JP5020643B2 - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、詳しくは撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う撮像装置及びその制御方法に関する。

従来より、動画撮影と静止画撮影が共に可能な撮像装置があり、更には、動画撮影中に静止画撮影が可能な撮像装置もある。そのような撮像装置において用いられる様々な自動焦点調節（ＡＦ）方法が提案されている。一般的に、動画よりも静止画の方が多数の画素を用いて撮影されると共に、静止画では撮影された１枚の画像を鑑賞するため、動画よりも高い合焦精度が要求される。

そのため、動画撮影中に静止画撮影を行う場合に、動画撮影時のＡＦ結果を利用して静止画撮影用の焦点調節を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年では撮像素子の高画素化が進み、数百から数千万画素の撮像素子を備える撮像装置が実用化されている。そのような高画素の撮像素子を使用した場合においても短時間で高精度な合焦ができるように、画像撮影時の記録画素数に応じて、フォーカスレンズ系の移動量またはＡＦ動作の回数を制御することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３６３９８２３号公報 特開２０００−５９６７０号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、動画撮影中の合焦動作は動画の記録画素数において十分な合焦精度のみを考慮して行われる。そのため、動画撮影中の静止画撮影時に、例えば、動画撮影中の合焦時とほぼ同一エリアに被写体がいる場合であっても、動画の記録画素数より静止画の記録画素数が十分に大きい場合には、静止画において十分な合焦精度を得ることができないことがある。

また、ほぼ同一エリア内であっても、当該同一エリアから外れたと判断されるまでの範囲で被写体が光軸方向に移動している場合は、静止画において十分な合焦精度を得られないことがある。動画の場合は被写体の光軸方向の移動により一時的に非合焦状態になったとしても直後に合焦状態になれば画質的に問題ないが、この非合焦状態で静止画が撮影されてしまうと、ピントがぼけた画像となってしまう。このように同じ焦点状態であっても、複数の画像を連続して再生する動画では問題ない場合であっても、１枚の画像を鑑賞する静止画では問題になる場合がある。

また特許文献２では、記録画素数に応じてフォーカスレンズ系の移動量またはＡＦ動作の回数を変更するが、記録画素数が変化したときにはＡＦ動作を最初からやり直すため、動画記録中に静止画撮影を行う場合、シャッタタイムラグが長くなってしまう。また、一旦ＡＦ動作が行われた後は、そのときのフォーカスレンズ系の位置を維持するため、被写体が動いている場合は、静止画、動画ともに十分な合焦精度を達成することができない。

本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、画像を連続して得る動画モード中に、静止画を撮影可能な本発明の撮像装置であって、静止画の画素数を設定する設定手段と、前記動画モード中に静止画撮影を指示する指示手段と、フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記動画モード中に第１の合焦精度で合焦制御する第１の合焦制御と、該第１の合焦制度よりも高い第２の合焦精度で合焦制御する第２の合焦制御とを実行可能な焦点調節手段と、前記動画モード中は前記第１の合焦制御を実行させ、前記指示手段により前記動画モード中に静止画撮影が指示される場合には前記第２の合焦制御を実行させる制御と実行させない制御をする制御手段と、前記光軸方向における被写体の移動速度を検出する検出手段とを有し、前記制御手段は、前記設定手段により設定される静止画の画素数が予め決められた第１の画素数よりも大きいとき前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させ、前記設定手段により設定される静止画の画素数が前記第１の画素数以下のとき、前記検出手段により検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度よりも遅い場合に、前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させないように制御し、前記検出手段により検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度以上の場合に、前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させるように制御する。

また、画像を連続して得る動画モード中に、静止画を撮影可能な撮像装置の本発明の制御方法は、設定手段が、静止画の画素数を設定する設定工程と、指示手段が、前記動画モード中に静止画撮影を指示する指示工程と、合焦制御手段が、フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記動画モード中に第１の合焦精度で第１の合焦制御をする第１の合焦制御工程と、前記合焦制御手段が、前記フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記第１の合焦精度よりも高い第２の合焦精度で第２の合焦制御をする第２の合焦制御工程と、制御手段が、前記動画モード中は前記第１の合焦制御を実行させ、前記指示工程で前記動画モード中に静止画撮影が指示される場合には前記第２の合焦制御を実行させる制御と実行させない制御のいずれかを行う制御工程と、検出手段が、前記光軸方向における被写体の移動速度を検出する検出工程とを有し、前記制御工程では、前記設定工程で設定される静止画の画素数が予め決められた第１の画素数よりも大きいとき前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させ、前記設定工程で設定される静止画の画素数が前記第１の画素数以下のとき、前記検出工程で検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度よりも遅い場合に、前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させないように制御し、前記検出工程で検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度以上の場合に、前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させるように制御する。

本発明によれば、動画撮影モードにおいて静止画撮影を行う場合に、十分な合焦精度を達成すると共に、シャッタタイムラグを短時間に抑えることができる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。図１において、１は撮像装置、２はズームレンズ群、３はフォーカスレンズ群、４はズームレンズ群２及びフォーカスレンズ群３等からなる撮像光学系を透過した光束の量を制御する光量調節及び後述する個体撮像素子５への露出を制御する絞りである。３１は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４等からなる撮影レンズ鏡筒である。５はＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等に代表される固体撮像素子（以下、「ＣＣＤ」と呼ぶ。）で、撮影レンズ鏡筒３１を透過し、絞り４によって光量調節された光学被写体像がその受光面に結像され、この結像した被写体像を光電変換して電気的な画像信号を出力する。ＣＣＤ５からは、複数の異なる読み出し方法により、複数の異なる画素数の画像信号を出力することができる。

６はＣＣＤ５から出力された画像信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定のフォーマットの画像信号を生成する撮像回路、７は撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号（画像データ）に変換するＡ／Ｄ変換回路である。８はこのＡ／Ｄ変換回路７から出力される画像データを一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）である。９はＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出してアナログ画像信号に変換すると共に、再生表示に適する形態の画像信号に変換するＤ／Ａ変換回路、１０はこのアナログ画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置（以下、「ＬＣＤ」と呼ぶ。）である。ＣＣＤ５により得られた画像を、後述する記憶用メモリ１２に記憶せずにＶＲＡＭ８及びＤ／Ａ変換回路９を介してＬＣＤ１０に逐次表示することで、電子ファインダ機能を実現することができる。

また、１２は半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリである。記憶用メモリ１２としては、フラッシュメモリ等の半導体メモリや、カード形状やスティック形状をし、撮像装置１に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリが用いられる。他にも、ハードディスクやフロッピーディスク（登録商標）等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。

１１は圧縮伸長回路であって、圧縮回路と伸長回路とからなる。圧縮回路は、ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像データを読み出し、記憶用メモリ１２への記憶に適した形態に変換するために圧縮処理や符号化処理等を施す。伸長回路は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生表示等をする為に適した形態に変換するための復号化処理や伸長処理等を施す。例えば、後述する操作スイッチ２４のうち、不図示のモード切替スイッチが操作されて撮影モードになり、更にレリーズスイッチが操作されて露光記録動作が指示されると、以下の処理が行われる。まず、上述したようにしてＶＲＡＭ８に一時記憶された画像データは圧縮伸長回路１１の圧縮回路により圧縮及び符号化された後、記憶用メモリ１２に記憶される。また、再生モードになると再生動作が開始され、以下の処理が行われる。まず、記憶用メモリ１２に記憶された画像データは圧縮伸長回路１１の伸長回路において復号及び伸長された後、ＶＲＡＭ８に一時的に記憶される。ＶＲＡＭ８に一時的に記憶された画像データはＤ／Ａ変換回路９を介して上述した処理により表示に適したフォーマットのアナログ信号に変換され、ＬＣＤ１０に画像として再生表示される。

１５は撮像装置１全体の制御を行う演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ、１３はＡ／Ｄ変換回路７から出力されるデジタル画像信号に基づいて自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路である。ＡＥ処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された一画面分のデジタル画像信号の輝度値に対して累積加算等の演算処理を行って、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値を算出する。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。

