JP6234016B2 - 焦点調節装置、撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置が備える焦点調節装置及び撮像装置及びその制御方法に関し、特に、デジタルスチルカメラ及びデジタルビデオカメラ等に利用されるオートフォーカス技術に関する。

デジタルスチルカメラ等の撮像装置では、フォーカスレンズの位置を動かしながら撮像素子から画像信号を順次取得して、この画像信号の鮮鋭度（コントラスト状態）に基づいて、被写体に合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）方式が用いられている。このＡＦ方式には、無限遠にピントが合うレンズ位置（遠端）から最至近距離の被写体にピントが合うレンズ位置（近端）までの全範囲（以下「スキャン範囲」）で常にフォーカスレンズをスキャンさせると、ＡＦ時間が長くなるという問題がある。

この問題を解決するための技術として、図１０に示す方法が提案されている。図１０は、従来技術に係るＡＦスキャン動作を模式的に示す図である。この方法では、スキャン範囲を複数のゾーンに分割する。なお、図１０には、４つのゾーンに分割した例を示している。ゾーン毎に得られた画像信号から算出した焦点評価値に基づいて、そのゾーン境界まででＡＦスキャン動作を終了させて焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置（以下「ピーク位置」という）へ移動させるか否かを判断することで、ＡＦ時間を短縮している（特許文献１参照）。

このとき、背景抜けを防ぐために、画像信号内に複数の距離の被写体が存在する場合には、近端側の被写体にピントを合わせることを優先する場合が多い。しかし、統計的には、遠い被写体の存在する撮影シーンの頻度の方が高いため、遠端側から近端側へＡＦスキャン動作をさせた方が、トータルとしてＡＦ時間が短くなる傾向がある。

特開２００６−３４３７７７号公報

そこで、上記従来技術において、フォーカスレンズを最初に遠端のＡＦスキャン開始位置へ移動させ（以下「初期フォーカス移動」という）、その後、近端側に向かって、図１０を参照して上述したＡＦスキャン動作を行う場合を考える。

図１１は、初期フォーカス移動の最中にピーク位置が見つかり、その後、ＡＦスキャン動作を行った場合のＡＦ動作の例を模式的に示す図である。また、図１２は、初期フォーカス動作中に見つかったピーク位置にそのまま合焦制御させた場合のＡＦ動作の例を模式的に示す図である。

図１１では、初期フォーカス移動中にピーク位置が見つかったにもかかわらず、その後にＡＦスキャン動作を行っているため、無駄にＡＦ時間が長くなってしまうことになる。しかし、この無駄を省いて初期フォーカス移動中に見つかったピーク位置にそのまま合焦させる場合に、図１２に示すようにその合焦位置よりも近端側に被写体が存在していると、背景抜けが生じてしまう。

本発明は、背景抜けを生じさせることなく、ＡＦ時間を短縮することができる焦点調節装置、撮像装置、及びその制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る焦点調節装置は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させて画像信号から焦点評価値を順次取得するスキャン動作を行い、前記焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させて焦点を合わせる制御手段を有し、前記制御手段は、予め前記フォーカスレンズの移動可能範囲を複数のゾーンに分割し、前記フォーカスレンズを初期位置から前記スキャン動作の開始位置へ移動させる初期フォーカス移動処理中に、前記初期位置を含むゾーン以外のゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなる前記フォーカスレンズの位置が検出された場合には、前記ピークとなる前記フォーカスレンズの位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記初期位置を含むゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなる前記フォーカスレンズの位置が検出された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させ、前記スキャン動作を前記初期フォーカス移動処理中の前記フォーカスレンズの移動方向とは反対の方向に実行することを特徴とする。

