JP4581417B2

JP4581417B2 - オートフォーカス制御装置および方法、記録媒体、並びにプログラム

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Publication number: JP4581417B2
Application number: JP2004033931A
Authority: JP
Inventors: 栄岡崎; 真備中村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2024-02-10
Also published as: JP2005227375A

Description

本発明は、オートフォーカス制御装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、オートフォーカスに必要な映像信号を抽出するための合焦検出領域を小さくすることにより、オートフォーカスの応答特性を向上させることができるようにしたオートフォーカス制御装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。

図１は、従来のビデオカメラの構成例を示すブロック図である。

ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３を含むレンズブロック１は、光（すなわち、被写体の映像）を、撮像センサ４に入射させる。撮像センサ４は、CCD（Charge Coupled Devices）イメージャやC-MOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージャを含む光電変換を行う光電変換素子が２次元に配置されたものであって、その前面には、Ｒ，ＧおよびＢがモザイク状に配列された原色フィルタ（図示せず）が装着されている。すなわち、撮像素子４は、レンズブロック１および原色フィルタを介して入射された被写体の光像を光電変換して撮像信号（電荷）を生成し、生成した撮像信号をラスタスキャン方式でカメラ信号処理部５に出力する。

カメラ信号処理部５は、撮像センサ４より入力された撮像信号に対し、サンプリング処理やＹＣ分離処理などを行い、輝度信号Ｙをゲート部６に出力し、輝度信号Ｙおよび色信号Ｃ（色差信号や原色信号など）をメモリコントローラ１３に出力する。

ゲート部６は、入力された映像信号のうち、予め設定された画面内の合焦検出領域に相当する信号のみを抽出してＡＦ（オートフォーカス）検波部７に出力する。ＡＦ検波部７は、入力された合焦検出領域（以下、ＡＦ検波ゲート枠と称する）に相当する映像信号の高周波成分を取り出し、それを整流検波してオートフォーカスに必要な焦点評価値を生成し、カメラコントローラ８のＡＦモジュール８ａに出力する。

カメラコントローラ８は、入力部１４から入力されるマニュアルフォーカス指示信号、ズーム指示信号、マニュアル／オートフォーカス切換え信号、スポットＡＦモード信号、および中央重点ＡＦモード信号などに基づいて、レンズドライバ９および撮像素子ドライバ１２の駆動を制御する。またカメラコントローラ８のＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波ゲート枠に相当する映像信号から得られた焦点評価値に基づいて、オートフォーカス駆動させるようにレンズドライバ９および撮像素子ドライバ１２を制御する。

レンズドライバ９は、カメラコントローラ８の制御の下、ズームレンズ２を駆動するモータ１０およびフォーカスレンズ３を駆動するモータ１１の駆動をそれぞれ制御する。モータ１０，１１は、レンズドライバ９の制御の下、ズームレンズ２またはフォーカスレンズ３の駆動をそれぞれ制御する。撮像素子ドライバ１２は、カメラコントローラ８の制御の下、撮像センサ４の駆動を制御する。

メモリコントローラ１３は、カメラ信号処理部５から入力された映像信号をメモリ１３ａに一時記憶するとともに、逐次それを読み出し、ディスプレイ（図示せず）に出力し、映像として表示させたり、あるいは、リムーバブルメディア（図示せず）に出力し、そこに記録させる。入力部１４は、ユーザによって操作され、ユーザからの各種指示信号をカメラコントローラ８に入力する。

従来のビデオカメラでは、撮像センサ４から得られる映像信号の高周波成分を焦点評価値とし、この焦点評価値が大きくなるようにフォーカスレンズ３を駆動させる、いわゆる山登りオートフォーカス方式を用いることで、オートフォーカスを実現している。

ここで、オートフォーカスについて詳細に説明する。

図２は、図１のＡＦ検波部７から出力されるオートフォーカスに必要な焦点評価値の変化の例を示している。同図において、横軸（ｘ軸）は、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を表わし、縦軸（ｙ軸）は、焦点評価値を表わしている。

