JP2012068365A - 撮像装置、及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置のオートフォーカス制御において、ズーム倍率が大きくなった場合であっても合焦位置の探索に要する時間の増加を低減させる。
【解決手段】撮像装置（２）はズームレンズ（１３１）を所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズとフォーカスレンズ（１３２）を介して結像される被写体の画像が撮像素子（１３３）の受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させる。前記撮像装置は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させながら合焦状態を評価するための検波データ（１５６）を生成するとともに前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索する。その際、前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、オートフォーカス機能を備える撮像装置、又は撮像装置のオートフォーカス機能のための半導体装置に関し、特に高倍率の光学ズーム対応のオートフォーカス機能を備える撮像装置に適用して有効な技術に関する。

デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置におけるオートフォーカス（ＡＦ）制御では、被写体像の画像信号のコントラストを検出して合焦状態を調整するコントラスト検出方式が広く採用されている。コントラスト検出方式は、フォーカスが合うにつれ画像信号のコントラストが大きくなることを利用して、フォーカスレンズを移動させながら画像信号のコントラストに基づく検波信号の値が極大となるフォーカスレンズの位置を探索することによってピントを合わせる方法である。

光学ズーム対応の一般的なビデオカメラ等において、合焦点は被写体距離に応じてフォーカスレンズの位置とズームレンズの位置との関係を表した合焦軌跡を描く。ズーム倍率を可変する際には、被写体距離に応じた合焦軌跡を辿るようにフォーカスレンズを合焦位置まで追従させることによりピントを合わせている。高速なズームレンズの駆動に応じてフォーカスレンズを駆動させる技術について、例えば特許文献１に開示がある。特許文献１のレンズ駆動制御装置は、高速で一方の端から他方の端までズーム倍率を変更するとき、合焦軌跡をたどるようにフォーカスレンズを無理に追従させるのではなく、ズームレンズの駆動が停止してからフォーカスレンズを動作させることにより、高速ズーム時に正確に追従できなくなることを防止するとともに、合焦のための速度を高めている。

特開平５−４５５６７号公報

特許文献１の方法等により特定の被写体にピントを合わせた後に、ズーム倍率を変えずに被写体距離の異なる別の被写体にピントを合わせる場合には、再度フォーカスレンズを移動させて合焦位置を探索する必要がある。このような場合に合焦位置を探索する処理は、例えば所定のステップ（刻み）毎にフォーカスレンズを移動させて画像信号のコントラストを評価する処理であり、従来はズーム倍率によらずその刻みは一定であった。しかしながら、無限遠にピントを合わせるときのフォーカスレンズの位置から最至近距離にピントを合わせるときのフォーカスレンズの位置までの範囲をフォーカスレンズ可動範囲としたとき、前記フォーカスレンズ可動範囲はズーム倍率によって異なり、ズーム倍率が大きくなるほどその範囲は広くなる。すなわち、ズーム倍率を変えずに別の被写体にピントを合わせる場合において、ズーム倍率が大きいほど合焦位置を探索しなければならない範囲が広がることになる。このため処理の刻みが一定の場合には、高倍率になるほど、ピントを合わせるまでにより時間を要することになる。この点について特許文献１等では特に考慮されていない。今後オートフォーカス機能をズーム倍率が２２倍、３５倍等の高倍率ズームに対応したビデオカメラ等に適用する際に、高倍率時における探索時間の増大が問題になると本願発明者らは考えた。

本発明の目的は、オートフォーカス制御において、ズーム倍率が大きくなった場合であっても合焦位置の探索に要する時間の増加を低減させることにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。

すなわち、撮像装置はズームレンズを所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズとフォーカスレンズを介して結像される被写体の画像が撮像素子の受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させる。前記撮像装置は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させながら合焦状態を評価するための検波データを生成するとともに前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索する。その際、前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。

すなわち、オートフォーカス制御において、ズーム倍率が大きくなった場合であっても合焦位置の探索に要する時間の増加を低減させることができる。

図１は、ＡＦ制御機能と光学ズーム機能を備えた監視カメラのシステム構成の一例を示すブロック図である。 図２は、ＡＦ検波信号とフォーカスレンズの位置との関係を示す説明図である。 図３は、被写体距離に応じたズーム倍率（ズームレンズの位置）と合焦位置（フォーカスレンズの位置）との関係の一例を示す説明図である。 図４は、ズーム倍率の変更に伴うオートフォーカス制御における処理の流れの一例を示すフロー図である。 図５は、ズーム倍率範囲を３つの領域に分けた場合の一例を示す説明図である。 図６は、ズーム倍率帯域と移動量との対応関係を表すルックアップテーブルの一例を示す説明図である。 図７は、ズーム倍率を設定して合焦した後に被写体距離の異なる別の被写体にピントを合わせる場合のオートフォーカス制御における処理の流れの一例を示すフロー図である。 図８は、山登りサーチにおけるフォーカスレンズの移動量を一定とした場合の説明図である。 図９は、山登りサーチにおけるフォーカスレンズの移動量を一定とした場合の説明図である。 図１０は、前記所定の刻み毎のフォーカスレンズの移動量とズームレンズの位置（ズーム倍率）との関係を示す関数の一例を示す説明図である。 図１１は、合焦位置とフォーカスレンズとの位置関係に基づく前記移動量の決定方法の一例を示す。 図１２は、フォーカスレンズの可動範囲におけるＡＦ検波データがとり得る領域に対応されるフォーカスレンズの移動量の一例を示す説明図である。 図１３は、合焦位置とフォーカスレンズの位置関係に応じた移動量の変更方法のフロー図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。

〔１〕（ズーム倍率に応じてフォーカスレンズの駆動量を変更する撮像装置）
本発明の代表的な実施の形態に係る撮像装置（２）は、ズームレンズ（１３１）と、フォーカスレンズ（１３２）と、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して受光面に結像された画像に応じた画像信号（１５０）を生成する撮像素子（１３３）と、前記フォーカスレンズと前記ズームレンズを光軸方向に駆動させる駆動部（１２０）と、前記駆動部を制御することにより前記ズームレンズを所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して結像される被写体の画像が前記受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させるデータ処理制御部（１００）と、を有する。前記データ処理制御部は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させながら前記画像信号に基づいて合焦状態を評価するための検波データ（１５６）を生成するとともに、前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索し、前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい。

