JP2014021150A - 焦点調節装置および焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フォーカスレンズの移動方向を適切に設定してコントラスト方式のオートフォーカス処理を行うことにより、高速な焦点調節動作が可能となる焦点調節装置および焦点調節方法を提供する。
【解決手段】カメラの姿勢が水平でないか否かを判定し（Ｓ２１）、この判定の結果、カメラの姿勢が水平でない場合には、カメラの姿勢（Ｓ２５）と被写体の動きの方向（Ｓ２７、Ｓ２９）に応じて、レンズ駆動方向を設定し（Ｓ３３〜Ｓ３９）、コントラスＡＦのためのスキャン動作を、設定された上記レンズ駆動方向に行う（Ｓ５）。
【選択図】 図３

Description

本発明は、撮像部を備えた焦点調節装置および焦点調節方法に関する。

オートフォーカス制御方式の一つとして、コントラスト方式が知られている。このコントラスト方式は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら被写体像の画像データを取得し、この取得した画像データについてコントラストを算出し、被写体像のコントラストが極大となるフォーカスレンズの位置を合焦とする制御方式である。

このようなコントランスＡＦ方式では、フォーカスレンズをいずれかの光軸方向に移動させないと、いずれの方向に合焦位置があるかが分からない。そこで、特許文献１に開示の焦点調節装置では、フォーカスレンズを光軸上で微小振動させるウォブリング動作を行い、微小振動させた位置でのコントラストの変化から合焦位置が現在のフォーカスレンズに対してどちらの方向にあるのかを判断している。

特開２０１０−２５６５１９号公報

ウォブリング動作を行うことにより、フォーカスレンズの移動方向を決定できるようになる。しかし、被写体が移動している場合や、またカメラが動いている場合には、コントラストが不規則に変化する場合があり、フォーカスレンズの正しい移動方向を検出することができないという問題がある。また、誤った方向にフォーカスレンズを移動させてしまうと、移動方向を逆転させなければならず、このため合焦に要する時間が長くなってしまい、またライブビュー表示の見栄えが悪くなってしまう。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、フォーカスレンズの移動方向を適切に設定してコントラスト方式のオートフォーカス処理を行うことにより、高速な焦点調節動作が可能となる焦点調節装置および焦点調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係る焦点調節装置は、光学系による光学像を撮像素子に結像させて、上記光学像に基づく画像信号を生成する撮像部を有し、上記画像信号に基づいて上記光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う焦点調節装置において、上記焦点調節装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、上記画像信号に基づいて撮影画面内の像の移動を検出する像移動検出部と、上記姿勢検出部により検出された姿勢と上記像移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、上記光学系の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部と、を有する。

第２の発明に係る焦点調節装置は、上記第１の発明において、上記像移動検出部は、上記画像信号内の上下方向の移動を検出する。
第３の発明に係る焦点調節装置は、上記第２の発明において、上記像移動検出部は、上記画像信号に基づいて動きベクトルを算出し、該動きベクトルに基づいて上下方向を検出する。

第４の発明に係る焦点緒節装置は、光学系による光学像を撮像素子に結像させて、上記光学像に基づく画像信号を生成する撮像部を有し、上記画像信号に基づいて上記光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う焦点調節装置において、上記焦点調節装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、上記焦点調節装置の移動を検出する移動検出部と、上記姿勢検出部により検出された姿勢と上記移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、上記光学系の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部と、を有する。

第５の発明に係る焦点調節装置は、上記第１または第４の発明において、上記姿勢検出部は、上記焦点調節装置の仰俯角方向の姿勢を検出する。
第６の発明に係る焦点調節装置は、上記第４の発明において、上記移動検出部は、上記焦点調節装置のチルト方向の移動を検出する。
第７の発明に係る焦点調節装置は、上記第６の発明において、上記移動検出部は、ジャイロセンサにより、上記焦点調節装置のチルト方向の移動を検出する。

第８の発明に係る焦点調節方法は、カメラの姿勢が水平でないか否かを判定し、上記判定の結果、カメラの姿勢が水平でない場合には、カメラの姿勢と被写体の動きの方向に応じて、レンズ駆動方向を設定し、コントラスＡＦのためのスキャン動作を、設定された上記レンズ駆動方向に行う。

第９の発明に係る焦点調節方法は、カメラの姿勢が水平でないか否かを判定し、上記判定の結果、カメラの姿勢が水平でない場合には、カメラの姿勢とカメラの動きの方向に応じて、レンズ駆動方向を設定し、コントラスＡＦのためのスキャン動作を、設定された上記レンズ駆動方向に行う。

