JP4642542B2 - 焦点調節装置、撮像装置、およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、合焦度を示すＡＦ評価値を利用した撮像装置の焦点調節技術に関する。

近年、カメラのオートフォーカス装置は、撮像素子等により被写体像を光電変換して得られた映像信号中より画面の高周波数成分などを抽出して合焦の状態を示す信号（以下、ＡＦ評価値ともいう。）とし、それが最大となるようにフォーカシングレンズ位置を制御して焦点調節を行なうようにした方式が知られている。

ＡＦ評価値としては、一般に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レベルを用いている。図５は、フォーカシングレンズの位置に対するＡＦ評価値の一例を示す図である。通常の被写体像を撮影した場合、図５のように焦点が合ってくるにしたがって値は大きくなる。そのレベルが最大になる点が合焦位置となる。このＡＦ評価値の特性（以下、デフォーカス特性ともいう。）は、映像信号の帯域に対してバンドパスフィルタの中心周波数を高くすると山の形状が急峻になり、中心周波数を低くすると山の形状がなだらかになることが知られている。

ＡＦ制御は、図５の山裾の付近で高速に動き、頂上に近づくに従い低速で動くようなフォーカシングレンズ制御を行なう。また、合焦方向検出を行なう際に、フォーカシングレンズ位置を前ピンや後ピン方向に変動させて、このときのＡＦ評価値の変動レベルから、図５の山の傾斜を検出して、合焦方向を決定している。この合焦方向検出の際にも、山裾の付近では変動振幅を大きくして傾斜検出精度を高め、頂上付近では変動振幅を小さくする。

ＡＦ評価値が光学系を含めた焦点深度内でのフォーカシングレンズ位置変動に対して十分なレベル増減があって、当該ＡＦ評価値のレベル増減の検出が出来るよう、バンドパスフィルタの抽出帯域を決定する。バンドパスフィルタによる抽出周波数を高周波側にするほどＡＦ評価値はシャープな形状となり、焦点深度内のフォーカス変動に対する応答性を高めることが可能となる。

しかしながら、撮影画像に含まれる高周波成分量自体がそれほど多くない場合、ＡＦ評価値のレベル自身が低下傾向を持つ。また、モニタ等の映像出力機が有する空間周波数と周波数差とが大きくなり（撮像素子は高密度化・画素の微細化が進み、高い空間周波数を持つ）、ＡＦ評価値変動とモニタ上のボケの見え方との相関性が薄くなる傾向を持つ。このため一般に、モニタの空間周波数に近い抽出周波数を設定することで、上述の焦点深度以内でのフォーカス変動に対するＡＦ評価値の敏感度のバランスが取られていた。

この種の自動焦点調節方式をレンズが交換できるビデオカメラに使用された例について、第８図に示すブロック図を用いて説明する。

８０１はフォーカシングレンズであって、レンズ駆動用モータ８１１によって、光軸方向に移動されて焦点合わせを行なう。このレンズを通った光は、撮像素子８０２の撮像面上に結像されて電気信号に光電変換され、映像信号として出力される。この映像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部８０３でサンプルホールドされてから所定のレベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器８０４でデジタル映像データへと変換される。変換されたデジタル映像データは、不図示のプロセス回路へ入力されて、標準テレビジョン信号に変換されると共に、バンドパスフィルタ８０５（以下、ＢＰＦともいう。）へと入力される。ＢＰＦ８０５では、映像信号中の高周波成分を抽出し、ゲート回路８０６で画面内の合焦検出領域に設定された部分に相当する信号のみを抜き出し、ピークホールド回路８０７で垂直同期信号の整数倍に同期した間隔でピークホールドを行ない、ＡＦ評価値を生成する。このＡＦ評価値は本体ＡＦマイコン８０８に取り込まれ、本体ＡＦマイコン８０８内で合焦度に応じたフォーカシング速度が決定される。また、本体ＡＦマイコン８０８内でＡＦ評価値が増加するようにモータ駆動方向を決定し、フォーカスモータの速度及び方向の制御情報をレンズマイコン８０９に送る。レンズマイコン８０９は、本体マイコン８０８に指示された通りにモータドライバ８１０を介したモータ８１１によってフォーカシングレンズ８０１を光軸方向に動かすことで焦点調節をおこなう。

しかしながら、上記従来例では、自動焦点調節の制御をレンズマイコンに持たずに、本体に持っている。そうすると、特定のレンズで最適になるように自動焦点調節の応答性等を決定した場合、他のレンズでは最適にならないことがあり、着脱できるすべてのレンズユニットに対して適切な性能を出すのは難しかった。これに対し、カメラ本体側からはＡＦ評価値に関する情報をレンズユニット側へと引き渡す。レンズユニットではカメラ本体側から引き渡されたＡＦ評価値の情報を用い、レンズユニットの光学特性に適した自動焦点調節の動作を行う制御手段を有しているシステムが提案されている（特許文献１）。

また、従来のＳＤフォーマット（７２０Ｈ×４８０Ｖ）の記録方式に加え、より高精細なＨＤフォーマット（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）の記録方式が提案されている。このようなフォーマットに対して例えば、第６図のようにＣＣＤの１６：９のエリア（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）からＨＤフォーマット（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）の映像信号を、ＣＣＤの４：３のエリア（例えば１０８０Ｈ×１０８０Ｖ）から縮小処理しＳＤフォーマット（７２０Ｈ×４８０Ｖ）の映像信号を生成し記録するカメラがある。このような記録方式の異なる撮影モードを持つビデオカメラにおいて、ＨＤフォーマットの映像信号からＡＦ評価値を生成してＡＦ制御を行なう技術が特許文献２にて提案されている。
特開平９−９１３０号公報 特開平７−１０７３５９号公報

しかしながら上記従来例では、次のような問題があった。

ＡＦ評価値を抽出する周波数帯域が、モニタ等の空間周波数（例えば、ＳＤフォーマットで記録する場合は水平７２０Ｈに対応する空間周波数）を基準に決定されている場合、撮影する被写体の有する周波数によっては、焦点深度内のフォーカス位置変化で、充分な評価値変化を得られないという問題があった。この場合逆にいえば、充分なＡＦ評価値の変化を得ようとする際には、焦点深度を越えボケの発生が伴うという問題があった。

上記問題を解決しようとしてＡＦ評価値の変化の微小変動でＡＦ制御をかけるように動作させた場合、安定性に欠けることがあった。具体的には、パンニングなどのカメラワークで被写体距離は変化していないのに画像の絵柄が変化することでＡＦ評価値が変動し、これをきっかけにＡＦにてフォーカス位置が動いてしまうという安定性に欠けた現象が発生していた。

また、距離の異なる被写体への急激なパンニングなどの合焦している状態から別距離の被写体へピント合わせを行なう際、ＡＦ評価値のレベルの差が無いような場合がある。合焦している被写体のコントラストが低く、パンニング先の別距離にある被写体がボケ状態でもコントラストが比較的高いような場合である。図５のＡＦ評価値の特性、所謂デフォーカス特性がブロードである場合に、このような現象の発生確率が高い傾向となる。このような現象の場合、デフォーカス特性上の山裾の付近で合焦方向を捜索し、若干の傾斜を検出して合焦方向を見つけだすこととなる。しかし、コントラストが高い被写体であると、図５の縦軸つまりＡＦ評価値のレベルが山裾でも大きくなる。したがって、頂上に近づいても傾斜が少ないため山裾付近と同様に比較的ゆっくりと合焦点に至るＡＦ制御となってしまい、ユーザーにストレスを与えていた。

一方、映像信号の帯域に対してバンドパスフィルタの中心周波数を高くすると山の形状が急峻になるが、山裾では傾斜変化が少ないので、フォーカシングレンズを動かしても傾斜変化を評価値の検出タイミング（垂直同期周期）では、捉え損なう場合がある。

