JP6274779B2 - 焦点調節装置、撮像装置及び焦点調節方法 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置、撮像装置及び焦点調節方法に関し、特に電子カメラや顕微鏡等に利用されるオートフォーカスに関するものである。

電子カメラでは、撮像素子に結像した被写体像の輝度信号の高周波成分が最大となるフォーカスレンズ位置を、所望する被写体像が合焦となる合焦位置として焦点調節を行う。被写体像の輝度信号の高周波成分が多いということは被写体像のコントラストが高いということで、低い場合に比べて焦点が合っていることを示す。これは、所謂コントラスト検出方式の焦点調節技術である（例えば、非特許文献１参照）。

このようなコントラスト検出方式では、フォーカスレンズを移動させて、複数の異なるフォーカスレンズ位置で被写体像の輝度信号の高周波成分を取得し（スキャン動作）、高周波成分が最も多くなる位置にフォーカスレンズを移動させる。

しかしながら、撮影間隔の短い所謂連続撮影においてはスキャン動作を行うことのできる時間が限られるため、連続撮影開始時の合焦位置でフォーカスロックしたり、撮影間のスキャン動作におけるフォーカスレンズの移動範囲を制限したりしている。

また、動く被写体に焦点を合わせるために、次の撮影の為の焦点調節制御を行う場合に、フォーカスレンズの移動範囲を現在の合焦位置を中心としてその両側に等しく振り分けるように設定し、焦点調節に掛かる時間を短縮する方法が提案されている。

また、連続撮影では短い時間間隔で連続的に撮影が行われるため、連続する撮影間では被写体が同一方向に移動している場合が多い。従って、前回の撮影までの被写体の移動方向、すなわち前回の撮影までのフォーカスレンズの駆動方向（合焦位置の移動方向）に基づいて、その次の撮影時における合焦位置をある程度予測することが可能である。これを利用して、現在の合焦位置を基準として、フォーカスレンズの駆動範囲の振り分け幅を異ならせることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図１４（ａ）〜（ｃ）に示す例は、連続する３回の各撮影における合焦位置について示したものである。図１４（ｃ）では、前々回（図１４（ａ））及び前回（図１４（ｂ））の撮影における合焦位置の移動方向に基づき、前回（図１４（ｂ））の合焦位置を基準として、その両側の走査範囲の振り分け幅（ＳＣ１、ＳＣ２）を互いに異ならせるようにしている。すなわち、前回までの移動方向と同一方向側の振り分け幅を相対的に大きくしている。

このように、前回の撮影までの合焦位置の移動方向に基づいて、走査範囲の振り分け幅を異ならせることにより、効率的に合焦レンズを駆動することができ、合焦処理を高速化することが可能となる。

しかしながら上述した従来例では、走査範囲の振り分け幅を相対的に大きくするだけで、その基準を変えていないため、像面移動速度が徐々に増していくような被写体には対応できない。具体的には、等速で近づいてくるような一般的な被写体では像面移動速度は加速度的に増加するため、従来例ではこのような一般的な動きをしている被写体に合焦することが難しい場合がある。

また上述した従来の方法では、間違えて背景等、所望の被写体以外の被写体に合焦した場合に、当該被写体に合焦し続けてしまうという問題がある。

そこで特許文献２では、撮影した複数画像において合焦となるフォーカスレンズの位置の間隔が予め設定された閾値以下である場合に、閾値を超える場合に設定されるフォーカス移動範囲よりも広いフォーカス移動範囲を設定する。

特開２００２−１２２７７３号公報 特開２００８−２８１７０１号公報

しかしながら、特許文献２に開示された焦点調節装置のようにフォーカスレンズの位置の変化が連写間で少ない場合に、次のフォーカス移動範囲を広くすると、静止した被写体を撮影している場合にも、フォーカス移動範囲を広げることとなってしまう。この場合には、所望の被写体に合焦しているにもかかわらず撮影間隔が延びてしまう。

本発明は、動く被写体に追従して合焦すると共に、誤って所望の被写体以外の被写体に合焦した場合に、所望の被写体に合焦し直すことができ、また、静止した被写体の場合でも連写速度の高速化を実現することを目的とする。

上述のような課題を解決するために、本発明の技術的特徴としては、フォーカスレンズを移動させる範囲を設定する設定工程と、前記フォーカスレンズを前記設定工程で設定された範囲において移動させながら得られる撮像手段からの出力信号に基づいて焦点状態を判断し、当該焦点状態に基づいて被写体像が合焦となる合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるように制御する制御工程と、前記制御工程での複数回の合焦位置への前記フォーカスレンズの制御で得られた前記フォーカスレンズの複数の合焦位置に基づいて、次の撮影における被写体位置に対応する前記フォーカスレンズの位置を予測する予測工程と、被写体が静止被写体か移動被写体かを判定する判定工程を有し、前記設定工程では、前記予測工程で予測した前記フォーカスレンズの位置を中心として前記範囲を設定すると共に、前記予測工程で予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測の直前の回に撮影した画像に対する合焦位置との間隔が予め設定された閾値以下であって、前記判定工程により被写体が移動被写体であると判定された場合に、前記閾値を超える場合に設定される範囲よりも広い範囲を設定することを特徴とする。

本発明により、動く被写体に追従して合焦すると共に、誤って所望の被写体以外の被写体に合焦した場合に、所望の被写体に合焦し直すことができ、また、静止した被写体の場合でも連写速度の高速化を実現することができる。

本発明の実施例１、２における撮像装置の概略構成図である。 本発明の実施例１、２における動作のフローチャートである。 本発明の実施例１、２における動作の概略説明図である。 本発明の実施例１における連写間ＡＦの動作のフローチャートである。 本発明の実施例１、２におけるスキャン範囲設定のフローチャートである。 本発明の実施例１、２におけるスキャンＡＦのフローチャートである。 本発明の実施例１、２におけるスキャン範囲の設定のフローチャートである。 本発明の実施例１、２における静止被写体判定のフローチャートである。 本発明の実施例１、２におけるピーク位置予測判定のフローチャートである。 本発明の実施例１、２におけるスキャン中心予測のフローチャートである。 本発明の実施例１におけるＡＦ枠の配置例である。 本発明の実施例２におけるＡＦ枠の配置例である。 本発明の実施例２における連写間ＡＦの動作のフローチャートである。 従来例の説明図である。

以下、本発明の例示的な実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施例の撮像装置の概略構成図である。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フォーカスレンズ群３等からなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段である絞りである。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は撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換する固体撮像素子（以下センサー）、６はこのセンサー５によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路である。７はこの撮像回路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に変化するＡ／Ｄ変換回路、８はこのＡ／Ｄ変換回路７の出力を受けてこの画像信号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はこのＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力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）である。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。１１は圧縮伸長回路である。１１はＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ１２への記憶に適した形態にするための圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路を有する。また、１１は記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生表示をするのに最適な形態とするための復号化処理や伸長処理を施す伸長回路を有する。１３はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路である。１４はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けてＡＦ評価値生成する自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うスキャンＡＦ処理回路である。ここで、ＡＦ評価値は、フォーカスレンズ群を含む撮影光学系の焦点状態を示す。１５は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したＣＰＵである。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（以下ＴＧ）である。１７はセンサードライバーである。２１は絞り４を駆動する絞り駆動モータである。１８は絞り駆動モータ２１を駆動制御する第一モータ駆動回路である。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である。１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第二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を駆動制御する第三モータ駆動回路である。２４は各種のスイッチ群からなる操作スイッチ、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（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。３３はＡＦ評価値を取得する際に被写体の全部又は一部を照明する照明手段であるＬＥＤなどの光源で構成されるＡＦ補助光である。３２はＡＦ補助光３３を駆動するためのＡＦ補助光駆動回路である。３５は手振れなどを検出する振れ検出センサーである。３４は振れ検出センサー３５の信号を処理する振れ検出回路である。３６はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて画面上での顔位置や顔の大きさなどを検出する顔検出回路である。

なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリは、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置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適用される。また、ハードディスクやフロッピィ−ディスク等の磁気記憶媒体等でもよい。

また、操作スイッチ２４としては、本撮像装置１を起動させ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がある。また操作スイッチ２４には、再生動作を開始させる再生スイッチ、撮影光学系のズームレンズ群２を移動させズームを行わせるズームスイッチ等がある。

そしてレリーズスイッチは撮影動作に先立ち行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第一ストローク（以下ＳＷ１）と実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第ニストローク（以下ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。

このように構成された本実施例における動作を以下に説明する。

まず、撮像装置１の撮影レンズ鏡筒３１を透過した被写体光束は絞り部４によってその光量が調整された後、センサー５の受光面に結像される。この被写体像は、センサー５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に出力されデジタル信号（画像データ）に変換された後、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤに画像として表示される。一方ＶＲＡＭ８に格納された画像データは圧縮伸長回路１１にも出力される。この圧縮伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。

また、例えば操作スイッチ２４のうち不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮伸長回路１１に出力され、伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、ＶＲＡＭ８に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。

他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、上述のＶＲＡＭ８とは別にＡＥ処理回路１３、スキャンＡＦ処理回路１４及び顔検出回路３６に対しても出力される。まずＡＥ処理回路１３においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。

またスキャンＡＦ処理回路１４においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、画像データの高周波成分がハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出され、更に累積加算等の演算処理を行い、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。具体的にはスキャンＡＦ処理は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）等を介して抽出し、更に累積加算等の演算処理を行う。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。このＡＦ領域は中央部分あるいは画面上の任意の部分の一箇所である場合や、中央部分あるいは画面上の任意の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。

このようにスキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、センサー５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。

顔検出回路３６においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、目、眉などの顔を特徴付ける部分を画像上で探索し、人物の顔の画像上での位置を求める。更に顔の大きさや傾きなどを、顔を特徴付ける部分の間隔などの位置関係から求める。

一方、ＴＧ１６からは所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、センサードライバー１７へ出力されており、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。さらにセンサードライバー１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受けこれに同期してセンサー５を駆動する。

またＣＰＵ１５は、第一モータ駆動回路１８、第二モータ駆動回路１９、第三モータ駆動回路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を駆動制御する。すなわち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一モータ駆動回路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二モータ駆動回路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、第三モータ駆動回路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、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

次に本撮像装置の実際の撮影動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。

なお本実施例の説明においては、フォーカスレンズ群３を所定位置に駆動しながらＡＦ評価値を取得する動作をスキャンという。また、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズの位置の間隔をスキャン間隔、ＡＦ評価値を取得する数をスキャンポイント数、ＡＦ評価値を取得する範囲をスキャン範囲、合焦位置を検出するための画像信号を取得する領域（焦点検出領域）をＡＦ枠という。

本撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。

まずステップＳ２０１においてＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過しセンサー５上に結像した像をＬＣＤに画像として表示する。すなわちセンサー５上に結像した被写体像は、センサー５による光電変換処理され電気的な信号に変換された後、撮像回路６に出力される。そこで入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成された後、Ａ／Ｄ変換回路７に出力されデジタル信号（画像データ）に変換されＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤに画像として表示される。

次いでステップＳ２０２において、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（レリーズスイッチの第一ストローク）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Ｓ２０３に進み、スキャンＡＦに適した露光条件を設定するためのＡＦ用ＡＥ処理が実行される。そのためにステップＳ２０１のＬＣＤ表示を行った際の絞り４の値、センサー５の蓄積時間、撮像回路６における信号増幅率を必要に応じて変更する。そしてその変更を順次行うのではなく並行して変更することで処理の時間を短縮している。

続いてステップＳ２０４においてスキャンＡＦ処理を行う。

すなわちＣＰＵ１５は、ステップＳ２０４で合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理を行う。その概略を図３を用いて説明する。スキャンＡＦはセンサー５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。ＣＰＵ１５はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第ニモータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御する。これにより、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」）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」）まで駆動する。そして駆動しながらスキャンＡＦ処理回路の出力（ＡＦ評価値信号）を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値信号から、それが最大になる位置（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を駆動する。

このＡＦ処理回路の出力の取得はスキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の停止位置については行わず、所定のスキャン間隔毎に出力を取得する。この場合、図３に示すａ１、ａ２、ａ３点においてＡＦ評価値信号を取得することがありうる。このような場合はＡＦ評価値信号が最大値となった点とその前後の点から合焦位置Ｃを計算にて求めている。

今フォーカスレンズ群３の位置がＸ１の時にＡＦ評価値が最大になりその値がＹ１であり（図３ａ１）、その前後の位置Ｘ２、Ｘ３で取得したＡＦ評価値がＹ２、Ｙ３の時（図３ａ２、ａ３）、合焦位置Ｃのフォーカスレンズ群３の位置Ｘ０は

と求められる。但しＹ１＞Ｙ３、Ｙ１≧Ｙ２である。

このように補間計算を行いＡＦ評価値信号が最大値となる点（図３のＣ）を求める前にＡＦ評価値信号の信頼性を評価する。その信頼性が十分であれば、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求め、ステップＳ２０５においてＡＦＯＫ表示を行う。これは表示素子２９を点灯することなどにより行うと同時にＬＣＤ上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。

またステップＳ２０４においてＡＦ評価値信号の信頼性を評価した結果その信頼性が低い場合には、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める処理は行わず、ステップＳ２０５に進みＡＦＮＧ表示を行う。これは表示素子２９を点滅表示することなどにより行うと同時にＬＣＤ上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。

なおステップＳ２０４におけるＡＦ評価値信号の信頼性判定方法については特許文献（特許第０４２３５４２２号など）に記載されているので、説明は割愛する。

ＣＰＵ１５はステップＳ２０６において、ＳＷ１（レリーズスイッチの第一ストローク）のオン状態が保持されているかをチェックする。保持されていればステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７において、ＳＷ２（レリーズスイッチの第ニストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになっていたならば、ステップＳ２０８に進み、連続撮影の枚数をカウントするカウンター連写カウンターの値を１に初期化する。その後ステップＳ２０９に進み撮影用ＡＥ処理を実行し露光条件を決定した後、ステップＳ２１０において実際の露光処理を実行するとともに、連写カウンターの値を＋１する。

露光処理が終了したならばステップＳ２１１に進み、再びＳＷ２（レリーズスイッチの第ニストローク）の確認を行う。ＳＷ２がオフになっていたならばＳＷ１オン以降の処理を終了し、ステップＳ２０６に戻る。

