JP2008009342A - オートフォーカス装置、撮像装置及びオートフォーカス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化の疑いなどを判断し、その情報をユーザに通知するようにする。
【解決手段】オートフォーカス装置により被写体像の画像信号を画像処理して得られた評価値を用いて行われるオートフォーカス動作を行う際に、撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出し、レンズのフォーカス位置を移動させながら評価値ピークを探索する。そして、評価値の極大値を検出後、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置にレンズを戻して評価値を算出し、これらの評価値が所定の条件を満たしているか否かのジャストピン判定を行った後、ジャストピン判定による複数の判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定することを特徴とする。
【選択図】図１２

Description

本発明は、画像処理による評価値を用い、被写体に対して自動的にフォーカスを合わせピントが合った状態（以下、「ジャストピン」という。）に調節するオートフォーカス装置、撮像装置及びオートフォーカス方法に関する。

従来、ビデオカメラやデジタルスチルカメラ等の撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点位置を合わせる自動焦点調節（オートフォーカス；ＡＦ）機能が設けられている。このオートフォーカス機能の精度を高めるために種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のビデオカメラのフォーカス装置の概要を説明する。図１４は、従来のビデオカメラの全体構成を示すものである。図１４に示すビデオカメラは、画像処理ＡＦ機能を用いて、オートフォーカス動作を実行するものである。このビデオカメラのレンズブロックは、撮像レンズ１０１ｃ及びフォーカスレンズ１０１を含むレンズ群、位置検出部１０１ａ、レンズ駆動機構１０１ｂ、レンズ駆動部１０２を備えている。また、カメラブロックは、撮像素子１０３、撮像素子駆動部１０４、画像信号生成部１０５、画像信号処理部１０６、評価値算出部１０７、制御部１０９、メモリ１１０、スイッチ１１３を備えている。

このビデオカメラでは、フォーカスレンズ１０１によりフォーカスが調節された被写体像がＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子１０３に結像されて、撮像素子１０３により光電変換され後段の画像生成部１０５へ電気信号が出力される。フォーカスレンズ１０１は、レンズ駆動部１０２からの指令を受けてレンズ駆動機構１０１ｂによって移動される。レンズ駆動部１０２は、レンズＣＰＵ、レンズ駆動回路から構成され、制御部１０９からの指令に従ってフォーカスレンズ１０１のフォーカス（焦点）を移動させるための指令を出力するものである。フォーカスレンズ１０１ａの位置すなわちフォーカス位置は、位置検出部１０１ａにより検出される。

撮像素子駆動部１０４は撮像素子１０３を駆動する、すなわち結像された被写体の像を光電変換するための信号を発生するものである。画像信号生成部１０５では撮像素子１０３から出力された電気信号を適当な信号処理を施して所定規格の画像信号を生成する。この画像信号は、ビデオカメラの後段の回路群（画像信号処理部１０６）に送られるとともに評価値算出部１０７に入力される。評価値算出部１０７は、撮像画枠内に設けた特定領域の画像信号の高周波成分を抽出して画像のコントラストに対応した評価値を算出する。評価値は、一般的な被写体において、ジャストピンに近づくとその値が上昇し、ジャストピンでは評価値が極大となる。上記評価値は、画像信号の１フィールドに１回更新される。

制御部１０９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等よりなり、１フィールドに１回、評価値算出部１０７で算出された評価値を受け取り、評価値ピーク探索動作を行う。メモリ１１０は半導体メモリ等の不揮発性メモリより構成され、レンズ１０１のフォーカス位置、評価値等の情報を記憶する。スイッチ１１３は、オートフォーカス動作の起動を指示する１ショットスイッチである。

上記構成のビデオカメラは、スイッチ１１３が押下されると、制御部１０９は画像処理で得た評価値を用いフォーカスを動かしてその評価値が極大（ジャストピン）となるように制御を行っている（評価値ピーク探索動作）。それによりコントラストの高低に関係なく、評価値ピークを検出することができる。

特開平１０−２１３７３６号公報

ところで、経時変化によるフォーカス駆動機構１０１ｂにガタが発生したり、評価値算出部１０７に入力される画像信号のＳＮ（信号雑音比）が劣化したりすると、評価値を用いたジャストピン判定においてジャストピンと判定される確立が低下する。

以下、図１５を参照してフォーカス駆動機構のガタ等によるオートフォーカスの不都合な動作を説明する。図１５は、フォーカス駆動に故障、性能劣化等の問題がある場合の（ｂ）評価値、（ｃ）フォーカスの動きの変化の様子を示している。この例では、図１５に示した各グラフの横軸は時間を、縦軸はそれぞれの項目の値を示している。これらの曲線は、画像信号の１フィールド毎もしくは不定期に取得した複数のデータをプロットして生成されたものである。図１５（ｃ）において、評価値ピーク探索動作開始時間のｔ０〜ｔ１の区間はフォーカス移動速度が超高速、ｔ１〜ｔ２の区間は高速、ｔ２〜ｔ３〜ｔ４の区間は低速となっている。

図１５の例では、制御部９は評価値の極大値を検出（ｔ３）した後に、フォーカスを極大値通過時点（ｔ２）のフォーカス位置にフォーカスを戻す指令をレンズ駆動部１０２に与えているが、実際には戻っていない事例を示している。上記極大値を検出（ｔ３）以降に制御部１０９が指令したフォーカスの動きは破線で、実際のフォーカスの動きは実線で表されているように、制御部１０９の指令どおりにフォーカスが移動していない。

このような場合には、ユーザに故障である旨の警告を表示することが考えられる。このような故障が高い頻度で又は常に発生すれば、ユーザはオートフォーカス装置（もしくはビデオカメラ）が故障していることを知ることができ、修理を行うなどの対策をとることができる。

しかし、上述のような故障の発生の頻度がそれほど高くない場合には、ユーザは故障を認識することができず、そのまま修理せずに使用して大事な撮影の際に、上記不具合が発生してしまうことがある。

続いて、図１６及び図１７を参照して画像信号のＳＮが劣化したことにより生じるオートフォーカスの不都合な動作を説明する。図１６はＳＮの劣化の有無による評価値の変化を示した図である。図１６において、横軸はフォーカス、縦軸は評価値をそれぞれ示している。また、図１７はＳＮ劣化の問題がある場合の（ｂ）評価値、（ｃ）フォーカスの動きの変化の様子を示している。図１７において、各グラフの横軸は時間、縦軸はそれぞれの項目の値を示している。

一般に画像信号のＳＮが劣化すると、ぼけたフォーカスにおける評価値の大きさ及びその変動が大きくなる。例えば図１６の例では、ＳＮ劣化なしの評価値曲線１２１に対し、ＳＮ劣化ありの評価値曲線１２２は、評価値が極大となるフォーカス位置ＪＰ（ジャストピン）から離れたぼけたフォーカスでの評価値の大きさがａだけ大きく、かつその変動（ノイズ）１２３も大きくなっている。これは、評価値が画像信号のコントラスト（高周波成分）を抽出して算出されるものであり、ノイズが増えると、それに伴って高周波成分も大きくなるためである。

図１７の例は、評価値ピーク探索において、ＪＰ（ジャストピン）から離れているフォーカス位置で、画像信号のＳＮが劣化していることに起因して極大値を検出した事例である。この場合には、極大値通過時（ｔ２）のフォーカス位置にフォーカスを戻してもその位置はジャストピンに対応した位置ではないので、戻し後の評価値は上記極大値よりも小さい値となってしまう。これは上記極大値自体がノイズによって発生したものだからである。これには信号増幅器の劣化など種々の原因が考えられる。