本発明によれば、フォーカスレンズの移動方向を適切に設定してコントラスト方式のオートフォーカス処理を行うことにより、高速な焦点調節動作が可能となる焦点調節装置および焦点調節方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気回路を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るカメラの動画ＡＦ処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの被写体移動方向判定１の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係るカメラの被写体移動方向判定２の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラを俯角から下方向へチルトさせる様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラを俯角から上方向へチルトさせる様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラを仰角から上方向へチルトさせる様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラを仰角から下方向へチルトさせる様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が俯角であり、かつ動きベクトルが上方向である場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が俯角であり、かつ動きベクトルが下方向である場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が仰角であり、かつ動きベクトルが上方向である場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が仰角であり、かつ動きベクトルが下方向である場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が俯角であり、かつ上方向へ流し撮りしている場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が俯角であり、かつ下方向へ流し撮りしている場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が仰角であり、かつ上方向へ流し撮りしている場合の様子を示す図である。 本発明の一実施形態におけるカメラにおいて、カメラの姿勢が仰角であり、かつ下方向へ流し撮りしている場合の様子を示す図である。

以下、図面に従って本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の好ましい一実施形態に係るカメラは、デジタルカメラであり、光学系による光学像を撮像素子に結像させて、光学像に基づく画像信号を生成する撮像部を有し、画像信号に基づいて光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う。具体的には、後述するように、撮影レンズ１０１によって被写体像を撮像素子１０５上に形成し、この撮像素子１０５によって被写体像に基づく画像信号を生成する。そして、撮影レンズ１０１を光軸方向に移動させながら、画像信号のコントラストを検出し、このコントラストが極大となる位置に撮影レンズ１０１を移動させることにより、撮影レンズ１０１の焦点調節を行う。

図１は、本発明の一実施形態に係るカメラの主として電気回路を示すブロック図である。撮影レンズ１０１は、複数の光学レンズによって構成され、フォーカスレンズを光軸方向に移動させることによりピント状態が変化する。撮影レンズ１０１は、レンズ駆動部１１５に接続されており、レンズ駆動部１１５は、レンズＣＰＵ１１３からの制御信号に従って、撮影レンズ１０１を光軸方向に移動させる。なお、この撮影レンズ１０１は単焦点レンズであってもよく、またズームレンズであっても構わない。

撮影レンズ１０１の光軸上にシャッタ１０３が配置されている。シャッタ１０３は、レンズシャッタやフォーカルプレーンシャッタ等から構成され、撮影レンズ１０１を通過した被写体光束の開閉を行う。シャッタ１０３はシャッタ制御回路１０９に接続されており、シャッタ１０３はシャッタ制御回路１０９からの制御信号に従ったシャッタ速度で、被写体光束の開閉時間の制御を行う。

シャッタ１０３の後方であって、撮影レンズ１０１の光軸上には、撮像素子１０５が配置されている。撮像素子１０５は、被写体像を所定の周期で繰り返し画像信号に変換し、撮像制御回路１０７に出力する。撮像素子１０５としては、ＣＣＤイメージセンサやＭＯＳイメージセンサ等のイメージンセンサであればよい。

撮像素子１０５は、撮像制御回路１０７に接続されており、この撮像制御回路１０７は、本体ＣＰＵ１１１からの制御に従って、撮像素子１０５から画像信号を読出し、ＡＤ変換等の処理を施してから本体ＣＰＵ１１１に出力する。

本体ＣＰＵ１１１は、前述のシャッタ制御回路１０９、撮像制御回路１０７、レンズＣＰＵ１１３以外に、傾き検知回路１２３、フラッシュＲＯＭ（ＦＲＯＭ）１２５、ＲＡＭ１２７、ＡＦ制御回路１２９、ＡＥ制御回路１３１、追尾処理回路１３３、画像処理回路１３５、表示回路１３７、操作スイッチ検出回路１３９等に接続されている。

本体ＣＰＵ１１１は、ＦＲＯＭ１２５に記憶されたプログラムに従ってカメラ全体の制御を行う。また、本体ＣＰＵ１１１は、姿勢検出部として機能するジャイロセンサ１２１や傾き検知回路１２３により検出された姿勢と、像移動検出部として機能する追尾回路１３３により検出された移動量と移動方向に基づき、光学系（撮影レンズ１０１）の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部としての機能を果たす。この焦点調節部としての機能の詳細については、図３に示す被写体移動方向判定１のフローを用いて後述する。

