JP5372123B2

JP5372123B2 - フォーカス制御装置及び方法

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Inventors: 友明西口; 秀治大野
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Description

本発明は、フォーカス制御装置及び方法に関し、例えばオートフォーカス機能が搭載されたビデオカメラや、電子スチルカメラ及び携帯電話機のカメラ機構部などの撮像装置に適用して好適なものである。

従来、監視カメラやＤＶＤ（Digital Versatile Disc）カメラなどの多くの撮像装置には、フォーカスを自動調整するオートフォーカス機能が搭載されている。このようなオートフォーカス機能における合焦方式として、撮影映像のコントラスト信号の振幅が最大値になる位置が合焦（ジャストフォーカス）状態であることを利用してフォーカスの調整を行うコントラスト方式がある。

撮像装置においては、フォーカスレンズをその光軸方向に移動させることによって、撮影映像がボケたりフォーカスが合ったりするが、これに伴ってコントラスト信号の振幅も変化する。最も基本的なコントラスト方式では、フォーカスレンズをその光軸方向にとりあえず移動させ、移動前後のコントラスト信号の振幅の大小に基づいて、合焦する方向を検出し、その方向にフォーカスレンズを移動させる。

なお、下記特許文献１〜特許文献３には、コントラス方式によるフォーカス制御に関する技術が開示されている。また特許文献４及び特許文献５には、コントラスト方式による合焦処理方法として、映像信号から高域成分を検出する狭帯域高域成分検出器と、高域成分及び高域成分より低い周波数成分を含めて検出する広帯域高域成分検出器とを設け、マイクロコンピュータで広帯域高域成分検出器の検出結果である広帯域データを狭帯域高域成分検出器の検出結果である狭帯域データで除算し、この除算結果を焦点評価値とし、これに基づいて撮像装置の焦点制御を行なう方法が開示されている。

特許第３０７９６２２号明細書特許第３３３８３２２号明細書特許第４０３４４０９号明細書特開平７−３１８７９５号公報特開平９−１３３８５４号公報

ところで、上述のようなオートフォーカス機能における合焦方式では、できるだけ速くフォーカスレンズを合焦位置に移動させることが望まれる。そのための１つの方法としては、フォーカスレンズの移動速度を大きくすることが考えられる。

しかしながら、コントラスト信号のピークはそのフォーカスレンズが対応する位置（合焦位置）を通り過ぎないと認識できないため、上述のようにフォーカスレンズの移動速度を大きくすると、フォーカスレンズが合焦位置を大きく通り過ぎてしまう問題がある。そしてこのような状況が発生した場合、ピントを合わせるためにフォーカスレンズを逆方向に再度移動させなければならず、その分合焦するまでにより多くの時間を要する問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、フォーカス制御時におけるピント調整時間を短縮し得るフォーカス制御装置及び方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明においては、撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御装置において、第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成する第１のコントラスト信号生成部と、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第２のコントラスト信号生成部と、前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう制御部とを備え、前記制御部は、前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズの粗調整を行い、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで、微調整に切り替えることを特徴とする。

また本発明においては、撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御装置において、第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成する第１のコントラスト信号生成部と、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第２のコントラスト信号生成部と、前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう制御部とを備え、前記制御部は、前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させ、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記フォーカスレンズの停止位置が合焦位置又は合焦位置近傍になるように、前記第２のコントラスト信号の値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする。

さらに本発明においては、撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御方法において、第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成すると共に、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第１のステップと、前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう第２のステップとを備え、前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズの粗調整を行い、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで、微調整に切り替えることを特徴とする。

さらに本発明においては、撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御方法において、第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成すると共に、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第１のステップと、前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう第２のステップとを備え、前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させ、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記フォーカスレンズの停止位置が合焦位置又は合焦位置近傍になるように、前記第２のコントラスト信号の値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする。

本発明によれば、フォーカス制御時にフォーカスレンズが合焦位置を通り過ぎる量を小さくするように制御することができ、かくしてフォーカス制御時におけるピント調整時間を短縮させることができる。