ユーザが知覚できるほど画像信号のＳＮが大きい場合には、故障と気付いて修理を依頼することができるが、中途半端にＳＮが劣化していると、上記のようにオートフォーカスの動作に影響を与えてしまい、その原因がわからないままとなってしまう。このように画質（ＳＮ）が劣化してもオートフォーカスの動作に影響がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化などの疑いを判断し、その情報をユーザに通知することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一側面は、オートフォーカス装置により被写体像の画像信号を画像処理して得られた評価値を用いて行われるオートフォーカス動作を行う際に、撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出し、レンズのフォーカス位置を移動させながら評価値ピークを探索する。そして、評価値の極大値を検出後、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置にレンズを戻して評価値を算出し、これらの評価値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行った後、複数の判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定することを特徴とする。

上記構成によれば、オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化などの異常が発生すると評価値を用いた判定の結果に影響が現れることを利用して、オートフォーカス動作の異常の有無を判定することができる。このとき極大値における評価値とフォーカスを評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻したときの評価値の関係を分析してフォーカスがジャストピンになっているかどうかの確からしさを判定するので、フォーカスが動いていることにより生じる評価値の変動を考慮して判定を行うことができ、オートフォーカス動作の異常の有無の判定結果の精度が向上する。

また、本発明の他の側面は、オートフォーカス装置により被写体像の画像信号を画像処理して得られた評価値を用いて行われるオートフォーカス動作を行う際に、撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出し、また画像信号の特定領域の輝度を積分した輝度加算値を算出し、レンズのフォーカス位置を移動させながら評価値ピークを探索する。そして、評価値の極大値を検出後、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して評価値を算出し、その評価値及び輝度加算値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行った後、複数の判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定することを特徴とする。

上記構成によれば、オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化などの異常が発生すると評価値を用いた判定の結果に影響が現れることを利用して、オートフォーカス動作の異常の有無を判定することができる。このとき極大値における評価値とフォーカスを評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻したときの評価値の関係を分析してフォーカスがジャストピンになっているかどうかの確からしさを判定するので、フォーカスが動いていることにより生じる評価値の変動を考慮して判定を行うことができる。さらに、ジャストピンの判定に用いられる閾値を複数設定することによって、より詳細な判定が行える。

本発明によれば、画像処理により得られる評価値を用いて所定の判定を行い、その判定結果に基づいてオートフォーカス動作の異常の有無を判定するようにしたので、簡単な構成でオートフォーカス動作の状態を判断することができる。また、オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化の疑いなどをユーザに警告するように構成することによって、ユーザがオートフォーカス動作の異常に気付くことができ、修理を依頼する等の適切な対応をとることができるようになる。

以下、本発明に係る実施形態の例について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態の例に係るオートフォーカス機構を有する撮像装置、例えばビデオカメラの全体構成を示している。図１に示すビデオカメラは、図１４に示した構成に、撮像した画像信号の特定領域（中央部分）の輝度を積分した輝度加算値を生成する輝度加算値算出部、表示器、ＩＦ部及びモニタを設けたものである。

ビデオカメラのレンズブロックは、撮像レンズ１ｃに入射した被写体像を撮像素子の撮像面上に合焦させるためのフォーカスレンズ１を含むレンズ群、各レンズの位置を検出する位置検出部、各レンズを駆動するためのレンズ駆動機構、レンズ駆動機構の動きを制御するレンズ駆動部等を用いて構成されている。図１に示すレンズブロックでは、合焦位置の方向を判別するために使用されるウォブリングレンズ等、フォーカスレンズ１及び撮像レンズ１ｃ以外のレンズは図示を省略している。

フォーカスレンズ１に対しては、フォーカスレンズ１の位置すなわちフォーカス位置を検出する位置検出部１ａと、レンズ位置を光軸方向に移動させるレンズ駆動機構１ｂ、レンズ駆動機構の動きを制御するレンズ駆動部２が設けられている。同様に、ウォブリングレンズ（図示略）に対しても、ウォブリングを正しく行うことができるようにするため、位置検出部とレンズ位置を光軸方向に移動させるウォブリングレンズ駆動機構が設けられている。また、レンズブロックは、光量を調節するためのアイリス（図示略）を有しており、アイリスに関しても、アイリスの開口状態を検出するアイリス位置検出部と、アイリスを開閉させるためのアイリス駆動機構が設けられる。

レンズ駆動部２には、位置検出部１ａからフォーカス位置を示す検出信号の他、ウォブリング量を示す検出信号、アイリスの開口状態を示す検出信号がそれぞれ供給される。レンズ駆動部２は、レンズＣＰＵ及びレンズ駆動回路から構成され、制御部９の指令に従ってフォーカスレンズ１のフォーカス（焦点位置）を移動させるものである。また、レンズ駆動部２には、オートフォーカスモードの設定やオートフォーカス動作を開始させるためのユーザインタフェース（図示略）が接続されており、ユーザインタフェースの操作に応じて操作信号がレンズ駆動部２に供給される。なお、レンズ駆動部２には、ＲＯＭ（またはＥＥＰＲＯＭ）等を用いて構成された記憶部（図示せず）が設けられており、フォーカスレンズ１及びウォブリングレンズ等の焦点距離データ，口径比データ、レンズブロックの製造メーカ名及び製造番号等の情報が記憶されている。

レンズ駆動部２は、記憶している情報や各検出信号、操作信号及び後述する制御部９から供給されたフォーカス制御信号やウォブリング制御信号に基づいて、レンズ駆動信号の生成を行う。さらに、生成したレンズ駆動信号をレンズ駆動機構１ｂに供給して、フォーカスが所望の位置に合うようにフォーカスレンズ１を移動させる。また、生成したレンズ駆動信号をウォブリングレンズ駆動機構に供給して、合焦位置の方向を検出できるようにウォブリングレンズをウォブリングさせる。また、レンズ駆動部２は、アイリス駆動信号を生成してアイリスの開口量を制御する。

図１に示すビデオカメラにおいて、フォーカスレンズ１により被写体の像が撮像素子３に結像され、撮像素子３により光電変換されて後段の画像生成部５へ電気信号が出力される。撮像素子３は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Devices）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いて構成される。撮像素子駆動部４は、撮像素子を駆動する撮像素子駆動回路の一例であり、結像された被写体の像を光電変換するための駆動信号を撮像素子３へ供給する。この駆動信号の供給は、図示しない基準信号発生部により生成された、ビデオカメラにおける各部の動作の基準となる垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤ及び基準信号ＣＬＫに基づいて行われる。

画像信号生成部５では撮像素子３から出力された電気信号を適当な信号処理を施して所定規格の画像信号を生成する。この画像信号は、ビデオカメラの後段の回路群（画像信号処理部６）に送られるとともに評価値算出部７に入力される。評価値算出部７は、撮像画枠内に設けた特定領域の画像信号の高周波成分を抽出して画像のコントラストに対応した評価値を算出する。評価値は、一般的な被写体において、ジャストピンに近づくとその値が上昇し、ジャストピンでは評価値が極大となる。上記評価値は、画像信号の１フィールドに１回更新される。評価値を用いたオートフォーカス動作は周知技術であり、一例として本出願人が先に出願した特開平１０−２１３７３６号公報に詳細に記載されている。

上述した処理は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色ごとに行われる。例えば、カメラブロックは、撮像素子３の前段に図示しない色分解プリズムを有し、色分解プリズムがレンズブロックからの入射光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色に色分解して、Ｒ成分の光をＲ成分用の撮像素子、Ｇ成分の光をＧ成分用の撮像素子、Ｂ成分の光をＢ成分用の撮像素子にそれぞれ供給する。図１では、これらの撮像素子をまとめて撮像素子３として表している。