１４はＡ／Ｄ変換回路７から出力されるデジタル画像信号に基づいて自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うＡＦ処理回路である。ＡＦ処理回路１４では、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された一画面分のデジタル画像信号の内、ＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域に相当する画像データの高周波成分をハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出する。更に、累積加算等の演算処理を行って、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値を算出する。このように、ＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出手段の役割を担っている。なお、ＡＦ領域は中央部分の一箇所である場合や中央部分とそれに隣接する複数箇所である場合、離散的に分布する複数箇所である場合などがある。

１６は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ（ＴＧ）、１７はＣＣＤ５を駆動するＣＣＤドライバである。ＴＧ１６は、所定のタイミング信号をＣＰＵ１５、撮像回路６、ＣＣＤドライバ１７へ出力し、ＣＰＵ１５はこのタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらにＣＣＤドライバ１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受け、これに同期してＣＣＤ５を駆動する。

また、２１は絞り４を駆動する絞り駆動モータ、１８は絞り駆動モータ２１を駆動制御する第１モータ駆動回路、２２はフォーカスレンズ群３を駆動するフォーカス駆動モータ、１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第２モータ駆動回路である。２３はズームレンズ群２を駆動するズーム駆動モータ、２０はズーム駆動モータ２３を駆動制御する第３モータ駆動回路、２４は各種のスイッチ群からなる操作スイッチである。

ＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９、第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。これにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３、ズームレンズ群２をそれぞれ駆動制御する。具体的には、ＣＰＵ１５はＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正になるように調整するＡＥ制御を行う。

またＣＰＵ１５はスキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値信号に基づき第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また操作スイッチ２４のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてＣＰＵ１５は、第３モータ駆動回路２０を制御してズーム駆動モータ２３を駆動制御することによりズームレンズ群２を移動させ、撮像光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

また、操作スイッチ２４としては、例えば、以下のものがある。撮像装置１を起動させて電源供給を行うための主電源スイッチや撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチ、再生動作を開始させる再生スイッチ、ズーム倍率の変更、すなわち、ズームレンズ群２の移動を指示するズームスイッチ等である。本実施の形態では、レリーズスイッチは、第１ストローク（以下、「ＳＷ１」と呼ぶ。）と、第２ストローク（以下、「ＳＷ２」と呼ぶ。）との二段スイッチにより構成される。ＳＷ１は撮像動作に先立ってＡＥ処理及びＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する。ＳＷ２は実際に画像を撮影して記録する露光記録動作を開始させる指示信号を発生する。また、ＣＣＤ５から読み出す画像信号の画素数を選択するためのスイッチも含まれる。

２５は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭである。２６は電池、２８はストロボ発光部、２７はストロボ発光部２８の閃光発光を制御するスイッチング回路、２９は警告表示などを行うＬＥＤなどの表示素子、３０は音声によるガイダンスや警告などを行うためのスピーカーである。

次に、上記構成を有する撮像装置１の撮影動作について図２に示すフローチャートを用いて説明する。

なお、以下の説明において、フォーカスレンズ群３を光軸方向に駆動しながらＣＣＤ５の出力に基づいてＡＦ評価値を取得する動作をスキャンと呼ぶ。また、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズ群３の位置をスキャンポイント、スキャンポイントの間隔をスキャン間隔、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズ群３の駆動範囲をスキャン範囲、フォーカスレンズ群３を駆動する速度をスキャン速度と呼ぶ。

図２に示す撮影処理シーケンスは、撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置１の動作モードが撮影（録画）モードにあるときに実行される。

まずステップＳ１において、ＣＰＵ１５は、上述したように、撮影レンズ鏡筒３１を透過しＣＣＤ５上に結像した被写体光学像を、撮像回路６、Ａ／Ｄ変換回路７、ＶＲＡＭ８、Ｄ／Ａ変換回路９を介して、ＬＣＤ１０に画像として表示する。この処理を所定時間おきに行うことで、ＬＣＤ１０は電子ビューファインダーとして機能する。ユーザーはＬＣＤ１０に表示された画像を観察することで、撮影するシーンを確認することができる。

次いでステップＳ２において、動画撮影モードに設定されているか否かの判定を行う。動画撮影モードに設定されている場合はステップＳ３に進み、動画用ＡＥ、ＡＦ処理を行い、ＣＣＤ５から順次入力される画像データに基づいて常に被写体に露出とピントを合わせ続けるようにする。なお、ステップＳ３で行う動画用ＡＦ処理については、詳細に後述する。

そしてステップＳ４において操作スイッチ２４のレリーズスイッチの状態を確認する。撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると次のステップＳ５に進み、動画中静止画用ＡＥ、ＡＦ処理を実行する。なお、ステップＳ５で行う動画中静止画用ＡＦ処理については、詳細に後述する。また、ステップＳ５では合焦位置を求める前にＡＦ評価値の信頼性を評価しておく。そして、動画中静止画用ＡＥ、ＡＦ処理が終了すると、ステップＳ９に進む。

一方、ステップＳ２で動画撮影モードに設定されていない場合は、静止画撮影モードであると判断してステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、操作スイッチ２４のレリーズスイッチの状態を確認する。撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると次のステップＳ７に進み、静止画用ＡＥ処理を行う。ここでは、ＣＰＵ１５がＡＥ処理回路１３により求められたＡＥ評価値に基づいて第１モータ駆動回路１８を制御することにより、絞り駆動モータ２１を介して絞り４の開口状態を制御するとともにＣＣＤ５の露出時間を制御する。

続いてステップＳ８において静止画用ＡＦ処理が行われる。静止画用ＡＦ処理では、ＣＣＤ５により得られた画像信号の高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求め、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３をその求めた位置に移動する。ここで、静止画用ＡＦ処理の概略を図３を用いて説明する。

静止画用ＡＦ処理はＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。先ず、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置（図３における「Ａ」）に移動させる。そして、無限遠位置から各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図３における「Ｂ」）までのスキャン範囲を、予め設定されたスキャン間隔でスキャンする。そして、各スキャンポイントでＡＦ処理回路１４によりＡＦ評価値を取得する。フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で、各スキャンポイントで取得したＡＦ評価値から、高周波成分が最大になる位置、即ち合焦位置（図３における「Ｃ」）を求め、その位置にフォーカスレンズ群３を移動する。ただし、合焦位置を求める前にＡＦ評価値の信頼性を評価する。そして、その信頼性が十分であれば、合焦位置を求めてフォーカスレンズ群３を移動してからステップＳ９に進み、信頼性が低い場合には、合焦位置を求める処理は行わずにステップＳ９に進む。

なお、スキャンＡＦ処理の高速化のために、ステップＳ４のスキャン間隔は、フォーカスレンズ群３を停止させることが可能な全ての停止位置ではなく、所定の停止可能位置おきにする。この場合、図３に示すように、実際にＡＦ評価値が最大値となるスキャンポイントでＡＦ評価値の取得が行われず、その前後のスキャンポイントａ１、ａ２、ａ３においてＡＦ評価値を取得することがあり得る。このような場合は得られたＡＦ評価値の内、最大値となったスキャンポイントとその前後のスキャンポイントから合焦位置Ｃを計算にて求める。なお、静止画用ＡＦ処理は上記方法に限るものではなく、従来用いられている方法により行っても構わない。

次に、ステップＳ９において、ステップＳ５における動画中静止画用ＡＦ処理またはステップＳ８における静止画用ＡＦ処理の結果、その信頼性に応じて「ＡＦ ＯＫ」表示または「ＡＦ ＮＧ」表示を行う。「ＡＦ ＯＫ」表示では表示素子２９を点灯すると同時に、ＬＣＤ１０上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。「ＡＦ ＮＧ」表示では、表示素子２９を点滅すると同時に、ＬＣＤ１０上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。なお、表示方法についてはこれらに限るものではなく、撮影者に信頼性を知らせることができれば、表示に限らずどのような方法を用いても構わない。例えば、音声を表示と併用して用いたり、音声のみにより通知するようにしてもよい。

このようにしてＡＦ表示を終了後、ＣＰＵ１５はステップＳ１０において、ＳＷ１のオン状態が継続しているかをチェックする。オフであればステップＳ２に戻り、オンであればステップＳ１１に進んでＳＷ２の確認を行う。なお、ＳＷ１のオン状態が保持されている場合は、ＡＦ・ＡＥの状態は保持される。