前述のように、前記フォーカスレンズ可動範囲はズーム倍率が大きくなるほど広くなる傾向がある。そのため、合焦位置を検出するための処理において、前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を一律に大きくすると、高倍率では合焦までの時間を短縮することができるが、低倍率では前記移動量が大きいため、合焦位置を検出し難くなると共に探索時の映像が滑らかではなくなる（図９）。一方、前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を一律に小さくすると、低倍率では合焦位置の検出が容易となると共に探索時の映像が滑らかとなるが、高倍率では合焦位置を検出するまでに多くの時間を要する場合がある（図８）。そこで、項１の撮像装置によれば、前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、ズーム倍率が小さいときよりもズーム倍率が大きいときの方が大きくなるので、ズーム倍率が大きい場合には合焦までに要する時間を短縮することができ、かつ、ズーム倍率が小さい場合には合焦位置を検出し易くなるとともに探索時の映像も滑らかとすることができる。

〔２〕（ズーム倍率に応じてフォーカスレンズの駆動量を段階的に切り替える）
項１の撮像装置において、前記データ処理制御部は前記撮像装置において設定可能なズーム倍率範囲を複数に分割した範囲のうち、いずれの範囲に前記ズームレンズによるズーム倍率が設定されているかを判別し、判別結果に応じて前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定する。

これによれば、ズーム倍率に応じた前記移動量の切り替えを容易に実現することができる。例えばズーム倍率を高倍率、中倍率、低倍率の３つの範囲に分割したとき、前記ズームレンズによるズーム倍率に応じて前記移動量を３通りで切り替えることができる。

〔３〕（ズーム倍率とフォーカスレンズの駆動量が対応されるテーブルを備える）
項２の撮像装置において、前記データ処理制御部は不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部（１０２）を有し、前記記憶領域には、前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定するための所定のパラメータが前記分割されたズーム倍率範囲毎に対応されて保持される第１テーブル（３０１）が格納される。前記データ処理制御部は、前記ズームレンズによるズーム倍率の判別結果に応じて前記第１テーブルから読み出した前記パラメータに基づいて前記移動量を決定する。

これによれば、ズーム倍率に応じた前記移動量を演算により算出する場合に比べて容易に得ることができる。

〔４〕（テーブルは切替え可能とされる）
項３の撮像装置において、前記記憶領域には前記第１テーブルが複数格納され、前記データ処理制御部が参照するテーブルは、複数の前記第１テーブル間で切り替え可能とされる。

これによれば、撮像装置の仕様や、レンズのばらつき等による撮像装置の特性のずれ等に応じて前記第１テーブルを切り替えることで、撮像装置毎に最適な前記移動量を設定することが可能となる。

〔５〕（ズーム倍率とフォーカスレンズの駆動量に応じてダイナミックに変更する）
項１の撮像装置において、前記データ処理制御部は不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部（１０２）を有し、ズーム倍率と前記移動量の対応関係を示す所定の関数（５０１）が前記記憶領域に格納され、前記データ処理制御部は、前記ズームレンズによるズーム倍率の判別をし、判別結果に応じて前記所定の関数を用いて前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定する。

これによれば、ズーム倍率に応じた前記移動量の切り替えを容易に実現することができる。また、ズーム倍率に応じて前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量をダイナミックに変更することができるから、設定されたズーム倍率により適した前記移動量を割り当てることが可能となる。

〔６〕（合焦点に対して近い程、フォーカスレンズの移動量を小さくする）
項１乃至５のいずれかの撮像装置において、前記データ処理制御部は、前記ステップ毎に前記フォーカスレンズの位置と前記被写体の画像が前記受光面に合焦するときの合焦位置との位置関係を把握し、当該位置関係に応じて次のステップの前記移動量を決定する。前記フォーカスレンズの位置が前記合焦位置に近いときの前記移動量は、前記フォーカスレンズの位置が前記合焦位置から遠いときの前記移動量よりも小さい。

例えば高倍率時に合焦位置を探索する際、フォーカスレンズの位置が合焦位置から離れている場合には大きな前記移動量でフォーカスレンズを移動させ、合焦位置に近づいてきたら小さな前記移動量でフォーカスレンズを移動させる。これによれば、項１のように高倍率時の合焦までに要する時間を短縮することができ、且つ、より精度の高い探索が可能となる。

〔７〕（合焦点までの距離の判別方法）
項６の撮像装置において、前記データ処理制御部は、前記フォーカスレンズの移動に対する前記検波データの変化の割合に基づいて前記位置関係を判別する。

これによれば、合焦位置に対するフォーカスレンズの位置を容易に把握することが可能となる。例えば、フォーカスレンズを１ステップ移動させたときの前記検波データの変化の割合が大きいときは、目標とされる合焦位置から遠い位置にフォーカスレンズが存在すると判断することができ、また、フォーカスレンズを１ステップ移動させたときの前記検波データの変化の割合が小さいときは、目標とされる合焦位置に近い位置にフォーカスレンズが存在すると判断することができる。

〔８〕（合焦点までの距離を複数の範囲に分割）
項７の撮像装置において、前記データ処理制御部は、前記変化の割合に係る１又は２以上の所定の閾値に基づいて定められる複数の範囲をフォーカスレンズの存在し得る範囲とし、複数の前記フォーカスレンズが存在し得る範囲のうち、いずれの範囲に前記フォーカスレンズが存在するかを判別し、判別結果に応じて次のステップの前記移動量を決定する。

これによれば、合焦位置までの距離に応じた前記移動量の切り替えを容易に実現することができる。

〔９〕（合焦点までの距離とフォーカスレンズの駆動量が対応されるテーブルを備える）
項８の撮像装置において、前記データ処理制御部は不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部（１０２）を有し、前記移動量を決定するための所定のパラメータが前記フォーカスレンズの存在し得る範囲毎に対応されて保持される第２テーブル（７０１）が前記記憶領域に格納され、前記データ処理制御部は、前記フォーカスレンズが存在する範囲についての判別結果に応じて前記第２テーブルから読み出した前記パラメータに基づいて前記移動量を決定する。

これによれば、合焦位置までの距離に応じた前記移動量を演算により算出する場合に比べて容易に得ることができる。

〔１０〕（テーブルは切替え可能とされる）
項９の撮像装置において、前記記憶領域には、前記第２テーブルが複数格納され、前記データ処理制御部が参照するテーブルは、複数の前記第２テーブル間で切り替え可能とされる。

これによれば、撮像装置の仕様や、レンズのばらつき等による撮像装置の特性のずれ等に応じて前記第１テーブルを切り替えることで、撮像装置毎に最適な前記移動量を設定することが可能となる。

