JP4630927B2 - レンズ鏡筒 - Google Patents

Description

本発明は各種のビデオカメラ等用いられる自動焦点調節装置に関し、特に静止画撮影時における自動焦点調節技術に関する。

今日のビデオカメラの（ＡＦ）オートフォーカス装置を見ると、被写体像を撮像素子等により光電変換して得られた映像信号中より画面の鮮鋭度を検出してＡＦ評価値とし、そのＡＦ評価値が最大となるようにフォーカスレンズを移動制御して焦点調節を行う方式が主流である。

ＡＦ評価値としては、一般に、或る帯域のバンドパスフィルタにより抽出された映像信号の高周波成分の電圧レベルを用いている。この映像信号の高周波成分の電圧レベル（焦点電圧レベル）は、通常の被写体像を撮影した場合、図２のように、焦点が合ってくるに従って電圧レベル値が大きくなり、その電圧レベル値が最大になる点が合焦位置となる。

実際のビデオカメラのハートウェア構成を、図１に基づいて詳細に説明する。

図１において、１０１は固定の第１群レンズ、１０２は変倍を行う変倍レンズ、１０３は絞り、１０４は固定の第２群レンズ、１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能を兼ね備えたフォーカスコンペレンズ（以下フォーカスレンズという）である。

また、１０６は撮像素子（ＣＣＤ）、１０７はＣＣＤ１０６の出力を増幅するＡＧＣである。１０８はカメラ信号処理回路であり、ＡＧＣ１０７からの出力信号を後述の動画記録装置１０９、静止画記録装置１１６に対応した信号に変換する。１０９は動画記録装置であり、記録媒体として磁気テープが使われている。１１６は静止画記録装置であり、記録媒体として半導体メモリが使われている。

１１０、１１２はそれぞれ変倍レンズ１０２、フォーカスレンズ１０５を移動させるためのモータ、１１１、１１３はそれぞれモータ１１０、１１２を後述のカメラＡＦマイコン１１５からの信号により駆動するドライバである。１１４はＣＣＤ１０６の出力信号から焦点検出に用いられる高周波成分及び輝度差成分（映像信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）を抽出するＡＦ評価値処理回路である。

１１５はＡＦ評価値処理回路１１４の出力信号に基づいて、ドライバ１１１，１１３を介してモータ１１０、１１２を制御すると共に、動画トリガスイッチ１１７、静止画レリーズスイッチ１１８のオン操作に応じて、カメラ信号処理回路１０８の出力信号の記録先を動画記録装置１０９、または静止画記録装置１１６に切換える等の各種の制御を行うＡＦマイコンである。

ＡＦマイコン１１５は、ＣＰＵ１１５ａ、ＲＯＭ１１５、ＲＡＭ１１５ｃを有しており、ＣＰＵ１１５ａは、ＲＯＭ１１５ｂに格納された制御プログラム（後述する各フローチャートに対応する制御プログラムを含む）に基づいて各種の処理を行う。この際、ＣＰＵ１１５ａは、ＲＡＭ１１５ｃをワークエリア等として利用する。

図１のように構成されたカメラシステムに於いて、ＡＦマイコン１１５は、ＡＦ評価値処理回路１１４の出力信号のレベルが最大となるようにフォーカスレンズ１０５を移動させることにより、自動焦点調節を行っている。また、動画トリガスイッチ１１７のオン操作により動画トリガ信号が入力されることにより、動画記録装置１０９に記録命令を出す。一方、静止画レリーズスイッチ１１８のオン操作によりレリーズ信号が入力されることにより、静止画記録装置１１６に記録命令を出す。

次に、ＡＦマイコン１１５による動画撮影時のＡＦ制御について、図３〜図７を用いて詳しく説明する。最初に、図３に基づいてメインのＡＦ処理を説明する。

ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、動画ＡＦ処理をスタートすると（ステップＳ３０１）、まず、フォーカスレンズ１０５を微小駆動する（ステップ３０２）。この微小駆動処理については、図４に基づいて後で詳細に説明する。次に、その微小駆動により合焦したか否かを判別する（ステップ３０３）。その結果、合焦していなければ、上記の微小駆動により合焦方向を判別できたか否かを判別する（ステップ３０４）。

