検出する（ステップＳ２）。

次いで、ズーミング中のピント状態が維持されている場合、コントラスト値を輝度値の関数で表すことができるため、レンズ制御部１５は、内部メモリ２２に記憶されているコントラスト推定値を算出するための係数αを読み出し、検出した輝度値Ｙ（Ｘ）に係数αを乗算してコントラスト推定値αＹ（Ｘ）を算出する（ステップＳ３）。

そして、レンズ制御部１５は、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）と、Ｓ３にて算出したコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）を算出する（ステップＳ４）。そして、レンズ制御部１５は、内部メモリ２２に記憶されているコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）とコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との乖離を規定する閾値βを読み出し、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さいか否かを判定する（ステップＳ５）。

Ｓ５において、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さいと判定された場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、レンズ制御部１５は、合焦状態を維持していると判定し（ステップＳ６）、フォーカスレンズの移動方向と移動速度とを変えることなく処理を終了する。

一方、Ｓ５において、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さくないと判定された場合、すなわち差分値Δ（Ｘ）が閾値β以上であると判定された場合（Ｓ５：ＮＯ）、レンズ制御部１５は、合焦状態から誤合焦状態になったと判定し（ステップＳ７）、コントラストが高くなるように、フォーカスレンズの移動方向と移動速度とを再設定する（ステップＳ８）。これにより、誤合焦状態から合焦状態へ復帰させることが可能となる。

一般的に、ＡＥが動作していていない状態、すなわち絞り、シャッタースピード及びＩＳＯ感度が変化していない状態で、ズームレンズをワイド端からテレ端方向に移動させた場合、画像の輝度値Ｙ（Ｘ）は低下する傾向にあり、それにともなってコントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）が低下することになる。したがって、ズーミングを行った場合の輝度値Ｙ（Ｘ）に対してコントラスト推定値αＹ（Ｘ）を算出し、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）とコントラスト推定値αＹ（Ｘ）との差分値Δ（Ｘ）が、閾値βより小さい場合には、合焦状態を維持していると推定できる。

したがって、本発明に係るレンズ制御装置（レンズ制御部１５）によれば、ズーミング中に画像の明るさが変化した場合であっても、常に正確な焦点位置を検出して、良好な合焦状態を維持することができる。また、差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さい場合は、コントラスト実測値ＡＦ（Ｘ）が変化した場合であっても、合焦状態を維持していると判定し、フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しないようにして、不要なフォーカスレンズの制御を変更することはない。

また、閾値βは、合焦状態であるか否かを判定するための判定基準である。一般的に、被写体に焦点を合わせた場合、被写体の前後もある程度は焦点が合っている。焦点が合っている前後の範囲を示す被写界深度は、主として焦点距離、撮像距離及び絞りの３つ要素、並びに撮像素子のサイズによって決定されるため、これらの要素を決定する光学系及び撮像素子などの構成に基づいて閾値βを適宜設定すればよい。さらに、本実施形態では、定数であるものとして説明したが、ズームレンズの位置を表す変数Ｘ、アイリスの絞り値（Ｆ値）の関数としてもよい。

なお、本実施形態では、合焦状態から誤合焦状態になったと判定された場合、コントラストが高くなるように、フォーカスレンズの移動方向と移動速度とを再設定するようにしたが、フォーカスレンズの移動方向又は移動速度のいずれか１つの再設定によって誤合焦状態から合焦状態へ復帰させることが可能な場合があり、その場合には、移動方向と移動速度とを再設定する必要はない。

以上、本発明に係るレンズ制御装置を搭載したデジタルカメラについて、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した実施の形態に係る発明の構成及び機能に様々な変更又は改良を加えることが可能である。

本発明に係るレンズ制御装置によるレンズ制御の原理を示す原理図である。 差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さい場合を示す図である。 差分値Δ（Ｘ）が閾値βより小さくない（大きい）場合を示す図である。 本発明に係るレンズ制御装置を搭載した撮像機器としてのデジタルカメラの構成を示すブロック図である。 本発明に係るデジタルカメラにおいてズーミング処理を行う場合の動作フローを示すフローチャートである。 ズームレンズの固定状態における焦点位置を検出する検出方法を説明するための説明図である。 ズームレンズの移動状態における焦点位置を検出する検出方法を説明するための説明図である。 焦点位置を検出する検出方法を説明するための説明図である。 ズームレンズ移動に伴うコントラストのピーク値の変化を示す説明図である。 ウォブリング方式を説明するための説明図である。

符号の説明

１ デジタルカメラ
１１ レンズユニット
１２ 撮像素子
１３ 信号処理部
１３ａ Ａ／Ｄ変換部
１５ レンズ制御部
１６ ＣＰＵ
１７ 表示制御部
１８ 表示装置
１９ 入出力Ｉ／Ｆ
２０ 入出力装置
２１ 制御部
２２ 内部メモリ
２３ コントラスト検出部
２４ 輝度検出部
２５ レンズ・アイリスドライバ

Claims (6)

1. ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて、被写体を撮像部にて撮像する場合に、前記フォーカスレンズの移動を制御するレンズ制御装置において、
   前記撮像部にて撮像された画像の鮮鋭度に係る情報を検出する手段と、
   前記画像の明るさに係る情報を検出する検出手段と、
   前記画像の鮮鋭度に係る情報及び前記画像の明るさに係る情報に基づいて、前記ズームレンズの移動中に、前記被写体の像が前記撮像部にて合焦するように前記フォーカスレンズの移動を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするレンズ制御装置。
2. 前記画像の鮮鋭度に係る情報は画像のコントラスト値であり、
   前記画像の明るさに係る情報は画像の輝度値であること
   を特徴とする請求項１に記載のレンズ制御装置。
3. 前記制御手段は、
   前記輝度値からコントラストの推定値を算出する第１算出手段と、
   前記検出手段によって検出されたコントラスト値及び前記第１算出手段によって算出された推定値の差分値を算出する第２算出手段とを備え、
   該第２算出手段によって算出された差分値が閾値より大きい場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更するようにしてあること
   を特徴とする請求項２に記載のレンズ制御装置。
4. ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて、被写体を撮像部にて撮像する場合に、前記フォーカスレンズの移動を制御するレンズ制御装置において、
   前記撮像部にて撮像された画像のコントラスト値を検出する手段と、
   前記画像の輝度値を検出する検出手段と、
   該検出手段によって検出された輝度値からコントラスト値の推定値を算出する第１算出手段と、
   前記検出手段によって検出されたコントラスト値及び前記第１算出手段によって算出された推定値の差分値を算出する第２算出手段と、
   前記ズームレンズが広角側から望遠側へ移動中に、前記第２算出手段によって算出された差分値が閾値より大きくなった場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び／又は移動速度を変更する制御手段と
   を備えることを特徴とするレンズ制御装置。
5. 前記制御手段は、
   該第２算出手段によって算出された差分値が閾値より小さい場合に、前記フォーカスレンズの移動方向及び移動速度を変更しないようにしてあること
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレンズ制御装置。
6. ズームレンズと該ズームレンズの移動にともなう焦点位置を補正するフォーカスレンズとを含む光学系を通じて、被写体を撮像部にて撮像する撮像機器において、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載のレンズ制御装置を備えること
   を特徴とする撮像機器。

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