JP6929099B2 - 焦点調節装置 - Google Patents

Description

本発明はオートフォーカス機能（自動合焦機能）を有する焦点調節装置に関する。

撮像素子から得られた撮像信号の特定周波数成分から被写体像のコントラストを示す焦点評価値を用いて自動焦点調整（ＡＦ）を行うコントラストＡＦが知られている。

コントラストＡＦでは、撮像のための露光開始前にフォーカスレンズを所定間隔で所定範囲駆動させながら撮像信号を取得して、走査（以降スキャンと呼ぶ）を行う。スキャンの実行により得られた撮像信号から焦点評価値を取得し、被写体像のコントラストが最大となるフォーカス位置を取得することによりピント合わせを行う。

特許文献１には、コントラストＡＦにおいて、撮像素子からＡＦ用の撮像信号を読みだすときのフレームレートを輝度（シーンの明暗）やシャッタ速度に応じて変更する技術の記載がある。特に暗所においてはフレームレートを遅くし、１フレームレートあたりの時間を長くすることにより、暗所ノイズを低減させた焦点評価値を取得することできるため合焦精度が向上される。

特開２００３−２６２７８８号公報

しかしながら、１フレームレートあたりの時間を長くすると、所定の範囲のスキャンにかかる時間も長くなるため、ＡＦの所要時間も長くなる。

本発明は、上述した点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、フレームレートの低下に伴うＡＦの所要時間の増大を軽減することが可能な焦点調節装置を提供することにある。

本発明の一側面としての焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子と、前記撮像信号に基づいて焦点検出領域内の前記被写体像の焦点状態を示す評価値を取得する評価値取得手段と、前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることでフォーカス位置を制御するフォーカス制御手段と、前記評価値取得手段と前記フォーカス制御手段を制御することにより、前記フォーカス位置を前記光軸方向に移動させながら前記撮像信号及び前記評価値を順次取得する走査を制御する走査制御手段と、前記撮像信号に基づいてフレームレートを設定するフレームレート設定手段と、焦点調節をする際の、前記撮像信号を１フレーム分取得する間の、前記フォーカスレンズの駆動量を設定する駆動量設定手段と、を備え、前記走査制御手段は、前記駆動量設定手段で設定した前記フォーカスレンズの駆動量と前記フレームレート設定手段で設定したフレームレートとに基づいて前記フォーカス制御手段を制御し、前記駆動量設定手段は、ユーザ操作により１枠の焦点検出領域が設定される第１のモードの場合、または、ユーザ操作により複数枠の焦点検出領域が設定される第２のモードであり、かつ前記フレームレートが所定値より大きい場合は、前記フォーカスレンズの駆動量として第１の駆動量を設定し、前記第２のモードであり前記フレームレートが前記所定値以下の場合は前記フォーカスレンズの駆動量として前記第１の駆動量よりも大きい駆動量を設定することを特徴とする。

本発明のその他の側面については発明を実施するための形態で説明する。

本発明によれば、フレームレートの低下に伴うＡＦの所要時間の増大を軽減することが可能な焦点調節装置を提供することができる。

実施形態に係るデジタルカメラの構成例を示すブロック図 実施形態に係るデジタルカメラの焦点検出領域の設定画面 実施形態及び比較例に係るデジタルカメラの暗所のスキャン動作を示したグラフ 実施形態及び比較例に係るフレームレートに対するフォーカスの駆動速度とスキャン駆動量の関係を示したグラフ 実施形態及び比較例に係るデジタルカメラの明るさに対するスキャン時間の関係を示したグラフ 実施例に係るＡＦ処理のフローチャート 実施例に係るスキャン処理のフローチャート

本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、フレームレートが所定値以下、つまり１フレームあたりの時間が所定時間以上の場合は、フレームレートが所定値未満のときよりも、１フレーム分取得する間のフォーカスレンズの駆動量を大きくする。これにより、フレームレートが所定値以下となった場合のＡＦ所要時間を短縮することができる。但し、１フレームあたりのフォーカスレンズの駆動量を大きくすると、焦点調節の精度が低下するため、大きい駆動量のスキャンで焦点評価値のピーク位置を取得した後、小さい駆動量で再度スキャンを行い、焦点評価値のピーク位置を再取得することが好ましい。

