JP6071295B2 - 焦点調節装置、撮像装置、焦点調節装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置、撮像装置、焦点調節装置の制御方法に関し、より詳しくは電子スチルカメラおよびビデオ等に利用されるオートフォーカスに関する技術である。

従来、電子スチルカメラやビデオカメラなどではオートフォーカス（ＡＦとも記す）を行う場合、ＣＣＤ（電荷結合素子）などを用いた撮像素子から得られる輝度信号の高域周波数成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする方式が用いられている。

高倍率のズーム機能を備える撮像装置では、望遠状態での画角合わせの際、被写体のわずかな移動でフレームアウトが起こりうる。また、カメラを少し動かすだけで画角が大きくずれてしまう。そこで、被写体がフレームアウトした場合でも、簡単な操作で被写体を捉え直すことができるようにするための方法が提案されている。

特許文献１では、所定の操作スイッチの押下中は被写体を探索しやくするために画角をズームアウトさせ、該操作スイッチが開放されるともとのズーム位置までズームインする、フレーミングアシストズーム機能（以下、ＦＡズーム機能）が開示されている。この機能によれば、被写体がフレームアウトした場合でも、撮影者は簡単な操作で即座に被写体を捉え直しつつ、所望の画角で撮影を行うことができる。

また、特許文献２では、ＦＡズーム機能を使用する場合にピントを追従させるための制御が開示されている。具体的には、ＦＡズーム機能で画角調整を行ってもとのズーム位置までズームインした後、フレーミングアシスト用ＡＦとして、スキャン方式のＡＦを行う。スキャン方式のＡＦとは、フォーカスレンズを駆動しながら焦点評価値を取得し、その中で最大値に相当するレンズ位置を合焦位置とする方式である。特許文献２では、ＦＡズーム機能でズームアウトしている状態において、焦点評価値が増大する方向にレンズを制御するコンティニュアスＡＦを行っているが、画角調整中にピントがずれる場合がある。コンティニュアスＡＦは、ピントがずれると合焦まで時間がかかる場合があり、その間ピントがぼけた画像を表示し続けることになる。そこで、画角調整の後は、スキャン方式のフレーミングアシスト用ＡＦで合焦位置を検出してからコンティニュアスＡＦを行うようにしている。

特開２０１２−０６０５９５号公報 特開２０１２−０５８５８７号公報

特許文献２では、上記のフレーミングアシスト用ＡＦに加えて、撮影を指示する操作が行われた場合、本露光用ＡＦとして再度スキャン方式のＡＦを行う。そのため、ＦＡズーム機能により画角を調整後、速やかに撮影を行いたい場合でも、２回のスキャン動作を行うことになり、撮影までタイムラグが生じる。

本発明は、望遠撮影時に被写体が画角から外れた場合でも簡単な操作で被写体を捉え直すとともに、画角調整の際に高速なＡＦ制御を可能にすることを目的とする。

上記目的を鑑みて、第１の本発明は、ユーザがズーム倍率の変更を指示するための第１の操作部と、前記第１の操作部を介した第１の操作に応じてズームレンズを広角側に駆動し、前記第１の操作部を介した第２の操作に応じて前記ズームレンズを記憶手段に記憶されている第１のズーム倍率に対応する位置に駆動するズーム制御手段と、撮像信号の高周波成分を用いて生成された焦点信号に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御するフォーカス制御手段と、を有する焦点調節装置であって、前記フォーカス制御手段は、前記第１の操作部を介した前記第１の操作に応じて前記ズーム制御手段が前記ズームレンズを広角側に駆動する際に、当該広角側への前記ズームレンズの駆動に伴って、カム軌跡に基づく位置に前記でフォーカスレンズを駆動するよう制御し、前記第２の操作が行われるまで、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止することを特徴とする。

第２の本発明は、ユーザがズーム倍率の変更を指示するための第１の操作部を備えた焦点調節装置の制御方法であって、前記第１の操作部を介した第１の操作に応じてズームレンズを広角側に駆動するステップと、前記第１の操作部を介した第２の操作に応じて前記ズームレンズを記憶手段に記憶されている第１のズーム倍率に対応する位置に駆動するステップと、撮像信号の高周波成分を用いて生成された焦点信号に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御するステップと、を有し、前記第１の操作部を介した前記第１の操作に応じて前記ズームレンズを広角側に駆動する際に、前記フォーカスレンズの駆動を制御するステップにおいて、当該広角側への前記ズームレンズの駆動に伴って、カム軌跡に基づく位置に前記フォーカスレンズを駆動するよう制御し、前記第２の操作が行われるまで、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止することを特徴とする。

