JP2009015116A - カメラ - Google Patents

Abstract

【課題】再起動時の合焦動作時間の短縮を図れるカメラの提供。
【解決手段】第１の合焦動作の後に第２の合焦動作を再起動するか否かを判定する再起動判定手段112と、第１の合焦動作時における複数のレンズ位置と焦点評価値とを合焦履歴として記憶する記憶手段1123と、再起動判定手段112により再起動を行うと判定されると、第１の合焦動作の合焦レンズ位置を含む所定レンズ位置範囲において撮影レンズ101をウォブリング駆動して、複数の焦点評価値およびそれらのレンズ位置をウォブリング履歴として取得するウォブリング手段112と、合焦履歴とウォブリング履歴とに基づいて再起動時のレンズ位置および撮影レンズ移動方向を算出する演算手段1121と、演算手段1121により算出されたレンズ位置および撮影レンズ移動方向に基づいて第２の合焦動作を行う再起動制御手段112とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像素子の撮像信号を用いてコントラスト法により合焦動作を行うカメラに関する。

従来、カメラのＡＦ方式の一つとしてコントラスト方式と呼ばれるものがある。コントラスト方式ＡＦでは、焦点評価値のピーク位置を探す際に山登り合焦動作という動作が行われる。そして、直近の合焦動作で取得された焦点評価値およびレンズ位置と再起動時の焦点評価値とに基づいて、再起動時の撮影レンズの移動量を設定することにより、再起動時の合焦動作時間を短縮するようにしたカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、コントラスト方式ＡＦでは、レンズを移動させてピント位置を移動させることによって、後ピンや前ピンなどの方向を判断する必要がある。上述した従来のカメラでは、被写体が至近側に移動する確率が高いことを利用して、至近側にレンズを移動させて山登り合焦動作を開始するようにしている。

特開２００３−１０７３２９号公報

しかしながら、被写体の移動が至近方向でなかった場合には、ピーク位置と想定されるレンズ位置から遠ざかった位置から再起動動作が開始されるため、かえって合焦動作時間が長くなってしまうという問題があった。

請求項１の発明によるカメラは、撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を算出する評価値演算手段と、撮影レンズを光軸方向に移動する駆動手段と、焦点評価値が最大となるように撮影レンズを移動して合焦動作を行い、該合焦動作において複数の前記焦点評価値を取得する山登り合焦動作手段と、山登り合焦動作手段による第１の合焦動作の後に、山登り合焦動作手段による第２の合焦動作を再起動するか否かを判定する再起動判定手段と、第１の合焦動作時における複数のレンズ位置と、複数のレンズ位置の各々で取得された焦点評価値とを合焦履歴として記憶する記憶手段と、再起動判定手段により再起動を行うと判定されると、第１の合焦動作の合焦レンズ位置を含む所定レンズ位置範囲において撮影レンズをウォブリング駆動して、複数の焦点評価値およびそれらのレンズ位置をウォブリング履歴として取得するウォブリング手段と、合焦履歴とウォブリング履歴とに基づいて再起動時のレンズ位置および撮影レンズ移動方向を算出する演算手段と、演算手段により算出されたレンズ位置および撮影レンズ移動方向に基づいて第２の合焦動作を行う再起動制御手段とを備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載のカメラにおいて、演算手段が、所定レンズ位置範囲の特定レンズ位置における焦点評価値を算出する第１の演算部と、合焦履歴におけるレンズ位置と焦点評価値との関係を表す評価値特性に基づいて、第１の演算部で算出された焦点評価値に対応するレンズ位置を算出する第２の演算部と、第２の演算部で算出されたレンズ位置と第１の合焦動作時における合焦レンズ位置とのレンズ位置差を算出する第３の演算部と、ウォブリング履歴の焦点評価値が至近側に増加傾向である場合には、レンズ位置差に基づくレンズ移動量だけ至近側に移動した位置を再起動時のレンズ位置に設定し、ウォブリング履歴の焦点評価値が無限遠側に増加傾向である場合には、レンズ位置差に基づくレンズ移動量だけ無限遠側に移動した位置を再起動時のレンズ位置に設定するレンズ位置設定部とを備えるようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載のカメラおいて、ウォブリング履歴の焦点評価値が至近側に増加傾向である場合には、再起動時の撮影レンズ移動方向を至近方向に設定し、ウォブリング履歴の焦点評価値が無限遠側に増加傾向である場合には、再起動時の撮影レンズ移動方向を無限遠方向に設定するようにしたものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、レンズ位置に対する焦点評価値の変化を示す変化特性に関して、合焦履歴における変化特性とウォブリング履歴における変化特性との間の一致度を算出する一致度演算手段を備え、再起動制御手段は、一致度が所定値以上の場合には、演算手段により算出された前記レンズ位置および撮影レンズ移動方向に基づく第２の合焦動作を行い、一致度が所定値が所定値未満の場合には、第１の合焦動作時の合焦レンズ位置から第２の合焦動作を行うようにしたものである。

本発明によれば、再起動前にウォブリング駆動を行い、合焦履歴とウォブリング履歴とに基づいて再起動時のレンズ位置および撮影レンズ移動方向を算出するようにしたので、適切なレンズ位置から再起動を行うことができ、再起同時の合焦動作時間の短縮を図ることができる。

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるカメラの機能ブロック図である。１０１は交換式の撮影レンズであり、撮影レンズ１０１は開放Ｆ値等に関するレンズ情報が記憶されたＲＯＭ（不図示）を備えている。撮影レンズ１０１をカメラ本体のレンズマウント（不図示）に装着すると、本体側の検出器１２１によりレンズ情報が読み出され、記憶部１１２３に記憶される。なお、撮影レンズ１０１はズームレンズであり、焦点位置調節を行うためのフォーカシングレンズと焦点距離を変えるための変倍レンズとを有している。撮影レンズ１０１はドライバ１１３により駆動される。すなわち、ドライバ１１３は、ズームレンズのズーム駆動機構およびその駆動回路と、フォーカシングレンズのフォーカス駆動機構およびその駆動回路とを備えており、それぞれＣＰＵ１１２により制御される。

