JP6188322B2 - 自動焦点調節装置、自動焦点調節方法、プログラム、及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動焦点調節装置、自動焦点調節方法、プログラム、及び撮像装置に関し、特に、電子スチルカメラやビデオカメラなどに搭載される自動焦点調節装置、自動焦点調節方法、プログラム、及び撮像装置に関する。

従来、電子スチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置では、オートフォーカス（以下、「ＡＦ」と呼ぶ。）が用いられている。ＡＦでは、ＣＣＤなどの撮像素子から画像データを読み出し、当該画像データから得られる焦点評価値に基づいて、フォーカスレンズの合焦位置を算出する方式が知られている。この方式では、複数のフォーカスレンズの位置の中で焦点評価値が最大値を示す位置を合焦位置としている。そのため、フォーカスレンズの移動と撮像素子の露光／読み出しを繰り返す必要がある。これを合焦可能な距離範囲にわたって行うため、合焦に時間がかかってしまう。

そこで、フォーカスレンズを限定した範囲で移動させることによって、合焦に要する時間を短縮する技術が提案されている（例えば、特許文献１等）。特許文献１では、フォーカスレンズの移動範囲を限定した際に合焦できない場合、フォーカスレンズの移動範囲をシフトしてやり直すものである。

特開２００３−１５０２３号公報

撮影待機中に予めＡＦ動作を行ってピントを合わせておき、撮影直前のＡＦ動作におけるフォーカスレンズの移動範囲を、撮影待機中にピントを合わせた位置前後に限定すれば、撮影直前に合焦に要する時間を短縮することは可能である。

しかしながら、撮影待機中のＡＦ動作完了前に撮影する場合やＡＦ動作完了後にカメラの向きを変えて素早く撮影する場合、撮影しようとする被写体の合焦位置が、限定したフォーカスレンズの移動範囲から外れていると合焦させることができない。例えば、カメラから１０ｍの距離にある被写体に対して、フォーカスレンズの移動範囲を５ｍ〜１ｍに設定した場合、被写体距離１０ｍに対する合焦位置はフォーカスレンズの移動範囲外であるので、合焦が難しくなる。

本発明は、合焦速度を優先する撮影モードと合焦精度を優先する撮影モードのそれぞれに合ったＡＦ動作を行うことができ、ユーザの使い勝手を向上させることが可能な自動焦点調節装置、自動焦点調節方法、プログラム、及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調節装置は、フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことで被写体像を撮像素子に結像させる自動焦点調節装置において、前記撮像素子から出力された画像における焦点評価値を取得する領域を設定する設定手段と、前記フォーカスレンズを所定の範囲で移動させながら前記設定手段により設定された領域の画像に基づいて前記焦点評価値を取得し、前記焦点評価値に基づいて焦点調節を行う制御手段と、撮影準備を指示するための撮影準備指示手段と、撮影モードを設定するための撮影モード設定手段とを備え、前記撮影モード設定手段によって合焦の速度を優先する合焦速度優先モード及び合焦の精度を優先する合焦精度優先モードのいずれかの設定モードが設定され、前記撮影モード設定手段によって前記合焦精度優先モードが設定された場合には、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いることなく前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を決定し、前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合には、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いて前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を決定し、前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合には、前記設定手段は複数の領域を設定し、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させて得られた前記焦点評価値に基づいて焦点調節に用いる領域を前記複数の領域の中から選択し、前記撮影準備指示手段による指示がなされた後に前記フォーカスレンズの移動範囲内で前記撮像素子の複数の領域の出力に基づいて合焦できない場合、前記選択された領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記所定の範囲よりも広い第１の範囲に再設定して該第１の範囲においてスキャン動作を行い、前記選択された領域とは別の領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記第１の範囲よりも広い第２の範囲に再設定して該第２の範囲においてスキャン動作を行うことを特徴とする。

本発明によれば、撮影モードに合ったＡＦ動作を行うことができ、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る自動焦点調節装置が適用された電子スチルカメラの概略構成を示すブロック図である。 図１の電子スチルカメラにおける撮影時の動作処理の流れを示すフローチャートである。 図２のステップＳ２０３における撮影モード設定処理の詳細を示すフローチャートである。 図２のステップＳ２０４における撮影待機中ＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図４のステップＳ４０２における山登りモードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである（その１）。 図４のステップＳ４０２における山登りモードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである（その２）。 図５Ａ、図５Ｂの山登りモードのＡＦ処理における焦点評価値の算出領域を説明するための図である。 図４のステップＳ４０３における監視モードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 第１の実施形態における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図８のステップＳ８０２又はステップＳ８０４又はステップＳ８０５で設定する、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置と終了位置を説明するための図である。 第２の実施形態における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図１０のステップＳ１０１１におけるピーク判定処理の詳細を示すフローチャートである。 図１１に示すピーク判定処理時のフォーカスレンズ１０１の位置と焦点評価値の関係を示す図であり、（ａ）は焦点評価値がスキャン終了方向へ向かって登り止まっている場合であり、（ｂ）は焦点評価値のピークがスキャン範囲内にある場合を示す。 図１０のステップＳ１０１５におけるスキャン範囲再設定処理の詳細を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）図１３のスキャン範囲再設定処理におけるスキャン範囲を説明するための図である。 第３の実施形態における山登りモードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図１５の山登りモードのＡＦ処理における焦点評価値の算出領域を説明するための図である。 第３の実施形態における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図１７のステップＳ１７０２又はステップＳ１７０３で設定する、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置と終了位置を説明するための図である。 第４の実施形態におけるスキャン範囲再設定処理の詳細を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る自動焦点調節装置が適用された電子スチルカメラの概略構成を示すブロック図である。

