JP2011154148A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【構成】イメージセンサ１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有し、撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する。イメージセンサ１６から出力された被写界像の高周波成分に相当するフォーカス評価値は、ＡＦ評価回路２４によって生成される。ＣＰＵ２６は、イメージセンサ１６の撮像処理と並列してフォーカスレンズ１２の位置を繰り返し変更し、これと並列してＡＦ評価回路２４から出力されたフォーカス評価値に基づいて合焦点が存在する方向を予測し、そしてレンズ位置の変更方向を予測された方向に制限する。ＣＰＵ２６はまた、共通のレンズ位置に対応してＡＦ評価回路２４から出力されたフォーカス評価値に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測し、レンズ位置の変更量を予測された動きに基づいて調整する。
【効果】被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。
【選択図】図２

Description

この発明は、電子カメラに関し、特にコンティニュアスＡＦ方式を採用するビデオカメラに適用され、フォーカスレンズから撮像面までの距離を継続的に調整する、電子カメラに関する。

この種のカメラの一例が、特許文献１に開示されている。この背景技術によれば、フォーカスモータ（ステッピングモータ）は、１フィールド相当の駆動期間と４フィールド相当の停止期間とを繰り返す態様でウォブリングされる。高周波成分データＡは駆動期間に先立つ１フィールドの停止期間に検出され、高周波成分データＢは駆動期間に続く１フィールドの停止期間に検出される。また、高周波成分データＣは、高周波成分データＢが検出された停止期間よりも２フィールド先の停止期間に検出される。駆動期間の前後における高周波成分の差分は、“差分＝（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）”の演算式に従って算出される。次回の駆動期間におけるフォーカスモータの回転方向および回転速度は、こうして算出された差分に基づいて決定される。

特開平８−３２８６２号公報

しかし、フォーカスモードの回転方向および回転速度を決定するにあたって、被写界に存在する物体の動きが参照されることはない。このため、背景技術では合焦性能に限界がある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整を実現できる、電子カメラを提供することである。

この発明に従う電子カメラ(10：実施例で相当する参照符号。以下同じ)は、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段(16)、フォーカスレンズから撮像面までの距離を撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更手段(S31~S33, S9)、変更手段の変更処理と並列して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測手段(S43~S49)、変更手段の変更方向を第１予測手段によって予測された方向に制限する制限手段(S59~S61)、変更手段によって定義された共通の距離に対応して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測手段(S65)、および第２予測手段によって予測された動きに基づいて変更手段の変更量を調整する調整手段(S67)を備える。

好ましくは、変更手段は距離の変更方向を拡大方向および縮小方向の間で交互に反転させる反転手段(S31)を含み、制限手段は第１予測手段によって予測された方向と異なる方向に対応して変更手段の変更量を抑制する抑制手段(S61)を含む。

好ましくは、第２予測手段によって予測される動きは動き方向をパラメータとして含み、調整手段は、動き方向が合焦点に近づく方向であるとき調整方向をマイナスに設定し、動き方向が合焦点から遠ざかる方向であるとき調整方向をプラスに設定する。

好ましくは、第２予測手段によって予測される動きは動き速度をパラメータとして含み、調整手段は、動き速度の増大に応じて調整量を増大させ、動き速度の減少に応じて調整量を減少させる。

好ましくは、調整手段は制限手段の制限処理の後に調整処理を実行する。

好ましくは、調整手段によって調整された変更量に従う変更手段の変更処理と並列して撮像手段から出力された被写界像に基づいて合焦点を探索する探索手段(S17)、および探索手段の探索処理に関連して変更手段の変更周期を短縮する短縮手段(S41)がさらに備えられる。

好ましくは、撮像手段から出力された被写界像の高周波成分を抽出する抽出手段(24)がさらに備えられ、第１予測手段および第２予測手段の各々は抽出手段によって抽出された高周波成分に基づいて予測処理を実行する。

この発明に従う合焦制御プログラムは、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)のプロセッサ(26)に、フォーカスレンズから撮像面までの距離を撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更ステップ(S31~S33, S9)、変更ステップの変更処理と並列して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測ステップ(S43~S49)、変更ステップの変更方向を第１予測ステップによって予測された方向に制限する制限ステップ(S59~S61)、変更ステップによって定義された共通の距離に対応して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測ステップ(S65)、および第２予測ステップによって予測された動きに基づいて変更ステップの変更量を調整する調整ステップ(S67)を実行させるための、合焦制御プログラムである。