撮影レンズ１０１は撮像素子１０３の撮像面上に被写体像を結像する。撮像素子１０３は撮像面上に結像された被写体像の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換撮像素子であり、ＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像素子が用いられる。撮像素子１０３は信号取り出しのタイミングをコントロールするドライバ１１５により駆動される。撮影レンズ１０１と撮像素子１０３との間には絞り１０２が設けられている。絞り１０２は、絞り駆動機構とその駆動回路を備えたドライバ１１４により駆動される。固体撮像素子１０３からの撮像信号はアナログ信号処理回路１０４に入力され、アナログ信号処理回路１０４において相関二重サンプリング処理（ＣＤＳ処理）等の処理が行われる。アナログ信号処理回路１０４で処理された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器１３５によりアナログ信号からデジタル信号に変換される。

Ａ／Ｄ変換された信号は、デジタル信号処理回路１０６において輪郭補償やガンマ補正などの種々の画像処理が施される。デジタル信号処理回路１０６には、ゲイン制御回路、ＡＥ用積算回路、輝度信号生成回路、および色差信号生成回路などの信号処理回路が含まれている。バッファメモリ１０５は撮像素子１０３で撮像された複数フレーム分のデータを記憶することができるフレームメモリであり、Ａ／Ｄ変換された信号は一旦このバッファメモリ１０５に記憶される。デジタル信号処理回路１０６ではバッファメモリ１０５に記憶されたデータを読み込んで上述した各処理を行い、処理後のデータは再びバッファメモリ１０６に記憶される。

ＣＰＵ１１２はデジタル信号処理回路１０６およびドライバ１１３〜１１５等と接続され、カメラ動作のシーケンス制御を行う。ＣＰＵ１１２のＡＥ演算部１１２１では撮像素子１０３からの画像信号に基づいて自動露出演算を行い、ＡＷＢ演算部１１２２ではホワイトバランス調整係数の演算が行われる。バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１２４は、撮像領域に設けられた焦点検出エリア内の撮像信号に基づいて、各々の特性に応じた帯域の高周波成分を抽出する。なお、複数の焦点検出エリアが設定されている場合には、各エリア内の信号が順に読み出され、各エリア内の抽出処理がバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１２４によって行われる。以下では焦点検出エリアが一つの場合を例に説明する。

ＢＰＦ１１２４の出力は評価値演算部１１２５に入力され、各評価値演算部１１２５において高周波成分の絶対値を積分することにより焦点評価値が各々算出される。ＡＦ演算部１１２６は算出された焦点評価値に基づいてコントラスト法によりＡＦ演算を行う。ＣＰＵ１１２はＡＦ演算部１１２６の演算結果を用いて撮影レンズ１０１のフォーカシングレンズ位置を調整し、合焦動作を行わせる。ＣＰＵ１１２に接続された操作部１１６には、カメラの電源をオン・オフするための電源スイッチ１１６１、レリーズボタンに連動してオン・オフする全押しスイッチ１１６２および半押しスイッチ１１６３、撮影モード等を選択するための設定ボタン１１６４が設けられている。設定ボタン１１６４で設定される撮影モードには、後述する通常撮影モード，遠景撮影モード，人物撮影モード，スポーツ撮影モード，接写モードおよび夜景撮影モードなどがある。これらのスイッチやボタンを操作すると、その操作に応じた信号がＣＰＵ１１２に入力される。

１１９はバッテリであり、その電圧は電圧検出部１２０により検出される。１１８はシャッタ１１７を駆動するドライバである。また、ＡＦ用補助光１２２は低輝度時に被写体を照明する。ＣＰＵ１１２は各種データが記憶される記憶部１１２３とタイマ１１２７とを有している。タイマ１１２７は一般的に半押しタイマと呼ばれるものであり、レリーズボタンの半押し操作が解除されたとき、および、後述するように電源オン後の最初の合焦の後にカウントを開始する。

デジタル信号処理回路１０６で各種処理が施された画像データは、一旦バッファメモリ１０５に記憶された後に、記録・再生信号処理回路１１０を介してメモリカード等の外部記憶媒体１１１に記録される。画像データを記憶媒体１１１に記録する際には、一般的に所定の圧縮形式、例えば、ＪＰＥＧ方式でデータ圧縮が行われる。記録・再生信号処理回路１１０では、画像データを外部記録媒体１１１に記録する際のデータ圧縮および記憶媒体１１１から圧縮された画像データを読み込む際のデータ伸長処理を行う。記録・再生信号処理回路１１０には記憶媒体１１１とデータ通信を行うためのインタフェースも含まれている。

モニタ１０９は撮像された被写体画像を表示するための液晶表示装置であり、記憶媒体１１１に記録されている画像データを再生表示にも用いられる。モニタ１０９に画像を表示する場合には、バッファメモリ１０５に記憶された画像データを読み出し、Ｄ／Ａ変換器１０８によりデジタル画像データをアナログ映像信号に変換する。そして、そのアナログ映像信号を用いてモニタ１０９に画像を表示する。

撮像素子１０３で撮像された被写体画像のモニタ１０９への表示形態には２つの形態がある。一つは、レリーズ操作が行われないときの表示形態であり、撮像素子１０３で繰り返し撮像される被写体画像を逐次更新表示するスルー画と呼ばれる表示形態である。もう一つは、カメラのレリーズ操作後に、撮像素子１０３で撮像された被写体画像を所定時間表示するフリーズ画と呼ばれる表示形態である。

コントラスト法では、像のボケの程度とコントラストとの間には相関があり、焦点が合ったときに像のコントラストは最大になることを利用して焦点合わせを行う。コントラストの大小は撮像信号の高周波成分の大小により評価することができる。すなわち、ＢＰＦ１１２４により撮像信号の高周波成分を抽出し、評価値演算部１１２５で高周波成分の絶対値を積分したものを焦点評価値とする。この焦点評価値は、合焦してコントラストが最大となったときに最大値となる。前述したように、ＡＦ演算部１１２６はこの焦点評価値に基づいてＡＦ演算を行う。ＣＰＵ１１２はＡＦ演算部１１２６の演算結果を用いて撮影レンズ１０１のフォーカシングレンズ位置を調整し、合焦動作を行わせる。