図２に示されるように、フォーカスレンズ３のフォーカス位置をfar方向からnear方向、またはnear方向からfar方向へ移動させていくと、所定の位置で焦点評価値は、最大値ａをとる。一般に、これを「評価値の山」と称し、焦点評価値が最大値ａをとるフォーカスレンズ３のフォーカス位置が、その被写体での合焦位置Ｑとなる。

従って、ＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波部７から入力される焦点評価値を取り込み、この評価値が最大になるように、フォーカスレンズ３を移動させるような、「山登り制御」を行わせる。またこのとき、ＡＦモジュール８ａは、現在のフォーカス位置から合焦位置がどの方向にあるかを調べるために、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を微少振動させ、そのときに得られる評価値の微分成分dy/dxの正負により、合焦位置への方向を推測する。一般に、このフォーカス位置の微少振動を、ウォブリングと称する。

次に、図３のフローチャートを参照して、ＡＦモジュール８ａによるフォーカスレンズ３の移動制御処理についてさらに説明する。なお、この移動制御処理は、１フィールド周期で繰り返し行われる。

ステップＳ１において、ＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波部７から焦点評価値を取り込み、ステップＳ２において、焦点評価値の微分成分dy/dxを抽出し、合焦位置方向を推測する。ステップＳ３において、ＡＦモジュール８ａは、焦点評価値に基づいて、フォーカス位置を合焦位置Ｑ（図２）に近づけるため、すなわちピント合わせのためのフォーカスレンズ３の移動量（フォーカス移動量）を算出する。

ステップＳ４において、ＡＦモジュール８ａは、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであるか否かを判定し、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドであると判定した場合、ステップＳ５に進み、ウォブリングに係るフォーカスレンズ３の移動量（ウォブリング移動量）を算出する。

ステップＳ４において、ウォブリングに係るフォーカス位置の移動が行われるフィールドではないと判定された場合、ステップＳ６に進み、ＡＦモジュール８ａは、ウォブリング量を０に設定する。

ステップＳ５またはステップＳ６の処理の後、ステップＳ７において、ＡＦモジュール８ａは、ステップＳ３の処理で算出したフォーカス移動量とステップＳ５またはステップＳ６の処理で算出したウォブリング量の和を算出し、それをフォーカスレンズ３の移動量とする。ＡＦモジュール８ａは、算出したフォーカスレンズ３の移動量に基づいて、レンズドライバ９を制御する。レンズドライバ９は、ＡＦモジュール８ａの制御の下、モータ１１を介してフォーカスレンズ３を所定のフォーカスレンズ移動量だけ移動させる。

このように、ＡＦモジュール８ａは、フォーカスレンズ３をウォブリングさせることにより得られる焦点評価値の微分成分dy/dxを調べ、フォーカス位置を合焦位置に近づけるように、フォーカスレンズ３を移動させ、オートフォーカスを実現している。

次に、図４のタイミングチャートを参照して、図１のビデオカメラの動作について説明する。

カメラコントローラ８は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間、映像垂直同期信号ＶＰ１乃至ＶＰ４を撮像素子ドライバ１２にそれぞれ出力する（図４Ａ）。この映像垂直同期信号の各期間は、１フィールドの期間を表わしている。

撮像素子ドライバ１２は、入力される映像垂直同期信号ＶＰ１乃至ＶＰ４に同期して、撮像センサ４を制御し、時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２３から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３４から時刻ｔ４までの期間、および時刻ｔ４５から時刻ｔ５までの期間、露光ｅｘ１乃ｅｘ４をそれぞれ行わせる（図４Ｂ）。

カメラ信号処理部５は、露光ｅｘ１により得られた映像信号Ｖ２を時刻ｔ２から時刻ｔ３までのタイミングで読み出す（図４Ｃ）。同様に、カメラ信号処理部５は、露光ｅｘ２乃至ｅｘ４により得られた映像信号Ｖ３乃至Ｖ５（映像信号Ｖ５は図示せず）をそれぞれのタイミングで読み出す。カメラ信号処理部５により読み出された映像信号Ｖ１乃至Ｖ４は、ゲート部６に出力される。