ＳＷ２オン状態が維持されたままならばステップＳ２１２に進み撮影と撮影の間に行われるＡＦに関する処理（連写間ＡＦ処理）を行う。

そして、連写間ＡＦ処理の終了後、ステップＳ２０９に戻りＡＥ処理を実行し露光条件を決定した後実際の露光処理を実行する。

但し当然ではあるが、この連写間ＡＦ処理を行うのは、撮影者によって連続撮影が指示されている場合のみである。連続撮影が指示されていない場合（一枚撮影モードが撮影者により指定されている場合など）は、ステップＳ２０９・Ｓ２１０のＡＥ処理・露光処理が終了した後ステップＳ２１１でＳＷ２の状態を調べる。ＳＷ２オン状態が維持されたままならば、ＳＷ２オフ状態になるまで待機する。

またステップＳ２０７においてＳＷ２がオンになっていなければ、ＳＷ２がオンになるまで待機する。但し、この間にＳＷ１がオフの状態になったならばステップＳ２０１に戻る。

ここで、ステップＳ２１２で行われる連写間ＡＦの詳細に関して図４を用いて説明する。

前述のように連続撮影が指示されていない場合は、連写間ＡＦ処理は行われないので、連続撮影が指示されている場合の動作を説明する。

この処理は連続撮影の２枚目以降にしか実行されないので、初めにこの処理が実行されたときは連続撮影の２枚目の処理となる。またこのときの連写カウンターの値は２である。

ステップＳ４０１では、連続撮影の２枚目の撮影であるかどうか調べる。連続撮影の２枚目（連写カウンターの値が２）であればステップＳ４０２へ進み、連続撮影の２枚目でなければステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ４０２では、連続撮影の１枚目の撮影の際のフォーカスレンズ３の位置（ピーク位置ＦＰ１）をスキャン範囲の中心ＯｂｊＰ２として設定する。スキャン範囲は連続撮影の際の撮影間隔を延ばさない（時間内に収まる）ことを優先して設定される。これは、連続撮影間内に行われる処理を考慮して、撮影間にＡＦ動作が終了するようにスキャンポイント数を定め、更にＡＦ動作（合焦位置探索）が可能なスキャン間隔を設定することで行われる。連続撮影間内に行われる処理には、例えば撮像素子からの画像信号の読み出し時間や、次の撮影動作のためのチェック時間等がある。スキャン範囲は（スキャンポイント数−１）とスキャン間隔の積となる。但し、設定されたスキャン範囲が全域（合焦すべき至近端から無限遠端までの全範囲）を越える場合は全域をスキャン範囲とする。また設定されたスキャン範囲の端が、合焦すべき至近端、無限遠端に相当する位置を越える場合はスキャン範囲をシフトして合焦すべき至近端、無限遠端に相当する位置をスキャン範囲の端が越えないようにする。

なおここで用いるピーク位置ＦＰ１、スキャン範囲の中心ＯｂｊＰ２等は、全てＳ４１１のスキャンにおいて全体枠の出力信号から得られるＡＦ評価値から求められるものである。以降の説明においても特に断りのない限り用いられるピーク位置、スキャン範囲の中心等は、全てＳ４１１のスキャンにおいて全体枠の出力信号から得られるＡＦ評価値から求められるものである。

スキャン範囲の設定が終了したならばステップＳ４１１へ進む。

ステップＳ４０３では、連続撮影の３枚目（連写カウンターの値が３）であるかどうか調べる。連続撮影の３枚目であればステップＳ４０４へ進み、連続撮影の３回目でなければステップＳ４０５へ進む。

連続撮影の３枚目の場合は、合焦位置履歴情報として連続撮影の１回目、２回目の２つの合焦位置（ピーク位置ＦＰ１、ＦＰ２）に関する情報がある。よってステップＳ４０４では、連続撮影間の時間は一定であるとして、２つの合焦位置に関する情報から１次近似により被写体位置の予測（３回目の撮影の際のピーク位置の予測）を行ってスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ３を式（２）より求める。このように複数回の合焦位置へのフォーカスレンズ３の制御で得られたフォーカスレンズ３の複数の合焦位置に基づいて次の撮影におけるフォーカスレンズ３の合焦位置を予測する。
ＯｂｊＰ３＝ＦＰ２＋（ＦＰ２−ＦＰ１）×ＦｐＡｄｊ３ 式（２）

但しパラメータＦｐＡｄｊ３は、被写体位置の予測の結果と直前の合焦位置の重み付け設定のパラメータであり、０〜１の値をとる。このようにして演算された中心位置ＯｂｊＰ３に基づいてスキャン範囲が設定され、前回のスキャン範囲から被写体像が移動する方向にずらされる。

ステップＳ４０４では、ステップＳ４０２と同様にスキャン範囲は連続撮影の際の撮影間隔を延ばさないことを優先して設定される。その後ステップＳ４１１へ進む。

一方、ステップＳ４０５では、４枚目以降の撮影であるので合焦位置履歴情報として少なくとも３回の合焦位置に関する情報がある。したがって、連続撮影間の時間は一定であるとすれば、２次近似により被写体位置の予測（今回の撮影の際のピーク位置の予測）を行う。例えば４枚目の撮影の際のスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ４は式（３）より求められる。このようにして演算された中心位置ＯｂｊＰ４に基づいてスキャン範囲が設定され、前回のスキャン範囲から被写体像が移動する方向にずらされる。
ＯｂｊＰ４＝（ＦＰ１−３ＦＰ２＋３ＦＰ３）×ＦｐＡｄｊ４＋ＦＰ３（１−ＦｐＡｄｊ４）
＝（ＦＰ１−３ＦＰ２＋２ＦＰ３）×ＦｐＡｄｊ４＋ＦＰ３ 式（３）

ここでは今までと異なりスキャン範囲の設定は行わない。

ついでステップＳ４０６において、３枚目の撮影の合焦位置ＦＰ３と、４枚目の撮影の際のスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ４の差の絶対値を求め、これを被写体の光軸方向の移動量とする。

そしてステップＳ４０７においてステップＳ４０６で求められた被写体の光軸方向の移動量を所定値と比較することで、被写体が光軸方向に大きく移動しているか否かを判定する。その結果被写体の光軸方向の移動量が所定値より大きい場合はステップＳ４０８へ進み、スキャン範囲の設定を行う。この場合の設定の仕方はステップＳ４０２、ステップＳ４０４で行われた設定の仕方と同様で、連続撮影の際の撮影間隔を延ばさないことを優先して設定される。その後ステップＳ４１１へ進む。

被写体の光軸方向の移動量が所定値より小さい場合はステップＳ４０９へ進み、静止被写体か移動被写体かの判定及びスキャン範囲の設定を行う。

このような処理を行うのは、移動した主被写体がそのスキャン範囲外になってしまい、合焦しないという弊害を解決するため、移動した主被写体をスキャン範囲に含むように設定される必要があるからである。しかし、静止した被写体の場合に、このようなスキャン範囲の設定を行うと不要な動作時間を増やしてしまう弊害があるからである。

移動被写体の場合の現象は以下の様にして生じる。

１枚目の撮影において、背景の被写体のＡＦ領域に占める割合が大きい場合などは背景に合焦してしまい、その後も背景に合焦し続けることがある。これは背景の被写体のＡＦ領域に占める割合が大きいために、１枚目の撮影で背景に合焦し、その後も背景のＡＦ領域に占める割合が大きいため主被写体ではなく背景に合焦する。そして主被写体が移動しＡＦ領域に占める割合が背景より大きくなった時には移動した主被写体は、ステップＳ４０４等で設定されるスキャン範囲ではその外になってしまい合焦しない。