《動作説明》
次いで、図２〜１０のフローチャートに基づいてカメラの動作を説明する。図１の電源スイッチ１１６１がオンされると、図２に示すフローの処理が開始される。ステップＳ１００では、ＣＣＤ１０３の撮像信号に含まれるノイズの測定が行われる。

図８は、ステップＳ１００で行われるノイズ測定処理の具体例を示したものである。図８のステップＳ１００１で図１のシャッタ１１７を閉じた後に、Ｓ１００２において撮像を行う。このとき、被写体光はシャッタ１１７に遮られてＣＣＤ１０３上に入射しないが、ＣＣＤ１０３からは暗電流等による微小なノイズ信号が出力される。そして、ＣＣＤ１０３から出力された信号に基づく焦点評価値が算出され、その算出結果は記憶部１１２３に記憶される。これをノイズレベルΔＳと呼ぶ。その後、ステップＳ１００３においてシャッタ１１７を開く。

上述したステップＳ１００２で算出された焦点評価値は、焦点評価値に対するノイズレベルといえる。図１１の曲線Ｌ０はフォーカシングレンズの各レンズ位置に対する焦点評価値を示しており、算出された焦点評価値にはノイズレベルΔＳが含まれている。以下では、算出された焦点評価値からノイズレベルΔＳを差し引いたものが実際の焦点評価値として採用される。このように、焦点評価値からノイズレベルを除去することにより、より正確な合焦動作を行うことができる。

図２に戻って、ステップＳ１０１では、ＣＣＤ１０３からの撮像信号の読み出し、およびＡ／Ｄ変換器１３５による撮像信号のＡ／Ｄ変換が行われる。さらに、デジタル信号処理回路１０６からバッファメモリ１０５へ取り込み、ＡＥ演算が行われる。ステップＳ１０２では、ＡＥ演算部１１２１により算出された被写体輝度が所定レベル以下か否かを判定する。つまり、低輝度か否かを判定する。ステップＳ１０２において被写体輝度が所定レベル以下と判定されるとステップＳ１０３へ進み、被写体輝度が所定レベルより高いと判定されるとステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０２からステップＳ１０３へ進んだ場合には、ステップＳ１０３においてゲイン設定が上限値か否かを判定する。ここのゲインとは、デジタル信号処理回路１０６内でＡ／Ｄ出力に掛け合わされるものである。ステップＳ１０３においてゲイン設定が上限値でないと判定されるとステップＳ１０４へ進み、ゲイン設定を１段階上げる。例えば、ＩＳＯ感度が１００に設定されていた場合には、１段階上げて感度を２００に設定する。その後、ステップＳ１０４からステップ１０２に戻って、ゲイン設定変更後の被写体輝度が所定レベル以下か否かを判定する。一方、ステップＳ１０３においてゲイン設定が上限値であると判定されると、すなわちＩＳＯ感度の最終段（例えば、８００）であると判定されると、ステップＳ１０６においてＡＦ用補助光１２２を点灯する。なお、補助光点灯は合焦動作が終了するまで継続される。

続くステップＳ１０６では、ＣＣＤ１０３から出力される撮像信号のフレームレート設定が下限値であるか否かを判定する。ステップＳ１０６で下限値であると判定されるとステップＳ１０８へ進み、下限値でないと判定されるとステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７に進んだ場合には、ステップＳ１０７でフレームレートを１段階下げた後に、ステップＳ１０２へ戻る。すなわち、被写体輝度が低いので、ステップＳ１０７においてフレームレートを下げてＣＣＤ１０３の蓄積時間を長くする。ゲイン設定と同様に、フレームレート設定に関しても複数の設定が予め用意されている。ステップＳ１０８では、フォーカシングレンズの絶対位置をフォトカプラ等で検出してレンズの基準位置を決定する。

本実施の形態のカメラでは、半押しスイッチ１１６３が半押しされた場合にのみＡＦ動作が行われ、いったん合焦すると半押しが解除されるまでその合焦状態を保持するシングルＡＦモード（Ｓ−ＡＦ）と、半押しに関係なく常にＡＦ動作が行われるコンティニュアスＡＦモード（Ｃ−ＡＦ）とを備えている。これらのモードの切換は図１の設定ボタン１１６４を操作することにより行われる。ステップＳ１０９では、カメラ設定がＣ−ＡＦかＳ−ＡＦかを判定し、Ｓ−ＡＦと判定されるとステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１１０では半押しか否かが判定され、半押しと判定されないとステップＳ１０９へ戻り、半押しと判定されるとステップＳ１１１へ進む。一方、ステップＳ１０９でＣ−ＡＦと判定されるとステップＳ１１１へ進む。続くステップＳ１１１でレンズフォーカシングを初期位置に移動したならば、図３のステップＳ１１２へと進む。初期位置としては、無限側最端位置や至近側最端位置が選ばれる。

図３のステップＳ１１２からステップＳ１１５までの処理では、レンズ位置全域における焦点評価値のサンプリングを行う。まず、ステップＳ１１２では、撮影レンズ１０１のフォーカシングレンズの移動を開始する。本実施の形態では、レンズ位置を無限遠側最端位置から至近側最端位置へと移動させる。ステップＳ１１３では、焦点検出エリア内の撮像信号に関して、ＢＰＦ１１２４で処理した信号によるエリア内積分を評価値演算部１１２５で行う。その結果はサンプリング時のレンズ位置と対で記憶部１１２３に記憶される。ステップＳ１１４では、レンズ位置が至近側最端位置となったか否かを判定する。ステップＳ１１４で至近側最端位置と判定されると、ステップＳ１１５へ進みレンズ駆動を停止する。一方、ステップＳ１１４で至近位置でないと判定されるとステップＳ１１３へ戻り、再び焦点評価値の演算と記憶を行う。したがって、ステップＳ１１２〜Ｓ１１５の処理により、フォーカシングレンズの至近側最端から無限側最端位置までのサンプル位置毎に焦点評価値が記憶部１１２３に記憶される。