〔１１〕（半導体装置）
本発明の代表的な実施の形態に係る半導体装置（１００）は、ズームレンズ（１３１）とフォーカスレンズ（１３２）を備える撮像装置（２）のオートフォーカス制御のための半導体装置であって、撮像素子（１３３）により前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して前記撮像素子の受光面に結像された画像に応じて生成された画像信号（１５０）に基づいて、合焦状態を評価するための検波データ（１５５）を生成する検波データ生成部（１００１）と、前記ズームレンズを所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して結像される被写体の画像が前記受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させるための制御を行う制御部（１００２）と、を有する。前記制御部は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させたとき前記検波データを取得し、前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索し、前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい。

これによれば、項１と同様に、ズーム倍率が大きい場合には合焦までに要する時間を短縮することができ、かつ、ズーム倍率が小さい場合には合焦位置を検出し易くなるとともに探索時の映像も滑らかとすることができる。

２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。

≪実施の形態１≫
図１は、本発明の一実施の形態に係る、ＡＦ制御機能と光学ズーム機能を備えた監視カメラのシステム構成の一例を示すブロック図である。

同図には、説明の便宜上、監視カメラ２のＡＦ制御機能と光学ズーム機能に関する機能部であるレンズモジュール１のみを図示している。

レンズモジュール１は、センサ部１３、レンズ駆動部１２、アイリス制御部１１、及び制御部１０を備え、夫々の機能部は例えば個別の基板に構成される。

センサ部１３は、ズーム倍率を調整するためのズームレンズ１３１と被写体の合焦位置を調整するためのフォーカスレンズ１３２と絞り（アイリス）１３５等から構成される光学系と、撮像素子１３３と、Ｖドライバ１３４を備える。撮像素子１３３は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサであり、光学系を介して入射された被写体光を受光素子により光電変換し、変換された電荷を水平タイミング信号１５１と垂直タイミング信号１５２に基づいて転送することで被写体光に応じた電気信号（以下、「センサ画像信号」とも称する。）１５０を出力する。Ｖドライバ１３４は、垂直タイミング信号１５２に基づいて、ＣＣＤセンサ１３３内に備えられた電荷転送のための垂直シフトレジスタ等を駆動するドライバ回路である。

レンズ駆動部１２は、ズームレンズ１３１及びフォーカスレンズ１３２を駆動するためのモータドライバ１２０を備える。モータドライバ１２０は、ズームレンズ１３１を光軸方向に移動させるためのズームモータと、フォーカスレンズ１３２を光軸方向に移動させるためのフォーカスモータを有し、夫々のモータは制御部１０からの駆動パルス信号１５３により制御される。ズームモータ及びフォーカスモータは、例えばステッピングモータである。

アイリス制御部１１は、被写体の明るさによってアイリス１３５を絞るためのアイリスドライバ１１０を備え、アイリスドライバ１１０は制御部１０からの制御信号１５４によって制御される。

制御部１０は、センサ画像信号１５０に基づいて各種のデータ処理を実行するとともに監視カメラ２の統括的な制御を行うデータ処理制御部１００と、第１メモリ部１０１と、第２メモリ部１０２を備える。第１メモリ部１０１にはデータ処理制御部１００の動作のためのプログラム（ファームウェア）が格納される。第１メモリ部１０は、不揮発性の記憶領域を有する記憶装置であり、例えば、フラッシュメモリ等である。第２メモリ部１０２には、後述するオートフォーカス制御のためのルックアップテーブル等の各種パラメータが格納される。第２メモリ部１０２は、書き換え可能な不揮発性の記憶領域を有する記憶装置であり、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）である。

データ処理制御部１００は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１００１、ＣＰＵ１００２、アナログフロントエンド回路（ＡＦＥ）１００３、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１００４、ＳＳＧ（Ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）１００５、Ｉ／Ｏポート１００６、メモリインターフェース１００７、ＩＩＣインターフェース１００８、デジタル信号出力用インターフェース（ＤＩ／Ｆ）１００９、及びデジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ）１０１０を備える。データ処理制御部１００は、特に制限されないが、公知のＣＭＯＳ集積回路の製造技術によって１個の単結晶シリコンのような半導体基板に形成されている１チップの信号処理用ＬＳＩである。なお、データ処理制御部１００は上記のように１つの集積回路で構成されたものではなくマルチチップで形成されたものでもよい。

タイミングジェネレータ１００４は、各種信号処理用のパルス信号を発生させるパルス発生回路である。ＳＳＧ１００５はタイミングジェネレータ１００４からのパルス信号に基づいて水平タイミング信号１５１と垂直タイミング信号１５２を生成するパルス発生回路である。ＡＦＥ１００３は、例えばＣＤＳ（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）やアナログ／デジタル変換回路（ＡＤＣ）等から構成され、ＣＣＤセンサ１３３からのアナログのセンサ画像信号１５０に基づいてデジタル化した画像信号１５５を出力する。

ＤＳＰ１００１は、画像信号１５５に基づいて各種信号処理を実行する。例えば、ＤＳＰ１００１は画像信号１５５に基づいて輝度信号や色差信号等を生成する。生成された輝度信号や色差信号等はデジタル信号出力用インターフェース（ＤＩＦ）１００９を介して外部に出力され、またはデジタル／アナログ変換回路１０１０によりアナログ信号に変換されて、例えばＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）信号／ＰＡＬ（Ｐｈａｓｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｌｉｎｅ）信号として出力される。

ＤＳＰ１００１は更に、前述したコントラスト方式によるオートフォーカス制御のためのＡＦ検波データ１５６を生成する。ＡＦ検波データ１５６は、例えばＣＣＤセンサ１３３の撮像面における所定の範囲（焦点検出範囲）内の画素間の輝度の差に基づく信号である。

図２にＡＦ検波データ１５６とフォーカスレンズ１３２の位置との関係を例示する。

同図において、縦軸はＡＦ検波データ１５６の大きさを表し、横軸はフォーカスレンズ１３２の位置を表す。フォーカスレンズ１３２の位置は、座標軸の右方向にいくほどＣＣＤセンサ１３３に近づくものとされる。同図に示されるように、所定の被写体距離に対するフォーカスレンズ１３２の位置に応じてＡＦ検波データ１５６の大きさが変化し、Ｐ点の位置でＡＦ検波データ１５６の大きさが極大値となる。すなわち、Ｐ点で画素間の輝度の差（コントラスト）が最も大きくなる。コントラスト方式のオートフォーカス制御では、この極大値をとるＰ点をその被写体距離における合焦位置（合焦点）とし、極大値を検出するように制御することで所定の被写体にピントを合わせる。オートフォーカス制御の詳細については後述する。

