JP2012203345A - 焦点調節装置および焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体捕捉判定の精度を向上させる焦点調節装置を提供する。
【解決手段】撮像装置に用いられる焦点調節装置は、ＡＦセンサに蓄積された被写体信号に基づいて撮影レンズのデフォーカス量を検出するとともに、今回得られた被写体信号と、過去に得られた被写体信号との相関量を算出し、算出された相関量が高い相関性を示すほど、閾値を大きい値に変更する。そして、焦点調節装置は、上記デフォーカス量と、上記変更された閾値との比較により、過去に得られた被写体信号に関わる被写体と同一の被写体を捕えているか否かを判定し、同一の被写体を捕えていると判定された場合には、上記デフォーカス量に基づいて撮影レンズを移動して焦点調節を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カメラ等に用いられる焦点調節装置に関し、特に被写体の捕捉判定を行う焦点調節装置および焦点調節方法に関するものである。

一般に、カメラの焦点調節装置に於いて動体被写体にピントを合わせ続けるために、動体被写体の動きに連動させて撮影レンズを駆動させる制御方法が広く知られている。撮影レンズの駆動制御では、カメラは、まず始めに、被写体の焦点検出結果に応じて焦点調節を行う。その後、再度焦点検出を行い、焦点検出結果に応じて被写体の捕捉判定を行い、同一被写体を捕捉していると判定した場合には過去の測距結果から被写体位置の予測を行って被写体予測位置にレンズを駆動させる、という動作が繰り返される。また、焦点調節装置において、被写体捕捉判定で同一被写体を捕捉していないと判定した場合には所定時間撮影レンズを停止させるなど、様々な制御方法が数多く提案されている。

特許文献１では、縦と横に垂直に配置された光電変換素子列のうち、前回測距時の被写体信号と所定時間後の被写体信号の相関性を比べ、相関性が良い方の光電変換素子列を選ぶことで被写体の捕捉判定を行う構成が記載されている。また、特許文献２では、前回と今回の測距時の測距領域を変更することで、被写体が別の測距領域に移動した場合でも前回と今回の被写体信号の相関性を良くし、相関性が良い測距領域で同一被写体を測距する捕捉判定技術が記載されている。

また、上述した先行技術以外には、図４（ａ）のように前回測距時の被写体位置３０２と今回測距時の被写体位置３０３ａから算出されるデフォーカス量があらかじめ設定された閾値未満か否かで同一被写体を捕えているか否かを判定する方法がある。より具体的には、図４（ａ）で示すように、前回測距時の被写体位置３０２と今回測距時の被写体位置３０３ａから算出されるデフォーカス量があらかじめ設定された閾値の範囲内にある場合には被写体を捕えていると判定される。他方、図４（ｂ）で示すように、前回測距時の被写体位置３０２と今回測距時の被写体位置３０３ｂから算出されるデフォーカス量があらかじめ設定された閾値の範囲外にある場合には被写体を捕えていないと判定される。

特開平１１−２９５５８７号公報 特開２０００−２５８６８２号公報

ところで、特許文献１では、上下左右方向に移動する被写体の捕捉判定については記載されているが、被写体が光軸方向に移動する場合に所定時間後の被写体信号の相関性から被写体捕捉判定を行う構成については言及されていない。また、特許文献２では、複数の測距エリアに跨って測距を行うことを前提としており、任意の１点の測距点で被写体を捕捉する場合に、被写体捕捉精度を向上させることについては言及されていない。

また、図４（ａ），（ｂ）に示した捕捉判定では、撮影対象としていた被写体の前に障害物が入ったり、被写体が光軸方向に対して垂直方向に移動するなどして測距点から被写体が外れたりした場合に、前回測距時と今回測距時のデフォーカス量が大きく変化する。したがって、デフォーカス量が閾値の範囲外となり被写体捕捉判定で被写体を捕えていないと判定される。このように、図４（ａ），（ｂ）のような捕捉判定は、測距対象とした被写体が変わった場合に有効な手段である。