ステップＳ１１６では、算出された各焦点評価値に対して、所定の重み付け処理を行う。図１２，１３は重み付けの一例を示す図である。図１２は重み付けの曲線を示す図であり、横軸はレンズ位置を示し、縦軸は重みを示している。横軸の原点側が無限遠側であり、横軸正方向が至近側である。図１２の重み付け曲線は至近側最端の被写体を優先するようなＡＦモードに関するものであり、至近側最端位置の重みを１とし、無限遠側になるほど重みが小さくなるような直線になっている。

図１２に示す重み付けを図１３の曲線Ｌ１で示すような焦点評価値に対して行うと、曲線Ｌ２のような焦点評価値に補正される。なお、焦点評価値はとびとびのデータなので、補間により曲線Ｌ１，Ｌ２を推定する。曲線Ｌ１，Ｌ２はともに２つのピークを有しており、曲線Ｌ１の無限遠側ピークＰ２の焦点評価値は至近側のピークＰ１よりも大きくなっている。一方、重み付け後の焦点評価値曲線Ｌ２では、至近側のピークＰ１１の焦点評価値の方が無限遠側ピークＰ１２よりも大きくなっている。そのため、焦点評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置に選ぶと、至近側のピークＰ１１が選択されることになる。このように、図１２の重み付け曲線は、ポートレートや接写撮影などの至近撮影に適した重み付けになっている。

図３に戻り、ステップＳ１１７では、焦点評価値が合焦動作可能な下限値よりも大きいか否かを判定する。ステップＳ１１７で下限値より大きいと判定されるとステップＳ１１８へ進み、下限値以下すなわち被写体が低コントラストであると判定されるとステップＳ１２２へ進む。ステップＳ１２２では、フォーカシングレンズを予め定められたレンズ位置に移動する。

一方、ステップＳ１１７からステップＳ１１８へ進んだ場合には、下限値を越える焦点評価値に基づいて最至近ピークを選択する。例えば、評価値が図１３の曲線Ｌ２のような場合には、ピークＰ１１のレンズ位置が最至近ピークとして選択される。ステップＳ１１９では、ステップＳ１１８で選択された最至近ピークのレンズ位置にフォーカシングレンズを移動する。レンズ移動後、ステップＳ１２０ではレンズ移動後の焦点評価値を求め、合焦状態にあることを再確認する。

次いで、図４のステップＳ１２３では、カメラのＡＦモード設定がＣ−ＡＦかＳ−ＡＦかを判定する。ステップＳ１２３においてＣ−ＡＦと判定されると図５のステップＳ１３０へ進み、Ｓ−ＡＦと判定されるとステップＳ１２４へ進む。まず、Ｓ−ＡＦの場合、すなわちステップＳ１２３からステップＳ１２４へ進んだ場合について説明する。ステップＳ１２４では、ステップＳ１２０で確認された合焦位置にＡＦロックする。

ステップＳ１２４でＡＦロックしたならば、続くステップＳ１２５でレリーズ許可状態を表すフラグをセットする。ステップＳ１２６では、半押しスイッチ１１６３がオンか否かを判定する。ステップＳ１１０で半押しと判定された後も半押し状態が継続されている場合には、ＹＥＳと判定されてステップＳ１２７へ進む。一方、半押し状態が解除されてＮＯと判定されると、ステップＳ１２９へ進む。

ステップＳ１２６からステップＳ１２７へ進んだ場合には、ステップＳ１２７において全押しスイッチ１１６２がオンか否かを判定する。ステップＳ１２７でＹＥＳと判定されると、ステップＳ１２８へ進んで撮影動作を行った後にステップＳ１２３へ戻る。一方、ステップＳ１２６でＮＯと判定されてステップＳ１２９へ進んだ場合には、ステップＳ１２９においてＡＦモード設定がＣ−ＡＦかＳ−ＡＦかを判定する。ステップＳ１２９でＣ−ＡＦと判定されるとステップＳ１２３へ戻り、Ｓ−ＡＦと判定されると図２のステップＳ１０９へ戻る。

次に、カメラがＣ−ＡＦに設定されていてステップＳ１２３から図５のステップＳ１３０に進んだ場合について説明する。ステップＳ１３０では、図１のタイマ１１２７のカウントを開始する。次いで、ステップＳ１３１ではフォーカシングレンズの駆動を停止する。ステップＳ１３２では、タイマカウント中に半押しスイッチ１１６３がオンされたか否かを判定する。ステップＳ１３２において判押しスイッチ１１６３がオンされたと判定されるとステップＳ１３３へ進み、半押しされていないと判定されるとステップＳ１３８へ進む。

まず、半押しスイッチ１１６３がオフのままで、ステップＳ１３２からステップＳ１３８へ進んだ場合について説明する。ステップＳ１３８では、再起動の時間間隔と再起動が行われる際の焦点評価値の基準変化量とを撮影条件等に応じて設定する。条件としては、例えば、撮影モード、絞り値、記録画素数、バッテリ電圧、撮影レンズ１０１の開放Ｆ値、レンズの焦点距離、タイマ１１２７により計時される経過時間などがある。基本的な考え方としては、再起動を行ってＡＦ動作を頻繁に行う必要の無い条件においては、時間間隔および基準変化量を大きく設定する。その結果、再起動を頻繁に行うことによるバッテリの消耗を、低減することができる。

条件として撮影モードを考えた場合、例えば、被写体の動きがほとんど無いか少ない遠景撮影モードや人物撮影モードでは、焦点評価値のピーク位置の変化は非常に少ないので、時間間隔や基準変化量を通常撮影モードよりも大きく設定する。逆に、被写体の動きの速いスポーツ撮影モードの場合には、焦点評価値のピーク位置が大きく変化しやすいので、時間間隔および基準変化量を通常撮影モードよりも小さく設定して再起動が頻繁に行われるようにする。また、接写モードや夜景撮影モードでは、時間間隔や基準変化量を通常撮影モードよりも大きく設定する。