ゲート部６は、入力された映像信号Ｖ１のうち、予め設定された画面内の合焦検出領域であるＡＦ検波ゲート枠Ｇ１に相当する映像信号のみを抽出する（図４Ｄ）。同様に、ゲート部６は、入力された映像信号Ｖ２乃至Ｖ４のうち、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ２乃至Ｇ４に相当する映像信号のみをそれぞれ抽出する。ゲート部６により抽出された映像信号は、ＡＦ検波部７に出力される。

ＡＦ検波部７は、入力されたＡＦ検波ゲート枠Ｇ１に相当する映像信号の高周波成分を、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ１のタイミングで取り出して整流検波し、オートフォーカスに必要な焦点評価値を、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ１のタイミングの直後に生成する。同様に、ＡＦ検波部７は、入力されたＡＦ検波ゲート枠Ｇ２乃至Ｇ４に相当する映像信号の高周波成分を、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ２乃至Ｇ４のタイミングでそれぞれ取り出して整流検波し、オートフォーカスに必要な焦点評価値を、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ２乃至Ｇ４のタイミングの直後に生成する。

ＡＦ検波部７により生成された焦点評価値は、カメラコントローラ８のＡＦモジュール８ａに出力される。

ＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ１のタイミングの直後に生成された焦点評価値を、次の映像垂直同期信号ＶＰ２のタイミングであるＡＦモジュールＡＦ２のタイミングで取り込み（図４Ｅ）、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号ＬＤ３を生成し、それをレンズドライバ９に出力する（図４Ｆ）。同様に、ＡＦモジュール８ａは、ＡＦ検波ゲート枠Ｇ２のタイミングの直後に生成された焦点評価値を、次の映像垂直同期信号ＶＰ３のタイミングであるＡＦモジュールＡＦ３のタイミングで取り込み、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号ＬＤ４を生成し、それをレンズドライバ９に出力する。

レンズドライバ９は、入力されたオートフォーカス制御信号ＬＤ１乃至ＬＤ４に基づいて、モータ１１の駆動を制御し、フォーカスレンズ３を所定のフォーカスレンズ移動量だけ移動させる。このようにして、オートフォーカスを実現する。

以上のように、従来のビデオカメラは、撮像センサ４から得られる映像信号の高周波成分を取り出し、それを整流検波してオートフォーカスに必要な焦点評価値を生成し、この評価値が大きくなるようにフォーカスレンズ３を駆動させ、焦点評価値の微少変化から山登り制御に関する情報（例えば、山登りの方向を判断するための情報など）を得るようにしている。

ところで昨今では、オートフォーカスに関する技術が、さまざま提案されており、例えば、フォーカスレンズの移動時間を短くすることにより、消費電力を低減させるようにしているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２３９５７９号公報

ところで、静止画像の撮影では、合焦させたい被写体が中央に配置されるように画枠を決め、ＡＦロック後、ユーザが好みの構図に画枠を変更することが可能な、スポットＡＦモードまたは中央重点ＡＦモードというものがある。一般に、動画像のＡＦ検波ゲート枠は、静止画像のスポットＡＦモードの画枠より大きい。なぜなら、動画像は、被写体の動きやパン・チルトがあるため、ＡＦ検波枠を大きくする必要があるからである。

すなわち、ＡＦ検波ゲート枠が大きいと、撮像センサ４により撮像された映像信号を読み出すのに時間がかかり、焦点評価値生成やオートフォーカス制御信号生成などの処理時間が長くなる。そのため、フォーカスレンズ駆動への遅れが大きくなり、オートフォーカス応答特性が悪くなる課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、オートフォーカス応答特性を良くすることができるようにするものである。

本発明のオートフォーカス制御装置は、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出手段と、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出手段と、前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更手段とを備え、前記変更手段は、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更することを特徴とする。

前記撮像信号を検波するための枠の大きさを制御するとともに、前記焦点評価値を取り込んで前記変更手段の前記距離の変更を制御する制御手段をさらに備え、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさに基づいて、前記焦点評価値を取り込むタイミングを変更させることができる。