しかし、図４（ｂ）のように前回測距時の被写体と今回測距時の被写体が同一被写体の場合であっても、前回測距時の被写体位置３０２から今回測距時の被写体位置３０３ｂへの移動量が多いと、算出されるデフォーカス量が閾値の範囲外になる。そのため、本来は被写体をカメラ３０１が捕えていても、被写体捕捉判定で被写体を捕えていないと判定されてしまうという課題がある。特に、被写体が近景に位置しているほど、同じ被写体の移動量であってもデフォーカス量は遠景のときよりも多くなるので、閾値を固定してしまうと被写体が近景なほど誤った捕捉判定を行ってしまう可能性が大きくなる。

さらに、図４（ｃ）のように、前回測距時に捕えていた被写体から今回測距時に背景３０４を測距してしまうと、今回のデフォーカス量は大きくなるが、捕えていた被写体も遠景に位置していると、上述の閾値の範囲内に収まってしまう場合がある。その場合、背景の捕捉、追従が生じてしまう。このように、閾値が固定であると、捕捉している被写体が背景に変わっているのに同一被写体を捕えていると誤って判定される可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、被写体捕捉判定の精度を向上させる焦点調節装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の一態様による焦点調節装置は以下の構成を備える。すなわち、
撮像装置に用いられる焦点調節装置であって、
ＡＦセンサに蓄積された被写体信号に基づいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段において得られた前記被写体信号と、前記焦点検出手段によって過去に得られた被写体信号との相関量を算出する相関量演算手段と、
前記相関量演算手段により算出された相関量が高い相関性を示すほど、閾値を大きい値に変更する閾値変更手段と、
前記焦点検出手段により得られたデフォーカス量と、前記閾値変更手段により変更された前記閾値との比較により、前記過去に得られた被写体信号に関わる被写体と同一の被写体を捕えているか否かを判定する捕捉判定手段と、
前記捕捉判定手段により同一の被写体を捕えていると判定された場合に、前記デフォーカス量に基づいて撮影レンズを移動して焦点調節を行う焦点調節手段と、を備える。

本発明によれば、被写体捕捉判定の精度を向上させる焦点調節装置を提供することができる。

実施形態による焦点調節装置の機能構成例を示すブロック図。 実施形態による一眼レフカメラの構成を示すブロック図。 位相差方式の焦点検出原理を示す図。 （ａ）は、デフォーカス量が閾値の範囲内にある場合を示す図、（ｂ）は、デフォーカス量が閾値の範囲外にある場合を示す図、（ｃ）は、背景を測距したことで、デフォーカス量が閾値の範囲外になった場合を示す図。 実施形態による、オートフォーカス処理を示すフローチャート。 捕捉判定部の閾値変更の処理を示すフローチャート。 時刻ｔ０と時刻ｔ１でＡＦセンサが同一被写体を捕えている場合の被写体信号を示す図。 時刻ｔ０と時刻ｔ１でＡＦセンサが同一被写体を捕えていない場合の被写体信号を示す図。

以下、添付の図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態による焦点調節装置の機能構成を示すブロック図である。図示の機能部は、図２により後述するマイクロコンピュータ２２１の制御下で、図２に示すハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される。

図１に於いて、焦点調節装置において、信号蓄積部１０１は、光電変換素子列などからなるＡＦセンサ（例えば、図３のＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂ）に被写体信号を蓄積する。焦点検出部１０２は、蓄積された被写体信号から焦点位置を検出する。捕捉判定部１０４は、前回の焦点位置から今回の焦点位置への変化量であるデフォーカス量があらかじめ設定された閾値未満か否かで同一被写体を捕えているか否かを判定する。相関量演算部１０３は、ＡＦセンサ上に結像された前回の被写体像と今回の被写体像の相関量（前回と今回の被写体信号の相関量）を演算する。閾値変更部１０５は、相関量演算部１０３により算出された相関量に基づいて、捕捉判定部１０４が捕捉判定に用いる閾値を変更する。被写体捕捉維持部１０６は、捕捉判定部１０４の判定結果により被写体の捕捉維持を行う。焦点調節部１０７は、被写体捕捉維持部１０６の結果に基づいて、撮影レンズの焦点調節を行う。