この発明に従う合焦制御方法は、フォーカスレンズ(12)を通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段(16)を備える電子カメラ(10)によって実行される合焦制御方法であって、フォーカスレンズから撮像面までの距離を撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更ステップ(S31~S33, S9)、変更ステップの変更処理と並列して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測ステップ(S43~S49)、変更ステップの変更方向を第１予測ステップによって予測された方向に制限する制限ステップ(S59~S61)、変更ステップによって定義された共通の距離に対応して撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測ステップ(S65)、および第２予測ステップによって予測された動きに基づいて変更ステップの変更量を調整する調整ステップ(S67)を備える。

この発明によれば、フォーカスレンズから撮像面までの距離は繰り返し変更され、合焦点が存在する方向はこのような変更処理と並列して生成された複数の被写界像に基づいて予測される。また、光軸に沿う被写体の動きは共通の距離に対応して生成された複数の被写界像に基づいて予測される。距離の変更方向は予測された方向に制限され、距離の変更量は予測された動きに基づいて調整される。これによって、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この発明の基本的構成を示すブロック図である。 この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 撮像面における評価エリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。 レンズ位置に対するフォーカス評価値の変化の一例を示すグラフである。 レンズ位置に対する相対比の変化の一例を示すグラフである。 図２実施例に適用されるレジスタの構成の一例を示す図解図である。 方向判断時のフォーカスレンズの動作の一部を示す図解図である。 方向判断時のフォーカスレンズの動作の他の一部を示す図解図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作のさらにその他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 図２実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
［基本的構成］

図１を参照して、この発明の電子カメラは、基本的に次のように構成される。撮像手段１は、フォーカスレンズ７を通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する。変更手段２は、フォーカスレンズ７から撮像面までの距離を撮像手段１の撮像処理と並列して繰り返し変更する。第１予測手段３は、変更手段２の変更処理と並列して撮像手段１から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する。制限手段４は、変更手段２の変更方向を第１予測手段３によって予測された方向に制限する。第２予測手段５は、変更手段２によって定義された共通の距離に対応して撮像手段１から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する。調整手段６は、第２予測手段５によって予測された動きに基づいて変更手段２の変更量を調整する。

フォーカスレンズ７から撮像面までの距離は繰り返し変更され、合焦点が存在する方向はこのような変更処理と並列して生成された複数の被写界像に基づいて予測される。また、光軸に沿う被写体の動きは共通の距離に対応して生成された複数の被写界像に基づいて予測される。距離の変更方向は予測された方向に制限され、距離の変更量は予測された動きに基づいて調整される。これによって、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。
［実施例］

図２を参照して、この実施例のビデオカメラ１０は、ドライバ１８ａおよび１８ｂによってそれぞれ駆動されるフォーカスレンズ１２および絞り機構１４を含む。被写界の光学像は、フォーカスレンズ１２および絞り機構１４を経てイメージセンサ１６の撮像面に照射され、光電変換を施される。これによって、被写界像を表す電荷が撮像面で生成される。

電源が投入されると、ＣＰＵ２６は、動画取り込み処理のために撮像タスクの下でドライバ１８ｃを起動する。ドライバ１８ｃは、１／６０秒毎に発生する垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して、撮像面を露光し、撮像面で生成された電荷をラスタ走査態様で読み出す。イメージセンサ１６からは、被写界を表す生画像データが６０ｆｐｓのフレームレートで出力される。

信号処理回路２０は、イメージセンサ１６から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、これによって作成されたＹＵＶ形式の画像データをメモリ制御回路３０を通してＳＤＲＡＭ３２に書き込む。ＬＣＤドライバ３４は、ＳＤＲＡＭ３２に格納された画像データをメモリ制御回路３０を通して読み出し、読み出された画像データに基づいてＬＣＤモニタ３６を駆動する。この結果、被写界のリアルタイム動画像（スルー画像）がモニタ画面に表示される。

キー入力装置２８に向けて記録開始操作が行われると、ＣＰＵ２６は、ファイル作成＆オープンをＩ／Ｆ３８に命令する。Ｉ／Ｆ３８は、動画ファイルが記録媒体４０に新規に作成し、かつ作成された動画ファイルをオープンする。

