JP2008032963A - 光学装置、撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動焦点検出機能を有した光学装置において、ピント合わせ動作をユーザに違和感を与えることなく適切に情報提供する。
【解決手段】 第１の速さでフォーカスレンズを移動させて合焦状態とみなされる第１の位置を検出した後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを前記第１の位置を挟んで往復移動させて合焦状態とみなされる第２の位置を検出するように制御する制御手段と、合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なう出力手段とを備え、前記出力手段は、前記制御手段の制御により前記第１の位置を検出したことに応じて前記情報の出力を行なうことを特徴とする光学装置を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自動焦点検出機能を有する光学装置、撮像装置及びその制御方法に関するものである。

従来より静止画撮影モード時に、シャッターボタンが押された場合に、合焦判定結果を音や表示を用いて、ユーザに提示することが提案されている。例えば特許文献１には、ビューファインダ上で画面のどこに合焦位置があるかを確認可能にする合焦位置検出装置が提案されている。この提案では、２画面分の画像信号について各ブロック毎の高周波成分から合焦位置に相当するブロックが判定され、この判定結果からビューファインダ画面の合焦位置に対応するブロックの表示が点滅されるようになっている。また、例えば特許文献２には、ユーザに合焦の度合いを随時知らせるインジケータ付きの撮像装置が開示されている。この提案では、撮像レンズを介して受光した画像の合焦度を定量的に算出して、合焦度に関する情報を画面表示もしくは音声により使用者に報知する。

また、近年、高速かつ高精度でピント合わせ制御を行うために、ＴＶ−ＡＦ方式と、ＴＶ−ＡＦ方式以外の方式の焦点検出方式（例えば位相差によるＡＦ方式）を組み合わせて用いるハイブリッドＡＦ方式が提案されている。ここでいうＴＶ−ＡＦ方式とは、被写体像を撮像素子により光電変換して得られた映像信号から或る帯域のバンドパスフィルタにより高周波成分（ＡＦ評価値）を抽出し、ＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを移動制御して焦点調節を行うものである。また、位相差によるＡＦ方式では、被写体から受光した光束を２分割し、２分割した光束を一組の焦点検出用センサによりそれぞれ受光し、その受光量に応じて出力される像のズレ量を検出することで、三角測量により被写体距離を求める。

このようなハイブリッドＡＦ方式では、各ＡＦ方式の測距エリアまたは合焦検出エリア等の検知対象領域が異なる場合がある。そこで、シャッターボタンが押された場合に検知対象領域および合焦判定結果をユーザに通知することにより、所望の被写体部位に容易にピントを合わすことのできる電子カメラが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特開６−２０５２５８号公報 特開２００４−３３３８２８号公報 特開２００２−３１１３２８号公報

しかしながら、従来のＴＶ−ＡＦ方式では、ＡＦ評価値が最大になるように、繰り返しフォーカスレンズを反転させて移動させる。そして、反転移動が連続した場合にピントが合ったと判断する。このため、ピントが合ったことを提示するまでに余りにも時間がかかり過ぎてしまい、ユーザに対して不快感を与えてしまうことがあった。

このことは特に、前述の特許文献３のハイブリッドＡＦ方式において顕著となる。すなわち、位相差によるＡＦ方式を行ないピントが合焦位置付近に達した後にＴＶ−ＡＦ方式によって高精度にピントを合わせる。したがって、位相差によるＡＦ方式でほぼピントが合わされた後に、合焦と判断する状態になるまでに時間がかかってしまう。そして、その後に合焦したことを通知すると、ユーザに対して違和感を感じさせてしまうことがあった。

したがって、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ユーザにピントが合ったことを通知する機能の利便性をより向上させることにある。

前記の課題を解決するために、本発明の技術的特徴としては、第１の速さでフォーカスレンズを移動させて合焦とみなされる第１の位置を検出した後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを前記第１の位置を挟んで往復移動させて合焦とみなされる第２の位置を検出するように制御し、前記第１の位置を検出したことに応じて合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なうように制御することを特徴とする。

また、本発明の他の技術的特徴としては、第１の速さでフォーカスレンズを移動させた後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを往復移動させて合焦位置を検出するように制御し、前記合焦位置検出前の前記フォーカスレンズの前記第１の速さの移動から前記第２の速さの移動への切り替えの際に合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なうように制御することを特徴とする。

本発明によれば、ピントが合った状態を識別可能な情報をユーザに違和感を与えることなく提供することが出来る。

以下、本発明の好適な実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例の１つであるビデオカメラ（撮像装置）の構成を示している。以下、本実施例では、撮影レンズ一体型のビデオカメラについて説明するが、撮影レンズの装着が可能なビデオカメラなどにも適用できる。この場合、後述するカメラ／ＡＦマイクロコンピュータで生成された制御信号が、撮影レンズ内のマイクロコンピュータに通信され、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータは、該レンズマイクロコンピュータを介してフォーカスレンズユニットの移動を制御する。また、本実施例では、ビデオカメラについて説明するが、デジタルスチルカメラ等、各種撮像装置にも適用できる。このことは、後述する実施例２でも同様である。