その結果、合焦方向を判別できなかった場合は、ステップＳ３０２に戻る。一方、合焦方向を判別できた場合は、ステップＳ３０５に進み、ＡＦ評価値が大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズ１０５を移動させる、いわゆる山登り駆動を行う。この山登り駆動処理については、図６に基づいて後で詳細に説明する。次に、山登り駆動によりＡＦ評価値が頂点を越えたか否かを判別する（ステップＳ３０６）。その結果、頂点を越えていなければ、ステップＳ３０５に戻り、山登り駆動を継続する。

一方、頂点を越えた場合は、山登り駆動中のＡＦ評価値の頂点に戻すべくフォーカスレンズ１０５を逆方向に駆動する（ステップ３０７）。そして、ＡＦ評価値が頂点に達したか否かを判別する（ステップＳ３０８）。その結果、頂点に達していない場合は、ステップＳ３０７に戻り、ＡＦ評価値の頂点に戻す動作を継続する。一方、頂点に達している場合は、ステップＳ３０２に戻り、フォーカスレンズ１０５を微小駆動することにより、次の動画の合焦位置をサーチする。

ステップＳ３０３にて、合焦したと判別された場合は、その合焦した際のＡＦ評価値をＲＡＭ１１５ｃに格納し（ステップＳ３０９）、動画ＡＦ動作の再起動判定処理を行う（ステップＳ３１０）。この再起動判定処理では、ステップ３０９で格納した今回のＡＦ評価値と前回のＡＦ評価値とを比較し、所定レベル以上の差があれば再起動する必要があると判定する。

次に、再起動判定処理で再起動する必要があると判定されたか否かを判別する（ステップＳ３１１）。その結果、再起動する必要があると判定された場合は、ステップ３０２に戻り、次の動画に対してＡＦ処理を行うべく、微小駆動動作を再開する。一方、再起動する必要がないと判定された場合は、フォーカスレンズ１０５を停止する（ステップＳ３１２）。そして、以後の動画に対するＡＦ制御を行うべく、ステップ３１０へ戻り、再起動判定処理を継続する。

次に、図３のステップＳ３０２における微小駆動処理の詳細を、図４のフローチャート及び図５に基づいて説明する。

ＣＰＵ１１５ａは、微小駆動処理を開始すると（ステップ４０１）、ＡＦ評価値処理回路１１４からＡＦ評価値を取り込む（ステップＳ４０２）。そして、ステップ４０２で取り込んだ今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値より大きいか否かを判別する（ステップＳ４０３）。

その結果、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値以下の場合は、ステップＳ４０４に進んで、フォーカスレンズ１０５を今までとは逆の方向へ所定量移動し、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値より大きい場合は、ステップＳ４０５に進んで、フォーカスレンズ１０５を今までの方向（順逆方向）へ所定量移動する。

ステップＳ４０４、又はステップＳ４０５の処理を行った後は、合焦方向と判断される方向が所定回数以上連続して同一方向であったか否か、すなわち、フォーカスレンズ１０５が所定回数以上連続して同一方向に進んでいたか否かを判別する（ステップＳ４０６）。

その結果、所定回数以上連続して同一方向に進んでいた場合は、合焦するためのフォーカスレンズ１０５の移動方向を判別できた旨を設定し（ステップ４０７）、微小駆動処理を終了する。なお、このルートで微小駆動処理を終了した場合は、図３のステップＳ３０５の山登り駆動が実行されることとなる。

一方、所定回数以上連続して同一方向に進んでいなかった場合は、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで所定回数以上、方向反転を繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ４０８）。その結果、ほぼ同一のエリアで方向反転を繰り返していなかった場合は、未だ合焦位置近傍にフォーカスレンズ１０５が達していないことを意味するので、ステップＳ４０２に戻り、微小駆動処理を継続する。

一方、ほぼ同一のエリアで方向反転を繰り返していた場合は、合焦位置近傍にフォーカスレンズ１０５が達していることを意味するので、合焦した旨を設定し（ステップ４０９）、微小駆動処理を終了する。なお、このルートで微小駆動処理を終了した場合は、図３のステップＳ３１０の再起動判定ルーチンが実行されることとなる。

次に、上記ステップＳ４０３〜Ｓ４０５の処理を、図５に基づいて説明する。

図５において、期間Ａの間にＣＣＤ１０６に蓄積された電荷（画像信号）に対するＡＦ評価値ＡがタイミングＴＡで取り込まれ、期間Ｂの間にＣＣＤ１０６に蓄積された画像信号に対するＡＦ評価値ＢがタイミングＴＢで取り込まれる。そして、タイミングＴＢでは、ＡＦ評価値Ａ、Ｂを比較し、Ａ＜Ｂであれば、フォーカスレンズ１０５を、そのまま順方向（今までの方向）に移動し、Ａ＞Ｂであれば、逆方向に移動する。

