JP2006039144A - 撮像装置及びその制御方法、及び、撮像装置の自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズユニットが着脱自在なカメラ本体において、レンズユニット種別の違いにかかわらず目的の主被写体を違和感無く安定して合焦する技術を提供する。
【解決手段】 接続されたレンズユニットの種別が判定されると、その判定結果に基づいてローパスフィルタ２１４、２１５、及び、ハイパスフィルタ２１７にカットオフ周波数を設定する。撮像素子の所定領域内の周波数成分データについて、ピークホールド回路２１９乃至２２１、２２５乃至２２７、積分回路２３２乃至２３７、差分ピークホールド回路２４７乃至２４９にてそれぞての評価値情報を生成する。カメラマイコン１１４は、得られた評価値情報をレンズユニット内のレンズマイコンに送信する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、レンズユニットを交換可能な撮像装置、その自動焦点調節装置に関するものである。

従来より、ビデオカメラ等の映像器に用いられている自動焦点調節装置として、ＣＣＤ等撮像素子から得られる映像信号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が最大となるように撮影レンズを駆動して焦点調節行う、いわゆる山登り方式が知られている（ＴＴＬオートフォーカス）。このような自動焦点調節方式は、焦点調節用の特殊な光学部材が不要であり、遠方で近くでも距離によらずに正確にピントを合わせることができる等の長所を有する。

この種の自動焦点調節処理をレンズが交換できるビデオカメラに使用された例について、図８を用いて説明する。

図示において、８０１はフォーカシングレンズであって、レンズ駆動用モータ８１１によって、光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。このレンズを通った光は、撮像素子８０２の撮像面上に結像されて電気信号に光電変換され、映像信号として出力される。この映像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ８０３でサンプルホールドしてから所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器８０４でデジタル映像データへと変換され、カメラのプロセス回路へ入力されて、標準テレビジョン信号に変換されると共に、バンドパスフィルタ８０５（以下ＢＰＦ）へと入力される。ＢＰＦ８０５では、映像信号中の高周波成分を抽出し、ゲート回路８０６で画面内の合焦検出領域に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピークホールド回路８０７で垂直同期信号の整数倍に同期した間隔でピークホールドを行い、ＡＦ評価値を生成する。このＡＦ評価値は本体ＡＦマイコン８０８に取り込まれ、本体ＡＦマイコン５０８内で合焦度に応じて、フォーカシング速度、及び、ＡＦ評価値が増加するようにモータ駆動方向を決定し、フォーカスモータの速度及び方向をレンズマイコン８０９に送る。レンズマイコン８０９は、本体マイコン８０８に指示された通りにモータドライバ８１０を介したモータ８１１によってフォーカシングレンズ８０１を光軸方向にうごかすことで焦点調節をおこなう。

しかしながら、上記従来例は、自動焦点調節の制御をカメラ本体に持ち、限られた特定のレンズユニットの範囲で最適になるように自動焦点調節の応答性等を決定しているものであって、その限られたレンズユニット以外のレンズユニットへ交換する場合には性能を出すのは難しい。

これに対し、レンズユニットが交換可能なカメラシステムにおいて、カメラ本体はＡＦ駆動信号を生成するのではなく、ＡＦ評価情報を生成し、レンズユニットはカメラ本体とは独立してフォーカシングする技術がある（特許文献１）。
特開平９−９１３０号公報

しかしながら上記文献に記載の従来例では、次のような問題があった。

先ず、カメラ本体とレンズユニットの開発時期が比較的近い場合、レンズユニットは装着されるカメラの撮像系仕様に合わせ、フォーカシングレンズの位置分解能を決めているので格別な問題は発生しない。

ところが、昨今のカメラに搭載されている撮像素子は、より微細化、高密度化が図られてきている。従って、１号機から数年後のタイミングで後継機（仮に２号機という）を開発する場合、用いられる撮像素子は当然、前世代よりも微細化・高密度化が進んだ撮像素子が選択される事となる。換言すれば、２号機の撮像素子の画素ピッチが小さくなり、許容錯乱円の縮小化されることになる。

従って、１号機の許容錯乱円に合わせてフォーカシングレンズの位置分解能を決定している旧レンズを、開発しようとする２号機のカメラ本体に装着すると、２号機では許容錯乱円が小さいため、オートフォーカス（ＡＦ）動作した際のウォブリング等の動きの影響を受けた映像が撮像されることになる。