ＣＰＵ２６は続いて、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に、記録処理の実行をＩ／Ｆ３８に命令する。Ｉ／Ｆ３８は、ＳＤＲＡＭ３２に格納された１フレームの画像データをメモリ制御回路３０を通して読み出し、読み出された画像データを圧縮状態で動画ファイルに書き込む。キー入力装置２８に向けて記録終了操作が行われると、ＣＰＵ２６はファイルクローズをＩ／Ｆ３８に命令する。Ｉ／Ｆ３８は、画像データの読み出しを停止し、オープン状態にある動画ファイルをクローズする。

図３を参照して、撮像面の中央には評価エリアＥＶＡが割り当てられる。評価エリアＥＶＡは、垂直方向および水平方向の各々において１６分割される。したがって、評価エリアＥＶＡは、合計２５６個の分割エリアの集合に相当する。

ＡＥ評価回路２２は、信号処理回路２０から出力されたＹデータのうち評価エリアＥＶＡに属するＹデータを垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して積分する。積分値は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に、ＡＥ評価値としてＡＥ評価回路２２から出力される。

ＣＰＵ２６は、ＡＥ評価回路２４から出力されたＡＥ評価値をＡＥ制御タスクの下で繰り返し取り込み、取り込まれたＡＥ評価値に基づいてイメージセンサ１６の露光量を調整する。この結果、ＬＣＤモニタ３６に表示されるスルー画像の明るさが適度に調整される。

ＡＦ評価回路２４は、評価エリアＥＶＡに属する一部のＹデータを信号処理回路２０の出力から切り出し、切り出されたＹデータのうちカットオフ周波数ＣＦ＿Ｌを上回る周波数成分およびカットオフ周波数ＣＦ＿Ｈを上回る周波数成分を垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに応答して個別に積分する。なお、カットオフ周波数ＣＦ＿Ｈは、カットオフ周波数ＣＦ＿Ｌよりも大きい。

カットオフ周波数ＣＦ＿Ｌを上回る周波数成分の積分値は、フォーカス評価値ＡＦ＿ＬとしてＡＦ評価回路２４から出力される。また、カットオフ周波数ＣＦ＿Ｈを上回る周波数成分の積分値は、フォーカス評価値ＡＦ＿ＨとしてＡＦ評価回路２４から出力される。

ＣＰＵ２６は、こうして出力されたフォーカス評価値ＡＦ＿ＬおよびＡＦ＿ＨをコンティニュアスＡＦタスクの下で取り込み、取り込まれたフォーカス評価値ＡＦ＿ＬおよびＡＦ＿Ｈに基づいてフォーカスレンズ１２の位置を継続的に調整する。

なお、フォーカス評価値ＡＦ＿Ｌがフォーカスレンズ１２の位置に対して図４に示す曲線Ｃｆ＿Ｌを描く場合、フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈはフォーカスレンズ１２の位置に対して図４に示す曲線Ｃｆ＿Ｈを描く。さらに、曲線Ｃｆ＿Ｌに対するＣｆ＿Ｈの変化つまりフォーカス評価値ＡＦ＿ＬおよびＡＦ＿Ｈの相対比は、図５に示す曲線ＣＶ１で表される。

コンティニュアスＡＦタスクは、大まかに、方向判断処理，山登り処理および監視処理によって構成される。方向判断処理は、合焦点が存在する方向つまり合焦方向を特定する処理である。山登り処理は、特定された合焦方向にフォーカスレンズ１２を移動させて合焦点を探索する処理である。監視処理は、被写界に動きが発生したか否かを監視する処理である。方向判断処理，山登り処理および監視処理は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に択一的に実行される。

フォーカス評価値ＡＦ＿ＬおよびＡＦ＿Ｈは、これらの処理から独立してＡＦ評価回路２４から繰り返し取得され、数１に従う相対比ＲＴの算出処理のために参照される。フォーカス評価値ＡＦ＿Ｌ，ＡＦ＿Ｈおよび相対比ＲＴは、方向判断処理，山登り処理および監視処理の各々で必要に応じて参照される。
［数１］

ＲＴ＝ＡＦ＿Ｈ／ＡＦ＿Ｌ

方向判断処理では、まず、実行回数カウンタＣ１のカウント値が判別される。実行回数カウンタＣ１は方向判断処理の実行回数を測定するためのカウンタであり、“０”を初期値として１フレーム毎にインクリメントされる。