また、タイマ１１２７による経過時間を考えた場合、経過時間が長くなるほど時間間隔や基準変化量を大きく設定する。ここでは、タイマ１１２７の経過時間に応じて時間間隔と再起動レベルとを設定する場合を例に説明する。

図１４は、経過時間と再起動時間間隔との関係を示す図である。例えば、経過時間が３０秒未満の場合には時間間隔は１秒に設定され、経過時間が３０秒以上６０秒未満の場合には時間間隔は２秒に設定される。同様にして、経過時間が３０秒長くなる毎に時間間隔が１秒長くなる。すなわち、経過時間が長くなるにつれて再起動の頻度が少なくなる。

また、図１５は経過時間と評価値変化量との関係を示す図である。経過時間ｔ１以後の基準変化量Δａ２は、経過時間ｔ１未満の場合の基準変化量Δａ１よりも大きく設定される。そのため、経過時間ｔ１以後の方が再起動され難くなる。なお、図１６に示すように、基準変化量Δａ（＝Δａ１，Δａ２）は、合焦時ピーク値ｙに対して、Δａ＝Ｋ１・ｙのように設定される。Ｋ１は、Ｋ１＜１なる定数である。

図５に戻り、ステップＳ１３９では再起動が必要か否かを判定する。この判定方法の例を図６，７に示す。図６に示す例では、図１４に示した再起動時間間隔Δｔが経過したか否かにより、再起動が必要か否かを判定する。ステップＳ１３９においてΔｔが経過していないと判定されるとステップＳ１３１へ戻り、Δｔが経過したと判定されるとステップＳ１４０へ進む。

一方、図７に示す他の例では、図５のステップＳ１３９は、ステップＳ１３９１およびステップＳ１３９２という２つの処理から成る。焦点評価値の算出はＣＣＤ１０３から出力される信号に基づいて常時行われており、ステップＳ１３９１では、常時算出される焦点評価値が記憶部１１２３に記憶された焦点評価値ピークに対して基準変化量Δａ以上変化したか否かを判定する。

図１７は焦点評価値の時間変化を示す図であり、縦軸は焦点評価値で、横軸は時間である。焦点評価値のピーク位置にレンズが移動され、時間ｔ２でレンズ駆動が停止される。時間ｔ２以後に被写体が移動したりすると焦点評価値がＬ２１やＬ２２のように変化する。そして、図７のステップＳ１３９１で焦点評価値が基準変化量Δａ以上変化したと判定されると図５のステップＳ１４０へ進み、変化が基準変化量Δａよりも小さいと判定されるとステップＳ１３９２へと進む。ステップＳ１３９２では、再起動時間間隔Δｔが経過したか否かを判定し、経過したと判定されるとステップＳ１４０へ進み、経過していないと判定されるとステップＳ１３１へ戻る。

図５に戻って、ステップＳ１３９において再起動が必要と判定されると、ステップＳ１４０へ進む。ステップＳ１４０では、再起動を行う際の開始位置を決めるためのウォブリング制御を行う。そして、ステップＳ１４１で再起動時の駆動開始位置（再開位置）を決定し、ステップＳ１４２で山登りＡＦ動作を行う。なお、ステップＳ１４０のウォブリング制御、ステップＳ１４１の再開位置決定、ステップＳ１４２の山登りＡＦ動作の詳細については後述する。

続くステップＳ１４３では、合焦位置が見つけられて合焦ができたか否かを判定する。ステップＳ１４０の山登り動作によって必ずしも合焦位置が見つかるわけではないので、合焦できなかったと判定されるとステップＳ１４４へ進んでフォーカシングレンズを所定位置に移動し、その後、ステップＳ１３１へ戻る。一方、ステップＳ１４３で合焦と判定されるとステップＳ１３１へ戻る。なお、山登り合焦動作の際に得られた焦点評価値データは、ステップＳ１１３で記憶された全域サンプリング時のデータとは別個に記憶部１１２３に記憶される。この山登り合焦動作で得られて記憶されたデータは、山登り合焦動作が行われる度に新しいデータに置き換えられる。

一方、ステップＳ１３２からステップＳ１３３へ進んだ場合には、ステップＳ１３３において焦点評価値がレリーズ許可範囲内か否かを判定する。図１６に示すように、レリーズ許可範囲はピーク値ｙに対してｙ−Δｂからｙ＋Δｂまでの範囲を指す。ΔｂはΔｂ＝Ｋ２・ｙと設定される。Ｋ２はＫ２＜Ｋ１なる定数である。なお、ピーク値ｙに対してｙ−Δａ以下およびｙ＋Δａ以上は、後述する再起動が行われる焦点評価位置の範囲である。

ステップＳ１３３で焦点評価値がレリーズ許可範囲内と判定されると図４のステップＳ１２４へ戻り、レリーズ許可範囲外と判定されるとステップＳ１３４へ進んで、上述したステップＳ１４０と同様の山登り動作を行う。ステップＳ１３５では、ステップＳ１４１と同様に山登り動作により合焦できたか否かを判定する。ステップＳ１３５で合焦と判定されると図４のステップＳ１２４へ進む。一方、合焦できなかったと判定されるとステップＳ１３６へ進んでレンズを所定位置に移動した後に、図４のステップＳ１２４へ進む。

《ウォブリング制御》
図９は、ウォブリング制御の一例を示すフローチャートである。また、図１８は、ウォブリング駆動時のフォーカシングレンズの動きを示したものである。図１８において、縦軸はレンズ位置、横軸は時間を表している。縦軸のプラス方向は至近方向を表し、マイナス方向は無限遠方向を表している。すなわち、移動量がプラスの場合にはフォーカシングレンズは無限遠（∞）方向に駆動され、逆に移動量がマイナスの場合にはフォーカシングレンズは至近方向に駆動される。ｔ＝０では、フォーカシングレンズは、前回の合焦動作で移動された合焦レンズ位置に停止している。