本発明によれば、望遠撮影時に被写体が画角から外れた場合でも簡単な操作で被写体を捉え直すとともに、画角調整の際に高速なＡＦ制御を可能にする。

本実施形態に係る焦点調節装置を適用した撮像装置の構成を示すブロック図である。 焦点調節装置の動作を示すフローチャートである。 コンティニュアスＡＦの動作を示すフローチャートである。 コンティニュアスＡＦの動作を示すフローチャートである。 撮影処理の動作を示すフローチャートである。 本露光用ＡＦの動作を示すフローチャートである。 本露光用ＡＦスキャンの動作を示すフローチャートである。 本露光処理の動作を示すフローチャートである。 カメラが撮像している被写体の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明に係る焦点調節装置を適用した撮像装置の一例として、電子カメラ（以下、カメラという）を取り上げて説明する。

図１は、本発明を適用した焦点調節装置を備えたカメラの構成を示すブロック図である。変倍動作を行うためのズームレンズを含む撮影レンズ１０１、光量を制御する絞り及びシャッター１０２、後述する撮像素子１０６上に焦点をあわせるためのフォーカスレンズ１０４より撮影光学系が構成される。

撮像素子１０６は、撮影光学系を通過した光束を光電変換して撮像信号を生成し出力する撮像手段である。Ａ／Ｄ変換部１０７は、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を含む。撮像素子１０６で生成された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換部１０７でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、画像処理部１０８で各種画像処理を施される。画像処理部１０８で画像処理された信号は、システム制御部１１２及びフォーマット変換部１０９に出力される。また、画像処理部１０８では、Ａ／Ｄ変換部からの出力（輝度信号）に基づいて焦点評価値（焦点信号）を生成し、システム制御部１１２に出力する。焦点評価値は輝度信号の高周波成分を用いて生成され、画像の鮮鋭度を示す値であって、そのレベルが最大になる点が合焦位置となる。フォーマット変換部１０９でフォーマット変換された画像データは、高速な内蔵メモリ（例えばランダムアクセスメモリなど、以下ＤＲＡＭという）１１０（記憶手段）に一旦記憶された後、画像記録部１１１に記録される。ＤＲＡＭ１１０は、一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして、あるいは画像の圧縮伸張における作業用メモリなどに使用される。画像記録部１１１は、メモリーカードなどの記録媒体とそのインターフェースからなる。

システム制御部１１２は、ＣＰＵやメモリを含んでおり、撮影シーケンスなどシステムを制御する。なお、カメラには、システム制御部１１２が実行するためのプログラムが格納されるメモリを有する。自動露出（以下、ＡＥと記す）処理部１０３は、画像処理部１０８の出力に基づくシステム制御部１１２の制御により絞りを駆動し、露出調整を行う。ＡＦ処理部１０５は、焦点評価値に基づくシステム制御部１１２の制御によりフォーカスレンズ１０４を駆動する。本発明のフォーカス制御手段は、システム制御部１１２及びＡＦ処理部１０５に相当する。

また、カメラは画像表示用メモリ（以下ＶＲＡＭという）１１３、画像表示の他、操作補助のための表示やカメラ状態の表示の他、撮影時には撮影画面と測距領域を表示する操作表示部１１４、カメラを外部から操作するための操作部１１５を有する。操作部１１５には、例えば次のようなものが含まれる。カメラの撮影機能や画像再生時の設定などの各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズのズーム動作を指示するズームレバー（第２の操作部）、撮影モードと再生モードとの動作モード切換えスイッチなどである。

また、カメラは顔検出モードをＯＮまたはＯＦＦに切り替えるなどの設定を行う撮影モードスイッチ１１６、システムに電源を投入するためのメインスイッチ１１７を有する。

さらに、カメラはＡＦやＡＥなどの撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（以下ＳＷ１という）１１８、ＳＷ１の操作後、撮影を行う撮影スイッチ（以下ＳＷ２という）１１９を有する。具体的には、撮影スイッチを半押しすることでＳＷ１がＯＮになり、全押しすることでＳＷ２がＯＮになる。

また、本実施形態のカメラは画角合わせをアシスト（フレーミングアシスト）するためのズーム操作部１２０（第１の操作部）を有する。ユーザはズーム操作部１２０を操作することで、画角合わせを容易に行うことができる。このズーム操作部１２０を操作したときのカメラの動作については後述する。

次に、カメラの合焦制御および撮影の動作について、図２のフローチャートおよび図９を参照して説明する。図２に示すフローチャートは、システム制御部１１２がメモリに格納されたプログラムを実行することで実現する。図９は、カメラが撮像している被写体の一例を示す図である。図２のフローチャートは、図９（ａ）に示すようにユーザがズームレバーを用いてズームを望遠側に操作することで、被写体が拡大されている状態でスタートする。なお、図９に示す中央の枠は後述するＡＦ枠９１を示している。