ＣＰＵ１００２は、第１メモリ部１０１に格納されたプログラムに従って、ズーム倍率の制御とオートフォーカス制御を実行する。

ズーム倍率の制御として、具体的に以下の処理が実行される。例えばＣＰＵ１００２は、監視カメラ２に対するズーム変更指示に応じてモータドライバ１２０を制御することによりズームレンズ１３１を移動させることでズーム倍率を変更する。

オートフォーカス制御としては、具体的に以下の処理が実行される。ここでは、理解を容易にするため、ズーム倍率の変更に伴うオートフォーカス制御と、ズーム倍率を変えない場合のオートフォーカス制御に分けて説明する。

先ず、ズーム倍率の変更に伴うオートフォーカス制御は、ズームレンズ１３１の移動による合焦状態のずれを調整するため、ズームレンズ１３１の移動に応じてフォーカスレンズ１３２を移動させることで、所定の被写体距離にピントを合わせるための制御である。

図３に被写体距離に応じたズーム倍率（ズームレンズ１３１の位置）に対する合焦位置（フォーカスレンズ１３２の位置）の関係を例示する。同図に示されるように、所定の被写体距離に応じた合焦位置はズームレンズ１３１の位置との関係を示す軌跡（以下、「ズームトレースカーブ」とも称する。）で表される。参照符号４０１に示される軌跡は無限遠にピントが合うときのズームトレースカーブであり、参照符号４０２に示される軌跡は最至近距離にピントが合うときのズームトレースカーブである。なお、無限遠から最至近距離までの範囲内に存在するその他の被写体距離に応じたズームトレースカーブが、ズームトレースカーブ４０１とズームトレースカーブ４０２との間の範囲に複数存在し得るが、説明のため、図３では無限遠と最至近距離におけるズームトレースカーブのみ図示している。

同図に示されるようにズーム倍率が変更されるとそれに応じて合焦位置が変化する。そこでＣＰＵ１００２は、ズームレンズ１３１の移動に応じてズームトレースカーブの軌跡を辿るようにフォーカスレンズ１３２を移動させることで、ズーム倍率の変更に伴う合焦状態のずれを補正する。例えば無限遠から最至近距離までの被写体距離に応じたズームトレースカーブを表すパラメータを夫々、予め第１メモリ部１０１等に格納しておく。ズーム倍率が変更されたとき、ＣＰＵ１００２は被写体距離に応じたズームトレースカーブの前記パラメータを用いて関数（ズームトレースカーブ）を算出し、当該関数に従ってズーム倍率（ズームレンズ１３１の位置）に応じたフォーカスレンズ１３２の位置を算出する。そして、ＣＰＵ１００２は前記算出結果に基づいてフォーカスレンズ１３２を所定の位置に移動させる。

図４は、ズーム倍率の変更に伴うオートフォーカス制御における処理の流れの一例を示すフロー図である。

ＣＰＵ１００２はズーム倍率変更の指示を受けとるとオートフォーカス制御が開始され、指示に応じたズーム倍率に応ずるズームレンズ１３１の位置を算出する（Ｓ３０１）。その後ＣＰＵ１００２は、前述した方法により、ズームトレースカーブに基づいてズームレンズ１３１の移動先の位置に応じたフォーカスレンズ１３２の位置を算出する（Ｓ３０２）。ＣＰＵ１００２は、算出したズームレンズ１３１の位置とフォーカスレンズ１３２の位置に基づいて、ズームレンズ１３１及びフォーカスレンズ１３２を移動させる移動量を算出し、当該移動量に応じた駆動パルス信号１５３を生成する（Ｓ３０３）。そして、ＣＰＵ１００２は、生成した駆動パルス信号１５３をＩ／Ｏポート１００６を介してモータドライバ１２０に与えることで、ズームレンズ１３１とフォーカスレンズ１３２を移動させる（Ｓ３０４）。

このように、ズームレンズ１３１を移動させながら合焦するフォーカスレンズ１３２の位置を演算により算出し、ズームレンズ１３１に追従するようにフォーカスレンズ１３２を移動させることで、監視カメラ２はズーム倍率が変わってもピントが合うように制御される。

次に、ズーム倍率を変えない場合のオートフォーカス制御について説明する。

前述したように、ＣＰＵ１００２は、ズーム倍率が変更されたときズームレンズ１３１の移動に併せてフォーカスレンズ１３２を移動させることで合焦状態を調整するが、例えば一旦ズーム倍率が設定され合焦した後に被写体距離の異なる別の被写体にピントを合わせる場合には、ズーム倍率を変えずにオートフォーカス制御を実行する。例えばＣＰＵ１００２は、無限遠から最至近距離の間でフォーカスレンズ１３２を移動させながらＡＦ検波データ１５６を取得し、ＡＦ検波データ１５６の大きさが極大値となるフォーカスレンズ１３２の位置を探索する処理（以下、「山登りサーチ」とも称する。）を実行する。

山登りサーチは、例えば前述した図２に示されるように、所定の刻み（２０１）毎にフォーカスレンズ１３２を移動させてＡＦ検波データ１５６を取得し、フォーカスレンズ１３２の移動前後のＡＦ検波データ１５６に基づいて合焦状態を判別し、判別結果に基づいて再度フォーカスレンズ１３２を移動させるという処理を繰り返し実行することにより行われる。

ここで、山登りサーチが行われる範囲であるフォーカスレンズ可動範囲はズーム倍率によって異なる。例えば図３において、参照符号４０２の軌跡と参照符号４０１の軌跡に囲まれる領域がいずれかの被写体距離にピントが合う領域であるから、ズームレンズ１３１がＡ点の位置にある場合には、参照符号４１１に示される範囲で山登りサーチが実行される。同様に、ズームレンズ１３１がＢ点の位置にある場合には参照符号４１２に示される範囲で、Ｃ点の位置にある場合には参照符号４１３で示される範囲で、夫々山登りサーチが実行される。同図に示されるように、山登りサーチが実行されるフォーカスレンズ可動範囲４１１〜４１３は、ズーム倍率が高くなるほどが広くなる傾向がある。フォーカスレンズ１３２の最小移動量を１ステップとしたとき、Ａ点におけるフォーカスレンズ可動範囲４１１は例えば１００ステップ分の可動範囲とされ、Ｂ点におけるフォーカスレンズ可動範囲４１２は例えば２００ステップ分の可動範囲とされ、Ｃ点におけるフォーカスレンズ可動範囲４１３は例えば４００ステップ分の可動範囲とされる。このことを考慮し、実施の形態１に係る監視カメラ２では、ズーム倍率に応じて山登りサーチにおける所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を決定する。具体的な方法としては例えば、ＣＰＵ１００２が、ズーム倍率範囲を複数に分割した範囲のうちいずれの範囲にズーム倍率が設定されているかを判別し、判別結果に応じて前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を決定する。