本発明によれば、背景抜けを生じさせることなく、ＡＦ時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るデジタルカメラの動作のフローチャートである。 図２のステップＳ２０３の処理（ＡＦ動作）の詳細を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３０５の処理（初期フォーカス移動）の詳細を示すフローチャートである。 図４のステップＳ４０７の処理（ピーク検出チェック）の詳細を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３０６の処理（初期フォーカス移動合焦判定）の詳細を示すフローチャートである。 図３のステップＳ３１２の処理（ゾーン更新判定）の詳細を示すフローチャートである。 本実施形態に係るデジタルカメラのＡＦ動作（ステップＳ２０３）の例を示す図である。 本実施形態に係るデジタルカメラのＡＦ動作（ステップＳ２０３）の別の例を示す図である。 従来技術であるゾーンスキャン方式を用いたＡＦスキャン動作の例を説明する図である。 図１０のＡＦスキャン動作において、初期フォーカス動作中にピーク位置が見つかり、その後に、ＡＦスキャン動作を行った場合のＡＦ動作の例を模式的に示す図である。 図１０のＡＦスキャン動作において、初期フォーカス動作中に見つかったピーク位置にそのまま合焦させるＡＦ動作の例を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明に係る自動合焦装置を備える撮像装置として、所謂、デジタルカメラを取り上げることとする。但し、本発明はこれに限られるものではなく、画像（映像）から焦点評価値を取得して焦点調節する焦点調節機能を備えた各種の電子機器（例えば、顕微鏡、双眼鏡、望遠鏡など）にも適用することができる。ここで、焦点評価値は、コントラスト評価値とも称され、撮像素子からの出力信号に基づいて生成される画像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表す。

＜デジタルカメラの概略構成＞
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。デジタルカメラは、撮影レンズ１０１と、絞り及びシャッタ１０２と、ＡＥ処理部１０３と、フォーカスレンズ１０４と、モータ１０５と、ＡＦ処理部１０６と、撮像素子１０７を備える。また、デジタルカメラは、Ａ／Ｄ変換部１０８と、画像処理部１０９と、フォーマット変換部１１０と、ＤＲＡＭ１１１と、画像記録部１１２と、システム制御部１１３と、ＶＲＡＭ１１４と、画像表示部１１５を備える。

撮影レンズ１０１は、ズーム機構を含む。絞り及びシャッタ１０２は、ＡＥ処理部１０３からの制御信号に基づき、撮像素子１０７に照射される入射光（被写体光）の光量を調整する。フォーカスレンズ１０４は、ＡＦ処理部１０６による制御信号に基づいてモータ１０５が駆動することで光軸方向に移動し、撮像素子１０７の受光面に焦点を合わせる。撮像素子１０７は、被写体からの反射光を電気信号に変換する受光手段であり、且つ、光電変換手段である。なお、本実施形態でも、先に説明した従来技術と同様に、フォーカスレンズ１０４を光軸方向に移動させながら撮像素子１０７から順次取得した画像信号に基づいて焦点評価値を求めて、被写体に合焦動作を行うオートフォーカス（ＡＦ）方式を用いる。

Ａ／Ｄ変換部１０８は、撮像素子１０７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。なお、Ａ／Ｄ変換部１０８は、撮像素子１０７からの出力信号からノイズを除去するＣＤＳ回路や、Ａ／Ｄ変換前に行う非線形増幅処理のための回路を含む。画像処理部１０９は、Ａ／Ｄ変換部１０８からの画像信号に対し、所定の画素補間やリサイズ処理、色変換処理を行う。また、画像処理部１０９は撮像した画像信号に所定の演算処理を行い、こうして得られた演算結果に基づいてシステム制御部１１３がＡＥ（自動露光）制御及びＡＦ制御を行う。また、画像処理部１０９は、撮像した画像信号に所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてシステム制御部１１３はＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理を行う。

フォーマット変換部１１０は、画像処理部１０９から出力された画像信号を画像記録部１１２に記録するためのデータフォーマット変換を行う。ＤＲＡＭ１１１は、一時的な画像記憶手段としての高速バッファとして、或いは、画像信号の圧縮／伸張処理における作業用メモリ等に使用される。画像記録部１１２は、メモリーカード等の記憶媒体と、そのインタフェースからなる。

システム制御部１１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを備え、ＲＯＭにはデジタルカメラの動作を制御するための各種のプログラムやデータが格納されている。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭのワークエリアに展開し、実行することにより、デジタルカメラを構成する各部の動作制御を行い、これにより、デジタルカメラの全体的な動作制御が実現される。