図１において、１０１は第１固定レンズユニット（固定の第１群レンズ）である。１０２は変倍を行うレンズユニット（以下、ズームレンズまたは変倍レンズという）である。また、１０３は絞り、１０４は第２固定レンズユニット（固定の第２群レンズ）である。また、１０５は焦点調節機能と変倍による像面移動を補正するいわゆるコンペンセータ機能とを兼ね備えたレンズユニット（以下、フォーカスレンズまたはフォーカスコンペレンズという）である。なお、図中には、各レンズユニットが１枚のレンズにより構成されているように記載されているが、実際には、１枚のレンズにより構成されていてもよいし、複数枚のレンズにより構成されていてもよい。これらの光学系を撮像光学系とよぶ。

ズームレンズ１０２およびフォーカスレンズ１０５はそれぞれ、ズームモータ（ズーム駆動源）１１０およびフォーカシングモータ（フォーカシング駆動源）１１１により光軸方向（図１の左右方向）に移動される。

被写体からの入射光（被写体光）は、レンズユニットおよび絞り１０１〜１０５を通って撮像素子１０６上に結像する。撮像素子１０６は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの光電変換素子であり、撮像面上に形成された被写体像を電気信号に光電変換する。撮像素子１０６から出力された電気信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７によりサンプリングされてゲイン調整され、カメラ信号処理回路１０８に入力される。

カメラ信号処理回路１０８は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７から入力された信号に所定の処理を施して、記録ユニット（記録装置）１１３およびモニタユニット（モニタ装置）１０９での記録および表示に適した映像信号（画像）を生成する。記録ユニット１１３は、撮影記録開始／終了スイッチ１１７の押下により、入力された映像信号を記録媒体（磁気テープ、光学ディスク、半導体メモリなど）に記録する。再度撮影記録開始／終了スイッチ１１７が押下されたときは、記録終了となる。モニタユニット１０９は、入力された映像信号に基づいて電子ビューファインダーや液晶パネルなどのディスプレイに被写体映像を表示する。

一方、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７の映像信号出力は、ＡＦゲート１１２にも出力される。ＡＦゲート１１２では、全画面に相当する映像信号のうちフォーカス制御に用いられる画面範囲の信号を選択してＡＦ信号処理回路（焦点検出手段）１１４に出力する。ここで、フォーカス制御に用いられる画面範囲は任意に設定可能であり、複数の範囲を設定してもよい。

ＡＦ信号処理回路１１４は、入力された映像信号から、ＴＶ−ＡＦ方式によるフォーカス制御に用いる高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）などのＡＦ評価値（焦点信号）を抽出する。そして、これをカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５に出力する。ＡＦ評価値は、撮像素子１０６からの出力信号に基づく映像の鮮鋭度を表すものであるが、鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態（合焦状態）によって変化するので、結果的に撮像光学系の焦点状態を表す信号となる。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５は、ＡＦ評価値が最大レベル（最大値又はその近傍の値）となるフォーカスレンズ１０５の位置（合焦位置）を検索（サーチ）する。このために、フォーカシングモータ１１１に制御信号を出力してフォーカスレンズ１０５を所定量（予め決められた量）ずつ移動させる。このフォーカス制御が、「ＴＶ−ＡＦ制御」である。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５は、ビデオカメラ全体の制御を司る。前述したＡＦ信号処理回路１１４の出力および後述する外部測距ユニット（第２の検出手段）１１６の出力は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５に入力され、ＡＦ制御の演算に用いられる。カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５は、その演算結果に応じて、前述したフォーカシングモータ１１１に制御信号を出力し、フォーカスレンズ１０５を移動させる。

外部測距ユニット１１６は、外部測距方式、すなわち撮像光学系（撮影レンズ）を通ってきた光を使用せずに被写体までの距離を計測し、距離に応じた信号を出力するタイプのセンサである。外部測距ユニット１１６は、被写体からの光束を２分割し、これら２分割した光束を一組のラインセンサにそれぞれ受光させる。そして、その受光量に応じて出力される信号のずれ量、すなわち光束の分割方向の相対的位置ずれ量を検出することで、三角測量方法によって被写体までの距離を求める。

また、このようなパッシブ方式での測距方式のほか、アクティブ方式の測距方式として、超音波センサを用いて測定した超音波の伝搬速度から距離を求める方式や、コンパクトカメラでよく使用される、被写体に投光した赤外線を用いた三角測距方式などがある。但し、検出手段はこれらの測距方式に限られるものではない。

カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５は、このように外部測距ユニット１１６からの検出信号によって検出又は測定された被写体までの距離情報（被写体距離）と、撮像光学系の焦点距離情報とに基づいて、合焦を得るためのフォーカスレンズ１０５の位置（目標位置）を演算する。そして、フォーカスレンズ１０５を合焦位置の方向にＡＦ評価値を取得しながら移動させる。あるいはテーブルデータから合焦位置を読み出し、フォーカスレンズ１０５を合焦位置の方向にＡＦ評価値を常に取得しながら移動させる。ＡＦ評価値を取得しつづけるのは、ＡＦ評価値が減少に転じた場合には、フォーカスレンズの移動方向を変更するためである。この制御方式をここでは「外部測距ＡＦ制御」という。ここで、撮像光学系の焦点距離情報は、ズームレンズ１０２の位置を検出する不図示の位置センサからの出力又はズームモータ１１０の基準位置からの駆動パルスカウント値から得ることができる。

１１８は、スピーカ（音響出力装置）である。

次に、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５で行われるハイブリッドＡＦ制御処理について図２を用いて詳しく説明する。ハイブリッドＡＦ制御の概略は以下のとおりである。

まず、常にＴＶ−ＡＦ制御によりフォーカスレンズを移動させて、ＡＦ評価値が最大になるように探索しながら合焦レンズ位置へ移動させる。そこで、外部測距ＡＦ制御によって検出された被写体距離が変化した場合に、外部測距ＡＦ制御により検出された被写体距離から換算された合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動させる。または、撮影画面のコントラストが変化した場合やユーザが被写体を大きく変化させた場合など、現在のフォーカスレンズ位置（動作開始位置）が合焦近傍から大きく離れている場合に、外部測距ＡＦ制御での合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動させる。これにより、ピント合わせ制御を高精度に、高速に行うことが可能となる。また、このときＡＦ評価値は取得しつづけており、ＡＦ評価値が減少に転じた場合には、フォーカスレンズの移動方向を変更する。

Ｓｔｅｐ２０１は、制御開始を示すものである。
Ｓｔｅｐ２０２は、ＴＶ−ＡＦ制御である。ＴＶ−ＡＦ制御には、フォーカスレンズを微小に移動させて低速（所定の速さよりも低速）にピント合わせ制御（ピントの微調整）を行う微小動作と、該微小動作よりも移動量を大きく高速（所定の速さよりも高速）に移動させてピント合わせ制御を行う山登り動作とがある。この微小動作を微小駆動モードによる微小駆動動作ともいう。また、山登り動作を山登り駆動モードによる山登り駆動動作ともいう。

Ｓｔｅｐ２０３は、外測ＡＦ制御である。外測ＡＦ制御では、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差が大きい場合に、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置の方向へ所定の速さよりも高速にフォーカスレンズを移動させる。なお、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差が大きくなるのは、被写体距離に変化があった場合や撮影画面のコントラストに変化があった場合である。

Ｓｔｅｐ２０４は、Ｓｔｅｐ２０３の外測ＡＦ制御において、外部測距ＡＦ制御による制御を行ったかどうかを判定しており、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動させている場合、Ｓｔｅｐ２０５へ移行する。ＴＶ−ＡＦ方式によりフォーカスレンズを移動させている場合には、Ｓｔｅｐ２０６へ移行する。

Ｓｔｅｐ２０５は、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置にフォーカスレンズが達したかどうかを判定する。達した場合には、Ｓｔｅｐ２０８へ移行する。また、達していない場合には、継続して移動させる。なお、図２には図示していないが、このフォーカスレンズの移動中にＡＦ評価値が減少に転じた場合には、フォーカスレンズの移動方向を反転させる処理を行なって山登り動作をし、Ｓｔｅｐ２０７へ移行することとする。つまり、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置にフォーカスレンズを移動させている最中にもＴＶ−ＡＦ制御が常に動いている状態になる。

Ｓｔｅｐ２０６は、ＴＶ−ＡＦ制御において、ピント合わせ制御を行っている場合であり、その中でも山登り動作でピント合わせ制御を行っているかどうかを判別する。山登り動作によりピント合わせ制御を行っている場合には、Ｓｔｅｐ２０７へ移行する。山登り動作によるピント合わせ制御でない場合には、そのまま現在のＴＶ−ＡＦの動作（微小動作）を継続する。

Ｓｔｅｐ２０７は、山登り動作によりフォーカスレンズを移動させた場合に、ＡＦ評価値のピーク位置を超えて山登り動作が終了したかどうかを判定している。山登り動作を終了する場合には、Ｓｔｅｐ２０８へ移行する。まだ、山登り動作中であるならば、そのまま継続してピーク位置を探索する。