本実施の形態による撮像装置の全体構成を示すブロック図である。第１及び第２のハイパスフィルタ回路のカットオフ周波数の説明に供する特性曲線図である。フォーカスレンズ群の位置と第１及び第２のコントラスト信号の信号レベルとの関係を示す特性曲線図である。撮像素子を露光したタイミングと、その結果に基づいてオートフォーカス制御処理が実行されるタイミングとの時間差の説明に供するタイミング図である。フォーカスレンズ位置とレンズ位置評価値との関係の説明に供する特性曲線図である。カットオフ周波数規定テーブルの説明に供する図表である。本実施の形態によるオートフォーカス制御処理の処理手順を示すフローチャートである。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）本実施の形態による撮像装置の構成
図１において、１は全体として本実施の形態による撮像装置を示す。この撮像装置１において、レンズユニット２は、被写体からの光束の変倍を行なうバリエータレンズ群３、受光光量を調整するための絞り４及びピント調節機能を備えるフォーカスレンズ群５を備えており、被写体の光学像をＣＣＤなどから構成される撮像素子８の受光面に結像する。

またレンズユニット２には、例えばフォトインタラプタなどから構成されるレンズ原点検出器６及び温度検出器７が設けられている。そしてレンズ原点検出器６は、バリエータレンズ群３の原点位置を検出し、検出結果をレンズ原点位置検出情報として制御部１９に送信する。また温度検出器７は、レンズユニット２内の温度を検出し、検出結果をレンズユニット内温度情報として制御部１９に送信する。

撮像素子８は、受光面に結像された被写体の光学像を光電変換し、得られた撮像信号をノイズ除去回路９に送出する。そしてこの撮像信号は、この後、ノイズ除去回路９において所定のノイズ除去処理が施され、自動利得制御回路（ＡＧＣ：Auto Gain Controller）１０において最適なレベルに増幅され、アナログ／ディジタル変換回路１１においてディジタル変換された後、ディジタル撮像信号としてカメラ信号処理部１２に与えられる。

カメラ信号処理部１２は、供給されるディジタル撮像信号に対し信号変換回路１３において所定の信号処理を施すことにより、ディジタル撮像信号を例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）規格やＰＡＬ（Phase Alternating Line）規格等に準拠した標準的な信号形式の映像信号に変換して外部に出力する。またカメラ信号処理部１２は、オートアイリス信号生成回路１４において、かかる映像信号に基づき現在の撮影映像の明るさ、レンズユニット２の絞り４の開き具合及び自動利得制御のゲインなどに応じた信号レベルのオートアイリス信号ＡＥを生成し、これを制御部１９に送出する。

さらにカメラ信号処理部１２には、第１のハイパスフィルタ回路１６Ａ及び第１の積分器１７Ａからなる第１のコントラスト信号生成部１５Ａと、第２のハイパスフィルタ回路１６Ｂ及び第２の積分器１７Ｂからなる第２のコントラスト信号生成部１５Ｂとが設けられている。この場合図２においてそれぞれＫ１及びＫ２で示すように、第２のハイパスフィルタ回路１６Ｂのカットパス周波数ｆ２の方が第１のハイパスフィルタ回路１６Ａのカットオフ周波数ｆ１よりも高く設定される。また第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂは、カットオフ周波数ｆ１，ｆ２の値を自在に変更できるようになされている。

そしてカメラ信号処理部１２は、かかる信号変換処理回路１３により生成された映像信号のうちの輝度信号の高周波成分を第１のハイパスフィルタ回路１６Ａを介して抽出し、これを第１の積分器１７Ａにおいて積分処理することにより、図３に示すような第１のコントラスト信号ＶＦ１を生成する。またカメラ信号処理部１２は、かかる輝度信号の高周波成分を第２のハイパスフィルタ回路１６Ｂを介して抽出し、これを第２の積分器１７Ｂにおいて積分処理することにより、図３に示すような第２のコントラスト信号ＶＦ２を生成する。そしてカメラ信号処理部１２は、このようにして得られた第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２を制御部１９に送出する。