実行回数カウンタＣ１のカウント値が“０”であれば、後述する片方向駆動カウンタＣ３がクリアされ、フォーカスレンズ１２の移動方向が至近方向に設定され、そしてフォーカスレンズ１２の移動量が“Ｗ＿Ｓ／２”に設定される。現フレームの方向判断処理は、実行回数カウンタＣ１のインクリメント処理を経て終了される。

実行回数カウンタＣ１のカウント値が偶数であれば、実行回数カウンタＣ１のインクリメント処理のみが実行される。現フレームの方向判断処理は、その後に終了される。

実行回数カウンタＣ１のカウント値が奇数であれば、フォーカスレンズ１２の移動方向が反転され、フォーカスレンズ１２の移動量が“Ｗ＿Ｓ”に設定される。フォーカスレンズ１２の移動量の設定は、次フレームのレンズ移動処理にのみ反映される。したがって、フォーカスレンズ１２は、図７に示す要領で至近方向および無限方向に交互に移動する。

実行回数カウンタＣ１のカウント値が奇数であれば、フォーカスレンズ１２の移動方向および移動量の設定が完了した後に、評価値レジスタＲ１の設定が更新される。図６を参照して、評価値レジスタＲ１は、２フレーム前に取得されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈをフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）として保持するカラムＣＬ１と、４フレーム前の取得されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈをフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−４）として保持するカラムＣＬ２を有する。評価値レジスタＲ１は、このような保持状態を維持するべく、１フレーム毎に更新される。したがって、評価値レジスタＲ１の設定は、コンティニュアスＡＦタスクの開始から４フレーム期間が経過した後に意味をなす。

評価値レジスタＲ１の更新が完了すると、方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値Ａを上回るか否かが判別される。注目する絶対値が閾値Ａ以下であれば、合焦方向は確定していないとみなされる。このときは、実行回数カウンタＣ１のインクリメント処理を経て現フレームの方向判断処理が終了される。注目する絶対値が閾値Ａを上回れば、合焦方向が確定したとみなされ、動作モードが山登りモードに設定される。この結果、方向判断処理が終了され、代わりに後述する山登り処理が開始される。

実行回数カウンタＣ１のカウント値が“５”以上の奇数を示すときは、フォーカスレンズ１２の移動方向および移動量の設定に先立って以下の処理が実行される。

まず、至近側の評価値と無限側の評価値との間の大小関係が評価値レジスタＲ１に登録されたフォーカス評価値ＡＦ＿（−２）およびＡＦ＿（−４）に基づいて判別され、判別結果に応じて異なる態様で方向カウンタＣ２が更新される。方向カウンタＣ２は、至近側の評価値が無限側の評価値よりも大きいときインクリメントされ、至近側の評価値が無限側の評価値以下のときディクリメントされる。至近側の評価値が大きい状態が継続したとき、方向カウンタＣ２のカウント値は図７に示す要領で増大する。

評価値の大小関係は、合焦方向が至近方向および無限方向のいずれであるかによって相違する。つまり、合焦方向が至近方向であれば至近側の評価値が無限側の評価値よりも大きくなり、合焦方向が無限方向であれば無限側の評価値が至近側の評価値よりも大きくなる。したがって、方向カウンタＣ２のカウント値がプラスの極性を示せば、合焦方向は至近方向と予測される。また、方向カウンタＣ２のカウント値がマイナスの極性を示せば、合焦方向が無限方向と予測される。

なお、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離が拡大する方向が至近方向であり、フォーカスレンズ１２から撮像面までの距離が縮小する方向が無限方向である。

続いて、方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値ＢおよびＣの各々と比較され、片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が比較結果に応じて異なる態様で調整される。片方向駆動カウンタＣ３は、注目する絶対値が閾値Ｂを上回るときインクリメントされ、注目する絶対値が閾値Ｂ以下でかつ閾値Ｃを上回るとき現状維持とされ、注目する絶対値が閾値Ｃ以下のときクリアされる。なお、閾値Ａ，ＢおよびＣは、Ａ→Ｂ→Ｃの順で減少する。

フォーカスレンズ１２の移動方向を反転させかつフォーカスレンズ１２の移動量を“Ｗ＿Ｓ”に設定する処理は、方向カウンタＣ２および片方向駆動カウンタＣ３のカウント値がこうして調整された後に実行される。

