JP2013200469A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オートフォーカス処理において合焦位置を正確に検出することが可能な撮像装置及びその制御方法を提供する。
【解決手段】書画カメラ１は、オートフォーカス機能を有しており、書画カメラ１の起動時や、入力操作部１３のフォーカスキーが操作された際には、被写体距離に応じて自動的にフォーカスレンズ３８を合焦位置に合わせるオートフォーカス処理を実施する。そして、書画カメラ１は、オートフォーカス処理を行う際には、ズームレンズ３６を被写界深度が浅いテレ端に一時的に移動させた状態で合焦位置を検出し、その後でズームレンズ３６の位置を本来の位置に戻すようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、被写体を撮像する撮像装置及びその制御方法に関する。

机上等に載置された原稿や各種資料等を被写体として撮像し、プロジェクター等の画像表示装置やパーソナルコンピューターに画像情報を出力する撮像装置（例えば、書画カメラ）が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の書画カメラは、自動的にピントを調整するオートフォーカス機能を備えるとともに、撮像の倍率を調整するズーム機能を備えている。一般に、書画カメラのオートフォーカス機能には、構造が簡単で小型化が可能なコントラスト検出方式が採用されている。コントラスト検出方式とは、フォーカスを変化させながら被写体を撮像してコントラストを検出し、コントラストが最大となる状態を合焦した状態として判定する。

特開２０１０−１７１７６１号公報

しかしながら、コントラスト検出方式のように、撮像した画像に基づいてオートフォーカスを行う場合には、ズーム機能が光学ズームによって実現されている場合において、ズームのワイド側でオートフォーカスを実行した後にテレ側に変化させると、ピントがずれやすいという問題を有している。これは、ワイド側では、被写界深度が深いためオートフォーカス時にピントを変化させても撮像結果（検出されるコントラスト等）に大きな差が出にくく、合焦の判定を正確に行うことが困難であるのに対し、テレ側では、被写界深度が浅いためワイド側での僅かなピントのずれが顕著なずれとして現れてしまうためである。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る撮像装置は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズユニットと、前記レンズユニットを通して入射される光を受光して撮像を行う撮像素子と、前記ズームレンズを光軸方向に移動させて、焦点距離を変化させるズーム駆動部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させて、フォーカス状態を変化させるフォーカス駆動部と、前記フォーカス駆動部により前記フォーカスレンズの位置を変化させながら前記撮像素子に撮像を行わせ、前記撮像素子の撮像結果に基づいて合焦位置を検出するとともに、検出された前記合焦位置に基づいて合焦を行う合焦制御部と、を備え、前記合焦制御部は、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを所定の基準位置よりもテレ側に位置させた状態で前記合焦位置を検出し、検出後に前記ズームレンズを前記基準位置に移動させることを特徴とする。

この撮像装置によれば、ズームレンズの位置を所定の基準位置よりもテレ側に位置させた状態で合焦位置を検出し、検出後に基準位置に移動させる。つまり、基準位置よりも被写界深度が浅い位置で合焦位置を検出するため、基準位置で合焦位置を検出する場合よりも合焦位置を正確に検出することが可能となる。この結果、その後で焦点距離を変化させる操作（ズーム操作）を行っても、合焦位置を調整し直す必要がない。

［適用例２］上記適用例に係る撮像装置において、前記合焦制御部は、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズをテレ端に位置させた状態で前記合焦位置を検出することが望ましい。

この撮像装置によれば、ズームレンズの位置を、被写界深度が最も浅いテレ端に位置させた状態で合焦位置を検出するため、合焦位置をより正確に検出することが可能となる。

［適用例３］上記適用例に係る撮像装置において、当該撮像装置の起動を指示する操作を受け付ける起動操作部をさらに備え、前記合焦制御部は、前記起動操作部が前記操作を受け付けた場合に前記合焦位置を検出して合焦を行うことが望ましい。

この撮像装置によれば、合焦のための処理が起動時に実施されるため、起動後にこの処理を別途行う必要がなくなり、利便性が向上する。

［適用例４］上記適用例に係る撮像装置において、前記基準位置は、ワイド端であることが望ましい。

この撮像装置によれば、合焦のための処理を起動時に行った後に、ズームレンズをワイド端に移動して広い範囲を撮像するため、その後で撮像範囲（拡大すべき範囲）を選ぶ際の利便性が向上する。

［適用例５］上記適用例に係る撮像装置において、前記合焦制御部は、前記フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内で前記フォーカスレンズの位置を変化させて前記合焦位置を検出するようにしてもよい。

この撮像装置によれば、合焦位置を検出する際に、フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内でフォーカスレンズの位置を変化させるため、合焦位置の検出に要する時間を短縮することが可能となる。