次に、図３のステップＳ３０５における山登り駆動処理の詳細を、図６のフローチャート、及び図７に基づいて説明する。

ＣＰＵ１１５ａは、山登り処理を開始すると（ステップ６０１）、まず、ＡＦ評価値処理回路１１４からＡＦ評価値を取り込む（ステップＳ６０２）。次に、ステップ６０２で取り込んだ今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値より大きいか否かを判別する（ステップＳ６０３）。

その結果、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値より大きければ、順方向に所定の速度でフォーカスレンズ１０５を駆動し（ステップＳ６０４）、ステップ６０２へ戻る。

一方、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値以下であれば、ＡＦ評価値がピークを越えているか否かを判別する（ステップＳ６０５）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていなければ、すなわち、ＡＦ評価値がピークを越えていないのに、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値以下となった場合は、方向を間違えたものとして、前回と逆方向に所定の速度でフォーカスレンズ１０５を駆動し（ステップＳ６０６）、ステップ６０２へ戻る。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えていれば、すなわち、ＡＦ評価値がピークを越えた結果、今回のＡＦ評価値が前回のＡＦ評価値以下となった場合は、合焦点が存在するものとして、山登り駆動処理を終了する（ステップＳ６０７）。なお、このようにして山登り処理を終了した場合は、図３のステップＳ３０２にて、微小駆動処理が実行されることとなる。

次に、図６におけるステップＳ６０５〜Ｓ６０７の処理の意義を図７に基づいて補足説明する。

図７において、上側のＭＡはピークを越えてＡＦ評価値が減少しているので、合焦点が存在し、その合焦点を通り過ぎたものとして山登り動作を終了し、微小駆動動処理に移行する。一方、下側のＭＢはピークが無くＡＦ評価値が減少しているので、フォーカスレンズ１０５の移動方向を間違えたものとして、移動方向を反転し、山登り動作を続ける。

以上説明したように、カメラＡＦマイコン１１５は、再起動判定→微小駆動→山登り駆動→微小駆動→再起動判定を繰り返しながらフォーカスレンズ１０５を移動制御することにより、ＡＦ評価値を常に最大にするように制御している。

また、輝度差成分でＡＦ評価値を正規化して合焦度を判断する方式が特開平０７−２９８１２０号公報で提案されている。この方式は、合焦点において輝度差成分とＡＦ評価値である高周波成分の比率が一定の割合になることを利用したものであり、上記比率が一定以上であれば合焦近傍であり、比率が極めて小さいときは大ボケであることが判別できる。すなわち、輝度差成分の最大値とＡＦ評価値の比率により、合焦状態を或る程度判別することができ、微小駆動（振動、往復）時の振幅や、山登り駆動時の速度のチューニングに使われている。

一方、近年、静止画撮影モードを有するビデオカメラが実現されている。このビデオカメラの静止画撮影時のＡＦ処理としては、静止画撮影のためのレリーズ操作に応じて、その時点までに動画ＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動するか、或いは、改めて合焦制御を行うかのいずれか一方が行われていた。

ここで、従来の静止画撮影時の前者のＡＦ処理を、図１６のフローチャートに基づいて説明する。

ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ１６０１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ１６０２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１６０３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ１６０２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、それまで実行していた動画撮影時のＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応する位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１６０４）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１６０５）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１６０６）。

次に、従来の静止画撮影時の後者のＡＦ処理を、図１７のフローチャートに基づいて説明する。

ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ１７０１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ１７０２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１７０３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ１７０２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する（ステップＳ１７０４）。そして、ＡＦ評価値が低減したか否かを判別し（ステップＳ１７０５）、ＡＦ評価値が低減していない場合は、ステップＳ１７０４に戻り、至近方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値が低減している場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で無限（テレ）方向へ移動する（ステップＳ１７０６）。そして、ＡＦ評価値の変化を監視し、ピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ１７０７）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていない場合は、ステップＳ１７０６に戻り、無限方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えている場合は、そのピーク位置（合焦位置）へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１７０８）。次に、図４の微小駆動を行って、正確なピーク位置を捜す（ステップＳ１７０９）。この微小駆動処理は、高速駆動中にピーク位置を検出しても、実際の合焦位置に誤差を含んでいる場合や、被写体が移動する場合を考慮して行うものである。