よってステップＳ４０７において比較に用いるこの所定値は、連写間ＡＦの結果が背景に張り付いていないか否かを判定するためのものとなる。その値は、合焦位置や予測位置の検出誤差等を考慮して被写体が動いていないと判断できる値となる。

ステップＳ４０９の動作を図７を用いて説明する。

また本実施例におけるＡＦ枠の配置を図１１に示す。図に示すように、連写間のＡＦに用いるＡＦ枠（図で点線で表示）を水平・垂直とも３分割し、９つのＡＦ枠を撮影画面内につくる。よってＡＦ評価値は各枠から取得されるので、ひとつのスキャンポイントにおいて９つのＡＦ評価値を得ることができる。そして、その９つのＡＦ評価値を加算して全体の枠（図で点線表示）でのＡＦ評価値とする。

ステップＳ７０１以下の処理ではまず分割された各枠の信頼性を調べる。次いで信頼性のあるＡＦ枠での各枠の移動量を調べることで、撮影対象の被写体が移動しているか静止しているかを判定し、更に被写体が移動被写体と判定された場合は分割された各枠の情報を用いて被写体の移動量を予測している。

まずステップＳ７０１において初期化の処理を行う。使用するカウンターのリセット等の他に、判定するＡＦ枠を初期化を行う。図１１に示すようにＡＦ枠が９分割されている場合は“００枠”にＡＦ枠位置を設定する。

ステップＳ７０２では、特許文献（特許第０４２３５４２２号など）に記載されている方法で評価された該当するＡＦ枠の前回撮影時のスキャンにおける信頼性を評価する。そして、信頼性がないと判定された場合は、ステップＳ７０７へ、信頼性があると判定された場合はステップＳ７０３へ進む。

ステップＳ７０３では、処理しているＡＦ枠における被写体の移動量ΔＦＰｍｎを求める。

詳細には、ステップＳ７０３では、４枚目以降の撮影であるので少なくとも３回のスキャンを行っているため、処理しているＡＦ枠におけるピーク位置に関する情報が少なくとも３回分はある。したがって、連続撮影間の時間は一定であるとすれば、２次近似により処理しているＡＦ枠内の被写体位置の予測を行う。例えば４枚目の撮影の際の被写体の予測位置ＯｂｊＰ４ｍｎは式（４）より求められる。
ＯｂｊＰ４ｍｎ＝ＦＰ１ｍｎ−３・ＦＰ２ｍｎ＋３・ＦＰ３ｍｎ 式（４）

但し、ＦＰ１ｍｎ−は１枚目、ＦＰ２ｍｎは２枚目、ＦＰ３ｍｎは３枚目の撮影の際のスキャンにより求められた処理しているＡＦ枠におけるピーク位置である。

そして、３枚目の撮影の際のスキャンにより求められた処理しているＡＦ枠におけるピーク位置ＦＰ３ｍｎと、４枚目の撮影の際のスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ４ｍｎの差の絶対値を求める。これにより、これを処理しているＡＦ枠における被写体の光軸方向の移動量ΔＦＰｍｎとする。

ついでステップＳ７０４で、求められた移動量ΔＦＰｍｎを所定値と比較し、所定値以上ならばステップＳ７０５へ進み、移動被写カウンターをカウントアップする。逆に所定値未満ならステップＳ７０６へ進み静止被写体カウンターをカウントアップする。

ここで用いる所定値は、図４のステップＳ４０７で用いる所定値よりは小さい値とする。全体枠が背景に引っ張れた移動被写体の場合、２枚目以降のスキャン範囲は全体枠のＡＦ評価値のピーク位置（合焦位置）によって決定されるので、分割された各枠はスキャン範囲が足りず２枚目３枚目は登り止まりの可能性がある。この場合、計算上の被写体の移動量は実際の移動量より小さい値になる可能性があるからである。例えばステップＳ４０７の所定値が開放深度の５倍の場合、その半分の開放深度の２．５倍に設定する。

次いでステップＳ７０７で、分割された全てのＡＦ枠について処理が終了したかをチェックし、終了していなければステップＳ７１６へ進み、処理するＡＦ枠を更新する。例えば、００枠の処理が終了したならば０１枠に、０１枠の処理が終了したならば０２枠に、０２枠の処理が終了したならば１０枠に、処理するするＡＦ枠位置を更新する。

このステップＳ７０２〜Ｓ７０５・Ｓ７０６の処理が全ての分割されたＡＦ枠について行われたならば、ステップＳ７０７からＳ７０８へ進み、連続撮影している被写体が静止被写体か否かの判定を行う。この処理の詳細は後述する。

ステップＳ７０９では、ステップＳ７０８の処理の結果、静止被写体と判定されたならば、ステップＳ７１０へ進む。

ステップＳ７１０では、静止被写体に対するスキャン範囲の設定を行う。この場合の設定の仕方はステップＳ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０８で行われた設定の仕方と同様で、連続撮影の際の撮影間隔を延ばさないことを優先して設定される。例えば４枚目の撮影であれば、ステップＳ４０５で求められた４枚目の撮影の際の被写体の予測位置ＯｂｊＰ４を中心にスキャン範囲は連続撮影の際の撮影間隔を延ばさないことを優先して設定される。
一方、ステップＳ７０９でステップＳ７０８の処理の結果、移動被写体と判定されたならば、ステップＳ７１１へ進む。

ステップＳ７１１では、分割された各枠の情報から移動被写体の今回の撮影におけるＡＦ評価値のピーク位置の予測が可能か判定する。この処理の詳細は後述する。
移動被写体のピーク位置の予測が可能と判定された場合はステップＳ７１２からステップＳ７１５へ進み、後述する（７）式を用いてスキャン中心位置を予測し、その後ステップＳ７１０へ進む。

ステップＳ７１０では、静止被写体・ＡＦ評価値のピーク位置が予測でき被写体の移動に追従できている場合のスキャン範囲の設定を行う。この場合の設定の仕方はステップＳ４０２、Ｓ４０４、Ｓ４０８で行われた設定の仕方と同様で、ステップＳ７１５で求められた４枚目の撮影の際の被写体の予測位置ＯｂｊＰ４を中心にスキャン範囲は連続撮影の際の撮影間隔を延ばさないことを優先して設定される。

移動被写体のピーク位置の予測が可能と判定されなかった場合はステップＳ７１２からステップＳ７１３へ進み、移動被写体に対するスキャン範囲の設定を行う。ここでは背景張り付きが起き移動被写体に追従できていないと判断されているので、連写速度よりも合焦性能が重要視される。従って被写体へ確実に合焦できるように、焦点距離と撮影距離、想定する被写体の移動速度などを考慮して、スキャン範囲を設定する。

具体的には以下のようにして設定させる。図５にその処理手順を示す。

まずステップＳ５０１において初期のスキャン範囲の設定を行う。

ステップＳ７１０と同様に、撮影間にＡＦ動作が終了するようにスキャンポイント数を定め、更にＡＦ動作（合焦位置探索）が可能なスキャン間隔を設定することで行われる。スキャン範囲は（スキャンポイント数−１）とスキャン間隔の積となる。このようにして設定されたスキャン範囲が全域（合焦すべき至近端から無限遠端までの範囲）を越える場合、またはスキャン範囲をシフトすることで全域をカバーできる場合は全域をスキャン範囲とする（ステップＳ５０２→ステップＳ５０３）。