まず、ステップＳ２０１では、システム制御部１１２が後述する手順に従ってコンティニュアスＡＦ（第１のフォーカス制御）を行う。コンティニュアスＡＦは、焦点評価値が増大する方向にフォーカスレンズを駆動させるＡＦ方式である。次に、ステップＳ２０２では、システム制御部１１２は、ユーザによるズーム操作部１２０の操作の状態を判定する。具体的には、システム制御部１１２はズーム操作部１２０が押下（第１の操作）されたか否かを判定する。ズーム操作部１２０が操作された場合はステップＳ２０３へ進み、操作されていない場合はステップＳ２０１に戻り、コンティニュアスＡＦを継続する。ここで、ユーザがズーム操作部１２０の操作を行うときとは、ズーム位置が望遠側にあり、ユーザがカメラを少し動かすだけで、図９（ｂ）に示すように、被写体が画角から大きく外れてしまう場合が想定される。

ステップＳ２０３では、システム制御部１１２は画角合わせを容易に実行するため、ズーム位置を広角側へ移動させるようズームレンズを駆動する。この処理は、ズーム制御手段（第１のズーム制御手段）による処理の一例に対応する。同時に、システム制御部１１２は、ズームレンズの移動に応じたカム軌跡上のフォーカス位置にフォーカスレンズ１０４を移動する。ズーム位置を広角側に移動することで、図９（ｃ）に示すように、被写体が縮小されるものの再び被写体を画角内に捉えることができる。なお、システム制御部１１２は広角側に移動する前のズーム位置をＤＲＡＭ１１０に記憶しておく。

ステップＳ２０４では、システム制御部１１２によってコンティニュアスＡＦを停止させる。ここでは、フォーカスレンズの移動を行わなければコンティニュアスＡＦの停止としてよい。すなわち、焦点評価値の取得自体は行ってもよい。

なお、ズームレバーを用いた通常のズーム動作によりズーム位置を広角側に移動させた場合は、コンティニュアスＡＦは停止させない。ズームレバーを用いた通常のズーム動作は、第２のズーム制御手段による処理の一例に対応する。

ステップＳ２０５において、システム制御部１１２は、操作部１１５におけるズームレバーが操作されているかを判定する。ユーザは、ズーム操作部１２０を押下した状態でズームレバーを操作することで、ズーム操作部１２０を離した際にズーム位置をどこまで戻すかを調整することができる。ステップＳ２０５でズームレバーを操作していればステップＳ２０６へ進み、そうでなければＳ２０７へ進む。ステップＳ２０６では、ズームレバーを広角側へ操作した場合はステップＳ２０３でＤＲＡＭ１１０に記憶していたズーム位置をより広角側のズーム位置に更新する。望遠側へ操作した場合は記憶していたズーム位置をより望遠側のズーム位置に更新する。

次に、ステップＳ２０７では、システム制御部１１２は、ユーザによるズーム操作部１２０の操作の状態を判定する。具体的には、システム制御部１１２は、ステップＳ２０２から押下され続けているズーム操作部１２０が解除（第２の操作）されたか、すなわちユーザがズーム操作部１２０を離したか否かを判定する。ズーム操作部１２０が操作された場合（解除された場合）はステップＳ２０８へ進み、操作されていない場合（解除されていない場合）はステップＳ２０５に戻る。ここで、ユーザがズーム操作部１２０の押下を解除するときとは、例えば図９（ｄ）に示すように、被写体を画角の中央に捉えた場合である。

ステップＳ２０８では、システム制御部１１２はズームレンズをステップＳ２０６以前で設定しておいたズーム位置、もしくはステップＳ２０５でズームレバーが操作されていればステップＳ２０６で更新したズーム位置へ移動させる。この処理は、ズーム制御手段（第１のズーム制御手段）による処理の一例に対応する。具体的には、システム制御部１１２はズームレンズをＤＲＡＭ１１０に記憶したズーム位置（第１のズーム位置）に移動させる。同時に、システム制御部１１２は、ズームレンズの移動に応じたカム軌跡上のフォーカス位置にフォーカスレンズ１０４を移動する。このように、ズームレンズをＤＲＡＭ１１０に記憶したズーム位置に移動させることで、図９（ｅ）に示すように、再び被写体を画角に捉え直した状態で、ズーム操作部１２０を操作する前のズーム位置に戻すことができる。さらにはステップＳ２０５でズームレバーを操作していれば、元の位置に対して広角側又は望遠側へ変更したズーム位置にズーム駆動することもできる。

その後、ステップＳ２０９では、システム制御部１１２はコンティニュアスＡＦを再開する。後述するように、コンティニュアスＡＦにて撮影準備を指示するＳＷ１の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定し、状態がＯＮの場合、ステップＳ２１０に進む。

ステップＳ２１０では、後述する撮影処理を実行し処理を終了する。

次に、図２に示すフローチャートのステップＳ２０１およびステップＳ２０９のコンティニュアスＡＦの詳細を図３および図４のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ３０１では、システム制御部１１２は設定した各ＡＦ枠で焦点評価値を取得する。ここでＡＦ枠とは、画面内の焦点評価値を取得する対象となる領域のことである。システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の位置とＡＦ枠位置とを対応づけてシステム制御部１１２内のメモリに記憶しておく。設定するＡＦ枠は人物の顔や、画角の中央付近など任意に設定できるものとする。本実施形態では中央付近に所定サイズで設定する。