次に、ステップＳ１７０９の微小駆動処理により、ピーク位置が検出されたか否かを判別する（ステップＳ１７１０）。その結果、ピーク位置が検出されなかった場合は、ステップ１７０９へ戻り、微小駆動処理を繰り返す。

一方、ピーク位置が検出された場合は、そのピーク位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１７１１）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１７１２）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１７１３）。
特開２０００−２２４４５８号公報 特開平０７−０６７０２７号公報 特開平０９−０１５４８８号公報 特開平０４−３４９４１６号公報 特開平０８−０７５９８４号公報 特開平１０−２２１５９４号公報 特開平０７−２９８１２０号公報 特開平０２−１８１１２６号公報 特開昭６３−１１０４１２号公報 特開平０６−１４１２２３号公報 特開平１１−０６９２２３号公報 特開２００１−２０８９６３号公報

しかしながら、上記従来例では、次のような欠点があった。すなわち、静止画撮影のためのレリーズ操作に応じて、その時点までに動画ＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動した場合、その移動時間は短いが、動画ＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置が合焦位置ではない場合は、ボケ状態の静止画像が取り込まれてしまう。

一方、改めて合焦制御を行った場合は、たとえ動画ＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置が合焦位置であったとしても、改めて合焦制御を行うこととなり、画像が取り込まれるまで必ず一定時間が必要となり、シャッターラグが問題となる。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、静止画撮影時の自動合焦性能を向上させることにある。

上記課題を解決するため、本願に於いては、動画撮影と静止画撮影とが可能な撮像装置に用いられる自動焦点調節装置であって、フォーカスレンズの移動に応じて合焦位置を検出する焦点調節手段と、前記静止画撮影を指示する指示手段と、前記動画撮影において焦点を調節している際に前記指示手段が操作された場合に、前記焦点調節手段による再度の合焦位置の検出を行わない第１のモードと、前記焦点調節手段による合焦位置の検出を行う第２モードとの少なくとも２種類の動作を行わせることが可能な制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間いた場合には前記第１のモードで、ほぼ同一エリアに所定時間いない場合には前記第２のモードで動作させる内容を有する。

本発明によれば、ピントの合った静止画を迅速に撮影することができ、静止画撮影時の自動合焦性能を向上させることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、後述する各実施形態は、静止画撮影モードを有するビデオカメラに適用したものであり、そのハードウェア構成は、図１に示したものと全く同一なので、ここでは、その説明を省略する。

［第１の実施形態］
第１の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を、図８，図９のフローチャートに基づいて説明する。

ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ８０１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ８０２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ８０３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ８０２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアに所定時間以上いたか否か、換言すれば、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ８０４）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していた場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応する位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ８０５）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ８０６）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ８０７）。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していなかった場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が未だ検出されていないことを意味するので、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する（ステップＳ８０８）。そして、ＡＦ評価値が低減したか否かを判別し（ステップＳ８０９）、ＡＦ評価値が低減していない場合は、ステップＳ８０８に戻り、至近方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値が低減している場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で無限（テレ）方向へ移動する（ステップＳ８１０）。そして、ＡＦ評価値の変化を監視し、ピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ８１１）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていない場合は、ステップＳ８１０に戻り、無限方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えている場合は、そのピーク位置（合焦位置）へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ８１２）。次に、図４の微小駆動を行って、ピーク位置を捜す（ステップＳ８１３）。

この微小駆動処理は、高速駆動中にピーク位置を検出しても、実際の合焦位置に誤差を含んでいる場合や、被写体が移動する場合を考慮して行うものである。

次に、ステップＳ８１３の微小駆動処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ８１４）。その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していなかった場合は、ステップＳ８１３の微小駆動処理で未だ合焦位置が検出されていないことを意味するので、ステップＳ８１３に戻り、微小駆動処理を継続する。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していた場合は、ステップＳ８１３の微小駆動処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、その微小駆動処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ８１５）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ８１６）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ８１７）。

このように、第１の実施形態では、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置が検出されていると考えられる場合は、その合焦位置に直ちにフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止して静止画を記録しているので、シャツタータイムラグの無い撮影が可能となる。

一方、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置が検出されていないと考えられる場合は、高速で合焦位置を検出してその合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止し、静止画を記録しているので、ボケ状態の静止画が記録されることはない。

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を、図１０，図１１のフローチャートに基づいて説明する。

ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ１００１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ１００２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１００３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ１００２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアに所定時間以上いたか否か、換言すれば、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１００４）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していた場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応する位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１００５）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静８止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１００６）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１００７）。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していなかった場合は、ステップＳ１００８に進み、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍であるか否かを判別する。この判別処理は、輝度差成分と高周波成分の比率に基づいて行う。