上記の設定で全域をカバーできない場合は、ステップＳ５０４においてスキャン間隔は変えずにスキャンポイント数を１増やす。そして（スキャンポイント数−１）とスキャン間隔の積で求まるスキャン範囲が全域を越える、またはスキャン範囲をシフトすることで全域をカバーできる場合は全域をスキャン範囲とする（ステップＳ５０５→ステップＳ５０３）。ここで、全域とは、（合焦すべき至近端から無限遠端までの範囲）のことである。

スキャンポイント数を１増やしても全域をカバーしない場合は、ステップＳ５０４においてスキャン間隔は変えずにスキャンポイント数を１増やす前のスキャンポイント数（初期スキャンポイント数）の２倍にする（ステップＳ５０６）。そして、（スキャンポイント数−１）とスキャン間隔の積で求まるスキャン範囲が全域を越える、またはスキャン範囲をシフトすることで全域をカバーできる場合は全域をスキャン範囲とする（ステップＳ５０７→ステップＳ５０３）。

全域をカバーしない場合は、ステップＳ５０８で、設定されたスキャン範囲が全域の２分の１以上か否かを判定する。全域の２分の１以上の場合はその時点で設定されているスキャン範囲（初期スキャン範囲の２倍）をそのままスキャン範囲とする。ステップＳ５０８で、設定されたスキャン範囲が全域の２分の１未満と判定された場合は、全域のスキャン範囲の２分の１をスキャン範囲とする（ステップＳ５０９）。

以上の様にしてステップＳ７１３の処理が終了したならば、ステップＳ７１４において連写カウンターを１に初期化する。これにより、移動被写体であるにも関わらず背景に合焦し続けるなどして被写体が移動していないと判断された場合は、その時の撮影は連続撮影の１枚目ではないが、１枚目の撮影として扱われる。よって次の撮影も２枚目の撮影として扱われる。以下の撮影も同様である。

上記のような処理が終了したならばステップＳ４１１へ進む。

そして、ステップＳ４１１において、後述する図６のフローチャートに従ってスキャンを行う。まず分割された各枠のＡＦ評価値を取得する。次いで全体枠のＡＦ評価値を計算する。同じフォーカスレンズ群３における分割された各枠でのＡＦ評価値を加算して、それをそのフォーカスレンズ群３の位置における全体枠のＡＦ評価値とする。その後、分割された各枠のＡＦ評価値のピーク位置と全体枠のＡＦ評価値のピーク位置を求める。図１１のように９つに分割されていれば、合計１０個のＡＦ評価値のピーク位置を求めることになる。

そして、ステップＳ４１２で全体枠のピーク位置へフォーカスレンズ３を移動する。

なお、連続撮影の２枚目以降においては、定点へのフォーカスレンズ３の駆動を行わない。これは連続撮影中は同じような像面位置に被写体が存在すると考えられるので、フォーカスレンズを定点に駆動するよりも、前回の合焦位置（フォーカスレンズ駆動位置）の方が、ピントが合った画像が得られる可能性が高いと考えられるからである。

同様にして５枚目以降（連写カウンターの値が５以上）の連続撮影の際には、２次近似により被写体位置の予測（今回の撮影の際のピーク位置の予測）を行ってスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ（ｎ）を式（５）より求める。このようにして演算された中心位置ＯｂｊＰ（ｎ）に基づいて、スキャン範囲が設定され、前回のスキャン範囲から被写体像が移動する方向にずらされる。
ＯｂｊＰ（ｎ）＝（ＦＰ（ｎ−３）−３ＦＰ（ｎ−２）＋２ＦＰ（ｎ−１））×ＦｐＡｄｊ（ｎ）＋ＦＰ（ｎ−１） 式（５）

但し、４枚目の撮影と同様に、被写体の移動量が所定値以下の場合は、ステップＳ４０９に進み、図７の動作手順に従い静止被写体か否かの判定及びその結果に基づくスキャン範囲の設定を行う。

このような処理を行うことは連写速度（単位時間あたりの撮影枚数）の低下を招く場合もあるが、背景張り付きが起き移動被写体に追従できていない場合に確実に主被写体に合焦することができる。もし本当に被写体が動いていない静止被写体の場合や被写体が動いていたとしても、大きく動いていない場合は、または分割された情報から追従可能な場合、また静止被写体の場合には、連写速度（単位時間あたりの撮影枚数）の低下をさせることはない。

ここで、図６のフローチャートを参照しながら図４のフローチャートにおけるスキャン動作（ステップＳ４１１）を説明する。

まず、ステップＳ６０１ではフォーカスレンズ３をスキャン開始位置にスキャン動作中の速度より速い速度で移動する。

スキャン開始位置は、本実施例においては、設定されたスキャン範囲の一端に設定される。ステップＳ６０２では、撮影領域内に設定されるＡＦ枠に対応する領域のＡＦ評価値とフォーカスレンズ群３の位置をＣＰＵ１５に内蔵される図示しない演算メモリに記憶する。ステップＳ６０３ではレンズ位置がスキャン終了位置にあるかどうかを調べ、終了位置であればステップＳ６０５へ、そうでなければステップＳ６０４へ進む。前記スキャン終了位置は、設定されたスキャン範囲の他端に設定される。ステップＳ６０４ではフォーカスレンズ群３を駆動して所定の方向へ所定量動かす。ステップＳ６０５では、ステップＳ６０２で記憶したＡＦ評価値とそのフォーカスレンズ群３の位置から、ＡＦ評価値が最大となる位置に対応するフォーカスレンズ群３のピーク位置を計算する。

ここでステップＳ７０８の静止被写体か否かの判定の動作を、図８を用いて説明する。

まずステップＳ８０１、Ｓ８０２で移動被写カウンター・静止被写体カウンターの値をチェクする。

図７のステップＳ７０６でカウントされた静止被写体カウンターの値が第一の静止被写体判定所定値以上であれば、ステップＳ８１３へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。

次いでステップＳ８０２において、静止被写体カウンターの値が第一より小さい第二の静止被写体判定所定値以上かつ、移動被写体カウンターが第一の移動被写体判定所定値以下ならばステップＳ８１３へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。

ステップＳ８０３では、移動被写体カウンターを第二の移動被写体判定所定値と比較し、所定値以上ならばステップＳ８１２へ進み、主被写体は移動被写体と判定する。

背景の影響を受けている場合は、全体のＡＦ枠で得られたＡＦ評価値から求められた合焦位置に基づく被写体の移動量ΔＦＰが小さくとも移動被写体の可能性がある。これはＡＦ枠の中に背景が入ることが原因であるので、移動被写体の場合は分割されたＡＦ枠の中には背景の影響を受けず被写体移動量ΔＦＰが大きくなるＡＦ枠が存在するはずである。そこで移動被写体カウンターの値が第二の移動被写体判定所定値以上の場合は、移動被写体を撮影しておりかつ背景に全体のＡＦ枠の合焦位置が張り付いていると判定する。

また静止被写体カウンターの値が第一の静止被写体判定所定値より小さい場合は、移動被写体カウンターの値が小さくとも、移動被写体のため被写体振れやスキャン中に被写体が移動してＡＦ枠から外れる等の影響を受けている可能性がある。そこで静止被写体カウンターの値が第二の静止被写体判定所定値以上場合も、移動被写体を撮影しておりかつ背景に全体のＡＦ枠の合焦位置が張り付いている可能性がある。このため、移動被写体カウンターの値が第一の移動被写体判定所定値以下、かつ静止被写体カウンターの値が第二の静止被写体判定所定値以上の場合のみ、静止被写体を撮影していると判定する。

