JP6300550B2 - 自動合焦装置、および自動合焦方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動合焦装置、および自動合焦方法に関し、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。

この方式の１つとして、次のスキャン方式が知られている。即ち、焦点検出範囲の全域に亘ってフォーカスレンズを駆動しながら撮像素子から得られる輝度信号の高域周波数成分に基づく評価値（焦点評価値とも記す）をその都度に記憶していき、記憶した値のうち、その最大値に相当するレンズ位置を合焦位置とする。

また、焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズを動かし、焦点評価値が最大になる位置を合焦位置とする山登り方式（いわゆるＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ＡＦ。コンティニュアスＡＦとも記す）が知られている。

また、ユーザーの画角合わせをサポートするズーム機能に関する技術が有る。即ち、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。

ＡＦ技術と画角合わせをサポートするズーム機能に関する技術について、これまでに画角合わせの際、ズームレンズを広角側に所定位置迄駆動し、その後コンティニュアスＡＦ停止することによってボケを低減する方法がある（特許文献１）。

また、画角合わせの際ズームレンズを所定位置迄駆動する前に、ＡＦを実施することによってライブビューのボケを低減する方法がある（特許文献２）。

特開２０１２−５８５８７号公報 特開２０１１−２５７６９９号公報

しかしながら、特許文献１のカメラではズームレンズを広角側で保持し続けた場合に動体にピントを合わせることが出来なかった。このため、特許文献２のカメラではズームレンズのメカ構成によっては広角側でピントを合わせ直した場合、望遠側にズームレンズを駆動すると大きくピントが外れる場合があった。

本発明は、上述のような問題点に鑑みてなされたものであって、望遠撮像の際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し、さらに画角合わせ中に被写体が距離方向に移動した場合でも画角を合わせつつピントを合わせることを目的とする。

本発明の技術的特徴として、振れ検知手段で検出される振れ情報に基づいてパンニングを判断するパンニング検知ステップと、前記パンニング検知ステップによりパンニングされていると判断された場合に、ズーム位置を広角側に変更し、当該ズーム位置の変更後、前記パンニング検知ステップによりパンニングされていないと判断された場合に、ズーム位置を望遠側に変更するズーム制御ステップと、前記ズーム制御ステップによるズーム位置の広角側への変更の際にズーム位置およびフォーカス位置を記憶する記憶ステップと、フォーカスレンズを移動させて焦点を被写体に合焦させる焦点調節ステップとを有し、前記ズーム制御ステップによる望遠側の変更は、当該記憶されているズーム位置を目標とし、前記焦点調節ステップにおいて、前記ズーム制御ステップによってズーム位置が望遠側へ変更される場合に、前記記憶されているフォーカス位置へ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、望遠撮像の際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しつつ、さらに画角合わせ中に被写体が距離方向に移動した場合でも画角を合わせつつピントを合わせることが可能となる。

本実施形態に係る自動合焦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。 自動合焦装置におけるフレームアウト防止制御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。 初期状態設定の動作を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明に係る自動合焦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、カメラの構成を示すブロック図である。

カメラはズーム機構を含む撮影レンズ１０１、光量を制御する絞り及びシャッター１０２、ＡＥ処理部１０３、撮像素子上に焦点をあわせるためのフォーカスレンズ１０４、焦点調節手段の一例としてのＡＦ処理部１０５を有する。

カメラは、フォーカスレンズを介して得られる被写体像を光電変換して映像信号を出力する撮像素子１０６を有する。また、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Ａ／Ｄ変換部１０７、画像処理部１０８、フォーマット変換部１０９を有する。具体的に、撮像素子１０６は被写体からの反射光を電気信号に変換することで映像信号を出力する。

また、カメラ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、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画像記録部１１１、撮影シーケンスなどシステムを制御するシステム制御部１１２を有する。ＤＲＡＭ１１０は、一時的に画像記憶をするため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。また、システム制御部１１２は、いわゆるコンピュータであって、ＣＰＵやメモリを含んでいる。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していてもよい。