ステップＳ３０２では、システム制御部１１２は設定したＡＦ枠の焦点評価値を用いて演算した評価値をステップＳ３０３以降に用いる焦点評価値として設定し直す。

ステップＳ３０３では、システム制御部１１２は焦点評価値に基づいて合焦度を算出する。本実施形態では、ＡＦ枠内の輝度信号の高周波成分の最大値ＡをＡＦ枠内における輝度信号の最大値と最小値の差分で割った値を合焦度として使用する。このようにして算出した合焦度とピーク検出フラグの状態に基づいて、合焦度を高、中、低の３段階で決定することにする。例えば合焦度の値が所定以上でピーク検出フラグがＴＲＵＥであれば合焦度を「高」に設定するが、合焦度の値が所定値以上でもピーク検出フラグがＦＡＬＳＥであった場合は「中」に設定する。このテーブルは任意に設定できるものとする。

ステップＳ３０４では、システム制御部１１２はフレーミング操作前のコンティニュアスＡＦかどうかを判定する。フレーミング操作前であればステップＳ３０５に進み、フレーミング操作後であればステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０５では、ステップＳ３０３で算出した合焦度をフレーミングアシスト（ＦＡ）前合焦度としてシステム制御部１１２内のメモリに記憶する。一方、ステップＳ３０６では、ステップＳ３０３で算出した合焦度を通常の合焦度としてシステム制御部１１２内のメモリに記憶する。つまり、図２のステップＳ２０１のコンティニュアスＡＦの場合はＦＡ前合焦度を、ステップＳ２０９のコンティニュアスＡＦの場合は通常の合焦度を記憶することになる。

ステップＳ３０７では、システム制御部１１２は撮影準備を指示するＳＷ１の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定し、ＳＷ１の状態がＯＮ（オン）の場合、本処理を終了し、図２のステップＳ２１０へ進んで撮影処理を行う。ＳＷ１の状態がＯＦＦ（オフ）の場合、ステップＳ３０８へ進む。

ステップＳ３０８では、システム制御部１１２はピーク検出フラグがＴＲＵＥであるか否かを判定し、ＴＲＵＥの場合、ステップＳ３２５へ進み、ＦＡＬＳＥの場合、ステップＳ３０９へ進む。

ステップＳ３０９では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の現在位置を取得する。ステップＳ３１０では、システム制御部１１２は焦点評価値の取得およびフォーカスレンズ１０４の現在位置の取得をカウントするための取得カウンタに１を加える。この取得カウンタは、初期化動作（図示略）では予め０に設定されているものとする。

ステップＳ３１１では、システム制御部１１２は取得カウンタの値が１であるか否かを判定し、取得カウンタの値が１の場合、ステップＳ３１４へ進み、取得カウンタの値が１ではない場合、ステップＳ３１２へ進む。

ステップＳ３１２では、システム制御部１１２は「今回の焦点評価値」が「前回の焦点評価値」よりも大きいか否かを判定する。「今回の焦点評価値」が大きい場合、ステップＳ３１３へ進み、「今回の焦点評価値」が大きくない場合、ステップＳ３２０へ進む。

ステップＳ３１３では、システム制御部１１２は増加カウンタに１を加える。

ステップＳ３１４では、システム制御部１１２は今回の焦点評価値を焦点評価値の最大値としてシステム制御部１１２に内蔵される演算メモリに記憶する。

ステップＳ３１５では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の現在の位置を焦点評価値のピーク位置としてシステム制御部１１２に内蔵される演算メモリに記憶する。

ステップＳ３１６では、システム制御部１１２は今回の焦点評価値を前回の焦点評価値としてシステム制御部１１２に内蔵される演算メモリに記憶する。

ステップＳ３１７では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の現在位置が測距範囲の端に位置するか否かを判定する。端に位置する場合、ステップＳ３１８へ進み、端に位置していない場合、ステップＳ３１９へ進む。

ステップＳ３１８では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の移動方向を反転する。ステップＳ３１９では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４を所定量移動する。

一方、ステップＳ３１２で「今回の焦点評価値」が「前回の焦点評価値」よりも大きくない場合、ステップＳ３２０に進む。ステップＳ３２０では、システム制御部１１２は「焦点評価値の最大値−今回の焦点評価値」が所定量より大きいか否かを判定する。「焦点評価値の最大値−今回の焦点評価値」が所定量より大きい場合、ステップＳ３２１へ進み、所定量より大きくない場合ステップＳ３１６へ進む。ここで「焦点評価値の最大値−今回の焦点評価値」が所定量より大きいこと、即ち最大値から所定量減少していれば、その最大値をピントのピーク位置での値とみなす。

ステップＳ３２１では、システム制御部１１２は、増加カウンタが０より大きいか否かを判定する。増加カウンタが０より大きい場合、ステップＳ３２２へ進み、０より大きくない場合、ステップＳ３１６へ進む。