図５にズーム倍率範囲を３つの領域に分けた場合を例示する。

同図に示されるようにズーム倍率範囲を、低倍率帯、中倍率帯、高倍率帯の３つの帯域に分け、予め帯域毎に前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を設定しておく。例えば、低倍率帯におけるフォーカスレンズ１３２の移動量４０３を１ステップ分の移動量とし、中倍率帯におけるフォーカスレンズ１３２の移動量４０４を２ステップ分の移動量とし、高倍率帯のフォーカスレンズ１３２の移動量４０５を３ステップ分の移動量と設定しておく。これらの設定値は、例えばルックアップテーブルとして第２メモリ部１０２に格納しておく。

図６にズーム倍率帯域と移動量の対応関係を表すルックアップテーブルの一例を示す。

同図には、ズーム倍率帯域と移動量が対応されたルックアップテーブル３０１が複数示され、監視カメラ２に要求される仕様や製品毎の特性に応じて探索時間が段階的に切り替えられるように、夫々のテーブルの移動量が異なった値とされる。また、テーブルの数や夫々のテーブルのパラメータは変更可能とされる。例えば、製品評価時に製品個別の特性に応じて移動量の値を調整することも可能である。

どのテーブルを使用するかは、例えば外部からの設定切り替え信号等により設定され、ＣＰＵ１００２は移動量を決定する際には、その設定されたテーブルを参照する。

例えば図６の設定値“０”のテーブルが参照先として設定された場合、ＣＰＵ１００２は、図５においてズームレンズがＡ点にあるときはフォーカスレンズ１３２を１ステップ毎に移動させる山登りサーチを実行し、ズームレンズがＢ点にあるときはフォーカスレンズ１３２を２ステップ毎に移動させる山登りサーチを実行し、ズームレンズがＣ点にあるときはフォーカスレンズ１３２を３ステップ毎に移動させる山登りサーチを実行する。すなわち、フォーカスレンズ可動範囲が広いときには前記所定の刻み毎のフォーカスレンズの移動量を大きくし、フォーカスレンズ可動範囲が狭いときには前記所定の刻み毎のフォーカスレンズの移動量を小さくして、山登りサーチを実行する。

ズーム倍率を変えない場合のオートフォーカス制御の一連の処理の流れを、図７を用いて説明する。

図７は、ズーム倍率を設定して合焦した後に被写体距離の異なる別の被写体にピントを合わせる場合のオートフォーカス制御における処理の流れの一例を示すフロー図である。

ＣＰＵ１００２は先ず、ズーム倍率（ズームレンズ１３１の位置）を確認し、前述の方法により前記所定の刻み毎のフォーカスレンズの移動量を決定し、山登りサーチを開始する（Ｓ２００）。ＣＰＵ１００２は、ＤＳＰ１００１により所定のフォーカスレンズ１３２の位置でのセンサ画像信号に基づいて生成されたＡＦ検波データ１５６を取得する（Ｓ２０１）。次にＣＰＵ１００２は、取得したＡＦ検波信号に基づいて合焦判定を行う（Ｓ２０２）。例えば、フォーカスレンズ１３２を所定量移動させる前のＡＦ検波信号と移動後のＡＦ検波信号の大きさを比較したり、変化量等を算出したりすること等により合焦しているか否かを判定する。合焦したと判断した場合には、フォーカスレンズ１３２の位置を合焦位置に移動させてオートフォーカスに係る処理を終了する（Ｓ２０６）。一方、合焦していないと判断した場合には、次にフォーカスレンズ１３２を移動する方向と移動量を決定する（Ｓ２０３）。移動させる方向は、例えば移動前後のＡＦ検波信号の大きさ等を比較することにより決定する。また、移動量は前述したようにズームレンズ１３１が存在する範囲を判別し、判別結果に基づいて移動量を決定する。その後ＣＰＵ１００２は、決定した移動量と移動方向に基づいて、フォーカスモータを駆動するための駆動パルス信号１５３を生成する（Ｓ２０４）。そして、ＣＰＵ１００２は、生成した駆動パルス信号１５３をＩ／Ｏポート１００６を介してモータドライバ１２０に与えることで、フォーカスレンズ１３２を移動させる（Ｓ２０６）。以上の処理（Ｓ２０１〜Ｓ２０６）を繰り返し実行することにより、被写体にピントを合わせることができる。

以上実施の形態１に係る監視カメラ２では、ズーム倍率が高くフォーカス可動範囲が広いときには、所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を大きくすることで、山登りサーチにおける探索時間を短縮することができる。またズーム倍率が低くフォーカス可動範囲が狭いときには、所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を小さくすることで、山登りサーチにおける合焦位置の探索精度の低下を防ぐことができ、探索時の映像を滑らかにすることができる。更にズーム倍率に応じた所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量の切り替えのためにルックアップテーブルを用いることで、ズーム倍率に応じた移動量の切り替えを容易に行うことができ、監視カメラ２の仕様や製品個別の特性に応じた移動量の調整も容易となる。

仮にズーム倍率によらず一定の移動量で山登りサーチを行う場合には、例えば以下のような問題が生じる。

図８は、山登りサーチにおけるフォーカスレンズ１３２の移動量を一定とし、その移動量を低倍率側に適した移動量に設定した場合の説明図である。同図では、一例としてＡ点におけるフォーカスレンズ可動範囲を１００ステップ分の可動範囲とし、Ｃ点におけるフォーカスレンズ可動範囲を４００ステップ分の可動範囲とする。また、山登りサーチにおける所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量４０６は、Ａ点におけるズーム倍率において合焦の精度が高くなるように設定され、例えば１ステップ分の移動量として設定している。この場合、山登りサーチにおいてＡ点とＣ点ともに精度よく合焦位置を検出することができるが、Ｃ点ではそのフォーカスレンズ可動範囲がＡ点よりも広いため、Ａ点に比べて合焦位置を検出するまでに多くの時間を要することになる。