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ＡＦ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、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するためのズーム操作部１２０を有する。操作者はズーム操作部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。また、角速度センサ部１２１は、カメラ自体の動きを検出してカメラ動き情報をシステム制御部１１２に送る。この角速度センサ部を用いてカメラが縦位置の状態で構えられているのか、横位置の状態で構えられているのかを検出することも可能である。

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８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フレームアウト防止制御である。このフレームアウト防止制御が有効となるか無効となるかは、撮影モードスイッチ１１６により切り替え可能とする。図８は、カメラが撮像している被写体の一例を示す図である。ここでは、図８（ａ）に示すように操作者がズームレバーを用いて、ズームを望遠側に操作するズーム制御により、被写体が拡大されている。なお、図８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を行う。次に、ステップＳ２０２では角速度センサ部１２１によって、操作者によるカメラパンニング等のカメラ動き状態（動作条件）を判定する。製品実施形態でのカメラが動いている状態とは前述した角速度センサ部１２１によって得られる出力が所定閾値以上になった場合となる。カメラの動きが検出された場合、ステップＳ２０３へ進み、操作されていない場合、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、カメラ動きが検出されるときとは、ズームレンズ位置（ズーム位置）が望遠側にあり、操作者がカメラを少し動かすだけで、図８（ｂ）に示すように、被写体が画角から大きく外れてしまい、パンニング動作によって被写体をさがすような場合である。

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、ズームレンズの位置を広角側へ移動させる。ズームレンズ位置を広角側へ移動させる際には、不図示のカム軌跡記憶部に記憶されているカム軌跡情報に基づいてズームレンズの移動に伴う像面移動を補正するようにフォーカスレンズ１０４を制御する、所謂コンピュータズーム（カムトレース）動作を行う。なお、システム制御部１１２は広角側に移動する前のズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置、後述する合焦度、ズームレンズを広角側へ移動する前に行われた焦点調節動作におけるレンズ移動方向をＤＲＡＭ１１０に記憶しておく。ここで、本実施形形態では、ズームレンズを広角側へ移動する前に行われた焦点調節動作におけるフォーカスレンズの移動方向は、Ｓ２０１で行われたコンティニュアスＡＦにおけるフォーカスレンズの最終移動方向である。

ズームレンズの位置を広角側に移動することで、図８（ｃ）に示すように、被写体が縮小されるものの図８（ｄ）のように再び被写体を画角内に捉えることができる。本実施形態では、被写体をとらえ直した後でも、システム制御部１１２がカメラ静止と判断する迄ズームが広角側で保持される。その間、コンティニュアスＡＦを実施する（ステップＳ２０４）。

その後、ステップＳ２０５ではシステム制御部１１２によってＳＷ１が保持されているか判定する。ＳＷ１が保持されていれば、ステップＳ２０５に戻り、保持されていなければステップＳ２０６へ進む。ここで、ＳＷ１が保持されていない場合とは、ＳＷ２が操作された場合やＳＷ１の操作が中止された場合である。ステップＳ２０６ではＳＷ２などにより撮影操作されているかを判定する。撮影操作と判定されていればフレームアウト防止制御フローを終了する。撮影操作と判定されていなければステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では角速度センサ部１２１によってカメラの動き量を取得し、カメラがパンニング等で動かされていないかを判定する。まだ、カメラが動かされていればステップＳ２０５へ戻り、カメラが静止している状態ではステップＳ２０８へ進む。

ステップＳ２０８ではシステム制御部１１２はズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置をステップＳ２０３以前で設定しておいたズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置へ移動させる。具体的には、システム制御部１１２はズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置をＤＲＡＭ１１０に記憶したズームレンズ位置およびフォーカスレンズ位置に移動させる。したがって、図８（ｅ）に示すように、再び被写体を画角に捉え直した状態で、ズームレンズ位置を広角側に移動する前のズームレンズ位置とフォーカスレンズ位置に戻すことができる。

