JP6399851B2

JP6399851B2 - 撮像装置、その制御方法、および制御プログラム

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Publication number: JP6399851B2
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Inventors: 敦也川西
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Description

本発明は、デジタルカメラなどの撮像装置、その制御方法、および制御プログラムに関し、特に、撮影レンズユニットの交換が可能な撮像装置に関する。

一般に、撮像装置として所謂一眼レフカメラが知られており、従来、一眼レフカメラにおいては静止画撮影が主流である。ところが、一眼レフカメラの多機能化および高性能化によって、近年、動画撮影の需要が高まりつつある。また、従来から一眼レフカメラではオートフォーカスを行う際、専用のＡＦセンサを用いて位相差検出方式による焦点検出が行われていた。近年、加えて、一眼レフカメラにおいても、撮像素子で得られた画像信号の鮮鋭度を示す焦点信号を生成し焦点信号が最大となる位置にフォーカスレンズを移動させてＡＦ制御を行う所謂コントラスト方式が行われつつある。コントラスト方式によるＡＦ制御では、所謂ワンショットＡＦとしての「素早さ」および「正確さ」のみではなく、コンティニュアスＡＦとしての「自然さ」および「静かさ」などのピントを合わせる過程における品質も要求されている。

一眼レフカメラなどのレンズ交換式のカメラにおいて、上述の要求を実現するためには、撮影レンズユニット（以下レンズユニットと呼ぶ）において光学、メカ、および電気などのあらゆる側面における適切な設計が不可欠である。しかしながら、動画撮影の際のコンティニュアスＡＦを意識して設計されたレンズユニットばかりでなく、静止画撮影の際のワンショットＡＦを前提として設計されたレンズユニットも存在する。このため、カメラ本体では、装着されたレンズユニットに応じて可能な限り動画撮影に適したＡＦ制御を行う必要がある。

例えば、レンズ交換式のカメラにおいて、撮影モードに応じたＡＦ制御を行うようにしたものがある（特許文献１参照）。

特開２００４−１２００１１号公報

ところが、特許文献に記載のカメラにおいては、動画撮影と静止画撮影とにおいてＡＦ制御を切り替えているだけであって、カメラ本体に装着されたレンズユニットの制御特性に応じてＡＦ制御を行っていない。

ここで、コントラスト方式において、一般的なコンティニュアスＡＦ制御であるウォブリング動作について説明する。

ウォブリング動作とは、フォーカスレンズを光軸に沿って連続的に振動させて、振動先の至近側／無限側の焦点信号の大小関係を確認しつつ、焦点信号が大きくなる方向に振動中心位置を移動させる動作である。ここでは、ピント合わせの必要が生じた場合には、焦点深度内において細かくフォーカスレンズを駆動させて合焦方向を探索することが可能となる。このため、誤った方向に大きくボケることなくスムーズなピント合わせを実現することができる。

例えば、顔検出又は被写体追尾などの技術と併用して、任意の被写体に対してピント合わせを行いたい場合などにウォブリング動作は有効である。さらに、手振れなどによってＡＦ枠に対して被写体の出入りが生じた場合にもウォブリング動作は有効である。そして、焦点信号が変動してコンティニュアスＡＦ制御の再起動が必要とされた場合においても、不用意なピント移動を抑制する効果が期待できる。

図６は、レンズ交換式のカメラで行われるウォブリング動作を説明するための図である。そして、図６（ａ）は動画撮影用のレンズユニットを装着した場合のウォブリング動作を示す図であり、図６（ｂ）は静止画撮影用のレンズユニットを装着した場合の山登り動作を示す図である。

図６（ａ）に示すように、動画撮影用のレンズユニットを装着した際には、合焦時の位置から不意に焦点信号が変化しても、ウォブリングによって順次フォーカスレンズを振動させる。これによって、焦点信号が大きくなる方向に振動中心位置を移動させてピントの維持を行う。動画撮影用のレンズユニットにおいては、上述のようなウォブリング動作を行うコンティニュアスＡＦを意識して設計される。

ところが、図６（ｂ）に示す静止画撮影用のレンズユニットを装着すると、フォーカスレンズ駆動のメカ的な制約に起因して上述のウォブリング動作で必要な小パルス駆動および連続的な反転動作を行うことができない。このため、ＡＦ開始とともに「山登り動作」を行うことを余儀なくされる。そして、合焦位置がそれほど変化していない場合においても、不用意にピントが変化して画像の品位が損なわれてしまう。