ステップＳ１００８にて、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍であると判別された場合、すなわち中ボケ程度である場合は、図４の微小駆動を行って、ピーク位置を捜す（ステップＳ１００９）。次に、ステップＳ１００９の微小駆動処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１０１０）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していなかった場合は、ステップＳ１００９の微小駆動処理で未だ合焦位置が検出されていないことを意味するので、ステップＳ１００９に戻り、微小駆動処理を継続する。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していた場合は、ステップＳ１００９の微小駆動処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、その微小駆動処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１０１１）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１０１２）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１０１３）。

ステップＳ１００８にて、現在のレンズ位置が合焦位置の近傍ではないと判別された場合、すなわち大ボケである場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する（ステップＳ１０１４）。そして、ＡＦ評価値が低減したか否かを判別し（ステップＳ１０１５）、ＡＦ評価値が低減していない場合は、ステップＳ１０１４に戻り、至近方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値が低減している場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で無限（テレ）方向へ移動する（ステップＳ１０１６）。そして、ＡＦ評価値の変化を監視し、ピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ１０１７）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていない場合は、ステップＳ１０１６に戻り、無限方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えている場合は、そのピーク位置（合焦位置）へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１０１８）。そして、上記ステップＳ１１０９以降の処理を行う。

このように、第２の実施形態では、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置が検出されていると考えられる場合は、その合焦位置に直ちにフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止して静止画を記録しているので、シャツターラグの無い撮影が可能となる。

一方、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置の近傍にフォーカスレンズ１０５が位置していない場合（大ボケの場合）は、高速で合焦位置を検出してその合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止し、静止画を記録しているので、たとえ静止画のレリーズ時に大ボケ状態であったとしても、ボケの無い静止画を可及的速やかに記録することが可能となる。

また、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置の近傍にフォーカスレンズ１０５が位置している場合（中ボケの場合）は、微小駆動により合焦位置を検出してその合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止し、静止画を記録しているので、ボケの無い静止画を迅速に記録することが可能となる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を、図１２，図１３のフローチャートに基づいて説明する。

なお、第３の実施形態は、次のような事情を考慮したものである。すなわち、第１，第２の実施形態では、動画ＡＦ処理時に同一のエリアでフォーカスレンズ１０５が所定回数以上、方向反転を行っていた場合は、フォーカスレンズ１０５が合焦点に位置している可能性が高いため、静止画の撮影・記録が指示された場合に、動画ＡＦ処理時における同一のエリアでのフォーカスレンズ１０５の方向反転回数が所定回数以上であるか否かに応じて、ＡＦ動作を切換えていた。

しかし、被写界深度は、テレ側の方がワイド側より浅いため、テレ側の方がワイド側に比べて合焦範囲は狭くなり、ボケている確率が高くなる。従って、第１，第２の実施形態のように、合焦判定用の方向反転回数をテレ側とワイド側とで同一にした場合は、その合焦判定用の方向反転回数として小さな値を設定すると、テレ側ではボケが発生する可能性が高くなり、逆に大きな値を設定すると、テレ側でボケが発生する可能性は低くなるが、ワイド側で合焦点の検出処理を行う場合が必要以上に多くなってしまう。

そこで、第３の実施形態では、この問題を解決するため、以下のようなＡＦ処理を行っている。

すなわち、ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ１２０１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ１２０２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１２０３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ１２０２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、現在のフォーカスレンズ１０５の位置がテレ側であるか否かを判別する（ステップＳ１２０４）。その結果、テレ側であれば、それまでの動画撮影時のＡＦ処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアに所定時間以上いたか否か、換言すれば、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｎ回）以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１２０５）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＮ回以上繰り返していた場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応する位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１２０６）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１２０７）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１２０８）。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＮ回以上繰り返していなかった場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が未だ検出されていないことを意味するので、ステップＳ１２１０に進み、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する。

また、ステップＳ１２０４にて、現在のフォーカスレンズ１０５の位置がワイド側であると判別された場合は、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｍ回：Ｎ＞Ｍ）以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１２０９）。このように、Ｎ＞Ｍに設定することにより、被写界深度が浅いテレ側では、方向反転回数が多い場合に合焦と判定し、被写界深度が深いワイド側では、テレ側より少ない方向反転回数で合焦と判定することにより、テレ側とワイド側の双方において、合焦／非合焦の判別精度を高めることが可能となる。