以上のような構成に於いて、相関量演算部１０３は、ＡＦセンサ上に結像された前回の被写体像と今回の被写体像の相関量を演算する。そして、閾値変更部１０５は、算出された相関結果に基づいて捕捉判定部１０４が捕捉判定に用いる閾値を変更する。捕捉判定部１０４は、焦点検出部１０２により検出された今回の焦点位置と前回の焦点位置とからデフォーカス量を得て、このデフォーカス量と上記閾値変更部１０５による変更後の閾値との比較により同一被写体を捕えているか否かを判定する。また、被写体捕捉維持部１０６は、同一被写体を捕えているか否かの判定結果に従って被写体の捕捉維持を行い、焦点調節部１０７は被写体の捕捉が維持されたか否かに応じて撮影レンズの焦点調節を行う。

次に、本発明を一眼レフデジタルカメラに適用した例について具体的に説明する。図２は、実施形態による一眼レフデジタルカメラ（以下、デジタルカメラ）の構成例を示すブロック図である。図２において、オートフォーカス駆動回路（以下、ＡＦ駆動回路）２０２は、例えばＤＣモータや超音波モータによって構成され、マイクロコンピュータ２２１の制御によって撮影レンズ２０１のフォーカスレンズ位置を変化させてピントを合わせる。絞り駆動回路２０４は、マイクロコンピュータ２２１によって算出された駆動量で絞り２０３を駆動し、光学的な絞り値を変化させる。

主ミラー２０５は、撮影レンズ２０１から入射した光束をファインダ側と撮像素子側とに切替える。主ミラー２０５は、常時はファインダ側へと光束を導くよう反射させるように配されているが、撮影が行われる場合には、撮像素子２１３へと光束を導くように上方に跳ね上がり、光束中から待避する。また主ミラー２０５は、その中央部が光の一部を透過できるようにハーフミラーとなっており、焦点検出を行うための一対のＡＦセンサ２２９ａ及び２２９ｂにその一部が入射するように光束を透過させる。

サブミラー２０６は、主ミラー２０５から透過してきた光束を反射させ焦点検出を行うためのＡＦセンサを有する焦点検出回路２１０に導く。焦点検出回路２１０は、例えば、位相差方式により焦点検出を行うものであり、本例では一対のＡＦセンサ（図３のＡＦセンサ２２９ａ及び２２９ｂ）を含むものとする。ファインダは、ペンタプリズム２０７、ピント板２０８、アイピース２０９などによって構成される。主ミラー２０５の中央部を透過し、サブミラー２０６で反射された光束は、焦点検出回路２１０の内部に配置された光電変換を行うための一対のＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂに至る。被写体に対する撮影レンズの焦点調節状態を示すデフォーカス量は、一対のＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂの出力を演算することによって求められる。マイクロコンピュータ２２１は演算結果を評価してＡＦ駆動回路２０２に指示し、フォーカスレンズを駆動させる。

シャッタ駆動回路２１２は、マイクロコンピュータ２２１の制御下でフォーカルプレーンシャッタ２１１を駆動する。従って、フォーカルプレーンシャッタの開口時間はマイクロコンピュータ２２１によって、制御される。撮像素子２１３には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどが用いられ、撮影レンズ２０１によって結像された被写体像を電気信号に変換する。クランプ回路２１４やＡＧＣ回路２１５は、Ａ／Ｄ変換をする前の基本的なアナログ信号処理を行い、マイクロコンピュータ２２１により、クランプレベルやＡＧＣ基準レベルの変更が行われる。Ａ／Ｄ変換器２１６は撮像素子２１３のアナログ出力信号をデジタル信号に変換する。映像信号処理回路２１７は、ゲートアレイなどのロジックデバイスにより実現される。

映像信号処理回路２１７は、デジタル化された画像データに、フィルター処理、色変換処理、ガンマ処理を行うと共に、ＪＰＥＧなどの圧縮処理を行い、メモリコントローラ２１８に出力する。メモリコントローラ２１８は、メモリ２１９、バッファメモリ２２０へのデータの格納、取り出しを制御する。