［適用例６］上記適用例に係る撮像装置において、合焦を指示する操作を受け付ける合焦操作部をさらに備え、前記合焦制御部は、前記合焦操作部が前記操作を受け付けた場合に前記合焦位置を検出して合焦を行い、前記基準位置は、前記合焦操作部が前記操作を受け付けた時点における前記ズームレンズの位置であることが望ましい。

この撮像装置によれば、合焦を指示する操作を受け付けた場合には、ズームレンズをテレ側に移動させて合焦位置を検出した後で、操作を受け付けた時点の位置にズームレンズを移動させるため、合焦のための処理の前後でズーム状態（焦点距離）が変わらずに済む。

［適用例７］上記適用例に係る撮像装置において、前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出部をさらに備え、前記合焦制御部は、前記レンズ位置検出部で検出された前記ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、前記ズームレンズの位置を変えずに前記合焦位置を検出することが望ましい。

この撮像装置によれば、ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、ズームレンズの位置を変えずに合焦位置を検出するため、合焦位置の検出に要する時間を短縮することが可能となる。

［適用例８］本適用例に係る撮像装置の制御方法は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズユニットと、前記レンズユニットを通して入射される光を受光して撮像を行う撮像素子と、前記ズームレンズを光軸方向に移動させて、焦点距離を変化させるズーム駆動部と、前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させて、フォーカス状態を変化させるフォーカス駆動部と、を備えた撮像装置の制御方法であって、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを所定の基準位置よりもテレ側に位置させるズーム位置変更ステップと、前記ズーム位置変更ステップの後で、前記フォーカス駆動部により前記フォーカスレンズの位置を変化させながら前記撮像素子に撮像を行わせ、前記撮像素子の撮像結果に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、前記合焦位置検出ステップの後に、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを前記基準位置に移動させるズーム位置復元ステップと、検出された前記合焦位置に基づいて合焦を行う合焦ステップと、を備えたことを特徴とする。

この撮像装置の制御方法によれば、ズームレンズの位置を所定の基準位置よりもテレ側に位置させた状態で合焦位置を検出し、検出後に基準位置に移動させる。つまり、基準位置よりも被写界深度が浅い位置で合焦位置を検出するため、基準位置で合焦位置を検出する場合よりも合焦位置を正確に検出することが可能となる。この結果、その後で焦点距離を変化させる操作（ズーム操作）を行っても、合焦位置を調整し直す必要がない。

［適用例９］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、前記ズーム位置変更ステップでは、前記ズームレンズをテレ端に位置させることが望ましい。

この撮像装置の制御方法によれば、ズームレンズの位置を、被写界深度が最も浅いテレ端に位置させた状態で合焦位置を検出するため、合焦位置をより正確に検出することが可能となる。

［適用例１０］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、当該撮像装置の起動を指示する操作を受け付ける起動操作ステップをさらに備え、前記ズーム位置変更ステップ、前記合焦位置検出ステップ、前記ズーム位置復元ステップ、及び前記合焦ステップは、前記起動操作ステップに引き続いて行われることが望ましい。

この撮像装置の制御方法によれば、合焦のための処理が起動時に実施されるため、起動後にこの処理を別途行う必要がなくなり、利便性が向上する。

［適用例１１］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、前記基準位置は、ワイド端であることが望ましい。

この撮像装置の制御方法によれば、合焦のための処理を起動時に行った後に、ズームレンズをワイド端に移動して広い範囲を撮像するため、その後で撮像範囲（拡大すべき範囲）を選ぶ際の利便性が向上する。

［適用例１２］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、前記合焦位置検出ステップでは、前記フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内で前記フォーカスレンズの位置を変化させて前記合焦位置を検出するようにしてもよい。

この撮像装置の制御方法によれば、合焦位置を検出する際に、フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内でフォーカスレンズの位置を変化させるため、合焦位置の検出に要する時間を短縮することが可能となる。

［適用例１３］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、合焦を指示する操作を受け付ける合焦操作ステップをさらに備え、前記ズーム位置変更ステップ、前記合焦位置検出ステップ、前記ズーム位置復元ステップ、及び前記合焦ステップは、前記合焦操作ステップの後で行われ、前記基準位置は、前記合焦操作ステップで前記操作を受け付けた時点における前記ズームレンズの位置であることが望ましい。

この撮像装置の制御方法によれば、合焦を指示する操作を受け付けると、ズームレンズをテレ側に移動させて合焦位置を検出した後で、操作を受け付けた時点の位置にズームレンズを移動させるため、合焦のための処理の前後でズーム状態（焦点距離）が変わらずに済む。

［適用例１４］上記適用例に係る撮像装置の制御方法において、前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出ステップをさらに備え、前記合焦位置検出ステップでは、前記レンズ位置検出ステップで検出された前記ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、前記ズームレンズの位置を変えずに前記合焦位置を検出することが望ましい。

この撮像装置の制御方法によれば、ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、ズームレンズの位置を変えずに合焦位置を検出するため、合焦位置の検出に要する時間を短縮することが可能となる。