ステップＳ１２０９にて、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｍ回）以上繰り返していたと判別された場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、上記ステップＳ１２０６以降に進む。一方、ほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｍ回）以上繰り返していなかった場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が未だ検出されていないことを意味するので、ステップＳ１２１０に進み、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する。

フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動した後は、ＡＦ評価値が低減したか否かを判別し（ステップＳ１２１１）、ＡＦ評価値が低減していない場合は、ステップＳ１２１０に戻り、至近方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値が低減している場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で無限（テレ）方向へ移動する（ステップＳ１２１２）。そして、ＡＦ評価値の変化を監視し、ピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ１２１３）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていない場合は、ステップＳ１２１２に戻り、無限方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えている場合は、そのピーク位置（合焦位置）へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１２１４）。次に、図４の微小駆動を行って、ピーク位置を捜す（ステップＳ１２１５）。この微小駆動処理は、高速駆動中にピーク位置を検出しても、実際の合焦位置に誤差を含んでいる場合や、被写体が移動する場合を考慮して行うものである。

次に、ステップＳ１２１５の微小駆動処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（この場合の回数は、任意である）以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１２１６）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していなかった場合は、ステップＳ１２１５の微小駆動処理で未だ合焦位置が検出されていないことを意味するので、ステップＳ１２１５に戻り、微小駆動処理を継続する。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数以上繰り返していた場合は、ステップＳ１２１５の微小駆動処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、その微小駆動処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１２１７）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１２１８）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１２１９）。

このように、第３の実施形態では、静止画の撮影・記録が指示された際の焦点距離に応じて合焦判定用の閾値（方向反転回数）を変えることにより、合焦／非合焦の判別精度を高めることが可能となる。

また、第１の実施形態と同様に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で焦位置が検出されていると考えられる場合は、その合焦位置に直ちにフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止して静止画を記録しているので、シャッターラグの無い撮影が可能となり、静止画の撮影・記録が指示された場合に、それまで行っていた動画ＡＦ処理で合焦位置が検出されていないと考えられる場合は、高速で合焦位置を検出してその合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させてＡＦ処理を停止し、静止画を記録しているので、ボケ状態の静止画が記録されることはない。

［第４の実施形態］
第４の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を、図１４，図１５のフローチャートに基づいて説明する。

なお、第４の実施形態は、次のような事情を考慮したものである。すなわち、第１，第２の実施形態では、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数と、改めて合焦点を検出するための微小駆動処理の後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数とを同一の値に設定していた。

しかし、それら合焦判定用の方向反転回数として小さな値を設定すると、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理において、誤判定してボケ止まる場合があり、このボケ止まりを回避すべく逆に大きな値を設定すると、改めて合焦点を検出するのに長時間を要することとなる。

そこで、第４の実施形態では、この問題を解決するため、以下のようなＡＦ処理を行っている。

すなわち、ＡＦマイコン１１５のＣＰＵ１１５ａは、ＡＦ処理が開始されると（ステップＳ１４０１）、まず、図３〜図７を用いて説明した動画撮影時のＡＦ処理を行う（ステップＳ１４０２）。次に、静止画レリーズスイッチ１１８がオン操作されて静止画レリーズ信号が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１４０３）。その結果、静止画レリーズ信号が入力されなかった場合は、ステップＳ１４０２に戻り、動画撮影時のＡＦ処理を継続する。

一方、静止画レリーズ信号が入力された場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアに所定時間以上いたか否か、換言すれば、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｎ回）以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１４０４）。

その結果、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＮ回以上繰り返していた場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応する位置へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１４０５）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１４０６）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１４０７）。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＮ回以上繰り返していなかった場合は、それまでの動画撮影時のＡＦ処理で合焦位置が未だ検出されていないことを意味するので、フォーカスレンズ１０５を高速で至近（ワイド）方向へ移動する（ステップＳ１４０８）。そして、ＡＦ評価値が低減したか否かを判別し（ステップＳ１４０９）、ＡＦ評価値が低減していない場合は、ステップＳ１４０８に戻り、至近方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値が低減している場合は、フォーカスレンズ１０５を高速で無限（テレ）方向へ移動する（ステップＳ１４１０）。そして、ＡＦ評価値の変化を監視し、ピークを越えたか否かを判別する（ステップＳ１４１１）。その結果、ＡＦ評価値がピークを越えていない場合は、ステップＳ１４１０に戻り、無限方向へのレンズ移動処理を継続する。