Ｓｔｅｐ２０８は、撮影記録中かどうかを判別する。非撮影記録時には、Ｓｔｅｐ２０９へ移行し、ピントが合った状態を識別可能な情報をユーザに提供（報知）するため、スピーカ１１８から音響出力させる。従って、微小動作による合焦位置の検出前にピントが合った状態を識別可能な情報をユーザに提供（報知）することとなる。

このように、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置へフォーカスレンズを移動した場合と、ＴＶ−ＡＦ制御を行っている場合で山登り動作が終了した場合に、ユーザにピントが合ったということを情報提供する。ＡＦ動作の開始位置もしくは現在位置とＡＦ動作により得られた合焦位置との差が所定値以上の場合に、ピントが合った状態が識別可能な情報をユーザに報知するので、より利便性のよいものとなる。

また、外部測距ＡＦ制御によって合焦位置が検出できない場合等、外部測距ＡＦ制御に基づくピント合わせ制御を行っていない場合に、ＴＶ−ＡＦ制御により撮影画面が大ボケの状態から合焦した状態へ変化したのに、ユーザに情報提供しない場合にも、ユーザに違和感を与えてしまう。ユーザにとっては、ピントが合ったという事実には相違ないためである。そのため、ＴＶ−ＡＦ制御を行っている場合にも、情報提供する必要がある。

ＴＶ−ＡＦ制御においては、前述したように微小動作と山登り動作がある。微小動作は、合焦近傍での動作であり、小さく、方向反転を繰り返しながらフォーカスレンズを移動させ、合焦したかどうかを判定している状態である。つまり、微小動作における合焦位置を検出するために、山登り動作による合焦状態とみなされる位置を挟んでフォーカスレンズの往復移動を繰り返す。そのため、フォーカスレンズの移動量も焦点深度内に収まる程度であり、撮影画面としては、ほぼピントが合った状態となっている（フォーカスレンズの移動速度は所定の速度より遅い）。よって、微小動作の際に合焦と判定されてからユーザにピントが合ったという情報を提供しても誤動作したのかと違和感がある。なぜなら、ユーザからみると、すでに合焦している状態で時間が経過しているときに音や表示による情報提供があるためである。また、少しの被写体の絵柄の変化により、ＡＦ評価値に変化があった場合でも、フォーカスレンズが移動し合焦したかどうか判定することを繰り返す。このため、被写体は変わっていないのに、何度もユーザにピントが合ったという情報を提供することになってしまうため、ユーザに不快感を与えてしまう。

一方、山登り動作の場合は、撮影画面がボケた状態から、ＡＦ評価値のピーク位置を探索するため、大きくフォーカスレンズを移動させる。つまり、移動量が微小動作よりも多い。そのため、合焦している状態での動作ではなく、撮影画面がボケた状態からピントが合う状態へと変化していくため、ユーザにピントが合ったということを情報提供しても違和感がない。よって、山登り動作によりピーク位置を検出した場合に、ユーザにピントが合ったということを情報提供するようにする。

よって、外部測距ＡＦ制御によって検出された合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動した場合と、ＴＶ−ＡＦ動作によりピーク位置を検出した場合に、ユーザにピントが合ったという情報を提供する。これにより、ユーザに違和感なく適切なピント合わせ状態の情報を提供することができる。言い換えると微小動作の前、もしくは微小移動中にピントが合った状態を識別可能な情報を報知していることになる。

また、ここで、撮影記録中に音響出力した場合には、出力音がマイク等の音声入力部からテープ等の記録メディアに記録されてしまう。不要な音が記録されてしまうと再生時にユーザにとって不快感を与えてしまうため、非撮影記録時とする。なお、情報提供手段として、音響出力手段を用いたが、この限りではない。例えば、アイコンや文字等を用いた表示出力手段を用い、モニタ装置１１５の撮像画面上で撮像画像に重畳させることでユーザに認識させることも可能である。表示による情報提供の場合には、非撮影記録時に限らないでも問題ない。

次に、Ｓｔｅｐ２０２のＴＶ−ＡＦ制御を図３を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ３０１は、処理の開始を示している。
Ｓｔｅｐ３０２は、ＡＦ信号処理１１４から検出されるＡＦ評価値を取得する。
Ｓｔｅｐ３０３では、微小動作かどうかの判別を行う。微小動作であればＳｔｅｐ３０４へ進み。そうでなければＳｔｅｐ３１１へ進む。
Ｓｔｅｐ３０４では、微小動作を行う。合焦か、合焦でないならどちらの方向に合焦点があるかを判別する。動作の説明は図４を用いて後述する。

Ｓｔｅｐ３０５は、合焦判定できたかどうかの判定であり、合焦したと判定された場合には、Ｓｔｅｐ３０８へ移行しレンズを停止し、Ｓｔｅｐ３０９で合焦点におけるＡＦ評価値を保持しておく。そして、Ｓｔｅｐ３１０で再起動モードへ移行する。また、合焦していないと判定された場合には、Ｓｔｅｐ３０６へ移行する。
Ｓｔｅｐ３０６は、微小動作により、合焦点がどちらの方向であるかが判別できたかどうかの判定であり、合焦点の方向が判別できた場合には、Ｓｔｅｐ３０７へ進み、山登り動作へ移行する。合焦点の方向が判別できていない場合には、継続して微小動作でＡＦ動作を行う。