映像信号処理回路２１７は、必要に応じて撮像素子２１３の信号の露出情報やホワイトバランスなどの情報をマイクロコンピュータ２２１に出力することが可能である。それらの情報を基にマイクロコンピュータ２２１はホワイトバランスやゲイン調整の指示を行う。連続撮影動作の場合においては、映像信号処理回路２１７は、一旦、未処理画像のままバッファメモリ２２０に撮影データを格納し、メモリコントローラ２１８を通して未処理の画像データを読み出し、画像処理や圧縮処理を行う。連像撮影枚数は、バッファメモリ２２０の大きさに左右される。

メモリコントローラ２１８は、映像信号処理回路２１７から入力された未処理のデジタル画像データをバッファメモリ２２０に格納し、処理済みのデジタル画像データをメモリ２１９に格納する。また、メモリコントローラ２１８は、逆にバッファメモリ２２０やメモリ２１９から画像データを映像信号処理回路２１７に出力する。メモリ２１９は取り外し可能としてもよい。

操作部材２２２は、マイクロコンピュータ２２１にその状態を伝え、マイクロコンピュータ２２１は操作部材２２２の変化に応じて各部をコントロールする。また、操作部材２２２は、以下の各モードへの切り替え操作を行うことができる。
・止まっている被写体の撮影に適しているＯＮＥＳＨＯＴモード
・撮影距離が絶えず変化する被写体の撮影に適しているＡＩ−ＳＥＲＶＯモード（以下に説明する被写体捕捉維持を行う焦点調節は、このようなＡＩ−ＳＥＲＶＯモードに好適である）
・被写体の状態に応じてＯＮＥＳＨＯＴからＡＩ−ＳＥＲＶＯへとカメラが自動的に切り換えを行うＡＩ−ＦＯＣＵＳモード

２２３は第１スイッチ（以後、スイッチＳＷ１）、２２４は第２スイッチ（以後、スイッチＳＷ２）である。スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ２は、レリーズボタンの操作でオンオフするスイッチであり、それぞれ操作部材２２２の入力スイッチのうちの１つである。スイッチＳＷ１のみオンの状態はレリーズボタン半押し状態であり、この状態でオートフォーカスの動作や、測光動作が行われる。

スイッチＳＷ１，スイッチＳＷ２が共にオンの状態はレリーズボタンの全押し状態であり、この状態で撮影が行われる。またスイッチＳＷ１，スイッチＳＷ２がともにＯＮし続けている間は、連続撮影動作が行われる。操作部材２２２には、他に、ＩＳＯ設定ボタン、画像サイズ設定ボタン、画質設定ボタン、情報表示ボタンなど不図示のスイッチが接続されており、それぞれのスイッチの状態が検出されている。電源部２２５は、各ＩＣや駆動系に必要な電源を供給する。

図３は、焦点検出回路２１０の概略構成を示す図である。なお、図２中の構成要素と同じ構成要素には図２と同じ符号を付している。また、図３では、各構成要素を撮影レンズ２０１の光軸上に展開して示している。ただし、図３では、主ミラー２０５およびサブミラー２０６を省略して示している。図３に示すように、焦点検出回路２１０は、フィールドレンズ２２６と、一対の開口部を有する絞り２２７と、一対の２次結像レンズ２２８と、一対の光電変換素子列などからなるＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂとを有して構成されている。

光軸２０１ａ上の一点から発した光束は、撮影レンズ２０１を通過した後、撮像素子２１３上に結像するとともに、サブミラー２０６により焦点検出回路２１０へ入射される。入射された光束は、フィールドレンズ２２６、絞り２２７、および２次結像レンズ２２８を介して一対のＡＦセンサ２２９ａ及び２２９ｂ上に一定の間隔を隔てて結像する。フィールドレンズ２２６は、撮影レンズ２０１の瞳２０１ｂと一対の２次結像レンズ２２８の入射瞳、すなわち絞り２２７付近が結像するように配置されており、絞り２２７の一対の開口部に対応して撮影レンズ２０１の瞳２０１ｂを図中上下方向に分割している。

このような構成において、例えば撮影レンズ２０１を図中左方に繰り出して、撮像素子２１３より左方に光束が結像すると、一対のＡＦセンサ２２９ａ及び２２９ｂ上の一対の像は矢印方向に変位する。この一対の像の相対的なずれ量をＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂで検出することで、撮影レンズ２０１の焦点検出を行い、さらに撮影レンズ２０１の焦点調節駆動を行うことが可能である。なお、撮影レンズ２０１を図中右方に繰り出した場合は、一対のＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂ上の一対の像は図中矢印方向とは反対方向に変位する。