電子スチルカメラ１００は、フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことで被写体像を撮像素子に結像させる自動焦点調節装置を備える。

１０１は、後述する撮像素子上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズである。１０２はフォーカスレンズ１０１をその光軸に沿って移動させるフォーカスレンズ駆動モータである。１０３は被写体からの入射光を電気信号に変換する撮像素子である。

１０４は撮像素子１０３から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。１０５はＡ／Ｄ変換器１０４から出力された画像データに所定の処理を施す画像処理プロセッサである。

１０６は撮影シーケンスなどシステムを制御するためのマイクロコントローラ（以下、「ＣＰＵ」と呼ぶ。）である。１０７はＣＰＵ１０６で実行されるプログラムが記憶されているプログラムメモリである。１０８はＣＰＵ１０６がプログラムメモリ１０７に記憶されているプログラムに従って処理を行う際に必要な各種データを一時的に記憶するワークメモリである。

１０９は自動露出制御（以下、「ＡＥ」と呼ぶ。）やＡＦ等の撮影準備を指示するための撮影準備指示スイッチ（以下、「ＳＷ１」と呼ぶ。）である。

１１０は撮影準備指示スイッチ１０９の操作後、本露光及び記録動作等の撮影処理を指示するための撮影処理指示スイッチ（以下、「ＳＷ２」と呼ぶ。）である。

１１１は撮影モードの設定を行うための撮影モード設定スイッチである。

次に、図１の電子スチルカメラ１００の動作について説明する。なお、以下の説明において、記憶や判定などの処理は特に説明しない場合はプログラムメモリ１０７に記憶されたプログラムに基づいてＣＰＵ１０６が行うものとする。また、特に説明しない場合は、演算結果や各種処理データをワークメモリ１０８に記憶するものとする。

図２は、図１の電子スチルカメラ１００における撮影時の動作処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ステップＳ２０１では、ＳＷ１＿１０９の状態を検出し、ＳＷ１＿１０９がＯＮであると判定した場合はステップＳ２０５へ進み、ＯＦＦであると判定した場合はステップＳ２０２へ進む。

ステップＳ２０２では、撮影待機時の画像を図示しない表示部に表示するためのＥＶＦ処理が行われる。このＥＶＦ処理では、ＡＥ、オートホワイトバランス（ＡＷＢ）、表示用画像処理、画像表示部への画像表示処理などが行われる。

ステップＳ２０３では、後述する撮影モード設定処理が行われる。ステップＳ２０４では、後述する撮影待機中ＡＦ処理が行われる。ステップＳ２０５では、後述する本撮影用ＡＦ処理が行われる。

ステップＳ２０６では、ＳＷ２＿１１０の状態を検出し、ＯＮであると判定した場合はステップＳ２０７へ進み、ＯＦＦであると判定した場合は再びＳＷ２＿１１０の状態の検出を行う。

ステップＳ２０７では、撮像素子１０３への露光、読み出し、画像処理プロセッサ１０５による画像処理、図示しない記録媒体への記録などの撮影処理が行われる。

図３は、図２のステップＳ２０３における撮影モード設定処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ３０１では、撮影モード設定スイッチ１１１の状態を検出し、撮影モードが合焦速度優先モードに設定されていると判定した場合はステップＳ３０２へ進む。一方、撮影モードが合焦精度優先モードに設定されている場合はステップＳ３０３へ進む。

ステップＳ３０２では、撮影モードを合焦速度優先モードとして記憶して、リターンする。合焦速度優先モードとは、例えばスポーツを撮影したり、子供やペットなど動きの速いものを撮影するのに適した撮影モードである。

ステップＳ３０３では、撮影モードを合焦精度優先モードとして記憶して、リターンする。合焦精度優先モードとは、風景やポートレートなどを撮影するのに適した撮影モードである。

図４は、図２のステップＳ２０４における撮影待機中ＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。なお、本実施形態では、撮影待機中ＡＦ処理を山登り方式で行うものとする。

まず、ステップＳ４０１では、山登り完了フラグがＦＡＬＳＥであるかどうか判定し、ＦＡＬＳＥであると判定した場合はステップＳ４０２へ進み、そうでなければステップＳ４０３へ進む。この山登り完了フラグは、図示しない初期化処理において予めＦＡＬＳＥに設定されているものとする。

ステップＳ４０２では、後述する山登りモードでのＡＦ処理が行われてリターンする。

ステップＳ４０３では、後述する監視モードでのＡＦ処理が行われてリターンする。

図５Ａ及び図５Ｂは、図４のステップＳ４０２における山登りモードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。

図５Ａにおいて、ステップＳ５０１では、撮像素子１０３から読み出されたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換器１０４を使ってデジタル信号に変換し、その出力を画像処理プロセッサ１０５において輝度信号の高周波成分を抽出し、これを焦点評価値として記憶する。この焦点評価値の算出には、撮像素子１０３の撮像面の中央部分の単一の領域（図６に示す焦点評価値算出領域）の信号を使うものとする。

ステップＳ５０２では、フォーカスレンズ１０１の現在位置を取得して記憶する。フォーカスレンズ駆動モータ１０２にステッピングモータを使用する場合は、図示しない初期位置からの駆動パルス数をもってフォーカスレンズ１０１の位置とする。