Ｓｔｅｐ３１１では、山登り動作かどうかの判別を行い、そうであればＳｔｅｐ３１２へ進み、そうでなければＳｔｅｐ３１７へ進む。
Ｓｔｅｐ３１２では、所定の速度でフォーカスレンズを山登り動作する。細かい動作の説明は図６を用いて後述する。
Ｓｔｅｐ３１３において、山登り動作において、ＡＦ評価値がピークを超えたかどうかを判別し、ピークを越えたと判別された場合はＳｔｅｐ３１４へ進み、ピークを越えていない場合は継続して山登り動作でＡＦ動作を継続する。

Ｓｔｅｐ３１４では、山登り動作中におけるＡＦ評価値がピークのフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを戻す。Ｓｔｅｐ３１５において、フォーカスレンズがＡＦ評価値がピークのフォーカスレンズ位置へ戻ったかどうかを判別し、戻った場合には、Ｓｔｅｐ３１６へ進み、微小動作へ移行する。戻ってない場合には、継続してフォーカスレンズを山登り動作中におけるＡＦ評価値がピークのフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを戻す。
Ｓｔｅｐ３１７は、再起動判モードかどうかの判別を行い、そうであればＳｔｅｐ３１８へ進み、そうでなければ、Ｓｔｅｐ３２１へ進む。
Ｓｔｅｐ３１８では、Ｓｔｅｐ３０９で保持したＡＦ評価値と最新のＡＦ評価値とを比較しＡＦ評価値の変動が大きいかどうかを判定する。ＡＦ評価値が大きく変動していればＳｔｅｐ３２０へ進み微小動作へ移行し、ＡＦ評価値が変動していなければＳｔｅｐ３１９へ進み、そのままフォーカスレンズを停止状態にする。

Ｓｔｅｐ３２１へ進んでくるのは、位相差動作（位相差駆動モードによる位相差駆動動作）により、位相差（位相差信号）による合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動させている状態である場合である。Ｓｔｅｐ３２１では、位相差による合焦位置までフォーカスレンズを移動したかどうかを判別している。位相差による合焦位置までフォーカスレンズが到達した場合は、Ｓｔｅｐ３２２へ進み、微小動作へ移行する。逆に、フォーカスレンズが位相差による合焦位置まで到達していない場合は、継続して位相差による合焦位置までフォーカスレンズを移動させる。

なお、図３には図示していないが、位相差による合焦位置までフォーカスレンズを移動している際にＡＦ評価値が減少に転じた場合には、フォーカスレンズの移動方向を反転させる処理を行なって山登り動作をし、Ｓｔｅｐ３０７へ移行することとする。

次に、Ｓｔｅｐ２０３の外測ＡＦ制御を図４を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ４０１は、処理の開始を示している。
Ｓｔｅｐ４０２は、外部測距ユニット１１６により検出された被写体距離を取得および、その被写体距離から位相差による合焦位置を演算変換し、取得する。
Ｓｔｅｐ４０３は、現在位相差による合焦位置の方向へ移動中であるかどうかの判別を行う。位相差移動中である場合には、そのまま継続して移動させる。移動中でない場合にはＳｔｅｐ４０４へ移行し、位相差による合焦位置の方向へフォーカスレンズを移動させる動作へ切り替えるかどうかの判定処理へ移行する。

Ｓｔｅｐ４０４では、コントラストが変化したかどうかおよび被写体距離が変化したかどうかを判別するしきい値を設定する。
Ｓｔｅｐ４０５では、被写体の変化をコントラスト変化で判断し、さらに、Ｓｔｅｐ４０２で取得した位相差により検出された被写体距離を用いて、前回得られた位相差により検出された被写体距離とを比較し判断する。ここでコントラスト変化があったかどうか、および被写体距離が変化したかどうかは、Ｓｔｅｐ４０４により設定したしきい値を超えているかどうかで判別する。ここで、コントラスト変化もあり、かつ被写体距離変化もあると判断された場合には、Ｓｔｅｐ４０６へ移行する。しかしながら、条件を満たさなかった場合には、位相差を使用せず、前述のＴＶ−ＡＦ制御動作へと移行する。
このＳｔｅｐ４０５は、位相差による情報を用いて、フォーカスレンズを移動させるかどうかを切り替える第１段階の判定である。