前記撮像信号を検波するための枠の大きさが基準より小さい場合、前記制御手段には、前記焦点評価値を取り込むタイミングを、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期にさせることができる。

所定のモード時の場合、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御させることができる。

ズーム中の場合、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御させることができる。

所定のズーム速度より速い速度でズーム中の場合、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御させることができる。

ワイドからテレにズーム中の場合、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御させることができる。

所定のズーム速度より速い速度でワイドからテレにズーム中の場合、前記制御手段には、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御させることができる。

本発明のオートフォーカス制御方法は、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップとを含み、前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更することを特徴とする。

本発明の記録媒体は、コンピュータに、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップとを含み、前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能なものである。

本発明のプログラムは、コンピュータに、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップとを含み、前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する処理を実行させるためのものである。

本発明においては、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号が順次読み出され、１フィールド分の撮像信号から、撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみが抽出され、抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値が算出され、焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離が変更される。具体的には、１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の垂直同期信号に同期して距離が変更される。

本発明によれば、オートフォーカスを実現することができる。特に、オートフォーカス応答特性を良くすることが可能となる。

以下に本発明を実施するための最良の形態を説明するが、明細書中に記載の発明と、実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。明細書には記載されているが、発明に対応するものとして、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が発明に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その発明以外の発明には対応しないものであることを意味するものでもない。

さらに、この記載は、明細書に記載されている実施の形態に対応するすべての発明が、記載されていることを意味するものではない。換言すれば、この記載は、明細書に記載されている他の発明の存在、すなわち、将来、分割出願されたり、補正により出現、追加される発明の存在を否定するものではない。

請求項１に記載のオートフォーカス制御装置（例えば、図５のビデオカメラ）は、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段（例えば、図５の撮像センサ４）から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出手段（例えば、図５のカメラ信号処理部５）と、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出手段（例えば、図５のゲート部６）と、前記抽出手段により抽出された撮像信号（例えば、図９Ｃの映像信号Ｖ１）に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値（例えば、図９ＤのＧ１１の立下りで生成される焦点評価値）を算出する算出手段（例えば、図５のＡＦ検波部７）と、焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズ（例えば、図５のフォーカスレンズ３）と撮像センサ（例えば、図５の撮像センサ４）の距離を変更する変更手段（例えば、図５のモータ１１）とを備え、前記変更手段は、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して距離を変更することを特徴とする。

請求項９に記載のオートフォーカス制御方法は、垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、抽出された撮像信号（例えば、図９Ｄの映像信号Ｖ１）に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値（例えば、図９ＤのＧ１１の立下りで生成される焦点評価値）を算出する算出ステップと、前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズ（例えば、図５のフォーカスレンズ３）と撮像センサ（例えば、図５の撮像センサ４）の距離を変更する変更ステップとを含み、前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して距離を変更することを特徴とする。

なお、請求項１０に記載の記録媒体に記録されているプログラム、および請求項１１に記載のプログラムにおいても、各ステップが対応する実施の形態（但し一例）は、請求項９に記載のオートフォーカス制御方法と同様である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図５は、本発明を適用したビデオカメラの構成例を示すブロック図である。なお、従来と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は、適宜省略する。

ゲート部６は、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１による制御に基づいて、入力された映像信号のうち、予め設定された画面内のＡＦ検波ゲート枠（以下、ＡＦ検波基準ゲート枠と称する）に相当する信号のみを抽出してＡＦ検波部７に出力する。またゲート部６は、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１による制御に基づいて、ＡＦ検波基準ゲート枠の大きさを小さく変更する。以下、ＡＦ検波基準ゲート枠の大きさが小さく変更されたものを、ＡＦ検波縮小ゲート枠と称する。

カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、入力部１４から入力されるズーム指示信号に基づいて、予め設定された画面内のＡＦ検波基準ゲート枠に相当する信号のみを抽出させるようにゲート部６を制御する。これにより、ゲート部６は、例えば、図６Ａに示されるように、画面３１のうち、ＡＦ検波基準ゲート枠３２に相当する映像信号のみを抽出する。

またカメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、入力部１４から入力される、スポットＡＦモード時あるいはズーム中（倍率可変時）であることを示す信号に基づいて、予め設定された画面３１内のＡＦ検波基準ゲート枠３２（図６Ａ）の大きさを小さく変更させるようにゲート部６を制御する。これにより、ゲート部６は、例えば、図６Ｂに示されるように、画面３１のうち、ＡＦ検波基準ゲート枠３２（図６Ａ）の大きさが小さく変更されたＡＦ検波縮小ゲート枠３３−１，３３−２に相当する映像信号のみを抽出する。図６Ｂの例の場合、ＡＦ検波縮小ゲート枠３３−１は、ワイド側からテレ側へのズーム中、または中央重点ＡＦモード時に使用され、ＡＦ検波縮小ゲート枠３３−２は、スポットＡＦモード時に使用される。

ここで、ワイド側からテレ側へのズームとテレ側からワイド側へのズームにおける合焦状態について説明する。

まず、ＡＦ検波縮小ゲート枠が、ワイド側からテレ側へのズーム中とテレ側からワイド側へのズーム中に使用される理由についてさらに詳述する。

図７Ａに示されるように、静止被写体をワイドからテレにズームして静止被写体を撮影する場合、および、図７Ｂに示されるように、静止被写体をテレからワイドにズームして静止被写体を撮影する場合、いずれも、画面３１において、画像中心Ｘに近い画像位置の映像は、被写体の大きさの変化が小さい。従って、映像から、フォーカスレンズ３の合焦状態を比較的正しく把握することができる。これに対して、画像中心Ｘから遠ざかれば遠ざかる程、被写体の大きさの変化が大きく、画像周辺方向の映像の流れが大きい。従って、映像からは、フォーカスレンズ３の合焦状態を判断することが難しい。

次に、図８は、フォーカスレンズ合焦位置とズームレンズ位置との関係を示す図である。同図において、横軸（ｘ軸）は、ズームレンズ位置を表わし、その左端はWide（ワイド）端、右端はTele（テレ）端を表わしている。縦軸（ｙ軸）は、フォーカスレンズ位置を表わし、その上端はnear方向、下端はfar方向を表わしている。各曲線は、一定の被写体距離に対して、各ズームレンズ位置で合焦するフォーカスレンズ位置を示している。図８の例の場合、曲線Ｌ１乃至Ｌ５は、被写体距離が２５ｃｍ、５０ｃｍ、１ｍ、２ｍ、および無限の場合における合焦軌跡をそれぞれ示している。

この図からも明らかなように、テレ端では、広い位置範囲に広がっていた各被写体距離の軌跡（例えば、曲線Ｌ５から曲線Ｌ３の合焦点を表わす軌跡の間隔）が、ワイド側では狭くなり、被写界深度が深くなる。また、一定の絞りで許容錯乱円による深度を求めると、ズーム位置に拘らずほぼ等しい。すなわち、ワイド側での合焦状態は、正確な被写体距離を把握することができないため、テレ側で深度が浅くなると、正しい被写体距離軌跡上を駆動することができなくなる。

以上のことから、テレ側からワイド側へのズームは、被写体距離が一定の条件では合焦を維持することができるが、ワイド側からテレ側へのズームは、合焦を維持することが困難であるため、本発明においては、ワイド側からテレ側へのズーム中にのみ、ＡＦ検波縮小ゲート枠を使用しても良い。

以上のことから、ワイド側からテレ側にズーム中、または、所定の速度以上でズーム中の場合において、ＡＦ検波ゲート枠を小さくすることが可能となる。

次に、図９のタイミングチャートを参照して、図５のビデオカメラの動作について説明する。なお、この例では、ユーザによる入力部１４の操作に基づいて、ワイド側からテレ側へのズーム中、所定の速度以上でズーム中、あるいは、スポットＡＦモード時における場合の動作について説明する。