ステップＳ５０３では、取得カウンタに１を加える。この取得カウンタは、図示しない初期化処理において予め０に設定されているものとする。

ステップＳ５０４では、取得カウンタの値が１かどうか判定し、１であると判定した場合はステップＳ５０６へ進み、そうでなければステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０５では、ステップＳ５０１で算出した今回の焦点評価値と、後述するステップＳ５０８において記憶した前回の焦点評価値とを比較する。今回の焦点評価値の方が大きいと判定した場合はステップＳ５０６へ進み、そうでなければ図５ＢのステップＳ５１３へ進む。

ステップＳ５０６では、ステップＳ５０１で算出した今回の焦点評価値を焦点評価値の最大値として記憶する。

ステップＳ５０７では、フォーカスレンズ１０１の現在の位置を焦点評価値のピーク位置として記憶する。

ステップＳ５０８では、ステップＳ５０１で算出した今回の焦点評価値を前回の焦点評価値として記憶する。

ステップＳ５０９では、フォーカスレンズ１０１の現在位置が測距範囲の端にあるかどうか判定し、端にあると判定した場合はステップＳ５１０へ進み、そうでなければステップＳ５１２へ進む。

ステップＳ５１０では、フォーカスレンズ１０１の移動方向を反転する。ステップＳ５１１では、取得カウンタを０とする。ステップＳ５１２では、フォーカスレンズ駆動モータ１０２によりフォーカスレンズ１０１を所定量移動させて、リターンする。

図５Ｂにおいて、ステップＳ５１３では、ステップＳ５０６で記憶した「焦点評価値の最大値」−ステップＳ５０１で算出した「今回の焦点評価値」が所定量より大きいか否か判定する。所定量より大きいと判定した場合はステップＳ５１４へ進み、そうでなければ図５ＡのステップＳ５０８へ進む。「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、すなわ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Ｓ５１４では、フォーカスレンズ駆動モータ１０２によりフォーカスレンズ１０１をステップＳ５０７で記憶した焦点評価値のピーク位置へ移動させる。

ステップＳ５１５では、山登り完了フラグをＴＲＵＥとする。ステップＳ５１６では、取得カウンタを０とする。

ステップＳ５１７では、ステップＳ５０６で記憶した「焦点評価値の最大値」が第１の所定値ＴＨ１より大きいか判定する。大きいと判定した場合はステップＳ５１８へ進み、そうでなければステップＳ５１９へ進む。

ステップＳ５１８では、合焦度を「高」として記憶する。

ステップＳ５１９では、ステップＳ５０６で記憶した「焦点評価値の最大値」が第２の所定値ＴＨ２より大きいか判定する。大きいと判定した場合はステップＳ５２０へ進み、そうでなければステップＳ５２１へ進む。なお、第１の所定値ＴＨ１と第２の所定値ＴＨ２とはＴＨ１＞ＴＨ２の関係にあるものとする。

ステップＳ５２０では、合焦度を「中」として記憶して、リターンする。

ステップＳ５２１では、合焦度を「低」として記憶して、リターンする。

図７は、図４のステップＳ４０３における監視モードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。監視モードでは、フォーカスレンズ１０１を動かさずに焦点評価値を算出し、算出した焦点評価値が変化したら山登りを再開するよう構成したものである。

ステップＳ７０１では、ピークとされたレンズ位置にフォーカスレンズ１０１を固定したまま、撮像素子１０３から読み出されたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換器１０４を使ってデジタル信号に変換する。そして、変換されたデジタル信号から画像処理プロセッサ１０５において輝度信号の高周波成分を抽出し、これを焦点評価値として記憶する。この焦点評価値の算出についても、図５ＡのステップＳ５０１と同様に、図６に示す焦点評価値算出領域の信号を使うものとする。

次に、ステップＳ７０２では、初期値取得フラグがＴＲＵＥか否か判定し、ＴＲＵＥと判定した場合はステップＳ７０３へ進み、そうでなければステップＳ７０９へ進む。この初期値取得フラグは、図示しない初期化処理において予めＦＡＬＳＥに設定されているものとする。

ステップＳ７０３では、ステップＳ７０１で取得した今回の焦点評価値と、後述するステップＳ７０９で記憶する前回の焦点評価値との差の絶対値が所定量より大きいかどうか判定する。所定量より大きいと判定した場合はステップＳ７０４へ進み、そうでなければステップＳ７０８へ進む。

ステップＳ７０４では、変化カウンタに１を加える。この変化カウンタは、図示しない初期化処理において予め０に設定されているものとする。

ステップＳ７０５では、変化カウンタが所定量より大きいかどうか判定し、大きいと判定した場合はステップＳ７０６へ進み、そうでなければリターンして、監視モードの次回の処理に備える。

ステップＳ７０６では、山登り完了フラグをＦＡＬＳＥにする。これは焦点評価値が所定期間に所定量よりも大きく変動するとともに、そうした変動が所定回数にわたって発生したことを示すものである。そのため、山登りモードのＡＦ動作によって以前に得られていたピークのレンズ位置は信頼できないものになってしまっていると判断し、山登りモードのＡＦ動作を改めて再開するべく、山登り完了フラグをＦＡＬＳＥに設定する。