ステップＳ３２２では、システム制御部１１２は、フォーカスレンズ１０４をステップＳ３１５で記憶した焦点評価値が最大値となったピーク位置へ移動させる。ステップＳ３２３では、システム制御部１１２はピーク検出フラグをＴＲＵＥとする。ステップＳ３２４では、システム制御部１１２は取得カウンタを０とする。

一方、ステップＳ３０８でピーク検出フラグがＴＲＵＥの場合、ステップＳ３２５に進む。ステップＳ３２５では、システム制御部１１２は今回の焦点評価値が焦点評価値の最大値に対して所定割合以上変動したか否かを判定する。所定割合以上の変動をした場合、ステップＳ３２７へ進み、所定割合以上の変動をしていない場合、ステップＳ３２６へ進む。

ステップＳ３２６では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の位置をそのまま保持する。

ステップＳ３２７では、システム制御部１１２は焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を再び取得し直すため、ピーク検出フラグをＦＡＬＳＥとし、焦点評価値の最大値およびピーク位置をリセットする。ステップＳ３２８では、システム制御部１１２は増加カウンタリセットをリセットする。

以上、図３及び図４に示した処理を繰り返すことにより、コンティニュアスＡＦ動作では常に主被写体が合焦状態となるようにフォーカスレンズ１０４を駆動する。

次に、図２に示すフローチャートのステップＳ２１０の撮影処理について図５のフローチャートを参照して説明する。ここでは、撮影準備を指示するＳＷ１の状態がＯＮになっている。

まず、ステップＳ５０１では、システム制御部１１２はＡＥ処理部１０３を介して本露光用のＡＥ処理を行う。ステップＳ５０２では、システム制御部１１２はＡＦ処理部１０５を介して後述する手順に従って本露光用のＡＦを行う。

ステップＳ５０３では、システム制御部１１２は撮影を指示するＳＷ２の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定する。ＳＷ２の状態がＯＮの場合、ステップＳ５０５へ進み、ＳＷ２の状態がＯＦＦの場合、ステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０４では、システム制御部１１２は撮影準備を指示するＳＷ１の状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を判定する。ＳＷ１の状態がＯＮの場合、ステップＳ５０３へ進み、ＳＷ１の状態がＯＦＦの場合、本撮影処理を終了する。ステップＳ５０５では、システム制御部１１２は後述する手順に従って本露光処理を行い、本撮影処理を終了する。

次に、図５に示すフローチャートのステップＳ５０２の本露光用ＡＦについて図６のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ６０１では、システム制御部１１２は本露光用のＡＦ枠を設定する。ここでのＡＦ枠数設定は中央付近に所定サイズで設定する。ステップＳ６０２では、システム制御部１１２はフレーミング用にズーム駆動した（ステップＳ２０８）後の状態かを判別する。フレーミング用にズーム駆動した後の場合はステップＳ６０３へ進み、フレーミング用にズーム駆動した後でない場合はステップＳ６０５へ進む。

ステップＳ６０３では、システム制御部１１２はフレーミング用にズーム駆動した後から本露光用ＡＦが実行されるまでの時間を計測し、経過時間が所定時間以内であればステップＳ６０４へ進み、そうでなければステップＳ６１３へ進む。ステップＳ６０４では、システム制御部１１２はステップＳ２０６にてズーム位置を望遠側に変更したかどうかを判別し、望遠側に変更していた場合はステップＳ６１３へ進み、そうでなければＳ６０５へ進む。

ステップＳ６０５では、合焦度をステップＳ３０５で記憶したＦＡ前合焦度に設定する。このＦＡ前合焦度は、ステップ２０２の前に実行していたステップＳ２０１におけるコンティニュアスＡＦにて算出した合焦度である。

すなわち、ステップＳ６０３やステップＳ６０４で判定した所定の条件を満たす場合、ステップＳ６０５において、フレーミング操作を行う前にコンティニュアスＡＦで算出したＦＡ前合焦度を合焦度として設定する。具体的に、所定の条件とは、フレーミング操作を行ってからの経過時間が所定時間以内であること、フレーミング操作中にズームレバーの操作によりズーム位置が望遠側に変更されていないことである。

一方、ステップＳ６１３では、合焦度をステップＳ３０６で記憶した合焦度に設定する。この合焦度は、フレーミングズーム駆動後のステップＳ２０９におけるコンティニュアスＡＦにて算出した合焦度である。つまり、本露光用ＡＦの直前に行ったコンティニュアスＡＦで算出した合焦度を設定する。

ステップＳ６０６では、システム制御部１１２はステップ６０５又はステップＳ６１３で設定された合焦度が「高」であるか否かを判定し、合焦度が「高」の場合はステップＳ６０７へ進み、合焦度が「高」ではない場合はステップＳ６０８へ進む。