以下、本実施形態について、図面を用いてより詳細に説明をする。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下で説明する図面において、同じ機能を有するものは同一の符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。

図１は本発明を適用した焦点調節装置を備える電子カメラの構成例を示すブロック図である。ズームレンズ１０２は焦点距離を調節することで光学的に被写体像の倍率を変更する。絞り及びシャッタ１０３は光量を調節する露出制御に使用する。フォーカスレンズ１０４は光軸方向に駆動されることで、ピント位置が調節される。

ズームレンズ１０２、絞り及びシャッタ１０３、フォーカスレンズ１０４を有する撮像光学系を通過し、結像された被写体像を構成する光は、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いた撮像素子１０５にて受光される。そして、電気信号である撮像信号へと変換される。

ＡＤコンパレータ１０６は撮像素子１０５から読み出された撮像信号に対してノイズ除去処理、ゲイン調整、デジタル化を行う。タイミングジェネレータ１０７は制御手段１４０の指令に従い撮像素子１０５の電気信号への変換タイミングとＡＤコンパレータ１０６の出力タイミングを制御する。ＡＤコンパレータ１０６によりデジタル化された撮像信号は画像処理回路１０８に入力されて、画素補間処理や色変換処理等が施された後、内部メモリ１０９に送られる。表示手段１１０は撮像信号に基づく画像とともに撮影情報などを表示する。圧縮伸長処理手段１１１は内部メモリ１０９に保存されているデータを画像フォーマットに応じて圧縮伸長を行う。記憶メモリ１１２はパラメータなどの様々なデータを記憶する。操作手段１１３は各種のメニュー操作、モード切り換え操作を行うユーザインタフェースである。

制御手段１４０はＣＰＵ（中央演算処理装置）等の演算装置で構成され、その一部を演算回路で構成することもできる。制御手段１４０は、操作手段１１３によるユーザの操作に応じて内部メモリ１０９に記憶されている各種の制御プログラム、例えば自動露出（ＡＥ）制御、自動合焦（ＡＦ）制御、ズーム制御等を行うためのプログラムを実行する。

制御手段１４０は、輝度情報取得手段１２５と露出制御手段１２４とを有し、これらによりＡＥ制御が行われる。輝度情報取得手段１２５は撮像素子１０５から出力され、ＡＤコンパレータ１０６を通過した撮像信号から被写像の輝度情報を取得する。輝度情報は、輝度の大きさ（つまり、明るさ）に関する情報である。露出制御手段１２４は輝度情報取得手段１２５により得られた輝度情報に基づいて絞り値、シャッタ速度、感度などの露出制御値を取得し、取得された露出制御値を絞り及びシャッタ駆動手段１２１や画像処理回路１０８へ出力して露出を制御する。

制御手段１４０は、複数のフォーカス位置のそれぞれに対応する撮像信号を取得するように走査を制御する走査制御手段１３０を有する。さらに、走査により取得された撮像信号に基づいて焦点評価値を取得する評価値算出手段１２９と、焦点評価値のピーク位置を取得するピーク位置取得手段１２８とを有し、これらにより焦点検出が行われる。制御手段１４０はさらに、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１２７とを有し、これらによりＡＦ制御が行われる。また、制御手段１４０は焦点検出領域設定手段１３１と、フレームレート設定手段１２６と、駆動量設定手段１３３とを有する。

焦点検出領域設定手段１３１は操作手段１１３によるユーザの操作により、焦点検出に用いる焦点検出領域を設定する。焦点検出領域の設定方法について図２を用いて説明をする。図２は焦点検出領域の設定画面である。

図２（ａ）は中央に１枠だけ焦点検出領域を設定し、図２（ｂ）は中央付近に複数枠の焦点検出領域を設定している。

評価値算出手段１２９は焦点検出領域設定手段１３１で設定された焦点検出領域内の撮像信号を輝度情報取得手段１２５を介して取得する。そして、撮像信号のうち焦点検出領域に対応する撮像信号からから特定の周波数成分を複数のフォーカス位置のそれぞれに対応する撮像信号を取得するように走査を制御する走査制御手段１３０を有する。さらに、走査により取得された撮像信号に基づいて焦点評価値を取得する評価値算出手段１２９と、焦点評価値のピーク位置を取得するピーク位置取得手段１２８とを有し、これらにより焦点検出が行われる。