また、上述した撮像装置及びその制御方法がコンピューターを用いて構築されている場合には、上記形態及び上記適用例は、その機能を実現するためのプログラム、或いは当該プログラムを前記コンピューターで読み取り可能に記録した記録媒体等の態様で構成することも可能である。記録媒体としては、フレキシブルディスクやハードディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、光磁気ディスク、不揮発性の半導体メモリーを搭載したメモリーカードやＵＳＢメモリー、撮像装置の内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体メモリー）等、前記コンピューターが読み取り可能な種々の媒体を利用することができる。

書画カメラを示す斜視図。 書画カメラの概略構成を示すブロック図。 ズームレンズの位置とフォーカスレンズの合焦位置との関係を示すグラフ。 ズームレンズの位置と被写体距離とに応じた合焦位置を表すデータテーブルを示す図。 書画カメラの起動時の動作について説明するためのフローチャート。 フォーカスキーが操作された際の書画カメラの動作について説明するためのフローチャート。

以下、撮像装置としての書画カメラについて、図面を参照して説明する。本実施形態の書画カメラは、机上等に載置された原稿や各種資料等を被写体として撮像し、画像表示装置やコンピューター等の外部装置に、撮像した画像の画像情報を出力するものである。

図１は、本実施形態の書画カメラを示す斜視図である。
図１（ａ）に示すように、書画カメラ１は、箱状の筐体１０と、筐体１０から略上方に延出する中空の支持アーム１１と、支持アーム１１の先端に固定された撮像部１２とを備えている。また、筐体１０の上面には、複数の操作キーからなる入力操作部１３が設けられ、筐体１０の側面には、画像信号を出力する出力端子１４が配置されている。

支持アーム１１は、筐体１０に対して回動可能な第１アーム１１ａと、第１アーム１１ａに対して回動可能な第２アーム１１ｂとを備えており、撮像部１２は、第２アーム１１ｂに対して回動可能に接続されている。第１アーム１１ａ、第２アーム１１ｂ、及び撮像部１２の回動は、水平で互いに平行な軸を回転軸とする回動であり、ユーザーは、これらの回動を利用して支持アーム１１を折り曲げることにより、撮像部１２の鉛直方向の位置（高さ）や水平方向の位置を調整することができる。撮像部１２は、筐体１０の近傍に載置された被写体Ｍを、レンズユニット３０を通して上方から撮像する。そして、書画カメラ１は、撮像部１２の撮像結果に応じた画像情報を生成し、出力端子１４から図示しないケーブルを介して外部装置に出力する。なお、図１（ｂ）に示すように、撮像部１２は、第２アーム１１ｂに接続される基端部１２ｂに対して、先端部（本体１２ａ）が回動可能になっており、壁面や、直立するホワイトボード等を被写体Ｍとして撮像することもできる。

図２は、書画カメラ１の概略構成を示すブロック図である。
図２に示すように、書画カメラ１は、上述した撮像部１２、入力操作部１３、及び出力端子１４に加えて、制御部１５、記憶部１６、画像信号処理部１７等を備えて構成され、これらは筐体１０の内部に収容されている。

制御部１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されており、記憶部１６に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、書画カメラ１の動作を統括制御する。つまり、制御部１５は、記憶部１６とともにコンピューターとして機能する。

記憶部１６は、マスクＲＯＭ（Read Only Memory）や、フラッシュメモリー等の不揮発性のメモリーにより構成されている。記憶部１６には、書画カメラ１の動作を制御するための制御プログラムや、書画カメラ１の動作条件等を規定する各種設定データ等が記憶されている。

入力操作部１３は、ユーザーからの入力操作を受け付けるものであり、書画カメラ１に対して各種指示を行うための複数の操作キーを備えている。図１（ａ）に示すように、入力操作部１３が備える操作キーとしては、電源をオンにして書画カメラ１を起動させるための電源キー２１、撮像する倍率を調整するための一対のズームキー２２、自動的にピントを合わせるためのフォーカスキー２３等がある。ユーザーが入力操作部１３の各種操作キーを操作すると、入力操作部１３は、この入力操作を受け付けて、ユーザーの操作内容に応じた操作信号を制御部１５に出力する。

撮像部１２は、レンズユニット３０と、撮像素子３１と、ズーム駆動部３２と、フォーカス駆動部３３と、レンズ位置検出部３４とを備えている。レンズユニット３０は、固定レンズ３５、ズームレンズ３６、固定レンズ３７、フォーカスレンズ３８を含んでおり、被写体Ｍで反射した光は、このレンズユニット３０を通って撮像素子３１の受光面上に結像される。撮像素子３１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサーやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等からなり、レンズユニット３０を通して入射される光を受光して撮像を行う。撮像素子３１の受光面には、マトリックス状に配列された複数の画素（受光画素）が形成されており、撮像部１２は、各画素の受光量に基づく画像信号を所定のフレームレートで生成し、支持アーム１１の内部に配線されているケーブル（図示せず）を介して画像信号処理部１７に順次出力する。