撮像素子３に結像された被写体の各色の像は、撮像素子３により各々光電変換されて画像信号生成部５へ出力される前に所定の処理が行われる。画像信号生成部５は、例えば図示しないプリアンプ部及びＡ／Ｄ（Analog／Digital）変換部を備えている。画像信号生成部５へ入力された電気信号は、プリアンプ部により電気信号のレベルが増幅されるとともに相関二重サンプリングが行われてリセット雑音が除去され、Ａ／Ｄ変換部によりアナログからデジタルの画像信号に変換される。また、画像信号生成部５は、供給された各色の画像信号のゲイン調整や黒レベルの安定化、ダイナミックレンジの調整等を行い、得られた画像信号を信号処理部６、評価値算出部７及び輝度加算値算出部８に供給する。

画像信号処理部６は、画像信号生成部５から供給された画像信号に対して種々の信号処理を行い、出力画像信号を生成する。例えば、画像信号のあるレベル以上を圧縮するニー補正、画像信号のレベルを設定されたγカーブに従って補正するγ補正、画像信号の信号レベルが所定範囲となるように制限するホワイトクリップ処理やブラッククリップ処理等を行う。また信号処理部６では、輪郭強調処理やリニアマトリクス処理、所望のフォーマット形式の出力画像信号を生成するためのエンコード処理等を行う。

評価値算出部７は、画像信号生成部５から供給された各色の画像信号の撮像画枠内に設けた特定領域における画像信号を用いて、この画像信号の高周波数成分を抽出し、画像のコントラストに対応した評価値ＩＤを算出して制御部９に供給する。

なお、プリアンプ部やＡ／Ｄ変換部等を有する画像信号生成部５、画像信号処理部６、評価値算出部７等は、前段から供給される画像信号に同期した垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤ及び基準信号ＣＬＫを用いて処理を行う。あるいは、これらの信号を、前述した基準信号発生部から得るようにしてもよい。

ここで、評価値算出部７についてさらに詳細に説明する。図２に、評価値算出部７の構成を示す。評価値算出部７は、各色の画像信号に基づいて輝度信号ＤＹを生成する輝度信号生成回路２１と、例えば後述するように１４種類の評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３を生成するための評価値生成回路２２、及び制御部９と通信を行い、生成した評価値を制御部９からの要求に応じて供給するインタフェース回路２３を有している。
輝度信号生成回路２１は、画像信号生成部５から供給された画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを用いて演算（ＤＹ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｇ）を行い、輝度信号ＤＹを生成する。このように輝度信号ＤＹを生成する目的は、フォーカスが合っているかずれているかを判定するためにはコントラストが高いか低いかを判断すればよく、コントラストの変化は輝度信号ＤＹのレベル変化を検出すればよいからである。

評価値生成回路２２は、評価値ＩＤ０〜〜ＩＤ１３の生成を行う。これらの評価値は、基本的には撮像画枠内に設けた特定領域（以下「評価枠」という）における画像信号の周波数成分を合計したものであり、画像のボケに対応した値を示すものである。
評価値ＩＤ０ ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ1_ＨPeak」
評価値ＩＤ１ ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ2_ＨPeak」
評価値ＩＤ２ ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ2_ＨPeak」
評価値ＩＤ３ ：評価値名「ＩＩＲ4_Ｗ3_ＨPeak」
評価値ＩＤ４ ：評価値名「ＩＩＲ0_Ｗ1_ＶIntg」
評価値ＩＤ５ ：評価値名「ＩＩＲ3_Ｗ1_ＶIntg」
評価値ＩＤ６ ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ1_ＨIntg」
評価値ＩＤ７ ：評価値名「Ｙ_Ｗ1_ＨIntg」
評価値ＩＤ８ ：評価値名「Ｙ_Ｗ1_Ｓatul」
評価値ＩＤ９ ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ3_ＨPeak」
評価値ＩＤ１０：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ4_ＨPeak」
評価値ＩＤ１１：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ5_ＨPeak」
評価値ＩＤ１２：評価値名「Ｙ_Ｗ3_ＨIntg」
評価値ＩＤ１３：評価値名「Ｙ_Ｗ3_ＨIntg」

評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３には、評価値の属性（使用データ_評価枠サイズ_評価値算出法）を示す評価値名を付与している。
評価値名の使用データには大別して「ＩＩＲ」及び「Ｙ」がある。輝度信号ＤＹからＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を使用して取り出した高周波成分のデータを使用するＩＩＲと、ＨＰＦを使用しないで輝度信号ＤＹの周波数成分をそのまま使用するＹとがある。

ＨＰＦを使用する場合は、ＩＩＲ型（無限長インパルス応答型）のＨＰＦを使用している。ＨＰＦの種類によって、評価値 ＩＩＲ0，ＩＩＲ1，ＩＩＲ3及びＩＩＲ4に分けられ、これらは夫々異なったカットオフ周波数をもつＨＰＦを表している。このように、異なるカットオフ周波数をもつＨＰＦを設定することにより、例えば、合焦位置の近傍では、カットオフ周波数の高いＨＰＦを用いることで、カットオフ周波数の低いＨＰＦを用いる場合に比べて評価値の変化を大きくできる。また、フォーカスが大きくずれているところでは、カットオフ周波数の低いＨＰＦを用いることで、カットオフ周波数の高いＨＰＦを用いる場合に比べて評価値の変化を大きくできる。このように、オートフォーカス動作の過程で、フォーカス状態に応じて最適な評価値を選択できるようにするため、異なるカットオフ周波数をもつＨＰＦを設定している。

評価枠サイズは、評価値生成に用いる画像領域の大きさである。評価枠サイズは、図３に示すように、例えば評価枠サイズＷ1〜Ｗ5の５種類が設けられており、各評価枠の中心は、撮像画像の中心に一致する。なお、図３では、１フィールドの画面サイズが７６８画素×２４０画素であるときの評価枠サイズＷ1〜Ｗ5を示している。
評価枠サイズＷ1：１１６画素× ６０画素
評価枠サイズＷ2： ９６画素× ６０画素
評価枠サイズＷ3：２３２画素×１２０画素
評価枠サイズＷ4：１９２画素×１２０画素
評価枠サイズＷ5：５７６画素×１８０画素

このように、複数種の枠サイズを設定することにより、各枠サイズに対応した夫々異なる評価値を生成することができる。したがって、目標被写体がどのような大きさであろうとも、評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３の内のいずれかにより、適切な評価値を得ることができる。

評価値算出法は、ＨPeak，ＨIntg，ＶIntg及びＳatulの各方式がある。ＨPeak方式はピーク方式の水平評価値算出法、ＨIntg方式は全積分方式の水平評価値算出法、ＶIntg方式は積分方式の垂直方向評価値算出法、そして、Ｓatul方式は飽和輝度の個数を夫々示している。

ＨPeak方式は、水平方向の画像信号からＨＰＦを用いて高周波成分を求める評価値算出法であり、評価値ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ９，ＩＤ１０及びＩＤ１１の算出に使用されている。図４は、ＨPeak方式に使用される水平方向評価値算出フィルタの構成を示したものである。水平方向評価値算出フィルタは、輝度信号生成回路２１の輝度信号ＤＹから高周波成分だけを抜き出すＨＰＦ３１と、この高周波成分の絶対値をとる絶対値処理回路３２、絶対値化高周波成分に水平方向の枠制御信号ＷＨを乗算する乗算回路３３、１ライン当たり１つのピーク値を保持するラインピークホールド回路３４と、評価枠内の全てのラインについて各ピーク値を垂直方向に積分する垂直方向積分回路３５を有している。