図９のステップＳ１０１１では、フォーカシングレンズを移動量（−LPwob）だけ移動する。すなわち、∞方向に移動量LPwobだけ移動する。ステップＳ１０１２では、移動したレンズ位置において焦点評価値（FV001とする）を取得する。次いで、ステップS１０１３においてフォーカシングレンズを至近方向に移動量LPwobだけ移動し、ステップ１０１４において焦点評価値FV002を取得する。さらに、ステップＳ１０１５でフォーカシングレンズを至近方向に移動量LPwobだけ移動し、ステップＳ１０１６において焦点評価値FV003を取得する。このようにして、前回の合焦レンズ位置を含む３点の焦点評価値が取得される。ステップＳ１０１７では、取得された焦点評価値FV001，FV002，FV003をそれらのレンズ位置とともにウォブリング焦点評価値履歴として記憶部１１２３に記憶する。

《再開位置決定処理》
このようにしてステップＳ１４０のウォブリング制御が終了したならば、ステップＳ１４１へ進んで再起動時の再開位置（山登りＡＦ駆動開始位置）を算出する。図１０は、ステップＳ１４１における再開位置算出の具体的な処理の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１１０１では、前回合焦時に取得された焦点評価値履歴とウォブリング焦点評価値履歴とから、焦点評価値のピーク位置のズレ量（図２１の距離ｄ）を算出する。

図１９は、再起動時におけるピーク位置のズレ量（＝距離ｄ）を説明する図であり、曲線Ｌ４０は前回合焦時に取得された焦点評価値に基づく焦点評価値曲線を示す。もちろん、全域スキャンによる合焦時を除いて、焦点評価値履歴として記憶されているのは、ピーク位置を含む周辺領域のデータである。Ｐ４０は曲線Ｌ４０のピークを示す点であり、Ｐ４０におけるレンズ位置はＰ、焦点評価値はｙである。このレンズ位置Ｐは前回合焦時のレンズ位置であり、図１８に示したウォブリング制御はこのレンズ位置Ｐの前後で行われる。

撮影者や被写体が動いて被写体距離が変化すると、その時に取得されるであろう焦点評価値曲線（破線で示す曲線Ｌ４１Ａや曲線Ｌ４１Ｂ）の形状は曲線Ｌ４０とほぼ同じになり、それらを曲線Ｌ４０に対して∞側または至近側に平行移動したものとなる。曲線Ｌ４１Ａは被写体距離が大きくなった場合であり、曲線Ｌ４１Ｂは被写体距離が小さくなった場合である。

Δｔを前回合焦完了時から再起動開始までの経過時間（再起動時間間隔）とし、その時に取得される焦点評価値がｙ（Δｔ）であったとする。これが、被写体距離が大きくなった（被写体が遠ざかった）結果であると仮定すれば、再起動開始時には曲線Ｌ４１Ａのような焦点評価値曲線であると推定できる。この場合、ピーク位置は、距離dAだけ∞側にずれたことになる。

逆に、被写体距離が小さくなった（被写体が近付いた）結果であると仮定すれば、再起動開始時には曲線Ｌ４１Ａのような焦点評価値曲線であると推定できる。この場合には、ピーク位置は、距離dBだけ至近側にずれたことになる。曲線Ｌ４０はピーク位置に関して左右対称とは限らないので、一般にはdA≠dBである。ステップＳ１１０１では、焦点評価値ｙ（Δｔ）としてFV002や、平均値「（FV001＋FV002＋FV003）／３」を用いてdA，dBを算出する。

次いで、ステップＳ１１０２では、焦点評価値FV001，FV002，FV003の変化の様子から、ウォブリング駆動した範囲における焦点評価値が、曲線Ｌ４１Ｂのように至近側方向に増加しているのか否かを判定する。ステップＳ１１０２においては、FV001＜FV002＜FV003（至近側方向）となっているかどうかで判定する。焦点評価値FV001，FV002，FV003の間にFV001＜FV002＜FV003の関係が成り立っている場合には、ステップＳ１１０２でＹＥＳと判定されてステップＳ１１０３に進み、それ以外の場合にはステップＳ１１０５に進む。

ステップＳ１１０３では、評価値曲線が図１９の曲線Ｌ４１Ｂのように至近側へずれたとみなし、ステップＳ１１０１で算出した距離ｄ（＝dB）だけ至近側に移動した位置（Ｐ＋ｄ）を基準に山登り動作開始位置を決定する。すなわち、位置（Ｐ＋ｄ）がレンズ位置であるとみなして、例えば、その位置（Ｐ＋ｄ）に対して焦点深度（例えば、１０〜３０μm）程度の距離だけ∞方向にずらした位置を、山登り動作開始位置に決定する。このように開始位置を決定すると、開始位置はピーク位置に対して∞側に位置するので、ステップＳ１１０４では、レンズ移動方向を至近方向に設定する。

一方、ステップＳ１１０２でＮＯと判定されてステップＳ１１０５へ進んだ場合には、ウォブリング駆動した範囲における焦点評価値が、曲線Ｌ４１Ａのように∞側方向に増加しているのか否かを判定する。その場合、焦点評価値FV001，FV002，FV003が「FV001＞FV002＞FV003」を満たしているか否かで判定を行う。ステップＳ１１０５においてＹＥＳと判定されるとステップＳ１１０６に進み、ＮＯと判定されるとステップＳ１１０８へ進む。

ステップＳ１１０６では、評価値曲線が図１９の曲線Ｌ４１Ａのように∞側へずれたとみなし、ステップＳ１１０１で算出した距離ｄ（＝dA）だけ∞側に移動した位置（Ｐ−ｄ）を基準に山登り動作開始位置を決定する。この場合、位置（Ｐ−ｄ）がレンズ位置であるとみなし、位置（Ｐ−ｄ）に対して焦点深度程度の距離だけ至近方向にずらした位置を、山登り動作開始位置に決定する。このように開始位置を決定すると、ステップＳ１１０４の場合とは逆に、開始位置はピーク位置に対して至近側に位置することになる。そのため、ステップＳ１１０７では、レンズ移動方向を∞方向に設定する。