制御部１９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び内部メモリ２０などの情報処理資源を備えて構成される。制御部１９は、内部メモリ２０に格納されたオートアイリスデータ処理プログラム（ＡＥＰ）２１及びオートフォーカスデータ処理プログラム（ＡＦＰ）２２に基づいて、オートアイリス信号ＡＥにより認識される現在の撮影映像の明るさ、レンズユニット２の絞り４の開き具合及び自動利得制御のゲインなどに対する評価値であるオートアイリス評価値を算出すると共に、第１又は第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２の値であるオートフォーカス評価値を取得する。

この際、制御部１９は、レンズユニット２のフォーカスレンズ群５が合焦位置から所定距離以上離れている状態のときには、第１のコントラスト信号ＶＦ１に基づいてオートフォーカス評価値を取得し、これに対してフォーカスレンズ群５が合焦位置から所定距離以内に位置するときには、第２のコントラスト信号ＶＦ２に基づいてオートフォーカス評価値を取得する。よって、第１のコントラスト信号ＶＦ１はオートフォーカス制御の粗調整に用いられ、第２のコントラスト信号ＶＦ２はオートフォーカス制御の微調整に用いられることになる。

そして制御部１９は、例えば撮像装置１の図示しないズームボタンが操作されたときには、これに応じて第１のモータ制御制御信号を生成し、これを第１のモータドライバ回路２３に送出する。かくして第１のモータドライバ回路２３は、第１のモータ制御信号に基づいて第１のモータ２６を駆動することにより、バリエータレンズ群３をその光軸方向に移動させる。これによりズーム倍率がズームボタンの操作に応じた倍率に変更される。

またこのとき制御部１９は、レンズユニット２のレンズ原点検出器６から与えられるレンズ原点位置検出情報と、第１のモータ２６に設けられた図示しないロータリエンコーダから与えられる当該第１のモータ２６の出力軸の回転角度を表す角度情報とに基づいて現在のズーム倍率を表すズーム倍率情報を生成すると共に、このズーム倍率情報と、オートフォーカス評価値と、レンズユニット２の温度検出器７から与えられるレンズユニット内温度情報とに基づいて第３のモータ制御信号を生成し、これを第３のモータドライバ回路２５に送出する。かくして第３のモータドライバ回路２５は、第３のモータ制御信号に基づいて第３のモータ２８を駆動することにより、フォーカスレンズ群５をその光軸方向に移動させる。これによりズーム倍率の変動に応じてフォーカスが調整される（オートフォーカス制御）。

さらに制御部１９は、オートアイリス評価値に基づいて第２のモータ制御信号を生成し、これを第２のモータドライバ回路２４に送出する。かくして第２のモータドライバ回路２４は、第２のモータ制御信号に基づいて第２のモータ２７を駆動することにより、必要に応じて絞り４を開閉させる。これにより撮像画像の明るさに基づいてアイリスが調整される（オートアイリス制御）。

さらに制御部１９は、かかるオートアイリス評価値に基づいて、撮像素子８に対する露光時間を増減させるように電子シャッタ２９のシャッタ速度を制御することにより当該撮像素子８の受光面上に結像される被写体の光学像の光量調整を行うと共に、当該オートアイリス評価値に基づいて、自動利得制御回路１０におけるゲイン調整を行なう。

（２）本撮像装置におけるオートフォーカス制御方式
ところで、かかる撮像装置において、図４に示すように、撮像素子８が１フィールド分の撮像映像を取得（図４（Ａ））してから、その撮影映像に基づいてカメラ信号処理部１２において第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２を生成し（図４（Ｂ））、かかる第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２のうちの一方を用いて制御部１９においてフォーカス制御を開始（図４（Ｃ））するまでに、例えば２フィールド分の時間差（１秒間に６０フィールドとして２／６０〔秒〕。以下、同じ。）がある。