ズーム駆動部３２は、ステッピングモーター等を備えて構成され、制御部１５の指示に基づいてレンズユニット３０のズームレンズ３６を駆動し、ズームレンズ３６の位置を光軸Ａｘ方向に変化させる。ズームレンズ３６は、レンズユニット３０の焦点距離、即ち画角を調整するためのものであり、焦点距離が最小で画角が最大となるワイド端から、焦点距離が最大で画角が最小となるテレ端までの間を移動可能になっている。制御部１５は、入力操作部１３に備わる一対のズームキー２２の操作に応じてズーム駆動部３２にズームレンズ３６を駆動させる。つまり、ユーザーは、ズームキー２２の操作（ズーム操作）を行うことによって、所望の画角に調整することができる。

フォーカス駆動部３３は、ステッピングモーター等を備えて構成され、制御部１５の指示に基づいてレンズユニット３０のフォーカスレンズ３８を駆動し、フォーカスレンズ３８の位置を光軸Ａｘ方向に変化させる。フォーカスレンズ３８は、撮像素子３１で撮像される画像のフォーカス状態（ピント）を調整するためのものであり、レンズユニット３０から被写体Ｍまでの距離（被写体距離）に応じてフォーカスレンズ３８の位置を変化させることによってピントが合った（合焦した）画像を撮像することができるようになっている。なお、これ以降、ピントが合うときのフォーカスレンズ３８の位置を合焦位置とも呼ぶ。また、本実施形態の書画カメラ１は、オートフォーカス機能を有しており、書画カメラ１の起動時や、入力操作部１３のフォーカスキー２３が操作された際には、被写体距離に応じて自動的にフォーカスレンズ３８を合焦位置に合わせるオートフォーカス処理を実施する（詳しくは後述する）。

レンズ位置検出部３４は、エンコーダー等によって構成され、ズームレンズ３６、及びフォーカスレンズ３８の位置を検出して、検出結果を制御部１５に出力する。制御部１５は、レンズ位置検出部３４の検出結果に基づいて、ズーム駆動部３２及びフォーカス駆動部３３の動作を制御し、ズームレンズ３６及びフォーカスレンズ３８の位置を調整する。

画像信号処理部１７は、制御部１５の指示に基づいて、撮像部１２（撮像素子３１）から入力される画像信号を増幅したり、所定の形式の画像信号に変換したりする処理を行い、処理後の画像信号を、出力端子１４から図示しないケーブルを介して外部装置に出力する。また、画像信号処理部１７は、制御部１５の指示に基づいて、記憶部１６に記憶されている所定の画像データに基づく画像信号を出力することができる。つまり、画像信号処理部１７は、撮像部１２で撮像された画像（撮像画像）を表す画像信号を出力する状態と、所定の画像データに基づく画像信号を出力する状態とを、制御部１５の指示に応じて切り替えることができる。

ここで、本実施形態のレンズユニット３０において、フォーカスレンズ３８の合焦位置は、被写体距離に応じて変化するとともに、ズームレンズ３６の位置、即ち焦点距離（画角）によっても変化する。

図３は、ズームレンズ３６の位置とフォーカスレンズ３８の合焦位置との関係を示すグラフである。本図において、横軸は、ズームレンズ３６の位置を表し、左側をワイド端、右側をテレ端としている。また、縦軸は、フォーカスレンズ３８の位置を表し、上側に向かうほど、至近の被写体距離に対応した位置になっている。

図中に示した３つの曲線は、それぞれ被写体距離が５ｃｍ、１ｍ、∞の場合の合焦位置の軌跡を表している。このように、フォーカスレンズ３８の合焦位置は、被写体距離によって異なる軌跡を描くとともに、ズームレンズ３６の位置に応じて変化している。また、ワイド側では被写界深度が深いため、被写体距離による合焦位置の差は小さいが、テレ側に行くほど被写界深度が浅くなるため、被写体距離による合焦位置の差が大きくなっている。

本実施形態では、ズームレンズ３６の位置に応じて合焦位置がこのように変化するため、被写体距離が一定でも、ズームレンズ３６の位置を変化させると、ピントがずれてしまう。このため、合焦した状態を保ちながらズーム操作が可能となるように、制御部１５は、ズームレンズ３６の移動に連動させてフォーカスレンズ３８を図３のグラフに従って移動させるようにしている。