一方、ステップＳ１１０５でＮＯと判定されてステップＳ１１０８へ進んだ場合、すなわち焦点評価FV001，FV002，FV003が単純な増加でも減少でもない場合には、次のようなことが考えられる。一つは、ウォブリング制御時に取得された焦点評価値の信頼性が低い場合である。例えば、ウォブリング制御時に、被写体とカメラとの間を他の物体が横切ったような場合が考えられる。二つ目は、完全にピントがずれた状態になっている場合である。なお、焦点評価値曲線が前回合焦時とほとんど変化していない場合にもこのような状況となるが、再起動要件として図７に示すような処理を行う場合には、Δａ（＝ｙ−ｙ（Δｔ））の適切に設定することで、そのような状況を排除することができる。

ステップＳ１１０８では、前回の合焦位置（図１９のレンズ位置Ｐ）を基準に合焦動作開始位置を決定する。この場合も、ステップＳ１１０３の場合と同様にして開始位置を決定し、ステップＳ１１０９においてレンズ移動方向を至近方向に設定する。

《山登りＡＦ動作》
図２０は山登りＡＦ動作の概念を説明する図である。Ｌ３は被写体に対して得られるであろう焦点評価値曲線を示しており、ｘ３は山登り開始時のレンズ位置で、ｙ３はそのときの焦点評価値である。合焦動作を開始すると、例えばレンズを至近側に移動し焦点評価値を算出する。なお、この焦点評価値に対しては、レンズ位置による重み付けを行っても良いし、行わなくても良い。図２０の場合、得られた焦点評価値はレンズ位置ｘ３のときの焦点評価値よりも大きいので、合焦位置Ｐは至近側にあることを判定する。このように、焦点評価値が大きくなる方向にレンズを移動した場合、合焦位置Ｐを通り越すと焦点評価値が減少する。この時点で、算出された焦点評価値の内で最大のものは値がｙ４であるので、その時のレンズ位置Ｐを合焦位置と推定して、焦点評価値がｙ４の位置にレンズを移動する。

（変形例）
図２１は、図１０に示したフローチャートの変形例を示す図であり、ステップＳ１１００Ａ，Ｓ１１００Ｂの処理を加えた点が異なる。変形例に示す再開位置演算制御では、ウォブリング制御時に取得したウォブリング焦点評価値履歴と前回合焦時に得られた評価値履歴との一致度を算出し、一致度が低い場合には前回の合焦位置を基準に山登りを開始するようにした。

ステップＳ１１００Ａでは、次のようにして一致度の算出を行う。まず、図２２に示すように、前回合焦時の焦点評価値曲線Ｌ４０を至近方向または∞方向にずらし、そのずらした曲線と焦点評価値FV001，FV002，FV003の折れ線とがもっとも一致したときの曲線をＬ４２Ａとする。このときの一致度の指標としては、各種の量が考えられる。例えば、残差の和を一致度とする。残差とは、レンズ位置Ｐ−Δｘ、Ｐ、Ｐ＋Δｘにおける曲線Ｌ４２Ａの評価値をそれぞれＬ４２Ａ（Ｐ−Δｘ）、Ｌ４２Ａ（Ｐ）、Ｌ４２Ａ（Ｐ＋Δｘ）とした場合、Ｌ４２Ａ（Ｐ−Δｘ）−FV001、Ｌ４２Ａ（Ｐ）−FV002、Ｌ４２Ａ（Ｐ＋Δｘ）−FV003のことである。これらの和が最小となるときに、一致度が最も大きくなると考えられる。

図２２は一致度大の場合を示したものであり、そのときの曲線Ｌ４２Ａのズレ量はｄ１であって、曲線Ｌ４２Ａのピークの位置はＰ＋ｄ１となる。一方、図２３に示す例は、一致度が小さい場合を示したものであり、ズレ量がｄ２である曲線Ｌ４２Ｂのときに残差の和が最も小さくなる。しかしながら、図２２の場合に比べると残差の和が大きくなり、一致度は小さくなる。

一致度の指標としては残差の和以外にも、（ａ）残差の２乗和（和が小さいほど一致度大）、（ｂ）焦点評価値FV001，FV002，FV003が単調変化しているかどうか（単調変化のときには一致度大）、（ｃ）焦点評価値FV001，FV002，FV003の隣接するもの同士の差分とってそれらの和をとったもの（和が大のときに一致度大）などがある。

次いで、ステップＳ１１００Ｂでは、一致度が所定の基準値以上か否かを判定する。ステップＳ１１００Ｂにおいて基準値以上と判定されるとステップＳ１１０１へ進み、基準値よりも小さいと判定された場合にはステップＳ１１０８へ進む。例えば、図２２の場合にはステップＳ１１０１へ進み、図２３の場合にはステップＳ１１０８へ進むように、基準値を設定する。ステップＳ１１０１に進んだ場合には、ステップＳ１１００Ａで一致度を算出した際に求めたｄ１を距離ｄに設定する。もちろん、図１０で説明したように距離ｄを設定してもかまわない。

このように、本実施の形態では、前回合焦時に得られた焦点評価値に加えて、ウォブリング駆動によって取得されたウォブリング焦点評価値履歴（FV001，FV002，FV003）を用いて再起動時の焦点評価値曲線を予測し、その予測された曲線のピーク位置を基準に山登り動作開始位置に決定した。そのため、図１９のレンズ位置Ｐの焦点評価値に基づいて再起動方向のみを決定している従来の方法では、曲線Ｌ４０がΔＴ後に曲線Ｌ４１Ａ，４１Ｂのいずれに変化したかは推定することができず、適切な方向とは逆の方向に再駆動してしまうおそれがあった。しかしながら、本実施の形態では、距離ｄおよび再起動方向を算出し、推定されたピーク位置の近傍（焦点深度範囲）に移動してから山登りＡＦ動作を行うようにしているので、より短い時間で山登りＡＦ動作を終了することができる。

また、合焦位置の変化が比較的小さな撮影条件や、合焦精度が比較的厳しくない撮影条件の場合には、再起動時間間隔や幅２Δａを変えて再起動間隔が長くなるようにしているので、再起動によるバッテリ消耗を低減することができる。さらにまた、バッテリ容量が低下して電圧が低下した場合にも再起動間隔が長くなるようにしているので、同様の効果を得ることができる。