また、本体ＣＰＵ１１１は、姿勢検出部として機能するジャイロセンサ１２１や傾き検出回路１２３により検出された姿勢と、移動検出部として機能する傾き検知回路１２３により検出された移動量と移動方向に基づき、光学系（撮影レンズ１０１）の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部としての機能を果たす。この焦点調節部としての機能の詳細については、図４に示す被写体移動方向判定２のフローを用いて後述する。

レンズＣＰＵ１１３は、フラッシュＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶されたプログラムに従って動作し、本体ＣＰＵ１１１からの制御信号に応じて、レンズ鏡筒内の制御を行う。コントラストＡＦによる焦点調節を行う場合には、本体ＣＰＵ１１１からの制御信号に応じてレンズ駆動回路１１５を制御し、撮影レンズ１０１内のフォーカスレンズを光軸方向に駆動する。なお、レンズＣＰＵ１１３を省略し、本体ＣＰＵ１１１が直接レンズ駆動回路１１５を制御するようにしても構わない。

ジャイロセンサ１２１は、カメラの姿勢に応じて傾き検知信号を傾き検知回路１２３に出力する。傾き検知回路１２３は、ジャイロセンサ１２１からの傾き検知信号を入力し、信号処理した後、本体ＣＰＵ１１１に出力する。また、なお、本実施形態においては、ジャイロセンサを用いているが、これに限らずカメラの姿勢を検知できるセンサであればよい。

ジャイロセンサ１２１と傾き検知回路１２３は、焦点調節装置の姿勢を検出する姿勢検出部としての機能を果たす。すなわち、傾き検知回路１２３の検知出力に基づいて、カメラの姿勢が水平か否か（図３のＳ２１、図４のＳ４１参照）、またカメラの姿勢が水平より下を向いているか（俯角か）それとも上を向いているか（仰角か）（図３のＳ２５、図４のＳ４５）等を検知する。この姿勢検出部は、焦点調節装置の仰俯角方向姿勢を検出する。

また、ジャイロセンサ１２１と傾き検知回路１２３は、焦点調節装置の移動を検出する移動検出部としての機能を果たす。すなわち、傾き検知回路１２３の検知出力の時間変化に基づいて、カメラが仰角方向に動いているか（図４のＳ４８、図６、図７等参照）、またはカメラが俯角方向に動いているか（図４のＳ５０、図５、図８、等参照）等を検知する。移動検出部は、焦点調節装置のチルト方向の移動を検出し、またジャイロセンサにより焦点調節方向のチルト方向の移動を検出する。

ＦＲＯＭ１２５は、電気的に書き換え可能な不揮発性のメモリであり、本体ＣＰＵ１１１用のプログラムの他、各種調整値等、種々のデータを記憶する。また、ＲＡＭ１２７は、電気的な書き換え可能な揮発性のメモリであり、本体ＣＰＵ１１１の演算用に種々のデータを一時記憶し、また画像データ等を一時的に記憶する。

ＡＦ制御回路１２９は、撮像制御回路１０７から本体ＣＰＵ１１１が入力した画像信号に基づいて被写体像のコントラストを算出する。本体ＣＰＵ１１１は、ＡＦ制御回路１２９が算出したコントラストに基づいて、レンズＣＰＵ１１３およびレンズ駆動回路１１５介して撮影レンズ１０１のフォーカスレンズの駆動制御を行う。

ＡＥ制御回路１３１は、撮像制御回路１０７から本体ＣＰＵ１１１が入力した画像信号に基づいて被写体輝度を算出し、この被写体輝度に基づいて、本体ＣＰＵ１１１はシャッタ１０３のシャッタ速度等の露出制御値を算出する。この算出されたシャッタ速度は、シャッタ制御回路１０９に出力され、シャッタ１０３のシャッタ速度制御がなされる。

追尾処理回路１３３は、撮像制御回路１０７から本体ＣＰＵ１１１が入力した画像信号に基づいて、追尾を行う。すなわち、まず、最初に画像信号の中から追尾すべき追尾対象を検出し、以後、撮像素子１０５から画像信号が読み出されるたびに、追尾対象の周辺の画像信号の差分に基づいて追尾対象を追跡する。この追尾対象の移動量と移動方向から動きベクトルを算出する。このように、追尾処理回路１３３は、画像信号に基づいて撮影画面内の像の移動を検出する像移動検出部としての機能を果たす。