本実施形態のデジタルカメラは、以上のような焦点検出回路２１０を用いて、撮影レンズ２０１の焦点検出を行う。そして、本実施形態では、以上のように構成されたデジタルカメラにより、被写体捕捉判定の精度を向上させる。以下では、実施形態に関わる被写体捕捉判定の動作について図５、図６のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の動作は、マイクロコンピュータ２２１が所定のプログラムを実行することで実現される。

ステップＳ１０１において、マイクロコンピュータ２２１は、スイッチＳＷ１（２２３）のオンを検出すると、ステップＳ１０２以降の自動焦点調節動作を開始する。まず、ステップＳ１０２において、信号蓄積部１０１は、ＡＦセンサ２２９ａ，２２９ｂにより検出された被写体信号から焦点位置を検出し、保持する。そして、ステップＳ１０３において、捕捉判定部１０４は、現状の焦点位置（前回検出された焦点位置）と今回検出された焦点位置とからデフォーカス量を検出する。次に、ステップＳ１０４において、相関量演算部１０３と閾値変更部１０５は、捕捉判定部１０４が同一被写体を捕えているか否かを判定するのに用いる閾値を変更するルーチンを実行する。なお、ステップＳ１０４のルーチンについては図７のフローチャートを用いて後述する。

次に、ステップＳ１０５において、捕捉判定部１０４は、ステップＳ１０３で検出したデフォーカス量が閾値未満か否かで同一被写体を捕えているか否かを判定する。捕捉判定部１０４により被写体を捕捉していると判定されると、処理はステップＳ１０６へ分岐し、被写体捕捉維持部１０６が捕捉状態を維持し、焦点調節部１０７は、ＡＦ駆動回路２０２に指示して今回検出されたデフォーカス量で撮影レンズ２０１の駆動を行う。撮影レンズ２０１の駆動を終えるとステップＳ１０９へ進む。

また、ステップＳ１０５で被写体を捕捉していないと判定されると、処理はステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０７において、マイクロコンピュータ２２１は、撮影者が同一被写体へ所定時間内に測距点を戻すことを期待して所定時間内であれば焦点検出を繰り返す。ステップＳ１０７において、被写体捕捉維持部１０６は、同一被写体を捕えていないまま所定時間が経過したかを判定する。所定時間内に同一被写体を捕えていないと判定されると、処理はステップＳ１０８へ進み、被写体捕捉維持部１０６は、処理をステップＳ１０８へ進め、ＡＦ駆動回路２０２に指示して撮影レンズ２０１を停止させる。

ステップＳ１０９において、マイクロコンピュータ２２１は、スイッチＳＷ１がオンされているかどうかを判定し、オンされていれば処理をステップＳ１０２に戻し、以下スイッチＳＷ１がオフされるまで自動焦点調節の処理を繰り返す。ただし、ステップＳ１０６を経てステップＳ１０９に処理が進んだ場合は、捕捉状態が維持されるが、ステップＳ１０８を経てステップＳ１０９に処理が進んだ場合は、捕捉状態が解除され、新たな被写体について焦点検出が行われる。また、ステップＳ１０９においてスイッチＳＷ１がオンされていないと判定されると、自動焦点調節は終了する。

なお、上記処理では、ステップＳ１０５において被写体を捕捉していないと判断される状態が所定時間継続した場合にはレンズを停止した（ステップＳ１０８）が、これに限られるものではない。たとえば、ステップＳ１０５において、焦点調節部１０７が、最近における過去の所定数の測距結果（或いは、デフォーカス量）から被写体位置を予測し、予測された位置にピントが合うようにレンズ駆動を行うようにしてもよい。なお、過去複数回の測距結果から被写体位置を予測する方法については、さまざまな方法が提案されており、本発明には直接関係ないので詳細な説明は省略する。

次に、図６の（ａ）、図６の（ｂ）に示されるフローチャートを用いて、図５のステップＳ１０４にて実行される同一被写体を捕えているか否かを判定する捕捉判定部１０４の閾値を変更するルーチンについて説明する。