図４は、ズームレンズ３６の位置と被写体距離とに応じた合焦位置を表すデータテーブルを示す図であり、書画カメラ１は、このデータテーブルを記憶部１６に保持している。
図４に示すように、データテーブルＴＢは、ズームレンズ３６の位置Ｚと、被写体距離Ｄに基づいて、フォーカスレンズ３８の合焦位置を導くためのテーブルであり、図３のグラフに基づいて生成されている。ここで、ズームレンズ３６の位置Ｚを表す数値は、焦点距離（画角）に応じた画像の倍率を表しており、データテーブルＴＢには、１倍のワイド端から１２倍のテレ端までに対応するデータが含まれている。また、被写体距離Ｄは、無限遠（∞）から至近（５ｃｍ）に至る合焦可能な範囲が複数に区分されており、データテーブルＴＢには、各区分に対応するデータが含まれている。

制御部１５は、ズームレンズ３６の位置に応じて、フォーカスレンズ３８をデータテーブルＴＢに従って移動させることにより、合焦状態を保つようにしている。例えば、被写体距離が無限遠の場合で、ズームレンズ３６の位置をワイド端からテレ端に変化させる場合には、制御部１５は、合焦状態を保つために、ズームレンズ３６の位置に応じてフォーカスレンズ３８の位置をａ１、ａ２、…、ａ１２と変化させる。同様に、被写体距離が至近（５ｃｍ）の場合で、ズームレンズ３６の位置をワイド端からテレ端に変化させる場合には、制御部１５は、合焦状態を保つために、ズームレンズ３６の位置に応じてフォーカスレンズ３８の位置をｅ１、ｅ２、…、ｅ１２と変化させる。

ただし、データテーブルＴＢに従ってフォーカスレンズ３８の位置を調整しても、ワイド端では被写界深度が深く、テレ端では被写界深度が浅いため、ワイド端で合焦しているように見えたにも拘らず、テレ側に変化するにつれてピントのずれが目立ってしまう場合が生じ得る。このため、本実施形態の書画カメラ１は、起動時やフォーカスキー２３が操作された際のオートフォーカス処理において、ズームレンズ３６を被写界深度が浅いテレ端に一時的に移動してから合焦位置を検出し、その後でズームレンズ３６の位置を本来の位置に戻すようにしている。

図５は、書画カメラ１の起動時の動作について説明するためのフローチャートである。
書画カメラ１に商用電源が投入されると、制御部１５は、制御プログラムに従った動作を開始する。商用電源が供給された直後には、書画カメラ１は、スタンバイ状態（電源オフの状態）であり、ユーザーによる入力操作部１３の電源キー２１の操作を待機している。そして、ユーザーにより電源キー２１が操作されると、書画カメラ１は、図５に示すフローに従って動作する。なお、ユーザーは、撮像部１２の撮像範囲内に被写体Ｍを載置した状態で電源キー２１を操作するものとする。

図５に示すように、ステップＳ１０１では、制御部１５は、各種初期化処理を実施する。例えば、ズームレンズ３６やフォーカスレンズ３８を所定の位置（初期位置）に移動させる処理や、撮像部１２の準備が整うまでの間、撮像画像の代わりに所定の画像（初期画像）の画像情報を画像信号処理部１７から出力させる処理等を行う。

ステップＳ１０２では、制御部１５は、ズーム駆動部３２に指示をして、ズームレンズ３６をテレ端（倍率が１２倍になる位置）、即ちズームレンズ３６の可動範囲の中で、焦点距離が最大で画角が最小となる位置に移動させる。

ステップＳ１０３では、制御部１５は、被写体Ｍを撮像した画像に基づいて合焦位置を検出する。具体的には、制御部１５は、フォーカス駆動部３３に指示をしてフォーカスレンズ３８の位置を少しずつ変化させながら、撮像素子３１で撮像された画像のコントラストを導出し、コントラストが最大となる位置を合焦位置として決定する。なお、フォーカスレンズ３８の位置を少しずつ変化させる際に、いずれか一方の端から他方の端までを順に変化させる態様とすると処理に長い時間を要してしまうため、現在のフォーカスレンズ３８の位置からいずれかの方向に位置を変化させながら最大コントラスト位置を検出することが望ましい。このとき、いずれかの方向に少し移動させた位置でのコントラストが、現在の位置でのコントラストよりも低下する場合には、反対方向に移動させながら最大コントラスト位置を検出すればよい。また、反対方向に少し移動させた位置でもコントラストが低下する場合には、現在の位置が合焦位置であると判断して、その時点で処理を終了してもよい。

ステップＳ１０４では、制御部１５は、図４に示したデータテーブルＴＢを参照して、検出した合焦位置から被写体距離を導出する。具体的には、ズームレンズ３６の位置がテレ端（１２倍の位置）であるため、制御部１５は、テレ端に対応する合焦位置（ａ１２〜ｅ１２）の中から、検出された合焦位置に近いものを特定し、特定した合焦位置に基づいて被写体距離を導出する。例えば、検出された合焦位置がｄ１２に近い場合には、被写体距離は約３０ｃｍとなる。

ステップＳ１０５では、制御部１５は、ズーム駆動部３２に指示をして、ズームレンズ３６をワイド端（倍率が１倍になる位置）、即ちズームレンズ３６の可動範囲の中で、焦点距離が最小で画角が最大となる位置に移動させる。