ＳＷ２がオフであればステップＳ１０に戻り、ＳＷ２がオンになっていたならばステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、被写体の画像を記録するための露光処理を実行する。露光してＣＣＤ５から得た画像信号は、上述したように、撮像回路６、Ａ／Ｄ変換回路７、ＶＲＡＭ８、圧縮伸長回路１１を介して記憶用メモリ１２に記憶する。

露光処理が終わると、ステップＳ１３で再びＳＷ２の確認を行う。ＳＷ２がオフになっていたならばステップＳ１４に進んでＳＷ１がオフされるのを待ち、処理を終了する。

動画画像の記録は動画記録指示の操作により開始・終了が行われるが、動画記録中・待機中にかかわらず図２の動作が行われる。すなわち動画モードに設定されていれば、動画記録中であるか待機中であるかによらず自動焦点調節に関しては同一の動作が行われる。

次に、ステップＳ３で行われる動画用ＡＦ処理の詳細について説明する。動画用ＡＦ処理中のＡＦモードには微小駆動ＡＦモード４１、山登りＡＦモード４２、レンズ停止４３の３つの状態があり、図４に示すように、それぞれの状態での動作結果に応じて他の状態に遷移する。

微小駆動ＡＦモード４１とは、フォーカスレンズ群３のスキャン間隔を微小距離とし、フォーカスレンズ群３移動前後のスキャンポイントで取得したＡＦ評価値を比較することで、合焦判別、合焦位置の方向判別、短距離のピント調整を行う動作モードである。フォーカスレンズ群３移動前後のＡＦ評価値を比較した結果、ＡＦ評価値が増加していれば同一方向に移動し、減少していれば逆方向に移動する。また同一方向に所定回数連続して移動すると、山登りＡＦモード４２に遷移する（Ｐ４１ａ）。この場合、フォーカスレンズ群３は、ある基準位置に基づいて決められたステップ幅で往復移動動作を行う。このようなフォーカスレンズの往復移動の際にＡＦ評価値を取得することで、被写体画像のコントラストが高くなるフォーカスレンズの移動方向を見つけ出すモードである。

一方、所定時間（または所定回数）連続して所定範囲内（同一とみなせるエリア）で反転を繰り返している場合は、合焦しているものと判断する。そして、ＡＦ評価値がピークとなる位置（ＡＦ評価値を取得したフォーカスレンズ位置の中でＡＦ評価値が最大となる位置、もしくは補間演算を行って求めたＡＦ評価値が最大となる位置）にフォーカスレンズ群３を移動する。その後、レンズ停止４３の状態に遷移する（Ｐ４１ｂ）。従来は、レンズ停止４３の状態に遷移する際に詳細な合ピントを合わせる動作は行わず、微小駆動におけるＡＦ評価値取得位置のうちでＡＦ評価値が最大となる位置へフォーカスレンズ群３を移動してレンズ停止状態に遷移していた。これに対し、本発明においては微小駆動動作中に被写体の光軸方向の移動量を検出し、その量が小さい場合には更に詳細にピントを合わせる動作を行う。逆にその量が大きい場合には更に詳細にピントを合わせる動作を行なわず、従来と同様に微小駆動におけるＡＦ評価値取得位置のうちでＡＦ評価値が最大となる位置へフォーカスレンズ群３を移動する。

山登りＡＦモード４２とは、微小駆動ＡＦモード４１と比較して、フォーカスレンズ群３のより広いスキャン範囲に亘って、より高速に合焦判別を行うモードである。上述したようにして、微小駆動ＡＦモード４１から遷移した場合に（Ｐ４１ａ）、微小駆動ＡＦモード４１で判定した方向に、フォーカスレンズ群３を微小駆動ＡＦモード４１での移動速度よりも速い一定速で移動する。この移動中に、微小駆動ＡＦモード４１におけるスキャン間隔よりも広いスキャン間隔で、即ち、より高速なスキャン速度でフォーカスレンズ群３を駆動しながらＡＦ評価値を取得する。そして、ＡＦ評価値がピークを越えて減少すると、ピーク位置にフォーカスレンズ群３を戻し、微小駆動ＡＦモード４１に遷移する（Ｐ４２）。

レンズ停止４３とは、合焦状態を維持するモードである。上述したようにして、微小駆動ＡＦモード４１から遷移した場合に（Ｐ４１ｂ）、遷移時のＡＦ評価値を記録し、その後取得されるＡＦ評価値との比較を行い、所定以上変動したら微小駆動ＡＦモードに遷移する（Ｐ４３）。

上記のように３つのＡＦモード間で遷移することで、非合焦状態から合焦状態を得、更に合焦状態を維持する。

次に図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照して、上述した微小駆動ＡＦモードにおける動作ついて詳細に説明する。なお、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示す処理において、後述するステップＳ５４以降の処理は、所定時間間隔で繰り返し実行される。

微小駆動ＡＦモードでは、カウンタのクリアなどの初期化動作の後、ステップＳ５１において停止状態から微小駆動ＡＦモードに遷移したか否かを調べる。この判断結果に応じて、今回のルーチンでフォーカスレンズ群３を移動する量（初期移動量）を設定する。停止状態から微小駆動ＡＦモードに遷移した場合（図４のＰ４３）はステップＳ５２に進み、前回に微小駆動ＡＦモードから停止状態に遷移した時（図４のＰ４１ｂ）の移動量をフォーカスレンズ群３の初期移動量とする。一方、停止状態以外（山登りＡＦモードや電源投入時など）から微小駆動ＡＦモードに遷移した場合はステップＳ５３に進み、デフォルト移動量をフォーカスレンズ群３の初期移動量とする。

上記のように初期移動量を設定するのは以下の理由による。即ち、停止状態から微小駆動ＡＦモードに遷移した場合は、微小駆動ＡＦモードから停止状態へ遷移した時と同じ被写体を撮影しており、その被写体の光軸方向の移動速度もほぼ等しい可能性が高いと予測される。そのため、フォーカスレンズ群３の初期移動量を停止状態に遷移した時と同じ移動量にして遷移時と同じスキャン速度にすることで、光軸方向の移動被写体への追従が良好になると予想される。

これに対して、山登りＡＦモードや電源投入時など、停止状態以外から微小駆動ＡＦモードに遷移した場合は、被写体の光軸方向の移動速度を予測することができない。よってこの場合は、デフォルト移動量を微小駆動動作の初期移動量とする。なおデフォルト移動量は、例えば、設定された画像の画素数における焦点深度の半分程度に設定する。勿論、デフォルト移動量はこれに限るものではなく、適宜設定することが可能であることは言うまでもない。

ステップＳ５２またはＳ５３でフォーカスレンズ群３の初期移動量の設定が終了したらステップＳ５４へ進み、ＡＦ評価値を取得して記録する。ここではスキャンＡＦ処理回路１４より次の２つの評価値を取得する。１つは、入力されたデジタル画像信号を受けてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等を介して抽出されたＡＦ領域の画像データの高周波成分の最大値であり、これを第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）とする。もう１つは入力されたデジタル画像信号を受けてＨＰＦ等を介して抽出されたＡＦ領域の画像データの高周波成分の累積加算値であり、これを第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）とする。

次いでステップＳ５５で、今回のルーチンでステップＳ５４において取得した第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）と、前回のルーチンで取得した第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）との比較を行う。なお、１回目のＡＦ評価値取得の場合はこの処理は行わず、ステップＳ５６に進む。

前回よりも第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）が大きい場合は、ステップＳ５６にて連続反転カウンタをクリアする。このカウンタは被写体の移動速度に対して微小駆動ＡＦモードでのスキャン速度が遅い場合に、フォーカスレンズ群３を無限遠側、至近側のどちらに動かしても第２のＡＦ評価値が減少してしまう現象を検出するためのカウンタである。なお、この現象については、図１０（Ａ）を参照して後述する。

ついでステップＳ５７で、フォーカスレンズ群３の移動方向を前回と同一方向のままにする。次のステップＳ５８では、フォーカスレンズ群３を所定回（Ｎ回）連続して同一方向に移動したか否かを調べる。Ｎ回連続して同一方向に移動した場合はステップＳ８１に、していない場合は図５（Ｂ）のステップＳ５９に進む。