そこで、本発明の目的は、静止画撮影用のレンズユニットを装着した際においても安定してコンティニュアスＡＦを行うことのできる撮像装置、その制御方法、および制御プログラムを提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明による撮像装置は、光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズを有するレンズユニットが着脱可能に装着された撮像装置であって、前記レンズユニットを介して被写体像が結像され、当該被写体像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、前記画像信号が示す画像において被写体に対する焦点を検出する焦点検出領域を設定して、当該焦点検出領域から得られた焦点検出信号に応じて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動制御して焦点調節を行う焦点調節手段とを有し、前記焦点調節手段は、制御モードとして、少なくとも前記フォーカスレンズを連続的に振動させつつ前記焦点検出信号の信号値の増減に応じて前記フォーカスレンズの振動の中心位置を移動させる第１の制御モードと、前記フォーカスレンズを同一の方向に移動させつつ前記焦点検出信号の信号値が最大となる位置を探索する第２の制御モードと、前記フォーカスレンズを停止させて前記焦点検出信号の信号値の変動を監視する第３の制御モードとを備え、前記第３の制御モードにおいて前記焦点検出信号の信号値の変動が所定の閾値以上のとき、他の前記制御モードへと移行し、前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合において、前記第３の制御モードにおける前記閾値は、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量に応じて異なることを特徴とする。

本発明によれば、静止画撮影用のレンズユニットを装着した際においても安定してコンティニュアスＡＦを行うことができる。

本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。図１に示すカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである（その１）。図１に示すカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである（その２）。図２Ａおよび図２Ｂに示すウォブリング動作を説明するためのフローチャートである。図３に示すウォブリング動作の際の時間の経過に連れたフォーカスレンズＬ１０５の位置を説明するための図である。本発明の第２の実施形態によるカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである（その１）。本発明の第２の実施形態によるカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである（その２）。レンズ交換式のカメラで行われるウォブリング動作を説明するための図であり、（ａ）は動画撮影用のレンズユニットを装着した場合のウォブリング動作を示す図、（ｂ）は静止画撮影用のレンズユニットを装着した場合のウォブリング動作を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態による撮像装置の一例について図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態による撮像装置の一例についてその構成を示すブロック図である。

図示の撮像装置は、例えば、レンズ交換式のカメラであり、カメラ本体Ｃ１００には撮影レンズユニット（以下単にレンズユニットと呼ぶ）Ｌ１００が装着されている。そして、レンズユニットＬ１００は、カメラ本体Ｃ１００に対して着脱可能である。

被写体像（光学像）がレンズユニットＬ１００に規定された撮影光学系を介して、カメラ本体Ｃ１００に備えられた撮像素子Ｃ１０１に結像する。撮影光学系は、第１の固定レンズ（第１レンズ群）Ｌ１０１、ズームレンズＬ１０２、絞りＬ１０３、第２の固定レンズ（第２レンズ群）Ｌ１０４を備えている。ここでは、第１レンズ群Ｌ１０１が被写体側に位置する。

ズームレンズＬ１０２は光軸に沿って移動可能であって変倍を行うためのレンズである。絞りＬ１０３は光量を調整するためのものである。さらに、撮影光学系は、変倍に伴う像面変動を補正するとともにフォーカス（ピント合わせ）を行うためのフォーカスレンズＬ１０５を有している。

なお、図１に示すレンズユニットＬ１００においては、各レンズは１枚のレンズによって構成されていてもよく、複数枚のレンズによって構成されていてもよい。

カメラ本体Ｃ１００に備えられた撮像素子Ｃ１０１は、ＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサであり、被写体像を光電変換してアナログ信号（電気信号）を出力する。なお、撮像素子Ｃ１０１を、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の各々に対して１つ設けるようにしてもよい。

ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータＣ１０２は撮像素子Ｃ１０１の出力であるフナログ信号をサンプリングして、ゲイン調整およびデジタル変換を行って、デジタル画像信号（カメラ信号）を出力する。カメラ信号処理回路Ｃ１０３はＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータＣ１０２の出力であるカメラ信号に対して各種の画像処理を行って、画像データを生成する。

カメラ信号処理回路Ｃ１０３には、被写体検出部Ｃ１０３１および焦点信号抽出部Ｃ１０３２が備えられている。被写体検出部Ｃ１０３１は、前述のカメラ信号に対して既知の顔認識処理を行って、撮影画面における人物の顔領域を検出する。そして、被写体検出部Ｃ１０３１はその検出結果を焦点信号抽出部Ｃ１０３２に送る。

顔認識処理においては、例えば、カメラ信号における各画素の階調色に応じて肌色領域を抽出する、そして、予め登録された顔の輪郭プレートと肌色領域とのマッチング度に応じて顔領域を検出する。さらには、抽出された目、鼻、および口などの顔の特徴点からパターン認識を行って顔領域を検出するようにしてもよい。なお、被写体検出部Ｃ１０３１を、被写体を追尾する機能を備えた被写体追尾処理回路としてもよい。