次いでステップＳ８０４で、静止被写体カウンターの値と移動被写体カウンターの値の和が、ＡＦ評価値の信頼性がないと判定されたＡＦ枠の数の所定値以下かを調べる。ＡＦ評価値の信頼性のあるＡＦ枠については静止被写体か移動被写体かを判定できるが、信頼性のないＡＦ枠内の被写体はそれができない。信頼性を下げる要因として被写体の移動による被写体のコントラストの低下が考えられる。そこで静止被写体カウンターの値と移動被写体カウンターの値の和が信頼性がないと判定されたＡＦ枠の数の所定値以下の場合は、ステップＳ８１４へ進み、主被写体は移動被写体と判定する。

その後ステップＳ８０５で、移動被写体カウンターを第三の移動被写体判定所定値と比較し、所定値未満ならステップＳ８０６へ、所定値以上ならばステップＳ８０９へ進む。

ステップＳ８０６では、信頼性がないと判定されたＡＦ枠が前回のＡＦ評価値取得時と同じＡＦ枠か否かを調べる。同じＡＦ枠で信頼性がないと判定されたならばステップＳ８０７へ進み、同じＡＦ枠で信頼性がないと判定された際の全体枠の移動量が静止被写体とみなす移動量の閾値と比較し、閾値以下であるならばステップＳ８１５へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。逆に閾値を超える場合はステップＳ８１４へ進み、主被写体は移動被写体と判定する。

ステップＳ８０６で、異なるＡＦ枠で信頼性がないと判定されたならばステップＳ８０８へ進む。そして、異なるＡＦ枠で信頼性がないと判定された際の全体枠の移動量が静止被写体とみなす移動量の閾値と比較し、閾値以下であるならばステップＳ８１５へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。逆に閾値を超える場合はステップＳ８１４へ進み、主被写体は移動被写体と判定する。

一方移動被写体カウンターが第三の移動被写体判定所定値以上ならばステップＳ８０５からステップＳ８０９へ進む。

ステップＳ８０９では、移動被写体が存在すると判定された全てのＡＦ枠の位置が４隅でかつ、そのＡＦ枠での移動量が所定値以下か否かを判定する。例えば図１１に示すように９つのＡＦ枠が設定されている場合は、移動被写体が存在すると判定されたＡＦ枠全てが、００枠・０２枠・２０枠。２２枠のいずれかであり、かつ全てのＡＦ枠での移動量が所定値以下か否かを判定する。条件が満たされたならステップＳ８１５へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。

移動被写体が存在すると判定されたＡＦ枠のいずれかが４隅のＡＦ枠でない場合はステップＳ８１０へ進む。そして、移動被写体が存在すると判定されたＡＦ枠のＡＦ評価値のピーク位置を、そのＡＦ枠の上下左右のＡＦ枠における前回のＡＦ評価値取得時のＡＦ評価値のピーク位置を比較する。例えば図１１に示すように９つのＡＦ枠が設定されており、移動被写体が存在すると判定された枠が１１枠であった場合を考える。この場合は、１１枠のＡＦ評価値のピーク位置と、前回のＡＦ評価値取得時の０１枠のＡＦ評価値のピーク位置・１０枠のＡＦ評価値のピーク位置・１２枠のＡＦ評価値のピーク位置・２１枠のＡＦ評価値のピーク位置との比較を行い、その差を求める。

そして求められたピーク位置の差のいずれかが、静止被写体とみなすＡＦ評価値のピーク位置差以下であったなら、ステップＳ８１１からステップＳ８１５へ進み、主被写体は静止被写体と判定する。

逆に静止被写体とみなすＡＦ評価値のピーク位置差を超えていたら、ステップＳ８１１からステップＳ８１４へ進み、主被写体は移動被写体と判定する。

なお各所定値の値は、３×３の９枠にＡＦ枠が分割されている場合は、
・第一の静止被写体判定所定値は８、第二の静止被写体判定所定値は７、第一の移動被写体判定所定値は０、第二の移動被写体判定所定値は２程度の値
・Ｓ８０３の判定に用いる静止被写体カウンターの値と移動被写体カウンターの値の和の所定値は６程度の値
・Ｓ８０４の判定に用いる移動被写体カウンターの所定値は１程度の値
・同じＡＦ枠で信頼性がないと判定された際の全体枠の移動量が静止被写体とみなす移動量の閾値は４深度程度の値
・異なるＡＦ枠で信頼性がないと判定された際の全体枠の移動量が静止被写体とみなす移動量の閾値は３深度程度の値
・Ｓ８０９で用いる静止被写体とみなす移動量は４深度程度の値
・Ｓ８１１で用いる静止被写体とみなすＡＦ評価値のピーク位置差は３深度程度の値
に設定すれば良い。

ここでステップＳ７１１で行われるピーク位置予測判定の動作を、図９を用いて説明する。

まずステップＳ９０１において初期化の処理を行う。使用するカウンターのリセット等の他に、判定するＡＦ枠の初期化を行う。図１１に示すようにＡＦ枠が９分割されている場合は“００枠”にＡＦ枠位置を設定する。

ステップＳ９０２では、特許文献（特許第０４２３５４２２など）に記載されている方法で評価された該当するＡＦ枠の前回撮影時のスキャンにおける信頼性を評価する。そして、信頼性がないと判定された場合は、ステップＳ９０５へ、信頼性があると判定された場合はステップＳ９０３へ進む。

ステップＳ９０３では、処理しているＡＦ枠が上枠もしくは中枠かの判定を行う。例えば、図１１のように９つのＡＦ枠に分割されている場合は、カメラが正位置であれば、００枠・０１枠・０２枠を上枠、１０枠・１１枠・１２枠を中枠とする。

処理しているＡＦ枠が上枠もしくは中枠の場合は、ステップＳ９０４で処理しているＡＦ枠における被写体の移動量ΔＦＰｍｎを求めた後、ステップＳ９０５へ進む。この求め方は、図４ステップＳ４０５・Ｓ４０６と同様である。

処理しているＡＦ枠が上枠もしくは中枠の以外の場合は、ステップＳ９０５へ進む。

ステップＳ９０５で、分割された全てのＡＦ枠について処理が終了したかをチェックし、終了していなければステップＳ９０６へ進み、処理するＡＦ枠を更新する。例えば、００枠の処理が終了したならば０１枠に、０１枠の処理が終了したならば０２枠に、０２枠の処理が終了したならば１０枠に、処理するするＡＦ枠位置を更新する。

全ての分割されたＡＦ枠について処理が行われたならば、ステップＳ９０７へ進み、Ｓ９０４で求められた被写体の移動量が最大となるＡＦ枠とその移動量を求める。

そして中央枠（図１１に示す例の場合は１１枠）の移動量が最大の場合は、ステップＳ９０８からステップＳ９０９へ進み中央枠を予測に使用するＡＦ枠とする。
また中央上枠（図１１に示す例の場合は０１枠）の移動量が最大の場合は、ステップＳ９１０からステップＳ９１１へ進み中央上枠を予測に使用するＡＦ枠とする。