一方、ＡＦ評価値がピークを越えている場合は、そのピーク位置（合焦位置）へフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１４１２）。次に、図４の微小駆動を行って、ピーク位置を捜す（ステップＳ１４１３）。この微小駆動処理は、高速駆動中にピーク位置を検出しても、実際の合焦位置に誤差を含んでいる場合や、被写体が移動する場合を考慮して行うものである。

次に、ステップＳ１４１３の微小駆動処理において、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転を所定回数（Ｍ回：Ｎ＞Ｍ）以上繰り返していたか否かを判別する（ステップＳ１４１４）。

このように、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数（Ｎ回）を、改めて合焦点を検出するための微小駆動処理の後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数（Ｍ回）より大きく設定したのは、静止画の撮影・記録が指示された直後よりも、改めて合焦点を検出するために行う微小駆動処理の後の方が、フォーカスレンズ１０５が合焦点の近傍に位置している確率が高いためである。

このようにＮ＞Ｍとすることにより、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理において、誤判定してボケ止まることを回避することが可能となり、改めて行う合焦点の検出処理を迅速に行うことも可能となる。

ステップＳ１４１４にて、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＭ回以上繰り返していなかったと判別された場合は、ステップＳ１４１３の微小駆動処理で未だ合焦位置が検出されていないことを意味するので、ステップＳ１４１３に戻り、微小駆動処理を継続する。

一方、フォーカスレンズ１０５がほぼ同一のエリアで方向反転をＭ回以上繰り返していた場合は、ステップＳ１４１３の微小駆動処理で合焦位置が検出されたことを意味するので、その微小駆動処理で得られた最大のＡＦ評価値に対応するレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を移動する（ステップＳ１４１５）。そして、カメラ信号処理回路１０８、静止画記録装置１１６を制御することにより、静止画像を記録し（ステップＳ１４１６）、静止画撮影時のＡＦ処理を終了する（ステップＳ１４１７）。

このように、第４の実施形態では、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数（Ｎ回）を、改めて合焦点を検出するための微小駆動処理の後に行う合焦判定処理の際に用いる方向反転回数（Ｍ回）より大きく設定することにより、静止画の撮影・記録が指示された直後に行う合焦判定処理において、誤判定してボケ止まることを回避することが可能となり、改めて行う合焦点の検出処理を迅速に行うことも可能となる。

なお、本発明は、上記第１〜４の実施形態に限定されることなく、これら実施形態を適宜組み合わせることも可能である。また、上記第１〜４の実施形態では、動画撮影時に得られた合焦情報として、フォーカスレンズの反転移動回数を用いているが、例えば、ＣＣＤから得られる映像信号中の高周波成分、或いは該高周波成分と輝度差成分との比率に基づいた合焦度の評価値などを用いることも可能である。

以上が本発明の各実施形態の説明であるが、本発明は、以上の各実施形態に開示の内容に限られるものではなく、請求項で示した機能、又は、実施形態の構成が持つ機能が達成できるものであればどのようなものであっても適用できるものである。

例えば、以上の実施形態のソフト構成とハード構成は、適宜置き換えることができるものである。

また、以上の各実施形態、または、それら技術要素を必要に応じて組み合わせるようにしてもよい。

また、本発明は、特許請求の範囲の構成、または、実施形態の構成の全体若しくは一部が、１つの装置を形成するものであっても、他の装置と結合するようなものであっても、装置を構成する要素となるようなものであってもよい。

また、本発明は、静止画を撮影可能なビデオカメラ、又は、デジタルカメラ等の電子カメラ、撮影レンズ交換可能なカメラ、一眼レフカメラ、レンズシャッタカメラ、監視カメラ等、種々の形態のカメラ、更には、カメラ以外の撮像装置や、光学装置、その他の装置、更には、それらカメラ、撮像装置、光学装置、その他の装置に適用される装置、方法、コンピュータプログラム、そして、これらを構成する要素に対しても適用できるものである。