因みに、詳細な記述はしていないが、本実施例においては、コントラスト変化の判断は、ＡＦ信号処理１１４から得られる所定のＡＦゲート内における各ラインの輝度信号レベルの最大値―最小値の最大値を用いる。
Ｓｔｅｐ４０６は、位相差による合焦位置を用いてフォーカスレンズを移動させるべきかどうかを判別するフォーカス移動量しきい値を設定する。このフォーカス移動量しきい値は、ズーム位置に応じて可変にする。ズーム位置に応じて可変に設定しているのは、本実施例のようなビデオカメラに主に用いられているリアフォーカスレンズシステムの場合、焦点距離に応じて、被写体距離ごとの合焦位置の差が変わるためである。例えば、同じ１ｍ〜無限の被写体距離の合焦位置の差は、焦点距離がテレ側になるほど、広がっている。そのため、例えば、テレ側において、位相差における合焦精度を考慮し位相差によって得られた情報が確実に被写体距離が変化していると判定できるフォーカス移動量しきい値を設定したとする。その場合、ワイド側で同じ設定値のままにすると、同じフォーカス移動量を得るためには、被写体距離変化が１ｍ〜無限以上にないと判定できなくなってしまい、位相差によるＡＦ動作がワイド側では働かなくなってしまうためである。

Ｓｔｅｐ４０７は、Ｓｔｅｐ４０３により得られた位相差による合焦位置と現在のレンズ位置とを比べ、Ｓｔｅｐ４０６で設定されたフォーカス移動量しきい値と比較する。そして、フォーカス移動量がしきい値よりも大きい場合には、Ｓｔｅｐ４０８へ移行する。逆に、フォーカス移動量がしきい値よりも小さい場合には、ＴＶ−ＡＦ制御の動作を継続する。

ここで、フォーカス移動量を比較し、即座に位相差による合焦位置の方向にフォーカスレンズを移動させないのは、位相差によるＡＦ方式の場合、ＴＶ−ＡＦ方式と比べて精度が劣るためである。もし、不用意に位相差による合焦位置へ移動してしまうとＴＶ−ＡＦ方式とその他のＡＦ方式でハンチングしてしまい、不適切なＡＦ動作を行い、映像にボケを生じさせてしまう場合がある。

Ｓｔｅｐ４０８では、位相差による合焦位置が現在のレンズ位置に対して、ＴＶ−ＡＦ制御動作でフォーカスレンズが移動している方向と同一方向であるかを判別する。そして、同一方向であるならば、Ｓｔｅｐ４０９で位相差動作へ移行し、Ｓｔｅｐ４１０でフォーカスレンズを位相差による合焦位置の方向へ移動させる。
逆に、同一方向でないならば、ＴＶ−ＡＦ制御を継続する。

このように、Ｓｔｅｐ４０７、およびＳｔｅｐ４０８は、位相差による情報を用いて、フォーカスレンズを移動させるかどうかを切り替える第２段階の判定である。位相差による合焦位置へフォーカスレンズを移動した場合の移動量、およびＴＶ−ＡＦ制御でのフォーカスレンズの移動方向とを比較することにより、位相差による合焦位置の方向へ移動させることで生じる不必要な映像のボケを生むＡＦ動作を防止している。

微小動作について図５を用いて説明する。微小動作の際のフォーカスレンズ動作の時間経過を示している。ここで横軸は時間、縦軸はフォーカスレンズ位置である。また、上部にある下に凸の周期は映像信号の垂直同期信号を表している。ここでＡの期間にＣＣＤに蓄積された電荷（斜線楕円）に対するＡＦ評価値ＥＶＡが時刻ＴＡで取り込まれ、Ｂの期間にＣＣＤに蓄積された電荷（斜線楕円）に対するＡＦ評価値ＥＶＢが時刻ＴＢで取り込まれる。時刻ＴＣでは、ＡＦ評価値ＥＶＡ、ＥＶＢを比較し、ＥＶＢ＞ＥＶＡであれば振動中心を移動（駆動振幅＝振動振幅＋中心移動振幅）し、一方ＥＶＡ＞ＥＶＢであれば振動中心を移動しない（駆動振幅＝振動振幅）。このように移動しながらＡＦ評価値が一番大きくなるようなレンズ位置を探すのが微小動作である。

山登り動作について図６を用いて説明する。フォーカスレンズを所定の速さよりも高速で移動して、そのときのＡＦ評価値をもとにＡＦ評価値のピーク近傍を見つける。図は、山登り動作の際のレンズの動きを示している。ここで、Ａはピークを越えて減少しているので合焦点があるとして山登り動作を終了し、微小動作に移行する、一方、Ｂはピークが無く減少しているので方向を間違えたものとして反転し、山登り動作を続ける。

図７は、本発明の第２の実施例におけるカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５で行われるハイブリッドＡＦ制御処理を示す。