像移動検出部として機能する追尾処理回路１３３は、画像信号内の上下方向の移動を検出する（図３のＳ２７、Ｓ２９、図９−図１２参照）。また、像移動検出部として機能する追尾処理回路１３３は、画像信号に基づいて動きベクトルを算出し、該動きベクトルに基づいて上下方向を検出する（図３のＳ２７、Ｓ２９参照）。

画像処理回路１３５は、撮像制御回路１０７から本体ＣＰＵ１１１が入力した画像信号に対して画像処理を施す。画像処理としては、オプティカルブラック減算処理、ホワイトバランス補正処理、同時化処理、ガンマ・色再現処理、カラーマトリックス演算処理、エッジ強調処理、ノイズリダクション処理等、種々の処理を行う。また、ライブビュー表示するための画像処理、記録媒体に記録するための画像処理、記録媒体から読み出した画像データを再生表示するための画像処理等、種々の処理も行う。

表示回路１３７は、表示素子１４１に接続されており、表示素子１４１での表示制御を行う。表示素子１４１としては、液晶表示素子（ＬＣＤ）や有機ＥＬ素子等、種々の表示素子が用いられる。表示素子１４１には、ライブビュー表示、再生表示、メニュー画面表示等、種々の表示がなされる。

操作スイッチ検出回路１３９は、操作部１４３に接続されており、操作部１４３内の種々の操作部材の操作状態を検出する。操作部１４３内の操作部材としては、電源スイッチ、レリーズ釦、再生釦、メニュー釦、十字釦、ＯＫ釦等がある。

次に、本発明の一実施形態における動画ＡＦ処理の動作について図２ないし図４に示すフローチャートを用いて説明する。これらのフローチャートは、ＦＲＯＭ１２５に記憶されたプログラムに従って本体ＣＰＵ１１１が実行する。

図２に示す動画ＡＦ処理がスタートすると、まず、被写体移動方向判定１を実行する（Ｓ１）。ここでは、カメラの姿勢が水平でない場合、すなわち俯角（下向き）か仰角（上向き）の場合に被写体の動きベクトルが上方向か下方向かに応じて、コントラストＡＦを行う際の撮影レンズ１０１のスキャン方向を決定する。この被写体移動方向判定１の詳しい動作については、図３を用いて後述する。

被写体移動方向判定１を行うと、次に、被写体移動方向判定２を実行する（Ｓ３）。ここでは、カメラの姿勢が水平でない場合、すなわち俯角（下向き）か仰角（上向き）の場合にカメラの動き方向が上か下かに応じて、コントラストＡＦを行う際の撮影レンズ１０１のスキャン方向を決定する。この被写体移動方向判定２の詳しい動作については、図４を用いて後述する。

被写体移動方向判定２を行うと、次に、スキャン動作を行う（Ｓ５）。被写体移動方向判定１および被写体移動方向判定２において、コントラストＡＦのためのレンズ駆動方向が設定されている（図３のＳ３１〜Ｓ３９、または図４のＳ５１〜Ｓ５９）。そこで、このステップでは、この設定されたレンズ駆動方向に、撮影レンズ１０１のスキャン動作を行う。なお、後述するように被写体が動いている場合には、被写体移動方向判定１においてレンズ駆動方向が設定され（図３のＳ３３〜Ｓ３９）、カメラが動いている場合には、被写体移動方向判定２においてレンズ駆動方向が設定される（図４のＳ５３〜Ｓ５９）。

ステップＳ５のスキャン動作において、フォーカスレンズを移動させると共に撮像素子１０５から画像信号が繰り返し出力される。この画像信号が出力されるたびに、ＡＦ制御回路１３１がコントラストを算出する。本体ＣＰＵ１１１は、算出されたコントラストがピークであるか否かを検出する。

スキャン動作を行うと、次に、合焦か否かの判定を行う（Ｓ７）。ここでは、ステップＳ５におけるスキャン動作中にコントラストのピークを検出できたか否かに基づいて判定する。すなわち、ピークを検出できた場合には「合焦」、ピークを検出できなかった場合には「非合焦」と判定する。