本発明を適用したビデオカメラのハードウェア構成を示す構成図である。 ＡＦ評価値を説明するための図である。 動画撮影時のＡＦ処理の概要を示すフローチャートである。 ＡＦ処理時におけるフォーカスレンズの微小駆動処理を示すフローチャートである。 上記微小駆動処理におけるフォーカスレンズの移動方向を説明するための図である。 ＡＦ処理時における山登り処理を示すフローチャートである。 上記山登り処理時におけるフォーカスレンズの移動方向を説明するための図である。 本発明の第１の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を示すフローチャートである。 図８の続きのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を示すフローチャートである。 図１０の続きのフローチャートである。 本発明の第３の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を示すフローチャートである。 図１２の続きのフローチャートである。 本発明の第４の実施形態における静止画撮影時のＡＦ処理を示すフローチャートである。 図１４の続きのフローチャートである。 従来の静止画撮影時のＡＦ処理を示すフローチャートである。 従来の静止画撮影時の他のＡＦ処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１０５ フォーカスコンペレンズ
１０６ ＣＣＤ
１０９ 動画記録装置
１１４ ＡＦ評価値処理回路
１１５ ＡＦマイコン
１１５ａ ＣＰＵ
１１５ｂ ＲＯＭ
１１５ｃ ＲＡＭ
１１６ 静止画記録装置
１１７ 動画トリガスイッチ
１１８ 静止画レリーズスイッチ

Claims (9)

1. 動画撮影と静止画撮影とが可能な撮像装置に用いられる自動焦点調節装置であって、
   フォーカスレンズの移動に応じて合焦位置を検出する焦点調節手段と、
   前記静止画撮影を指示する指示手段と、
   前記動画撮影において焦点を調節している際に前記指示手段が操作された場合に、前記焦点調節手段による再度の合焦位置の検出を行わない第１のモードと、前記焦点調節手段による合焦位置の検出を行う第２モードとの少なくとも２種類の動作を行わせることが可能な制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間いた場合には前記第１のモードで、ほぼ同一エリアに所定時間いない場合には前記第２のモードで動作させることを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間以上いた場合には、前記指示手段が操作されるまでに前記焦点調節手段が焦点調節動作を行うために得たデータに基づいて前記焦点調節手段を動作させることを特徴とする請求項１記載の自動焦点調節装置。
3. 前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間以上いない場合には、前記指示手段が操作された後に前記焦点調節手段が焦点調節動作を行うために得るデータに基づいて前記焦点調節手段を動作させることを特徴とする請求項２記載の自動焦点調節装置。
4. 前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間以上いない場合には、前記焦点調節手段をそれまでよりも高速で動作させた後、焦点状態に応じて微小駆動で動作させて焦点調節動作を行わせることを特徴とする請求項２又は３記載の自動焦点調節装置。
5. 前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間以上いない場合に、所定範囲レベルの合焦状態にあるか否かを判定し、前記所定範囲レベルの合焦状態にないと判定した場合には前記焦点調節手段を第１の速度で動作させ、前記所定範囲レベルの合焦状態にあると判定した場合には前記第１の速度より低速の第２の速度で動作させて焦点調節動作を行わせることを特徴とする請求項２又は３記載の自動焦点調節装置。
6. 前記制御手段は、前記所定範囲レベルの合焦状態にあるか否かの判定を被写体像信号の所定の高周波成分と輝度差成分の比率に基いて行うことを特徴とする請求項５記載の自動焦点調節装置。
7. 前記制御手段は、前記前記所定時間を焦点距離に基づいて変更することを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の自動焦点調節装置。
8. 前記焦点調節手段は、結像光学系を移動させ、該結像光学系を介して受光される被写体像のコントラストのピークを検出することにより焦点調節を行うと共に、前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間以上いたか否かの判定を前記指示手段が操作される前に前記結像光学系が所定回数反転移動を行ったことにより判定することを特徴とする請求項２〜７の何れかに記載の自動焦点調節装置。
9. 動画モードと静止画モードとを有する撮像装置に用いられる自動焦点調節方法であって、
   フォーカスレンズの移動に応じて合焦位置を検出する焦点調節ステップと、
   前記静止画モードでの静止画撮影を指示する指示ステップと、
   前記動画モードにおいて焦点を調節している際に前記静止画撮影の指示があった場合に、前記焦点調節ステップでの再度の合焦位置の検出を行わない第１のモードと、前記焦点調節ステップでの合焦位置の検出を行う第２のモードとの少なくとも２種類の動作を行わせることが可能な制御ステップと、を有し、
   前記制御手段は、前記動画撮影で前記フォーカスレンズがほぼ同一エリアに所定時間いたか場合には前記第１のモードで、ほぼ同一エリアに所定時間いない場合には前記第２のモードで動作させることを特徴とする自動焦点調節方法。

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