走査制御手段１３０は、フォーカス制御手段１２７に対して所定範囲を１フレームあたり所定駆動量で駆動する指令を行う。また、所定のフォーカス位置における焦点評価値を取得することにより、フォーカス位置と焦点評価値（つまり、被写体像のコントラスト）との関係を取得する。

ピーク位置取得手段１２８は走査制御手段１３０で取得されたフォーカス位置と焦点評価値の関係から、焦点評価値がピークを示すフォーカス位置を算出する。

フォーカス制御手段１２７は、走査制御手段１３０からの出力や、ピーク位置取得手段１２８からの出力に基づいて、フォーカスレンズ１０４の駆動方向、駆動量の制御を行うことで、フォーカス位置（結像位置）を制御する。フォーカス制御手段がピーク位置取得手段１２８により取得されたピークを示すフォーカス位置にフォーカスを制御することにより、ＡＦ制御が行われる。

フレームレート設定手段１２６は、露出制御手段１２４により設定された露光時間に応じて、フレームレートを設定する。尚、フレームレートの単位はｆｐｓで表現される。露出制御手段１２４により現在のシーンが暗所であると判断されると、設定される露光時間は長くなるため、暗所のフレームレートは明所のフレームレートよりも小さく（遅く）なる。フレームレートを小さくし、露光時間を長くすると、暗所の被写体においてもノイズの影響を低減してＡＦ制御をすることができるようになるが、１フレームあたりの時間も長くなるため、ＡＦ時間も長くなる。

駆動量設定手段１３３はフレームレート設定手段１２６により設定されたフレームレートの値に応じて、走査制御手段１３０により制御されるスキャンにおける、１フレーム間のフォーカス位置の駆動量（以下、スキャン駆動量ということがある）の設定を行う。尚、駆動量設定手段１３３は、設定されたフレームレートの値だけでなく、焦点検出領域設定手段１３１により設定された焦点検出領域の数や面積、ズーム制御手段１３２により制御された、ズーム倍率などの条件も用いて、スキャン駆動量を設定してもよい。

制御手段１４０はさらに、ズーム制御手段１３２を有し、操作手段１１３によるズーム操作指示に従いズームレンズ１０２の位置を制御することで、被写体像の倍率を光学的に変更することができる。

ズームレンズ駆動手段１２３、フォーカスレンズ駆動手段１２２、絞り及びシャッタ駆動手段１２１は、それぞれ、ズーム制御手段１３２、フォーカス制御手段１２７、露出制御手段１２４からの指示に基づいて、各構成の駆動を行う。これらの駆動手段（１２１〜１２３）は、各種モータで構成することができる。

図３は比較例と、本実施形態とにおける暗所でのスキャン動作を示したグラフである。
横軸がフォーカス位置（単位は焦点深度とする）、縦軸が焦点評価値、各丸点が１フレームで得られる焦点評価値を表しており、同じ深度範囲をスキャンしている。

図３（ａ）は比較例を、図３（ｂ）本実施形態を示し、両者は１フレームレートあたりに移動するスキャン駆動量が異なる。スキャン駆動量は焦点深度で規定され、図３（ａ）におけるスキャン駆動量はＸ深度（第１の駆動量）であり、図３（ｂ）におけるスキャン駆動量はＹ深度（第２の駆動量）である。ここでＸ深度＜Ｙ深度である。尚、比較例では、フレームレートに依らず、スキャン駆動量はＸ深度であり、本実施形態では、フレームレートが所定値より大きい（早い）場合はスキャン駆動量をＸ深度、所定値以下（遅い）場合はスキャン駆動量をＹ深度とする。さらに、本実施形態では、Ｙ深度のスキャンにより検出されたピーク位置周辺を、小さいスキャン駆動量を再設定して７点で再走査（以降詳細スキャンと呼ぶ）して精度が高い焦点検出を行う。詳細スキャン駆動量、即ち菱形点同士の間隔はＺ深度であり、Ｚ深度≦Ｘ深度である。Ｚ深度＜Ｘ深度であることが好ましい。