ステップＳ８１では、フォーカスレンズ群３を所定回（Ｍ回）連続して同一方向に移動したか否かを調べる。Ｍ回連続して同一方向に移動した場合はステップＳ８３に進み、当該方向を山登りＡＦモードでのフォーカスレンズ群３の移動方向として設定した後、ステップＳ８４で山登りＡＦモードに移行する（Ｓ４１ａ）。

一方、Ｍ回連続して同一方に移動していない場合は（ステップＳ８１でＮＯ）ステップＳ８２でフォーカスレンズ群３の移動量を増加した後にステップＳ５９に進む。なおステップＳ８２におけるフォーカスレンズ群３の移動量の増加の仕方は後で述べる。

ここで、所定回Ｎと所定回ＭはＮ＜Ｍの関係があり、Ｎは３回程度、Ｍは６〜８回程度に設定するのが望ましいが、勿論、本発明はこれらの値に限られるものではない。このように、連続して同一方向に移動した回数がＮとＭとの間である場合に、微小駆動時のフォーカスレンズ群３の移動量を増加することにより、図１０（Ｂ）に示す現象を回避することができる。なお、この現象についても詳細に後述する。

また、ステップＳ５５で、今回取得した第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）と前回取得した第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）との比較を行った結果、前回より第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）が小さい場合はステップＳ７１に進み、連続反転カウンタをカウントアップする。そして、ステップＳ７２で連続反転カウンタが所定値を越えたか否かをチェックする。所定値は５回程度に設定するのが好ましいが、本発明はこれに限られるものではなく、適宜設定することができる。所定値を超えた場合はステップＳ７３でフォーカスレンズ群３の移動量を増加した後にステップＳ７４に進む。なお、ステップＳ７３におけるフォーカスレンズ群３の移動量の増加の仕方は後で述べる。

ついでステップＳ７４でフォーカスレンズ群３の移動方向を前回と逆方向に設定し、ステップＳ７５で反転カウンタをカウントアップするとともに、反転位置、即ちその時点でのフォーカスレンズ群３の位置を記録する。記録する反転位置の数は、少なくとも後述するステップＳ５９で比較される反転回数の所定値の数と同じにする。ここでは、一例として４個程度に設定する。そして図５（Ｂ）のステップＳ５９に進む。

ステップＳ５９では反転回数が所定回数を越えたかどうかをチェックする。この所定回数は４回程度の値に設定することが望ましい。なお反転回数カウンタは上述したようにステップＳ７５でカウントアップされ、後述するステップＳ６８でクリアされる。反転回数カウンタをチェックした結果、反転回数が所定回数を越えていなければ、ステップＳ９１に進む。

一方、反転回数が所定回数を越えている場合はステップＳ６０に進み、前回と今回の反転位置の間隔を調べ、それが動画の画素数における焦点深度以下の場合はステップＳ６２に進む。

反転位置の間隔が焦点深度を越える場合はステップＳ６１に進み、以下の３つの条件を満たすか調べる。

・連続反転カウンタの値が１
・直前（１つ前）の反転位置（１）と３つ前の反転位置（３）が等しい
・２つ前の反転位置（２）と４つ前の反転位置（４）が等しい
上記の３つの条件を全て満たした場合はステップＳ６６に進む。
ステップＳ６６では、設定されているフォーカスレンズ群３の移動量が設定された画素数での焦点深度の半分より大きいか否かを調べ、大きくなければステップＳ６２に進む。

大きければステップＳ６７に進み、フォーカスレンズ群３の移動量を減少した後にステップＳ９１に進む。なお、ステップＳ６７におけるフォーカスレンズ群３の移動量の減少の仕方は後で述べる。ここでフォーカスレンズ群３の移動量を減少するのは、この移動量が大きいために反転位置の間隔が焦点深度程度にならない不具合を解決するためである。合焦している場合は移動量が設定された画素数における焦点深度の半分以下となれば反転間隔が焦点深度程度になる。しかしフォーカスレンズ群３の移動量が大きい場合は一挙に焦点深度の半分以下にしてしまうと被写体の動きに追従できなくなってしまう。よって反転する状況になった場合において、フォーカスレンズ群３の移動量を徐々に少なくし、追従が可能な間は移動量を徐々に減少し、スキャン速度を焦点深度の半分以下にすることで合焦させることが可能になる。

一方ステップＳ６２では、直近のピーク位置が反転している区間にあるか否かをチェックする。ピーク位置は第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）がその前後の値に比べて大きい位置である。例えば図３のスキャンポイントａ１、ａ２、ａ３で第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）を取得する場合、フォーカスレンズ群３をａ１→ａ２と移動させると第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）が増加するので、次にａ３へ移動する。すると第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）は減少するので、移動方向が反転し、ａ２に移動する。今度は第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）が増加するのでａ１へ移動する。この場合にも第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）は減少するので、移動方向が反転しａ２に移動する。よってフォーカスレンズ群３は、・・・・・・ａ１→ａ２→ａ３→ａ２→ａ１→ａ２→ａ３→ａ２→ａ１→ａ２→ａ３→ａ２と移動する。そして反転位置は１番目がａ３、２番目がａ１、３番目がａ３、４番目がａ１、前回のピーク位置がａ２となる。従ってこの例では、直近のピーク位置が反転している区間にあることになる。

直近のピーク位置が反転している区間にある場合はステップＳ６２からステップＳ６３に進み、被写体の光軸方向の移動速度を検出する。その後ステップＳ６４で合焦位置へフォーカスレンズ群３を移動する。そしてステップＳ６５でレンズを停止し、レンズ停止状態へ移行する。

一方、前回のピーク位置が反転している区間に無い場合はステップＳ６２からステップＳ６８に進んで反転カウンタをクリアし、ステップＳ９１へ進む。

ステップＳ９１では、第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）が所定値より小さいか否かを調べる。第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）が所定値より小さくなければ、ステップＳ９６に進む。そして、ステップＳ５７またはＳ７４で設定されている方向に、ステップＳ５２、Ｓ５３、Ｓ６７、Ｓ７３またはＳ８２で設定されたスキャン速度でフォーカスレンズ群３を移動した後、ステップＳ５４へ戻る。第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）が所定値より小さくないということは、ＡＦ評価値の値が十分であり微小駆動ＡＦモードにおいて合焦判定やフォーカスレンズ群３の移動方向の判別が可能であるため、微小駆動ＡＦモードを継続する。

第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）が所定値より小さければ、ステップＳ９２で非合焦カウンタをカウントアップする。そしてステップＳ９３で非合焦カウンタの値を所定値と比較する。

その結果、非合焦カウンタの値が所定値以下の場合は、ステップＳ９６で上述したように設定された移動量だけフォーカスレンズ群３を移動した後、ステップＳ５４へ戻る。これは非合焦カウンタの値が所定値以下の場合は微小駆動ＡＦモードで合焦判定や方向判別ができる可能性があるからである。

逆に非合焦カウンタの値が所定値を越えた場合、微小駆動ＡＦモードで合焦判定や方向判別ができる可能性が非常に低い、もしくは多くの時間を必要とする。そのため、ステップＳ９４に進み山登りＡＦモードにおけるフォーカスレンズ群３の移動方向を所定方向に設定した後、ステップＳ９５で山登りＡＦモードに移行する。例えば、大きくピントが外れ、画像のコントラストがほとんど無くなってしまっている場合などがこのケースにあたる。なお、ステップＳ９４で設定する所定方向は、山登りＡＦモードにおいて適用する山登りＡＦ処理方法に応じて決めればよい。

次に、ステップＳ６７、Ｓ７３、Ｓ８２で行われる微小駆動ＡＦモードにおけるフォーカスレンズ群３の移動量の増減の仕方について、図６及び図７を参照して説明する。

従来、微小駆動ＡＦモードを行うことによって、被写体が移動するような場合においても焦点を合わせることができた（例えば、特許第２７４４３３６号公報）。しかしながら、このような技術を使っても、被写体の動きが速い場合には、その動きに追従することが困難な場合があった。これに対し、以下に説明するように、微小駆動時にフォーカスレンズ群３の移動量を増減することによって、従来に比べてより動きのある被写体にも追従可能なＡＦを実現することが可能となる。