ステップＳ７０７では、初期値取得フラグをＦＡＬＳＥにする。

ステップＳ７０８では、変化カウンタを０にする。

ステップＳ７０９では、今回の焦点評価値を前回の焦点評価値として記憶する。

ステップＳ７１０では、初期値取得フラグをＴＲＵＥにする。

図８は、図２のステップＳ２０５における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。なお、以下の説明において、スキャンとは、ステップＳ８０６からステップＳ８１０までの処理を指し、またスキャン範囲はフォーカスレンズ１０１の移動範囲を指すものとする。

ステップＳ８０１では、図３のステップＳ３０２又はステップＳ３０３で記憶した撮影モードが合焦精度優先モードか否か判定し、合焦精度優先モードであると判定した場合はステップＳ８０２へ進み、そうでなければステップＳ８０３へ進む。

ステップＳ８０２では、フォーカスレンズ１０１のスキャンを開始する位置（フォーカスレンズの移動開始位置）と終了する位置（フォーカスレンズの移動終了位置）をそれぞれＳ１とＥ１に設定する。

ステップＳ８０３では、図５ＢのステップＳ５１８又はステップＳ５２０又はステップＳ５２１で記憶した合焦度が「高」か否か判定し、「高」であると判定した場合はステップＳ８０５へ進み、そうでなければステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０４では、フォーカスレンズ１０１のスキャンを開始する位置と終了する位置をそれぞれＳ２とＥ２に設定する。

ステップＳ８０５では、フォーカスレンズ１０１のスキャンを開始する位置と終了する位置をそれぞれＳ３とＥ３に設定する。これらＳ１〜Ｓ３及びＥ１〜Ｅ３の位置関係については後述する。

ステップＳ８０６では、スキャン開始位置へフォーカスレンズ１０１を移動させる。このスキャン開始位置は、上記ステップＳ８０２又はステップＳ８０４又はステップＳ８０５で設定されたもののいずれかである。

ステップＳ８０７では、撮像素子１０３の撮像面が露光された後に、読み出されたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換器１０４を使ってデジタル信号に変換する。そして、その出力から画像処理プロセッサ１０５において輝度信号の高周波成分を抽出し、これを焦点評価値として記憶する。

ステップＳ８０８では、フォーカスレンズ１０１の現在位置を取得して記憶する。なお、フォーカスレンズ駆動モータ１０２にステッピングモータを使用する場合は、フォーカスレンズ１０１の図示しない初期位置からの駆動パルス数をもってフォーカスレンズ１０１の現在位置とする。

ステップＳ８０９では、ステップＳ８０８で記憶したフォーカスレンズ１０１の現在位置がスキャン終了位置と同じかどうか判定し、同じと判定した場合はステップＳ８１１へ進み、そうでなければステップＳ８１０へ進む。このスキャン終了位置は、前述のステップＳ８０２又はステップＳ８０４又はステップＳ８０５で設定したもののいずれかである。

ステップＳ８１０では、フォーカスレンズ１０１をスキャン終了位置へ向かって所定量移動させて、ステップ８０７へ移行する。

ステップＳ８１１では、ステップＳ８０７で記憶した焦点評価値の中から最大のもの、つまり焦点評価値の最大値（ピーク）を抽出する。

ステップＳ８１２では、ステップＳ８０８で記憶したフォーカスレンズ１０１の位置の中からステップＳ８１１で抽出した焦点評価値のピークに対応するフォーカスレンズ１０１の位置、つまりピークのレンズ位置を抽出する。

ステップＳ８１３では、ステップＳ８１２で抽出したピークのレンズ位置にフォーカスレンズ１０１を移動させて、リターンする。

図９は、図８のステップＳ８０２又はステップＳ８０４又はステップＳ８０５で設定する、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置と終了位置を説明するための図である。なお、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置から終了位置までをスキャン範囲とする。

撮影モード設定スイッチ１１１によって撮影モードが合焦速度優先モードに設定されていて、かつ撮影待機中ＡＦにおける合焦度が「高」の場合は、スキャン範囲を最も狭い範囲Ｒ３に設定する。この理由は、スキャン範囲を狭くすればその分だけスキャン時間を短くすることができるからである。加えて撮影待機中ＡＦの合焦度が高いということは合焦信頼性が高いということであるので、撮影待機中ＡＦでの合焦位置の前後の狭い範囲をスキャンしても、撮影者の所望の被写体に合焦できる可能性が高くなる。

また、スキャン範囲を狭くした方が、スキャン中のフォーカスレンズ１０１の移動によるピント変動を小さくできるので、画像表示部に表示する撮影待機中の画像の見栄えの劣化を少なくすることができる。なお、図５ＡのステップＳ５０７で記憶した撮影待機中ＡＦにおける山登りモードでのピークのレンズ位置が、このＳ３とＥ３の中間位置になるようにする。

一方、撮影モード設定スイッチ１１１によって撮影モードが合焦速度優先モードに設定されていて、かつ撮影待機中ＡＦにおける合焦度が「高」でない場合は、スキャン範囲をＲ３よりも少し広い範囲Ｒ２に設定する。この理由は、撮影待機中ＡＦの合焦度が高くないので合焦信頼性が高くないと判断し、Ｒ３よりも少し広くスキャン範囲を設定した方が合焦の可能性が高くなるからである。この場合もＲ３と同様に、図５ＡのステップＳ５０７で記憶した撮影待機中ＡＦにおける山登りモードでのピークのレンズ位置が、このＳ２とＥ２の中間位置になるようにする。