また、図９は、山登りサーチにおけるフォーカスレンズ１３２の移動量を一定とし、その移動量を高倍率側に適した移動量に設定した場合の説明図である。同図におけるフォーカスレンズ可動範囲は図８と同様である。また、山登りサーチにおける所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量４０７は、Ｃ点におけるズーム倍率において合焦位置を検出するまでの時間を短縮するように設定され、例えば３ステップ分の移動量として設定している。この場合、山登りサーチにおいてＣ点では合焦位置を検出するまでの時間を図７の場合に比べて短縮することができるが、Ａ点ではそのフォーカスレンズ可動範囲がＣ点の４分の１の広さであり、狭い範囲内を大きな移動量でフォーカスレンズ１３２を移動させて探索を行うことになるため、合焦の精度が悪くなる。

以上のように、仮に山登りサーチにおける前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を一律に変化させた場合、探索時間の増大や合焦位置の探索精度の悪化等の無視できない問題が生じるが、本実施の形態に係る監視カメラ２によれば、ズーム倍率に応じて前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を切り替えるので、低倍率時に合焦の精度を低下させることなく、且つ高倍率時でも合焦位置の検出までに要する時間の増加を抑えることができる。

≪実施の形態２≫
実施の形態１では、ズーム倍率に応じて山登りサーチにおける所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を切り替える方法の一例として、ルックアップテーブルを用いる方法を示したが、実施の形態２では、所定の関数に基づいて前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量をダイナミックに変更する方法を示す。

実施の形態２に係るフォーカスレンズ１３２の移動量の切り替え方法では、予めメモリ部１０２に格納しておくズーム倍率に応じた移動量のパラメータを、ルックアップテーブル形式ではなく所定の関数として格納しておく。そして、山登りサーチを行う際ＣＰＵ１００２は第２メモリ部１０２に格納されている前記所定の関数を用いて必要な移動量を算出する。

図１０に、山登りサーチにおける所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量とズーム倍率（ズームレンズ１３１の位置）との関係を示す関数の一例を示す。同図に示される関数５０１は、監視カメラ２の最低ズーム倍率（α点）において前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量の値（Ｎ）をとり、最高ズーム倍率（β点）において前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量の値（Ｍ）を取る一次関数である。なお、当該関数は一次関数に限定されず、監視カメラ２の仕様や製品個別の特性に応じて好適な移動量を算出し得る関数であればよく、例えば二次関数であってもよい。特に制限されないが、第２メモリ部１０２には、前記所定の関数を算出するための複数の座標の値を格納しておいてもよいし、前記所定の関数そのものを格納してもよい。

同図においてズーム倍率（ズームレンズ１３１の位置）がβ点であるときに山登りサーチを行う場合を一例として、当該移動量の算出方法を説明する。

ＣＰＵ１００２は、前記所定の関数を算出するための２点の座標の値（（α、Ｎ）、（γ、Ｍ））をメモリ部１０２から読み出して、直線補間により関数５０１を算出する。そして、算出した関数５０１に基づいてズーム倍率β点における前記移動量Ｙを算出する。例えば同図において、前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量ｙとし、ズームレンズ１３１の位置（ズーム倍率）をｘとしたとき、関数５０１は、ｙ＝ｘ・（Ｍ−Ｎ）／（γ−α）＋（Ｎγ−Ｍα）／（γ−α）と表せることから、ズーム倍率β点における前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量Ｙは、Ｙ＝｛Ｍ（β−α）−Ｎ（β−γ）｝／（γ−α）と算出される。

このように、前記所定の関数を用いることでズーム倍率に応じた前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量をダイナミックに変更することが可能となる。これによれば、ズーム倍率毎により好適な移動量を決定することができる。

≪実施の形態３≫
実施の形態１及び２では、ズーム倍率に応じて所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を切り替えて山登りサーチを行う方法を示した。実施の形態３に係る監視カメラは、ズーム倍率に応じて前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を決定するとともに、フォーカスレンズ１３２の位置と合焦位置との位置関係に応じて前記移動量を変更する。

実施の形態３に係る監視カメラは、例えばズーム倍率が一定の場合において山登りサーチを行う際、先ず実施の形態１又は２と同様にルックアップテーブルや前記所定の関数を用いて、ズーム倍率に応じた所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を算出する。その後、決定した移動量に基づく刻みでフォーカスレンズ１３２を移動させて山登りサーチを行う。このとき、ＣＰＵ１００２は、合焦位置とフォーカスレンズ１３２の位置関係を把握し、必要に応じて前記決定した移動量を変更する。例えば、ＣＰＵ１００２は、所定の刻みでフォーカスレンズ１３２を移動させる毎に合焦位置までの距離を判別する。判別の結果、フォーカスレンズ１３２が合焦位置に対して遠い位置に存在する場合には、ＣＰＵ１００２は、次の刻みでのフォーカスレンズ１３２の移動量を大きくするように変更し、フォーカスレンズ１３２が合焦位置に対して近い位置に存在する場合には、次の刻みでのフォーカスレンズ１３２の移動量を小さくするように変更する。このとき、合焦位置までの距離の判別は具体的に以下の方法で行う。

図１１に、合焦位置とフォーカスレンズ１３２との位置関係の判別方法の一例を示す。

同図に示される軌跡６０１は、山登りサーチに係るＡＦ検波データとフォーカスレンズ１３２の位置との関係の一例を示す軌跡である。同図では、合焦位置である合焦点Ｑに対する距離に応じてフォーカスレンズ１３２の可動範囲を複数の領域に分割している。ここでは一例として、山登りサーチが行われるフォーカスレンズ１３２の可動領域においてＡＦ検波データ１５６がとり得る範囲を３つの領域に分割し、合焦点Ｑに近い領域を領域６０２、合焦点Ｑから少し離れた領域を領域６０３、合焦点Ｑから大きく離れた領域を領域６０４、としている。山登りサーチを行う際、ＣＰＵ１００２は所定の刻みでフォーカスレンズ１３２を移動させてＡＦ検波データ１５６を取得した後、フォーカスレンズ１３２の位置が上記３つの領域のうち、いずれの領域に存在するかを判別する。当該判別には、例えば単位移動量あたりのＡＦ検波データの変化量を用いる。図１１に示されるように、軌跡６０１においてフォーカスレンズ１３２の位置が合焦点Ｑに近づくほど単位移動量あたりのＡＦ検波データ１５６の変化量（傾き）が小さくなることが理解される。そこで、予め夫々の領域６０２〜６０４の境界となる単位移動量あたりのＡＦ検波データの変化量を閾値６０５、６０６として設定しておく。そして、ＣＰＵ１００２は、所定の刻みでフォーカスレンズ１３２を移動させる毎に、移動後に取得したＡＦ検波データ１５６と移動前に取得したＡＦ検波データ１５６の移動量に基づいて単位移動量あたりのＡＦ検波データ１５６の変化量を算出し、算出した変化量と前記閾値６０５、６０６を比較することによって、いずれの領域６０２〜６０４にフォーカスレンズ１３２が存在するかを判別する。そして、ＣＰＵ１００２は当該判別結果に応じて、次の刻みでのフォーカスレンズ１３２の移動量を決定する。ここで、各領域６０２〜６０４に対応される移動量６０７〜６０９は、予めメモリ部１０２にパラメータとして格納しておく。