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。なお、ステップＳ２０１、ステップＳ２０９のコンティニュアスＡＦは、操作者が操作部１１５を用いて任意に設定のＯＮ／ＯＦＦができるものとする。

ステップＳ２１０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、状態がＯＮの場合、撮影スタンバイ動作を行った後、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、Ｓ２０４およびステップＳ２０９のコンティニュアスＡＦの詳細を図３Ａおよび図３Ｂ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は合焦度判定フラグをＴＲＵＥにする。

ステップＳ３０２ではシステム制御部１１２は設定した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。また、焦点評価値とは、撮像素子１０６から読み出されたアナログ映像信号をＡ／Ｄ変換部１０７がデジタル信号に変換し、その出力から画像処理部１０８が輝度信号の高周波成分を抽出した値のことである。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。焦点評価値を取得するとは、ＡＦ処理部１０５がＡＦ制御における判断のためにメモリに記憶されている焦点評価値を読み出すことである。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。ＡＦ枠は単数でもよいし、複数でもよいが、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Ｓ３０３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Ｓ３０４以降に用いる焦点評価値として設定し直す。本実施形態では、ＡＦ処理部１０５で求めたＡＦ枠内の最大値ＡをＡＦ枠内における輝度の最大最小値の差分で割った値を合焦度として使用する。

ステップＳ３０４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。ここでは、Ｓ３０３で求められた焦点評価値に基づいて、合焦度を高、中、低の３段階で決定することにする。また、ステップＳ２０３以前のズームレンズ位置にて合焦度が中以上であればステップＳ２０３、ステップＳ２０８後の初回の合焦度はステップＳ２０３以前のズームレンズ位置で得られた合焦度を使用する。

ステップＳ３０５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、状態がＯＮ（オン）の場合、ステップＳ３２７へ進み、合焦度判定フラグをＦＡＬＳＥにして本処理を終了する。状態がＯＦＦ（オフ）の場合、ステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０６ではフレーミングアシスト機能有効かつ合焦度「中」以上もしくは、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Ｓ３２３へ進み、ＦＡＬＳＥの場合、ステップＳ３０７へ進む。

ステップＳ３０７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Ｓ３０８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Ｓ３０９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Ｓ３２８へ進む。

ステップＳ３２８では、ズームアウト防止制御が有効になっているかを判断し、有効になっていればステップＳ３２９へ進み、有効でなければステップＳ３１２へ進む。ステップＳ３２９についての詳細は後述する。

ステップＳ３１０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し、「今回の焦点評価値」が大きい場合、ステップＳ３１１へ進み、「今回の焦点評価値」が大きくない場合、ステップＳ３１８へ進む。

ステップＳ３１１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Ｓ３１２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Ｓ３１３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Ｓ３１４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Ｓ３１５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ＡＦ範囲の端に位置するか否かを判定し、端に位置する場合、ステップＳ３１６へ進み、端に位置していない場合、ステップＳ３１７へ進む。

ステップＳ３１６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Ｓ３１７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。ここで、後述するステップＳ３２４、ステップＳ３２９のステップＳ９０５、ステップＳ９１０、ステップＳ９１１にてフォーカス駆動量＝０とフォーカスレンズ駆動設定されている場合には、所定量を０とする。

今回の実施形態において、前述した移動量は通常ピントが合っていない状態が所定時間続くと大きく設定する。しかし、フレームアウト防止制御が有効になっている場合は、画角内で被写体が動いている場合に、誤ＡＦして誤ったピント位置へフォーカスを駆動するとボケが目立つことを考慮し、前述した制御が有効な場合では移動量を大きくする条件を制限する。この条件は、例えば合焦度の閾値を変更したり、所定時間ピントが有っていないと判断する時間の閾値を長めに設定するなどの方法を採用すれば良い。また、被写体の動き量が大きい場合にはより厳しく制限しても良い。また、合焦度の閾値は、絞り値や被写体の明るさに応じて変更してもよい。例えば、大きく絞った場合に閾値を低くしたり、絞り値が大きいほど低く設定することが考えられる。また、被写体が暗い（被写体の明るさが低い）場合に閾値を低くしたり、被写体が暗いシーンほど低く設定することが考えられる。このように、閾値の設定を変更することで、フォーカス移動量を小さく抑えたり、大きくしたりすることができる（所謂、山登り制御状態に遷移しにくくしたり、しやすくしたりできる）。また、被写体の動き量が所定値以上の場合には、被写体の動き量が所定値よりも小さい場合に比べて、フォーカス移動量を小さく設定してもよい。