画像表示用メモリであるＶＲＡＭ１１４は、画像表示部１１５に表示する画像信号を保持する。画像表示部１１５には、撮像時（ライブビュー時）には撮像画面（被写体像）と焦点検出領域を示すＡＦ枠等が表示され、撮影後には撮影された画像が再生表示される。また、画像表示部１１５には、デジタルカメラの現在の状態や設定されている撮影条件や、撮影条件を変更等するためのメニュー画面等が表示される。

デジタルカメラは、操作部１１６と、撮影モードスイッチ（撮影モードＳＷ）１１７と、メインスイッチ（メインＳＷ）１１８と、レリーズボタンに設けられた第１スイッチ（ＳＷ１）１１９及び第２スイッチ（ＳＷ２）１２０とを備える。

操作部１１６は、ユーザがデジタルカメラを外部から操作するための部材である。操作部１１６は、例えば、デジタルカメラの撮影条件や画像再生条件等の各種設定を行うメニュースイッチ、撮影レンズ１０１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を切り換える動作モード切換スイッチ等を有する。撮影モードスイッチ１１７の操作により、例えば、マクロモードや遠景モード、スポーツモード等の各種撮影モードから所望の撮影モードを選択することができ、選択された撮影モードに応じて（撮影モード毎に）測距範囲やＡＦ動作等の条件が変更される。

メインスイッチ１１８は、デジタルカメラのカメラシステムに電源を投入する電源ボタンである。第１スイッチ（ＳＷ１）１１９はレリーズボタンが半押しされた状態でＯＮする。第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＮすると、ＡＦ処理やＡＥ処理等の撮影スタンバイ動作が行われる。第２スイッチ（ＳＷ２）１２０はレリーズボタンが全押しされた状態でＯＮする。第２スイッチ（ＳＷ２）１２０がＯＮされると、撮影動作が行われる。

＜デジタルカメラの動作＞
図２は、本実施形態に係るデジタルカメラの動作のフローチャートである。図２に示す各処理は、システム制御部１１３のＣＰＵがＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭのワークエリアに展開、実行して、デジタルカメラを構成する各部の動作制御を行うことにより実現される。

ステップＳ２０１では、システム制御部１１３は、ＡＥ処理部１０３を制御して、画像処理部１０９の出力信号に基づいてＡＥ処理を行う。続くステップＳ２０２では、システム制御部１１３は、レリーズボタンの状態を調べ、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＮか否かを判定する。システム制御部１１３は、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＮの場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０３へ進め、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＦＦの場合（Ｓ２０２でＮＯ）、処理をステップＳ２０１へ戻す。ステップＳ２０３では、システム制御部１１３は、ＡＦ処理部１０６を制御して、ＡＦ動作を行う。このＡＦ動作の詳細については後述する。なお、ＡＦ動作中の露出条件（シャッタ速度、絞り、感度）は、その直前のステップＳ２０１のＡＥ処理で決定される。

ステップＳ２０３の後のステップＳ２０４では、システム制御部１１３は、再びレリーズボタンの状態を調べ、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＮか否かを判定する。システム制御部１１３は、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＮの場合（Ｓ２０４でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０５へ進め、第１スイッチ（ＳＷ１）１１９がＯＦＦの場合（Ｓ２０４でＮＯ）、処理をステップＳ２０１へ戻す。ステップＳ２０５では、システム制御部１１３は、レリーズボタンの状態を調べ、第２スイッチ（ＳＷ２）１２０がＯＮか否かを判定する。システム制御部１１３は、第２スイッチ（ＳＷ２）１２０がＯＮの場合（Ｓ２０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０６へ進め、第２スイッチ（ＳＷ２）１２０がＯＦＦの場合（Ｓ２０５でＮＯ）、処理をステップＳ２０４へ戻す。ステップＳ２０６では、システム制御部１１３は、撮影動作を行い、その後、処理をステップＳ２０１へ戻す。