焦点信号抽出部Ｃ１０３２は、被写体検出部Ｃ１０３１で検出された被写体領域（つまり、顔領域）に応じて、焦点検出の際に用いる領域（焦点検出領域）を決定する。そして、焦点信号抽出部Ｃ１０３２は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータＣ１０２からの出力であるカメラ信号において焦点検出領域に対応する画素の出力から、高周波成分および当該高周波成分から生成した輝度差成分などを抽出して焦点検出信号（以下単に焦点信号と呼ぶ）を生成する。

この焦点信号は、コントラスト評価値信号とも呼ばれ、撮像素子Ｃ１０１からの出力に基づいて生成される画像の鮮鋭度（コントラスト状態）を示す。この鮮鋭度は撮影光学系の焦点状態によって変化するので、結果的に焦点信号は撮影光学系の焦点状態を示す信号となる。

表示装置Ｃ１０４はカメラ信号処理回路Ｃ１０３で生成された画像データに応じた画像を表示する。記録装置Ｃ１０５はカメラ信号処理回路Ｃ１０３で生成された画像データを磁気テープ、光ディスク、又は半導体メモリなどの記録媒体に記録する。

カメラマイクロコンピュータ（撮像装置制御部：以下カメラマイコンという）Ｃ１０６はカメラ信号処理回路Ｃ１０３の出力（つまり、焦点信号）に基づいて、フォーカスアクチュエータ（フォーカスレンズ駆動源）Ｌ１０８を制御してフォーカスレンズＬ１０５を光軸に沿って移動させる。なお、この動作は主にカメラマイコンＣ１０６に備えられた焦点調節制御部Ｃ１０６１によって行われる。

レンズユニットＬ１００には、レンズマイクロコンピュータ（レンズ制御部：以下レンズマイコンという）Ｌ１０６が備えられている。このレンズマイコンＬ１０６はカメラマイコンＣ１０６と通信を行って各種情報を相互に送受信する。レンズマイコンＬ１０６にはレンズＡＦ制御部Ｌ１０６１が備えられ、レンズＡＦ制御部Ｌ１０６１は焦点調節制御部Ｃ１０６１によって求められたフォーカスレンズＬ１０５の目標位置に基づいて、フォーカスアクチュエータＬ１０８を駆動制御してフォーカス制御を行う。

また、レンズＡＦ制御部Ｌ１０６１は、変倍の際にはズームトラッキングデータ（ズームトラッキングカム）に基づいて、ズームレンズアクチュエータ（ズームレンズ駆動源）Ｌ１０７を駆動制御して、ズームレンズＬ１０２を移動させるズームトラッキング制御を行う。これによって、変倍に伴う像面変動（ボケ）を防止する。

ズームアクチュエータＬ１０７およびフォーカスアクチュエータＬ１０８の各々は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ、およびボイスコイルモータなどを備えている。

図２Ａおよび図２Ｂは、図１に示すカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである。なお、図示のフローチャートに係る処理は、カメラマイコンＣ１０６に備えられた焦点調節制御部Ｃ１０６１の制御下で行われる。

カメラマイコンＣ１０６はレンズマイコンＬ１０６との通信によってフォーカスレンズＬ１０５の駆動および位置の管理を行う。コンティニュアスＡＦ制御を開始すると、カメラマイコンＣ１０６は、カメラ本体Ｃ１００に装着されたレンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであるか否かを判定する（ステップＳ３０１）。

ここで、動画撮影用レンズとは、ウォブリング動作に必要なフォーカスレンズＬ１０５の小パルス駆動および連続的な反転動作が可能であるレンズである。さらに、動画撮影用レンズとは、コンティニュアスＡＦに要求される「自然」で「静か」な制御が実現可能な光学的、メカ的、および電気的に適切な設計がなされたレンズをいう。

レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであると（ステップＳ３０１において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は動画撮影用レンズの初期設定として、コンティニュアスＡＦの制御状態（制御モードともいう）をウォブリング（第１の制御モード）に設定する（ステップＳ３０２）。一方、レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズでないと（ステップＳ３０１において、ＮＯ）、つまり、静止画撮影用レンズであると、カメラマイコンＣ１０６は静止画撮影用レンズの初期設定として、コンティニュアスＡＦの制御状態を山登り（第２の制御モード）に設定する（ステップＳ３０３）。

ステップＳ３０２又はＳ３０３の処理の後、カメラマイコンＣ１０６は現在の制御状態を判定する（ステップＳ３０４）。制御状態がウォブリングであると、カメラマイコンＣ１０６は、合焦状態にあるか否かを判定する合焦判別処理を行う（ステップＳ３０５）。

例えば、カメラマイコンＣ１０６はフォーカスレンズＬ１０５の位置の履歴に応じて所定回数、同一のエリアで往復していると合焦状態にあると判定する。なお、合焦状態の判定に用いる条件は、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