両者における、焦点検出にかかる時間について比較する。フレームレートは３０ｆｐｓであるとする。３０ｆｐｓは時間に換算すると約３３．３ｍｓｅｃである。図３（ａ）はグラフに示した範囲を２５点でスキャンしており、３３．３×２５≒８３０ｍｓｅｃ分の時間が掛ることになる。一方、図３（ｂ）はグラフに示した範囲を９点でスキャンしており、さらに詳細スキャンで７点スキャンしているため、合わせて１６点でスキャンしており、３３．３×１６≒５３０ｍｓｅｃ分の時間が掛ることになる。以上のように暗所となり１フレームレートあたりの時間が長くなった場合には、スキャン駆動量をＸ深度からＹ深度へ増やすことにより、ＡＦ時間の短縮を行うことができる。

図４はフレームレートとフォーカスの駆動速度、およびフレームレートとスキャン駆動量の関係を示したグラフである。一般的に、ＡＦ処理において、フォーカス駆動は高速であることが求められると同時に、静音であることと、省電力であることも求められる。明所においては１フレームあたりの時間が短くなり（例えば１２０ｆｐｓだと約８．３ｍｓｅｃ）、ＡＦの所要時間としては十分に短くなる。よって、本実施形態では、明所ではフォーカスの駆動速度を抑えることにより静音化と省電力化を実現している。

図４（ａ）、（ｂ）は、比較例を示している。図４（ａ）ではフレームレートに依らず、フォーカスの駆動速度は一律Ｗｐｐｓであり、図４（ｂ）でもフレームレートに依らず、スキャン駆動量は一律Ｘ深度である。このとき、例としてフレームレートＡが３０ｆｐｓ、Ｂが６０ｆｐｓ、Ｃが１２０ｆｐｓとすると、どのフレームレートでも駆動音は静かであり省電力であると考えられる。しかし、Ｃの１２０ｆｐｓと比較するとＡの３０ｆｐｓは１フレームあたりの時間に換算すると、４倍の時間が掛ることになる。そのため暗所ではスキャン時間、ひいてはＡＦ時間が単純計算で４倍程度に長くなることになる。そこで図４（ｄ）のようにフレームレートがＢ以下に遅くなる場合には、スキャン駆動量を拡大することによりＡＦ時間の増大を軽減する。スキャン駆動量を長くすることにより、フォーカスの駆動速度を速くする必要が生じる場合があるが、音と電力の増大と、ＡＦ時間との兼ね合いを考慮してスキャン駆動量とフォーカス駆動速度を決定する。

図４（ｃ）ではフレームレートがＣｆｐｓであるときのフォーカス駆動速度はＷｐｐｓであるが、シーンが暗くなりフレームレートがＢｆｐｓに変化したところでフォーカス駆動速度をＷｐｐｓからＶｐｐｓに変更する。

図４（ｄ）ではフレームレートがＣｆｐｓであるときのスキャン駆動量はＸ深度であるが、シーンが暗くなりフレームレートがＢｆｐｓに変化したところでフォーカス駆動が高速に切り替わることに合わせてスキャン駆動量もＹ深度に変更する。

この変更により、シーンが暗くなり１フレームレートあたりの時間が長くなることに伴う、スキャン時間の増大を軽減することができる。

図５は、本実施形態の効果の一例を示すグラフであり、縦軸がスキャン時間、横軸がＥＶ値を示している。図５中、四角で示した系列は、比較例におけるスキャン時間とＥＶ値との関係を示す。一方、丸で示した系列は、本実施形態におけるスキャン時間とＥＶ値との関係の一例である。本実施形態のように、フレームレートに応じてスキャン駆動量を変更することで、暗所でのスキャン時間の増大を軽減することができる。