さらに、撮影モード設定スイッチ１１１によって撮影モードが合焦精度優先モードに設定されている場合は、スキャン範囲を最も広い範囲Ｒ１に設定する。スキャン範囲を広くすればその分だけより多くの被写体に合焦できる可能性が高くなるためであり、撮影者の所望の被写体に合焦できる可能性が高くなるためである。

以上説明したように、ＳＷ１がＯＮされる前に、フォーカスレンズを所定の範囲で移動させたときの撮像素子の出力と、撮影モード設定スイッチによって設定された撮影モードに基づいて、ＳＷ１がＯＮされた後のフォーカスレンズの移動範囲を決定する。これにより、合焦速度を優先する撮影モードと合焦精度を優先する撮影モードのそれぞれに合ったＡＦ動作を行うことができ、ユーザの使い勝手を向上させることができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施の形態では、図１に示す構成が上記第１の実施の形態と同じであり、第１の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

上記第１の実施形態では、本撮影用のＡＦ処理時の撮影モードや撮影待機中のＡＦでの合焦度に応じてスキャン範囲を変えていた。このように設定したスキャン範囲内（フォーカスレンズの移動範囲内）で合焦できない場合の処理について以下に説明する。

図１０は、第２の実施形態における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１００１からステップＳ１０１０までは、図８のステップＳ８０１からステップＳ８１０までと同様の処理なので、それらの説明を割愛する。

ステップＳ１０１１では、後述するピーク判定処理を行う。このピーク判定処理では、スキャン動作によってピントピークが得られるか判定する。

次に、ステップＳ１０１２では、ステップＳ１０１１のピーク判定処理の結果から、後述の図１１のステップＳ１１０３又はステップＳ１１０４で設定する登り止まりフラグがＦＡＬＳＥか否か判定する。ＦＡＬＳＥと判定した場合はステップＳ１０１３へ進み、そうでなければステップＳ１０１５へ進む。ステップＳ１０１３及びステップＳ１０１４は、図８のステップＳ８１２及びステップＳ８１３と同様の処理なので説明を割愛する。

ステップＳ１０１５では、後述するスキャン範囲再設定処理を行う。このスキャン範囲再設定処理ではスキャン範囲の再設定を行う。

ステップＳ１０１６では、ステップＳ１０１５で再設定したスキャン範囲が全域であるか否か判定し、全域であると判定した場合はステップＳ１００６へ進み、そうでなければステップＳ１００７へ進む。

図１１は、図１０のステップＳ１０１１におけるピーク判定処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１０１では、図１０のステップＳ１００７で記憶した焦点評価値がスキャン終了方向に向かって登り止まっているか判定する。登り止まっていると判定した場合はステップＳ１１０４へ進み、そうでなければステップＳ１１０２へ進む。

ステップＳ１１０２では、ステップＳ１００７で記憶した焦点評価値の中から最大のもの、つまり焦点評価値の最大値（ピーク）を抽出する。ステップＳ１１０３では、登り止まりフラグをＦＡＬＳＥに設定して、リターンする。

ステップＳ１１０４では、登り止まりフラグをＴＲＵＥに設定して、リターンする。

図１２は、図１１に示すピーク判定処理時のフォーカスレンズ１０１の位置と焦点評価値の関係を示す図であり、（ａ）は焦点評価値がスキャン終了方向へ向かって登り止まっている場合であり、（ｂ）は焦点評価値のピークがスキャン範囲内にある場合を示す。

図１２（ａ）では、合焦位置がスキャン範囲内になく、スキャン終了方向よりも先に合焦位置が存在することを示している。一方、図１２（ｂ）では、スキャン範囲内に合焦位置があることを示している。

図１３は、図１０のステップＳ１０１５におけるスキャン範囲再設定処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１３０１では、第１の実施形態における図５ＢのステップＳ５１８又はステップＳ５２０又はステップＳ５２１で記憶した合焦度が「高」であるか判定する。「高」であると判定した場合はステップＳ１３０２へ進み、そうでなければステップＳ１３０３へ進む。ステップＳ１３０２では、スキャン終了位置をＥ４に設定して、リターンする。

ステップＳ１３０３では、図５ＢのステップＳ５１８又はステップＳ５２０又はステップＳ５２１で記憶した合焦度が「中」であるか判定する。「中」であると判定した場合はステップＳ１３０４へ進み、そうでなければステップＳ１３０５へ進む。ステップＳ１３０４では、スキャン終了位置をＥ５に設定してリターンする。

ステップＳ１３０５では、スキャン範囲を全域に設定して、リターンする。

図１０から図１３を使って説明したように、スキャンした結果、焦点評価値がスキャン終了方向に登り止まっている場合、スキャン範囲を再設定する。このとき、撮影待機中ＡＦでの合焦度に応じて再設定の仕方を変えている。

撮影待機中ＡＦでの合焦度が「高」の場合は、そのままスキャンを続行しても合焦できる可能性が高いと判断してスキャン終了位置を大きく変更してスキャン範囲を広げる。具体的には、図１４（ａ）に示すように、当初のスキャン範囲Ｒ３に対して、スキャン終了位置をＥ４に変更したＲ４をスキャン範囲とする。