本発明の目的は動作状態に応じた、高品位なＡＦ性能を実現し、被写体に違和感無く安定して合焦する焦点調節技術を提供することにある。

本願における第１の発明は、フォーカシングレンズの駆動を制御する制御手段と、撮像手段から出力された撮像信号の高周波数成分に基づく焦点信号を抽出し出力する抽出手段とを有する自動焦点調節装置であって、前記抽出手段は、前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に変化する前記焦点信号のレベルが描く増減カーブ形状の急峻度が互いに異なる第１の抽出特性及び第２の抽出特性に基づいて前記焦点信号を抽出可能であって、前記制御手段は、前記第２の抽出特性で抽出される場合より前記増減カーブ形状の急峻度が大きい前記第１の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、ウォブリング動作により前記フォーカシングレンズの駆動方向を設定し、当該駆動方向を設定後、前記第２の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、当該焦点信号のピーク検出を行うことを特徴とする自動焦点調節装置である。

本願における第２の発明は、フォーカシングレンズの駆動を制御する制御手段と、撮像手段から出力された撮像信号の高周波数成分に基づく焦点信号を抽出し出力する抽出手段とを有する自動焦点調節装置の制御方法であって、前記抽出手段は、前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に変化する前記焦点信号のレベルが描く増減カーブ形状の急峻度が互いに異なる第１の抽出特性及び第２の抽出特性に基づいて前記焦点信号を抽出可能であって、前記制御手段は、前記第２の抽出特性で抽出される場合より前記増減カーブ形状の急峻度が大きい前記第１の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、ウォブリング動作により前記フォーカシングレンズの駆動方向を設定し、当該駆動方向を設定後、前記第２の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、当該焦点信号のピーク検出を行うことを特徴とする自動焦点調節装置の制御方法である。

本発明によれば、評価値特性を可変させるよう、その抽出を制御することにより、ＡＦ制御の動作状態、あるいは記録フォーマットの選択などに合わせ、効果的に焦点調節を行なうことが可能となる。

以下、本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明をレンズ交換可能なビデオカメラに適用した場合を説明するが、本発明はＨＤフォーマットでの記録に対応する撮像機能とＳＤフォーマットでの記録に対応する撮像機能とを有する撮像装置に適用可能である。

［第１の実施形態］
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

＜構成図＞
図１は、本発明の実施例の構成を示す図である。被写体からの光は、固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行なう第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群１０５（以下フォーカスレンズと称す）を通る。この光学系を通った被写体からの光は、３原色中の赤の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０６上に、緑の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０７上に、青の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０８の上にそれぞれ結像される。撮像素子上のそれぞれの像は光電変換により信号出力され、当該信号が増幅器１０９，１１０および１１１でそれぞれ最適なレベルに増幅されカメラ信号処理部１１２へと入力され標準テレビ信号に変換される。当該信号は、標準テレビ信号の変換と並行してＡＦ信号処理回路１１３へと入力される。ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ評価値は、制御マイコン１１６に転送される。また、制御マイコン１１６は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ１３１を読み込み、スイッチの状態を検出する。ＡＦスイッチ１３１がオンのとき、制御マイコン１１６内では、ＡＦプログラム１１７がＡＦ評価値の状態に応じて、モータ制御プログラム１１８を介して、フォーカスモータドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フォーカシングレンズ１０５を光軸方向に移動させてユーザーが所望する被写体に焦点が合うよう自動調節を行なう。

＜ＡＦ信号処理＞
次に図２を用いてＡＦ信号処理回路１１３について説明する。増幅器１０９，１１０および１１１でそれぞれ最適なレベルに増幅された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のＣＣＤ出力信号は、それぞれＡ／Ｄ変換器２０６、２０７、および２０８でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された信号は、カメラ信号処理回路１１２へと送られる。信号は、カメラ信号処理回路１１２への送信と並行して、それぞれアンプ２０９、２１０、および２１１で適切に増幅され、加算器２０８で加算され、焦点調節に用いられる輝度信号である信号Ｓ５が作られる。信号Ｓ５は、ガンマ回路２１３へと入力され、前もって決められたガンマカーブでガンマ変換される。このガンマ変換により、低輝度成分を強調し高輝度成分を抑圧した信号Ｓ６が作られる。ガンマ変換された信号Ｓ６は、カットオフ周波数の高いＬＰＦであるＴＥ−ＬＰＦ２１４と、カットオフ周波数の低いＬＰＦであるＦＥ−ＬＰＦ２１５へと入力される。これにより、マイコン１１６がマイコンインターフェース２５３を通して決定したそれぞれのフィルタ特性で、低域成分が抽出され、ＴＥ−ＬＰＦ２１４出力信号である信号Ｓ７及びＦＥ−ＬＰＦ２１５出力信号である信号Ｓ８が作られる。信号Ｓ７及び信号Ｓ８は、スイッチ２１６で水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号で選択され、ハイパスフィルタ（以下ＨＰＦ ）２１７へと入力される。つまり、偶数ラインは信号Ｓ７をＨＰＦ２１７へと通し、奇数ラインは信号Ｓ８を通す。ＨＰＦ２１７では、マイコン１１６がマイコンインターフェース２５３を通して決定した奇数／偶数それぞれのフィルタ特性で高域成分のみを抽出される。そして、絶対値回路２１８で絶対値化することで、正の信号Ｓ９が作られる。信号Ｓ９は、ピークホールド回路２２５、２２６、２２７、及びラインピークホールド回路２３１へと入力される。枠生成回路２５４は、図３で示されるような画面内の位置に焦点調節用のゲート信号Ｌ枠、Ｃ枠、Ｒ枠を生成する。ピークホールド回路２２５には枠生成回路２５４出力のＬ枠及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力される。これにより、図３で示されるように焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１、ＬＲ２、ＬＲ３の各場所で、ピークホールド回路２２５の初期化を行ない、マイコン１１６からマイコンインターフェース２５３を通して指定した偶数ラインか奇数ラインのどちらかの各枠内の信号Ｓ９をピークホールドし、全画面中からゲート設定するＡＦ枠の終了ポイントであるＩＲ１で、バッファ２２８枠内のピークホールド値を転送しＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。同様に、ピークホールド回路２２６、２２７にＣ枠、Ｒ枠が入力されＴＥ／ＦＥピーク評価値を生成する。

ラインピークホールド回路２３１には、信号Ｓ９及び枠生成回路２５４出力のＬ枠、Ｃ枠、Ｒ枠が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ９の１ラインのピーク値をホールドする。積分回路２３２、２３３、２３４、２３５、２３６、２３７には、ラインピークホールド回路２３１出力及び水平ラインが偶数番目か奇数番目かを識別する信号であるＬｉｎｅＥ／Ｏ信号が入力される。それと並行して、積分回路２３２、２３５には、枠生成回路出力Ｌ枠、積分回路２３３、２３６には枠生成回路出力Ｃ枠、積分回路２３４、２３７には枠生成回路出力Ｒ枠が入力される。積分回路２３２は、焦点調節用Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、積分回路２３２の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、バッファ２３８にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。積分回路２３３は、焦点調節用Ｃ枠の先頭である左上のＣＲ１の各場所で、積分回路２３３の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１でバッファ２３９にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。積分回路２３４は、焦点調節用Ｒ枠の先頭である左上のＲＲ１で積分回路２３４の初期化をおこない、各枠内の偶数ラインの終了直前でラインピークホールド回路出力を内部レジスタに加算し、ＩＲ１で、バッファ２４０にピークホールド値を転送しラインピーク積分評価値を生成する。積分回路２３５、２３６、２３７は、それぞれ積分回路２３２、２３３、２３４が偶数ラインのデータについて加算する代わりに、それぞれ奇数ラインのデータの加算を行ない、それぞれバッファ２４１、２４２、２３４に結果を転送する。