ステップＳ３１８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Ｓ３１９へ進み、所定量より大きくない場合ステップＳ３１４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Ｓ３１９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し、０より大きい場合、ステップＳ３２０へ進み、０より大きくない場合、ステップＳ３１４へ進む。

ステップＳ３２０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Ｓ３１３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Ｓ３２１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Ｓ３２２ではシステム制御部１１２は取得カウンタを０とする。

ステップＳ３２３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し、所定割合以上の変動をした場合、ステップＳ３２５へ進み、所定割合以上の変動をしていない場合、ステップＳ３２４へ進む。

ステップＳ３２４ではシステム制御部１１２はフォーカスレンズ１０４のフォーカス移動量を０とする。

ステップＳ３２５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Ｓ３２６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。

以上のようにして、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４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）を判定し、状態がＯＮの場合、ステップＳ５０５へ進み、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）を判定し、状態がＯＮの場合、ステップＳ５０３へ進み、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４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５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）後の状態かを判別し、ＴＲＵＥの場合はＳ６０３へ進み、ＦＡＬＳＥの場合はＳ６０６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、所定時間内であればステップＳ６０３へ進み、そうでなければステップＳ６０６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Ｓ６０６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２０２の前に実行していたＳ２０１におけるコンティニュアスＡＦにて算出した合焦度で更新する。

ステップＳ６０６ではシステム制御部１１２はステップＳ３０４、もしくはステップ６０５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、ステップＳ６０７へ進み、合焦度が「高」ではない場合、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、ステップＳ６０９へ進み、合焦度が「中」ではない場合、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Ａよりも範囲を広げた範囲とする。

ステップＳ６１０ではシステム制御部１１２は予め記憶してあるＡＦ可能範囲全域であるスキャン範囲Ｃに設定する。

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６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５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５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。

次に、図４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７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。

次に、図３Ｂに示すフローチャートのステップＳ３２９のフォーカスレンズ駆動設定について図９のフローチャートを参照して説明する。

まず、ステップＳ９０１にてシステム制御部１１２はフレームアウト防止制御にてズームアウトされたかどうかを判定する。ズームアウトされていればステップＳ９０２へ進み、ズームアウトされていなければステップＳ９０３へ進む。ステップＳ９０２ではＤＲＡＭ１１０に記憶されているズームアウト前の合焦度が所定閾値より低いかどうかを判断する。所定閾値より低い場合はステップＳ９０４へ進み、所定閾値より低くなければステップＳ９０５へ進む。ステップＳ９０４ではフォーカスレンズの移動方向を前回設定した方向に対して反転して処理を終了する。ここで反転させる理由としては、ズームアウトにより画角が変わっていることを考慮し、初期状態から合焦位置を探索させる制御を行うためである。初期状態で一定のフォーカスレンズの移動方向を設定するとズーム動作などでコンティニュアスＡＦが何回もリスタートさせられると所定同一方向にピントがずれ続ける為、なるべく初期状態は同じピント位置から探索を開始させる目的がある。ステップＳ９０５ではフォーカス移動量を０として処理を終える。なお、フレームアウト防止制御が有効なっている場合は、動体をフレーミングしている可能性が高い為、誤ＡＦ等を考慮してステップＳ９０５のようにフォーカスレンズを動かさずに無駄なピント追従を削減する。ステップＳ９０３ではズームインされたかどうかを判定する。ズームインされていなければステップＳ９１１へ進み、フォーカス移動量を０として処理を終了し、ズームインされていればステップＳ９０６へ進む。ステップＳ９０６ではズームアウト前のズーム位置よりもズームインした後のズーム位置が広角側もしくは同じ位置にあればステップＳ９０７へ進み、ズームアウト前のズーム位置よりもズームインした後のズーム位置が望遠側にあればステップＳ９０８へ進む。ステップＳ９０８ではステップＳ９０４同様、フォーカスレンズの移動方向を反転させる。反転する理由はステップＳ９０４同様である。ステップＳ９０７ではＤＲＡＭ１１０にて記憶しているズームアウト前の合焦度が低いかどうかを判定する。合焦度が低ければステップＳ９０９へ進み、ＤＲＡＭ１１０に記憶しているズームアウト前のフォーカスレンズの駆動方向を設定して処理を終える。ここで、記憶されているフォーカスレンズの移動方向を採用する理由は、ズームアウト前の画角に戻った可能性を考慮して過去にピント追従した結果を継続させる目的がある。ステップＳ９０７にて合焦度が低いと判定されていなければ元のズーム位置（画角）にて有る程度ピント追従できていたとしてステップＳ９１０へ進み、フォーカス移動量を０として処理を終える。