カメラコントローラ８は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間、および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間、映像垂直同期信号ＶＰ１乃至ＶＰ４を撮像素子ドライバ１２にそれぞれ出力する（図９Ａ）。この映像垂直同期信号の各期間は、１フィールドの期間を表わしている。

撮像素子ドライバ１２は、入力される映像垂直同期信号ＶＰ１乃至ＶＰ４に同期して、撮像センサ４を制御し、時刻ｔ１２から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ２３から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ３４から時刻ｔ４までの期間、および時刻ｔ４５から時刻ｔ５までの期間、露光ｅｘ１乃ｅｘ４をそれぞれ行わせる（図９Ｂ）。

カメラ信号処理部５は、露光ｅｘ１により得られた映像信号Ｖ２を時刻ｔ２から時刻ｔ３までのタイミングで読み出す（図９Ｃ）。同様に、カメラ信号処理部５は、露光ｅｘ２乃至ｅｘ４により得られた映像信号Ｖ３乃至Ｖ５（映像信号Ｖ５は図示せず）をそれぞれのタイミングで読み出す。カメラ信号処理部５により読み出された映像信号Ｖ１乃至Ｖ４は、ゲート部６に出力される。

ゲート部６は、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１の制御の下、入力された映像信号Ｖ１のうち、予め設定された画面内のＡＦ検波基準ゲート枠（図６ＡのＡＦ検波基準ゲート枠３２に対応する）の大きさが小さく変更されたＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１１（図６ＢのＡＦ検波縮小ゲート枠３３−１，３３−２に対応する）に相当する映像信号のみを抽出する（図９Ｄ）。同様に、ゲート部６は、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１の制御の下、入力された映像信号Ｖ２乃至Ｖ４のうち、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１２乃至Ｇ１４に相当する映像信号のみをそれぞれ抽出する。ゲート部６により抽出された映像信号は、ＡＦ検波部７に出力される。

ＡＦ検波部７は、入力されたＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１１に相当する映像信号の高周波成分を、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１１のタイミングで取り出して整流検波し、オートフォーカスに必要な焦点評価値を、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１１のタイミングの直後に生成する。同様に、ＡＦ検波部７は、入力されたＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１２乃至Ｇ１４に相当する映像信号の高周波成分を、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１２乃至Ｇ１４のタイミングでそれぞれ取り出して整流検波し、オートフォーカスに必要な焦点評価値を、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１２乃至Ｇ１４のタイミングの直後にそれぞれ生成する。

ＡＦ検波部７により生成された焦点評価値は、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１に出力される。

ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１１のタイミングの直後に生成された焦点評価値を、同じ映像垂直同期信号ＶＰ１のタイミングであるＡＦモジュールＡＦ１のタイミングで取り込み（図９Ｅ）、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号ＬＤ２を生成し、それをレンズドライバ９に出力する（図９Ｆ）。同様に、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、ＡＦ検波縮小ゲート枠Ｇ１２のタイミングの直後に生成された焦点評価値を、同じ映像垂直同期信号ＶＰ２のタイミングであるＡＦモジュールＡＦ２のタイミングで取り込み、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号ＬＤ３を生成し、それをレンズドライバ９に出力する。

以上のように、ワイド側からテレ側へのズーム中、所定の速度以上でズーム中、あるいは、スポットＡＦモード時に、ＡＦ検波基準ゲート枠の大きさを小さくしたＡＦ検波縮小ゲート枠を用いることにより、焦点評価値を生成するための映像信号を、従来より１フィールド分早く読み出すことができる。これにより、焦点評価値を生成するタイミングが早くなるとともに、フォーカスレンズ駆動への遅れが小さくなり、オートフォーカス応答特性を良くすることができる。

また以上においては、映像垂直同期信号に同期させるようにしたが、必ずしも映像垂直同期信号に同期させる必要はない。従って、映像垂直同期信号で同期制御されない場合には、焦点評価値を生成するための映像信号を、従来より１フィールド分以上早く読み出すことができ、さらにオートフォーカス応答特性を良くすることができる。

また図９のタイミングチャートでは、図５のビデオカメラの各部の処理について主に説明したが、カメラコントローラ８側の処理について着目すると、その処理は、図１０に示されるようになる。