なお、上述した実施の形態では、図１６に示したように焦点評価値が評価値ピークｙを中心とした所定幅２Δａの範囲を外れた場合に再起動をするようにした。これは、カメラをパンして構図を変更したときにＡＦを再起動するためである。しかし、評価値が大きくない方向は再起動せずに、評価値がｙ−Δａのレベルよりも小さくなった時にのみ再起動するようにしても良い。レリーズ許可範囲に関しても同様で、ｙ−Δｂのレベルをレリーズ許可レベルとし、焦点評価値がそのレベル以上のときにレリーズを許可するようにしても良い。

なお、以上の説明はあくまでも一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。

本発明の一実施の形態によるカメラの機能ブロック図である。 カメラの動作を示すフローチャートである。 図２のフローチャートに続く処理を示すフローチャートである。 図３のフローチャートに続く処理を示すフローチャートである。 図４のステップＳ１２５でＣ−ＡＦと判定されたときの一連の処理を示すフローチャートである。 ステップＳ１３９の具体的処理の第１の例を示す図である。 ステップＳ１３９の具体的処理の第２の例を示す図である。 図２に示すステップＳ１００におけるノイズ測定の一例を示すフローチャートである。 図５のステップＳ１４０におけるウォブリングの一例を示すフローチャートである。 図５のステップＳ１４１における再開位置決定制御の一例を示すフローチャートである。 焦点評価値曲線Ｌ０およびノイズレベルΔＳを示す図である。 重み付け曲線の一例を示す図である。 重み付け処理前後の焦点評価値曲線を示す図である。 経過時間と再起動時間間隔との関係を示す図である。 経過時間と評価値変化量との関係を示す図である。 レリーズ許可範囲を説明する図である。 焦点評価値の時間変化を示す図である。 ウォブリング駆動時のフォーカシングレンズの動きを示したものである。 再起動時におけるピーク位置のズレ量（＝距離ｄ）を説明する図である。 山登り合焦動作の概念を説明する図である。 図１０に示す再開位置決定制御の変形例を示すフローチャートである。 一致度算出を説明する図であり、一致度が大きい場合を示す。 一致度算出を説明する図であり、一致度が小さい場合を示す。

符号の説明

１０１：撮影レンズ、１０２：絞り、１０３：ＣＣＤ、１０４：アナログ信号処理回路、１０６：デジタル信号処理回路、１１２：ＣＰＵ、１１３〜１１５，１１８：ドライバ、１１６：操作部、１３５：Ａ／Ｄ変換器、１１６２：全押しスイッチ、１１６３：半押しスイッチ、１１６４：設定ボタン、１１２３：記憶部、１１２４：バンドパスフィルタ、１１２５：評価値演算部、１１２６：ＡＦ演算部、１１２７：タイマ

Claims (4)

1. 撮影レンズを通して被写体像を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子から出力される撮像信号に基づいて焦点評価値を算出する評価値演算手段と、
   前記撮影レンズを光軸方向に移動する駆動手段と、
   前記焦点評価値が最大となるように前記撮影レンズを移動して合焦動作を行い、該合焦動作において複数の前記焦点評価値を取得する山登り合焦動作手段と、
   前記山登り合焦動作手段による第１の合焦動作の後に、前記山登り合焦動作手段による第２の合焦動作を再起動するか否かを判定する再起動判定手段と、
   前記第１の合焦動作時における複数のレンズ位置と、前記複数のレンズ位置の各々で取得された焦点評価値とを合焦履歴として記憶する記憶手段と、
   前記再起動判定手段により再起動を行うと判定されると、前記第１の合焦動作の合焦レンズ位置を含む所定レンズ位置範囲において前記撮影レンズをウォブリング駆動して、複数の焦点評価値およびそれらのレンズ位置をウォブリング履歴として取得するウォブリング手段と、
   前記合焦履歴と前記ウォブリング履歴とに基づいて再起動時のレンズ位置および撮影レンズ移動方向を算出する演算手段と、
   前記演算手段により算出された前記レンズ位置および前記撮影レンズ移動方向に基づいて前記第２の合焦動作を行う再起動制御手段とを備えたことを特徴とするカメラ。
2. 請求項１に記載のカメラにおいて、
   前記演算手段は、
   前記所定レンズ位置範囲の特定レンズ位置における焦点評価値を算出する第１の演算部と、
   前記合焦履歴におけるレンズ位置と焦点評価値との関係を表す評価値特性に基づいて、前記第１の演算部で算出された焦点評価値に対応するレンズ位置を算出する第２の演算部と、
   前記第２の演算部で算出されたレンズ位置と前記第１の合焦動作時における合焦レンズ位置とのレンズ位置差を算出する第３の演算部と、
   前記ウォブリング履歴の焦点評価値が至近側に増加傾向である場合には、前記レンズ位置差に基づくレンズ移動量だけ至近側に移動した位置を前記再起動時のレンズ位置に設定し、前記ウォブリング履歴の焦点評価値が無限遠側に増加傾向である場合には、前記レンズ位置差に基づくレンズ移動量だけ無限遠側に移動した位置を前記再起動時のレンズ位置に設定するレンズ位置設定部とを備えることを特徴とするカメラ。
3. 請求項２に記載のカメラおいて、
   前記演算手段は、
   前記ウォブリング履歴の焦点評価値が至近側に増加傾向である場合には、前記再起動時の撮影レンズ移動方向を至近方向に設定し、前記ウォブリング履歴の焦点評価値が無限遠側に増加傾向である場合には、前記再起動時の撮影レンズ移動方向を無限遠方向に設定することを特徴とするカメラ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のカメラにおいて、
   レンズ位置に対する焦点評価値の変化を示す変化特性に関して、前記合焦履歴における変化特性と前記ウォブリング履歴における変化特性との間の一致度を算出する一致度演算手段を備え、
   前記再起動制御手段は、前記一致度が所定値以上の場合には、前記演算手段により算出された前記レンズ位置および前記撮影レンズ移動方向に基づく前記第２の合焦動作を行い、前記一致度が所定値が所定値未満の場合には、前記第１の合焦動作時の合焦レンズ位置から前記第２の合焦動作を行うことを特徴とするカメラ。

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