輝度信号ＤＹは、ＨＰＦ３１により高周波成分が抜き出され、絶対値処理回路３２で絶対値化される。次に、水平方向の枠制御信号ＷＨが乗算回路３３で乗算され、評価枠内の絶対値化高周波成分とされる。すなわち、評価枠外で乗算値が「０」となる枠制御信号ＷＨを乗算回路３３に供給すれば、水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分のみを、ラインピークホールド回路３４に供給できる。また、評価枠において枠周辺部で乗算値が小さくなるように枠制御信号ＷＨを設定すれば、フォーカスが進むにつれて評価枠周辺部に位置する枠外エッジ（評価枠周囲にある高輝度なエッジ）の枠内への侵入の影響による評価値のノイズや被写体の揺れに伴う評価値の急激な変化等を排除することができる。ラインピークホールド回路３４は、ライン毎にピーク値をそれぞれホールドする。垂直方向積分回路３５は、垂直方向の枠制御信号ＷＶに基づき垂直方向の評価枠内の各ラインについて、ホールドされているピーク値を加算して評価値とする。この方式は、水平方向（Ｈ）のピークが一旦ホールドされるのでＨPeak方式と称する。

ＨIntg方式は、全積分方式で求める水平方向の評価値算出法である。図５は、全積分方式水平方向評価値算出フィルタの構成を示す。この全積分方式水平方向評価値算出フィルタは、評価値ＩＤ６，ＩＤ７，ＩＤ１２及びＩＤ１３の算出に使用されている。ＨIntg方式のフィルタは、図４のＨPeak方式の水平方向評価値算出フィルタと比較すると、乗算回路４３までは同様の構成であるが、水平方向加算回路４４で、水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分を全て加算し、その後、垂直方向積分回路４５で評価枠内における垂直方向の全ラインの加算結果を垂直方向に積分する点で異なっている。また、ＨPeak方式が１ライン当たり１つのピーク値を求めて、それらを垂直方向に加算しているのに対して、ＨIntg方式では、各ラインの水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分を全て加算して、それらを垂直方向に加算している点で相違する。

ＨIntg方式には、使用データが高周波成分を使用するＩＩＲ１と、輝度信号ＤＹ自体をそのまま使用するＹとに分類される。なお、輝度加算値は、図５の全積分方式水平方向評価値算出フィルタからＨＰＦ３１を取り外した輝度加算値算出フィルタ回路で得られる。

ＶIntg方式は、全積分方式の垂直方向評価値算出法であり、評価値ＩＤ４及びＩＤ５に使用される。ＨPeak方式及びＨIntg方式はいずれも、水平方向に加算して評価値を生成しているものであるが、ＶIntg方式は高周波成分を垂直方向に加算して生成された評価値である。例えば画面の上半分が白色で下半分が黒色の映像，水平線の映像等シーンによっては垂直方向の高周波成分のみとなり水平方向の高周波成分が無い場合、ＨPeak方式水平方向評価値は有効に機能しない。そこで、ＶIntg方式の評価値は、このようなシーンにもＡＦが有効に機能するように定めている。

図６は、垂直方向評価値を算出する垂直方向評価値算出フィルタの構成を示している。垂直方向評価値算出フィルタは、水平方向平均値算出フィルタ５１と、ＩＩＲ型ＨＰＦ５２と、絶対値処理回路５３と、積分回路５４を有している。水平方向平均値算出フィルタ５１は、各ラインの輝度信号ＤＹから枠制御信号ＷＨcに基づき水平方向の評価枠内の中心部にある画素（例えば６４画素）の輝度信号を選択して平均値（合計値でも同じ。）を算出し、１水平期間に１回出力する。ここで、中心部の６４画素としたのは、評価枠周辺部のノイズを除去するためである。ここでは、単に６４画素分だけ逐次蓄積して最終的に１つの平均値を出力しているため、ラインメモリ又はフレームメモリ等のメモリ装置を必要としない簡易な構成となる。次に、これを、ライン周波数で同期を取ってＨＰＦ５２により高周波成分を抜き出し、絶対値処理回路５３で絶対値化高周波成分とする。さらに、積分回路５４で垂直方向の枠制御信号ＷＶに基づき垂直方向の評価枠内の全てのラインに関して積分している。

Ｓatul方式は、評価枠内の飽和した（具体的には、輝度レベルが所定量以上の）輝度信号ＤＹの個数を求める算出法であり、評価値ＩＤ８の算出に使用される。評価値ＩＤ８において、輝度信号ＤＹと閾値αとを比較して、輝度信号ＤＹが閾値α以上の画素数が評価枠内で何画素あるか１フィールド毎に計数して評価値ＩＤ８とする。

図１に示したビデオカメラの構成の説明に戻る。輝度加算値算出部８は、撮像素子３で撮像した画像信号の特定領域（中央部分）の輝度を積分した輝度加算値を生成する回路である。画像信号生成部５から入力された各色の画像信号の特定領域の輝度信号を加算し、加算結果を輝度加算値として制御部９へ出力する。

制御部９は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）より構成され、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上に読み出して実行することにより、オートフォーカス動作等の所定の制御及び処理を行う。制御部９は、１フィールドに１回、評価値算出部７で算出された評価値を受け取り、評価値ピーク探索動作を行う。このオートフォーカス動作は、例えばオートフォーカス動作の起動を指示する１ショットスイッチであるスイッチ１３からの指示をトリガにして行われる。

この制御部９とレンズブロックのレンズ駆動部２は、予め定めたフォーマットやプロトコル等を用いて通信ができるようになされており、制御部９とレンズ駆動部２が協調して、オートフォーカス動作の制御を行う。ここで、レンズ駆動部２は、上述したように、例えば要求に応じて各種情報（例えばフォーカス位置やアイリス値等）を制御部９に供給する。また、制御部９から供給されたフォーカス制御信号やウォブリング制御信号等に基づいて、レンズ駆動信号を生成して、フォーカスレンズ１やウォブリングレンズの駆動処理を行う。制御部９は、評価値算出部７で算出された評価値ＩＤ及びレンズ駆動部２から読み出した各種情報に基づいて、フォーカスレンズ１を駆動制御するためのフォーカス制御信号や、ウォブリングレンズを駆動制御するためのウォブリング制御信号を生成して、レンズ駆動部２に供給する。

なお、レンズ駆動部２と制御部９は、マイクロコンピュータやメモリ等を用いて一体に構成し、不揮発性のメモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することによりオートフォーカス動作を行うものとしてもよい。

メモリ１０は、制御部９から書き込み及び読み出しが可能な記憶手段であり、フォーカスレンズ１のフォーカス位置及び評価値算出部７で算出された評価値等の情報が記憶される。このメモリ１０は半導体メモリ等の不揮発性メモリで構成する。

表示器１１Ｇ，１１Ｒは表示手段の一例であり、それぞれ発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）（緑），（赤）より形成されている。表示器１１Ｇ，１１Ｒは各々、制御部９で判定されたオートフォーカス動作の異常の有無の判定結果に応じて点灯する。勿論、表示手段の種類、色等はこの例に限るものではない。

インタフェース（以下、「ＩＦ部」という）１２は信号出力部の一例であり、制御部９が出力するオートフォーカス動作の異常の有無の判定結果に応じた信号（警告信号もしくは判定信号ともいう）をオートフォーカス装置（又はビデオカメラ）の外部へ出力する。また、ＩＦ部１２は外部から入力された操作信号等を制御部９に送って、制御部９が制御信号を生成して各部に供給することで、ビデオカメラの動作が外部の操作信号等に基づいた動作となるよう制御される。