ユーザが入力部１４を操作して、所定の速度以上でズーム、ワイド側からテレ側へのズーム、あるいは、スポットＡＦモードを指令すると、ステップＳ２１において、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、入力部１４から入力されたユーザの操作に対応する信号（以下、ユーザ操作信号と称する）に基づいて、所定の速度以上でズーム中であるか否かを判定する。

ステップＳ２１において、所定の速度以上でズーム中ではないと判定された場合、ステップＳ２２に進み、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、さらに、入力されたユーザ操作信号に基づいて、ワイド側からテレ側へのズーム中であるか否かを判定する。

ステップＳ２２において、ワイド側からテレ側へのズーム中ではないと判定された場合、ステップＳ２３に進み、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、さらに、入力されたユーザ操作信号に基づいて、スポットＡＦモード時であるか否かを判定する。

ステップＳ２３において、スポットＡＦモード時ではないと判定された場合、ステップＳ２４に進み、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、予め決められたＡＦ検波基準ゲート枠３２（図６Ａ）を使用させるようにゲート部６を制御する。

これにより、ＡＦ検波縮小ゲート枠に相当する映像信号の高周波成分が、当該ＡＦ検波縮小ゲート枠のタイミングで取り出されて整流検波され、オートフォーカスに必要な焦点評価値が、当該ＡＦ検波縮小ゲート枠のタイミングの直後に生成される（図４Ｄ）。そして、生成された焦点評価値が、次の映像垂直同期信号のタイミングで取り込まれ（図４Ｅ）、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号が生成される（図４Ｆ）。

ステップＳ２１において、ワイド側からテレ側へのズーム中であると判定された場合、ステップＳ２２において、所定の速度以上でズーム中であると判定された場合、あるいは、ステップＳ２３において、スポットＡＦモード時であると判定された場合、ステップＳ２５に進み、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、予め設定された画面内のＡＦ検波基準ゲート枠３２（図６Ａ）の大きさを小さく変更させるようにゲート部６を制御する。すなわち、ゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、ＡＦ検波縮小ゲート枠３３−１，３３−２（図６Ｂ）を使用させるようにゲート部６を制御する。

これにより、ＡＦ検波縮小ゲート枠に相当する映像信号の高周波成分が、当該ＡＦ検波縮小ゲート枠のタイミングで取り出されて整流検波され、オートフォーカスに必要な焦点評価値が、当該ＡＦ検波縮小ゲート枠のタイミングの直後に生成される（図９Ｄ）。そして、生成された焦点評価値が、同じ映像垂直同期信号のタイミングで取り込まれ（図９Ｅ）、フォーカスレンズ３のフォーカス位置を合焦位置に近づけるようなオートフォーカス制御信号が生成される（図９Ｆ）。

以上のように、ユーザにより、ワイド側からテレ側へのズーム、所定の速度以上でズーム、あるいは、スポットＡＦモードが指令されると、カメラコントローラ８のゲート枠調整ＡＦモジュール２１は、ＡＦ検波基準ゲート枠の大きさを小さくしたＡＦ検波縮小ゲート枠を使用させるようにゲート部６を制御することができる。これにより、焦点評価値を生成するための映像信号を、従来より１フィールド分早く読み出すことができ、焦点評価値を生成するタイミングが早くなるとともに、フォーカスレンズ駆動への遅れが小さくなり、オートフォーカス応答特性を良くすることができる。

また、ワイド側からテレ側へのズーム中にＡＦ検波縮小ゲート枠を使用するだけでなく、例えば、所定の速度以上でワイド側からテレ側にズーム中である場合にのみＡＦ検波縮小ゲート枠を使用するようにしてもよい。

なお、以上においては、ビデオカメラを例に挙げて説明したが、デジタルスチルカメラに適用することも勿論可能である。

上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、ビデオカメラには、図１１に示されるようなコンピュータが含まれる。

図１１において、CPU（Central Processing Unit）１０１は、ROM（Read Only Memory）１０２に記憶されているプログラム、または記憶部１０８からRAM（Random Access Memory）１０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM１０３にはまた、CPU１０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。