先ず、ステップＳ７３でフォーカスレンズ群３の微小駆動時の移動量を増加するのは、図１０（Ａ）に示すような問題に対応するためである。図１０（Ａ）に示すように、被写体の光軸方向の移動速度に対してフォーカスレンズ群３の微小駆動時のスキャン速度が遅い場合は、フォーカスレンズ群３をどちらの方向に移動しても第２のＡＦ評価値は前回に比べて小さくなってしまう。そのため、フォーカスレンズ群３の移動方向は、常に前回と逆方向に設定される。そして、ステップＳ５６を通過することが無いので連続反転カウンタはクリアされることなくカウントアップされていく。そのためこの状態がしばらく継続すると、連続反転カウンタが所定値を越える。このような状態では、微小駆動ＡＦで合焦することのみならず山登りＡＦモードにおける移動方向の設定（方向判別）を行うことすら不可能である。

そこで連続反転カウンタが所定値を越える場合は、フォーカスレンズ群３の移動量を増加してスキャン速度を上げることで、スキャン速度が被写体の光軸方向の移動速度に対して小さいために生じる問題を回避する。

また、ステップＳ８２でフォーカスレンズ群３の微小駆動時の移動量を増加するのは、図１０（Ｂ）のような問題に対応するためである。図１０（Ｂ）に示すように被写体の光軸方向の移動速度に対してフォーカスレンズ群３の微小駆動時のスキャン速度がやや大きい場合は、フォーカスレンズ群３を同一方向に移動すれば第２のＡＦ評価値は前回に比べて大きくなる。しかし被写体の移動速度とフォーカスレンズ群３のスキャン速度に大差がないために移動方向が反転するまでに時間がかかってしまう。また連続して同一方向に移動する回数が所定回を越え山登りＡＦモードに移行してしまうこともある。このような場合、合焦までに多くの時間を要することになる。しかしながら、同一方向に連続して移動している場合には、ピントが大きく外れている状態から、合焦状態に近づいている場合もある。

そこでＮ回以上、Ｍ回未満連続して同一方向にフォーカスレンズ群３が移動させられたなら、フォーカスレンズ群３の移動量を増加してスキャン速度を上げることで、この問題を回避する。

また、ステップＳ６７でフォーカスレンズ群３の微小駆動時の移動量を減少するのは、図１０（Ｃ）のような問題に対応するためである。図１０（Ｃ）に示すように被写体の光軸方向の移動速度に対してフォーカスレンズ群３の微小駆動時のスキャン速度が速すぎてスキャン間隔が大きすぎる場合、フォーカスレンズ群３は常に同一の範囲で移動させられる。そのため、合焦している場合の条件が成立して、レンズ停止に遷移してしまう場合がある。この際には被写体が光軸方向に動いていても移動速度は０と計算され、正しい移動速度を計算することができない。

そこで、ステップＳ６１において上述した３つの条件を満たし、移動量が設定された画素数での焦点深度の半分よりも大きい場合に、フォーカスレンズ群３の移動量を減少してスキャン速度を遅くする。このようにすることで、スキャン速度が被写体の光軸方向の移動速度に対して大きすぎるために生じる問題を回避する。つまり、フォーカスレンズ群３の移動量が大きいために反転位置の間隔が焦点深度程度にならない不具合を解決する。

次に、ステップＳ７３もしくはステップＳ８２におけるフォーカスレンズ群３の移動量の具体的な増加方法の一例について図６を用いて説明する。

ステップＳ１０１で現在のフォーカスレンズ群３の移動量とデフォルトの移動量とを比較し、現在の移動量がデフォルト移動量以下であればステップＳ１０２に進み、次回の移動量を現在の移動量の２倍に設定する。逆にデフォルト移動量より大きい場合は、ステップＳ１０３で現在の移動量にデフォルト移動量を加え、次回の移動量とする。ステップＳ１０４で移動量の上限値と比較し、上限値を超えていればステップＳ１０５で上限値を次回の移動量とする。

次に、ステップＳ６７におけるフォーカスレンズ群３の移動量の具体的な減少方法の一例について図７を用いて説明する。

ステップＳ１１１で現在のフォーカスレンズ群３の移動量とデフォルトの移動量とを比較し、現在の移動量がデフォルト移動量を越えていれば、ステップＳ１１２に進む。そして現在の移動量からデフォルト移動量を引いた値を次回の移動量とする。逆にデフォルト移動量以下の場合は、ステップＳ１１３で現在の移動量を半分にし、次回の移動量とする。ステップＳ１１４で移動量の下限値と比較し、下限値未満であればステップＳ１１５で下限値を次回の移動量とする。

なお、フォーカスレンズ群３の移動量の上限値はデフォルト移動量の４倍程度、下限値はデフォルト移動量の４分の１程度に設定するのが好ましい。

ただし、本発明は上記図６及び図７に示した増減方法に限定されるものではなく、増減幅を一定にしたり、所定割合で増減するようにするなど、様々な他の方法が考えられ、図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）に示すような問題を解決できるような増減方法であればよい。

次に、ステップＳ６３〜Ｓ６４で行われる被写体の光軸方向の動き量を検出し、その結果に応じて合焦位置へ駆動する方法について説明する。

動き量が大きい場合は詳細なピント合わせを行わない。すなわち、微小駆動ＡＦモードで取得した複数の第２のＡＦ評価値の内、極大値となったスキャンポイントへフォーカスレンズ群３を移動する。例えば図３に示すように、スキャンポイントａ１、ａ２、ａ３でＡＦ評価値を取得している場合は、フォーカスレンズ群３はａ２へ移動される。これは被写体の光軸方向への動き量が大きい場合は詳細な合焦位置を求める効果が少ないからである。すなわち合焦と判定されてレンズ停止状態に移行しても、比較的短い時間でＡＦ評価値などが所定量以上変化して微小駆動ＡＦモードに移行する確率が高いため、その間に静止画撮影が行われる確率が低いからである。またレンズ停止状態で静止画撮影が行われた場合でも、詳細な合焦位置へフォーカスレンズ群３を移動しても、実際に静止画を撮影する時には詳細な合焦位置が移動しているからである。

動き量が小さい場合は詳細なピント合わせを行う。すなわち、微小駆動ＡＦモードで取得した複数の第２のＡＦ評価値から詳細な合焦位置を求め、そこへフォーカスレンズ群３を移動する。例えば図３のスキャンポイントａ１、ａ２、ａ３でＡＦ評価値を取得している場合は、ａ１、ａ２、ａ３の３つの位置および各スキャンポイントで得られた第２のＡＦ評価値から補間計算を行い、詳細な合焦位置ｃを求めてフォーカスレンズ群３をそこに移動する。補間計算の方法としては極大値付近の３つスキャンポイント及び第２のＡＦ評価値から二次関数を導出し、その２次関数の最大値に対応するスキャンポイントを求める方法などが考えられる。これは被写体の光軸方向への動き量が小さい場合、詳細な合焦位置を求める効果があるからである。すなわち合焦と判定されてレンズ停止状態に移行した後、比較的長い時間ＡＦ評価値などの変化が小さくレンズ停止状態に滞在し、その間に静止画撮影が行われる確率が高いからである。またその際も、被写体の動き量が小さいので詳細な合焦位置から移動していない確率が高いからである。

なお動き量は以下のようにして求める。

山登りモードなどから微小駆動ＡＦモードに移行した際の移動平均と、微小駆動ＡＦモードからレンズ停止状態に移行した際の移動平均から、微小駆動ＡＦモード実行中の移動量を求める。すなわち、微小駆動ＡＦモードに移行した後の最初のｎ回の評価値を取得したフォーカスレンズ群３の位置の平均値と、レンズ停止状態に推移する直前のｎ回の評価値を取得したフォーカスレンズ群３の位置の平均値とから、平均移動速さを求める。式にすると、

平均移動速さ＝［（停止状態に推移する直前のｎ回のレンズ位置の平均値）―（最初のｎ回のレンズ位置の平均値）］／［（停止状態に推移する直前の時刻）―（最初の評価値取得時刻）−（ｎ−１）＊ＡＦ評価値取得間隔］
となる。なおｎは５回程度の数値が好ましい。
そして、この平均移動速さを被写体の光軸方向の動き量を表す量とする。この他に、微小駆動ＡＦモードから停止モードに遷移するまでのフォーカスレンズ群３の移動量を被写体の光軸方向の動き量を表す量としても良い。