＜ステップＳ２０３（ＡＦ動作）の詳細＞
図３は、図２のステップＳ２０３の処理（ＡＦ動作）の詳細を示すフローチャートである。ステップＳ３０１では、システム制御部１１３は、画面（撮像画像）内の所定の領域に焦点検出領域を設定する。続くステップＳ３０２では、システム制御部１１３は、撮影モードや焦点距離に応じて、光軸方向でのフォーカスレンズ１０４の移動可能範囲、つまり、フォーカスレンズ１０４をスキャン動作させる範囲（以下「スキャン範囲」という）を設定する。続いて、ステップＳ３０３では、システム制御部１１３は、ステップＳ３０２で設定したスキャン範囲を複数のゾーンに分割する。このとき、ゾーンの分割数は、撮影モードや焦点距離に応じて変えるようにしてもよい。

次に、ステップＳ３０４では、システム制御部１１３は、現在のフォーカスレンズ１０４の位置をレンズ初期位置（ＦｉｒｓｔＰｏｓ）に設定する。システム制御部１１３は、ステップＳ３０４の後に、ステップＳ３０５において初期フォーカス移動処理を行い、その後、ステップＳ３０６において初期フォーカス移動合焦判定を行い合焦Ｆｌｇを設定する。なお、初期フォーカス移動処理と初期フォーカス移動合焦判定の詳細については後述する。

ステップＳ３０６の後、ステップＳ３０７では、システム制御部１１３は、ステップＳ３０６で設定した合焦ＦｌｇがＴＲＵＥか否かを判定する。システム制御部１１３は、ＴＲＵＥの場合（Ｓ３０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ３１８へ進め、ＴＲＵＥでない場合（Ｓ３０７でＮＯ）、処理をステップＳ３０８へ進める。

ステップＳ３０８では、システム制御部１１３は、所定速度で所定方向にフォーカスレンズ１０４の移動を開始する。ここでは、所定方向を、例えば、ステップＳ３０５での初期フォーカス移動とは反対の方向に設定する。また、所定速度を、例えば、フォーカスレンズ１０４を移動させたときに撮像素子１０７から出力される画像信号に基づいて得られる焦点評価値のサンプリング周期や焦点深度に基づいて、ＡＦ精度が確保できる範囲でできるだけ速い速度に設定する。

続くステップＳ３０９では、システム制御部１１３は、撮像素子１０７から出力される画像信号に基づいて、ステップＳ３０１で設定した焦点検出領域内の焦点評価値を取得する。次に、ステップＳ３１０では、システム制御部１１３は、現在のフォーカスレンズ１０４の位置を取得する。そして、ステップＳ３１１では、システム制御部１１３は、ステップＳ３０３で設定したゾーンの境界であるか否かを判定する。システム制御部１１３は、ゾーンの境界である場合（Ｓ３１１でＹＥＳ）、処理をステップＳ３１２へ進め、ゾーンの境界ではない場合（Ｓ３１１でＮＯ）、処理をステップＳ３１４へ進める。ここで、ゾーンの境界であるか否かは、例えば、前回のステップＳ３１０で取得したフォーカスレンズ１０４のレンズ位置と今回のステップＳ３１０で取得したフォーカスレンズ１０４のレンズ位置の間にゾーンの境界が位置しているか否かで判定される。

ステップＳ３１２では、システム制御部１１３は、ゾーン更新判定処理を行う。このゾーン更新判定処理の詳細については後述する。続くステップＳ３１３では、システム制御部１１３は、ステップＳ３１２でのゾーン更新判定処理でゾーン更新を行うとの判定がなされたか否かを判定する。システム制御部１１３は、ゾーン更新を行う場合（Ｓ３１３でＹＥＳ）、処理をステップＳ３１４へ進め、ゾーン更新を行わない場合（Ｓ３１３でＮＯ）、処理をステップＳ３１５へ進める。

ステップＳ３１４では、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４の現在位置がステップＳ３０２で設定したスキャン範囲内であるか否かを判定する。システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４がスキャン範囲内にある場合（Ｓ３１４でＹＥＳ）、処理をステップＳ３０９へ戻し、フォーカスレンズ１０４がスキャン範囲内にない場合（Ｓ３１４でＮＯ）、処理をステップＳ３１５へ進める。