また、カメラ本体の撮像素子の画素ピッチで決まる許容錯乱円が１号機と同じであっても、例えば単板撮像素子（ＣＣＤ）システムを３板ＣＣＤシステムにする場合や、３板ＣＣＤシステムでＲＧＢの各ＣＣＤの取付位置を１／２画素相当ずらし、画素補間する事で解像度ＵＰを図る、所謂「画素ずらし」システムを用いる場合など、撮影画像の実質の画素密度がＵＰし、実質の許容錯乱円が小型化し、上述の問題と同様な現象が発生してしまっていた。

本発明は上述の問題点を解消し、開発時期の異なるレンズユニットとカメラ本体がどのように組み合わされても、あらゆる被写体や撮影条件で目的の主被写体を違和感無く、安定して合焦する技術を提供しようとするものである。

本発明に於ける第１の発明は、撮像手段より出力された撮像信号中より、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域の１つまたは複数の焦点信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段出力信号のレベルの増減に基づいて光学系のフォーカシングレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と、前記制御手段に基づいて前記フォーカシングレンズを駆動する駆動手段と、前記制御手段及び前記駆動手段をレンズユニット内に持ち、前記抽出手段出力を前記レンズユニットに引き渡す、レンズユニットを交換可能な撮像装置の自動焦点調節装置において、組み合わされるレンズユニットの種別情報に応じて、前記抽出手段の抽出特性を変更することを特徴とする撮像装置の自動焦点調節装置にある。

本発明に於ける第２の発明は、前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させ、ピント状態をボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に、ピント状態に応じて変化する焦点信号レベルが描く増減カーブ形状において、該増減カーブ形状の急峻度を変化させるよう、前記抽出手段の抽出特性を変更する、第１の発明に記載される自動焦点調節装置にある。

本発明に於ける第３の発明は、前記抽出手段の抽出特性は、抽出する帯域成分の利得を変更する事を特徴とした、第２の発明に述べられる記載される自動焦点調節装置にある。

本発明に於ける第４の発明は、前記抽出手段の抽出特性は、抽出する帯域成分の中心周波数は変更せずに、帯域幅を変更する事を特徴とした、第２の発明に記載される自動焦点調節装置にある。

本発明によれば、許容錯乱円が縮小化されたカメラ本体が、装着されるレンズユニットの種別情報を検出し、レンズユニットのフォーカシングレンズの位置分解能が、前記許容錯乱円とマッチしない場合には、カメラ本体側でレンズユニット側に引き渡すＡＦ評価値に対し、そのデフォーカス特性の描く山形状が、より急峻な形状（Ｑ値が高くなる形状）となるようにＡＦ評価値生成特性を変更するという手段を設ける。この結果、ＡＦ評価値のデフォーカス特性はシャープな山形状と出来るので、山極大点の合焦ポイントから、所定レベルＡＦ評価値が下がるフォーカスレンズ位置ズレ量は、山形状が平坦な場合に比べ、小振幅とする事が可能となる。従って、レンズユニット側のＡＦ制御の変更を伴うことなく、カメラ本体のＡＦ評価値生成特性を変更するだけで、合焦点付近でのＡＦ動作に伴う位置変化範囲は自ずと狭める事が可能となり、ＡＦ動作時の動きを見えなくすることが可能となる。また、本発明によれば、過去発売したレンズユニット群の資産を損なうことなく、高画素・高性能な撮影画像を得ることが可能な、レンズ交換可能なカメラシステムを提供でき、ユーザーに無駄な出費を強いない、ユーザーフレンドリーなカメラシステムとして商品提供できる、という効果を有する。

以下、添付図面に従って本発明に係る実施形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態における撮像システムの構成を示す図である。図中、１２８はデジタルビデオカメラ本体（以下、単にカメラ本体）であり、１２７は交換可能なレンズユニットを示している。カメラ本体１２８とレンズユニット１２７のそれぞれの接続部には接続端子が設けられ、レンズユニット１２７をカメラ本体１２８に装着した際に、たがいに電気的に接続される。

被写体からの光は、レンズユニット内で固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行う稼働可能な第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた稼働可能な第４のレンズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通って、３原色中の赤（Ｒ）の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０６上に、緑（Ｇ）の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０７上に、青（Ｂ）の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０８の上にそれぞれ結像される。

撮像素子上のそれぞれの像は光電変換され、増幅器１０８、１０９、１１０でそれぞれ最適なレベルに増幅されカメラ信号処理回路１１２へ供給され標準テレビ信号に変換されると同時に、ＡＦ信号処理回路１１３へも供給される。

ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ評価値情報は、本体マイコン１１４内のデータ読み出しプログラム１１５によって読み出され、レンズマイコン１１６へ転送する。また、本体マイコン１１４は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ１３１を読み込み、スイッチの状態をレンズマイコン１１６に送る。

レンズマイコン１１６内では、ＡＦプログラム１１７が本体マイコン１１４からのＡＦスイッチ１３１の状態およびＡＦ評価値情報を受け取り、ＡＦスイッチ１３１がオンのときは、このＡＦ評価値に基づいてモータ制御プログラム１１８を介して、フォーカスモータドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フォーカシングレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。

図２は、ＡＦ信号処理回路１１３の詳細を示し、図３は撮像素子のＡＦ評価領域並びにＡＦ信号処理回路１１３の処理タイミングを示す図である。

図３において、外側の枠は撮像素子１０６、１０７、１０８の出力の有効映像画面である。内側の３分割された枠は焦点調節用のゲート枠で、左側のＬ枠、中央のＣ枠、右側のＲ枠を示すゲート信号が枠生成回路２５４から出力される。これらの各枠の開始位置でリセット信号をＬＲ１、ＣＲ１、ＲＲ１で生成し、後述する積分回路、ピークホールド回路等をリセットする。また枠生成回路２５４は、１フレームの評価処理の終了を示す信号ＩＲ１を生成し、各積分値、ピークホールド値を各バッファに転送させる。また、偶数フィールドの走査を実線で、奇数フィールドの走査を点線でしめす。偶数フィールド、奇数フィールド共に、偶数ラインはＴＥ＿ＬＰＦ出力を選択し、奇数ラインはＦＥ＿ＬＰＦ出力を選択する。以下、図２の各構成を、図３と共に説明する。

増幅器１０８、１０９、１１０でそれぞれ最適なレベルに増幅された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＣＣＤ出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２０６、２０７、２０８でデジタル信号に変換され、カメラ信号処理回路１１２へと送られると同時にそれぞれアンプ２０９、２１０、２１１で適切に増幅され、加算器２０８で加算され、自動焦点調節用輝度信号Ｓ５を生成する。ガンマ回路２１３はこの信号Ｓ５を入力し、前もって決められたガンマカーブでガンマ変換し、低輝度成分を強調し高輝度成分を抑圧した信号Ｓ６を生成する。ガンマ変換された信号Ｓ６は、カットオフ周波数の高いＬＰＦであるＴＥ−ＬＰＦ２１４と、カットオフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ２１５に供給される。マイコン１１４は、マイコンインターフェース２５３を通して決定したそれぞれのフィルタ特性を示すパラメータをＴＥ−ＬＰＦ２１４、ＦＥ−ＬＰＦ２１５に設定することで、信号Ｓ６の低域成分を示す出力信号Ｓ７及びＳ８が生成される。

信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ２１６に供給される。スイッチ２１６は、水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるLineE/O信号にしたがい、信号Ｓ６、Ｓ７のいずれか一方をハイパスフィルタ（以下ＨＰＦ )２１７へ出力する。実施形態では、映像信号の偶数ラインを示すタイミングでは信号Ｓ７をＨＰＦ２１７へと通し、奇数ラインの場合には信号Ｓ８を通すようにした。

ＨＰＦ２１７は、マイコン１１４がマイコンインターフェース２５３を通して決定した奇数／偶数それぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出し、絶対値回路 ２１８はその信号を絶対値化することで正の信号Ｓ９を生成する。この信号Ｓ９は、ピークホールド回路２２５、２２６、２２７、及びラインピークホールド回路２３１へ供給される。

枠生成回路（window generator）２５４は、図３で示されるような画面内の位置に焦点調節用のＬ枠、Ｃ枠、Ｒ枠を示すゲート信号を生成する。

ピークホールド回路２２５には枠生成回路２５４出力のＬ枠を示すゲート信号及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるLineE/O信号が入力され、図３で示されるように焦点調節用Ｌ枠の左上隅のＬＲ１位置で、ピークホールド回路２２５の初期化を行い、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、バッファ２２８へＬ枠内のＴＥピーク評価値、ＦＥピーク評価値（以下、ＴＥ／ＦＥ評価値）を格納する。

同様に、ピークホールド回路２２６には枠生成回路２５４からのＣ枠ゲート信号及びLineE/O信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｃ枠の左上隅のＣＲ１位置でピークホールド回路２２６の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、バッファ２２９に枠Ｃ内のピークホールド値（ＴＥ／ＦＥピーク評価値）を格納する。