以下、上述の実施形態に係る撮像装置の一例について、図１から図７を用いて説明する。

図６は本実施例におけるＡＦ処理を説明したフローチャートである。ステップＳ６０１はＡＦ処理の開始を宣言している。ステップＳ６０２はシーンの明るさの程度を測定する測光処理であり、輝度情報取得手段１２５により、輝度情報を取得する。ステップＳ６０３はステップＳ６０２で測光した結果を用いて、露出制御手段１２４により露出設定を行う。

ステップＳ６０４はステップＳ６０３の露出設定の結果を用いて、フレームレート設定手段１２６によりフレームレートの設定を行う。

ステップＳ６０５は予め設定されたフレームレートが遅いときの駆動量である第２の駆動量（以下、拡大駆動量と呼ぶことがある）に対応して、スキャン駆動量の切り替えポイントとなるフレームレートを取得する。

図４を例として説明すると、図４（ｃ）と（ｄ）において明るいシーンのときにはフレームレートがＣとなり、そのときのスキャン駆動量はＸである。

ここでスキャン駆動量Ｙは予め設定されたスキャン駆動量Ｘより大きい拡大駆動量であり、スキャン駆動量をＸからＹに切り替えるフレームレートＢが切り替えポイントとなる。フレームレートＢは、拡大駆動量Ｙを駆動音と消費電力の許容範囲を考慮したうえで決定される速度Ｖで除することで算出される、１フレームあたりの時間から決定される。言い換えると、フレームレートがＢの場合、スキャン速度Ｖ、スキャン駆動量Ｙでスキャンが実行される。

フレームレートＣでは、駆動音が静かで、かつ消費電力も十分少ない状態になるフォーカス速度Ｗでスキャンが実行され、そのうえフレームレートＣあたりの時間が短いためＡＦ時間も短い状態であった。しかし、シーンが暗くなりフレームレートが除除に長くなると、フレームレートあたりの時間も除除に長くなり、場合によっては、ユーザに違和感を抱かせる程度にＡＦ時間が長くなる。そのため、駆動音と消費電力の許容範囲を考慮したうえでのフォーカス速度の上限である、フォーカス速度Ｖに対して、拡大駆動量Ｙが決定され、そこからフレームレートの切り替えポイントであるＢも決定される。

以降、フレームレートが所定値より大きい（速い）場合のスキャン駆動量である第１のスキャン駆動量を基準駆動量、フレームレートが所定値より大きい（速い）場合のスキャンにおけるフォーカス駆動速度を基準速度と呼ぶ。また、フレームレートが所定値以下（遅い）の場合のスキャンにおけるフォーカス駆動速度を拡大速度とよぶ。

尚、説明の簡易化のため、切り替えポイントが１つの場合を説明するが、切り替えポイントを複数設け、複数の拡大駆動量とそれに対応する複数の拡大速度を設定してもよい。また、あらかじめ切り替えポイントが設定されている場合は、本ステップは、記憶されている切り替えポイントのフレームレートを読み出すことで実施することができる。

ステップＳ６０６では、ＡＦ処理に用いる焦点検出領域の設定を行い、ステップＳ６０７はステップＳ６０６で設定された焦点検出領域が所定枠数以上であるか否かを判定する。上述のように、ユーザは操作手段１１３により焦点検出領域を図２（ａ）のように１枠に設定するか、図２（ｂ）のように複数枠に設定するかを選択できる。焦点検出領域が１枠の場合は、図２（ａ）のように被写体が限定される場合が多く、スキャンをする前の段階で被写体が存在する領域をある程度絞り込んでおくことができる。そのためスキャンをする領域が短くなる傾向にあり、スキャンする領域が広いときよりも、スキャン駆動量を拡大駆動量に変更したときの効果が小さくなる。対して、焦点検出領域が複数枠の場合は、図２（ｂ）のように被写体が複数存在する場合が多く、スキャンする領域を長くすることが多い。よって、本実施例では、ＡＦ処理に用いる領域として設定された焦点検出領域の枠の数が所定枠数未満の場合は、フレームレートに関わらず、基準駆動量と基準速度を用いてスキャンを行う。ステップＳ６０７で焦点検出領域の数が所定枠数未満であると判定されると、ステップＳ６１２へ進み、スキャン駆動量を基準駆動量に設定し、ステップＳ６１４でフォーカス駆動速度を基準速度に設定する。一方、ステップＳ６０７で焦点検出領域の数が所定枠数以上であると判定されると、ステップＳ６０８へ進む。尚、本実施形態では、ＡＦ処理に用いる焦点検出領域の候補枠のそれぞれが同じ面積であり、ＡＦ処理に用いる枠を１枠とするか複数枠とするかを選択するため、枠の数でステップＳ６１２へ進むかＳ６０８へ進むかを判定した。枠の数の代わりに、使用する枠の総面積に閾値を設定してステップＳ６１２へ進むかＳ６０８へ進むかを判定してもよい。