続いて、カメラマイコンＣ１０６は合焦判別処理の結果に応じて合焦であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。合焦でないと（ステップＳ３０６において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、撮像画面において焦点検出領域が移動中であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。

ここで、焦点検出領域が移動中であるとは、例えば、顔検出の際又は被写体追尾の際にコンティニュアスＡＦの対象となる被写体が撮像画面で２次元方向に移動することに伴って、焦点検出領域の座標が動的に変化する状態をいう。

つまり、焦点検出領域が移動中であるとは、被写体自体の動きが速い場合又は被写体の前を障害物が横切って追尾対象を誤る場合を意味することになる。このような場合には、焦点検出領域が固定されている場合に比べて焦点信号の変動量が大きくなるので、不用意に山登り動作に移行しないことが望ましい。

焦点検出領域が移動中でないと（ステップＳ３０７において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１０の方向判別処理に使用する閾値Ａを設定する（ステップＳ３０８）。焦点検出領域が移動中であると（ステップＳ３０７において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１０の方向判別処理に使用する閾値Ｂを設定する（ステップＳ３０９）。閾値Ｂは閾値Ａよりも大きい値とする。

カメラマイコンＣ１０６はウォブリング動作の結果に応じて合焦点の存在する方向が特定できるか否かを判定する方向判別処理を行う（ステップＳ３１０）。

例えば、カメラマイコンＣ１０６は、フォーカスレンズＬ１０５の位置の履歴に応じて閾値Ａ又は閾値Ｂ以上、同一の方向に振動中心位置が移動していると、合焦点の存在する方向を特定できると判定する。なお、合焦点の存在する方向を特定する際の条件は、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

次に、カメラマイコンＣ１０６は、方向判別処理の結果に応じて合焦点の存在する方向を特定できるか否かを判定する（ステップＳ３１１）。合焦点の存在する方向を特定できないと（ステップＳ３１１において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は制御状態をウォブリングに設定（つまり、遷移）する（ステップＳ３１２）。

続いて、カメラマイコンＣ１０６はレンズマイコンＬ１０６を制御して、フォーカスレンズＬ１０５を光軸に沿って連続的に振動させる。そして、カメラマイコンＣ１０６は振動先の至近側／無限側の焦点信号の大小関係（つまり、増減）を確認しつつ、焦点信号が大きくなる方向に振動中心位置を移動させるウォブリング動作を行う（ステップＳ３１３）。その後、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３０４の処理に戻る。

なお、ウォブリング動作を行うに当たっては、フォーカスレンズＬ１０５の振動と中心位置移動に伴う１回当たりの像面移動量とをフォーカスＬ１０５の駆動量パラメータとして決定する必要がある。通常、駆動量パラメータはピントを合わせる過程の品質を考慮して、焦点深度内に設定される。基本的にはカメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

ステップＳ３０６において、合焦であると（ステップＳ３０６において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３２９の処理に進む。また、合焦点の存在する方向を特定できると（ステップＳ３１１において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１６の処理に進む。

ステップＳ３０４において、制御状態が山登り（第２の制御モード）であると、カメラマイコンＣ１０６は、焦点信号が最大となるピークが検出されたか否かを判定するピーク判別処理を行う（ステップＳ３１４）。ここでは、例えば、カメラマイコンＣ１０６は、焦点信号値が最大値に対して所定量以上下降するとピークを検出されたと判定する。

なお、ピーク検出の際の条件は、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

続いて、カメラマイコンＣ１０６は、ピーク判別処理の結果に応じて、焦点信号の信号値が最大となるピークが検出されたか否かを判定する（ステップＳ３１５）。ピークが検出されないと（ステップＳ３１５において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は制御状態を山登りに設定する（ステップＳ３１６）。

続いて、カメラマイコンＣ１０６はレンズマイコンＬ１０６を制御して、フォーカスレンズＬ１０５を所定の速度で光軸に沿って駆動し、焦点信号が最大となる位置を探索する山登り動作を行う（ステップＳ３１７）。その後、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３０４の処理に戻る。

なお、山登り動作を行うに当たっては、フォーカスレンズＬ１０５の駆動に伴う単位時間当たりの像面移動量をフォーカスＬ１０５の駆動量パラメータとして決定する必要がある。通常、この駆動量パラメータはピントを合わせる過程の品質を考慮して、焦点深度内に設定される。基本的にはカメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

ステップＳ３１５において、ピークが検出されると（ステップＳ３１５において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３２０の処理に進む。

ステップＳ３０４において、制御状態がピーク戻し（第４の制御モード）であると、カメラマイコンＣ１０６は、フォーカスレンズＬ１０５が設定された目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ３１８）。フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達すると（ステップＳ３１８において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、カメラ本体Ｃ１００に装着されたレンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであるか否かを判定する（ステップＳ３１９）。

レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであると（ステップＳ３１９において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３１２の処理に進む。一方、レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズでないと（ステップＳ３１９において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３２９の処理に進む。

フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達しないと（ステップＳ３１８において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は制御状態をピーク戻しに設定する（ステップＳ３２０）。そして、カメラマイコンＣ１０６は、検出したピーク位置を目標位置に設定して、フォーカスレンズＬ１０５を所定の速度で駆動させるピーク戻し動作を行う（ステップＳ３２１）。その後、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３０４の処理に戻る。

ステップＳ３０４において、制御状態が停止（第３の制御モード）であると、カメラマイコンＣ１０６は、カメラ本体Ｃ１００に装着されたレンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであるか否かを判定する（ステップＳ３２２）。レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズでないと（ステップＳ３２２において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、撮像画面において焦点検出領域が移動中であるか否かを判定する（ステップＳ３２３）。

つまり、焦点検出領域が移動中であるとは、被写体自体の動きが速い場合又は被写体の前を障害物が横切って追尾対象を誤る場合を意味することになる。このような場合には、焦点検出領域が固定されている場合に比べて焦点信号の変動量が大きくなるので、特に、ウォブリング動作不可の静止画撮影用レンズを装着している場合には不用意にコンティニュアスＡＦを再開しないことが望ましい。

焦点検出領域が移動中でないと（ステップＳ３２３において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３２６の被写体変化判別処理に使用する閾値Ａを設定する（ステップＳ３２４）。焦点検出領域が移動中であると（ステップＳ３２３において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３２６の方向判別処理に使用する閾値Ｂを設定する（ステップＳ３２５）。閾値Ｂは閾値Ａよりも大きい値とする。

カメラマイコンＣ１０６は、コンティニュアスＡＦを再開すべき被写体の変化を検出したか否かを判定する被写体変化判別処理を行う（ステップＳ３２６）。例えば、カメラマイコンＣ１０６は、現在の焦点信号値がステップＳ３０５において合焦判別処理した際の焦点信号値に対して閾値Ａ又は閾値Ｂ以上変化すると、被写体変化を検出したと判定する。なお、被写体変化検出の際の条件は、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などに応じて自由に決定することができる。

ここでは、上述の焦点検出領域が移動中である場合には、単位時間当たりの移動量が所定の閾値より大きい場合には被写体変化判別処理の条件を厳しくするようにしたが、被写体変化判別処理を行わないようにするなどして、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などを応じて自由に決定するようにしてもよい。

続いて、カメラマイコンＣ１０６は、被写体判別処理の結果に応じてコンティニュアスＡＦを再開すべき被写体変化を検出したか否かを判定する（ステップＳ３２７）。被写体変化を検出すると（ステップＳ３２７において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、カメラ本体Ｃ１００に装着されたレンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであるか否かを判定する（ステップＳ３２８）。

レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズであると（ステップＳ３２８において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３１２の処理に進む。一方、レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズでないと（ステップＳ３２８において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１６の処理に進む。

被写体変化を検出しないと（ステップＳ３２７において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は制御状態を合焦停止に設定する（ステップＳ３２９）。そして、カメラマイコンＣ１０６は合焦判別処理の焦点信号値を内蔵メモリに記憶して、フォーカスレンズＬ１０５を停止させる合焦停止動作（第３の制御モード）を行う（ステップＳ３３０）。この合焦停止動作では、カメラマイコンＣ１０６は、フォーカスレンズＬ１０５を停止させて焦点信号の信号値の変動を監視する。その後、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ３０４の処理に戻る。

図３は、図２Ａおよび図２Ｂに示すウォブリング動作を説明するためのフローチャートである。

ウォブリング動作を開始すると、カメラマイコンＣ１０６は初期設定としてウォブリング動作の制御状態を無限駆動に設定する（ステップＳ４０１）。続いて、カメラマイコンＣ１０６はウォブリング動作の現在の制御状態を判定する（ステップＳ４０２）。

ステップＳ４０２において、現在の制御状態が無限駆動であると、カメラマイコンＣ１０６は、既にフォーカスレンズＬ１０５を無限側に駆動済であるか否かを判定する（ステップＳ４０３）。無制限側に駆動済みであると（ステップＳ４０３において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４０７の処理に進む。

一方、無制限側に駆動済みでないと（ステップＳ４０３において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４０９で得た無限側における焦点信号とステップＳ４１７で得た至近側における焦点信号の大きさを比較して、無限側＞至近側であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。

無限側＞至近側であると（ステップＳ４０４において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、前述の駆動量パラメータに基づいてウォブリング動作の振動中心位置を無限側に移動させる（ステップＳ４０５）。これによって、ウォブリング動作中において徐々に合焦方向にフォーカスレンズＬ１０５を移動させることができる。そして、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４０６の処理に進む。