ステップＳ２０１において、相関量演算部１０３は、ステップＳ１０２の焦点検出時（時刻ｔ０）に取得できる被写体信号と、所定時間後（時刻ｔ１）にステップＳ１０２で取得できる被写体信号との相関量を演算する。具体的に図７、図８を用いて説明する。図７は一対のＡＦセンサ２２９ａ、２２９ｂのうちの一方が時刻ｔ０とｔ１で同一の被写体４０１ａ、４０１ｂを捕えているときの被写体信号４０２ａ、４０２ｂを示した図である。以後、ＡＦセンサ２２９ａを用いた場合について説明するが、ＡＦセンサ２２９ｂを用いてもよいことは言うまでもない。また、ＡＦセンサ２２９ａとＡＦセンサ２２９ｂのそれぞれから得られた相関量の平均を用いたり、いずれか大きい方（或いは小さい方）の相関量を用いたりするようにしてもよい。

被写体信号４０２ａは時刻t０でＡＦセンサ２２９ａが被写体４０１ａを捕えているときの信号である。一方、被写体信号４０２ｂは時刻ｔ１でＡＦセンサ２２９ａが被写体４０１ｂを捕えているときの信号である。このとき、被写体４０１ａと被写体４０１ｂとは同一であるため、時刻ｔ０での被写体信号４０２ａと時刻ｔ１での被写体信号４０２ｂの相関は高くなる。

図８はＡＦセンサ２２９ａが時刻ｔ０とｔ１で異なる被写体を捕えているときの被写体信号５０２ａ、５０２ｂを示した図である。被写体信号５０２ａは時刻ｔ０でＡＦセンサ２２９ａが被写体５０１ａを捕えているときの信号である。一方、被写体信号５０２ｂは時刻ｔ１でＡＦセンサ２２９ａが被写体５０１ｂを捕えられず背景を捕えているときの信号である。このとき時刻ｔ０での被写体信号５０２ａと時刻ｔ１での被写体信号５０２ｂの相関は低くなる。次に、具体的な相関量の演算について説明する。

時刻ｔ０においてＡＦセンサ２２９ａで検出される被写体信号をS_t0(I)とし、ＩはＡＦセンサ２２９ａから読み出される信号の画素番号を示す。同様に、時刻ｔ１においてＡＦセンサ２２９ａで検出される被写体信号をS_t1(I)とする。このときの相関量COR(K)を求めるために、下記（１）式の相関量の計算が行われる。

ここで、Ｋは時刻ｔ１での被写体信号をシフトさせるビットシフト量、ＣＰは演算画素数を表す変数である。（１）式によれば、相関が高いほど小さい相関量COR(K)が得られることになる。

次に、被写体信号の相関量を求める演算について、図６の（ｂ）に示されるフローチャートを参照しながら説明する。

ステップＳ３０１において、相関量演算部１０３は、時刻ｔ１の被写体信号のビットシフト量Ｋを０に初期化する。また、マイクロコンピュータ２２１は、最小相関量MIN_CORに非常に大きな値を格納して初期化する。ステップＳ３０２において、相関量演算部１０３は、ビットシフト量Ｋが演算画素数ＣＰの半分の画素数を超えない範囲であるか否か（K＜CP/2かどうか）を判定する。もし、ビットシフト量Ｋが演算画素数ＣＰの半分の画素数を超えない範囲内にあれば、処理はステップＳ３０３へ進む。反対にビットシフト量Ｋが演算画素数ＣＰの半分の画素数を超えてしまうようであれば、相関量の演算処理を終了し、処理は（ａ）のステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ３０３において、相関量演算部１０３は、ＩにＫを代入し、相関量の演算を開始する画素番号を指定する。ステップＳ３０４において、相関量演算部１０３は、上記（１）式を用いて相関量の演算を行う。ステップＳ３０５において、相関量演算部１０３は、ステップＳ３０４で求めた相関量COR(K)が最小相関量MIN_CORよりも小さい場合はステップＳ３０６へ進みMIN_CORをCOR(K)に更新する。反対に最小相関量MIN_CORよりも、相関量COR(K)が大きい場合はステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０７において、相関量演算部１０３は、時刻ｔ１での被写体信号を１ビットシフトさせるために、ビットシフト量Ｋを１つインクリメントする。その後、処理はステップＳ３０２に戻る。以後、ステップＳ３０２でビットシフト量Ｋが演算画素数ＣＰの半分の画素数を超えるまで、この処理が繰り返される。こうして、ＫがＣＰ／２以下の間で最も大きいCOR(K)の値が得られることになる。