また、信号Ｓ７は、ピークホールド回路２１９、２２０、２２１及びライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５に入力される。ピークホールド回路２１９には枠生成回路２５４出力のＬ枠が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２１９の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ７をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２２２にピークホールド結果を転送し、Ｙピーク評価値を生成する。同様に、ピークホールド回路２２０、２２１にＣ枠、Ｒ枠が入力されＹピーク評価値を生成する。

ライン最大値ホールド回路２４４及びライン最小値ホールド回路２４５には、枠生成回路２５４出力のＬ枠、Ｃ枠、Ｒ枠が入力され、各枠内の水平方向の開始点で初期化され、各枠内の信号Ｓ７の１ラインのそれぞれ最大値及び最小値をホールドする。これらでホールドされた最大値及び最小値は、引算器２４６へと入力され、（最大値−最小値）信号Ｓ１０が計算され、ピークホールド回路２４７、２４８、２４９に入力される。ピークホールド回路２４７には枠生成回路２５４出力のＬ枠が入力され、Ｌ枠の先頭である左上のＬＲ１で、ピークホールド回路２４７の初期化をおこない、各枠内の信号Ｓ１０をピークホールドし、ＩＲ１で、バッファ２５０にピークホールド結果を転送し、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。同様にピークホールド回路２４８、２４９、Ｃ枠にＲ枠が入力され、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を生成する。

ＩＲ１、ＩＲ２、ＩＲ３の各場所では、バッファ２２２、２２３、２２４、２２８、２２９、２３０、２３８、２３９、２４０、２４１、２４２、２４３、２５０、２５１、２５２にデータを転送するのと同時に枠生成回路２５４から、マイコン１１６に対して割り込み信号を送出する。マイコン１１６は、前記割り込み信号を受けてマイコンインターフェース２５３を通してバッファ２２２、２２３、２２４、２２８、２２９、２３０、２３８、２３９、２４０、２４１、２４２、２４３、２５０、２５１、２５２内の各データをバッファに次のデータが転送されるまでに読み取られる。

図３はＡＦ信号処理回路１１３内のタイミングを説明するための図である。外側の枠は撮像素子１０６、１０７、１０８の出力の有効映像画面である。内側の３分割された枠は焦点調節用のゲート枠で、左側のＬ枠、中央のＣ枠、右側のＲ枠が枠生成回路２５４から出力される。これらの枠の開始位置でリセット信号をＬ、Ｃ、Ｒ枠ごとに出力し、ＬＲ１、ＣＲ１、ＲＲ１を生成し、積分回路、ピークホールド回路等をリセットする。また枠の終了時にデータ転送信号ＩＲ１を生成し、各積分値、ピークホールド値を各バッファに転送する。また、偶数フィールドの走査を実線で、奇数フィールドの走査を点線でしめす。偶数フィールド、奇数フィールド共に、偶数ラインはＴＥ＿ＬＰＦ出力を選択し、奇数ラインはＦＥ＿ＬＰＦ出力を選択する。

＜自動焦点調節動作＞
次に各枠内のＡＦ評価値である、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値を使用してマイコンがどのように自動焦点調節動作をするか説明する。

ＴＥ／ＦＥピーク評価値は合焦度を表わす評価値で、ピークホールド値なので比較的被写体依存が少なくカメラのぶれ等の影響が少なく、合焦度判定、再起動判定に最適である。

ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値も合焦度を表わす評価値であるが、積分効果によりノイズの少ない安定した評価値なので方向判定に最適である。さらにラインピーク評価値もラインピーク積分評価値も、ＴＥの方がより高い高周波成分を抽出しているので合焦近傍でより好都合である。逆にＦＥは合焦から遠い大ボケ時でより好都合である。

また、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値は合焦度にあまり依存せず被写体に依存する評価値である。したがって、合焦度判定、再起動判定、方向判定を確実に行なうために、被写体の状況を把握するのに好都合である。つまりＹピーク評価値で高輝度被写体か低照度被写体かの判定を行ない、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値でコントラストの大小の判定を行なうといった具合である。これにより、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値の山の大きさを予測し補正することで、適切な焦点調節の動作が行われる。

ここで、コントラストの大小を表現するＭａｘ−Ｍｉｎ評価値（以下、ＭＭともいう。）と合焦近傍の高周波成分のピーク値であるＴＥピーク評価値（以下、ＴＥＰともいう）との比率は、被写体の条件にもよるが、ＴＥＰ／ＭＭが大であれば、合焦状態を表し、比率が零に近いほど、大ボケ状態と判定することが出来る。これは、ＴＥＰがコントラスト差信号であるＭＭを微分した信号に相当し、黒レベル→白レベルに変化する輝度の傾斜を表現することとなるので、ボケ状態では傾斜が緩く（ＴＥＰ／ＭＭが小さい）、合焦状態では傾斜がほぼ垂直となり、ＴＥＰ／ＭＭの比率は大きくなる傾向を持つ事に基づいている。

＜自動焦点調節の際の動作方法＞
図４を用いて制御マイコン１１６での、変倍動作が行われていないときの、ＡＦプログラム１１７の自動焦点調節の際の動作方法について説明する。

この図４のフローチャート中、ＡＦ制御の動作状態に応じて、図２で説明した、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７のフィルタ特性を変更することに本技術の特徴のひとつがある。特に、図５で説明した、ＡＦ評価値の評価値特性が描く、山の形状の急峻度（以下、Ｑ値ともいう。）を変更することを特徴としている。これは、抽出周波数の帯域幅や、抽出する際のゲイン（利得）を変数として、取得される評価値特性（デフォーカス特性）の急峻度を切り換えている。詳細は、図９、図１０を用いて説明する。

起動（ステップＳ４０１）に応じ、先ず、ＡＦ評価値を抽出するフィルタ特性を後述の特性１に設定する（図２で説明した、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７のフィルタ特性を設定し、ＡＦ評価値として抽出する中心周波数の抽出帯域幅、抽出信号のゲインを所定の設定にする）。これにより、合焦方向がフォーカシングレンズ１０５の微小駆動動作であるウォブリング動作により検出される（ステップＳ４０２）。そして、フィルタ特性を後述の特性２に切り換えて、ステップＳ４０２で決定した合焦方向にＴＥやＦＥピークのレベルに応じ速度制御をかけながら山登り制御する。このとき、ステップＳ４０２で決定した合焦方向が間違っていないかどうかを方向制御しつつ動作する（ステップＳ４０３）。これは、山の頂上付近ではＴＥラインピーク積分評価値、山の裾ではＦＥラインピーク積分評価値を主に使用して方向制御しつつ動作する。

次に、ステップＳ４０４で山を乗り越えたかＴＥラインピーク積分評価値を監視する。ＴＥラインピーク積分評価値が山の頂上である極値を越えていないときはステップＳ４０３からステップＳ４０４を繰り返す。一方、ＴＥラインピーク積分評価値が山の頂上である極値を通過したことが判明したところで、駆動方向を反転し、通過した頂上方向に一旦戻す（ステップＳ４０５）。ステップＳ４０６では、再びフィルタ特性を設定１に戻し、頂上付近で合焦点確認動作を行なう。最もレベルの高い点で停止し、再起動待機（ステップＳ４０７）にはいる。

ステップＳ４０７における再起動待機では、ＴＥやＦＥピーク評価値のレベルがステップＳ４０６でのレベルより変動したか否かを監視する。ＴＥやＦＥピーク評価値が所定レベル以上変動したことを検出した場合に再起動（ステップＳ４０８）し、ステップＳ４０２からの合焦方向判定から繰り返す。

この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御をかける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被写体判断より山の大きさの予測を行ない、これに基づいて決定する。

また、上述の一連の制御の中でＴＥＰ／ＭＭの大きさに応じて、ステップＳ４０２やステップＳ４０６の合焦確認や方向判定動作で、フォーカシングレンズ１０５を微少振動させるウォブリング振幅量を変更したり、ステップＳ４０３の山登り動作の駆動速度を変更したりする。この駆動速度の変更により、大ボケの山の裾付近では速い速度で、一方合焦に近い山の頂上付近では遅い速度で、ピント合わせの見え方に違和感が生じないような工夫が為されている。