片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が“０”を上回るときは、フォーカスレンズ１２の移動方向および移動量が設定された後に、以下の処理が実行される。片方向駆動カウンタＣ３は方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値Ｂを上回るときにインクリメントされるため、以下の処理は合焦方向に関する予測結果がＢ回以上連続して一致するときに実行される。

まず、方向カウンタＣ２のカウント値の極性がフォーカスレンズ１２の移動方向と一致するか否かが判別され、片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が閾値Ｄを上回るか否かが判別される。

方向カウンタＣ２のカウント値の極性がフォーカスレンズ１２の移動方向と相違すれば、フォーカスレンズ１２の移動量は“Ｗ＿Ｓ”から“０”に変更される。上述のように、フォーカスレンズ１２の移動方向は、実行回数カウンタＣ１のカウント値が奇数を示す毎につまり垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが２回発生する毎に反転される。したがって、フォーカスレンズ１２の移動方向と合焦方向との間の相違は垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが２回発生する毎に発生し、このときのフォーカスレンズ１２の移動量が“０”に設定される。

移動量＝０の設定は、次フレームのレンズ移動処理にのみ反映される。この結果、合焦方向の予測結果が連続して一致する回数が閾値Ｂを上回った後、フォーカスレンズ１２は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが４回発生する毎に予測合焦方向に向けて“Ｗ＿Ｓ”ずつ移動される。予測合焦方向が至近方向でかつ閾値Ｂが“１０”であれば、フォーカスレンズ１２は図８に示す要領で至近方向に移動する。

方向カウンタＣ２のカウント値の極性がフォーカスレンズ１２の移動方向と一致し、かつ片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が閾値Ｄを上回れば、光軸に沿った被写体の動きが数２に従って予測される。数２によれば、フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）からフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−４）が減算され、減算値がフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−４）によって割り算される。こうして被写体の動きを表す動き係数ＭＶが算出される。
［数２］
ＭＶ＝｛ＡＦ＿Ｈ（−２）−ＡＦ＿Ｈ（−４）｝／ＡＦ＿Ｈ（−４）
ＭＶ：被写体の動きを表す動き係数

被写体の動きを予測する処理は、実行回数カウンタＣ１のカウント値が奇数を示し、かつ方向カウンタＣ２の極性とフォーカスレンズ１２の移動方向とが一致するときに実行される。また、フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈの検出処理は、撮像面の露光処理から２フレーム遅れで実行される。このため、数２で注目されるフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）およびＡＦ＿Ｈ（−４）は、共通のレンズ位置に対応して取得された評価値に相当する。

また、数２に従って算出される動き係数ＭＶは動き方向および動き速度をパラメータとして含み、動き係数ＭＶの極性が動き方向を表す一方、動き係数ＭＶの大きさが動き速度を表す。動き係数ＭＶの極性は、被写体が合焦点に近づいているときにプラスを示し、被写体が合焦点から遠ざかっているときにマイナスを示す。

フォーカスレンズ１２の移動量である“Ｗ＿Ｓ”は、このような動き係数ＭＶを数３に適用して補正される。この結果、フォーカスレンズ１２の移動量は、被写体が合焦点に近づいているときに減少し、被写体が合焦点から遠ざかっているときに増大する。
［数３］
Ｗ＿Ｓ＝Ｗ＿Ｓ−ＭＶ＊α
α：定数

このように、フォーカスレンズ１２は繰り返し移動され、合焦方向はこれと並列して生成されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈに基づいて予測される。また、光軸に沿う被写体の動きは共通のレンズ位置に対応して生成されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）および（−４）に基づいて予測される。フォーカスレンズ１２の移動方向は予測された合焦方向に制限され、フォーカスレンズ１２の移動量は予測された被写体の動きに基づいて調整される。この結果、フォーカレンズ１２は、被写体の動きを考慮しつつ合焦方向に移動する。

山登り処理では、予測された合焦方向に向けてフォーカスレンズ１２が移動され、ＡＦ評価回路２４によって検出されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈの最大値が最大値レジスタＲ２に設定される。ダウンカウンタＣ４は、最大値レジスタＲ２の更新に応答して“０”に設定され、その後に検出されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈが最大値レジスタＲ２の設定値を下回る毎にインクリメントされる。ダウンカウンタＣ４のカウント値が閾値Ｅを上回ると、フォーカスレンズ１２は合焦点を越えたとみなされる。フォーカスレンズ１２の移動方向は反転され、続いて監視処理が開始される。