さらに同様に、ピークホールド回路２２７には枠生成回路２５４出力のＲ枠ゲート信号及びLineE/O信号が入力され、図３で示される焦点調節用Ｒ枠の左上隅のＲＲ１の位置でピークホールド回路２２７の初期化をおこない、マイコンからマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、バッファ２３０に枠Ｒ内のピークホールド値（ＴＥ／ＦＥピーク評価値）を格納する。

ラインピークホールド回路２３１には、信号Ｓ９及び枠生成回路２５４出力のＬ枠、Ｃ枠、Ｒ枠が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ９の１ライン中のピーク値をホールドする。積分回路２３２乃至２３７には、ラインピークホールド回路２３１出力及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるLineE/O信号が入力されると同時に、積分回路２３２、２３５には、枠生成回路出力Ｌ枠、積分回路２３３、２３６には枠生成回路出力Ｃ枠、積分回路３４、３７には枠生成回路出力Ｒ枠を示す信号が入力される。

積分回路２３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１位置で初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに累積加算し、タイミングＩＲ１で、加算結果であるラインピーク積分評価値をバッファ２３８に格納する。積分回路２３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１で初期化をおこない、枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに累積加算し、タイミングＩＲ１において、加算結果であるラインピーク積分評価値をバッファ２３９に格納する。積分回路２３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに累積加算し、タイミングＩＲ１において、バッファ２４０に加算結果をラインピーク積分評価値として格納する。

積分回路２３５、２３６、２３７は、それぞれ積分回路２３２、２３３、２３４が偶数ラインのデータについて加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデータの加算を行ない、それぞれバッファ２４１、２４２、２４３に結果を転送する。

また、信号Ｓ７は、ピークホールド回路２１９、２２０、２２１及びライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５に入力される。

ピークホールド回路２１９は枠生成回路２５４からのＬ枠ゲート信号を入力し、Ｌ枠の先左上隅のタイミングＬＲ１で、ピークホールド回路２１９の初期化をおこない、Ｌ枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、ピークホールド結果（Ｌ枠の内の最大値）をＹピーク評価値としてバッファ２２２に格納する。同様に、ピークホールド回路２２０は枠生成回路２５４からのＣ枠ゲート信号を入力し、Ｃ枠の左上隅のタイミングＣＲ１で初期化をおこない、Ｃ枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、ピークホールド結果をＹピーク評価値としてバッファ２２３に格納する。さらに同様に、ピークホールド回路２２１は枠生成回路２５４出力のＲ枠ゲート信号が入力され、Ｒ枠の左上隅のタイミングＲＲ１で初期化をおこない、Ｒ枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、ピークホールド結果をＹピーク評価値としてバッファ２２４に格納する。

ライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５には、枠生成回路２５４からのＬ枠、Ｃ枠、Ｒ枠ゲート信号が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ７の１ラインのそれぞれ最大値及び最小値をホールドする。これらでホールドされた最大値及び最小値は、減算器２４６へと入力され、「最大値−最小値」の差分信号Ｓ１０が計算され、ピークホールド回路２４７、２４８、２４９に供給される。

ピークホールド回路２４７は枠生成回路２５４からのＬ枠ゲート信号を入力し、Ｌ枠の先頭である左上隅のタイミングＬＲ１で初期化をおこない、Ｌ枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、ピークホールド結果をMax-Min評価値としてバッファ２５０に格納する。同様にピークホールド回路２４８は枠生成回路２５４からのＣ枠ゲート信号を入力し、Ｃ枠の先頭である左上隅のタイミングＣＲ１で初期化をおこない、Ｃ枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、タイミングＩＲ１で、ピークホールド結果をMax-Min評価値としてバッファ２５１格納する。さらに同様にピークホールド回路２４９は枠生成回路２５４からのＲ枠ゲート信号を入力し、Ｒ枠の先頭である左上隅のタイミングＲＲ１で初期化をおこない、Ｒ枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、タイミングＩＲ１におおいて、ピークホールド結果をMax-Min評価値としてバッファ２５２に格納する。

以上の結果、バッファ２２２〜２２４、２２８〜２３０、２３８〜２４３、及び、２５０〜２５２には評価値情報が格納される。枠生成回路２５４は、タイミングＩＲ１でマイコン１１４に対して割り込み信号を出する。マイコン１１４は、この割り込み信号を受けてマイコンインターフェース２５３を通してバッファ２２２〜２２４、２２８〜２３０、２３８〜２４３、及び、２５０〜２５２内の各評価値情報を、それらバッファに次のデータが格納される前に読み取り、垂直同期信号に同期してレンズマイコン１１６に転送する。