ステップＳ７における判定の結果、合焦であった場合には、合焦動作を行う（Ｓ９）。ここでは、スキャン動作を行いながら検出したコントラストのピーク位置に撮影レンズ１０１のフォーカスレンズを移動させる。一方、ステップＳ７における判定の結果、非合焦であった場合には、非合焦動作を行う（Ｓ１１）。合焦位置を検出できないことから、常焦点位置等、予め決められた焦点位置、または非合焦であることの警告表示等を行う。

ステップＳ９において合焦動作を行うと、またはステップＳ１１において非合焦動作を行うと、次に、コントラスト変化検出を行う（Ｓ１３）。合焦動作または非合焦動作を行い、撮影レンズ１０１のスキャン動作を停止した後であっても、動画ＡＦ処理中には、撮像素子１０５から画像信号が出力されるたびに、コントラストを算出している。このステップでは、合焦動作または非合焦動作後、コントラストの変化量を検出する。

続いて、コントラスト変化が有ったか否かを判定する（Ｓ１５）。ここでは、ステップＳ１３において検出したコントラストの変化に基づいて判定する。算出されたコントラストに変化がない場合には、被写体距離に変化がない場合であるので、特段、撮影レンズ１０１の合焦位置を変更する必要がない。しかし、コントラストに変化が有る場合には、被写体の距離が変化した可能性がある。そこで、ステップＳ１５における判定の結果、変化がない場合にはステップＳ１３に戻り、一方、変化があった場合には、ステップＳ１に戻り、スキャン動作を再開してコントラストＡＦで焦点調節を行う。

このように、本実施形態における動画ＡＦ処理においては、ステップＳ５におけるスキャン動作を行うにあたって、被写体移動方向判定１、２を行い、レンズの駆動方向を決定している。このため、高速な焦点調節動作が可能となる。

次に、ステップＳ１における被写体移動方向判定１の詳しい動作について、図３に示すフローチャートを用いて説明する。

被写体移動方向判定１のフローがスタートすると、まず、カメラ姿勢が水平でないか否かを判定する（Ｓ２１）。ここでは、ジャイロセンサ１２１からの傾き検知信号に基づいて、カメラが水平方向でないかを判定する。なお、カメラの撮影レンズ１０１の光軸が水平方向を向いている場合に、水平方向と判定する。また、略水平と判断できる程度であればよく。

ステップＳ２１における判定の結果、カメラ姿勢が水平方向でなかった場合には、次に、動きベクトル＞ｖｃｔｒ ｔｈｒであるか否かを判定する（Ｓ２３）。追尾処理回路１３３は、画像信号に基づいて撮影画面内の像の移動方向と移動量を表す動きベクトルを算出するので、このステップでは、算出された動きベクトルの大きさが、閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒよりも大きいか否かを判定する。閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒは、被写体が移動していると判定できる程度の値であればよい。

ステップＳ２１における判定の結果、カメラ姿勢が水平であった場合、またはステップＳ２３における判定の結果、動きベクトルの大きさが閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒよりも小さい場合には、レンズ駆動方向を不定とする（Ｓ３１）。本実施形態においては、カメラの姿勢と動きベクトルから被写体の移動方向を想定し、想定された移動方向に基づいてレンズ駆動方向を設定するようにしている。しかし、カメラ姿勢が水平の場合、または動きベクトルの大きさが小さい場合には動きベクトルから、被写体の移動方向を想定することができないことから、レンズ駆動方向を不定としている。この場合は、予め決められたレンズ駆動方向にフォーカスレンズを駆動してコントラストＡＦを行う。

ステップＳ２３における判定の結果、動きベクトルの大きさが閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒよりも大きかった場合には、次に、カメラ姿勢が俯角であるか否かを判定する（Ｓ２５）。ここでは、ジャイロセンサ１２１からの傾き検知信号に基づいて、カメラ姿勢が俯角か、すなわちカメラが下を向いているか否かを判定する。

ステップＳ２５における判定の結果、カメラ姿勢が俯角であった場合には、次に、動きベクトル方向が上向きか否かを判定する（Ｓ２７）。ここでは、ステップＳ２３の判定の際に検知した動きベクトルの方向が上であるか否かを判定する。

ステップＳ２７における判定の結果、動きベクトル方向が上向きであった場合には、レンズ駆動方向を近→遠方向に設定する（Ｓ３３）。この状態は、図９に示すように、カメラが下を向いている状態で、被写体１５１が画面中で下から上方向に移動している。すなわち、ＡＦエリア１５３内の被写体１５１は撮影者側から遠方に移動している。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、至近側から無限遠側方向に設定する。