一方、撮影待機中ＡＦでの合焦度が「中」の場合は、そのままスキャンを続行しても合焦できる可能性が、撮影待機中ＡＦでの合焦度が「高」の場合よりも低いと判断してスキャン終了位置を小さく変更してスキャン範囲を広げる。具体的には、図１４（ｂ）に示すように、当初のスキャン範囲Ｒ２に対して、スキャン終了位置をＥ５に変更したＲ５をスキャン範囲とする。このとき、図１４（ａ）でのスキャン範囲を広げる量ｒ１と、図１４（ｂ）でのスキャン範囲を広げる量ｒ２とは、ｒ１＞ｒ２の関係にあるものとする。

撮影待機中ＡＦでの合焦度が「高」又は「中」の場合は、スキャン範囲を広げた後、広げた領域のみをスキャンするようにする。図１０のステップＳ１０１６でスキャン範囲が全域と判定されない場合に、ステップＳ１００７に進むのはそのためである。なお、スキャン終了後のピーク判定の際は、スキャン範囲を広げる前に取得した焦点評価値も判定の対象にする。つまりＲ４又はＲ５がピーク判定の対象になる。

さらに撮影待機中ＡＦでの合焦度が「低」の場合は、そのままスキャンを続行しても合焦できる可能性が低いと判断してスキャン範囲を全域に変更する。具体例を図１４（ｃ）に示す。そのため、図１０のステップＳ１０１６でスキャン範囲が全域と判定された場合に、改めてスキャン開始位置にフォーカスレンズ１０１を移動させるべく、ステップＳ１００６へ進む。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮影待機中ＡＦでの合焦度に応じて、本撮影用ＡＦのスキャン範囲を狭く設定して合焦できない場合に、合焦信頼性に基づいてＡＦ再試行の際のスキャン範囲を適切なものにすることができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施の形態では、図１に示す構成が上記第１の実施の形態と同じであり、第１及び第２の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

上記第１の実施形態では、本撮影用のＡＦ処理時の撮影モードや撮影待機中のＡＦでの合焦度に応じてスキャン範囲を変えていた。これとは別に、撮影待機中ＡＦにおける焦点評価値の算出領域を複数設定して合焦位置を選択し、その選択結果に応じて本撮影用ＡＦにおけるスキャン範囲を決定してもよい。このように構成した場合の処理について説明する。

図１５は、第３の実施形態における山登りモードでのＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１５１３以前の処理は、図５ＡのステップＳ５０１からステップＳ５１２と同様なので説明を割愛する。また、焦点評価値算出領域は、図１６に示すように、９個の領域を設定し、それぞれの領域について焦点評価値の最大値の記憶や、最大値と今回の値との比較を行うものとする。

まず、ステップＳ１５１３では、９個全ての焦点評価値算出領域について判定し、全ての領域の焦点評価値の最大値と今回の値の差が所定量より大きいか否か判定する。所定量より大きいと判定した場合はステップＳ１５１４へ進み、そうでない場合は図５ＡのステップＳ５０８へ進む。

ステップＳ１５１４では、９個全ての焦点評価値算出領域の中から、ピーク位置が最も近距離を示す領域を合焦領域として選択する。

ステップＳ１５１５では、ステップＳ１５１４で選択した領域のピーク位置へフォーカスレンズ１０１を移動させる。ステップＳ１５１６からステップＳ１５２２までは、図５ＢのステップＳ５１５からステップＳ５２１までと同様の処理なので、それらの説明を割愛する。

図１７は、第３の実施形態における本撮影用のＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ１７０１では、図１５のステップＳ１５１４で選択した合焦領域が図１６に示す９個の焦点評価値算出領域のうちの上段の３個又は中段の３個の内のいずれかであるか判定する。そうであればステップＳ１７０２へ進み、そうでなければステップＳ１７０３へ進む。

ステップＳ１７０２では、フォーカスレンズ１０１のスキャンを開始する位置と終了する位置をそれぞれＳ６とＥ６に設定する。

ステップＳ１７０３では、フォーカスレンズ１０１のスキャンを開始する位置と終了する位置をそれぞれＳ７とＥ７に設定する。これらＳ６〜Ｓ７及びＥ６〜Ｅ７の位置関係は後述する。

ステップＳ１７０４からステップＳ１７１１までは、図８のステップＳ８０６からステップＳ８１３までと同様の処理なので、それらの説明を割愛する。

図１８は、図１７のステップＳ１７０２又はステップＳ１７０３で設定する、フォーカスレンズ１０１のスキャン開始位置と終了位置を説明するための図である。

図示のように、Ｓ６とＥ６、Ｓ７とＥ７で決まるスキャン範囲Ｒ６とＲ７は、Ｒ６＜Ｒ７の関係にあるものとする。つまり、撮影待機中ＡＦでの合焦領域が上段又は中段の場合、合焦領域が下段の場合よりもスキャン範囲が狭い。この理由は、撮影待機中ＡＦでの９個の焦点評価値算出領域のうち上段と中段の合焦信頼性は高く、下段の信頼性は低いとみなしているからである。下段の領域には、テーブルに置いた瓶などが入りやすく、遠近競合による誤測距が上段や中段よりも起こりやすい。撮影待機中ＡＦでの合焦の信頼性が高ければ、その合焦位置のピーク位置付近に撮影者が所望の被写体の合焦位置が有る可能性が高いため、本撮影用ＡＦでのスキャン範囲を狭く設定しても合焦できる可能性は高い。一方、撮影待機中ＡＦでの合焦の信頼性が低ければ、その合焦位置のピーク位置付近に撮影者に所望の被写体の合焦位置が有る可能性が低いので、本撮影用ＡＦでのスキャン範囲を広く設定しないと所望の被写体に合焦できない可能性がある。