このため、かかる撮像装置において、制御部１９が第１又は第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２のピークを検出した直後にレンズユニット２のフォーカスレンズ群５の移動を停止させるような制御を行なったとしても、フォーカスレンズ群５は既に合焦位置を２フィールド時間分の移動距離だけ通り過ぎていることになる。

この場合において、フォーカス制御時におけるフォーカスレンズ群５の移動速度が小さければ、フォーカスレンズ群５の２フィールド時間分の移動距離は大きくはないが、フォーカスレンズ群５の移動速度を大きくすると当該移動距離が大きくなるためにフォーカスレンズ群５を合焦位置にまで戻すために多くの時間を要することになる。

そこで、本撮像装置１においては、第１のコントラスト信号ＶＦ１の値（信号レベル）を第２のコントラスト信号ＶＦ２の値で除算したときの商を新たなパラメータ（ＶＦ１／ＶＦ２のことであり、以下、これをレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２と呼ぶ）として導入し、このレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２に基づいてオートフォーカス制御を行なう。

すなわち、第１のコントラスト信号ＶＦ１の値を第２のコントラスト信号ＶＦ２の値で除算したときの商（レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２）は、図５に示すように、フォーカスレンズ群５が合焦位置から所定量前後した（所定量離れた）位置でそれぞれピークを迎え、フォーカスレンズ群５が合焦位置に位置しているときにはそれよりも小さな値をとる。ここで、フォーカスレンズ群５が合焦位置に位置するところから所定量前後した（所定量離れた）位置は、ハイパルフィルタのカットオフ周波数やフォーカスレンズ群の移動速度にもよるが、本実施例では一例として、約180μｍ〜約220μｍの範囲内とする。なお第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２の形状は、チャート、ぬいぐるみ、風景などの通常の被写体であれば良く似ているため、かかるレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２の形状も被写体の種類に関わりなくほぼ同様の形状になる。

そしてレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２がピークを迎えるタイミングは第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２によって変動する。従って、フォーカスレンズ群５が合焦位置から所定量前後した（所定量離れた）位置でピークを迎えるレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２と、第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２と、フォーカスレンズ群５の移動速度の関係を適切に設定することによって、レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２に基づいてフォーカスレンズ群５を精度良く合焦位置又は合焦位置近傍で停止させ得るものと考えられる。

具体的には、レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２がピークを迎えるフォーカスレンズ群５の位置をａ、１フィールド時間（１／６０秒）でフォーカスレンズ群５をその光軸方向に移動させる移動量をｖ、第１又は第２のコントラスト信号がピークを迎えるフォーカスレンズ群５の位置をｃとして、次式
を満たすように第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２を設定すれば良い。

ただし、（１）式を満たすカットオフ周波数ｆ１，ｆ２は、ズーム倍率やフォーカスレンズ群５の移動速度（モータ速度）によって異なる。従って、このような手法によりフォーカスレンズ群５が合焦位置に位置したことを検出する場合には、ズーム倍率ごと及びフォーカスレンズ群の移動速度ごとの上述の（１）式を満たすカットオフ周波数ｆ１，ｆ２を予め計算又は測定等により取得してテーブルとして保持しておき、そのときのズーム倍率及びフォーカスレンズ群の移動速度に応じて第１及び第２のハイパスフィルタ回路のカットオフ周波数ｆ１，ｆ２を変更する必要がある。

そこで、本実施の形態による撮像装置１の場合、ズーム倍率及びモータ速度ごとの上述の（１）式を満たすカットオフ周波数ｆ１，ｆ２を予め計算又は測定等により取得してまとめた図６に示すようなテーブル（以下、これをカットオフ周波数規定テーブル（ＣＦＴ）と呼ぶ）３０が予め制御部１９の内部メモリ２０に格納されている。

そして制御部１９は、オートフォーカス制御時、フォーカスレンズ群５を合焦位置に移動させる際には、そのときのズーム倍率及びモータ速度に応じて第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数をそれぞれカットオフ周波数規定テーブル３０において規定された周波数に設定すると共に、かかるレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２を監視し、このレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２の値がピークを迎えたタイミングで第３のモータドライバ回路２５を制御して、合焦位置を大きく通り過ぎることのないようにフォーカスレンズ群５の移動を停止させるようになされている。