＜評価値抽出特性（フィルタ特性）＞
図４のフロ−チャートにおいてＡＦ制御動作状態に応じて、フィルタ特性１、フィルタ特性２を切り換える動作について説明した。このステップＳ４０２、ステップＳ４０６で設定した「設定１」の評価値抽出特性と、ステップＳ４０３で設定した「設定２」の評価値抽出特性の違いについて、図９、図１０を用いて説明する。

図４のステップＳ４０３で設定する「設定２」の評価値抽出特性は、図９（ａ）の基本とするフィルタ特性（９０１）である。この特性は、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４とＨＰＦ２１７とで構成される高域側の評価値成分を抽出するための特性であり、中心周波数と帯域幅とで決定される。この周波数は、受像機で解像される空間周波数と、ＡＦのピント精度、ボケ状態からジャスピンに円滑に至らすことが可能な様に、特性決定が為されている（図９（ｄ）の９０３）。つまり図４のステップＳ４０３で設定する「設定２」の評価値抽出特性は、山登り動作でボケ状態から合焦状態に至るピント変化の円滑性を重視して、決定されているフィルタ特性である。

一方、ステップＳ４０６で設定される「設定１」のフィルタは、図９（ｂ）の評価値特性９０２の様に中心周波数のゲイン特性を持ち上げることで、図９（ｃ）の評価値特性９０５の様に基本フィルタに比べてシャープなＡＦ評価値の特性を生成する。これにより、ボケのレベルが同じように９０７だけ変化した際、フォーカス移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカス移動量９０４に比べ、９０６の様に移動量が小さくなるようにしている。従って、実際のＡＦ動作では合焦点近傍での合焦確認のためのフォーカス移動範囲を、実質許容錯乱円を比較的に小さくすることが出来る。これは、様々な撮影シーンであっても、フォーカスレンズの動きが画面上で見えてしまうといった問題を防止することが可能とする。

また、ステップＳ４０２で「設定１」フィルタとする理由は、前述のＴＥピーク評価値とＭａｘ−Ｍｉｎ評価値との比率（ＴＥＰ／ＭＭ）を、大ボケ状態では零に近づけ、合焦状態では所定値以上の大きな値が取れるようにするためである。つまり、「設定１」のシャープで大振幅となる評価値特性の形状にする事により、被写体条件を判別する確度を高めるためである。ステップＳ４０２での方向判定動作では、ボケ状態においてＴＥフィルタ値は最低レベルとなり、山の傾斜が無くなるので、ＦＥフィルタのピーク評価値、ＦＥラインピーク積分評価値を用いて、方向を判断している。

一方、同じステップＳ４０２でも再起動（ステップＳ４０８）を経由した場合には、大ボケ状態のみでなく、ほぼ合焦付近での方向判定動作もあることになる。再起動で４０２に至った場合、経験的に多くのシーンでは大ボケ状態となっていることが少なく、高域側の周波数成分が多い。この場合、ＴＥフィルタのピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値がＦＥ系の評価値よりも支配的となるので、ＴＥ系の評価値で方向判断を行なうことになる。合焦近傍状態からステップＳ４０３の山登り動作に移行する際には、山の頂上に近いので、ＴＥＰ／ＭＭの値に応じて駆動速度の低速が為され、出来るだけ目立たないように山の頂上に至ることになる。このときフィルタ設定は「設定２」になるが、仮に「設定１」のままであると、合焦点近傍では問題とならないが、山裾であると、駆動速度は高速スタートとなる。シャープな山の形状のままであと山裾では傾斜変化が少ないので、フォーカシングレンズ１０５を動かしても傾斜変化を評価値の検出タイミング（垂直同期周期）では、捉え損なう場合がある。評価値の検出タイミングを逃してしまと、評価値検出したときには既に合焦近傍となる場合が発生する。ここで、駆動速度が急激に減速されるので、撮影者に違和感を与える結果となってしまう事になる。この現象を防止するためにもステップＳ４０３では出来るだけ滑らかな山形状となる比較的ブロードな評価値特性となるようなフィルタが選択される事になる。

図９（ｂ）では、フィルタの中心周波数のゲイン特性を変更した評価値抽出特性である。図９（ｅ）では、抽出後にゲインを増幅させ、図９（ｃ）と同様に急峻なＡＦ評価値に評価値特性を得る手法である。基本の評価値特性に対して一律ゲインをかけることで９０３の形状は、９０８の様な評価値特性になる。このとき、ボケのレベルが同じように９０７だけ変化した際の、フォーカシングレンズ１０５の移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカシングレンズ１０５の移動量９０４に比べ、９０９の様に移動量が小さくなるようにすることが可能となる。この手法であれば、マイコン１１６内で演算することも出来る。また、図９（ｂ）のゲイン設定に比べ、微妙なゲイン調整が可能となるメリットがある一方、山裾の付近の評価値レベルも一様に増幅される傾向を持つこととなり、ＴＥＰ／ＭＭの合焦度を見積もる際に注意を要することとなる。

図９では、主としてＡＦ評価値の帯域抽出を行なう際のゲインを、撮影モードに応じ、切り換える手法について説明した。図１０はゲインの変わりに、帯域幅を変えた場合に例である。

図１０（ａ）は図９（ａ）と同様な基本となる評価値抽出のフィルタ特性である（図中の９０１）。このときの中心周波数は１．５ＭＨｚで帯域幅設定は−６ｄＢのポイントを基準として、５００ｋＨｚ〜２．５ＭＨｚとしているが、この帯域幅を図１０（ｂ）の１００１の様に幅を狭める。本例では、１ＭＨｚ（図中の１００２）〜２ＭＨｚ（図中の１００３）としており、このフィルタで抽出されるＡＦ評価値は図１０（ｃ）の１００４の様に、９０３に比較し、シャープな評価値特性となる。従って、ＡＦ動作時の動きが画面上に見えることを防ぐことが可能となる。

上述の例では、評価値抽出のフィルタのゲイン特性、帯域幅特性をそれぞれ変更するとして説明してきたが、これに限られるものではなく、２項目の組み合わせでも構わないし、評価値特性の急峻度（Ｑ値）を変化させる事が可能ならば、どのような手法であっても構わない。

以上説明してきたように、本発明によれば、ＡＦ評価値の評価値特性が描く山形状を、抽出する帯域成分の中心周波数ではなく、抽出ゲインや抽出帯域幅を変化させることで、急峻度を可変させる制御を設ける。この制御により、ＡＦ制御の動作状態に合わせ、該動作の目的とする動き方を補い、効果的に目的達成を行なうことが可能となる。

例えば、合焦付近では、安定して合焦状態を維持し、ＡＦ制御の動きが撮影者に認知出来ないようにする目的に対し、評価値特性の山形状をよりシャープな特性とすることにより、同じフォーカシングレンズ１０５の変動幅での評価値変動を高め、ボケが見える前に抑制方向に制御が為される用にすることが可能となる。

また、パンニング等で被写体距離が変化した際には、素早くジャスピンのピント位置を捜すのが適当である。このため、評価値特性の山形状を急峻化しておくことにより、評価値のレベル変化の応答性を高めることで、ＡＦ制御の応答性を高めることが可能となる。一方、山登り動作など、合焦点にフォーカス位置を移動させている最中では、ＴＶのオンエアのように、自然で円滑なピント変化とすることが適当である。このため、山形状に応じたフォーカス速度制御を考慮し、山形状を平坦な特性にして、合焦に至までのピントシューティングの自然さを生み出す事が可能となる。