なお、図６（ｂ）に示した処理では、ステップＳ３０２のビットシフト量Ｋの範囲をＣＰ／２として説明した。その理由はシフト量が少なすぎたり、シフト量が多すぎたりすると時刻ｔ０、ｔ１間での被写体像信号像の相関性が悪くなる可能性があるので、ビットシフト量Ｋの範囲がＣＰ／２が適切であると考えられるためである。しかし、実際にはビットシフト量Ｋは１〜ＣＰ−１の範囲内で実施可能である。

図６の（ｂ）で示した処理を実行したとき、図７で示したように、時刻ｔ０と時刻ｔ１で同一の被写体信号をＡＦセンサ２２９ａが捕えている場合はステップＳ２０１で算出される相関量は小さくなり、相関は高くなる。一方、図８で示したように、時刻ｔ０と時刻ｔ１で同一の被写体を捕えられていない場合は、図６の（ａ）二示したステップＳ２０１で算出される相関量は大きくなり、相関は低くなる。ステップＳ２０１で相関量が算出されると、処理はステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２において、閾値変更部１０５は、ステップＳ２０１で算出された相関量に応じて、同一被写体を捕えているか否かを判定する捕捉判定部１０４の閾値を変更する。相関量が小さければ閾値を大きくし、反対に相関量が大きければ閾値を小さくする。相関量によって、閾値の変更が終了したらステップＳ１０４へ進む。

以上のように、本実施形態によれば、被写体捕捉判定に所定時間後の被写体信号との相関量を加味して、同一被写体を捕えているか否かを判定する捕捉判定部１０４の閾値を変更することで、被写体捕捉精度の向上が可能である。特に、本発明が有効となるのは、例えば次のような場面である。

被写体が近景にいるとき、時刻ｔ０と所定時間後の時刻ｔ１で被写体の移動量が光軸方向に大きい場合にはデフォーカス量は大きくなる。このとき、閾値が固定であると同一被写体を捕えていても、閾値以上にデフォーカス量が大きくなり、捕捉判定部１０４で同一被写体を捕捉していないと判断される可能性が高くなる。このようにして同一被写体を捕捉していないと判断されてしまうと、レンズ停止の制御に移り（Ｓ１０７→Ｓ１０８）、被写体を捕捉しているにもかかわらず被写体の移動に対して撮影レンズ２０１が追従しなくなる。この場合、被写体は時刻ｔ０から時刻ｔ１で移動量が大きいにも関わらず、撮影レンズ２０１を時刻ｔ０での位置に留めてしまうので、時刻ｔ１で得られる撮影対象とした被写体のピントは大きくぼけた画像になってしまう。

これに対して、上記実施形態によれば、被写体信号の相関が高いほど（実施形態では相関量COR(K)が小さいほど）閾値を大きくする。そのため、同一被写体を捕えていれば閾値が大きく設定されて、デフォーカス量が大きくなっても、同一被写体を捕えていると判断されやすくなり、誤判定を減らすことができる。従って、上述したようなケースでも、被写体に対して撮影レンズ２０１は追従するので、時刻ｔ１で被写体に対してピントが合っている画像が得られる。

一方、被写体が遠景にいるとき、被写体は小さいので撮影者が被写体を捕え続けることが近景の場合に比べ難しい。この場合、時刻ｔ０では被写体がＡＦセンサ２２９ａで捕えられているが、所定時間後の時刻ｔ１では撮影者自身の手ブレなどにより、ＡＦセンサ２２９ａから被写体が外れて、背景を測距してしまうことも多い。この場合の時刻ｔ１でのデフォーカス量は大きくなる。しかしながら、被写体が遠景にある場合、被写体から背景に測距の対象が変わっても、デフォーカス量が閾値を越えるまでには大きくならず、同一被写体を捕えていると判断される場合がある。従って、時刻ｔ１で異なる被写体である背景や障害物を同一被写体と誤って判定し、追従、捕捉してしまう可能性がある。すると、時刻ｔ１で得られる撮影画像は本来の撮影対象である被写体が大きくぼけた画像になってしまう。