中央枠また中央上枠以外のＡＦ枠の移動量が最大の場合は、ステップＳ９１０からステップＳ９１４へ進みピーク予測不可と判定する。そして図７のステップＳ７１３以降の処理をその後に行う。

そしてステップＳ９１２で予測枠とされたＡＦ枠の移動方向が一致しているか判定する。

予測枠とされたＡＦ枠の今回・前回・前々回のＡＦ評価値のピーク位置をそれぞれ、Ｐ_Ｎ・Ｐ_Ｎ−１・Ｐ_Ｎ−２としたとき
Ｐ_Ｎ−２―Ｐ_Ｎ−１＞ΔＰ
かつ
Ｐ_Ｎ−１―Ｐ_Ｎ＞ΔＰ
かつ
Ｐ_Ｎ−２―Ｐ_Ｎ−１とＰ_Ｎ−１―Ｐ_Ｎ
式（６）
の符号が等しい場合、予測枠としたＡＦ枠の移動方向が一致しているとして、ステップＳ９１２から、ステップＳ９１３へ進む。ステップＳ９１３では、ピーク予測可能と判定する。

なお、ΔＰは被写体移動量に関する所定量で２〜３深度程度の値が望ましい。

移動方向が等しくない場合はステップＳ９１４へ進みピーク予測位置不可と判定する。

但し以下の場合は例外としてピーク予測可能と判定する。

予測枠と判定された枠の移動量が移動していないとみなされる所定値（例えば１深度程度）以下の場合、求められた全ての移動量を零とする。そして予測枠の前回の移動量も零であった場合は、予測枠の移動方向が一致し、その移動量を零として、ピーク位置予測可能と判定する。ここで、予測枠の前回の移動量も零であった場合とは、前回の判定において予測枠と判定された枠の移動量が移動していないとみなされる所定値以下であれば、その移動量は零となっている場合である。

ピーク位置予測可能と判定された場合は、ステップＳ７１５でスキャン中心予測をする。この詳細を図１０に示す。まず、ステップＳ１００１で分割されたＡＦ枠のうちの上中枠（図１１に示す例の場合は００枠から１２枠）のうちで最至近のＡＦ評価値がピークとなる位置を選択する。そして、ステップＳ１００２でその値との差が所定値以内（例えば１深度以内）のものを選択し、その平均値ＦＰ（ｎ）を求める。

そしてステップＳ１００３において、次回の撮影におけるスキャンＡＦの中心値となる予測位置ＯｂｊＰ（ｎ）を
ＯｂｊＰ（ｎ）＝（ＦＰ（ｎ−３）−３ＦＰ（ｎ−２）＋２ＦＰ（ｎ−１））×ＦｐＡｄｊ（ｎ）＋ＦＰ（ｎ−１） 式（７）
と求める。

ここでＦＰ（ｎ−３）、ＦＰ（ｎ−２）、ＦＰ（ｎ−１）はＳ１０１３で選択されたＡＦ枠におけるＳ４１１のスキャンで求められたＡＦ評価値のピーク位置の値を用いる。

上記の処理はＡＦ枠として通常の大きさの領域が指定された場合にのみ行う。顔検出回路３６で検出された顔領域の大きさが規定量より小さい場合、撮影者により意図的に規定量より小さい領域が指定された場合は上記の処理は行わない。また電子ズームにより表示上のＡＦ枠の大きさが変わらなくとも、ＡＦ枠内に含まれるセンサーの画素数が規定量より小さくなる場合も上記の処理は行わない。

上述のような処理をすることにより、静止した被写体では連写速度を低下させず、移動した主被写体に合焦せず背景に合焦する弊害を防止し、確実に主被写体に合焦することが可能になる。また、上述のように、全体枠でのＡＦ評価値信号に基づいてフォーカスレンズ群３を駆動させることで、枠内で被写体が動いても枠内に被写体が常に存在するようにして、合焦位置を求めることができる。また、分割された枠で被写体が静止被写体か移動被写体かを適正に判定できる。

実施例２の実施例１に対する違いは、移動被写体に追従するためのＡＦ枠の設定の仕方が異なる。

この設定の仕方を図１２に示す。

図に示すように、移動被写体に追従するためのＡＦ枠である１１枠は、図１１の１１枠に対して面積比で４倍程度の大きさに設定する。これは撮影対象の移動被写体が上下左右方向に画面内で移動しても１１枠からはみ出さないようにするためである。

そして１１枠での追従が不十分である可能性が生じた場合は、周りの８つの枠の情報を用いて、静止被写体判定やピーク位置予測可否判定を実施例１と同様の方法で行う。

その動作手順は実施例１と同様であるが一部異なる部分もあるので図１３を用いてその手順を説明する。

ステップＳ４０１では、連続撮影の２枚目の撮影であるかどうか調べる。連続撮影の２枚目（連写カウンターの値が２）であればステップＳ１３０２へ進み、連続撮影の２枚目でなければステップＳ４０３へ進む。

ステップＳ１３０２では、１１枠の情報を用いて実施例１と同様にして連続撮影の１枚目の撮影の際のフォーカスレンズ３の位置（ピーク位置ＦＰ１）をスキャン範囲の中心ＯｂｊＰ２として設定する。

なおここで用いるピーク位置ＦＰ１、スキャン範囲の中心ＯｂｊＰ２等は、全てＳ４１１のスキャンにおいて１１枠の出力信号から得られるＡＦ評価値から求められるものである。

スキャン範囲の設定が終了したならばステップＳ４１１へ進む。

ステップＳ４０３では、連続撮影の３枚目（連写カウンターの値が３）であるかどうか調べる。連続撮影の３枚目であればステップＳ１３０４へ進み、連続撮影の３回目でなければステップＳ１３０５へ進む。

ステップＳ１３０４では、実施例１と同様にして、２つの合焦位置に関する情報から１次近似により被写体位置の予測（３回目の撮影の際のピーク位置の予測）を行ってスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ３を式（１）より求める。

このようにして演算された中心位置ＯｂｊＰ３に基づいてスキャン範囲が設定され、前回のスキャン範囲から被写体像が移動する方向にずらされる。

その後ステップＳ４１１へ進む。

ステップＳ１３０５では、実施例１と同様にして３回の合焦位置に関する情報から２次近似により被写体位置の予測（今回の撮影の際のピーク位置の予測）を式（２）より求める。

このようにして演算された中心位置ＯｂｊＰ４に基づいてスキャン範囲が設定され、前回のスキャン範囲から被写体像が移動する方向にずらされる。

ついでステップＳ１３０６において、１１枠の情報から求められた３枚目の撮影の合焦位置ＦＰ３と、４枚目の撮影の際のスキャン範囲の中心位置ＯｂｊＰ４の差の絶対値を求め、これを被写体の光軸方向の移動量とする。

そしてステップＳ１３０７においてステップＳ１３０６で求められた１１枠の情報に基づく被写体の光軸方向の移動量を所定値と比較することで、被写体が光軸方向に大きく移動しているか否かを判定する。その結果被写体の光軸方向の移動量が所定値より大きい場合はステップＳ４０８へ進み、スキャン範囲の設定を行う。この場合の設定の仕方は実施例１と同様である。その後ステップＳ４１１へ進む。