液晶モニタ駆動部１４は、信号処理部６から出力される画像信号及び制御部９から指示される文字やアイコン等をモニタ１５に表示する駆動信号を生成する。この駆動信号は、画像信号に含まれる各同期信号及び基準信号に従いモニタ１５へ供給される。

モニタ１５は表示手段の一例であり、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）などが適用される。モニタ１５はモニタ駆動部１４から供給される駆動信号を受け取ってそれに応じた画像を表示する。モニタ１５はビデオカメラのビューファイダなどでもよい。

このように構成されたビデオカメラでは、オートフォーカス動作において制御部９がジャストピン判定を行い、その履歴をメモリ１０に記憶しておく。そしてメモリ１０に所定の回数（例えば２００回）判定結果が記憶されたらそれらの判定結果を読み出して、例えばジャストピンと判定した回数とそうでない判定の回数との比（ジャストピンでない判定回数／ジャストピンと判定された回数）を計算する。上記判定結果の読み出しは定期的又は非定期的に行うものとする。その比が所定の値以上であり又は何らかの傾向があれば、オートフォーカス装置に何らかの異常があったと判断して、表示器１１Ｇ，１１Ｒ、モニタ１５、ビューファインダにその情報を表示し、又はＩＦ部１２を介して外部機器へその情報を出力し、ユーザに警告する。

上記判定結果の表示方法としてモニタ１５（又はビューファインダ等）の画面に専用のアイコン（処理の内容や対象を小さな絵や記号で表現したもの）１６を設けて、判定結果に応じてアイコンの形や色を変化させることもできる。

以下に、ジャストピンの確からしさの判定（ジャストピン判定）の方法に関して、図７〜図１１を参照して説明する。

図７は、ビデオカメラにおいて、評価値ピークを探索しフォーカスが評価値ピークに正常に収束される場合の（ａ）輝度加算値、（ｂ）評価値、及び（ｃ）フォーカスの動きを示す。この例では、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示した各グラフの横軸は時間を、縦軸はそれぞれの項目の値を示している。これらの曲線は、１フィールド毎もしくは不定期に取得した複数のデータをプロットして生成されたものである。図７（ｃ）において、評価値ピーク探索動作開始時間のｔ０〜ｔ１の区間はフォーカス移動速度が超高速、ｔ１〜ｔ２の区間は高速、ｔ２〜ｔ３〜ｔ４の区間は低速となっている。

この例では、フォーカス位置及び評価値に応じてフォーカス移動速度を可変しており、例えば位相差検出方式等の測距センサと組み合わせることでスムーズな切り替えを実現しているが、この例に限定されるものでなく、フォーカス移動速度を距離にかかわらず一定としてもよい。

図７（ａ）に示すように、被写体の大きな揺れがなく、かつ、ビデオカメラを静止させている場合など通常の撮影においては、フォーカスが動いても輝度加算値はほとんど変化しない。なぜならフォーカスを変化させても被写体からビデオカメラに到達する光束はあまり変化しないからである。

これに対して評価値はフォーカスが変化すると、フォーカス状態に応じて変化する。図７（ｃ）では、評価値が上昇し、極大値が検出されるまでの間（ｔ０〜ｔ３）はフォーカスを動かし続ける。そして山登り判定及び山下り判定を行い、評価値の極大値が検出されたら（ｔ３）、フォーカスの進める方向を反転させて、極大値通過時点にフォーカスを戻す（ｔ３〜ｔ４）。

フォーカスを評価値の極大値通過時点のフォーカス位置に戻すと、図７（ｂ）で示すように、評価値は一般に極大値よりも大きな値となる。これは、フォーカスが動いている間に生成される評価値は、その間のコントラストの変化を平均することになるからである。つまり、極大値通過時点ではフォーカスが動いているため正確なコントラストが得られないということを意味している。よってフォーカスを極大値通過時点のフォーカス位置に戻して静止させたときの評価値は、通常、上記極大値通過時点の評価値よりも大きくなる。

図８に、ビデオカメラにおいて、評価値ピークを探索しフォーカスが誤ったフォーカス位置に収束される場合の（ａ）輝度加算値、（ｂ）評価値、及び（ｃ）フォーカスの動きを示す。被写体が揺れていたり、ビデオカメラに大きな手ブレがあったりした場合等に、図８（ａ），（ｂ）に示すような振る舞いとなることがある。図８（ｂ）では、評価値の極大値が検出されて評価値の極大値のフォーカス位置にフォーカスを戻しても評価値はかえって小さくなり、また、フォーカスはジャストピンになっていない。これは、被写体の揺れ、手ブレなどによりビデオカメラ又は被写体が揺れることにより評価値が変化して極大値が生まれたことが原因である。また、上記の被写体の揺れ、手ブレ発生時には、図８（ａ）に示すように輝度加算値も大きく変動する。

本発明では、上記のように評価値、又は評価値と輝度加算値の履歴を調べることにより、オートフォーカスで求めたフォーカス位置がジャストピンであるか又は疑わしいかの判定を高い信頼性をもって行う。

第１のジャストピン判定方法は、オートフォーカス終了毎に（オートフォーカスがフォーカスをジャストポイントに収束させたと判断したら）、条件（Ａ）を用いた判定結果をメモリ１０に記憶する。条件（Ａ）は、評価値の履歴を用いてオートフォーカス動作が正常に終了したか否かを判断する条件である。

＜条件（Ａ）＞
この条件は、評価値の極大値をｅａ、極大値通過時点のフォーカス位置にフォーカスを戻しフォーカスを静止させた際の評価値をｅｂとするとき、評価値ｅｂを極大値ｅａで除算した値が所定の閾値より大きいことである。以下のような式で表される。

ｅａ×α＜ｅｂ ・・・・（１）
ただし、αは定数

上記のαは、実験・テストにより決定する。

例えば、図９（図７（ｂ）と同じ）に示すように、評価値ｅｂを極大値ｅａで除算した値が所定の閾値より大きい（式（１）を満足する）場合は、ジャストピン（ＪＰ）と判断できる。

一方、図１０（図８（ｂ）と同じ）に示すように、評価値ｅｂを極大値ｅａで除算した値が所定の閾値より小さく、
ｅａ×α≧ｅｂ
となる場合は、式（１）を満足しないのでジャストピン（ＪＰ）でないと判断する。

第２のジャストピン判定方法では、上記第１のジャストピン判定方法（条件（Ａ））で求めた判定結果だけでなく、下記の条件（Ｂ）を用いた判定結果と合わせて総合的に判定を行う。揺れが大きい状態で、上記式（１）のジャストピン判定を行うと、その結果はジャストピンでないと判定される可能性が高くなり、後述する（ジャストピンであることが疑わしいと判定された回数）／（ジャストピンが確かであると判定された回数）の比に影響する。この比から揺れの寄与を削減するために輝度加算値を用いた式（２）の判定を行い、式（２）を満足しているときにのみジャストピン判定（式（１）を満足するか否かを判定）させ、その結果をメモリ１０に記憶させる。換言すると、上記比から環境的な条件（揺れ）の影響を排除し、上記比はビデオカメラ装置の画像処理のみに起因させるために式（２）の判定を行う。

すなわち、この第２の判定方法では、条件（Ｂ）が満足されている場合のみ、条件（Ａ）の判定結果をメモリ１０に記憶する。条件（Ｂ）によって被写体等の揺れがあるか否かを判定（条件を満足すれば揺れ無しと判定）し、揺れが無い状態でオートフォーカスが収束した結果を記録できる。