図７は、このような本実施の形態によるオートフォーカス制御処理に関する制御部１９の具体的な処理内容を示している。制御部１９は、内部メモリ２０に格納された上述のオートフォーカスデータ処理プログラム２２に基づいて、この図７に示すオートフォーカス制御処理を実行する。

すなわち制御部１９は、電源が投入されるとこのオートフォーカス制御処理を開始し、まず、電子シャッタ２９を駆動することにより撮像素子の露光を行うことにより１フィールド分の撮像信号を取り込ませ（ＳＰ１）、その後、このときカメラ信号処理部１２から与えられる第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２を取り込む（ＳＰ２）。

続いて制御部１９は、ステップＳＰ２において取り込んだ第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２に基づいて、次式
の演算を実行することにより、レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２を算出する（ＳＰ３）。

次いで制御部１９は、このとき得られたオートフォーカス評価値などに基づいて第３のモータ制御信号を生成し、これを第３のモータドライバ回路２５に送出して第３のモータ２８を駆動することにより、フォーカスレンズ群５をその光軸方向に移動させる（ＳＰ４）。

続いて制御部１９は、レンズユニット２のレンズ原点検出器６から与えられるレンズ原点位置情報から認識される現在のズーム倍率と、そのとき第３のモータドライバ回路２５に送出した第３のモータ制御信号から認識される現在のモータ速度とに基づいて、そのとき設定すべき第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２をカットオフ周波数規定テーブル３０から読み出し、第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２をそのとき読み出した周波数に設定する（ＳＰ５）。

この後制御部１９は、ステップＳＰ１において電子シャッタ２９を駆動してから１フィールド分の時間（１／６０秒）が経過し、次の１フィールド分の撮像信号を取り込む時間となると、再び電子シャッタ２９を駆動することにより撮像素子８の露光を行う一方（ＳＰ６）、ステップＳＰ３において取得した１フィールド前のレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２を、１フィールド前レンズ位置評価値ＰＤＶ１ＤＩＶ２として内部メモリ２０に一時的に保存する（ＳＰ７）。

続いて制御部１９は、カメラ信号処理部１２から与えられる第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２を取り込み（ＳＰ８）、取り込んだ第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２の信号レベルに基づいて（２）式の演算を実行することにより、そのフィールドにおけるレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２を算出する（Ｓ９）。

そして制御部１９は、内部メモリ２０に一時的に保存している１フィールド前レンズ位置評価値ＰＤＶ１ＤＩＶ２を読み出し、次式
の演算を実行することにより、１フィールド前レンズ位置評価値ＰＤＶ１ＤＩＶ２と現在のレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２との差分値ＤＩＦＦを算出する（ＳＰ１０）。

次いで制御部１９は、ステップＳＰ８において算出した差分値ＤＩＦＦが「０」よりも小さいか否かを判断する（ＳＰ１１）。

ここで、この判断において否定結果を得ることは、レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２が未だピークを迎えていないことを意味する。かくしてこのとき制御部１９は、このとき得られたオートフォーカス評価値などに基づいて第３のモータ制御信号を生成し、これを第３のモータドライバ回路２５に送出することにより、フォーカスレンズ群５をステップＳＰ４において指示した方向と同じ方向にそのまま移動させるように第３のモータ２８を制御する（ＳＰ１２）。

また制御部１９は、ステップＳＰ５と同様にして、第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２を、それぞれそのときのズーム倍率及びモータ速度に応じた値に設定し（ＳＰ１３）、この後ステップＳＰ６に戻って同様の処理を繰り返す（ＳＰ６〜ＳＰ１１−ＳＰ６）。

これに対して、ステップＳＰ１１の判断において肯定結果を得ることは、レンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２がピークを迎えたことを意味する。かくしてこのとき制御部１９は、フォーカスレンズ群５が合焦位置の直前（概ね２フィールド分の時間前）に位置していると判断して（ＳＰ１４）、オートフォーカス制御の微調整を実行する（ＳＰ１５）。