［第２の実施例］
第２の実施例では、ＨＤ／ＳＤフォーマット両対応の交換レンズシステムカメラを例に説明する。

従来のＳＤフォーマット（７２０Ｈ×４８０Ｖ）の記録方式と、より高精細なＨＤフォーマット（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）の記録方式という異なる撮影モードを持つビデオカメラである場合、ＨＤフォーマットに記録するための撮影の際は、ＨＤＴＶへのモニタ出力となるのでＡＦ評価値はＨＤＴＶモニタの空間周波数を基準にすればよい。一方、ＳＤフォーマットで記録するための撮影の際にはＳＤモニタの空間周波数を基準に決定すればよいこととなる。しかし、このビデオカメラを交換レンズ方式タイプに用いた場合には、以下の問題点が生じる（ここでは、カメラ本体からはＡＦ評価値情報をレンズユニットへと引き渡し、レンズユニットでは得られたＡＦ評価値情報を用い、自身の光学特性に最適となるように自動焦点調節動作するシステムを前提とする）。

交換レンズ式の場合、カメラ側本体もレンズユニット側も、それぞれ技術の進歩と共に進化して行くが、例えば新しい本体は、以前商品化している全てのレンズ群に対し互換性が要求される。これは、新しいレンズユニットに対しても同様であり、レンズ交換のマウントなり、フォーマットを変更しないことで、ユーザーに対し既存カメラ、既存レンズの価値を継続的に提供し続けて行くべきものである。

ＳＤフォーマットとＨＤフォーマットとの両方に対応することがカメラには求められる場合、既存レンズは従来のＳＤフォーマットでの記録のための撮影に対応しており、ＨＤフォーマットでの記録のための撮影には対応していないことがある。その既存レンズでも両フォーマットに対応するカメラ本体に接続され、ＨＤフォーマットとＳＤフォーマットでの記録のための撮影が実現可能であることが望ましい。

既存レンズがＳＤフォーマットでの記録のための撮影を前提としてＡＦ制御され、ＨＤフォーマットでの記録のための撮影には対応していない場合、性能はＳＤフォーマットでの記録の際に最適化されている。従って、ＳＤフォーマットの記録のための撮影の際には最適性能を引き出せるが、ＨＤフォーマットの記録モードの際、ＨＤフォーマットでの記録のためのＡＦ評価値を送出すると、評価値の山形状や振幅レベルが別物となり、ＳＤ記録モードの際に比べ著しく、性能が劣化することとなる。一方、ＨＤ記録モードでＳＤ用のＡＦ評価値をカメラ本体からレンズユニットに引き渡すとしても、カメラ本体側の撮像素子がＨＤ対応で許容錯乱円が縮小されており、結果として、焦点深度が浅くなるので、ＳＤ用に最適化された既存ＡＦ制御では、ＳＤカメラの焦点深度を基準に動作することとなり、ウォブリング等の合焦点近傍の動きが、目に見え、ボケ認識できてしまうという問題を発生する。

本実施例では、こうした問題に対して、既に図９等を用いて説明したＡＦ評価値を抽出する際の当該抽出特性の制御により解決する技術について、以下に説明する。

＜撮像装置の構成図＞
図７は、本発明の実施例の構成を示す図である。図１と同様の構成については、基本的に同一の番号を付す。被写体からの光は、固定されている第１のレンズ群１０１、変倍を行なう第２のレンズ群１０２、絞り１０３、固定されている第３のレンズ群１０４、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備えた第４のレンズ群１０５（以下フォーカシングレンズと称す）を通って、３原色中の赤の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０６上に、緑の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０７上に、青の成分はＣＣＤ等の撮像素子１０８の上にそれぞれ結像される。１０６、１０７，１０８は撮像素子としてのＣＣＤ（ＣＭＯＳ）で、第６図のようにＨＤフォーマットに十分な画素数を持ち、アスペクト比は１６：９である。１３２はＣＣＤ１０６、１０７，１０８を駆動するＣＣＤ駆動パルス発生器、１０９はＣＣＤ１０６、１０７，１０８の出力をサンプリングしゲイン調整したのちデジタル化するＣＤＳ／ＡＧＣ／Ａ／Ｄコンバータ、１１０は１０９の出力からＨ方向について、後述のカメラ信号処理で使用する領域の信号のみ（ＨＤフォーマットでは、１Ｈ：１４４０画素全てを、ＳＤフォーマットでは１Ｈ：１０８０画素のみ）を切り出すとともにクロックのタイミングを合わせるＦＩＦＯメモリ、１１１はカメラ信号処理回路で、後述の記録装置１３３に対応した信号にＦＩＦＯメモリ１１０からの出力信号を処理しＨＤフォーマットでは１４４０Ｈ×１０８０Ｖの映像信号を、ＳＤフォーマットでは縮小処理を行ない７２０Ｈ×４８０Ｖの映像信号を生成する。１３３は記録装置で磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等が使われている。１３４は記録モードが、ＨＤフォーマットか、ＳＤフォーマットかの切換スイッチである。１１３はＦＩＦＯメモリ１１０の出力信号中より焦点検出に用いられる高周波成分を抽出するＡＦ評価値処理回路、ＡＦ信号処理回路１１３で生成されたＡＦ評価値は、本体マイコン１１４内のデータ読み出しプログラム１１５で読み出し、レンズマイコン１１６へ転送する。また、本体マイコン１１４は、ズームスイッチ１３０及びＡＦスイッチ１３１を読み込み、スイッチの状態をレンズマイコン１１６に送る。レンズマイコン１１６内では、ＡＦプログラム１１７が本体マイコン１１４からのＡＦスイッチ１３１の状態およびＡＦ評価値を受け取り、ＡＦスイッチ１３１がオンのときは、このＡＦ評価値に基づいてモータ制御プログラム１１８を介して、フォーカスモータドライバ１２６でフォーカスモータ１２５を駆動し、フォーカシングレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行なう。レンズ部分１２７とカメラ本体１２８は切り離すことが可能になっている。

ＡＦ信号処理回路１１３は、図２で説明した回路構成と同様である。図２にて制御マイコン１１６を本体マイコン１１４とし、本体マイコン１１４経由でレンズマイコン１１６に転送される構成とする。また、図２にて増幅器からＡ／Ｄ変換器までで行われていた処理を図７のＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ１０９で行っているものとする。ＦＩＦＯメモリ１１０経由で図２のアンプ２０９、２１０、２１１で適切に増幅され、加算器２０８で加算され、自動焦点調節用輝度信号Ｓ５が作られる構成となっており、以下は同じである。

図２を用いて説明したように、ＡＦ信号処理回路１１３で生成されるＡＦ評価値は、ＴＥ／ＦＥピーク評価値、ＴＥラインピーク積分評価値、ＦＥラインピーク積分評価値、Ｙピーク評価値、Ｍａｘ−Ｍｉｎ評価値であり、各信号の特徴は前述の通りである。これらの評価値、及び評価値の種別や内容を表すバージョン情報が、カメラ本体１２８からレンズユニット１２７に垂直同期信号に同期して転送され、レンズユニット内のレンズマイコンで自動焦点調節動作が行われる。

＜レンズユニット内での自動焦点調節動作のアルゴリズム＞
図１１を用いてレンズユニット内のレンズマイコンでの、変倍動作が行われていないときの、ＡＦプログラム１１７の自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明する。まず、起動（ステップＡ１）に応答し、ＴＥやＦＥピークのレベルで速度制御をかけ、山の頂上付近ではＴＥラインピーク積分評価値を、山の裾ではＦＥラインピーク積分評価値を主に使用して方向制御することで山登り制御（ステップＡ２）を行なう。次に、ＴＥやＦＥピーク評価値の絶対値やＴＥラインピーク積分評価値の変化量で、山の頂点判断（ステップＡ３）を行ない、頂上付近で合焦点確認動作を行なう（ステップＡ４）。評価値のレベルの最も高い点で停止し、再起動待機（ステップＡ５）にはいる。再起動待機においては、ＴＥやＦＥピーク評価値のレベルが下がったことを検出して再起動（ステップＡ６）する。この自動焦点調節動作のループの中で、ＴＥ／ＦＥピークを用いて速度制御をかける度合いや、山の頂上判断の絶対レベル、ＴＥラインピーク積分評価値の変化量等は、Ｙピーク評価値やＭａｘ−Ｍｉｎ評価値を用いた被写体判断より山の大きさの予測を行ない、これに基づいて決定する。