＜条件（Ｂ）＞
この条件は、図１１に示すように、評価値ピーク検出時において、現フィールドの輝度積分値をＹ０、２フィールド前の輝度加算値をＹ２とするとき、現フィールドの輝度加算値Ｙ０を２フィールド前の輝度加算値で除算した値が所定の範囲内とするものである。これは以下のような式で表される。

γ１＜Ｙ２／Ｙ０＜γ２ ・・・・（２）
ただし、γ１，γ２は定数（γ１＜γ２）

この条件（Ｂ）は、輝度の変化が所定の範囲内に入っているかどうかを判定する条件（式（２））を含んでいる。条件（Ｂ）を満たさない場合（例えば、図８（ａ）参照）には、被写体の揺れ、又は手ブレ等が発生したと判断する。このように、被写体の揺れ、又は手ブレ等の影響を排除してジャストピン判定を行うことで、より正確な判定結果が得られ、判定結果に対する信頼性が向上する。なお、この例では、式（２）で用いる輝度加算値を２フィールド前の輝度加算値としたが、この例に限らず、適宜所定フィールド前の輝度加算値を用いることができる。上記γ１、γ２は実験・テストにより適切な値を決定する。

本発明では、メモリ１０に記憶された複数個の判定結果を内容別（２種類以上）に各々の比率（もしくは比）を計算し、該比率に基づいてオートフォーカス動作の異常の有無を判定する。例えば、制御部９が評価値あるいは評価値と輝度加算値に対する判定結果をメモリ１０に記憶し、記憶回数が所定回数（例えば１０００回）に達したらそれらを読み出して、（ジャストピンであることが疑わしいと判定された回数）／（ジャストピンが確かであると判定された回数）の比を計算し、その比の値を用いてオートフォーカス及びそれに関わる回路等に異常があるかを判定する。判定の方法は上述のように、上記比が所定の値以上かどうかの比較を行うこともできるし、過去に行った複数の比の履歴を調べることもできる。

例えば、複数の比の履歴を調査したところ過去に行った判定結果の上記比が、０．０１（１回目）、０．０２（２回目）、０．０１１（３回目）、０．０４（今回）と変化している場合には、制御部９は比の値が今回急激に上昇したので何らかの異常が機器（オートフォーカスに関わる回路、フォーカス駆動機構及び画像処理関連の回路等）にあったと判断して、ユーザに警告を行うことも可能である。

上記判定の条件[式（１）、式（２）]と表示方法（下記参照）の組み合わせを変えることで、ユーザへの情報提供（通知）の形態を複数とることができる。

＜判定の条件＞
・式（１）
・式（１）及び式（２）

＜情報提供方法＞
・表示器
・モニタ又はビューファインダの画面のアイコン等
・信号出力（特定の信号線を割り当ててビデオカメラから外部機器へ送信）

次に、本例のビデオカメラによるオートフォーカス処理について、図１２のフローチャートを参照して説明する。本例のオートフォーカス処理では、評価値ピークの探索を行い、評価値極大値を検出した場合、フォーカスを上記評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻した時点での評価値を算出する。そして、評価値の履歴、すなわち上記極大値における評価値とフォーカスを評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻したときの評価値の関係を分析してフォーカスがジャストピンになっているかどうかの確からしさを判定して記憶しておき、複数の判定結果を利用してオートフォーカス装置の異常の有無を判定する。

図１２において、ビデオカメラの制御部９（図１参照）は、スイッチ１３からの操作信号又は所定のタイミング等での何らかのトリガによって、オートフォーカス動作の１サイクルを起動させ、評価値算出部７から出力される評価値について評価値ピーク探索を実行する（ステップＳ１）。

制御部９は、バックグラウンドで評価値及びフォーカス位置を記憶しており、その情報を基にして評価値ピーク探索動作を決定している。図１３のフローチャートに示すように、制御部９は、まず画像信号に含まれる同期信号等、もしくは基準信号発生部（図示略）から入力される基準信号に基づいて定期的起動の時刻であるかどうかを判定する（ステップＳ２１）。本例での定期は、一例として１フィールドとしている。そして、制御部９は、起動する時刻であると判断した場合、ＡＦ１サイクル動作を起動し、評価値算出部７で算出された評価値及び位置検出部１ａから送られてくるフォーカス位置をメモリ１０に記憶する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の判断処理で、制御部９が定期的起動の時刻でないと判断した場合は処理を終了する。

制御部９は、ＡＦ１サイクル動作を起動後、上記メモリ１０に記憶されている評価値及びフォーカス位置を読み出し、読み出した評価値及びフォーカス位置に基づいてフォーカスレンズ１の移動方向を設定している。

そして、制御部９は、評価値の極大値を検出したかどうかを判定する（ステップＳ２）。極大値が検出されない場合は、極大値が検出されるまで評価値ピーク探索を続行する（ステップＳ３）。

上記ステップＳ２の判断処理において、極大値が検出された場合、制御部９は、レンズ駆動部２を制御して極大値通過時点のフォーカス位置にフォーカスを戻す（ステップＳ４）。

ここで、制御部９は、評価値の履歴、すなわち極大値における評価値と現在のフォーカス位置における評価値の関係を分析し、上記条件（Ａ），（Ｂ）を用いてジャストピン判定を行う（ステップＳ５）。

制御部９は、上記ステップＳ５におけるジャストピン判定が終了すると、このときの判定結果をメモリ１０に記憶する（ステップＳ６）。

続いて、制御部９は、メモリ１０に上記判定結果を記憶した回数を更新（１加える）する（ステップＳ７）。この更新回数は、メモリ１０又は制御部９が持つＲＡＭなどに記憶させておく。なお、全記憶回数すなわちジャストピン判定処理を実施した回数が記憶されるので、そこからジャストピンであると判定された回数を減算することで、ジャストピンでない回数を算出できる。

そして、制御部９は、上記更新回数が所定の回数（例えば１０００回）に到達したかどうかを判定する（ステップＳ８）。ここで更新回数が所定の回数に到達していない場合は、処理を終了する。

上記ステップＳ８の判断処理において、更新回数が所定の回数に到達した場合、制御部９は、記憶した複数の判定結果をメモリ１０から読み出し、読み出したそれぞれの判定結果の割合（比）を算出する（ステップＳ９）。この判定結果の割合（比）の算出方法は、前述したとおりである。そして、上記割合（比）に基づいてオートフォーカス装置に異常がないかどうかを判定する。このオートフォーカス装置の異常の有無の判定は、前述したように算出した比が所定の値を超えているかどうかの比較、あるいは過去に行った複数の比の履歴を調べて実施する。

そして、制御部９は、上記算出した割合に応じた警告信号（判定信号）を発生し、その警告信号を各表示手段（表示器、モニタ）及び／又はＩＦ部１２を経由して外部機器へ出力する（ステップＳ１０）。

最後に、制御部９は、上記警告信号を出力した後、更新回数をリセット（初期化）して処理を終了する（ステップＳ１１）。

上記方法によれば、オートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化などの異常が発生するとジャストピン判定の結果に影響が現れることを利用して、オートフォーカス動作の異常の有無を判定することができる。このとき極大値における評価値とフォーカスを評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻したときの評価値の関係を分析してフォーカスがジャストピンになっているかどうかの確からしさを判定するので、フォーカスが動いていることにより生じる評価値の変動を考慮して判定を行うことができ、オートフォーカス動作の異常の有無の判定結果の精度が向上する。