ステップＳ６０８は現在のズーム倍率の取得を行い、ステップＳ６０９はステップＳ６０８で取得されたズーム倍率が所定倍率以上であるか否かを判定する。広角側ではスキャンする領域が短くなる傾向にあるため、この効果が少なくなる。よって、ズーム倍率が所定倍率未満の場合は、フレームレートにかかわらず、、基準駆動量と基準速度を用いてスキャンを行う。よって、ステップＳ６０９で現在のズーム倍率が所定倍率以上でないと判定された場合は、ステップＳ６１２へ進み、スキャン駆動量として基準駆動量を設定した後、ステップＳ６１４でフォーカス駆動速度として基準速度を設定する。尚、この所定倍率は光学特性により予め決定される値であり、光学ズームの倍率である。

現在のズーム倍率が所定倍率以上である場合は、ステップＳ６１０により１フレームあたりの時間が所定時間以上であるか否かを判定している。これは図４（ｃ）と（ｄ）において、フレームレートがＢ以下であるか否かを判定していることになる。所定時間以上である場合は、ステップＳ６１１へ進み、スキャン駆動量として拡大駆動量を設定した後、ステップＳ６１３でフォーカス駆動速度として拡大速度を設定する。一方、所定時間未満の場合は、ステップＳ６１２へ進み、スキャン駆動量として基準駆動量を設定した後、ステップＳ６１４によりフォーカス駆動速度として基準速度を設定する。尚、ステップＳ６１０では、１フレームあたりの時間を用いてステップＳ６１１へ進むか、ステップＳ６１２へ進むかを判定したが、１フレームあたりの時間の代わりにフレームレートを用いてもよい。

ステップＳ６１５は設定されたスキャン駆動量が所定駆動量以上であるか否かを判定している。スキャン駆動量が拡大駆動量に変更された場合は、基準駆動量を用いてスキャンするよりもピーク位置の検出精度が低下する。よって、本実施例では、拡大駆動量でのスキャンにより検出されたピーク位置周辺で、スキャン駆動量を小さくして再度スキャン（詳細スキャンと呼ぶ）を実施している。但し、拡大駆動量が複数ある場合は、拡大駆動量によっては詳細スキャンが必要でない場合もある。よって、本ステップで、詳細スキャンが必要なスキャン駆動量でスキャンを行うかどうかを判定する。尚、所定駆動量は基準駆動量より大きい値とする。設定されたスキャン駆動量が所定駆動量以上である場合は、ステップＳ６１６へ進み、詳細スキャンフラグをＯＮにする。一方、所定駆動量以上でない場合は、ステップＳ６１７により詳細スキャンフラグをＯＦＦにする。

ステップＳ６１８はスキャン処理であり、フォーカス位置をスキャンしながら焦点評価値を順次取得して、ピーク位置を検出する。詳細は図７を用いて後述する。

ステップＳ６１９は、ステップＳ６１８のスキャン処理により検出されたピーク位置へフォーカス位置を制御するために、フォーカスレンズ１０４を駆動する。ステップＳ６２０はＡＦ処理の終了を宣言している。