＜カメラ本体とレンズの通信タイミング＞
次に図１２を用いてカメラ本体とレンズの通信タイミングについて説明する。前述のように、本体マイコンで読み込まれたＡＦ評価値は、次の垂直同期信号（Ｖ同期）に同期して、垂直同期信号の直後にレンズマイコンに転送する。

図１３は本実施例で説明する技術の特徴である装着されたレンズユニットの種別情報に応じ、送出するＡＦ評価値の特性を切り換える方法について説明するための図面であり、本体マイコン１１４内で行われる処理フローを示している。

ここではカメラ本体がレンズユニットより後で開発されている事を想定しており、許容錯乱円＝α（ＨＤモードの際）であるとする（図１４（ａ）のカメラ２の種別に対応する。）。また、装着の可能性があるレンズユニット群は、位置分解能が異なっており、ＦナンバーをＦｎｏとすると、次のようになる。
焦点深度＝実質許容錯乱円＊Ｆｎｏ （１）
（１）式で決まる焦点深度内に、３〜４ポイントの停止位置を持つように位置分解能が設定されているとする。図１４（ａ）はカメラ本体の種別情報であるが、カメラ毎の撮像系システムの違いにより、実質許容錯乱円がそれぞれ異なっている。ここで、「実質」というのは、３板ＣＣＤの場合や、画素ずらしの有無、ＣＣＤ全受像エリアを縮小して撮像画を生成するのか否か、等倍で切り出すのか否か、７２０（Ｈ）＊４８０（Ｖ）のＣＣＤをそのまま使っているのか否か等により、モニタ上の空間周波数で換算される見かけ上の錯乱円の事を意味している。

例えば、画素ずらし有りの場合、実際の解像度は約１．５倍ＵＰすることになり、実質許容錯乱円は（ＣＣＤセルピッチで決まる錯乱円）＊（２／３）の係数分縮小されることになる。逆に、１４４０（Ｈ）＊９６０（Ｖ）のＣＣＤを縮小してＮＴＳＣの動画像（７２０（Ｈ）＊４８０（Ｖ））を生成する場合には、錯乱円は２倍大きくなることになる。本実施例では、ＨＤ／ＳＤ両対応のカメラが図１４のカメラ２の種別であるとし、ＨＤモードでは、１Ｈ：１４４０画素全てを、ＳＤフォーマットでは１Ｈ：１０８０画素を１Ｈ：７２０画素に縮小処理すると想定している。

許容錯乱円はＣＣＤの画素ピッチで決まるので、実質許容錯乱円はＨＤモードでは変更する必要がない一方、ＳＤモードの実質許容錯乱円は１０８０／７２０＝１．５倍に増加することになる。また、カメラの種別毎にサポート出来るレンズユニット種別も示しているが、カメラ毎の発売タイミングで存在するレンズユニットのみをサポートすることとなる。図１３で説明するフローチャートはカメラ２に組み込まれているファームであり、カメラ２はレンズ１，２をサポートする。

一方、図１４（ｂ）はレンズユニットの種別情報を表しており、それぞれ対応可能な実質許容錯乱円、サポートするカメラ本体の種別情報を示している。ここでのサポートとは、実質許容錯乱円的にフォーカス位置分解能が満足するカメラの撮像系を意味していおり、図１４（ｂ）に対応カメラ毎の焦点深度内のフォーカス停止可能ポイント、及び制御上の最小移動単位を示す。

レンズユニット２は、カメラ１，２を全てサポートし、レンズ内でカメラ種別に応じてフォーカス位置分解能を最適化する切替制御が入れ込んであり、カメラ１に対しては３ポイント単位を最小移動量とし、カメラ２のＳＤモード時には１．５ポイント、ＨＤモード時には１ポイント単位で制御する。一方、
レンズユニット１はカメラ１までしかサポートできず、カメラ２の実質錯乱円から想定される焦点深度では、ＳＤモードで２ポイント、ＨＤモードで１．３３ポイントの停止位置しか有しない。したがって、合焦点の位置は出せるものの、合焦点近傍での微小駆動としてのウォブリング動作などは、焦点深度を超える動きとなり、ＡＦ動作の動きが目に見える結果となっていた。特にエッジが強調される光った縦線などの被写体が有ると、別の被写体の出入りで再起動動作がかかった場合など、主被写体はピントが維持できているのにエッジ被写体はエッジ幅がフォーカスの動きに合わせ変化し、動きが見えたり、落ち着きのない印象を与える結果となっていた。しかもレンズユニット１は市場に既に出回っており、レンズユニット２のようにカメラ２を検出して、フォーカス位置分解能を切り換えるような制御を行なうことが難しい。

カメラ２に装着されるレンズユニットがレンズユニット１であった場合に、フォーカシングレンズ１０５の挙動が見えるという問題を解決する為のフローが図１３である。解決の手法は装着レンズの種別情報とカメラの記録フォーマットとに応じＡＦ評価値の生成方法を切り換えることにあり、これが本技術の特徴としているところである。

ステップＳ１３０１で起動し、ステップＳ１３０２で初期設定として本体マイコンのＡＦ評価値を生成するための設定を行なう（第２図で説明した、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７のフィルタ特性を設定し、ＡＦ評価値として抽出する中心周波数、抽出帯域幅、抽出信号のゲイン設定を決定する）。

カメラ２の場合、ステップＳ１３０２で設定されるＡＦ評価値抽出フィルタ設定は、レンズユニット２を想定して、標準的な帯域設定を行なうものとする。このとき、カメラ２本体の記録モード切替スイッチ１３４の状態に合わせて、帯域設定される。

具体的には、ＳＤモードのときには、ＳＤモニタの空間帯域周波数に最適な抽出中心周波数（例えば１．５ＭＨｚ）とし、ＨＤモードには、ＨＤモニタの空間周波数に最適な抽出中心周波数（ＳＤの２倍の帯域３ＭＨｚ（＝１．５ＭＨｚ＊１４４０／７２０））に設定される。

次に図１２の通信タイミングでレンズマイコンと通信するため、ステップＳ１３０３で垂直同期信号が来るまで待機し、ステップＳ１３０４で相互通信を行なう。この相互通信は第１４図に示した種別情報のデータのやりとりをする。ステップＳ１３０５では送った装着レンズの種別情報と現在の記録モード（図７のスイッチ１３４状態に応じる）と、設定済のＡＦ評価値の抽出特性がマッチしているかを判別する。

装着レンズがレンズ２の場合には、ステップＳ１３０２で設定した抽出特性がと一致しているので、ステップＳ１３０９へ行きカメラの通常制御を実行し、次の垂直同期信号が来るまでステップＳ１３０３で待機する。ステップＳ１３０５で装着レンズがレンズ１であったり、レンズ２のままだが、記録モードが切り替わった場合には、ステップＳ１３０６に進み、現在の装着レンズが１なのか２なのかを判別する。

レンズユニット２であった場合、ステップＳ１３０８で記録モードがＨＤモードか、ＳＤモードなのかを判別する。ＨＤモードであれば、ステップＳ１３１２でレンズ２のＨＤモード用の抽出フィルタ特性に変更し、ＳＤモードであれば、ステップＳ１３１３でレンズ２のＳＤモード用の抽出フィルタ特性に変更する。