監視処理では、被写界に動きが発生したか否かが相対比ＲＴまたはフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈを参照して判別される。この判別処理は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生する毎に実行される。監視カウンタＣ５は、判別結果が肯定的であるときにインクリメントされ、判別結果が否定的であるときに“０”に設定される。監視カウンタＣ５のカウント値が閾値Ｆを上回ると、方向判断処理が再起動される。

コンティニュアスＡＦタスクは、図９〜図１４に示すフロー図に従って実行される。なお、コンティニュアスＡＦタスクを含む複数のタスクに対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４２に記憶される。

図９を参照して、ステップＳ１では初期化処理を実行する。動作モードは方向判断モードに設定され、方向カウンタＣ２および実行回数カウンタＣ１のカウント値は“０”に設定される。また、レンズ移動量は“０”に設定され、評価値レジスタＲ１はクリアされる。

垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが発生するとステップＳ３でＹＥＳと判断し、ステップＳ５でフォーカス評価値ＡＦ＿ＬおよびＡＦ＿ＨをＡＦ評価回路２４から取得する。ステップＳ７では上述の数１に従って相対比ＲＴを算出し、ステップＳ９ではレンズ移動処理を実行する。ステップＳ９の処理を最初に実行する時点では、レンズ移動量は“０”でかつ移動方向は未定である。したがって、フォーカスレンズ１２は当初、現在位置に停止し続ける。

ステップＳ１１では現時点の動作モードが方向判断モードであるか否かを判別し、ステップＳ１３では動作モードが山登りモードであるか否かを判別する。ステップＳ１１でＹＥＳであればステップＳ１５で方向判断処理を実行し、ステップＳ１３でＹＥＳであればステップＳ１７で山登り処理を実行し、そしてステップＳ１３でＮＯであればステップＳ１９で監視処理を実行する。ステップＳ１５，Ｓ１７またはＳ１９の処理が完了するとステップＳ３に戻る。

ステップＳ１５の方向判断処理は、図１０〜図１２に示すサブルーチンに従って実行される。まず、実行回数カウンタＣ１のカウント値が“０”であるか否かをステップＳ２１で判別し、実行回数カウンタＣ１のカウント値が奇数であるか否かをステップＳ２７で判別する。ステップＳ２１の判別結果がＹＥＳであればステップＳ２３に進み、片方向駆動カウンタＣ３をクリアするとともに、フォーカスレンズ１２の移動方向および移動量を“至近方向”および“Ｗ＿Ｓ／２”に設定する。ステップＳ２５では実行回数カウンタＣ１をインクリメントし、その後に上階層のルーチンに復帰する。ステップＳ２１の判別結果およびステップＳ２７の判別結果がいずれもＮＯであれば、ステップＳ２５の処理を経て上階層のルーチンに復帰する。

ステップＳ２１の判別結果がＮＯでかつステップＳ２７の判別結果がＹＥＳであれば、実行回数カウンタＣ１のカウント値が“４”を上回るか否かをステップＳ２９で判別する。判別結果がＮＯであればそのままステップＳ３１に進む一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ４３〜Ｓ５７の処理を経てステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１ではフォーカスレンズ１２の移動方向を反転させ、ステップＳ３３ではフォーカスレンズ１２の移動量を“Ｗ＿Ｓ”に設定する。ステップＳ３５では片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が“０”を上回るか否かを判別し、判別結果がＮＯであればそのままステップＳ３７に進む一方、判別結果がＹＥＳであればステップＳ５９〜Ｓ６７の処理を経てステップＳ３７に進む。

ステップＳ３７では、レジスタＲ１のカラムＣＬ１に登録されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）をフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−４）としてレジスタＲ１のカラムＣＬ２に登録し、直前のステップＳ５で取得されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈをフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈ（−２）としてレジスタＲ１のカラムＣＬ１に登録する。

ステップＳ３９では、方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値Ａを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであればステップＳ２５の処理を経て上階層のルーチンに復帰し、判別結果がＹＥＳであればステップＳ４１の処理を経て上階層のルーチンに復帰する。ステップＳ４１では、動作モードを山登りモードに設定し、ダウンカウンタＣ４を“０”に設定し、そして最大値レジスタＲ２をクリアする。