ステップＳ６０７では、システム制御部１１２は現在のフォーカスレンズ１０４の位置を中心にスキャン範囲Ａの設定を行う。ここではシステム制御部１１２はコンティニュアスＡＦ動作により主被写体にほぼピントが合っている状態、つまり焦点評価値がピークを示す合焦位置付近にフォーカスレンズ１０４が位置すると判断して、狭いスキャン範囲を設定する。

ステップＳ６０８ではシステム制御部１１２は前述した合焦度が「中」であるか否かを判定し、合焦度が「中」の場合はステップＳ６０９へ進み、合焦度が「中」ではない場合はステップＳ６１０へ進む。

ステップＳ６０９では、システム制御部１１２は現在のフォーカスレンズ１０４の位置を中心にスキャン範囲Ｂの設定を行う。ここでは、システム制御部１１２は、コンティニュアスＡＦ動作により合焦位置付近にフォーカスレンズ１０４が位置しているが、合焦度が「高」状態ほどではないと判断して、スキャン範囲Ｂをスキャン範囲Ａよりも広げた範囲に設定する。

ステップＳ６１０では、システム制御部１１２は、スキャン範囲を予め記憶してある測距可能範囲全域であるスキャン範囲Ｃに設定する。前述した合焦度が「低」の場合は、ステップＳ６１０に進むことになる。

すなわち、例えば合焦度「高」の場合を第１の合焦度、合焦度「低」の場合を第２の合焦度とすると、第２の合焦度の場合に設定するスキャン範囲を第１の合焦度の場合より長くする。

ステップＳ６１１では、システム制御部１１２は後述する手順に従って本露光用ＡＦスキャンを行う。ステップＳ６１２では、システム制御部１１２は後述する図７に示すフローチャートのステップＳ７０６で算出したピーク位置にフォーカスレンズ１０４を移動させる。

次に、図６に示すフローチャートのステップＳ６１０の本露光用ＡＦスキャン（第２のフォーカス制御）について図７のフローチャートを参照して説明する。ここでは、上述のように設定したスキャン範囲（移動範囲）においてフォーカスレンズを一方向に移動しながら焦点評価値を順次取得し、焦点評価値がピークになる位置にフォーカスレンズを移動させる。

まず、ステップＳ７０１では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４をスキャン開始位置へと移動させる。ここで、スキャン開始位置とは、図６に示すステップＳ６０７、ステップＳ６０９、またはステップＳ６１０で設定したスキャン範囲の端位置とする。

ステップＳ７０２では、システム制御部１１２の指示に応じて、Ａ／Ｄ変換部１０７は撮像素子１０６から読み出されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換し、画像処理部１０８がその出力から輝度信号の高周波成分を抽出する。システム制御部１１２は抽出した高周波成分を焦点評価値としてシステム制御部１１２内のメモリに記憶する。

ステップＳ７０３では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の現在位置を取得して、位置データをシステム制御部１１２内のメモリに記憶する。

ステップＳ７０４では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４の現在位置がスキャン終了位置であるか否かを判定し、終了位置の場合、ステップＳ７０６へ進み、終了位置でない場合、ステップＳ７０５へ進む。ステップＳ７０５では、システム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４をスキャン終了位置に向かって所定量だけ移動させた後、ステップＳ７０２に戻る。

ステップＳ７０６では、システム制御部１１２はステップＳ７０２およびステップＳ７０３で記憶した焦点評価値とそのレンズ位置から、焦点評価値のピーク位置を計算する。

その後、ステップＳ７０７では、行ったスキャンの範囲が予め記憶してある測距可能範囲全域であるスキャン範囲Ｃかどうかを判別する。すなわち、Ｓ６１０で設定されたスキャン条件かどうかを判別する。スキャン範囲が全領域Ｃの場合はＳ７１０へ進み、システム制御部１１２は、Ｓ７０６で計算したピーク位置へフォーカスレンズ１０４を移動して終了する。一方、スキャン範囲が全領域Ｃでない場合、すなわちスキャン範囲設定時におけるフォーカスレンズ１０４の位置を中心とするスキャン範囲Ａ又はＢの場合はＳ７０８へ進む。Ｓ７０８では、合焦ＮＧかどうかを判別し、合焦ＮＧでなければＳ７１０へ進み、システム制御部１１２は、Ｓ７０６で計算したピーク位置へフォーカスレンズ１０４を移動して終了する。一方、合焦ＮＧであればＳ７０９へ進む。Ｓ７０９では、スキャン範囲Ａ又はＢにおけるスキャンでは被写体の合焦位置が得られなかったとして、全領域のＣをスキャン範囲に設定してＳ７０１へ戻りスキャンを再実行する。

次に、図５に示すフローチャートのステップＳ５０５の本露光処理について図８のフローチャートを参照して説明する。

ステップＳ８０１では、システム制御部１１２は撮像素子１０６を露光した後、ステップＳ８０２において撮像素子１０６に蓄積されたデータを読み出す。ステップＳ８０３では、システム制御部１１２の指示に応じて、Ａ／Ｄ変換部１０７が撮像素子１０６から読み出されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