CPU１０１、ROM１０２、およびRAM１０３は、バス１０４を介して相互に接続されている。このバス１０４にはまた、入出力インタフェース１０５も接続されている。

入出力インタフェース１０５には、キーボード、マウスなどよりなる入力部１０６、CRT(Cathode Ray Tube)、LCD(Liquid Crystal display)などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部１０７、ハードディスクなどより構成される記憶部１０８、モデムなどより構成される通信部１０９が接続されている。通信部１０９は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。

入出力インタフェース１０５にはまた、必要に応じてドライブ１１０が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア１１１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部１０８にインストールされる。

上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。

この記録媒体は、図１１に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フロッピディスク（登録商標）を含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disk)を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini-Disk）（登録商標）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア１１１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM１０２や、記憶部１０８に含まれるハードディスクなどで構成される。

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

従来のビデオカメラの構成例を示すブロック図である。オートフォーカスに必要な焦点評価値の変化の例を示す図である。フォーカスレンズの移動制御処理を説明するフローチャートである。図１のビデオカメラの動作を説明するタイミングチャートである。本発明を適用したビデオカメラの構成例を示すブロック図である。ＡＦ検波ゲート枠を説明する図である。フォーカスレンズ合焦位置とズームレンズ位置との関係を示す図である。ズーム中における画像の変化を説明する図である。図５のビデオカメラの動作を説明するタイミングチャートである。ＡＦゲート枠調整処理を説明するフローチャートである。パーソナルコンピュータの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１レンズブロック，２ズームレンズ，３フォーカスレンズ，４撮像センサ，５カメラ信号処理部，６ゲート部，７ＡＦ検波部，８カメラコントローラ，９レンズドライバ，１０，１１モータ，１２撮像素子ドライバ，１４入力部，１３メモリコントローラ，２１ゲート枠調整ＡＦモジュール

Claims

垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出手段と、
前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出手段と、
前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更手段と
を備え、
前記変更手段は、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する
ことを特徴とするオートフォーカス制御装置。
前記撮像信号を検波するための枠の大きさを制御するとともに、前記焦点評価値を取り込んで前記変更手段の前記距離の変更を制御する制御手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさに基づいて、前記焦点評価値を取り込むタイミングを変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス制御装置。
前記撮像信号を検波するための枠の大きさが基準より小さい場合、前記制御手段は、前記焦点評価値を取り込むタイミングを、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期にする
ことを特徴とする請求項２に記載のオートフォーカス制御装置。
所定のモード時の場合、前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御する
ことを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカス制御装置。
ズーム中の場合、前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御する
ことを特徴とする請求項３に記載のオートフォーカス制御装置。
所定のズーム速度より速い速度でズーム中の場合、前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のオートフォーカス制御装置。
ワイドからテレにズーム中の場合、前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のオートフォーカス制御装置。
所定のズーム速度より速い速度でワイドからテレにズーム中の場合、前記制御手段は、前記撮像信号を検波するための枠の大きさを前記基準より小さく制御する
ことを特徴とする請求項７に記載のオートフォーカス制御装置。
垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、
前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、
抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、
前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップと
を含み、
前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する
ことを特徴とするオートフォーカス制御方法。
コンピュータに、
垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、
前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、
抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、
前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップと
を含み、
前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する
処理を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
コンピュータに、
垂直同期信号に同期して連続して撮像する撮像手段から、１フィールド分の撮像信号を順次読み出す読出ステップと、
前記１フィールド分の撮像信号から、前記撮像信号を検波するための枠に相当する信号のみを抽出する抽出ステップと、
抽出された撮像信号に基づいて、オートフォーカスを行うための焦点評価値を算出する算出ステップと、
前記焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズと撮像センサの距離を変更する変更ステップと
を含み、
前記変更ステップは、前記１フィールド分の撮像信号の読み出しおよび前記焦点評価値の算出を行った周期の次の周期の前記垂直同期信号に同期して前記距離を変更する
処理を実行させるためのプログラム。