上述のように動作させることにより、望遠側でピントが合っていた場合、広角側から望遠側へズームレンズ位置が戻った場合（目標位置とした場合）に、元の被写体距離に対応するフォーカス位置を目標位置としてフォーカスレンズを移動させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、カメラの動き検出によるパンニング検知をし、望遠撮像の際に被写体が画角から外れた場合であっても、画角合わせした後に被写体からピントが外れることを防ぐことができる。そして、撮影準備の際に合焦すべき主被写体に素早くピントを合わせることができる。

例えば、望遠撮影シーンにて被写体が一旦画角から外れた後に、広角側に一旦ズームを引いて画角合わせを行う場合、望遠側にズームを戻した時点で、素早くピントを合わせることができる。また、フレームアウト防止制御がされている場合に広角側にズームが駆動された直後は、ズーム駆動前の合焦度が所定閾値以上得られていればフォーカスレンズを停止した状態（監視）からＣｏｎｔｉＡＦを開始する。また、ズーム駆動前の合焦度が所定閾値以上得られていない場合は微小駆動（ウォブリング）からＣｏｎｔｉＡＦを開始するようにする。言い換えると、合焦度が第一の合焦度の場合には、合焦度が第一の合焦度よりも小さい第二の合焦度の場合よりも、フォーカスレンズを駆動させる範囲を小さくすることで、広角側でも素早くピントを合わせることができる。

したがって、撮影するシーンが変化した場合においても、撮影準備時に合焦すべき被写体からピントが外れることを防ぐことができる。

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レンズ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レンズ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、ズームレンズ位置を広角側にしたり、ズームレンズ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。

また、本実施形態では、カメラの動き検出（パンニング検知）をして、パンニングされた場合にズームを広角側に変更し、カメラの動きが静止の状態になった場合にズームを望遠側に戻すこととした。しかしながら、操作者によるズーム操作部の操作の状態を判定することで、ズームを広角側にしたり望遠側に戻したりする動作を制御するようにしてもよい。具体的には、システム制御部はズーム操作部が押下（第１の操作）されたか否かを判定する。ズーム操作部が操作された場合、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。その後、システム制御部は押下され続けているズーム操作部が解除（第２の操作）されたか、すなわち操作者がズーム操作部を離したか否かを判定する。そして、解除された場合には、システム制御部はズーム位置を以前の望遠側の位置へ移動させる。ここで、操作者がズーム操作部の押下を解除するときとは、被写体を画角の略中央に捉えた場合と考えられる。