具体的には、上述のようなオートフォーカス制御によってもフォーカスレンズ群５の位置が合焦位置からずれている場合に、第２のコントラスト信号ＶＦ２を参照しながら第３のモータドライバ回路２５を介して第３のモータ２８を制御することにより、フォーカスレンズ群５を合焦位置の方向に移動させる。そして制御部１９は、フォーカスレンズ群５が合焦位置を通り越したときは、フォーカスレンズ群５を逆方向に移動させるように、再度、第３のモータドライバ回路２５を介して第３のモータ２８を制御する。そして制御部１９は、このような処理を繰り返すことにより、フォーカスレンズ群５の位置を合焦位置に収束させる。なお、このようなフォーカスレンズ群５の位置の微調整を行なったとしても、粗調整（ステップＳＰ１〜ステップＳＰ１３）時にフォーカスレンズ群５が合焦位置を大きく通り過ぎることがないため、従来に比べてより短時間でかかる微調整を行なうことができる。

そして制御部１９は、やがてフォーカスレンズ群５が合焦位置に位置すると、このオートフォーカス制御処理を終了する。

以上のように本撮像装置１では、レンズユニット２のフォーカスレンズ群５が合焦位置から所定量前後した（所定量離れた）位置に位置したときにレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２がピークを迎えるように第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数ｆ１，ｆ２をそれぞれ設定すると共に、フォーカス制御時にはレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２を監視し、このレンズ位置評価値ＶＦ１ＤＩＶ２の値がピークを迎えたタイミングでフォーカスレンズ群５の移動を停止させる。

従って、本撮像装置１によれば、オートフォーカス制御時にフォーカスレンズ群５を精度良く合焦位置又は合焦位置近傍で停止させることができるため、フォーカス制御時におけるピント調整時間を短縮することができる。

（３）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、本発明を図１のように構成された撮像装置に適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、この他種々の構成を有する撮像装置に広く適用することができる。

また上述の実施の形態においては、第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数を（１）式を満たすように設定するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、撮像素子８が１フィールド分の撮像映像を取得してから、その撮影映像に基づいて第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２を生成し、当該第１及び第２のコントラスト信号ＶＦ１，ＶＦ２のうちの一方を用いて制御部１９においてフォーカス制御が開始されるまでの時間差に応じて第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数を設定するようにすれば良い。

さらに上述の実施の形態においては、ズーム倍率及びフォーカスレンズの移動速度（第３のモータ２８の回転速度）の双方に基づいて第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数を変更するようにした場合について述べたが本発明はこれに限らず、例えばズーム機能が搭載されていない撮像装置やフォーカスレンズの移動速度が一定の撮像装置などではズーム倍率及びフォーカスレンズの移動速度の少なくとも一方に基づいて第１及び第２のハイパスフィルタ回路１６Ａ，１６Ｂのカットオフ周波数を変更するようにしても良い。

１……撮像装置、２……レンズユニット、５……フォーカスレンズ群、６……レンズ原点検出器、８……撮像素子、１２……カメラ信号処理部、１５Ａ，１５Ｂ……コントラスト信号生成部、１６Ａ，１６Ｂ……ハイパスフィルタ回路、１７Ａ，１７Ｂ……積分器、１９……マイクロコンピュータ部、２０……内部メモリ、３０……カットオフ周波数規定テーブル、ＶＦ１……第１のコントラスト信号、ＶＦ２……第２のコントラスト信号、ＶＦ１ＤＩＶ２……レンズ位置評価値、ＰＤＶ１ＤＩＶ２……１フィールド前レンズ位置評価値ＰＤＶ１ＤＩＶ２。