ステップＳ１０６では、制御部１５は、図４に示したデータテーブルＴＢを参照して、ステップＳ１０４で導出した被写体距離、及び現在のズームレンズ３６の位置（ワイド端）に対応するフォーカスレンズ３８の位置を導く。そして、フォーカス駆動部３３に指示をして、この位置にフォーカスレンズ３８を移動させる。例えば、導出した被写体距離が３０ｃｍの場合には、制御部１５は、ワイド端に対応するｄ１にフォーカスレンズ３８を移動させる。これにより、レンズユニット３０は、ワイド端において被写体Ｍにピントが合う状態となり、撮像部１２による撮像の準備が整う。

ステップＳ１０７では、制御部１５は、画像信号処理部１７に指示をして、初期画像に代えて撮像画像（画像情報）の出力を開始させて、フローを終了する。この結果、ワイド端において被写体Ｍにピントが合った画像の画像情報が出力端子１４から出力される。

このように、書画カメラ１は、起動時において、ズームレンズ３６を被写界深度が浅いテレ端に移動させた状態で合焦位置を検出し、その後でズームレンズ３６をワイド端に移動させている。このため、この後にユーザーがズームキー２２を操作してズームレンズ３６をワイド端からテレ側に移動させても、合焦状態を維持することができる。なお、図５に示したフローにおいて、ステップＳ１０２〜Ｓ１０６がオートフォーカス処理に相当する。ここで、ステップＳ１０５でズームレンズ３６をワイド端に移動させているのは、起動直後には広い範囲（例えば、被写体Ｍの全体）を撮像する状態にしておくほうが、その後で撮像範囲（拡大すべき範囲）をユーザーが選んだりする際の利便性が高まるためである。

図６は、フォーカスキー２３が操作された際の書画カメラ１の動作について説明するためのフローチャートであり、フォーカスキー２３が操作された際に実施されるオートフォーカス処理を示している。電源オンの状態において、ユーザーによりフォーカスキー２３が操作されると、書画カメラ１は、図６に示すフローに従って動作する。

図６に示すように、ステップＳ２０１では、制御部１５は、レンズ位置検出部３４の検出結果に基づいて、現在のズームレンズ３６の位置を検出し、所定の位置よりもテレ側にあるか否かを判断する。そして、ズームレンズ３６が所定の位置よりもテレ側にある場合にはステップＳ２０２に移行し、所定の位置よりもテレ側にはない場合、即ち所定の位置又はそれよりもワイド側にある場合にはステップＳ２０４に移行する。

ズームレンズ３６が所定の位置よりもテレ側にあってステップＳ２０２に移行した場合には、制御部１５は、ステップＳ１０３と同じ動作を行って合焦位置を検出する。そして、ステップＳ２０３では、制御部１５は、フォーカス駆動部３３に指示をして、検出された合焦位置にフォーカスレンズ３８を移動させてフローを終了する。このように、ズームレンズ３６が所定の位置よりもテレ側にある場合には、被写界深度が浅く、その後でズーム操作を行ってもピントのずれが目立ちにくいため、ズームレンズ３６の位置を変えずに合焦位置を検出する。

一方、ズームレンズ３６が所定の位置よりもテレ側にはなくてステップＳ２０４に移行した場合には、制御部１５は、現在のズームレンズ３６の位置を自らのＲＡＭに記憶する。

ステップＳ２０５〜Ｓ２０７については、上述したステップＳ１０２〜Ｓ１０４と同一である。つまり、ステップＳ２０５では、制御部１５は、ズーム駆動部３２に指示をして、ズームレンズ３６をテレ端に移動させ、ステップＳ２０６では、合焦位置を検出する。そして、ステップＳ２０７では、制御部１５は、図４に示したデータテーブルＴＢを参照して、検出された合焦位置から被写体距離を導出する。

ステップＳ２０８では、制御部１５は、フォーカスキー２３が操作された時点のズームレンズ３６の位置を復元する。具体的には、制御部１５は、ステップＳ２０４でＲＡＭに記憶したズームレンズ３６の位置を読み出し、ズーム駆動部３２に指示をして、ズームレンズ３６をテレ端からこの位置に移動させる。

ステップＳ２０９では、制御部１５は、図４に示したデータテーブルＴＢを参照して、ステップＳ２０７で導出した被写体距離、及び現在のズームレンズ３６の位置に対応するフォーカスレンズ３８の位置を導く。そして、フォーカス駆動部３３に指示をして、この位置にフォーカスレンズ３８を移動させてフローを終了する。この結果、被写体Ｍにピントが合った画像の画像情報が出力端子１４から出力される。