次に、図２のステップＳ５で行われる動画撮影モードにおける動画中静止画用ＡＦ処理の詳細に関して、図８のフローチャートを参照して説明する。

図２の動画撮影モードにおいて、ステップＳ４で撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると、図８の処理が開始される。先ずステップＳ２０１において、図８の処理開始時点でのフォーカスレンズ群３の位置における合焦度合いを求める。合焦度合いはスキャンＡＦ処理回路１４によって求められる次の２つのＡＦ評価値から求める。

一つは、図５のステップＳ５４と同様にして求める第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）である。もう一つは、入力されたデジタル画像信号を受けてハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等を介さずに抽出されたＡＦ領域の画像データの最大値と最小値との差であり、これを第３のＡＦ評価値（ＭＭＰ）とする。そして、合焦度合いは、第１のＡＦ評価値と第３のＡＦ評価値の比、すなわち、第１のＡＦ評価値（ＴＥＰ）を第３のＡＦ評価値（ＭＭＰ）で割った値（ＴＥＰ／ＭＭＰ）とする。

また実際に合焦位置を求める際には、入力されたデジタル画像信号を受けてＨＰＦ等を介して抽出された一画面分の画像データの高周波成分の累積加算処理された第２のＡＦ評価値（ＴＥＳ）を用いる。

ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で求めた合焦度合いから、合焦度合いが高いか、低いか、中間的なものかを判定する。実際には、高いと判定できる閾値、低いと判定する閾値と比較し、合焦度合いの「高」「中」「低」を判定する。高いと判定する閾値より合焦度合いが大きければ合焦度合いは高いと判定し、ステップＳ２１０へ進む。低いと判定する閾値より合焦度合いが小さければ合焦度合いは低いと判定し、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０１で求められた値が２つの閾値の間であれば合焦度合いは中と判定し、ステップＳ２２０へ進む。

合焦度合いが低い場合は、ピントが大きくボケていて合焦させるためにはフォーカスレンズ群３を大きく動かす必要がある。また合焦位置が現在のフォーカスレンズ群３の位置より無限遠側にピントを合わせる方向にあるのか、逆に至近側にピントを合わせる方向にあるのかがわからない場合が多い。更にコントラストが低く合焦が困難な場合も想定される。

このような場合はフォーカスレンズ群３が大きく動くため、動画として記録された画像が再生時に見苦しくなる。この現象はピントの方向を間違えた場合顕著になる。すなわち一旦ボケ量が増したのち、フォーカスレンズ群３の移動方向が反転しボケ量が減少して合焦状態に至るため、ＡＦが誤動作したような印象を与える場合がある。更に合焦困難なコントラストが低い場合などは合焦に近い状態から非合焦状態になり、その後のフォーカスレンズ群３が反転して合焦状態に至る。この場合は、動作開始時に合焦に近い状態にあるので、ピントの方向を間違えた場合以上に見え方が悪くなる。

またこのような大きくボケた状態から静止画撮影に十分な合焦精度を得られる状態になるまでＡＦ動作を行うと、それに要する時間が長くなり、動画中のＡＦがおろそかになる。その結果、パンニングなどシーン変化や被写体の前後左右の動きなど動画撮影時にＡＦ動作で対応しなければならない状況への対応が遅れる。そのような場合、動画撮影中に撮影された静止画のピントが合わないばかりではなく、その後に撮影、記録される動画のピントをも悪化させる可能性がある。

従って、このように合焦度合いが低い場合は、合焦動作を行わない。すなわちステップＳ２０３に進み、非合焦であることを記録し、図２のステップＳ９に進んで非合焦表示を行う。

ステップＳ２０２で合焦度合いが高いと判定され、ステップＳ２１０へ進んだ場合は、動画の画素数では十分とみなせる合焦状態であると言える。この場合は、静止画の画素数によっては、現在のフォーカスレンズ群３の位置で合焦とみなせる可能性がある。もしくはすぐ近くに静止画の画素数でも合焦とみなせる位置にフォーカスレンズ群３がある。従ってその位置で撮影するか、極狭いスキャン範囲でピントの探索を行い撮影すれば、短時間で十分に合焦した画像を得ることが可能となる。

そこでまずステップＳ２１０で設定された静止画の画素数を調べ、所定の画素数より小さければステップＳ２１１へ進み、大きければ極狭いスキャン範囲でピント探索の処理を行うステップＳ２１３へ進む。所定の画素数は動画の画素数によって異なるが、ＶＧＡ動画（６４０画素×４８０画素）の場合は例えばＳＶＧＡサイズ（８００×６００）まで、ＨＤ動画（１９２０×１０８０）の場合は例えば２５９２×１９４４（または２４００×１３５０）までとする。なお、ここでは動画の画素数より一回り大きいサイズまでを許容するサイズとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。

ステップＳ２１１で図５のステップＳ６３または同様にして求められた光軸方向の被写体の動き量が所定値を越えるか否かをチェックし、所定値を越えていればステップＳ２１３へ進む。微小駆動ＡＦモード中の平均移動速さを動き量を表す値にしている場合の所定値は、動画の画素数よりひとまわり大きいサイズでの焦点深度の半分に設定するとよい。

動き量が所定値以下の場合はステップＳ２１２で詳細なピント合わせが済んでいるかをチェックする。微小駆動ＡＦモードにおいて合焦と判断されるとステップＳ６４で詳細な合焦位置への駆動（詳細なピント合わせ）が行われる。従って、通常は詳細なピント合わせは既に行われているが、稀に詳細な合焦位置へのフォーカスレンズ群３の移動中にＳＷ１がオンされることがある。この場合は上述の処理を行うために詳細なピント合わせが完了していない場合がある。このような場合はステップＳ２１３へ進む。

詳細なピント合わせが済んでいる場合は合焦であることを記憶し、図２のステップのＳ９に進み合焦表示を行う。

また、ステップＳ２１３では極狭いスキャン範囲でピントの探索を行う。そしてステップＳ２１４において、ステップＳ２１３のスキャンで得られたＡＦ評価値から合焦可能であるか否かを判定するローコントラスト判定を行う。ローコントラストでは無く合焦が可能と判断された場合はステップＳ２１５に進み合焦動作を行う。ローコントラストで合焦が不可能と判断された場合は、ステップＳ２１６へ進み非合焦であることを記憶したのち、図２のステップＳ９に進み非合焦表示を行う。

ローコントラスト判定方法としては、例えば、特開２００４−１０１７６６号公報で説明されている方法を適用することができる。

ここで、ステップＳ２１３〜Ｓ２１５で行われる合焦動作の概略を図９を用いて説明する。

スキャンＡＦはＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。先ず、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を現在の位置からスキャン開始位置Ａ１へ移動する。そしてその位置から所定のスキャン速度でスキャン終了位置Ｂ１へフォーカスレンズ群３を移動し、その間に所定のスキャン間隔でＡＦ評価値を取得する。フォーカスレンズ群３の移動が終了した時点で、取得したＡＦ評価値から最大になる位置（図９における「Ｃ」）を求め、その位置にフォーカスレンズ群３を移動する。

なお、ステップＳ２１３のスキャンにおけるＡＦ評価値のスキャンポイント数は、例えば、５ポイント程度に設定する。またこの微小スキャン範囲はＡ１−Ｂ１の幅が動画撮影時の焦点深度の約２倍、Ａ１への移動前のフォーカスレンズ群３の位置からはＡ１、Ｂ１ともに動画撮影時の焦点深度幅程度に設定する。この設定により動画中の静止画撮影のためのＡＦでフォーカスレンズ群３を移動させても、記録された動画ではほとんどピントの変化が認識されないため、動画の画質を損ねることがない。

なお、スキャンＡＦの高速化のために、ステップＳ２１３のスキャン間隔は、フォーカスレンズ群３を停止させることが可能な全ての停止位置ではなく、所定の停止可能位置おきにする。この場合、図９に示すように、実際にＡＦ評価値が最大値となるスキャンポイントでＡＦ評価値の取得が行われず、その前後のスキャンポイントａ１、ａ２、ａ３においてＡＦ評価値を取得することがあり得る。このような場合は得られたＡＦ評価値の内、最大値となったスキャンポイントとその前後のスキャンポイントから合焦位置Ｃを計算にて求める。