無限側≦至近側であると（ステップＳ４０４において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、前述の駆動量パラメータに基づいてフォーカスレンズＬ１０５を無限側に振動させる（ステップＳ４０６）。なお、振動量は振動中心位置からの変位量で規定されるので、ステップＳ４０５において振動中心位置を無限側に移動させた場合には結果的に振動量が大きくなる。

続いて、カメラマイコンＣ１０６はフォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ４０７）。フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達すると（ステップＳ４０７において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、制御状態を無限停止に設定する（ステップＳ４１０）。そして、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ４０２の処理に戻る。

一方、フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達しないと（ステップＳ４０７において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は制御状態を無限駆動に設定する（ステップＳ４０８）。そして、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ４０２の処理に戻る。

ステップＳ４０２において、現在の制御状態が無限停止であると、カメラマイコンＣ１０６は、フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達した後に撮像素子Ｃ１０１の出力に応じて得られたカメラ信号から無限側の焦点信号を取得する（ステップＳ４０９）。そして、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１６の処理に進んで制御状態を至近駆動に設定する。その後、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ４０２の処理に戻る。

ステップＳ４０２において、現在の制御状態が至近駆動であると、カメラマイコンＣ１０６は、既にフォーカスレンズＬ１０５を至近側に駆動済であるか否かを判定する（ステップＳ４１１）。至近側に駆動済みであると（ステップＳ４１１において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１５の処理に進む。

一方、至近側に駆動済みでないと（ステップＳ４１１において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１７で得た至近側における焦点信号とステップＳ４０９で得た無限側における焦点信号の大きさを比較して、至近側＞無限側であるか否かを判定する（ステップＳ４１２）。

至近側＞無限側であると（ステップＳ４１２において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、前述の駆動量パラメータに基づいてウォブリング動作の振動中心位置を至近側に移動させる（ステップＳ４１３）。これによって、ウォブリング動作中において徐々に合焦方向にフォーカスレンズＬ１０５を移動させることができる。そして、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１４の処理に進む。

至近側≦無限側であると（ステップＳ４１２において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、前述の駆動量パラメータに基づいてフォーカスレンズＬ１０５を至近側に振動させる（ステップＳ４１４）。なお、振動量は振動中心位置からの変位量で規定されるので、ステップＳ４１３において振動中心位置を至近側に移動させた場合には結果的に振動量が大きくなる。

続いて、カメラマイコンＣ１０６はフォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ４１５）。フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達すると（ステップＳ４１５において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１８において制御状態を至近停止に設定する。そして、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ４０２の処理に戻る。

一方、フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達しないと（ステップＳ４１５において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４１６において制御状態を至近駆動に設定する。そして、カメラマイコンＣ１０６はステップＳ４０２の処理に戻る。

ステップＳ４０２において、現在の制御状態が至近停止であると、カメラマイコンＣ１０６は、フォーカスレンズＬ１０５が目標位置に到達した後に撮像素子Ｃ１０１の出力に応じて得られたカメラ信号から至近側の焦点信号を取得する（ステップＳ４１７）。そして、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ４０８の処理に進んで、制御状態を無限駆動に設定する。

図４は、図３に示すウォブリング動作の際の時間の経過に連れたフォーカスレンズＬ１０５の位置を説明するための図である。

図４において、カメラ信号の垂直同期信号に応じて無限停止、至近駆動、至近停止、および無限駆動が繰り返される。いま、ラベル”Ａ”で示す時刻に撮像素子Ｃ１０１に蓄積された電荷に応じた焦点信号ＥＶ_Ａが得られたとする。この焦点信号ＥＶ_Ａは時刻Ｔ_Ａにおいて焦点調節制御部Ｃ１０６１に取り込まれる。

また、ラベル”Ｂ”で示す時刻に撮像素子１０６に蓄積された電荷に応じた焦点信号ＥＶ_Ｂが得られたとする。そして、この焦点信号ＥＶ_Ｂは時刻Ｔ_Ｂで焦点調節制御部Ｃ１０６１に取り込まれる。時刻Ｔ_Ｃにおいて、焦点調節制御部Ｃ１０６１は焦点信号ＥＶＡおよびＥＶＢを比較して、焦点信号ＥＶ_Ｂ＞焦点信号ＥＶ_Ａであると、図示のように振動中心位置を移動する。

なお、カメラマイコンＣ１０６は、前述のウォブリング動作（第１の制御モード）、山登り動作（第２の制御モード）、ピーク戻し動作（第４の制御モード）、および合焦停止動作（第３の制御モード）を選択的に行うことになる。