このように、ズームレンズ３６が所定の位置よりもテレ側にはない状態でフォーカスキー２３が操作された場合には、書画カメラ１は、ズームレンズ３６を被写界深度が浅いテレ端に移動させた状態で合焦位置を検出し、その後でズームレンズ３６を元の位置に移動させている。このため、この後にユーザーがズームキー２２を操作してズームレンズ３６を移動させても、合焦状態を維持することができる。

以上説明したように、本実施形態の書画カメラ１によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）本実施形態の書画カメラ１によれば、ズームレンズ３６の位置をテレ端に位置させた状態で合焦位置を検出し、検出後にズームレンズ３６を本来の位置（基準位置）に移動させている。つまり、被写界深度が最も浅い位置で合焦位置を検出するため、基準位置で合焦位置を検出する場合よりも合焦位置を正確に検出することが可能となる。この結果、その後でズーム操作を行っても、合焦位置を調整し直す必要がない。

（２）本実施形態の書画カメラ１によれば、起動時にオートフォーカス処理が実施されるため、起動後に合焦するための処理を別途行う必要がなくなり、利便性が向上する。

（３）本実施形態の書画カメラ１によれば、起動時にオートフォーカス処理を行った後に、ズームレンズ３６をワイド端に移動して広い範囲を撮像するため、その後で撮像範囲（拡大すべき範囲）を選ぶ際の利便性が向上する。

（４）本実施形態の書画カメラ１によれば、フォーカスキー２３が操作された場合には、ズームレンズ３６をテレ端に移動させて合焦位置を検出した後で、フォーカスキー２３が操作された時点の位置にズームレンズ３６を移動させるため、オートフォーカス処理の前後でズーム状態（焦点距離）が変わらずに済む。

（５）本実施形態の書画カメラ１によれば、フォーカスキー２３が操作された場合のオートフォーカス処理において、ズームレンズ３６の位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、ズームレンズ３６の位置を変えずに合焦位置を検出するため、合焦位置の検出に要する時間を短縮することが可能となる。

なお、本実施形態では、制御部１５が合焦制御部に相当する。また、入力操作部１３の電源キー２１が起動操作部に相当し、入力操作部１３のフォーカスキー２３が合焦操作部に相当する。また、起動時のオートフォーカス処理では、ワイド端が基準位置（合焦位置を検出した後にズームレンズ３６が移動すべき位置）であり、フォーカスキー２３が操作された場合のオートフォーカス処理では、フォーカスキー２３が操作された時点におけるズームレンズ３６の位置が基準位置である。

（変形例）
また、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。

上記実施形態において、オートフォーカス処理に要する時間を短縮するために、オートフォーカス処理中のフォーカスレンズ３８の可動範囲を、使用頻度の高い範囲に限定するようにしてもよい。そして、実際の合焦位置が上記可動範囲外にある場合には、手動でフォーカス調整をさせる態様にしてもよい。また、撮像部１２の基端部１２ｂに対する本体１２ａの回転状態を検知して、回転状態に応じて可動範囲を切り替えるようにしてもよい。例えば、レンズユニット３０が下を向いているときには至近側（例えば、５ｃｍ〜３０ｃｍ）を可動範囲とし、レンズユニット３０が水平の時には∞側（例えば、１ｍ〜∞）を可動範囲とすることができる。

上記実施形態では、コントラストが最大となる位置を合焦位置とするコントラスト検出方式によってオートフォーカス処理を行っているが、オートフォーカスの方式はコントラスト検出方式に限定されず、撮像素子３１で撮像された画像に基づいて合焦を判定する方式であれば他の方式を採用してもよい。

上記実施形態では、オートフォーカス処理をテレ端で実施しているが、オートフォーカス処理を実施する際のズームレンズ３６の位置はテレ端に限定されない。ただし、被写界深度が浅い位置で実施する必要があるため、テレ端近傍であることが望ましい。また、オートフォーカス処理を実施する際のズームレンズ３６の位置を、被写界深度によって定めるようにしてもよい。例えば、被写界深度が１０ｍｍ以下となる位置でオートフォーカス処理を実施してもよいし、ピントのずれをさらに抑制するために、被写界深度が５ｍｍ以下となる位置で実施するようにしてもよい。

上記実施形態において、オートフォーカス処理中は、撮像画像の画像情報を出力端子１４から出力させるようにしてもよいし、他の画像（例えば、初期画像）の画像情報を出力させるようにしてもよい。

１…書画カメラ、１０…筐体、１１…支持アーム、１１ａ…第１アーム、１１ｂ…第２アーム、１２…撮像部、１２ａ…本体、１２ｂ…基端部、１３…入力操作部、１４…出力端子、１５…制御部、１６…記憶部、１７…画像信号処理部、２１…電源キー、２２…ズームキー、２３…フォーカスキー、３０…レンズユニット、３１…撮像素子、３２…ズーム駆動部、３３…フォーカス駆動部、３４…レンズ位置検出部、３５…固定レンズ、３６…ズームレンズ、３７…固定レンズ、３８…フォーカスレンズ、Ａｘ…光軸、Ｍ…被写体。