そして合焦であることを記憶し、図２のステップＳ９に進み合焦表示を行う。

ステップＳ２０２で、合焦度合いが２つの閾値の間で中と判定され、ステップＳ２２０へ進む場合は、動画の画素数では合焦状態に近いが、静止画の画素数ではピントの合わせこみが必要な状態であると言える。この場合は現在のフォーカスレンズ群３の位置のあまり遠くない位置に静止画撮影の画素数でも合焦とみなせるフォーカスレンズ群３位置があると考えられる。従って、やや狭い範囲でピントの探索を行う。よってステップＳ２２０では小スキャン範囲でスキャンを行う。そしてステップＳ２２１において、ステップＳ２１４と同様に、ステップＳ２２０のスキャンで得られたＡＦ評価値から合焦可能であるか否かを判定するローコントラスト判定を行う。ローコントラストでは無く合焦が可能と判断された場合はステップＳ２２２に進み合焦動作を行う。ローコントラストで合焦が不可能と判断された場合は、ステップＳ２２３へ進み非合焦であることを記憶したのち、図２のステップＳ９に進み非合焦表示を行う。

ここで、ステップＳ２２０〜Ｓ２２２で行われる合焦動作の概略を図９を用いて説明する。

スキャンＡＦはＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。先ず、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を現在の位置からスキャン開始位置Ａ２へ移動する。そしてその位置から所定のスキャン速度でスキャン終了位置Ｂ２へフォーカスレンズ群３を移動し、その間に所定のスキャン間隔でＡＦ評価値を取得する。フォーカスレンズ群３の移動が終了した時点で、取得したＡＦ評価値から最大になる位置（図９における「Ｃ」）を求め、その位置にフォーカスレンズ群３を移動する。

なお、ステップＳ２２０のスキャンにおけるＡＦ評価値のスキャンポイント数は、例えば、５ポイント程度に設定する。この小スキャン範囲はＡ２−Ｂ２の幅が動画撮影時の焦点深度の約５倍、Ａ２への移動前のフォーカスレンズ群３の位置からはＡ２、Ｂ２ともに動画撮影時の焦点深度の２.５程度に設定する。この設定では動画中の静止画撮影のためのＡＦでフォーカスレンズ群３を移動させた場合、記録された動画でピントの変化が認識されるが、その変化量は小さくかつ変化している時間も短いため、動画の画質を大きく損ねることはない。

なお、スキャンＡＦの高速化のために、ステップＳ２２０のスキャン間隔は、フォーカスレンズ群３を停止させることが可能な全ての停止位置ではなく、所定の停止可能位置おきにする。この場合の処理はステップＳ２１５の場合と同様である。

そして合焦であることを記録し、図２のステップＳ９に進み合焦表示を行う。

上記の通り、本第１の実施形態においては、静止画の画素数が動画の画素数より多いことを考慮する。即ち、動画撮影モード中に静止画撮影を行う際に、動画撮影中の合焦位置を中心にフォーカスレンズを駆動し、静止画記録においても十分合焦とみなせる位置を探すようにした。

一方で、動画撮影中に撮影する静止画の撮影画像サイズが小さい場合は、動画撮影中の静止画撮影時には詳細なピント合わせを行わないようにした。

また、動画記録中もしくは動画記録待機中に被写体の光軸方向の動きを検出し、その量が小さいならば動画記録中もしくは動画記録待機中に詳細にピント合わせをし、動画中の静止画撮影時には詳細なピント合わせを行わないようにした。

更に、動画の画素数によって、動画中の静止画撮影時には詳細なピント合わせを行わないようにする静止画の画素数を変更するようにした。これにより動画記録中もしくは動画記録待機中の静止画撮影におけるレリーズタイムラグを短縮し、シャッターチャンスを逃さないようにすることが可能となる。また静止画の画素数が大きいときにも十分な合焦精度を得ることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、スキャン時に各スキャンポイントでフォーカスレンズ群３を停止するものとして説明したが、本願発明はこれに限るものではない。例えば、等速でフォーカスレンズ群３を駆動しながら、所定時間間隔でＣＣＤ５から画像信号を読み出してＡＦ評価値を取得するように制御しても良い。その場合には、上述した処理においてフォーカスレンズ群３の移動量を制御する代わりに、スキャン速度を制御すればよい。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本第２の実施形態においても、図１を参照して説明したものと同様の撮像装置を用いるため、ここでは説明を省略する。

本第２の実施形態では、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）のステップＳ６７、Ｓ７３、Ｓ８２で行われる微小駆動ＡＦモードにおける移動量の増減方法が、第１の実施形態で図６及び図７を参照して上述した方法と異なる。これ以外は、第１の実施形態と同様であるためここでは説明を省略し、以下、相違点に関して説明を行う。

本第２の実施形態は、フォーカスレンズ群３を至近側に移動する場合と無限遠側に移動する場合とで増減量を異ならせることを特徴とする。至近側に移動する場合の方が無限遠側に移動する場合に比べて移動量が大きくなるようにする。またその上限値も至近方向に移動する場合を大きくしている。例えば、至近方向に移動する場合の上限値は、無限遠方向に移動する場合の上限値に比べてデフォルト移動量の２倍程度大きな値（至近方向の上限値＝無限遠方向の上限値＋２×デフォルト移動量）とする。

先ず、ステップＳ７３もしくはステップＳ８２におけるフォーカスレンズ群３の移動量の本第２の実施形態の具体的な増減方法の一例について図１１を用いて説明する。

先ず、ステップＳ３０１で、次回のフォーカスレンズ群３の移動方向を判定する。移動方向が至近方向ならステップＳ３０３へ進み、移動量の増減倍率αを１に、上限値を至近側上限値に設定する。逆に次回の移動方向が無限遠方向ならステップＳ３０２へ進み、移動量の増減倍率αを０.５に、上限値を無限遠側上限値に設定する。なおここでは移動量の増減倍率αは０.５の例を示したが、１未満の適当な数値であれば構わない。その後ステップＳ１０１へ進む。

ステップＳ１０１で現在のフォーカスレンズ群３の移動量とデフォルトの移動量とを比較し、現在の移動量がデフォルト移動量以下であればステップＳ１０２に進み、次回の移動量を現在の移動量の２倍に設定する。逆にデフォルト移動量より大きい場合は、ステップＳ３０４で現在の移動量にデフォルト移動量×αを加え、次回の移動量とする。ステップＳ１０４で移動量の上限値と比較し、上限値を超えていればステップＳ１０５で上限値を次回の移動量とする。

次に、ステップＳ６７におけるフォーカスレンズ群３の移動量の本第２の実施形態の具体的な減少方法の一例について図１２を用いて説明する。

先ず、ステップＳ３１１では次回のフォーカスレンズ群３の移動方向を判定する。移動方向が至近方向ならステップＳ３１３へ進み、移動量の増減倍率αを１に、上限値を至近側上限値に設定する。その後ステップＳ１１１へ進む。逆に次回の移動方向が無限遠方向ならステップＳ３１２へ進み、移動量の増減倍率αを０.５に、上限値を無限遠側上限値に設定する。その後ステップＳ３１４へ進み、現在の移動量が上限値（無限遠方向の上限値）を越えていないかを調べる。移動方向が反転した場合は至近方向の移動量が設定されており、それが無限遠方向の上限値を越えている可能性があるからである。越えていればステップＳ３１５へ進み、次回移動量を上限値（無限遠方向の上限値）に設定する。越えていなければ、ステップＳ１１１へ進む。

ステップＳ１１１で現在のフォーカスレンズ群３の移動量とデフォルトの移動量とを比較し、現在の移動量がデフォルト移動量を越えていれば、ステップＳ３１６に進む。そして現在の移動量からデフォルト移動量×αを引いた値を次回の移動量とする。逆にデフォルト移動量以下の場合は、ステップＳ１１３で現在の移動量を半分にし、次回の移動量とする。ステップＳ１１４で移動量の下限値と比較し、下限値未満であればステップＳ１１５で下限値を次回の移動量とする。