図１１に示すステップＳ４３では、評価値レジスタＲ２を参照してフォーカス評価値ＡＦ＿（−２）をフォーカス評価値ＡＦ＿（−２）と比較する。ステップＳ４５では、至近側の評価値が無限側の評価値よりも高いか否かを、ステップＳ４３の比較結果に基づいて判別する。判別結果がＹＥＳであればステップＳ４７で方向カウンタＣ２をインクリメントする一方、判別結果がＮＯであればステップＳ４９で方向カウンタＣ２をディクリメントする。

ステップＳ４７またはＳ４９の処理が完了すると、方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値Ｂを上回るか否かをステップＳ５１で判別し、方向カウンタＣ２のカウント値の絶対値が閾値Ｃ以下であるか否かをステップＳ５３で判別する。

ステップＳ５１の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５５で片方向駆動カウンタＣ３をインクリメントしてからステップＳ３１に進む。ステップＳ５３の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ５７で片方向駆動カウンタＣ３をクリアしてからステップＳ３１に進む。ステップＳ５１の判別結果およびステップＳ５３の判別結果がいずれもＮＯであれば、そのままステップＳ３１に進む。

図１２に示すステップＳ５９では、方向カウンタＣ２のカウント値の極性がフォーカスレンズ１２の移動方向と一致するか否かを判別する。また、ステップＳ６３では、片方向駆動カウンタＣ３のカウント値が閾値Ｄを上回るか否かを判別する。

ステップＳ５９の判別結果がＮＯであれば、ステップＳ６１でフォーカスレンズ１２の移動量を“０”に設定し、その後にステップＳ３７に進む。ステップＳ５９の判別結果がＹＥＳでかつステップＳ６３の判別結果がＮＯであれば、そのままステップＳ３７に進む。ステップＳ５９の判別結果およびステップＳ６３の判別結果のいずれもがＹＥＳであれば、ステップＳ６５の進み、光軸に沿った被写体の動きを数２に従って予測する。ステップＳ６７では、フォーカスレンズ１２の移動量である“Ｗ＿Ｓ”を数３に従って補正する。補正処理が完了すると、ステップＳ３７に進む。

図９に示すステップＳ１７の山登り処理は、図１３に示すサブルーチンに従って実行される。ステップＳ７１では、現フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈが最大値レジスタＲ２の設定値を上回るか否かを判別する。判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ７３で現フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈを最大値レジスタＲ２に設定し、ステップＳ７５でダウンカウンタＣ４を“０”に設定する。一方、判別結果がＮＯであれば、ステップＳ７７でダウンカウンタＣ４をインクリメントする。ステップＳ７５またはＳ７７の処理が完了すると、ダウンカウンタＣ４のカウント値が閾値Ｅを上回るか否かをステップＳ７９で判別する。

判別結果がＮＯであれば、フォーカスレンズ１２は未だ合焦点を越えていないとみなし、そのまま上階層のルーチンに復帰する。判別結果がＹＥＳであれば、フォーカスレンズ１２は合焦点を越えたとみなし、ステップＳ８１でフォーカスレンズ１２の移動方向を反転させる。続くステップＳ８３では、動作モードを監視モードに設定し、監視カウンタＣ５を“０”に設定する。ステップＳ８３の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

図９に示すステップＳ１９の監視処理は、図１３に示すサブルーチンに従って実行される。ステップＳ９１では、被写界に動きが発生したか否かを相対比ＲＴまたは現フォーカス評価値ＡＦ＿Ｈを参照して判別する。判別結果がＹＥＳであればステップＳ９３で監視カウンタＣ５をインクリメントする一方、判別結果がＮＯであればステップＳ９５で監視カウンタＣ５を“０”に設定する。

ステップＳ９７では監視カウンタＣ５のカウント値が閾値Ｆを上回ったか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、そのまま上階層のルーチンに復帰する。判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ９９で上述のステップＳ１と同様の初期化処理を実行してから上階層のルーチンに復帰する。

以上の説明から分かるように、イメージセンサ１６は、フォーカスレンズ１２を通して被写界を捉える撮像面を有し、撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する。イメージセンサ１６から出力された被写界像の高周波成分に相当するフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈは、ＡＦ評価回路２４からＣＰＵ２６に与えられる。ＣＰＵ２６は、イメージセンサ１６の撮像処理と並列してフォーカスレンズ１２の位置を繰り返し変更し(S31~S33, S9)、これと並列してＡＦ評価回路２４から出力されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈに基づいて合焦方向を予測し(S43~S49)、そしてレンズ位置の変更方向を予測された方向に制限する(S59~S61)。ＣＰＵ２６はまた、共通のレンズ位置に対応してＡＦ評価回路２４から出力されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈに基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測し(S65)、レンズ位置の変更量を予測された動きに基づいて調整する(S67)。