なお、ステップＳ３０９〜Ｓ３１４の一連の動作は、現在のフレームレートの１フレーム分の時間で行われ、この間、フォーカスレンズ１０４は移動を続ける。そして、ステップＳ３１５では、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４を停止させる。また、ステップＳ３０９で取得した焦点評価値とステップＳ３１０で取得したフォーカスレンズ１０４のレンズ位置を対応付けておき、後述するステップＳ３１６で焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ１０４の位置（ピーク位置）の算出に用いる。その際、焦点評価値の取得中にフォーカスレンズ１０４は移動しているため、露光時間の中心のタイミングでのフォーカスレンズ１０４の位置を算出して焦点評価値と対応付ける。

そして、システム制御部１１３は、ステップＳ３１７において合焦判定を行い、その後、ステップＳ３１８においてステップＳ３１６で求めた焦点評価値のピーク位置へフォーカスレンズ１０４を移動させる。こうして、ＡＦ動作は終了し、その後、処理は図２のステップＳ２０４へ進められる。

＜ステップＳ３０５（初期フォーカス移動）の詳細＞
図４は、図３のステップＳ３０５の処理（初期フォーカス移動）の詳細を説明するフローチャートである。ステップＳ４０１では、システム制御部１１３は、現在のフォーカスレンズ１０４の位置が所定位置よりも近側の（デジタルカメラに近い方向にある）被写体にピントが合う位置にあるか否かを判定する。なお、「所定位置」は、撮影シーンや被写体の存在する距離の統計、焦点距離やズーム倍率に基づいてトータルのＡＦ時間が短くなるように決定する。

システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４が所定位置よりも近側にない場合（Ｓ４０１でＮＯ）処理をステップＳ４０２へ進め、フォーカスレンズ１０４が所定位置よりも近側にある場合（Ｓ４０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０３へ進める。ステップＳ４０２では、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４の初期移動方向を光軸方向の遠側（デジタルカメラから離れた遠方にある被写体にピントが合う方向）に設定する。一方、ステップＳ４０３では、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４の初期移動方向を光軸方向の近側に設定する。

ステップＳ４０２，Ｓ４０３の後のステップＳ４０４では、システム制御部１１３は、ステップＳ４０２，Ｓ４０３のそれぞれにおいて設定した初期移動方向に所定速度でフォーカスレンズ１０４を移動させる。なお、「所定速度」は、例えば、ステップＳ３０８と同様の方法で決定することができる。また、ステップＳ４０４でのフォーカスレンズ１０４の移動量が少ない場合、移動速度を高速に設定してもよいが、その場合に移動中に取得した焦点評価値を用いるとＡＦ精度が保てないときには、その焦点評価値を用いないようにする。

ステップＳ４０５では、システム制御部１１３は、ステップＳ３０１で設定した焦点検出領域内の焦点評価値を取得する。続いて、システム制御部１１３は、ステップＳ４０６において現在のフォーカスレンズ１０４の位置を取得し、続くステップＳ４０７においてピーク検出チェック処理を行う。ステップＳ４０７のピーク検出チェック処理の詳細については後述する。

次に、ステップＳ４０８では、システム制御部１１３は、（ａ）初期移動方向が遠側であること、（ｂ）ステップＳ４０７でチェックしたピーク検出結果がＯＫであること、の２条件が同時に満たされるか否かを判定する。システム制御部１１３は、（ａ），（ｂ）の条件が同時には満たされない場合（Ｓ４０８でＮＯ）、処理をステップＳ４０９へ進め、（ａ），（ｂ）の条件が同時に満たされる場合（Ｓ４０８でＹＥＳ）、処理をステップＳ４１１へ進める。

ステップＳ４０９では、システム制御部１１３は、（ｃ）初期移動方向が遠側であること、（ｄ）ステップＳ４０７でチェックしたピーク検出結果が減少であること、（ｅ）減少回数が所定の減少回数閾値よりも多いこと、の３条件が同時に満たされるか否かを判定する。システム制御部１１３は、（ｃ）〜（ｅ）の条件が同時には満たされない場合（Ｓ４０９でＮＯ）、処理をステップＳ４１０へ進め、（ｃ）〜（ｅ）の条件が同時に満たされる場合（Ｓ４０９でＹＥＳ）、処理をステップＳ４１１へ進める。