Claims (14)

1. ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズユニットと、
   前記レンズユニットを通して入射される光を受光して撮像を行う撮像素子と、
   前記ズームレンズを光軸方向に移動させて、焦点距離を変化させるズーム駆動部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させて、フォーカス状態を変化させるフォーカス駆動部と、
   前記フォーカス駆動部により前記フォーカスレンズの位置を変化させながら前記撮像素子に撮像を行わせ、前記撮像素子の撮像結果に基づいて合焦位置を検出するとともに、検出された前記合焦位置に基づいて合焦を行う合焦制御部と、
   を備え、
   前記合焦制御部は、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを所定の基準位置よりもテレ側に位置させた状態で前記合焦位置を検出し、検出後に前記ズームレンズを前記基準位置に移動させることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記合焦制御部は、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズをテレ端に位置させた状態で前記合焦位置を検出することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１又は２に記載の撮像装置であって、
   当該撮像装置の起動を指示する操作を受け付ける起動操作部をさらに備え、
   前記合焦制御部は、前記起動操作部が前記操作を受け付けた場合に前記合焦位置を検出して合焦を行うことを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置であって、
   前記基準位置は、ワイド端であることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   前記合焦制御部は、前記フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内で前記フォーカスレンズの位置を変化させて前記合焦位置を検出することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の撮像装置であって、
   合焦を指示する操作を受け付ける合焦操作部をさらに備え、
   前記合焦制御部は、前記合焦操作部が前記操作を受け付けた場合に前記合焦位置を検出して合焦を行い、
   前記基準位置は、前記合焦操作部が前記操作を受け付けた時点における前記ズームレンズの位置であることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置であって、
   前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出部をさらに備え、
   前記合焦制御部は、前記レンズ位置検出部で検出された前記ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、前記ズームレンズの位置を変えずに前記合焦位置を検出することを特徴とする撮像装置。
8. ズームレンズ及びフォーカスレンズを含むレンズユニットと、
   前記レンズユニットを通して入射される光を受光して撮像を行う撮像素子と、
   前記ズームレンズを光軸方向に移動させて、焦点距離を変化させるズーム駆動部と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に移動させて、フォーカス状態を変化させるフォーカス駆動部と、
   を備えた撮像装置の制御方法であって、
   前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを所定の基準位置よりもテレ側に位置させるズーム位置変更ステップと、
   前記ズーム位置変更ステップの後で、前記フォーカス駆動部により前記フォーカスレンズの位置を変化させながら前記撮像素子に撮像を行わせ、前記撮像素子の撮像結果に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、
   前記合焦位置検出ステップの後に、前記ズーム駆動部により前記ズームレンズを前記基準位置に移動させるズーム位置復元ステップと、
   検出された前記合焦位置に基づいて合焦を行う合焦ステップと、
   を備えたことを特徴とする撮像装置の制御方法。
9. 請求項８に記載の撮像装置の制御方法であって、
   前記ズーム位置変更ステップでは、前記ズームレンズをテレ端に位置させることを特徴とする撮像装置の制御方法。
10. 請求項８又は９に記載の撮像装置の制御方法であって、
    当該撮像装置の起動を指示する操作を受け付ける起動操作ステップをさらに備え、
    前記ズーム位置変更ステップ、前記合焦位置検出ステップ、前記ズーム位置復元ステップ、及び前記合焦ステップは、前記起動操作ステップに引き続いて行われることを特徴とする撮像装置の制御方法。
11. 請求項１０に記載の撮像装置の制御方法であって、
    前記基準位置は、ワイド端であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
12. 請求項８〜１１のいずれか一項に記載の撮像装置の制御方法であって、
    前記合焦位置検出ステップでは、前記フォーカスレンズの可動範囲よりも狭い範囲内で前記フォーカスレンズの位置を変化させて前記合焦位置を検出することを特徴とする撮像装置の制御方法。
13. 請求項８〜１２のいずれか一項に記載の撮像装置の制御方法であって、
    合焦を指示する操作を受け付ける合焦操作ステップをさらに備え、
    前記ズーム位置変更ステップ、前記合焦位置検出ステップ、前記ズーム位置復元ステップ、及び前記合焦ステップは、前記合焦操作ステップの後で行われ、
    前記基準位置は、前記合焦操作ステップで前記操作を受け付けた時点における前記ズームレンズの位置であることを特徴とする撮像装置の制御方法。
14. 請求項１３に記載の撮像装置の制御方法であって、
    前記ズームレンズの位置を検出するレンズ位置検出ステップをさらに備え、
    前記合焦位置検出ステップでは、前記レンズ位置検出ステップで検出された前記ズームレンズの位置が所定の位置よりもテレ側の場合には、前記ズームレンズの位置を変えずに前記合焦位置を検出することを特徴とする撮像装置の制御方法。

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