図７のフローチャートを用いて、ステップＳ６１８のスキャン処理について説明をする。ステップＳ７０１はスキャン処理の開始を宣言している。

ステップＳ７０２はスキャン開始位置へフォーカスレンズ１０４の駆動を行う。図３（ｂ）を例として説明すると、一番左のＤ１がスキャン開始位置となる。

ステップＳ７０３は焦点評価値の取得ループ開始、ステップＳ７０６は焦点評価値の取得ループ終了であり、その間の処理（ステップＳ７０４，７０５）を繰り返し実行する。

ステップＳ７０４は、１フレームあたり設定されたスキャン駆動量分フォーカス位置が駆動するように、フォーカスレンズ１０４を連続的に駆動させる。ステップＳ７０５は、各フレームで取得された撮像信号に基づいて、撮像信号が示す被写体像のコントラストの高低を示す焦点評価値を取得する。これらのステップＳ７０４、７０５を繰り返すことにより、Ｄ１からスキャンを開始してからＤ９まで、所定の焦点深度相当のスキャン駆動量でフォーカス位置を駆動しながら、各点における焦点評価値の取得を行う。Ｄ９までフォーカス位置を駆動する焦点評価値取得ループが終了したことになる。

ステップＳ７０６はピーク位置の取得を行う。図３（ｂ）ではＤ６とＤ７の間にピークがあることが見て取れる。ピーク位置を取得する方法の１つとしては、Ｄ７とＤ８を結ぶ直線を算出した後に評価値軸と対象となりＤ６を通る直線を算出し、その２つの直線の交点と求める方法があるが、その他の方法を含め一般的な方法であるため割愛する。

ステップＳ７０８は詳細スキャンフラグがＯＮかＯＦＦかを判定している。詳細スキャンフラグがＯＮの場合はステップＳ７０９へ進み、拡大駆動量より小さく、基準駆動量以下に設定された詳細スキャン用の駆動量を用いて詳細スキャンを開始する。詳細スキャンフラグがＯＦＦの場合は、ステップＳ７１５に進み、スキャン処理を終了する。

ステップＳ７０９では、詳細スキャン開始位置へフォーカス位置を駆動する。図３（ｂ）ではステップＳ７０６で算出されたピーク位置近傍のＤ６あたりが詳細スキャンの開始位置となる。ステップＳ７１０からステップＳ７１３までの焦点評価値取得ループはステップＳ７０３からステップＳ７０６までと、スキャン駆動量が異なる点以外は同様の処理であるため割愛する。

ステップＳ７１４は詳細スキャンされた結果よりピーク位置を再取得する。詳細スキャンを実行した場合は、ステップＳ７１４で取得されたピーク位置を最終的に検出されたピーク位置とする。ステップＳ７１５はスキャン処理の終了を宣言している。

（変形例）
上述の実施形態では、撮像装置として、レンズ一体型のデジタルカメラを例に本発明の説明を行ったが、レンズ交換式のカメラにも本発明を適用することが可能である。レンズ交換式の場合、レンズ制御に関する各種の制御信号がカメラからレンズユニットに出力され、制御信号を受け取ったレンズユニットが制御信号に基づいてレンズを制御することで、実施形態と同様の効果を奏することができる。また、撮像装置として、動画用のカメラ（ビデオカメラ、監視カメラなど）に適用することもできるし、撮像装置を有する各種携帯機器にも展開できる。

Claims (9)