一方、ステップＳ２７における判定の結果、動きベクトル方向が下向きであった場合には、レンズ駆動方向を遠方向→近方向に設定する（Ｓ３５）。この状態は、図１０に示すように、カメラが下を向いている状態で、ＡＦエリア１５３内の被写体１５１が画面中で上から下方向に移動している。すなわち、被写体１５１は遠方から撮影者側に移動している。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、無限遠側から至近側方向に設定する。

ステップＳ２５における判定の結果、カメラ姿勢が俯角でなかった場合、すなわち仰角であった場合には、次に、動きベクトル方向が下か否かを判定する（Ｓ２９）。ここでは、ステップＳ２３の判定の際に検知した動きベクトルの方向が下であるか否かを判定する。

ステップＳ２９における判定の結果、動きベクトル方向が下であった場合には、レンズ駆動方向を近方向→遠方向に設定する（Ｓ３７）。この状態は、図１２に示すように、カメラが上を向いている状態で、ＡＦエリア１５３内の被写体１５１が画面中で上から下方向に移動している。すなわち、被写体１５１は撮影者側から遠方側に移動している。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、至近側から無限遠側方向に設定する。

一方、ステップＳ２９における判定の結果、動きベクトル方向が上であった場合には、レンズ駆動方向を遠方向→近方向に設定する（Ｓ３９）。この状態は、図１１に示すように、カメラが上を向いている状態で、ＡＦエリア１５３内の被写体１５１が画面中で下から上方向に移動している。すなわち、被写体１５１は遠方側から撮影者側に移動している。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、無限遠側から至近側方向に設定する。

ステップＳ３１〜Ｓ３９においてレンズ駆動方向の設定を行うと、元のフローに戻る。このように、被写体移動方向判定１のフローでは、カメラの姿勢が水平でなく（Ｓ２１Ｙｅｓ）、かつ被写体が動いている場合に（Ｓ２３Ｙｅｓ）、カメラの姿勢と、動きベクトルの方向に応じて（Ｓ２５〜Ｓ２９）、スキャン動作を行う際のレンズ駆動方向を設定している（Ｓ３１〜Ｓ３９）。

次に、ステップＳ３における被写体移動方向判定２の詳しい動作について、図４に示すフローチャートを用いて説明する。

被写体移動方向判定２のフローがスタートすると、まず、ステップＳ２１と同様に、カメラ姿勢が水平でないか否かを判定する（Ｓ４１）。ここでは、ジャイロセンサ１２１からの傾き検知信号に基づいて、カメラが水平方向でないかを判定する。なお、カメラの撮影レンズ１０１の光軸が水平方向を向いている場合に、水平方向と判定する。

ステップＳ４１における判定の結果、カメラ姿勢が水平でなかった場合には、次に、動きベクトルの大きさ≦ｖｃｔｒ ｔｈｒであるか否かを判定する（Ｓ４３）。前述したように、追尾処理回路１３３は、画像信号に基づいて撮影画面内の像の移動方向と移動量を表す動きベクトルを算出するので、このステップでは、算出された動きベクトルの大きさが、閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒ以下であるか否かを判定する。なお、閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒは、被写体が静止していると判定できる程度の値であればよい。この閾値はステップＳ２３（図３）における閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒと異ならせても良いが、同一の値であれば、被写体の動きに応じて、被写体移動方向判定１および２のいずれか一方でレンズ駆動方向が設定される。

ステップＳ４１における判定の結果、カメラ姿勢が水平であった場合、またはステップＳ４３における判定の結果、動きベクトルの大きさが閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒ以上の場合には、ステップＳ３１と同様に、レンズ駆動方向を不定とする（Ｓ５１）。本実施形態においては、カメラの姿勢とカメラの動きから被写体の移動方向を想定し、想定された移動方向に基づいてレンズ駆動方向を設定するようにしている。しかし、カメラ姿勢が水平の場合、または動きベクトルの大きさが大きい場合にはカメラの動きから、被写体の移動方向を想定することができないことから、レンズ駆動方向を不定としている。この場合は、予め決められたレンズ駆動方向にフォーカスレンズを駆動してコントラストＡＦを行う。

ステップＳ４３における判定の結果、動きベクトルの大きさが閾値ｖｃｔｒ ｔｈｒ以下の場合には、次に、ステップＳ２５と同様に、カメラ姿勢が俯角であるか否かを判定する（Ｓ４５）。ここでは、ジャイロセンサ１２１からの傾き検知信号に基づいて、カメラ姿勢が俯角か、すなわちカメラが下を向いているか否かを判定する。