このようにして、カメラマイコンＣ１０６に備えられた焦点調節制御部Ｃ１０６によってコンティニュアスＡＦ制御を行う際、常に焦点信号が最大となるようにウォブリング、山登り、ピーク戻し、および合焦停止を繰り返しつつフォーカスレンズＬ１０５を駆動制御する。これによって、精度よく合焦状態を維持することが可能となる。また、静止画撮影用レンズを使用する際には、不容易にピントが変化して動画の品位が損なわれてしまうという不具合を解消することができる。

このように、本発明の第１の実施形態では、カメラ本体に静止画撮影用レンズを装着した際においても安定してコンティニュアスＡＦ制御を行うことができる。

［第２の実施形態］
続いて、本発明の第２の実施形態によるカメラについて説明する。なお、第２の実施形態によるカメラの構成は図１に示すカメラと同様である。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の第２の実施形態によるカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御を説明するためのフローチャートである。なお、図５Ａおよび図５Ｂにおいて、図２Ａおよび図２Ｂに示すフローチャートにおけるステップと同一のステップについては同一の参照符号を付して説明を省略する。

前述の第１の実施形態によるカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御では、焦点検出領域の移動に応じて被写体変化判別処理の条件や合焦点方向判別処理の条件を変更している。一方、第２の実施形態によるカメラで行われるコンティニュアスＡＦ制御では、手振れ状態に応じて被写体変化判別処理の条件や合焦点方向判別処理の条件を変更する。

カメラマイコンＣ１０６は合焦判別処理の結果に応じて合焦であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。合焦でないと（ステップＳ３０６において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、手振れを検出したか否かを判定する（ステップＳ６０７）。手振れを検出していないと（ステップＳ６０７において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１０の方向判別処理に使用する閾値Ａを設定する（ステップＳ３０８）。

手振れを検出すると（ステップＳ６０７において、ＹＥＳ）、カメラマイコンＣ１０６は、ステップＳ３１０の方向判別処理に使用する閾値Ｂを設定する（ステップＳ３０９）。閾値Ｂは閾値Ａよりも大きい値とする。また、ステップＳ３２２の処理において、レンズユニットＬ１００が動画撮影用レンズでないと（ステップＳ３２２において、ＮＯ）、カメラマイコンＣ１０６は、手振れを検出しているか否かを判定する（ステップＳ６２３）。ここでは、手振れ量が閾値Ａまたは閾値Ｂ以上であると、カメラマイコンＣ１０６は手振れを検出したと判定する。

手振れを検出する際には、例えば、ジャイロセンサ（図示せず）の検出出力に基づいて、カメラマイコンＣ１０６が手振れの検出を行う。また、画像における特徴点の移動ベクトルに基づいて手振れを検出するようにしてもよく、いずれにしても手振れが検出可能な手法を用いるようにすればよい。

手振れを検出した際には、手振れ不検出の場合に比べて、焦点信号の変動量が大きくなる。この結果、特に、ウォブリング動作が不可の静止画撮影用レンズを装着した際には不用意にコンティニュアスＡＦを再開しないことが望ましい。

なお、ここでは、手振れを検出した際には、単位時間当たりの移動量が所定の閾値より大きい場合には被写体変化判別処理の条件や合焦点方向判別処理の条件を厳しくすることとしたが、被写体変化判別処理を行わないようにするなどして、カメラの性能目標および動画対応レンズのフォーカス駆動特性などを応じて自由に決定するようにしてもよい。

このように、本発明の第２の実施形態においても、カメラ本体に静止画撮影用レンズを装着した際においても安定してコンティニュアスＡＦ制御を行うことができる。

上述の説明から明らかなように、カメラ信号処理回路Ｃ１０３、カメラマイコンＣ１０６、レンズマイコンＬ１０６、およびフォーカスレンズ駆動源Ｌ１０８が焦点調節手段として機能する。

以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を撮像装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを撮像装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。

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。つまり、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の記録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など）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Ｃ１００カメラ本体
Ｃ１０１撮像素子
Ｃ１０３カメラ信号処理回路
Ｃ１０３２焦点信号抽出部
Ｃ１０６カメラマイコン
Ｃ１０６１焦点調節制御部
Ｌ１００レンズユニット
Ｌ１０５フォーカスレンズ
Ｌ１０６レンズマイコン
Ｌ１０６１レンズＡＦ制御部