被写体の光軸方向の移動量が所定値より小さい場合はステップＳ４０９へ進み、静止被写体か移動被写体かの判定及びスキャン範囲の設定を行う。

ステップＳ４１１でのスキャンが終了したならば、ステップＳ１３１２において１１枠のＡＦ評価値がピークとある位置へフォーカスレンズ群３を制御する。

その他の処理は実施例１と同じである。

実施例１・実施例２は、ライブビューの際のＡＦに適用可能である。

このように、主被写体が存在する可能性の高い中央枠の大きさを他のＡＦ枠に比べて大きくなるように設定することで、主被写体を同じ枠でとらえられる可能性が増し、より精度の高いＡＦ評価値信号が得られる。このため、ピーク位置の予測精度や静止被写体が移動被写体かの判定精度が向上し、適正なスキャン範囲の設定ができる。

なお、上述の実施例の一部を適宜組み合わせてもよい。また、上述の実施例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／無線通信を用いてプログラムを実行可能なコンピュータを有するシステム又は装置に供給し、そのプログラムを実行する場合も本発明に含む。従って、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、コンピュータに供給されて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可能である。すなわち、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など、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憶媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリでもよい。また、プログラムの供給方法としては、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を記憶し、接続のあったクライアントコンピュータはがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法も考えられる。

本実施例によれば、低コストで高精度なフォーカス制御が可能な撮像装置、撮像システム、撮像装置の制御方法、プログラム、および、記憶媒体を提供することができる。

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。

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
３１ 撮影レンズ鏡筒
５ 固体撮像素子（センサー）
６ 撮像回路
７ Ａ／Ｄ変換回路
８ 画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）
９ Ｄ／Ａ変換回路
１０ 液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置
１２ 画像データを記憶する記憶用メモリ
１１ 圧縮伸長回路
１３ ＡＥ処理回路
１４ スキャンＡＦ処理回路
１５ 演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ
１６ タイミングジェネレータ
１７ センサードライバー
２１ 絞り駆動モータ
１８ 絞り駆動モータ２１を駆動制御する第一モータ駆動回路
２２ 駆動するフォーカス駆動モータ
１９ フォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第ニモーター駆動回路
２３ ズーム駆動モータ
２０ ズーム駆動モータ２３を駆動制御する第三モータ駆動回路
２４ 操作スイッチ
２５ ＥＥＰＲＯＭ
２６ 電池
２８ ストロボ発光部
２７ 閃光発光を制御するスイッチング回路
２９ 警告表示などを行うＬＥＤなどの表示素子
３０ 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
３２ ＡＦ補助光３２を駆動するためのＡＦ補助光駆動回路
３３ ＡＦ補助光
３４ 振れ検出回路
３５ 振れ検出センサー
３６ 顔検出回路

Claims (12)

1. フォーカスレンズを移動させる範囲を設定する設定手段と、
   前記フォーカスレンズを前記設定手段により設定された範囲において移動させながら得られる撮像手段からの出力信号に基づいて焦点状態を判断し、当該焦点状態に基づいて、被写体像が合焦となる合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるように制御する制御手段と、
   前記制御手段による複数回の合焦位置への前記フォーカスレンズの制御で得られた前記フォーカスレンズの複数の合焦位置に基づいて、次の撮影における被写体位置に対応する前記フォーカスレンズの位置を予測する予測手段と、
   被写体が静止被写体か移動被写体かを判定する判定手段とを有し、
   前記設定手段は、前記予測手段が予測した前記フォーカスレンズの位置を中心として前記範囲を設定すると共に、前記予測手段が予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測の直前の回に撮影した画像に対する合焦位置との間隔が予め設定された閾値以下であって、前記判定手段により被写体が移動被写体であると判定された場合に、前記閾値を超える場合に設定される範囲よりも広い範囲を設定することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記設定手段は、前記間隔が前記閾値以下の場合に、前記フォーカスレンズを移動させながら焦点状態の判断が可能な全範囲を前記範囲として設定することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。
3. 前記設定手段は、前記間隔が前記閾値以下の場合を除いて、予め決められた時間内で前記制御手段により合焦が得られるように前記範囲を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節装置。
4. 前記判定手段は、撮影画面内に設定された複数の焦点検出領域に対応するそれぞれの前記撮像手段からの出力信号に応じた焦点状態に基づいて被写体が静止被写体か移動被写体かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
5. 前記予測手段が予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測をする直前の回に撮影された画像の合焦位置との間隔が予め設定された閾値以下である前記焦点検出領域の数が、第１の静止被写体判定所定値以上である場合、または前記焦点検出領域の数が前記第１より小さい第２の静止被写体判定所定値以上かつ前記間隔が前記予め設定された閾値を超える前記焦点検出領域の数が第１の移動被写体判定所定値以下の場合は、静止被写体と判定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. 前記予測手段が予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測をする直前の回に撮影した画像に対する合焦位置との間隔が予め設定された閾値を超える前記焦点検出領域の数が第２の移動被写体判定所定値以上である場合、または前記制御手段により判断された焦点状態の信頼性があると判定された前記焦点検出領域の数が、当該信頼性がないと判定された前記焦点検出領域の数と比べて、所定値以下の場合は、移動被写体と判定することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
7. 前記予測手段が予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測の直前の回に撮影した画像に対する合焦位置との間隔が予め設定された閾値以下であって、前記判定手段により被写体が移動被写体であると判定された場合に、前記複数の焦点検出領域の情報に基づいて次の撮影における被写体位置の予測可否を判定する予測可否判定手段を更に有し、前記設定手段は、被写体位置の予測が不可能な場合に、予測が可能な場合に設定される範囲よりも広い範囲を設定することを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。
8. 前記予測可否判定手段は、前記複数の焦点検出領域のうち、中央部分に配置される焦点検出領域もしくは中央部分の上部に配置される焦点検出領域において焦点状態に信頼性があると判断された前記焦点検出領域の中で、被写体の移動量が最大である焦点検出領域において、前記フォーカスレンズの複数の焦点状態を表す評価値の極大値位置の移動方向が単一方向に変位している場合に、被写体位置の予測が可能と判定することを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
9. 前記予測手段は、連続撮影の際に、該連続撮影で得られた複数の画像に対する前記フォーカスレンズの複数の合焦位置に基づいて、次の撮影における合焦位置を予測することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
10. 前記予測手段は、所定値以下の被写体の移動量は零であるとして、次の撮影における合焦位置を予測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. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置と、撮像手段とを有することを特徴とする撮像装置。
12. フォーカスレンズを移動させる範囲を設定する設定工程と、
    前記フォーカスレンズを前記設定工程で設定された範囲において移動させながら得られる撮像手段からの出力信号に基づいて焦点状態を判断し、当該焦点状態に基づいて被写体像が合焦となる合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させるように制御する制御工程と、
    前記制御工程での複数回の合焦位置への前記フォーカスレンズの制御で得られた前記フォーカスレンズの複数の合焦位置に基づいて、次の撮影における被写体位置に対応する前記フォーカスレンズの位置を予測する予測工程と、
    被写体が静止被写体か移動被写体かを判定する判定工程を有し、
    前記設定工程では、前記予測工程で予測した前記フォーカスレンズの位置を中心として前記範囲を設定すると共に、前記予測工程で予測した前記フォーカスレンズの位置と、前記予測の直前の回に撮影した画像に対する合焦位置との間隔が予め設定された閾値以下であって、前記判定工程により被写体が移動被写体であると判定された場合に、前記閾値を超える場合に設定される範囲よりも広い範囲を設定することを特徴とする焦点調節方法。

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