情報提供の形態としては、例えば、制御部９はオートフォーカス装置の異常の有無の判定において「異常なし」と判断した場合、緑色の表示器１１Ｇを点灯する。また「異常あり」と判断した場合、赤色の表示器１１Ｒを点灯する。あるいは表示器１１Ｇ，１１Ｒの点灯だけでなく、判定結果（判定信号）を制御部９からモニタ駆動部１４へ出力し、モニタ１５の画面上に所定のアイコン１６を表示してユーザへの通知を行うようにしてもよい。さらには制御部９から信号出力手段であるＩＦ部１２を介して外部機器へ判定信号（警告信号）を出力し、外部機器側で何らかの表示をするようにしてもよい。

また上記警告信号は、ユーザがユーザインタフェース（又は操作子）を用いて警告を解除するまでは、制御部９から各部へ向けて出力し続けるようにしてもよいし、ユーザの確認なしに所定の期間中は警告を続けるようにすることもできる。また警告は、ユーザの設定に応じて警告の有効／無効を切り換えられるようにしてもよい。

なお、図１２に示したフローチャートでは、オートフォーカス動作の異常の有無を判断する条件（更新回数が所定回数に到達）になったかを調べ、条件に合致したら判定を行うようにしているが、ステップＳ８以降の処理は、オートフォーカス動作の起動と同期させることは必須ではない。つまり、オートフォーカス動作の起動とは異なったタイミングで行うこともできる。

さらに情報提供方法として、式（１）だけでなく、例えば比較的条件が緩い式（３）の判定（条件（Ｃ））を設けて、評価値の比に関する閾値を複数にすることにより、判定結果を複数にすることも可能である。これにより、ジャストピンであるかどうかの確からしさの判定をより詳細に行うことができるとともに、ユーザに対し詳細な情報を提供できる。

＜条件（Ｃ）＞
評価値の極大値をｅａ、極大値通過時点のフォーカス位置にフォーカスを戻しフォーカスを静止させた際の評価値をｅｂとするとき、

ｅａ×α＜ｅｂ ・・・・（１）

ｅａ×β＜ｅｂ ・・・・（３）
ただし、α，βは定数（α＞β）

と表される。

このように、式（１）及び式（２）を用いた場合には、判定結果は２つでなく、３つとなる。例えば「ジャストポイント（ＪＰ）であることがかなり確からしい」、「ジャストポイント（ＪＰ）であることが確からしい」、「ジャストポイント（ＪＰ）でない疑いがある」である。

このような場合には、上記所定の回数を記憶後の判定においては、これらの３つの判定結果を用いてオートフォーカス装置に「異常があった／異常がない」の判定を行う。これらの３つの比率を計算して、その値に応じた判定結果を上記情報提供手段（表示器、モニタ、外部機器への出力）を用いてユーザに知らせる。

以下、３つのジャストピン判定の判定結果を用いたオートフォーカス装置の異常の有無の判定方法を具体的に説明する。例として３つの判定結果を次のように分類する。

判定結果 ジャストピン判断 記憶内容
式（１）を満足 →「ＪＰであることがかなり確からしい」 Ａ
式（２）のみを満足 →「ＪＰであることが確からしい」 Ｂ
式（３）を満足しない →「ＪＰであることが疑わしい」 Ｃ

このときの判定方法を前述の図１２を参照して説明すると、オートフォーカス動作が終了した（評価値極大値を検出して、上記極大値を通過時点のフォーカス位置にフォーカスを戻した）（ステップＳ４に対応）際に、上記判定（判定結果はＡ，Ｂ，又はＣ）を行い（ステップＳ５に対応）、これをメモリ１０に記憶し（ステップＳ６に対応）、記憶回数（これもメモリ１０に記憶されている）を更新する（ステップＳ７）。記憶回数が所定の回数に（例えば１０００回）に達したら（ステップＳ８に対応）、上記記憶されていた判定結果を読み出して、Ａ，Ｂ，及びＣの個数を調べ、全体（ここでは１０００）に対するそれぞれの割合を計算する（ステップＳ９に対応）。その割合によって次のように判断する。

[１] Ｂの割合が所定以上（Ｃは所定量以下）の場合、ジャストポイントから少しずれることが多いので、フォーカス駆動又はフォーカス検出系の故障の疑いがある。
[２] Ｃの割合が所定量以上の場合、ぼけたフォーカス位置でフォーカスされてしまうことが多いので、画像信号のノイズが増加した疑いがある。

上記の割合に応じて警告（表示、表現等）を変えるようにするとユーザ側でオートフォーカス動作の異常の内容をきめ細かく把握することができる。例えば[１]の場合にはレンズの故障を想定させるようなアイコン、[２]の場合にはビデオカメラの劣化を想定させるようなアイコンなどとする。

上述した構成によれば、オートフォーカス動作において評価値ピークの探索を行い、評価値極大値を検出した場合、フォーカスを上記評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻した時点での評価値を算出し、評価値の履歴、すなわち上記極大値における評価値とフォーカスを評価値ピーク通過時のフォーカス位置に戻したときの評価値の関係を分析してフォーカスがジャストピンになっているかどうかの確からしさを判定し、その判定結果を記憶する。本例では、評価値（評価値及び輝度加算値）を用いたジャストピン判定を異常検出手段として捉え、オートフォーカス動作の状態を把握するのに利用することで、従来の装置構成をそのまま流用しながら、オートフォーカス動作の異常の有無を判定することができる。

また、上記オートフォーカス装置の異常の有無の判定結果をユーザに提供（警告）するようにしたので、ユーザがオートフォーカス動作の性能の劣化、画質の劣化の疑いなど、現在のオートフォーカス動作の状態を把握することができる。それによって、ユーザが大事な撮影しているときに不具合が発生する事態を減らすことができる。また、警告によってユーザがオートフォーカス動作の劣化などに気付くことができるので、ビデオカメラの修理を依頼するなどの対応を検討することができる。

次に、本発明の第２実施形態の例について説明する。本例は、図１に示したビデオカメラに対し、輝度加算値を用いて揺れを検出する代わりに、揺れ検出手段として角速度センサや加速度センサを設けてビデオカメラの揺れを検出するというものである。以下では角速度センサを使用した例を説明する。

図１２のステップＳ４において、制御部９が評価値ピーク探索動作にて評価値の極大値を検出し、フォーカスを上記評価値が極大点を通過した時点のフォーカス位置に戻した際の評価値を算出し、評価値を分析する。

さらに、制御部９は、上記評価値の極大値を検出した時点での角速度センサで検出された角速度信号が所定の大きさの範囲内かどうかを調べる。その角速度信号が所定の大きさの範囲外つまり条件を満足しない場合は、ビデオカメラに揺れが加わったと判断して、上記の評価値を用いたジャストピン判定にかかわらず、ジャストピンであることが疑わしいと判断する。以下に、上記角速度信号に関するジャストピンの判定式を示す。

Ｖpan＜Ｖmin 又は Ｖmax ＜ Ｖpan
あるいは
Ｖtilt＜Ｖmin 又は Ｖmax ＜ Ｖtilt ・・・・（４）

ただしＶpan、Ｖtiltはそれぞれパン方向、チルト方向の角速度信号
Ｖmax、Ｖmin（Ｖmax＞Ｖmin）は定数

制御部９は、検出された角速度信号が式（４）を満足しなかった場合、ビデオカメラに揺れが加わったとしてジャストピンであることが疑わしいと判断する。このように、ビデオカメラの揺れの影響を排除してジャストピン判定を行っているので、正確な判定結果が得られ、判定結果に対する信頼性が向上する。その他、本例は上記第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

なお、本発明は、上述した各実施形態例に限定されるものではなく、例えば本発明の撮像装置を上述したビデオカメラに替えてデジタルカメラに適用するなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることは勿論である。