ステップＳ８０４では、システム制御部１１２の指示に応じて、画像処理部１０８がＡ／Ｄ変換部１０７から出力されるデジタル信号に対して各種画像処理を施す。

ステップＳ８０５では、システム制御部１１２の指示に応じて、フォーマット変換部１０９がステップＳ８０４で処理された画像をＪＰＥＧなどのフォーマットに従って圧縮する。

ステップＳ８０６では、システム制御部１１２の指示に応じて、画像記録部１１１がステップＳ８０５で圧縮したデータを受信して記録する。

以上、本実施形態における焦点調節装置の制御について説明したが、ここで本発明の技術思想について説明する。上述した特許文献２の課題である、画角を調整後、速やかに撮影を行いたい場合の撮影タイムラグを解決するため、本発明では、フレーミング操作後に行っていたスキャン方式のフレーミングアシスト用ＡＦを行わずに、高精度なＡＦを実現するための制御を行っている。前提として、ユーザが画角調整のためのフレーミング操作を行う際は、予め所望の被写体にある程度合焦させた状態で被写体を画角から外す場合が多い。そのため、本実施形態では、図２のステップＳ２０１のコンティニュアスＡＦにおいて、被写体にある程度合焦させてからフレーミング操作に進むことを想定している。

ここで、ズーム位置を広角側へ移動した状態でコンティニュアスＡＦを行うと、フォーカス位置が移動して、（特に被写体が距離方向に移動しない場合には）ズーム位置を望遠側に戻した際にピントがぼける可能性が高くなる。そこで、本発明では、ズーム操作部１２０が押下されている状態においてコンティニュアスＡＦを停止させている。なお、ズームレンズ駆動中は画角から被写体を外している可能性が高いため、ステップＳ２０３のズームレンズ駆動からコンティニュアスＡＦを停止させてもよい。

上記のようにフレーミング操作中コンティニュアスＡＦを停止させると、フレーミング操作が行われてから短時間で焦点調節の指示が行われた場合には、フレーミング操作前と比べて被写体のピント位置がずれる可能性が低い。そのため、フレーミング操作が行われてから短時間で焦点調節の指示が行われた場合には、フレーミング操作前のコンティニュアスＡＦで算出した合焦度を用いて本露光時のＡＦスキャン範囲を設定する。このときフレーミング操作後のコンティニュアスＡＦで算出した合焦度を用いると、コンティニュアスＡＦの時間が十分に得られていない段階ではフォーカス位置が合焦位置からずれる場合があり、低い合焦度が設定されてしまう場合がある。そのため、フレーミング操作前よりピント位置がずれていないにも関わらず、必要以上に長いスキャン範囲が設定され、撮影までのタイムラグが生じてしまう。以上の理由により、フレーミング操作が行われてから短時間で焦点調節の指示が行われた場合には、撮影までのタイムラグを低減させるため、フレーミング操作前のコンティニュアスＡＦで算出した合焦度を用いて本露光時のＡＦスキャン範囲を設定する。

一方、フレーミング操作が行われてから長時間経っている場合は、フレーミング操作前と比べて被写体のピント位置がずれる可能性が高くなる。また、ズームアウト中に画角が望遠側に変更された場合には、フレーミング操作前より被写界深度が浅くなる。そのため、フレーミング操作前ではなく、フレーミング操作後のコンティニュアスＡＦで算出した合焦度を用いて本露光時のＡＦスキャン範囲を設定する。

以上のように、本発明によれば、ＦＡズーム機能による画角調整後、速やかに撮影を行う場合であっても、本露光時ＡＦのスキャン範囲を適切に設定することで、被写体に素早くピントを合わせつつ撮影タイムラグを低減させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

例えば、本実施形態では、画角合わせをアシストするための操作部としてズーム操作部１２０を押下することでズーム位置が広角側になり、ズーム操作部１２０の押下を解除することでズーム位置が望遠側になる場合について説明した。しかしながら、この場合に限られず、ズーム位置を広角側にしたり、ズーム位置を望遠側にしたりする操作を複数の操作部を用いて行うようにしてもよい。

１０１ 撮影レンズ
１０４ フォーカスレンズ部
１０５ ＡＦ処理部
１０６ 撮像素子
１１０ ＤＲＡＭ
１１１ 画像記録部
１１２ システム制御部
１１４ 操作表示部
１１５ 操作部
１２０ ズーム操作部

Claims (16)