図１２は、領域６０２〜６０４に対応されるフォーカスレンズの移動量の一例を示す説明図である。

同図には、領域６０２〜６０４に対応される移動量を組み合わせたルックアップテーブル７０１が複数示され、監視カメラ２に要求される仕様や製品毎の特性に応じて探索時間が段階的に切り替えられるように、夫々のテーブルの移動量が異なった値とされる。また、テーブルの数や夫々のテーブルのパラメータは変更可能とされる。例えば、製品評価時に製品個別の特性に応じて移動量の値を調整することも可能である。

どのテーブルを使用するかは、例えば外部からの設定切り替え信号等により設定され、ＣＰＵ１００２は移動量を変更する際には、その設定されたテーブルを参照する。例えば、前記移動量を変更する際の参照先のテーブルとして、同図における設定値“３”のテーブルが設定されている場合、ＣＰＵ１００２は、フォーカスレンズ１３２が領域６０４（合焦点Ｑから遠い位置）に存在するときには３ステップ分の移動量に変更し、フォーカスレンズ１３２が領域６０３（合焦点Ｑから少し離れた位置）に存在するときには２ステップ分の移動量に変更し、フォーカスレンズ１３２が領域６０２（合焦点Ｑに近い位置）に存在する場合には１ステップ分の移動量に変更する。すなわち、フォーカスレンズ１３２が合焦位置から遠い場所に存在する場合には、所定の刻み毎の移動量を大きくし、フォーカスレンズ１３２が合焦位置に近い場所に存在する場合には、所定の刻み毎の移動量を小さくする。このように変更することで、フォーカスレンズ１３２が合焦位置から遠い場合には、より早く合焦点に近づくように山登りサーチが行われ、フォーカスレンズ１３２が合焦位置の近くまで来たら、より精度よく合焦位置の検出ができるように動作する。

上記の前記移動量の変更に係る一連の処理の流れを図１３を用いて説明する。

図１３は、合焦位置とフォーカスレンズ１３２の位置関係に応じた前記移動量の変更方法のフロー図である。同図は、例えば一旦ズーム倍率を設定して合焦した後に被写体距離の異なる別の被写体にピントを合わせるときの山登りサーチにおける前記移動量の変更処理の一例である。

先ず、ＣＰＵ１００２が所定の刻みでフォーカスレンズ１３２を移動させてＡＦ検波データ１５６を取得すると、次の刻みにおけるフォーカスレンズ１３２の移動量を変更するか否かの判定処理が開始される（Ｓ７０１）。ＣＰＵ１００２は、前述した方法によりフォーカスレンズ１３２がいずれの領域６０２〜６０４に存在するかを判別する（Ｓ７０２）。ＣＰＵ１００２は、ステップ７０２の判別結果に基づいて、フォーカスレンズ１３２が存在する領域６０２〜６０４が移動の前後で変更されたか否かを判別する（Ｓ７０３）。移動の前後でフォーカスレンズ１３２が存在する領域６０２〜６０４に変更がない場合には、ＣＰＵ１０３は次の刻みにおけるフォーカスレンズ１３２の移動量を変更せず（Ｓ７０４）、移動量の変更に係る処理を終了する（Ｓ７０７）。一方、移動前後でフォーカスレンズ１３２が存在する領域６０２〜６０４に変更があった場合には、ＣＰＵ１００２は、前述の方法により、次の刻みにおけるフォーカスレンズ１３２の移動量を変更し（Ｓ７０５）、移動量の変更の判定処理を終了する（Ｓ７０６）。

以上実施の形態３によれば、監視カメラ２は山登りサーチを行うに際し、フォーカスレンズ１３２が合焦位置から遠い位置に存在する場合には、次の刻みでのフォーカスレンズ１３２の移動量が大きくなるように変更され、フォーカスレンズ１３２が合焦位置に近い位置に存在する場合には、次の刻みでのフォーカスレンズ１３２の移動量が小さくなるように変更される。その結果、フォーカスレンズ１３２が合焦位置から遠い位置に存在する場合には、より早く合焦位置に近づくように山登りサーチが実行され、フォーカスレンズ１３２が合焦位置に近づいたら、より精度よく合焦位置の検出ができるように山登りサーチが実行される。これによれば、実施の形態１及び２と同様に、高倍率時において、合焦するまでに要する時間を短縮することができるとともに、より精度の高い合焦位置の探索が可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、実施の形態１乃至３では、ズーム倍率が一定の場合における山登りサーチを行う際にズーム倍率に応じて前記所定の刻み毎のフォーカスレンズ１３２の移動量を切り替える方法を示したが、ズーム倍率の変化に伴ってオートフォーカス制御を行う場合にも上記方法を適用することができる。

実施の形態１において、ズーム倍率の範囲を３つの帯域（低倍率、中倍率、高倍率）に分割した場合を例示したが、これに限られず、必要な探索速度や探索精度に応じて分割数を変えてもよい。

実施の形態３では、山登りサーチにおける前記移動量の変更方法として、山登りサーチが行われるフォーカスレンズ１３２の可動領域においてＡＦ検波データ１５６がとり得る範囲を３つの領域６０２〜６０４に分割した場合を例示したが、これに限られず、必要な探索速度や探索精度に応じて分割数を変えてもよい。また、実施の形態３において前記移動量を割り当てたルックアップテーブル７０１を用いる方法を示したが、これに限られず、例えば、図１０に示したように所定の関数を用いて、合焦点Ｑに対する距離（単位移動量あたりのＡＦ検波データの変化量）に応じてダイナミックに前記移動量を変更する方法も適用可能である。