ステップＳ４５における判定の結果、カメラ姿勢が俯角であった場合には、次に、カメラの動きが仰角方向か否かを判定する（Ｓ４７）。ここでは、傾き検知回路１２３の検知出力の時間変化に基づいて、カメラが仰角方向に動いているか否かを判定する。

図５に示すように、カメラ１００に遠方から近づいてくる被写体１５１を撮影する場合には、撮影者はカメラと水平線のなす俯角θ１は、次第に大きくなる。従って、俯角θ１が時間と共に大きくなるように変化する場合には、カメラの動きが仰角方向と判定する（俯角から下方向へチルト）。一方、図６に示すように、カメラ１００から遠方に離れていく被写体１５１を撮影する場合には、俯角θ２は、次第に小さくなる。従って、俯角θ２が時間と共に小さくなるように変化する場合には、カメラの動きが俯角方向と判定する（俯角から上方向へチルト）。

ステップＳ４７における判定の結果、カメラの動きが仰角方向であった場合には、レンズ駆動方向を近→遠方向に設定する（Ｓ５３）。この状態は、図６に示すように、被写体１５１が遠方に離れていく場合であり、また図１３に示すように、撮影者はＡＦエリア１５３内の被写体１５１を追いかけるように上方向に流し撮りを行っている。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、至近側から無限遠側方向に設定する。

一方、ステップＳ４７における判定の結果、カメラの動きが仰角方向でなかった場合には、レンズ駆動方向を遠方向→近方向に設定する（Ｓ５５）。この状態は、図５に示すように、被写体１５１が撮影者側に近づいてくる場合であり、また図１４に示すように、撮影者はＡＦエリア１５３内の被写体１５１を追いかけるように下方向に流し撮りを行っている。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、無限遠側から至近側方向に設定する。

ステップＳ４５における判定の結果、カメラ姿勢が俯角でなかった場合、すなわち仰角の場合には、次に、カメラの動きが俯角方向か否かを判定する（Ｓ４９）。ここでは、傾き検知回路１２３の検知出力の時間変化に基づいて、カメラが俯角方向に動いているか否かを判定する。

図７に示すように、カメラ１００を仰角姿勢とし、カメラ１００に遠方から近づいてくる被写体１５１を撮影する場合には、撮影者はカメラと水平線のなす仰角θ３は、次第に大きくなる。従って、仰角θ３が時間と共に大きくなるように変化する場合には、カメラの動きが仰角方向と判定する（仰角から上方向へチルト）。一方、図８に示すように、カメラ１００から遠方に離れていく被写体１５１を撮影する場合には、仰角θ４は、次第に小さくなる。従って、仰角θ４が時間と共に小さくなるように変化する場合には、カメラの動きが俯角方向と判定する（仰角から下方向へチルト）。

ステップＳ４９における判定の結果、カメラの動きが俯角方向であった場合には、レンズ駆動方向を近→遠方向に設定する（Ｓ５７）。この状態は、図８に示すように、被写体１５１が遠方に離れていく場合であり、また図１６に示すように、撮影者はＡＦエリア１５３内の被写体１５１を追いかけるように下方向に流し撮りを行っている。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、至近側から無限遠側方向に設定する。

一方、ステップＳ４９における判定の結果、カメラの動きが俯角方向でなかった場合には、レンズ駆動方向を遠方向→近方向に設定する（Ｓ５９）。この状態は、図７に示すように、被写体１５１が撮影者側に近づいてくる場合であり、また図１５に示すように、撮影者はＡＦエリア１５３内の被写体１５１を追いかけるように上方向に流し撮りを行っている。そこで、この場合のコントラストＡＦのための撮影レンズ１０１のスキャン方向としては、無限遠側から至近側方向に設定する。

ステップＳ５１〜Ｓ５９においてレンズ駆動方向の設定を行うと、元のフローに戻る。このように、被写体移動方向判定２のフローでは、カメラの姿勢が水平でなく（Ｓ４１Ｙｅｓ）、かつ被写体が動きベクトルが所定値以下の場合に（Ｓ４３Ｙｅｓ）、カメラの姿勢と、カメラの動きに応じて（Ｓ４５〜Ｓ４９）、スキャン動作を行う際のレンズ駆動方向を設定している（Ｓ５１〜Ｓ５９）。