以上説明したように、本実施形態によれば、撮影待機中ＡＦでの合焦領域に応じて、本撮影用ＡＦのスキャン範囲を変更するので、合焦の信頼性に基づいてＡＦ再試行の際のスキャン範囲を適切なものにすることができる。

［第４の実施形態］
本発明の第４の実施の形態では、図１に示す構成が上記第１の実施の形態と同じであり、第１及び第２及び第３の実施の形態と同様の部分については、同一の符号を用いてその説明を省略する。以下に、上記第１の実施の形態と異なる点のみを説明する。

上記実施形態では、撮影待機中ＡＦの合焦領域の位置に応じて本撮影用ＡＦにおけるスキャン範囲を決定していた。これを本撮影用ＡＦにおいても焦点評価値の算出領域を複数設定して、この複数の領域の焦点評価値の状態と、撮影待機中ＡＦにおける合焦領域の位置を対応させ、その結果から本撮影用ＡＦにおけるスキャン範囲を変更してもよい。このように構成した場合の処理について説明する。

まず、撮影待機中のＡＦとして、第３の実施形態で説明した図１５の山登りモードを使ったＡＦを行うものとする。

次に、本撮影用のＡＦとして、第２の実施形態における図１０のＡＦを行うものとする。このときの焦点評価値の算出領域は、第３の実施形態で説明した図１６のように９個の焦点評価値算出領域を設定するものとする。図１０のステップＳ１０１１でのピーク判定は９個それぞれの領域について判定するものとする。

図１９は、第４の実施形態におけるスキャン範囲再設定処理の詳細を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１９０１では、焦点評価値がスキャン終了位置方向へ登り止まっている領域（ＳＷ１がＯＮされた後に撮像素子の出力に基づいて合焦できないと判定された領域）が、撮影待機中ＡＦでの合焦領域と等しいか判定する。等しいと判定した場合はステップＳ１９０２へ進み、そうでなければステップＳ１９０３へ進む。

ステップＳ１９０２では、スキャン終了位置をＥ８に設定して、リターンする。

ステップＳ１９０３では、スキャン範囲を全域に設定して、リターンする。

上記第２の実施形態と同様に、本撮影用ＡＦにおける焦点評価値がスキャン終了方向へ登り止まっているときにはスキャン範囲を変更する。その際、撮影待機中ＡＦでの合焦領域における焦点評価値が登り止まっている場合は、スキャン範囲をスキャン終了位置方向へ広げてスキャンを続行する。この理由は、撮影待機中に合焦していた領域の焦点評価値が登り止まっているのは、撮影しようとしている被写体自体の変更はなく、距離がわずかに動いたためと推測されるからである。そのため、スキャン範囲をスキャン終了位置方向へ広げてスキャンを続行すれば合焦できる可能性が高い。

一方、撮影待機中ＡＦでの合焦領域とは別の領域の焦点評価値が登り止まっている場合は、カメラの向きを変えるなどして被写体自体が別のものになってしまっている可能性が高い。この場合は、撮影待機中の合焦結果が信頼できるものではなくなるため、スキャン範囲を全域に変更してスキャンをやり直す。こうすることによって新たな被写体に対して合焦できる可能性が高くなる。

なお、スキャン範囲の変更の仕方は第２の実施形態における図１４で説明した方法と同様の方法で変更する。図１９のステップＳ１９０２で設定したＥ８は、図１４におけるＥ４又はＥ５と同様の設定とする。

以上説明したように、本実施形態によれば、本撮影用ＡＦにおいても焦点評価値の算出領域を複数設定して、この複数の領域の焦点評価値の状態と、撮影待機中ＡＦにおける合焦領域の位置を対応させ、その結果から本撮影用ＡＦにおけるスキャン範囲を変更する。それによって本撮影用ＡＦ時に被写体が動いたり別の被写体になっている場合でも、ＡＦ再試行の際のスキャン範囲を適切なものにすることができる。

上記第１〜第４の実施形態では、本発明の自動焦点調節装置を電子スチルカメラ１００に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ビデオカメラ、カメラ付きの携帯端末やスマートフォン等であってもよい。

また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

１０１ フォーカスレンズ
１０２ フォーカスレンズ駆動モータ
１０３ 撮像素子
１０４ Ａ／Ｄ変換器
１０５ 画像処理プロセッサ
１０６ ＣＰＵ
１０７ プログラムメモリ
１０８ ワークメモリ
１０９ 撮影準備指示スイッチ（ＳＷ１）
１１０ 撮影処理指示スイッチ（ＳＷ２）
１１１ 撮影モード設定スイッチ

Claims (8)

1. フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことで被写体像を撮像素子に結像させる自動焦点調節装置において、
   前記撮像素子から出力された画像における焦点評価値を取得する領域を設定する設定手段と、
   前記フォーカスレンズを所定の範囲で移動させながら前記設定手段により設定された領域の画像に基づいて前記焦点評価値を取得し、前記焦点評価値に基づいて焦点調節を行う制御手段と、
   撮影準備を指示するための撮影準備指示手段と、
   撮影モードを設定するための撮影モード設定手段とを備え、
   前記撮影モード設定手段によって合焦の速度を優先する合焦速度優先モード及び合焦の精度を優先する合焦精度優先モードのいずれかの設定モードが設定され、
   前記撮影モード設定手段によって前記合焦精度優先モードが設定された場合には、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いることなく前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を決定し、前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合には、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いて前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を決定し、
   前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合には、前記設定手段は複数の領域を設定し、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させて得られた前記焦点評価値に基づいて焦点調節に用いる領域を前記複数の領域の中から選択し、前記撮影準備指示手段による指示がなされた後に前記フォーカスレンズの移動範囲内で前記撮像素子の複数の領域の出力に基づいて合焦できない場合、前記選択された領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記所定の範囲よりも広い第１の範囲に再設定して該第１の範囲においてスキャン動作を行い、前記選択された領域とは別の領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記第１の範囲よりも広い第２の範囲に再設定して該第２の範囲においてスキャン動作を行うことを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合には、前記制御手段は、前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づいて合焦度を算出し、前記算出された合焦度に応じて前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を決定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. 前記制御手段は、前記算出された合焦度が高いときは、前記合焦度が低いときよりも、前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を狭くすることを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
4. 前記撮影準備指示手段による指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力における最大値が第１の所定値より大きい場合は前記合焦度が高いとし、前記最大値が第２の所定値より小さい場合は前記合焦度が低いとし、前記第１の所定値より第２の所定値が小さいことを特徴とする請求項３に記載の自動焦点調節装置。
5. 前記撮影モード設定手段によって前記合焦速度優先モードが設定された場合は、前記撮影モード設定手段によって前記合焦精度優先モードが設定された場合よりも、前記撮影準備指示手段による指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲を狭くする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. フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことで被写体像を撮像素子に結像させる自動焦点調節装置の自動焦点調節方法において、
   前記撮像素子から出力された画像における焦点評価値を取得する領域を設定する設定工程と、
   前記フォーカスレンズを所定の範囲で移動させながら前記設定工程で設定された領域の画像に基づいて前記焦点評価値を取得し、前記焦点評価値に基づいて焦点調節を行う制御工程と、
   撮影準備の指示を受け付ける撮影準備指示工程と、
   撮影モードの設定を受け付ける撮影モード設定工程とを有し、
   前記撮影モード設定工程で合焦の速度を優先する合焦速度優先モード及び合焦の精度を優先する合焦精度優先モードのいずれかの設定モードが設定され、
   前記撮影モード設定工程で前記合焦精度優先モードが設定された場合、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いることなく前記撮影準備指示工程で指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲が決定され、前記撮影モード設定工程で前記合焦速度優先モードが設定された場合、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いて前記撮影準備指示工程で指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲が決定され、
   前記撮影モード設定工程で前記合焦速度優先モードが設定された場合、前記設定工程では複数の領域が設定され、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させて得られた前記焦点評価値に基づいて焦点調節に用いる領域が前記複数の領域の中から選択され、前記撮影準備指示工程で指示がなされた後に前記フォーカスレンズの移動範囲内で前記撮像素子の複数の領域の出力に基づいて合焦できない場合、前記選択された領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記所定の範囲よりも広い第１の範囲に再設定して該第１の範囲においてスキャン動作が行われ、前記選択された領域とは別の領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記第１の範囲よりも広い第２の範囲に再設定して該第２の範囲においてスキャン動作が行われることを特徴とする自動焦点調節方法。
7. フォーカスレンズをその光軸に沿って移動させて焦点調節を行うことで被写体像を撮像素子に結像させる自動焦点調節装置の自動焦点調節方法をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
   前記自動焦点調節方法は、
   前記撮像素子から出力された画像における焦点評価値を取得する領域を設定する設定工程と、
   前記フォーカスレンズを所定の範囲で移動させながら前記設定工程で設定された領域の画像に基づいて前記焦点評価値を取得し、前記焦点評価値に基づいて焦点調節を行う制御工程と、
   撮影準備の指示を受け付ける撮影準備指示工程と、
   撮影モードの設定を受け付ける撮影モード設定工程とを有し、
   前記撮影モード設定工程で合焦の速度を優先する合焦速度優先モード及び合焦の精度を優先する合焦精度優先モードのいずれかの設定モードが設定され、
   前記撮影モード設定工程で前記合焦精度優先モードが設定された場合、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いることなく前記撮影準備指示工程で指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲が決定され、前記撮影モード設定工程で前記合焦速度優先モードが設定された場合、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させたときの前記撮像素子の出力に基づく合焦結果を用いて前記撮影準備指示工程で指示がなされた後の前記フォーカスレンズの移動範囲が決定され、
   前記撮影モード設定工程で前記合焦速度優先モードが設定された場合、前記設定工程では複数の領域が設定され、前記制御工程では、前記撮影準備指示工程で指示がなされる前に前記フォーカスレンズを前記所定の範囲で移動させて得られた前記焦点評価値に基づいて焦点調節に用いる領域が前記複数の領域の中から選択され、前記撮影準備指示工程で指示がなされた後に前記フォーカスレンズの移動範囲内で前記撮像素子の複数の領域の出力に基づいて合焦できない場合、前記選択された領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記所定の範囲よりも広い第１の範囲に再設定して該第１の範囲においてスキャン動作が行われ、前記選択された領域とは別の領域の焦点評価値が登り止まっていると、前記フォーカスレンズの移動範囲を前記第１の範囲よりも広い第２の範囲に再設定して該第２の範囲においてスキャン動作が行われることを特徴とするプログラム。
8. 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を備えることを特徴とする撮像装置。

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