Claims

撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御装置において、
第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成する第１のコントラスト信号生成部と、
前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第２のコントラスト信号生成部と、
前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズの粗調整を行い、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで、微調整に切り替える
ことを特徴とするフォーカス制御装置。
前記フォーカス制御時において、前記フォーカスレンズは前記第２のコントラスト信号の値に基づいて前記微調整を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
前記フォーカス制御時において、前記パラメータの値が前記ピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記微調整を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフォーカス制御装置。
撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御装置において、
第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成する第１のコントラスト信号生成部と、
前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第２のコントラスト信号生成部と、
前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させ、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記フォーカスレンズの停止位置が合焦位置又は合焦位置近傍になるように、前記第２のコントラスト信号の値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる
ことを特徴とするフォーカス制御装置。
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間の時間差は、２フィールド分の時間差である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
前記制御部は、
ズーム倍率及びフォーカスレンズの移動速度の少なくとも一方に基づいて、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のフォーカス制御装置。
前記制御部は、
前記ズーム倍率及び又は前記フォーカスレンズの移動速度と、前記第１及び第２のカットオフ周波数との関係が規定されたテーブルを備え、
前記ズーム倍率及び又は前記フォーカスレンズの移動速度に応じた前記第１及び第２のカットオフ周波数を当該テーブルから読み出して前記第１及び第２のコントラスト信号生成部にそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項６に記載のフォーカス制御装置。
撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御方法において、
第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成すると共に、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第１のステップと、
前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう第２のステップと
を備え、
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズの粗調整を行い、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで、微調整に切り替える
ことを特徴とするフォーカス制御方法。
前記フォーカス制御時において、前記フォーカスレンズは前記第２のコントラスト信号の値に基づいて微調整を行う
ことを特徴とする請求項８に記載のフォーカス制御方法。
前記フォーカス制御時において、前記パラメータの値が前記ピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記微調整を行う
ことを特徴とする請求項８又は９に記載のフォーカス制御方法。
撮像装置のフォーカス制御を行なうフォーカス制御方法において、
第１のカットオフ周波数に応じた第１の高周波成分を映像信号から抽出し、抽出した前記第１の高周波成分に基づいて前記映像信号の第１のコントラスト信号を生成すると共に、前記第１のカットオフ周波数よりも高い第２のカットオフ周波数に応じた第２の高周波成分を前記映像信号から抽出し、抽出した前記第２の高周波成分に基づいて前記映像信号の第２のコントラスト信号を生成する第１のステップと、
前記第１のコントラスト信号の値を前記第２のコントラスト信号の値で除算したときの商をパラメータとして、当該パラメータに基づいてフォーカス制御を行なう第２のステップと
を備え、
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間における前記フォーカスレンズの移動量を考慮し、合焦位置から前記移動量だけ前後した位置に位置したときに前記パラメータの値がピークを迎え、前記合焦位置に位置したときには前記ピークよりも小さな値をとるように、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定するとともに、フォーカス制御時に前記パラメータの値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させ、前記パラメータの値がピークを迎えたタイミングで前記フォーカスレンズを停止させた後に、前記フォーカスレンズの停止位置が合焦位置又は合焦位置近傍になるように、前記第２のコントラスト信号の値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる
ことを特徴とするフォーカス制御方法。
前記映像信号を取得してから前記第１のコントラスト信号又は前記第２のコントラスト信号に基づいてフォーカス制御が開始されるまでの間の時間差は、２フィールド分である
ことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載のフォーカス制御方法。
前記第２のステップでは、
ズーム倍率及びフォーカスレンズの移動速度の少なくとも一方に基づいて、前記第１及び第２のカットオフ周波数をそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項８〜１２のいずれか一項に記載のフォーカス制御方法。
前記ズーム倍率及び又は前記フォーカスレンズの移動速度と、前記第１及び第２のカットオフ周波数との関係が規定されたテーブルを用意し、前記ズーム倍率及び又は前記フォーカスレンズの移動速度に応じた前記第１及び第２のカットオフ周波数を当該テーブルから読み出して、前記第１及び第２の高周波成分を抽出する際のカットオフ周波数としてそれぞれ設定する
ことを特徴とする請求項１３に記載のフォーカス制御方法。