ステップＳ１３１２とステップＳ１３１３の違いは、抽出中心周波数である。一方ステップＳ１３０６でレンズユニット１と判断された場合、ステップＳ１３０７で記録モードがＨＤモードか、ＳＤモードなのかを判別する。ＨＤモードであれば、ステップＳ１３１０でレンズ１のＨＤモード用の抽出フィルタ特性に変更し、ＳＤモードであれば、ステップＳ１３１１でレンズ１のＳＤモード用の抽出フィルタ特性に変更し、図２のＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７を所定の特性に切替を行ない、ステップＳ１３０３へ戻る。従って次回の通信ではステップＳ１３０５でレンズマイコンとのバージョンが一致しているのでステップＳ１３０８からの処理が行なえる。

一方、レンズ１の装着を解除して、レンズユニット２を装着する場合には、ステップＳ１３０５でレンズ種別と抽出特性とがマッチしなくなり、ステップＳ１３０６に進むが、今回はレンズユニット２が装着されているので、ステップＳ１３０８、ステップＳ１３１２，ステップＳ１３１３の処理を通じ、レンズユニット２用に適した評価値抽出の特性に設定され、図２のＴＥ＿ＬＰＦ２１４やＦＥ＿ＬＰＦ２１５やＨＰＦ２１７を所定の特性に切り換えた後に、ステップＳ１３０３へ戻る動作となる。

＜評価値抽出特性の違いについて＞
以上、図１３のフロ−チャートで装着されるレンズユニット種別毎にＡＦ評価値の抽出特性を切り換える動作について説明した。ここでは、レンズ２用の抽出特性と、レンズ１用の評価値抽出特性の違いについて、再度図９、図１０を用いて説明する。

図１３のステップＳ１３０２で設定するレンズ２用の抽出特性は、図９（ａ）の基本とするフィルタ特性（９０１）である。ここではＳＤモードとして中心周波数を１．５ＭＨｚで示している（ステップＳ１３１３のフィルタ特性）。ＨＤモードの場合には、３ＭＨｚを中心周波数としている（ステップＳ１３１２のフィルタ特性）。この特性は、ＴＥ＿ＬＰＦ２１４とＨＰＦ２１７とにより構成される高域側の評価値成分を抽出するための特性であり、中心周波数と帯域幅とで決定される。この周波数は、受像機で解像される空間周波数と、ＡＦの合焦精度、ボケ状態から合焦状態に円滑に至らすことが可能な様に、特性決定が為されている（図９（ｄ）９０３）。

さらにカメラ本体の撮像系システムが異なっても、また、ＳＤ／ＨＤの切り替えによる周波数変化に伴う評価値レベルの変化を無くし、同様なＡＦ制御しきい値でＡＦ制御プログラムが使えるよう評価値レベルがある程度規格化される。これは、標準的なチャート撮影した際に得られる評価値レベルが、同様なレベルとなるように、ゲイン設定である程度規格化されている。このように規格化されたＡＦ評価値とすることで、レンズユニットに対し装着されるカメラの撮像系システムが異なったり、記録モードが異なっても、レンズユニット内のＡＦ制御で用いられるパラメータをカメラ毎に変更する必要が無いようにしている。

ところが、レンズユニットが本例のレンズユニット１の場合とレンズユニット２の場合とで、フォーカス位置分解能が異なり、レンズユニット１ではカメラ２の実質許容錯乱円に対して分解能が不足するような場合で、且つレンズユニット１は市場に出回っており、カメラ１に適したＡＦ制御プログラムになっているとする。そうすると、カメラ２の装着に対しては、焦点深度が浅くなるため、ＡＦ動作の動きが見える結果となってしまう。また、レンズユニット１はＳＤフォーマットでの記録に対応して、ＨＤフォーマットでの記録に対応していないので、ＡＦ評価値の抽出帯域をＨＤ用帯域に変更されると、既存プログラム制御との不整合が発生していた。

そこで、図９（ｂ）の９０２の様に中心周波数はＳＤフォーマットでの記録モードの際は周波数固定のままで、中心周波数のゲイン特性を持ち上げることで、図９（ｃ）の９０５の様なシャープなＡＦ評価値の評価値特性を生成する。これにより、ボケのレベルが９０７だけ同じように変化した際の、フォーカス移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカシングレンズ１０５の移動量９０４に比べ、９０６の様に移動量が小さくなるように設定している。

カメラ２のＳＤフォーマットでの記録モードの場合、図１４（ｂ）からわかるように、カメラ１に比べ、フォーカシングレンズ１０５の移動量が１／２になるように（ステップＳ１３１１のフィルタ特性）、またＨＤモード時には１／３になるように（ステップＳ１３１０のフィルタ特性）、ＡＦ評価値のデフォーカス特性の急峻度を変更している。これにより、カメラ２とレンズユニット１とが組み合わされても、合焦近傍のＡＦ評価値レベル変動が、カメラ１装着時のレベル変動と同一量で、変動フォーカス移動量の実質許容錯乱円に対する比率を同じに出来るので、ボケの発生を抑制することが可能となる。つまり、実際のＡＦ動作では合焦点近傍での合焦確認のためのフォーカス移動範囲を、実質許容錯乱円比較で小さくすることが出来るので、様々な撮影シーンであっても、フォーカシングレンズの動きが画面上で見えてしまうといった問題を防止することが可能となる。

また、Ｓ１３１０及びＳ１３１１で「レンズ１用フィルタ」とする理由としては、前述の合焦点付近のフォーカシングレンズの動きが見えてしまうことの防止だけではなく、ＴＥピーク評価値とＭａｘ−Ｍｉｎ評価値との比率（ＴＥＰ／ＭＭ）を、大ボケ状態では零に近づけ、合焦状態では所定値以上の大きな値となるようにすることで、次のような効果も合わせて狙っている。

レンズユニット１のレンズマイコン１１６ではカメラ１で最適となるように、合焦と判断するＴＥＰ／ＭＭ比率Ａと、大ボケと判断するＴＥＰ／ＭＭ比率Ｂとを有しており、Ｂ＜ＴＥＰ／ＭＭ＜Ａの範囲を中ボケと認識している。既存のレンズユニット１の制御プログラムは変更できないので、既存プログラムで不具合が発生しない、品位を損なわないＡＦ性能の実現が要求されることとなる。

ＡＦ評価値のデフォーカス特性がシャープになると、合焦付近では焦点深度以内でＴＥフィルタの評価値が変動する事になる。これは、当然そのピークレベルであるＴＥＰが変化する。このときにＴＥＰ変動で上記ＴＥＰ／ＭＭ＜Ａとなると、中ボケ状態に変わったとして、次の合焦位置を捜す動作に移行する事となってしまう。つまり、この際はピントの変動が目に付く事になる。これに対し、評価値の抽出ゲインを大きく取り、わざとＴＥＰ＞＞Ａ＊ＭＭとなるように設定してやれば、ＴＥＰの変動に対し、ＴＥＰ／ＭＭはしきい値Ａより大きくなっている。これにより、等距離のパンニングなど、絵柄のみが変化する撮影であっても、不用意にピントが動かない安定したＡＦを提供できることになる。一方、デフォーカス特性を急峻にすることで、ボケた場合には評価値レベルが激減し、ＴＥＰ／ＭＭは零近くなる傾向があり、中ボケの判定範囲が狭まる事となる。つまり、ボケた場合には、即、次のピントを捜す制御に移行し、応答性が高くなる傾向を持つこととなる。

このように、デフォーカス特性をシャープにしつつ、ゲインにより評価値のレベルを所定レベル以上とすることにより、安定性と応答性とを両立させながら、同時に、錯乱円が小さくなってもフォーカスの動きを撮影者に認知しにくくする事が可能となる。

図９（ｂ）では、抽出フィルタの中心周波数抽出ゲインを変更した。ここでは、図９（ｅ）で、上述した規格化する際の一律ゲイン設定を、規格化レベル以上に増幅させ、図９（ｃ）と同様に急峻なＡＦ評価値にデフォーカス特性を得る手法である。基本の評価値特性に対して一律ゲインをかけることで９０３の形状は、９０８の様なデフォーカス特性になる。