図７は、カメラ本体とレンズの通信タイミングを示している。前述のように、本体マイコンで読み込まれたＡＦ評価値情報は、垂直同期信号（Ｖ同期）に同期して、垂直同期信号の直後にレンズマイコンに転送する。

次に各枠内のＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値、Ｙピーク評価値、Max-Min評価値を使用してレンズマイコン１１６がどのように自動焦点調節動作をするか説明する。

ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度を表わす評価値で、ピークホールド値なので比較的被写体依存が少なくカメラのぶれ等の影響が少なく、合焦度判定、再起動判定に最適である。ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値も合焦度を表わすが、積分効果でノイズの少ない安定した評価値なので方向判定に最適である。さらにピーク評価値もラインピーク積分評価値も、ＴＥの方がより高い高周波成分を抽出しているので合焦近傍に最適で、逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ時に最適である。また、Ｙピーク評価値やMax-Min評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存するので、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なうために、被写体の状況把握するのに最適である。つまりＹピーク評価値で高輝度被写体か低照度被写体かの判定を行ない、Max-Min評価値でコントラストの大小の判定を行ない、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の山の大きさを予測し補正することで、最適な制御をする。これらの評価値、及び評価値の種別や内容を表すバージョン情報が、カメラ本体１２８からレンズユニット１２７に転送され、レンズユニット内のレンズマイコン１１６で自動焦点調節動作が行われる。

図４を用いてレンズユニット内のレンズマイコンでの、変倍動作が行われていないときの、ＡＦプログラム１１７の自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明する。尚、レンズユニットへの電源はカメラ本体から供給されるものである。

最初起動(ステップＳＡ１)し、ＴＥやＦＥピークのレベルで速度制御をかけ、山の頂上付近ではＴＥラインピーク積分評価値、山の麓ではＦＥラインピーク積分評価値を主に使用して方向制御することで山登り制御(ステップＳＡ２)を行なう。次に、ＴＥやＦＥピーク評価値の絶対値やＴＥラインピーク積分評価値の変化量で、山の頂点判断(Ａ３)を行ない、頂上付近で合焦点確認動作を行う（Ａ４）。最もレベルの高い点で停止し、再起動待機(ステップＳＡ５)に移行する。再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値のレベルが下がったことを検出した場合、再起動(ステップＳＡ６)する。この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御をかける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やMax-Min評価値を用いた被写体判断より山の大きさの予測を行ない、これに基づいて決定する。

図６は本発明の特徴である装着されたレンズユニットの種別情報に応じ、送出するＡＦ評価値の特性を切り換える方法について説明するための図面であり、本体マイコン１１４内で行われる処理フローを示している。

ここではカメラ本体が後発に開発されている事を想定しており、許容錯乱円＝αであるとする（図５（ａ）のカメラ３の種別）。また、装着の可能性があるレンズユニット群は、位置分解能が異なっており、次式（１）で決まる焦点深度内に、３〜４ポイントの停止位置を持つように位置分解能が設定されているとする。
焦点深度＝実質許容錯乱円×Ｆｎｏ …（１）
図５（ａ）はカメラ本体の種別情報であるが、カメラ毎の撮像系システムの違いにより、実質許容錯乱円がそれぞれ異なっている。ここで、実質というのは、３板ＣＣＤの場合や、画素ずらしの有無、ＣＣＤ全受像エリアを縮小して撮像画を生成するのか？、等倍で切り出すのか？、７２０（Ｈ）×４８０（Ｖ）のＣＣＤをそのまま使っているのか？等により、モニター上の空間周波数で換算される見かけ上の錯乱円の事を意味している。

例えば、画素ずらし有りの場合、実施形態のＣＣＤの解像度よりも約１．５倍ＵＰすることになり、実質許容錯乱円は｛ＣＣＤセルピッチで決まる錯乱円｝×Ｆｎｏ／１．５の係数分縮小されることになる。逆に、１４４０（Ｈ）＊９６０（Ｖ）のＣＣＤを縮小してＮＴＳＣの動画像を生成する場合には、２倍になった分だけ、錯乱円は大きくなることになる。また、カメラの種別毎にサポート出来るレンズユニット種別も示しているが、カメラ毎の発売タイミングで存在するレンズユニットのみをサポートすることとなる。図６で説明するフローチャートはカメラ３に組み込まれているファームウェアであり、カメラ３はレンズ１，２，３をサポートする。