なお、フォーカスレンズ移動量の上限値は無限遠側がデフォルト移動量の４倍程度、至近側はデフォルト移動量の６倍程度、下限値はデフォルト移動量の４分の１程度に設定するのが好ましい。

本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態における撮像処理の手順を示すフローチャートである。 オートフォーカス処理を説明するための概略図である。 本発明の第１の実施形態における動画用ＡＦ処理におけるＡＦモードの遷移の概要を示す図である。 本発明の第１の実施形態における微小駆動ＡＦモードにおける詳細処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における微小駆動ＡＦモードにおける詳細処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるフォーカスレンズ群の移動量の増加の仕方の一例について説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態におけるフォーカスレンズ群の移動量の減少の仕方の一例について説明するフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における動画中静止画用ＡＦ処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態における動画中静止画用ＡＦ処理におけるオートフォーカス処理を説明する概略図である。 本発明の第１の実施形態における被写体の移動速度と、微小駆動ＡＦモードにおけるフォーカスレンズのスキャン速度とに起因する問題点を説明する図である。 本発明の第１の実施形態における被写体の移動速度と、微小駆動ＡＦモードにおけるフォーカスレンズの移動量とに起因する別の問題点を説明する図である。 本発明の第１の実施形態における被写体の移動速度と、微小駆動ＡＦモードにおけるフォーカスレンズの移動量とに起因する別の問題点を説明する図である。 本発明の第２の実施形態におけるフォーカスレンズの移動量の増加の仕方の一例について説明する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フォーカスレンズの移動量の減少の仕方の一例について説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
２ ズームレンズ群
３ フォーカスレンズ群
４ 絞り
５ 固体撮像素子
６ 撮像回路
７ Ａ／Ｄ変換回路
８ ＶＲＡＭ
９ Ｄ／Ａ変換回路
１０ 画像表示装置
１１ 圧縮伸長回路
１２ 記憶用メモリ
１３ ＡＥ処理回路
１４ ＡＦ処理回路
１５ ＣＰＵ
１６ タイミングジェネレータ
１７ ＣＣＤドライバ
１８ 第１モータ駆動回路
１９ 第２モータ駆動回路
２０ 第３モータ駆動回路
２１ 絞り駆動モータ
２２ フォーカス駆動モータ。
２３ ズーム駆動モータ
２４ 操作スイッチ
２５ ＥＥＰＲＯＭ
２６ 電池
２７ スイッチング回路
２８ ストロボ発光部
２９ 表示素子
３０ スピーカー
３１ 撮影レンズ鏡筒

Claims (10)

1. 画像を連続して得る動画モード中に、静止画を撮影可能な撮像装置であって、
   静止画の画素数を設定する設定手段と、
   前記動画モード中に静止画撮影を指示する指示手段と、
   フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記動画モード中に第１の合焦精度で合焦制御する第１の合焦制御と、該第１の合焦制度よりも高い第２の合焦精度で合焦制御する第２の合焦制御とを実行可能な焦点調節手段と、
   前記動画モード中は前記第１の合焦制御を実行させ、前記指示手段により前記動画モード中に静止画撮影が指示される場合には前記第２の合焦制御を実行させる制御と実行させない制御をする制御手段と、
   前記光軸方向における被写体の移動速度を検出する検出手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記設定手段により設定される静止画の画素数が予め決められた第１の画素数よりも大きいとき前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させ、
   前記設定手段により設定される静止画の画素数が前記第１の画素数以下のとき、前記検出手段により検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度よりも遅い場合に、前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させないように制御し、前記検出手段により検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度以上の場合に、前記焦点調節手段に前記第２の合焦制御を実行させるように制御することを特徴とする撮像装置。
2. 前記焦点調節手段は、前記第１の合焦制御を行って得られるた合焦度合いが予め設定された合焦度合いよりも高い場合に、低い場合よりも、前記第２の合焦制御のために前記フォーカスレンズを駆動する駆動範囲を狭くすることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第１の合焦制御で得られる前記フォーカスレンズの合焦位置を、前記第２の合焦制御における前記駆動範囲の中心とすることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記フォーカスレンズの移動量及び移動方向を設定する移動量設定手段と、
   前記フォーカスレンズを前記移動量設定手段により設定された移動量で往復移動する際に出力される撮像手段からの出力信号に基づいて、合焦状態を示す焦点評価値を算出する算出手段と、
   前記算出手段から得られた焦点評価値に基づいて、前記被写体に合焦する前記フォーカスレンズの移動方向を検出する移動方向検出手段とを有し、
   前記移動量設定手段は、前記算出手段により算出された焦点評価値及び、前記フォーカスレンズの移動方向の履歴に応じて、前記往復移動する際の移動量及び移動方向を設定し直すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
5. 前記移動量設定手段は、前記焦点評価値が算出される度にその１つ前に算出された焦点評価値と比較し、値が減少した場合に前記フォーカスレンズの移動方向を反転し、予め決められた回数の範囲で同一方向を前記移動方向として決定した場合に、前記移動量を大きくすることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記移動量設定手段は、前記焦点評価値が算出される度にその１つ前に算出された焦点評価値と比較し、値が減少した場合に前記フォーカスレンズの移動方向を反転し、予め決められた回数以上、前記移動方向が連続して反転した場合に、前記移動量を大きくすることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像装置。
7. 前記移動量設定手段は、前記焦点評価値が算出される度にその１つ前に算出された焦点評価値と比較し、値が減少した場合に前記フォーカスレンズの移動方向を反転し、予め決められた回数以上、前記フォーカスレンズが同じ移動範囲で反転した場合に、前記移動量を小さくすることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記移動量設定手段は、前記移動方向として無限遠方向を設定した場合に、至近方向の場合よりも前記移動量の変更幅を狭くすることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 画像を連続して得る動画モード中に、静止画を撮影可能な撮像装置の制御方法であって、
   設定手段が、静止画の画素数を設定する設定工程と、
   指示手段が、前記動画モード中に静止画撮影を指示する指示工程と、
   合焦制御手段が、フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記動画モード中に第１の合焦精度で第１の合焦制御をする第１の合焦制御工程と、
   前記合焦制御手段が、前記フォーカスレンズの位置を光軸方向に駆動することにより、前記第１の合焦精度よりも高い第２の合焦精度で第２の合焦制御をする第２の合焦制御工程と、
   制御手段が、前記動画モード中は前記第１の合焦制御を実行させ、前記指示工程で前記動画モード中に静止画撮影が指示される場合には前記第２の合焦制御を実行させる制御と実行させない制御のいずれかを行う制御工程と、
   検出手段が、前記光軸方向における被写体の移動速度を検出する検出工程とを有し、
   前記制御工程では、
   前記設定工程で設定される静止画の画素数が予め決められた第１の画素数よりも大きいとき前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させ、
   前記設定工程で設定される静止画の画素数が前記第１の画素数以下のとき、前記検出工程で検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度よりも遅い場合に、前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させないように制御し、前記検出工程で検出される前記光軸方向における前記被写体の移動速度が予め設定された速度以上の場合に、前記第２の合焦制御工程における前記第２の合焦制御を実行させるように制御することを特徴とする制御方法。
10. 移動量設定手段が、前記フォーカスレンズの移動量及び移動方向を設定する移動量設定工程と、
    算出手段が、前記フォーカスレンズを前記移動量設定工程で設定された移動量で往復移動する際に出力される撮像手段からの出力信号に基づいて、合焦状態を示す焦点評価値を算出する算出工程と、
    前記移動量設定手段が、前記算出工程で算出された焦点評価値及び、前記フォーカスレンズの移動方向の履歴に応じて、前記往復移動する際の移動量及び移動方向を設定し直す再設定工程と、
    前記算出手段が、前記フォーカスレンズを前記再設定工程で設定された移動量で往復移動する際に出力される撮像手段からの出力信号に基づいて、合焦状態を示す焦点評価値を算出する再算出工程と、
    前記再設定工程と前記再算出工程とを繰り返し実行する反復工程とを有し、
    前記反復工程における前記再設定工程では、前記再算出工程で算出された焦点評価値を用いて焦点評価値を算出することを特徴とする請求項９に記載の制御方法。

Images