１０１ 撮影レンズ
１０２ 絞り及びシャッター
１０３ ＡＥ処理部
１０４ フォーカスレンズ部
１０５ ＡＦ処理部
１０６ 撮像素子
１０７ Ａ／Ｄ変換部
１０８ 画像処理部
１０９ フォーマット変換部
１１０ ＤＲＡＭ
１１１ 画像記録部
１１２ システム制御部
１１３ ＶＲＡＭ
１１４ 操作表示部
１１５ 操作部
１１６ 撮影モードスイッチ
１１７ メインスイッチ
１１８ 撮影スタンバイスイッチ
１１９ 撮影スイッチ
１２０ ズーム操作部
１２１ 角速度センサ部

Claims (8)

1. 振れ検知手段で検出される振れ情報に基づいてパンニングを判断するパンニング検知手段と、
   前記パンニング検知手段によりパンニングされていると判断された場合に、ズーム位置を広角側に変更し、当該ズーム位置の変更後、前記パンニング検知手段によりパンニングされていないと判断された場合に、ズーム位置を望遠側に変更するズーム制御手段と、
   前記ズーム制御手段によるズーム位置の広角側への変更の際にズーム位置およびフォーカス位置を記憶する記憶手段と、
   フォーカスレンズを移動させて焦点を被写体に合焦させる焦点調節手段とを有し、
   前記ズーム制御手段による望遠側の変更は、前記記憶手段に記憶されているズーム位置を目標とし、
   前記焦点調節手段は、前記ズーム制御手段によってズーム位置が望遠側へ変更される場合に、前記記憶されているフォーカス位置へ前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする自動合焦装置。
2. 前記焦点調節手段は、前記ズーム制御手段によりズーム位置が広角側に変更される前の合焦度が所定値以上である場合に、前記ズーム制御手段によりズーム位置が望遠側に変更された後、前記ズーム位置が広角側に変更される前のフォーカス位置へ移動させることを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
3. 前記所定値は、第一の絞り値の場合の所定値よりも前記第一の絞り値よりも大きい第二の絞り値の場合の所定値の方が低く設定することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦装置。
4. 前記所定値は、被写体の明るさが第一の明るさの場合の所定値よりも前記第一の明るさよりも暗い第二の明るさの場合の所定値の方が低く設定することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦装置。
5. 前記記憶手段は、前記ズーム制御手段によるズーム位置の広角側への変更の際に、ズームレンズ位置が広角側に変更される前に行われた焦点調節におけるフォーカスレンズの最終移動方向と、合焦度の少なくともいずれか一方を記憶することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動合焦装置。
6. 前記焦点調節手段は、前記ズーム制御手段によりズーム位置が望遠側に変更されることに応じて前記ズーム位置が広角側に変更される前のフォーカス位置へ前記フォーカスレンズを移動させた後、前記フォーカスレンズを焦点評価値が大きくなる方向に移動させながら前記焦点評価値のピーク位置を求めるＡＦ動作を実行することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動合焦装置。
7. 前記ＡＦ動作ではフォーカスの方向を前記ズーム制御手段によるズーム位置の広角側への変更の前に行っていた焦点調節動作にて決定した方向とすることを特徴とする請求項６に記載の自動合焦装置。
8. 振れ検知手段で検出される振れ情報に基づいてパンニングを判断するパンニング検知ステップと、
   前記パンニング検知ステップによりパンニングされていると判断された場合に、ズーム位置を広角側に変更し、当該ズーム位置の変更後、前記パンニング検知ステップによりパンニングされていないと判断された場合に、ズーム位置を望遠側に変更するズーム制御ステップと、
   前記ズーム制御ステップによるズーム位置の広角側への変更の際にズーム位置およびフォーカス位置を記憶する記憶ステップと、
   フォーカスレンズを移動させて焦点を被写体に合焦させる焦点調節ステップとを有し、
   前記ズーム制御ステップによる望遠側の変更は、当該記憶されているズーム位置を目標とし、
   前記焦点調節ステップにおいて、前記ズーム制御ステップによってズーム位置が望遠側へ変更される場合に、前記記憶されているフォーカス位置へ前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする自動合焦方法。

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