一方、図５（ｂ）はレンズユニットの種別情報を表しており、それぞれ対応可能な実質許容錯乱円、サポートするカメラ本体の種別情報を示している。ここでのサポートとは、実質許容錯乱円的にフォーカス位置分解能が満足するカメラの撮像系を意味していおり、図５（ｂ）に対応カメラ毎の焦点深度内のフォーカス停止可能ポイント、及び制御上の最小移動単位を示す。レンズユニット３は、カメラ本体１，２，３を全てサポートし、レンズ内でカメラ種別に応じてフォーカス位置分解能を最適化する切替制御が入れ込んであり、カメラ１本体に対しては３ポイント単位を最小移動量とし、カメラ本体２には２ポイント、カメラ本体３には１ポイント単位で制御する。

一方、レンズ１，２はそれぞれカメラ本体１，カメラ本体１，２までしかサポートできず、カメラ本体３の実質錯乱円から想定される焦点深度では、レンズ１で１ポイント、レンズ２で２ポイントの停止位置しか有しないので、合焦ポイントは出せるものの、合焦点近傍でのウォブリング動作などは、焦点深度を超える動きとなり、ＡＦ動作の動きが映像変化となって目に見える結果となっていた。特にエッジが強調される光った縦線などの被写体が有ると、別の被写体の出入りで再起動動作がかかった場合など、主被写体はピントが維持できているのにエッジ被写体はエッジ幅がフォーカスの動きに合わせ変化し、動きが見えたり、落ち着きのない印象を与える結果となっていた。しかもレンズ１，２は世の中に既に出回っており、レンズ３のようにカメラ本体３を検出して、フォーカス位置分解能を切り換えるような制御を行うことも不可能になっているものである。

カメラ本体３は装着されるレンズが１または２であった場合に、ＡＦの挙動が映像に影響してしまって不自然な映像が見えるという問題を解決する為のフローが図６である。

実施形態の特徴とする点は、装着レンズの種別情報に応じＡＦ評価値に生成特性を変更することにある。

先ず、ステップＳ６０１で起動し、ステップＳ６０２で初期設定として本体マイコンのＡＦ評価値を生成するための設定を行う（図２で説明した、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７のフィルタ特性を設定し、ＡＦ評価値として抽出する中心周波数、抽出帯域幅、抽出信号のゲイン設定を決定する）。

カメラ本体３の場合、ステップＳ６０２で設定されるＡＦ評価値抽出フィルタ設定は、レンズ３を想定して、標準的な帯域設定を行うものとする。次に図７の通信タイミングでレンズマイコンと通信するため、ステップＳ６０３で垂直同期信号が来るまで待機し、その同期信号が発生するとステップＳ６０４で相互通信を行い、先に説明した評価値の送信と、図５に示した種別情報のデータのやりとりをする。すなわち、カメラ本体側では自身の種別情報をレンズユニットに送信し、レンズユニットからはその種別情報を受信する。

なお、装着されたレンズユニットの種別情報の受信は、図７のタイミングに限定されず、電源ＯＮ時、レンズユニットの交換が不図示のセンサで検出されたタイミングで行っても良い。

ステップＳ６０５では、設定したレンズの種別情報、並びに、設定済のＡＦ評価値の抽出特性がマッチしているかを判別する。装着レンズがレンズ３の場合には、ステップＳ６０２で設定した抽出特性と一致しているので、ステップＳ６０８へ進み、カメラの通常制御を実行し、次の垂直同期信号が来るまでステップＳ６０３で待機する。

また、ステップＳ６０５で装着レンズがレンズ３以外であると判定した場合、ステップＳ６０６へ進み、レンズ種別情報がレンズ１または２なのかを確認する。レンズ１又は２が装着されていると判定した場合には、ステップＳ６０７に進み、ＡＦ評価値の抽出特性をレンズ１または２用に変更し、図２のＴＥ_ＬＰＦ２１４やＦＥ_ＬＰＦ２１５や、ＨＰＦ２１７を所定の特性に切替を行い、ステップＳ６０３へ戻る。

従って次回の通信ではステップＳ６０５でレンズマイコンとのバージョンが一致しているのでステップＳ６０８の処理が行える。

一方、レンズ１または２の装着を解除して、レンズ３を装着した場合には、ステップＳ６０５の判定でレンズ種別と抽出特性とがマッチしなくなり、ステップＳ６０６に進むが、今回はレンズ３が装着されているので、ステップＳ６０９でレンズ３用の標準的な評価値抽出特性に設定され、図２のＴＥ_ＬＰＦ２１４やＦＥ_ＬＰＦ２１５、並びに、ＨＰＦ２１７を所定の特性に切替えた後に、ステップＳ６０３へ戻る動作となる。