このように、フォーカスレンズ１２の位置は繰り返し変更され、合焦方向はこれと並列して生成されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈに基づいて予測される。また、光軸に沿う被写体の動きは共通のレンズ位置に対応して生成されたフォーカス評価値ＡＦ＿Ｈに基づいて予測される。レンズ位置の変更方向は予測された方向に制限され、レンズ位置の変更量は予測された動きに基づいて調整される。これによって、被写体の動きを考慮した継続的な合焦調整が実現される。

なお、この実施例では、フォーカス調整にあたってフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２に代えてあるいはフォーカスレンズ１２とともにイメージセンサ１６を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

１０ …ビデオカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …イメージセンサ
２２ …ＡＥ評価回路
２４ …ＡＦ評価回路
２６ …ＣＰＵ
２８ …キー入力装置

Claims (9)

1. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段、
   前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を前記撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更手段、
   前記変更手段の変更処理と並列して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測手段、
   前記変更手段の変更方向を前記第１予測手段によって予測された方向に制限する制限手段、
   前記変更手段によって定義された共通の距離に対応して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測手段、および
   前記第２予測手段によって予測された動きに基づいて前記変更手段の変更量を調整する調整手段を備える、電子カメラ。
2. 前記変更手段は前記距離の変更方向を拡大方向および縮小方向の間で交互に反転させる反転手段を含み、
   前記制限手段は前記第１予測手段によって予測された方向と異なる方向に対応して前記変更手段の変更量を抑制する抑制手段を含む、請求項１記載の電子カメラ。
3. 前記第２予測手段によって予測される動きは動き方向をパラメータとして含み、
   前記調整手段は、前記動き方向が前記合焦点に近づく方向であるとき調整方向をマイナスに設定し、前記動き方向が前記合焦点から遠ざかる方向であるとき前記調整方向をプラスに設定する、請求項１または２記載の電子カメラ。
4. 前記第２予測手段によって予測される動きは動き速度をパラメータとして含み、
   前記調整手段は、前記動き速度の増大に応じて調整量を増大させ、前記動き速度の減少に応じて調整量を減少させる、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子カメラ。
5. 前記調整手段は前記制限手段の制限処理の後に調整処理を実行する、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子カメラ。
6. 前記調整手段によって調整された変更量に従う前記変更手段の変更処理と並列して前記撮像手段から出力された被写界像に基づいて前記合焦点を探索する探索手段、および
   前記探索手段の探索処理に関連して前記変更手段の変更周期を短縮する短縮手段をさらに備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の電子カメラ。
7. 前記撮像手段から出力された被写界像の高周波成分を抽出する抽出手段をさらに備え、
   前記第１予測手段および前記第２予測手段の各々は前記抽出手段によって抽出された高周波成分に基づいて予測処理を実行する、請求項１ないし６のいずれかに記載の電子カメラ。
8. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラのプロセッサに、
   前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を前記撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更ステップ、
   前記変更ステップの変更処理と並列して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測ステップ、
   前記変更ステップの変更方向を前記第１予測ステップによって予測された方向に制限する制限ステップ、
   前記変更ステップによって定義された共通の距離に対応して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測ステップ、および
   前記第２予測ステップによって予測された動きに基づいて前記変更ステップの変更量を調整する調整ステップを実行させるための、合焦制御プログラム。
9. フォーカスレンズを通して被写界を捉える撮像面で生成された被写界像を繰り返し出力する撮像手段を備える電子カメラによって実行される合焦制御方法であって、
   前記フォーカスレンズから前記撮像面までの距離を前記撮像手段の撮像処理と並列して繰り返し変更する変更ステップ、
   前記変更ステップの変更処理と並列して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて合焦点が存在する方向を予測する第１予測ステップ、
   前記変更ステップの変更方向を前記第１予測ステップによって予測された方向に制限する制限ステップ、
   前記変更ステップによって定義された共通の距離に対応して前記撮像手段から出力された複数の被写界像に基づいて光軸に沿う被写体の動きを予測する第２予測ステップ、および
   前記第２予測ステップによって予測された動きに基づいて前記変更ステップの変更量を調整する調整ステップを備える、合焦制御方法。

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