本実施例において、上記実施例１と共通する処理については、下２桁を同番号を付して説明は省略する。

実施例１では、ＴＶ−ＡＦ方式によるピント合わせ制御において、山登り動作が終了した場合に、ユーザに対してピントが合ったという情報を提供していた。

ところが、低コントラストの被写体等において、ＡＦ評価値のレベルが低い被写体で、パンニングした場合、ＴＶ−ＡＦ制御において、撮影画面がボケてＡＦ評価値が小さくなったかどうかの判断がつかない。このため、同距離の被写体を撮影しているにも関わらず、一旦評価値が下がるため、山登り動作へ移行してしまう場合がある。その場合、被写体距離は変化していないし、合焦している状態から合焦している状態へ変化するため、そこでユーザにピントが合ったという情報提供を与えることは、ユーザに違和感を与える。

また、テレ側において、最大至近距離を割っているピントが合わない被写体を撮影している場合、ハンチングを繰り返し、山登り動作への移行を繰り返す。これは、ＡＦ評価値の山を登っていてピーク位置に達する前に、フォーカスレンズを移動させることのできる範囲の端までいってしまい、反転動作に移ってしまった場合に微小動作に移行することが要因である。そしてＡＦ評価値が減少していることに応答して山登り動作に移り、また、フォーカスレンズを移動させることのできる範囲の端までいくことを繰り返す。この場合、ピントが合いにくい状態であるにも関わらず、フォーカスレンズを反転した時点でピントが合ったという情報をユーザに提供してしまうことになってしまう。

これらのことを回避するために、Ｓｔｅｐ７１１において、山登り動作によりフォーカスレンズを移動させている間、常にＡＦ評価値の履歴を保存、更新する。

Ｓｔｅｐ７１２では、詳細な図示はしていないが、山登り動作へ移行したときのフォーカスレンズ位置を記憶しておき、Ｓｔｅｐ７０７で山登り動作が終了したときに、山登り動作によって得られたピーク位置と比較する。そして、所定フォーカス移動量しきい値よりも小さい場合には、音響出力をしないようにする。ここでいう所定フォーカス移動量しきい値は、Ｓｔｅｐ４０６と同等の値にしても良い。

また、Ｓｔｅｐ７１３では、Ｓｔｅｐ７１２で保存しておいたＡＦ評価値の履歴を基づき、ＡＦ評価値が山形状になっているかどうかを判別する。山形状になっていない場合には、音響出力しないようにする。

図８は、実施例３における撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。
本実施例において、上記実施例１および実施例２と共通する構成要素については、実施例１および実施例２と同符号を付して説明は省略する。実施例１では、外部測距ユニット１１６を用いたが、実施例３においては、ＴＴＬ位相差検出方式（内測位相差検出方式）を用いて示す。

８２１は、オートフォーカスのための光分割を行うハーフプリズムである。８２２は、サブミラー、８２３はＡＦのための結像レンズである。８２４は位相差検出方式のＡＦセンサ、８２５はＡＦ回路である。また、８２６はズームスイッチである。

カメラＡＦマイコン１１５は、ＡＦ回路８２５を介したＡＦセンサ６２４の出力から、ズレ量、ズレ方向を検出する。

このような構成の撮像装置の場合、絞り１０３は動画撮影中、実際に動作中であるため、絞り１０３の手前でハーフプリズム８２１により入力光を分割する必要がある。

実施例３において、外部測距方式の代わりに、内測位相差検出方式により、Ｓｔｅｐ４０４において、ピント状態のズレ量、ズレ方向を得ることにより、実施例１で説明したＡＦ制御アルゴリズムの適用が可能である。

つまり、Ｓｔｅｐ４０４では、ピント状態のズレ量、ズレ方向を取得する。
Ｓｔｅｐ４０５では、被写体距離変化として、ピント状態のズレ量から判断する。
Ｓｔｅｐ４０７では、ピント状態のズレ量、ズレ方向から位相差による合焦位置を算出し、現在位置と比較する。
Ｓｔｅｐ４０８では、ピント状態のズレ方向とＴＶ−ＡＦ制御における方向とが同一であるかを比較する。

以上説明したように、上記各実施例によれば、ハイブリッドＡＦ機能を有した撮像装置において、ピント合わせ動作を高速化、高精度にすることができる。そして、位相差によるＡＦ動作によって合焦位置を検出した場合、およびＴＶ−ＡＦ方式の山登り動作によりＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズ位置へ移動させる場合に、ユーザに対しピントが合ったという情報提供する。このときの情報提供は音響出力もしくは表示出力により行う。これにより、ユーザに違和感のないピント合わせの状態を情報提供することができる。また、高速なピント合わせ動作をユーザにアピールすることができる。

また、従来の静止画撮影モード時によるシャッターボタン半押し時に行われる合焦判定だけでなく、動作撮影モード時にも簡易的に合焦判定をすることが可能となる。これによりユーザに対し簡易的に合焦度合いを認識させることができる。