1. フォーカスレンズを含む撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子と、
   前記撮像信号に基づいて焦点検出領域内の前記被写体像の焦点状態を示す評価値を取得する評価値取得手段と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることでフォーカス位置を制御するフォーカス制御手段と、
   前記評価値取得手段と前記フォーカス制御手段を制御することにより、前記フォーカス位置を前記光軸方向に移動させながら前記撮像信号及び前記評価値を順次取得する走査を制御する走査制御手段と、
   前記撮像信号に基づいてフレームレートを設定するフレームレート設定手段と、
   焦点調節をする際の、前記撮像信号を１フレーム分取得する間の、前記フォーカスレンズの駆動量を設定する駆動量設定手段と、を備え、
   前記走査制御手段は、前記駆動量設定手段で設定した前記フォーカスレンズの駆動量と前記フレームレート設定手段で設定したフレームレートとに基づいて前記フォーカス制御手段を制御し、
   前記駆動量設定手段は、ユーザ操作により１枠の焦点検出領域が設定される第１のモードの場合、または、ユーザ操作により複数枠の焦点検出領域が設定される第２のモードであり、かつ前記フレームレートが所定値より大きい場合は、前記フォーカスレンズの駆動量として第１の駆動量を設定し、前記第２のモードであり前記フレームレートが前記所定値以下の場合は前記フォーカスレンズの駆動量として前記第１の駆動量よりも大きい駆動量を設定することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記撮像信号に基づいて、シャッタ速度、絞り値、感度を設定し、設定したパラメータに基づいて露出制御する露出制御手段を備え、
   前記フレームレート設定手段は、前記露出制御手段で設定されたシャッタ速度に応じて前記フレームレートを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. 前記駆動量設定手段は、前記第２のモードであり前記フレームレートが前記所定値以下の場合は、あらかじめ設定された第２の駆動量を前記フォーカスレンズの駆動量として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. 前記フォーカスレンズの駆動量は、焦点深度で規定され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. ユーザ操作により１枠の焦点検出領域が設定される第１のモードの場合、または、ユーザ操作により複数枠の焦点検出領域が設定される第２のモードであり、かつ前記フレームレートが前記所定値より大きい場合よりも、前記第２のモードであり前記フレームレートが前記所定値以下の場合のほうが、所定の深度範囲の走査により取得される前記評価値の数が少ないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
6. 前記走査により得られた複数の前記焦点評価値に基づいて、前記焦点評価値のピーク位置を取得するピーク位置取得手段をさらに有し、
   前記第１の駆動量よりも大きい駆動量での前記走査により、前記ピーク位置が取得された後、
   前記駆動量設定手段は、前記撮像信号を１フレーム分取得する間の前記フォーカスレンズの駆動量として前記第１の駆動量以下の駆動量を再設定し、
   前記走査制御手段は、
   再設定された駆動量と設定されたフレームレートとに基づいて、前記フォーカス制御手段を制御して再走査を行い、
   前記ピーク位置取得手段は、前記再走査により取得された複数の前記焦点評価値に基づいて、前記焦点評価値のピーク位置を再取得することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
7. 前記撮像光学系は被写体像の倍率を変更可能なズームレンズを有し、
   前記駆動量設定手段は、前記倍率と設定された前記フレームレートとに基づいて前記駆動量を設定する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、前記フレームレートが前記所定値より大きい場合は前記フォーカスレンズの駆動速度として第１の駆動速度を設定し、前記フレームレートが前記所定値以下の場合は前記フォーカスレンズの駆動速度として前記第１の駆動速度よりも大きい駆動速度を設定し、
   設定された駆動速度に基づいて前記フォーカスレンズを駆動する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. フォーカスレンズを含む撮像光学系により結像された被写体像を撮像して撮像信号を出力する撮像素子を有する焦点調節装置の制御方法であって、
   前記撮像信号に基づいて焦点検出領域内の前記被写体像の焦点状態を示す評価値を取得する評価値取得工程と、
   前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動させることでフォーカス位置を制御するフォーカス制御工程と、
   前記評価値取得工程と前記フォーカス制御工程を制御することにより、前記フォーカス位置を前記光軸方向に移動させながら前記撮像信号及び前記評価値を順次取得する走査を制御する走査制御工程と、
   前記撮像信号に基づいてフレームレートを設定するフレームレート設定工程と、
   焦点調節をする際の、前記撮像信号を１フレーム分取得する間の、前記フォーカスレンズの駆動量を設定する駆動量設定工程と、を備え、
   前記走査制御工程では、前記駆動量設定工程で設定した前記フォーカスレンズの駆動量と前記フレームレート設定工程で設定したフレームレートとに基づいて前記フォーカス制御工程を制御し、
   前記駆動量設定工程では、ユーザ操作により１枠の焦点検出領域が設定される第１のモードの場合、または、ユーザ操作により複数枠の焦点検出領域が設定される第２のモードであり、かつ前記フレームレートが所定値より大きい場合は、前記フォーカスレンズの駆動量として第１の駆動量を設定し、前記第２のモードであり前記フレームレートが前記所定値以下の場合は前記フォーカスレンズの駆動量として前記第１の駆動量よりも大きい駆動量を設定することを特徴とする制御方法。

Images