Claims

光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズを有するレンズユニットが着脱可能に装着された撮像装置であって、
前記レンズユニットを介して被写体像が結像され、当該被写体像に応じた画像信号を出力する撮像手段と、
前記画像信号が示す画像において被写体に対する焦点を検出する焦点検出領域を設定して、当該焦点検出領域から得られた焦点検出信号に応じて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動制御して焦点調節を行う焦点調節手段とを有し、
前記焦点調節手段は、制御モードとして、少なくとも前記フォーカスレンズを連続的に振動させつつ前記焦点検出信号の信号値の増減に応じて前記フォーカスレンズの振動の中心位置を移動させる第１の制御モードと、前記フォーカスレンズを同一の方向に移動させつつ前記焦点検出信号の信号値が最大となる位置を探索する第２の制御モードと、前記フォーカスレンズを停止させて前記焦点検出信号の信号値の変動を監視する第３の制御モードとを備え、前記第３の制御モードにおいて前記焦点検出信号の信号値の変動が所定の閾値以上のとき、他の前記制御モードへと移行し、
前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合において、前記第３の制御モードにおける前記閾値は、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量に応じて異なることを特徴とする撮像装置。
前記焦点調節手段は、前記第３の制御モードにおいて、前記焦点検出信号の信号値の変動が前記閾値以上のとき、前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応している場合には、前記第１の制御モードへ移行し、前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合には、前記第２の制御モードへ移行することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記焦点調節手段は、前記第３の制御モードにおいて、前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合に、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量から前記焦点検出領域が移動中であると判定された場合には前記被写体の変化を検出するための閾値として第１の閾値を設定し、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量から前記焦点検出領域が移動中でないと判定された場合には、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
撮影の際に手振れがあったか否かを検出する検出手段を備え、
前記焦点調節手段は、前記第３の制御モードにおいて、前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合に、手振れを検出した場合には前記焦点検出信号の信号値の変動の前記閾値として第３の閾値を設定し、手振れを検出していない場合には、前記第３の閾値よりも小さい第４の閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記焦点調節手段は、前記第１の制御モードにおいて、合焦点の存在する方向の判別を行う際の同一の方向に前記振動の中心位置が移動している回数を規定する閾値に基づいて、前記合焦点の存在する方向を判別できたか否かを決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記焦点調節手段は、前記第１の制御モードにおいて、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量から前記焦点検出領域が移動中であると判定された場合には合焦点の存在する方向の判別を行う際の同一の方向に前記振動の中心位置が移動している回数を規定する閾値として第５の閾値を設定し、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量から前記焦点検出領域が移動中でないと判定された場合には、前記第５の閾値よりも小さい第６の閾値を設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置。
光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズを有するレンズユニットが着脱可能に装着され、前記レンズユニットを介して被写体像が結像されて当該被写体像に応じた画像信号を出力する撮像手段を備える撮像装置の制御方法であって、
前記画像信号が示す画像において被写体に対する焦点を検出する焦点検出領域を設定して、当該焦点検出領域から得られた焦点検出信号に応じて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動制御して焦点調節を行う焦点調節ステップを有し、
前記焦点調節ステップは、制御モードとして、少なくとも前記フォーカスレンズを連続的に振動させつつ前記焦点検出信号の信号値の増減に応じて前記フォーカスレンズの振動の中心位置を移動させる第１の制御モードと、前記フォーカスレンズを同一の方向に移動させつつ前記焦点検出信号の信号値が最大となる位置を探索する第２の制御モードと、前記フォーカスレンズを停止させて前記焦点検出信号の信号値の変動を監視する第３の制御モードとを備え、前記第３の制御モードにおいて前記焦点検出信号の信号値の変動が所定の閾値以上のとき、他の前記制御モードへと移行し、
前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合において、前記第３の制御モードにおける前記閾値は、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量に応じて異なることを特徴とする制御方法。
光軸に沿って移動可能なフォーカスレンズを有するレンズユニットが着脱可能に装着され、前記レンズユニットを介して被写体像が結像されて当該被写体像に応じた画像信号を出力する撮像手段を備える撮像装置で用いられる制御プログラムであって、
前記撮像装置が備えるコンピュータに、
前記画像信号が示す画像において被写体に対する焦点を検出する焦点検出領域を設定して、当該焦点検出領域から得られた焦点検出信号に応じて前記フォーカスレンズを前記光軸に沿って駆動制御して焦点調節を行う焦点調節ステップを実行させ、
前記焦点調節ステップは、制御モードとして、少なくとも前記フォーカスレンズを連続的に振動させつつ前記焦点検出信号の信号値の増減に応じて前記フォーカスレンズの振動の中心位置を移動させる第１の制御モードと、前記フォーカスレンズを同一の方向に移動させつつ前記焦点検出信号の信号値が最大となる位置を探索する第２の制御モードと、前記フォーカスレンズを停止させて前記焦点検出信号の信号値の変動を監視する第３の制御モードとを選択的に行い、前記第３の制御モードにおいて前記焦点検出信号の信号値の変動が所定の閾値以上のとき、他の前記制御モードへと移行し、
前記撮像装置に装着された前記レンズユニットが前記第１の制御モードに対応していない場合において、前記第３の制御モードにおける前記閾値は、前記焦点検出領域の単位時間当たりの移動量に応じて異なることを特徴とする制御プログラム。