なお、実施例中では、ズームレンズやフォーカスレンズなどの撮像光学系を有する撮像装置を光学装置の例として説明したが、これに限るものではない。例えば、望遠鏡や顕微鏡等の光学装置でもよい。

また、上記実施例では、山登り動作または外部ＡＦ制御動作により合焦位置にフォーカスレンズが達した後に音響出力をする構成としたが、合焦付近となったときであって合焦位置にフォーカスレンズが到達する前に音響出力するようにしてもよい。また、微小動作により合焦位置にフォーカスレンズが到達する前であれば、山登り動作または外部ＡＦ制御動作により合焦位置にフォーカスレンズが到達した後、予め決められた時間が経過してから音響出力するようにしてもよい。

実施例１に係るビデオカメラの構成図である。 実施例１に係る制御フローチャートを説明するものである。 ＴＶ−ＡＦ方式に係る制御フローチャートを説明するものである。 外部測距ＡＦ方式に係る制御フローチャートを説明するものである。 微小動作を説明する図である。 山登り動作を説明する図である。 実施例２に係る制御フローチャートを説明するものである。 実施例３に係るビデオカメラの回路構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１ 固定の第１群レンズ
１０２ 変倍レンズ
１０３ 絞り
１０４ 固定の第２群レンズ
１０５ フォーカスレンズ
１０６ ＣＣＤ
１０７ ＣＤＳ／ＡＧＣ
１０８ カメラ信号処理回路
１０９ モニタ装置
１１０ ズーム駆動源
１１１ フォーカス駆動源
１１２ ＡＦゲート
１１３ 記録装置
１１４ ＡＦ評価値処理回路
１１５ カメラＡＦマイコン
１１６ 外部測距ユニット
１１７ 撮影記録開始／終了スイッチ
１１８ スピーカ（音響出力装置）

Claims (11)

1. 第１の速さでフォーカスレンズを移動させて合焦状態とみなされる第１の位置を検出した後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを前記第１の位置を挟んで往復移動させて合焦状態とみなされる第２の位置を検出するように制御する制御手段と、
   合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なう出力手段とを備え、
   前記出力手段は、前記制御手段の制御により前記第１の位置を検出したことに応じて前記情報の出力を行なうことを特徴とする光学装置。
2. 第１の速さでフォーカスレンズを移動させた後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを往復移動させて合焦位置を検出するように制御する制御手段と、
   合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なう出力手段とを備え、
   前記出力手段は、前記合焦位置検出前の前記フォーカスレンズの前記第１の速さの移動から前記第２の速さの移動への切り替えの際に前記情報の出力を行なうことを特徴とする光学装置。
3. 被写体光を分割して受光することにより前記フォーカスレンズの焦点状態に応じた位相差信号を出力し、当該位相差信号に基づいて前記フォーカスレンズの合焦位置を検出する合焦位置検出手段を更に有し、
   前記制御手段は、前記合焦位置検出手段により合焦位置を検出した後に、前記フォーカスレンズを第１の速さで移動させた後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学装置。
4. 前記出力手段は、前記第１の速さのフォーカスレンズの移動開始位置と、前記第１の位置との差が予め決められた値以上ない場合には、前記情報の出力を行なわないことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。
5. 前記出力手段は、ピントが合った状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための音響を出力する音響出力手段または撮像画面上に重畳してピントが合った状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための表示を出力する表示出力手段の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
6. 前記第１の速さは前記フォーカスレンズを高速に移動させてフォーカス制御を行う際の速さであり、前記第２の速さは前記フォーカスレンズを微小に移動させて前記第１の速さよりも低速にフォーカス制御を行いピントの微調整を行なう際の速さであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光学装置。
7. 前記出力手段は、動画像を撮像している場合に、前記情報の出力を行なうことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の光学装置。
8. 前記音響出力手段は、前記撮像した動画像を記録する場合には音響出力を禁止することを特徴とする請求項７に記載の光学装置。
9. 被写体光に応じて画像を出力する撮像手段と、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光学装置とを含む撮像装置。
10. 第１の速さでフォーカスレンズを移動させて合焦とみなされる第１の位置を検出した後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを前記第１の位置を挟んで往復移動させて合焦とみなされる第２の位置を検出するように制御し、
    前記第１の位置を検出したことに応じて合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なうように制御することを特徴とする光学装置の制御方法。
11. 第１の速さでフォーカスレンズを移動させた後に当該第１の速さよりも低速な第２の速さで前記フォーカスレンズを往復移動させて合焦位置を検出するように制御し、
    前記合焦位置検出前の前記フォーカスレンズの前記第１の速さの移動から前記第２の速さの移動への切り替えの際に合焦状態であることが識別可能な情報をユーザに報知するための出力を行なうように制御することを特徴とする光学装置の制御方法。
    

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