１ レンズモジュール
２ 監視カメラ
１０ 制御部
１１ アイリス制御部
１２ レンズ駆動部
１３ センサ部
１１０ アイリスドライバ
１２０ モータドライバ
１３１ ズームレンズ
１３２ フォーカスレンズ
１３３ ＣＣＤセンサ
１３４ Ｖドライバ
１３５ アイリス（絞り）
１５０ センサ画像信号
１５１ 水平タイミング信号
１５２ 垂直タイミング信号
１５３、１５４ 制御信号
１５５ 画像信号
１５６ ＡＦ検波データ
１００ データ処理制御部
１０１ 第１メモリ部
１０２ 第２メモリ部
１００１ ＤＳＰ
１００２ ＣＰＵ
１００３ アナログフロントエンド回路（ＡＦＥ）
１００４ タイミングジェネレータ（ＴＧ）
１００５ ＳＳＧ
１００６ Ｉ／Ｏポート
１００７ メモリインターフェース
１００８ ＩＩＣインターフェース
１００９ デジタル信号出力用インターフェース（ＤＩＦ）
１０１０ デジタル／アナログ変換回路（ＤＡＣ）
Ｐ、Ｑ 合焦点
２０１ 所定の刻み
３０１、７０１ ルックアップテーブル
４０１ 無限遠にピントが合うときのズームトレースカーブ
４０２ 最至近距離にピントが合うときのズームトレースカーブ
４１１ ズームレンズ１３１がＡ点の位置にある場合のフォーカスレンズ可動範囲
４１２ ズームレンズ１３１がＢ点の位置にある場合のフォーカスレンズ可動範囲
４１３ ズームレンズ１３１がＣ点の位置にある場合のフォーカスレンズ可動範囲
４０３ 低倍率帯におけるフォーカスレンズ１３２の移動量
４０４ 中倍率帯におけるフォーカスレンズ１３２の移動量
４０５ 高倍率帯のフォーカスレンズ１３２の移動量
４０６ ズーム倍率によらないフォーカスレンズ１３２の移動量（小）
４０７ ズーム倍率によらないフォーカスレンズ１３２の移動量（大）
５０１ 一次関数
６０１ ＡＦ検波データとフォーカスレンズ１３２の関係を示す軌跡
６０２ 合焦点Ｑに近い領域
６０３ 合焦点Ｑから少し離れた領域
６０４ 合焦点Ｑから大きく離れた領域
６０５、６０６ 境界（閾値）
６０７ 領域６０４における所定の刻み毎の移動量
６０８ 領域６０３における所定の刻み毎の移動量
６０９ 領域６０２における所定の刻み毎の移動量

Claims (11)

1. ズームレンズと、
   フォーカスレンズと、
   前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して受光面に結像された画像に応じた画像信号を生成する撮像素子と、
   前記フォーカスレンズと前記ズームレンズを光軸方向に駆動させる駆動部と、
   前記駆動部を制御することにより前記ズームレンズを所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して結像される被写体の画像が前記受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させるデータ処理制御部と、を有し、
   前記データ処理制御部は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させながら前記画像信号に基づいて合焦状態を評価するための検波データを生成するとともに、前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索し、
   前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい、撮像装置。
2. 前記データ処理制御部は、前記撮像装置において設定可能なズーム倍率範囲を複数に分割した範囲のうち、いずれの範囲に前記ズームレンズによるズーム倍率が設定されているかを判別し、判別結果に応じて前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定する、請求項１記載の撮像装置。
3. 前記データ処理制御部は、不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部を有し、
   前記記憶領域には、前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定するための所定のパラメータが前記分割されたズーム倍率範囲毎に対応されて保持される第１テーブルが格納され、
   前記データ処理制御部は、前記ズームレンズによるズーム倍率の判別結果に応じて前記第１テーブルから読み出した前記パラメータに基づいて前記移動量を決定する、請求項２記載の撮像装置。
4. 前記記憶領域には、前記第１テーブルが複数格納され、
   前記データ処理制御部が参照するテーブルは、複数の前記第１テーブル間で切り替え可能とされる、請求項３記載の撮像装置。
5. 前記データ処理制御部は、不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部を有し、
   ズーム倍率と前記移動量の対応関係を示す所定の関数が前記記憶領域に格納され、
   前記データ処理制御部は、前記ズームレンズによるズーム倍率の判別し、判別結果に応じて前記所定の関数を用いて前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量を決定する、請求項１記載の撮像装置。
6. 前記データ処理制御部は、前記ステップ毎に前記フォーカスレンズの位置と前記被写体の画像が前記受光面に合焦するときの合焦位置との位置関係を把握し、当該位置関係に応じて次のステップの前記移動量を決定し、
   前記フォーカスレンズの位置が前記合焦位置に近いときの前記移動量は、前記フォーカスレンズの位置が前記合焦位置から遠いときの前記移動量よりも小さい、請求項１記載の撮像装置。
7. 前記データ処理制御部は、前記フォーカスレンズの移動に対する前記検波データの変化の割合に基づいて前記位置関係を判別する、請求項６記載の撮像装置。
8. 前記データ処理制御部は、前記変化の割合に係る１又は２以上の所定の閾値に基づいて定められる複数の範囲をフォーカスレンズの存在し得る範囲とし、複数の前記フォーカスレンズが存在し得る範囲のうち、いずれの範囲に前記フォーカスレンズが存在するかを判別し、判別結果に応じて次のステップの前記移動量を決定する、請求項７記載の撮像装置。
9. 前記データ処理制御部は、不揮発性の書き換え可能な記憶領域を備える記憶部を有し、
   前記移動量を決定するための所定のパラメータが前記フォーカスレンズの存在し得る範囲毎に対応されて保持される第２テーブルが前記記憶領域に格納され、
   前記データ処理制御部は、前記フォーカスレンズが存在する範囲についての判別結果に応じて前記第２テーブルから読み出した前記パラメータに基づいて前記移動量を決定する、請求項８記載の撮像装置。
10. 前記記憶領域には、前記第２テーブルが複数格納され、
    前記データ処理制御部が参照するテーブルは、複数の前記第２テーブル間で切り替え可能とされる、請求項９記載の撮像装置。
11. ズームレンズとフォーカスレンズを備える撮像装置のオートフォーカス制御のための半導体装置であって、
    撮像素子により前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して前記撮像素子の受光面に結像された画像に応じて生成された画像信号に基づいて、合焦状態を評価するための検波データを生成する検波データ生成部と、
    前記ズームレンズを所定の位置に移動させるとともに、前記ズームレンズと前記フォーカスレンズを介して結像される被写体の画像が前記受光面に合焦するように前記フォーカスレンズを移動させるための制御を行う制御部と、を有し、
    前記制御部は、ステップ毎に前記フォーカスレンズを移動させたとき前記検波データを取得し、前記検波データが極値となるフォーカスレンズの位置を探索し、
    前記ズームレンズによるズーム倍率が大きいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量は、前記ズームレンズによるズーム倍率が小さいときの前記ステップ毎のフォーカスレンズの移動量よりも大きい、半導体装置。

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