以上、図６のフロ−チャートでレンズ種別毎にＡＦ評価値の抽出特性を切り換える動作について説明した。次に、レンズ３用の抽出特性と、レンズ１または２用の評価値抽出特性の違いについて、図９、図１０を用いて説明する。

図６のステップＳ６０２で設定するレンズ３用の抽出特性は、図９（ａ）の基本とするフィルタ特性９０１である。この特性は、ＴＥ_ＬＰＦ２１４とＨＰＦ２１７とで構成される高域側の評価値成分を抽出するための特性であり、中心周波数と帯域幅とで決定される。この周波数は、受像機で解像される空間周波数、ＡＦのピント精度、ボケ状態から合焦点に円滑に至らすための特性決定のためのものである（図９（ｄ）の符号９０３）。

さらにカメラ本体の撮像系システムが異なっても、標準的なチャート撮影した際に得られる評価値レベルが、同様なレベルとなるように、ゲイン設定で有る程度規格化可能となっている。このように規格化されたＡＦ評価値とすることで、レンズユニットに対し装着されるカメラ本体が異なっても、レンズユニット内のＡＦ制御で用いられるパラメータを、レンズユニットの種類毎に変更する必要が無いようにしている。

ところが、レンズユニットが本例のレンズ１または２の場合と、レンズ３の場合とで、フォーカス位置分解能が異なり、レンズ１または２ではカメラ３の実質許容錯乱円に対して分解能が不足する。このような場合には、図９（ｂ）の符号９０２の様に中心周波数のゲイン特性を持ち上げることで、図９（ｃ）の符号９０５の様なシャープなＡＦ評価値特性を生成する。この結果、同じボケレベル９０７だけ変化した際の、フォーカス移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカス移動量９０４に比べ、符号９０６の様に移動量が小さくなるようにすることが出来る。すなわち、フォーカシングレンズの移動量が小さいわけであるから、ＡＦ処理中の映像への影響が小さいことを意味する。

従って、実際のＡＦ動作では合焦点近傍での合焦確認のためのフォーカス移動範囲を、実質許容錯乱円比較で小さくすることが出来るので、様々な撮影シーンであっても、フォーカスレンズの動きが画面上で見えてしまうといった問題を防止することが可能となる。

なお、図９（ｂ）では、抽出フィルタの中心周波数抽出ゲインを変更したが、図９（ｅ）では、上述した規格化する際の一律ゲイン設定を、規格化レベル以上に増幅させ、図９（ｃ）と同様に急峻なＡＦ評価値にデフォーカス特性を得るようにしても良い。基本の評価値特性に対して一律ゲインをかけることで符号９０３の形状は、符号９０８の様なデフォーカス特性になる。このとき、同じボケレベル９０７だけ変化した際の、フォーカス移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカス移動量９０４に比べ、９０９の様に移動量が小さくなるようにすることが可能となる。

図９では、主としてＡＦ評価値の帯域抽出を行う際のゲインを、装着レンズの種別に応じ切り換える手法について説明した。これによって本発明が限定されるものではない。例えば、ゲインを変更する変わりに、帯域幅を変えても良い。

図１０（ａ）は図９（ａ）と同様な基本となる抽出フィルタ特性である（符号９０１）。このときの中心周波数は１．５ＭＨｚで帯域幅設定は−６ｄＢのポイントを基準として、５００ｋＨｚ〜２．５ＭＨｚとしているが、この帯域幅を図１０（ｂ）の符号１００１の様に幅を狭める。本例では、１ＭＨｚ（１００２）〜２ＭＨｚ（１００３）としており、このフィルタで抽出されるＡＦ評価値は図１０（ｃ）の符号１００４の様に、９０３比較でシャープなデフォーカス特性となる。従って、ＡＦ動作時の動きが画面上に見えることを防ぐことが可能となる。

上述の例では、評価値抽出フィルタのゲイン特性、帯域幅特性をそれぞれ変更する２つの例を説明してきたが、これらは排他的であるわけではなく、それらを組み合わせでも構わないし、評価値のデフォーカス特性の急峻度（Ｑ値）を変化させる事が可能ならば、どのような手法であっても構わない。