このとき、ボケのレベル９０７が同じように変化した際のフォーカシングレンズ１０５の移動量が、基本の評価値特性９０３のフォーカシングレンズ１０５の移動量９０４に比べ、９０９の様に移動量が小さくなるようにすることが可能となる。この手法であれば、本体マイコン１１４内で演算することも出来る。また、図９（ｂ）のゲイン設定に比べ、微妙なゲイン調整が可能となるメリットがある。一方、山裾付近の評価値レベルも一様に増幅される傾向を持つこととなり、ＴＥＰ／ＭＭの合焦度を見積もる際に、前述のしきい比率Ｂ以下になることを注意しつつゲイン決定する必要がある。

図９では、主としてＡＦ評価値の帯域抽出を行なう際のゲインを、装着レンズの種別と記録フォーマットに応じ、切り換える手法について説明した。図１０はゲインの変わりに、帯域幅を変えた場合の例である。

図１０（ａ）は図９（ａ）と同様な基本となる抽出フィルタ特性である（９０１）。図中の９０１特性は、ＳＤ記録モードの場合で表現してあり、このときの中心周波数は１．５ＭＨｚで帯域幅設定は−６ｄＢのポイントを基準として、５００ｋＨｚ〜２．５ＭＨｚとしているが、この帯域幅を図１０（ｂ）の１００１の様に幅を狭める。本例では、１ＭＨｚ（１００２）〜２ＭＨｚ（１００３）としており、このフィルタで抽出されるＡＦ評価値は図１０（ｃ）の１００４の様に、９０３比較でシャープなデフォーカス特性となる。従って、ＡＦ動作の際の動きが画面上に見えることを防ぐことが可能となる。

上述の例では、ＡＦ評価値の抽出フィルタのゲイン特性、あるいは帯域幅特性をそれぞれ変更するとして説明してきた。ただ、これに限られるものではなく、２項目の組み合わせでも構わないし、評価値のデフォーカス特性の急峻度（Ｑ値）を変化させる事が可能ならば、どのような手法であっても構わない。

以上説明してきたように、本技術では、異なる記録フォーマットを持ち、フォーマット種別によって実質許容錯乱円が変化するカメラ本体に対して、レンズユニットが装着された場合に以下のようにした。すなわち、フォーカス位置の分解能が不足気味のレンズユニットが装着されたかどうかを検出して、カメラ本体より送出するＡＦ評価値特性が、デフォーカス特性として急峻な形状となるように評価値を抽出する抽出手段特性を変更する手法を用いた。これにより、ＡＦ動作の見えを抑制できるので、過去のカメラ仕様に合わせた旧レンズユニットが装着されても、違和感が無く円滑なＡＦを実現できる技術を提供することが可能となる。そして、最新撮像技術に基づいた高解像・高性能・高付加価値といったカメラへの買い換えに対しても、ユーザーの持つ旧レンズユニットという資産を最大限に活用しつつ、円滑に移行でき、満足度の高いシステムとして提供することが可能となる。

（他の実施形態）
尚、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いて当該プログラムを実行可能なコンピュータを有するシェーディング補正装置又は撮像装置に供給し、その撮像装置が該供給されたプログラムを実行することによって同等の機能が達成される場合も本発明に含む。

従って、本発明の機能処理をＡＦ評価値の抽出特性の切り換え機能を有する装置が有するコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等の光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリなどがある。

有線／無線通信を用いたプログラムの供給方法としては、シェーディング補正装置又は撮像装置がコンピュータネットワークとの接続機能を有する場合には、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイル等、実施装置で本発明を形成するコンピュータプログラムとなりうるデータファイル（プログラムデータファイル）を記憶し、接続のあった実施装置にプログラムデータファイルをダウンロードする方法などが挙げられる。この場合、プログラムデータファイルを複数のセグメントファイルに分割し、セグメントファイルを異なるサーバに配置することも可能である。

また、実施装置と外部コンピュータとを直接接続し、外部コンピュータから実施装置内の不揮発性メモリに本発明を構成するソフトウェアプログラムをダウンロードさせる様にしても良い。

第１の実施例の構成概念を示す図である。 図１のＡＦ信号処理回路１１３について説明する図である。 画面内の位置に焦点調節用のゲート信号を説明する図である。 図１のＡＦプログラム１１７の焦点調節動作のアルゴリズムを説明するフローチャートである。 フォーカシングレンズの位置に対するＡＦ評価値の一例を示す図である。 ＨＤ撮影／ＳＤ撮影とＨＤ記録／ＳＤ記録との関係の概要を示す概念図である。 第２の実施例の撮像装置の構成概念を示す図である。 従来のレンズが交換できるカメラのブロック構成の一例を示す図である。 ＡＦ評価値を抽出するフィルタ特性をゲイン（利得）で制御した場合を説明する図である。 ＡＦ評価値を抽出するフィルタ特性を帯域幅で制御した場合を説明する図である。 図１のレンズユニット内のレンズマイコン１１６でのＡＦプログラム１１７の自動焦点調節動作のアルゴリズムについて説明するフロ−チャートである（変倍動作が行われていない場合）。 カメラ本体とレンズの通信タイミングについて説明する図である。 装着されたレンズユニットの種別情報に応じて送出するＡＦ評価値の特性の切り換えについて説明するフローチャートである。 カメラ本体及びレンズユニットの種別情報とそれらの対応を示す図である。

Claims (7)

1. フォーカシングレンズの駆動を制御する制御手段と、撮像手段から出力された撮像信号の高周波数成分に基づく焦点信号を抽出し出力する抽出手段とを有する自動焦点調節装置であって、
   前記抽出手段は、前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に変化する前記焦点信号のレベルが描く増減カーブ形状の急峻度が互いに異なる第１の抽出特性及び第２の抽出特性に基づいて前記焦点信号を抽出可能であって、
   前記制御手段は、前記第２の抽出特性で抽出される場合より前記増減カーブ形状の急峻度が大きい前記第１の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、ウォブリング動作により前記フォーカシングレンズの駆動方向を設定し、当該駆動方向を設定後、前記第２の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、当該焦点信号のピーク検出を行うことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 前記第１の抽出特性で抽出された焦点信号のピークレベルと撮像信号の最大輝度差との比率が零付近のとき、撮像信号の高周波成分から焦点信号を抽出する際における当該高周波成分の帯域をより広くすることを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
3. 前記第２の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて当該焦点信号のピーク検出を行う際、ピークレベルと撮像信号の最大輝度差との比率の大きさに応じて前記フォーカシングレンズの駆動速度を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動焦点調節装置。
4. 前記第１の抽出特性は、抽出する焦点信号の中心周波数の利得が前記第２の抽出特性より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
5. 前記第１の抽出特性は、抽出する焦点信号の帯域幅が前記第２の抽出特性より狭いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置と、当該自動焦点調節装置により調節されたフォーカスレンズを通った光束を撮像する撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
7. フォーカシングレンズの駆動を制御する制御手段と、撮像手段から出力された撮像信号の高周波数成分に基づく焦点信号を抽出し出力する抽出手段とを有する自動焦点調節装置の制御方法であって、
   前記抽出手段は、前記フォーカシングレンズを単一方向に駆動させボケ状態から合焦状態を経由してボケ状態とした際に変化する前記焦点信号のレベルが描く増減カーブ形状の急峻度が互いに異なる第１の抽出特性及び第２の抽出特性に基づいて前記焦点信号を抽出可能であって、
   前記制御手段は、前記第２の抽出特性で抽出される場合より前記増減カーブ形状の急峻度が大きい前記第１の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、ウォブリング動作により前記フォーカシングレンズの駆動方向を設定し、当該駆動方向を設定後、前記第２の抽出特性で抽出された焦点信号に基づいて、当該焦点信号のピーク検出を行うことを特徴とする自動焦点調節装置の制御方法。

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