これに対して、上記実施形態によれば、相関が低いほど（実施形態では相関量COR(K)が大きいほど）閾値を小さくする。すなわち、異なる被写体を捕えていると判断され得る場合には被写体捕捉判定の閾値を小さくする。このため、上記ケースでも、同一被写体を捕えていると判断されず、誤判定を減らすことができる。すなわち、時刻ｔ１で所定時間撮影レンズを停止させ、異なる被写体に対してレンズを追従することがない。これにより、時刻ｔ１で得られる撮影画像は撮影対象とした被写体にピントが合っている画像が得られる。

以上のように、被写体信号の相関が高い場合には捕捉判定部１０４が用いる閾値を大きくし、被写体信号の相関が低い場合には捕捉判定部１０４が用いる閾値を小さくすることで、同一被写体へレンズを追従させ易くすることが可能となる。これにより、被写体が近景や遠景にある場合にも同一被写体を捕捉し続け易くなる。すなわち、異なる被写体である背景や障害物を同一被写体と誤って判定し、追従、捕捉してしまう可能性を低減することができる。

また、上記実施形態では現状のデジタルカメラに搭載されている焦点検出部である一対のＡＦセンサ２２９ａ及び２２９ｂを活用して被写体捕捉判定の精度向上を図ることができる。すなわち、本実施形態によれば、新たな部材を導入することなく、コストをかけずに被写体捕捉判定の精度を向上させることができる。

なお、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (5)

1. 撮像装置に用いられる焦点調節装置であって、
   ＡＦセンサに蓄積された被写体信号に基づいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する焦点検出手段と、
   前記焦点検出手段において得られた前記被写体信号と、前記焦点検出手段によって過去に得られた被写体信号との相関量を算出する相関量演算手段と、
   前記相関量演算手段により算出された相関量が高い相関性を示すほど、閾値を大きい値に変更する閾値変更手段と、
   前記焦点検出手段により得られたデフォーカス量と前記閾値変更手段により変更された前記閾値との比較により、前記焦点検出手段において得られた前記被写体信号が前記過去に得られた被写体信号と同一の被写体を捕えているか否かを判定する捕捉判定手段と、
   前記捕捉判定手段により同一の被写体を捕えていると判定された場合に、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節手段と、を備えることを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記捕捉判定手段により同一の被写体を捕えていないと判定された場合は、所定時間が経過するまでは、前記捕捉判定手段による判定が繰り返されることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記所定時間が経過するまでに、前記捕捉判定手段により同一の被写体を捕えていると判定されなかった場合、前記焦点調節手段は、前記撮影レンズの焦点位置を維持することを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
4. 前記所定時間が経過するまでに、前記捕捉判定手段により同一の被写体を捕えていると判定されなかった場合、前記焦点検出手段により検出された最近の所定数のデフォーカス量から予測される焦点位置へ、前記撮影レンズの焦点調節を行うことを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
5. 撮像装置における焦点調節方法であって、
   焦点検出手段が、ＡＦセンサに蓄積された被写体信号に基づいて撮影レンズのデフォーカス量を検出する工程と、
   相関量演算手段が、前記検出する工程において得られた被写体信号と、前記検出する工程により過去に得られた被写体信号との相関量を算出する工程と、
   閾値変更手段が、前記算出する工程で算出された相関量が高い相関性を示すほど、閾値を大きい値に変更する工程と、
   捕捉判定手段が、前記検出する工程で得られたデフォーカス量と前記変更する工程で変更された前記閾値との比較により、前記検出する工程において得られた前記被写体信号が前記過去に得られた被写体信号と同一の被写体を捕えているか否かを判定する工程と、
   焦点調節手段が、前記判定する工程で同一の被写体を捕えていると判定された場合に、前記デフォーカス量に基づいて前記撮影レンズの焦点調節を行う工程と、を有することを特徴とする焦点調節方法。

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