1. ユーザがズーム倍率の変更を指示するための第１の操作部と、
   前記第１の操作部を介した第１の操作に応じてズームレンズを広角側に駆動し、前記第１の操作部を介した第２の操作に応じて前記ズームレンズを記憶手段に記憶されている第１のズーム倍率に対応する位置に駆動するズーム制御手段と、
   撮像信号の高周波成分を用いて生成された焦点信号に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御するフォーカス制御手段と、を有する焦点調節装置であって、
   前記フォーカス制御手段は、前記第１の操作部を介した前記第１の操作に応じて前記ズーム制御手段が前記ズームレンズを広角側に駆動する際に、当該広角側への前記ズームレンズの駆動に伴って、カム軌跡に基づく位置に前記フォーカスレンズを駆動するよう制御し、前記第２の操作が行われるまで、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記第１の操作部を介した操作が行われていない状態において、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動が可能であることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. ユーザがズーム倍率の変更を指示するための第２の操作部をさらに有し、
   前記ズーム制御手段は、前記第２の操作部を介した操作に応じて前記ズームレンズを駆動し、
   前記フォーカス制御手段は、前記第１の操作部を介した前記第１の操作に応じて前記ズーム制御手段が前記ズームレンズを広角側に駆動した場合、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止し、前記第２の操作部を介した操作に応じて前記ズーム制御手段が前記ズームレンズを広角側に駆動した場合、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止しないことを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点調節装置。
4. 前記第１の操作部を介した前記第１の操作が行われてから前記第２の操作が行われるまでの間に、前記第２の操作部を介した操作が行われた場合、前記ズーム制御手段は、前記第２の操作部を介した操作に応じて前記記憶手段に記憶されている前記第１のズーム倍率を変更し、前記第２の操作に応じて、変更された前記第１のズーム倍率に対応する位置に前記ズームレンズを駆動することを特徴とする請求項３に記載の焦点調節装置。
5. 前記第２の操作部を介して変更される前の前記第１のズーム倍率は、前記第１の操作部を介した前記第１の操作が行われたときのズーム倍率に相当することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
6. 前記第２の操作部は、ズームレバーであることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
7. 前記フォーカス制御手段は、焦点調節の指示がされるまでは、前記焦点信号を取得しながら該焦点信号が増大する方向へ前記フォーカスレンズを駆動する第１のフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
8. 前記フォーカス制御手段は、焦点調節の指示がされると、前記フォーカスレンズを一方向に駆動しながら前記焦点信号を順次取得し、取得した前記焦点信号がピークとなる位置に前記フォーカスレンズを駆動する第２のフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
9. 前記フォーカス制御手段は、前記焦点調節の指示がされるまでは、前記焦点信号を取得しながら該焦点信号が増大する方向へ前記フォーカスレンズを駆動する第１のフォーカス制御を行い、前記第１のフォーカス制御の際に、前記焦点信号に基づいて合焦度を算出し、前記第２のフォーカス制御において前記フォーカスレンズを一方向に駆動する際の移動範囲を前記合焦度に応じて変更することを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
10. 前記フォーカス制御手段は、第１の合焦度より低い第２の合焦度の場合、前記第２のフォーカス制御において前記フォーカスレンズを一方向に駆動する際の移動範囲を前記第１の合焦度の場合より広くすることを特徴とする請求項９に記載の焦点調節装置。
11. 所定の条件を満たす場合、前記フォーカス制御手段は、前記第１の操作が行われる前の前記第１のフォーカス制御の際に算出した前記合焦度に応じて、前記第２のフォーカス制御において前記フォーカスレンズを一方向に駆動する際の移動範囲を変更することを特徴とする請求項９又は１０に記載の焦点調節装置。
12. 前記所定の条件とは、前記第１の操作が行われてからの経過時間が所定時間以内であることを特徴とする請求項１１に記載の焦点調節装置。
13. 前記所定の条件とは、前記第１の操作部を介した前記第１の操作が行われてから前記第２の操作が行われるまでの間に、前記記憶手段に記憶されている前記第１のズーム倍率がより望遠側に変更されないことであることを特徴とする請求項８又は９に記載の焦点調節装置。
14. 前記所定の条件を満たさない場合、前記フォーカス制御手段は、前記第２のフォーカス制御の直前に行った前記第１のフォーカス制御の際に算出した前記合焦度に応じて、前記第２のフォーカス制御において前記フォーカスレンズを一方向に駆動する際の移動範囲を変更することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
15. 請求項１乃至１４の何れか１項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。
16. ユーザがズーム倍率の変更を指示するための第１の操作部を備えた焦点調節装置の制御方法であって、
    前記第１の操作部を介した第１の操作に応じてズームレンズを広角側に駆動するステップと、
    前記第１の操作部を介した第２の操作に応じて前記ズームレンズを記憶手段に記憶されている第１のズーム倍率に対応する位置に駆動するステップと、
    撮像信号の高周波成分を用いて生成された焦点信号に基づいて、フォーカスレンズの駆動を制御するステップと、を有し、
    前記第１の操作部を介した前記第１の操作に応じて前記ズームレンズを広角側に駆動する際に、前記フォーカスレンズの駆動を制御するステップにおいて、当該広角側への前記ズームレンズの駆動に伴って、カム軌跡に基づく位置に前記フォーカスレンズを駆動するよう制御し、前記第２の操作が行われるまで、前記焦点信号に基づく前記フォーカスレンズの駆動を停止することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。

Images