以上説明してきたように、本実施形態によれば、カメラ本体の実質許容錯乱円に対して、フォーカス位置分解能が不足気味のレンズが装着された場合、カメラ本体より送出するＡＦ評価値特性が、デフォーカス特性として急峻な形状となるように評価値を抽出する抽出手段特性を変更する手法を用いることにより、ＡＦ動作の見えを抑制できるので、過去のカメラ仕様に合わせた旧レンズが装着されても、違和感無く円滑なＡＦを実現できる交換レンズカメラシステムを提供することが可能となる。そして、最新撮像技術に基づいた高解像・高性能・高付加価値といったカメラへの買い換えに対しても、ユーザーの持つ旧レンズという資産を最大限に活用しつつ、円滑に移行でき、満足度の高いカメラシステムとして提供することが可能となる。

実施形態における撮像システムの構成を示す図である。 実施形態におけるＡＦ信号処理回路の詳細を示す図である。 撮像素子におけるＡＦ評価領域を示す図である。 レンズユニット内のレンズマイコンの処理内容を示すフローチャートである。 レンズユニットとカメラ本体それぞれの種類と対応関係を示す図である。 実施形態におけるカメラ本体内のカメラマイコンの処理を示すフローチャートである。 実施形態におけるレンズユニットとカメラ本体との通信タイミングを示すフローチャートである。 従来のカメラ装置のブロック構成図である。 ゲイン調整により評価情報を生成と、評価情報によるレンズユニットのフォカシングレンズの移動距離が少なくなる原理を示す図である。 帯域調整により評価情報を生成と、評価情報によるレンズユニットのフォカシングレンズの移動距離が少なくなる原理を示す図である。

Claims (8)

1. 撮像手段より出力された撮像信号中より、画面内の１つまたは複数の焦点検出領域の１つまたは複数の焦点信号を抽出する抽出手段と、前記抽出手段出力信号のレベルの増減に基づいて光学系のフォーカシングレンズを合焦点へ駆動する駆動方向及び駆動速度を決定する制御手段と、前記制御手段に基づいて前記フォーカシングレンズを駆動する駆動手段と、前記制御手段及び前記駆動手段をレンズユニット内に持ち、前記抽出手段出力を前記レンズユニットに引き渡す、レンズユニットを交換可能な撮像装置の自動焦点調節装置において、組み合わされるレンズユニットの種別情報に応じて、前記抽出手段の抽出特性を変更することを特徴とする撮像装置の自動焦点調節装置。
2. 前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させ、ピント状態をボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に、ピント状態に応じて変化する焦点信号レベルが描く増減カーブ形状において、該増減カーブ形状の急峻度を変化させるよう、前記抽出手段の抽出特性を変更することを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
3. 前記抽出手段の抽出特性は、抽出する帯域成分の利得を変更する事を特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
4. 前記抽出手段の抽出特性は、抽出する帯域成分の中心周波数は変更せずに、帯域幅を変更する事を特徴とする請求項２に記載される自動焦点調節装置。
5. 撮像部を有し、レンズユニットが脱着可能なカメラ本体としての撮像装置であって、
   カメラ本体から送信されたＡＦ評価情報に基づいて、カメラ本体から独立してフォーカシングレンズの位置調整を実行するレンズマイコンを内蔵するレンズユニットを接続する接続手段と、
   接続されたレンズユニットの種別を判定する判定手段と、
   接続されたレンズユニットを介し、前記撮像部で撮像された映像データと前記判定手段の判定結果に基づき、山型カーブを持つＡＦ評価情報の急峻度を調整する調整手段と、
   該調整手段で調整したＡＦ評価情報を接続されたレンズユニットに送信する送信手段と
   を備えることを特徴とする撮像装置。
6. 前記調整手段は、前記撮像部中の所定領域内の映像データの周波数帯域の所定周波数のゲインを調整することを特領とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記調整手段は、前記撮像部中の所定領域内の映像データの周波数帯域幅を調整することを特領とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 撮像部と、カメラ本体から送信されたＡＦ評価情報に基づいて、カメラ本体から独立してフォーカシングレンズの位置調整を実行するレンズマイコンを内蔵するレンズユニットを接続する接続手段とを備え、レンズユニットが脱着可能なカメラ本体としての撮像装置の制御方法であって、
   接続されたレンズユニットの種別を判定する判定工程と、
   接続されたレンズユニットを介し、前記撮像部で撮像された映像データと前記判定工程の判定結果に基づき、山型カーブを持つＡＦ評価情報の急峻度を調整する調整工程と、
   該調整工程で調整したＡＦ評価情報を接続されたレンズユニットに送信する送信工程と
   を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。

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