また、１ショットスイッチであるスイッチ１３の操作信号をトリガとするオートフォーカス動作について説明したが、スイッチ１３の指示に関係なく常にオートフォーカスを実施するフルオート（全自動）のオートフォーカス動作に対しても本発明を適用することができる。

本発明の第１実施形態に係るビデオカメラの構成を示す図である。 評価値算出部の構成を示す図である。 評価枠サイズを示す図である。 水平方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。 全積分方式水平方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。 垂直方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。 オートフォーカス通常（正常）終了の場合におけるフォーカス、評価値、輝度加算値の変化を示す図である。 オートフォーカス異常終了の場合におけるフォーカス、評価値、輝度加算値の変化を示す図である。 ジャストピンと判断できる評価値の例を示す図である。 ジャストピンと判断できない評価値の例を示す図である。 評価値及び輝度加算値を考慮したジャストピン判定の説明に供する図である。 オートフォーカス処理を示すフローチャートである。 バックグラウンドでの処理を示すフローチャートである。 従来のビデオカメラの構成を示す図である。 オートフォーカス異常終了の場合におけるフォーカス、評価値、輝度加算値の変化を示す図（１）である。 ＳＮ比の劣化の有無による評価値の変化を示す図である。 オートフォーカス異常終了の場合におけるフォーカス、評価値、輝度加算値の変化を示す図（２）である。

符号の説明

１…フォーカスレンズ、１ａ…位置検出部、１ｂ…レンズ駆動機構、１ｃ…撮像レンズ、２…レンズ駆動部、３…撮像素子、４…撮像素子駆動部、５…画像信号生成部、６…画像信号処理部、７…評価値算出部、８…輝度加算値算出部、９…制御部、１０…メモリ、１１Ｇ，１１Ｒ…表示器、１２…ＩＦ部、１３…スイッチ、１４…モニタ駆動部、１５…モニタ、１６…アイコン

Claims (14)

1. 撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出する評価値算出部と、
   前記評価値に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部に与える指令値を出力するとともに、フォーカス位置を移動させながら評価値ピーク探索動作を行い、前記評価値の極大値を検出すると、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して前記評価値算出部で算出される評価値を取得し、前記評価値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行う制御部と、
   前記制御部による判定結果を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
   ことを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 前記所定の条件は、前記評価値の極大値を第１評価値とし、前記評価値が極大値となるフォーカス位置に前記レンズを戻した際の評価値を第２評価値とするとき、
   前記第２評価値を前記第１評価値で除算した値が所定の閾値より大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
3. 前記制御部は、前記記憶部に記憶された複数個の判定結果について内容別に各々の比率を計算し、該比率に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
4. 前記制御部は、前記記憶部への前記判定結果の記憶回数が所定の回数に達したら、前記記憶部に記憶されている複数個の判定結果に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定し、その判定の結果を表示手段に表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
5. 前記記憶部への前記判定結果の記憶回数が所定の回数に達したら、前記制御部が前記記憶部に記憶されている複数個の判定結果に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定し、その判定結果に応じた信号を外部へ出力する信号出力部を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
6. 撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出する評価値算出部と、
   前記画像信号の特定領域の輝度を積分した輝度加算値を算出する輝度加算値算出部と
   前記評価値に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部に与える指令値を出力するとともに、フォーカス位置を移動させながら評価値ピーク探索動作を行い、前記評価値の極大値を検出すると、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して前記評価値算出部で算出される評価値及び前記輝度加算値算出部で算出される輝度加算値を取得し、前記評価値及び前記輝度加算値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行う制御部と、
   前記制御部による判定結果を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記判定結果に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
   ことを特徴とするオートフォーカス装置。
7. 前記オートフォーカス装置の異常の有無の判定において、
   前記評価値の極大値を第１評価値とし、前記評価値が極大値となるフォーカス位置に前記レンズを戻した際の評価値を第２評価値とするとき、前記第２評価値を前記第１評価値で除算した値が所定の閾値より大きいことを第１の条件とし、
   前記評価値の極大値を検出した時点での輝度加算値を第１輝度加算値とし、前記極大値を検出した時点よりも所定フィールド前の輝度加算値を第２輝度加算値とするとき、前記制御部は、前記第２輝度加算値を前記第１輝度加算値で除算した値が所定の範囲内であることを第２の条件として、
   前記第２の条件が満たされている場合、前記制御部は前記第１の条件が満たされているか否かの判定結果を前記記憶部に記憶する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオートフォーカス装置。
8. 前記制御部は、前記記憶部に記憶された複数個の判定結果について内容別に各々の比率を計算し、該比率に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオートフォーカス装置。
9. 前記制御部は、前記記憶部への前記判定結果の記憶回数が所定の回数に達したら、前記記憶部に記憶されている複数個の判定結果に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定し、その判定の結果を表示手段に表示する
   ことを特徴とする請求項６に記載のオートフォーカス装置。
10. 前記記憶部への前記判定結果の記憶回数が所定の回数に達したら、前記制御部が前記記憶部に記憶されている複数個の判定結果に基づいて前記オートフォーカス装置の異常の有無を判定し、その判定結果に応じた信号を外部へ出力する信号出力部を備える
    ことを特徴とする請求項６に記載のオートフォーカス装置。
11. 被写体を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出する評価値算出部と、
    前記評価値と前記測距結果に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部に与える指令値を出力するとともに、フォーカス位置を移動させながら評価値ピーク探索動作を行い、前記評価値の極大値を検出すると、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して前記評価値算出部で算出される評価値を取得し、前記評価値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行う制御部と、前記制御部による判定結果を記憶する記憶部を有するオートフォーカス装置を備え、
    前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
    ことを特徴とする撮像装置。
12. 被写体を撮像する撮像部と、
    前記撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出する評価値算出部と、
    前記画像信号の特定領域の輝度を積分した輝度加算値を算出する輝度加算値算出部と
    前記評価値に応じてレンズを駆動するレンズ駆動部に与える指令値を出力するとともに、フォーカス位置を移動させながら評価値ピーク探索動作を行い、前記評価値の極大値を検出すると、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して前記評価値算出部で算出される評価値及び前記輝度加算値算出部で算出される輝度加算値を算出し、前記評価値及び前記輝度加算値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行う制御部と、前記制御部による判定結果を記憶する記憶部を有するオートフォーカス装置を備え、
    前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定する
    ことを特徴とする撮像装置。
13. オートフォーカス装置により被写体像の画像信号を画像処理して得られた評価値を用いて行われるオートフォーカス方法において、
    撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出するステップと、
    レンズのフォーカス位置を移動させながら評価値ピークを探索するステップと、
    前記評価値の極大値を検出後、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して評価値を算出するステップと、
    これらの評価値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行うステップと、
    複数の判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定するステップと
    を有することを特徴とするオートフォーカス方法。
14. オートフォーカス装置により被写体像の画像信号を画像処理して得られた評価値を用いて行われるオートフォーカス方法において、
    撮像部で撮像された画像信号の特定領域の高周波成分を用いて定期的に評価値を算出するステップと、
    前記画像信号の特定領域の輝度を積分した輝度加算値を算出するステップと、
    レンズのフォーカス位置を移動させながら評価値ピークを探索するステップと、
    前記評価値の極大値を検出後、当該極大値を通過した時点のフォーカス位置に前記レンズを戻して評価値を算出するステップと、
    前記評価値及び前記輝度加算値が所定の条件を満たしているか否かの判定を行うステップと、
    複数の判定結果に基づいて当該オートフォーカス装置の異常の有無を判定するステップと
    を有することを特徴とするオートフォーカス方法。

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