以上説明したように、本発明の一実施形態においては、姿勢検出部により検出された姿勢と像移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、光学系の移動方向を決定して焦点調節を行うようにしている（図３参照）。また、姿勢検出部により検出された姿勢と移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、光学系の移動方向を決定して焦点調節を行うようにしている（図４参照）。このため、被写体が移動している場合や、またカメラが動いている場合であっても、フォーカスレンズの移動方向を適切に設定してコントラスト方式のオートフォーカス処理を行うことができる。

なお、本発明の一実施形態においては、被写体移動方向判定１および２によってレンズ駆動方向を判定していたが、被写体が動いている場合もしくは略静止している場合のいずれかで適切にフォーカスレンズの移動方向を設定できなくてもよければ、いずれか一方のみで判定するようにしてもよい。

また、本発明の一実施形態においては、動画ＡＦ処理に本発明を適用した場合について説明したが、ライブビュー表示の際にコントラストＡＦを行う場合等、動画ＡＦ以外に適用しても勿論かまわない。

また、本発明の一実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話、スマートフォーンや携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、コントラストＡＦ方式によって焦点調節装置であれば、本発明を適用することができる。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず」、「次に」等の順番を表現する言葉を用いて説明したとしても、特に説明していない箇所では、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１００・・・カメラ、１０１・・・撮影レンズ、１０３・・・シャッタ、１０５・・・撮像素子、１０７・・・撮像制御回路、１０９・・・シャッタ制御回路、１１１・・・本体ＣＰＵ、１１３・・・レンズＣＰＵ、１１５・・・レンズ駆動回路、１２１・・・ジャイロセンサ、１２３・・・傾き検知回路、１２５・・・ＦＲＯＭ、１２７・・・ＲＡＭ、１２９・・・ＡＦ制御回路、１３１・・・ＡＥ制御回路、１３３・・・追尾処理回路、１３５・・・画像処理回路、１３７・・・表示回路、１３９・・・操作スイッチ検出回路、１４１・・・表示素子、１４３・・・操作部、１５１・・・被写体、１５３・・・ＡＦエリア

Claims (9)

1. 光学系による光学像を撮像素子に結像させて、上記光学像に基づく画像信号を生成する撮像部を有し、上記画像信号に基づいて上記光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う焦点調節装置において、
   上記焦点調節装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、
   上記画像信号に基づいて撮影画面内の像の移動を検出する像移動検出部と、
   上記姿勢検出部により検出された姿勢と上記像移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、上記光学系の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部と、
   を有することを特徴とする焦点調節装置。
2. 上記像移動検出部は、上記画像信号内の上下方向の移動を検出することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 上記像移動検出部は、上記画像信号に基づいて動きベクトルを算出し、該動きベクトルに基づいて上下方向を検出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. 光学系による光学像を撮像素子に結像させて、上記光学像に基づく画像信号を生成する撮像部を有し、上記画像信号に基づいて上記光学系を光軸方向に移動させて焦点調節を行う焦点調節装置において、
   上記焦点調節装置の姿勢を検出する姿勢検出部と、
   上記焦点調節装置の移動を検出する移動検出部と、
   上記姿勢検出部により検出された姿勢と上記移動検出部により検出された移動量と移動方向に基づき、上記光学系の移動方向を決定して焦点調節を行う焦点調節部と、
   を有することを特徴とする焦点調節装置。
5. 上記姿勢検出部は、上記焦点調節装置の仰俯角方向の姿勢を検出することを特徴とする請求項１または４に記載の焦点調節装置。
6. 上記移動検出部は、上記焦点調節装置のチルト方向の移動を検出することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
7. 上記移動検出部は、ジャイロセンサにより、上記焦点調節装置のチルト方向の移動を検出することを特徴とする請求項６に記載の焦点調節装置。
8. カメラの姿勢が水平でないか否かを判定し、
   上記判定の結果、カメラの姿勢が水平でない場合には、カメラの姿勢と被写体の動きの方向に応じて、レンズ駆動方向を設定し、
   コントラスＡＦのためのスキャン動作を、設定された上記レンズ駆動方向に行う、
   ことを特徴とする焦点調節方法。
9. カメラの姿勢が水平でないか否かを判定し、
   上記判定の結果、カメラの姿勢が水平でない場合には、カメラの姿勢とカメラの動きの方向に応じて、レンズ駆動方向を設定し、
   コントラスＡＦのためのスキャン動作を、設定された上記レンズ駆動方向に行う、
   ことを特徴とする焦点調節方法。