ステップＳ４１０では、システム制御部１１３は、現在のフォーカスレンズ１０４の位置が進行方向の端まで到達したかどうかを判定する。システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４が初期移動方向の端へ到達した場合（Ｓ４１０でＹＥＳ）、処理をステップＳ４１１へ進め、フォーカスレンズ１０４が初期移動方向の端へ到達していない場合（Ｓ４１０でＮＯ）、処理をステップＳ４０５へ戻す。なお、ステップＳ４０５〜Ｓ４１０の一連の動作は、ステップＳ３０９〜Ｓ３１４の一連の動作と同様に、現在のフレームレートの１フレーム分の時間で行われる。ステップＳ４１１では、システム制御部１１３は、フォーカスレンズ１０４の移動を停止させる。これにより、本処理を抜け、処理はステップＳ３０６へ進められることになる。

＜ステップＳ４０７（ピーク検出チェック処理）の詳細＞
図５は、図４のステップＳ４０７の処理（ピーク検出チェック）の詳細を説明するフローチャートである。ステップＳ５０１では、システム制御部１１３は、その時点までにステップＳ４０５で取得した焦点評価値の最大値、最小値を求め、システム制御部１１３が有するＲＡＭ又はＤＲＡＭ１１１に記憶する。ステップＳ５０２では、今回取得した焦点評価値が、前回取得した焦点評価値に対して所定量以上増加しているか否かを判定する。システム制御部１１３は、焦点評価値が所定量以上増加している場合（Ｓ５０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０３へ進め、焦点評価値が所定量以上増加していない場合（Ｓ５０２でＮＯ）、処理をステップＳ５０６へ進める。

システム制御部１１３は、ステップＳ５０３においてピーク検出結果の減少回数をゼロ（０）にクリアし、続くステップＳ５０４において、ピーク検出結果の増加回数をインクリメント（＋１）し、続くステップＳ５０５において、ピーク検出結果を増加とする。

ステップＳ５０６では、システム制御部１１３は、今回の焦点評価値が前回の焦点評価値よりも所定量以上に減少しているか否かを判定する。焦点評価値が所定量以上に減少している場合（Ｓ５０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ５０７へ進め、焦点評価値が所定量以上には減少していない場合（Ｓ５０６でＮＯ）、システム制御部１１３は、処理をステップＳ５１３へ進める。

ステップＳ５０７では、以下の（ｆ）〜（ｉ）の４条件が同時に満たされているか否かを判定する。ここで、
（ｆ）増加回数が１以上であること、
（ｇ）今回の焦点評価値がステップＳ５０１で記憶している焦点評価値の最大値よりも所定割合以上に減少していること、
（ｈ）ステップＳ５０１で記憶している最大値と最小値の差が所定量以上であること、
（ｉ）ピーク位置が今回までに取得している焦点評価値データの端ではないこと。

システム制御部１１３は、（ｆ）〜（ｉ）の４条件が同時には満たされていない場合（Ｓ５０７でＮＯ）、処理をステップＳ５０８へ進め、（ｆ）〜（ｉ）の４条件が同時に満たされている場合（Ｓ５０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ５１１へ進める。

システム制御部１１３は、ステップＳ５０８においてピーク検出結果の増加回数をゼロ（０）にクリアし、続くステップＳ５０９においてピーク検出結果の減少回数をインクリメント（＋１）し、続いてステップＳ５１０において、ピーク検出結果を減少とする。

ステップＳ５１１では、システム制御部１１３は、ステップＳ４０５で取得した焦点評価値とそれに対応するフォーカスレンズ１０４の位置（ステップＳ４０６で取得）を用いて焦点評価値のピーク位置を算出する。そして、続くステップＳ５１２では、システム制御部１１３は、ピーク検出結果をＯＫとする。ステップＳ５１３では、システム制御部１１３は、ピーク検出結果を変化なしとする。

システム制御部１１３は、ステップＳ５０５，Ｓ５１０，５１２，５１３が終了すると、本処理を終了させる。これにより、処理はステップＳ４０８へ進められることになる。

＜ステップＳ３０６（初期フォーカス移動合焦判定）の詳細＞
図６は、図３のステップＳ３０６の処理（初期フォーカス移動合焦判定）の詳細を説明するフローチャートである。ステップＳ６０１では、システム制御部１１３は、ステップＳ４０７で設定したピーク検出結果がＯＫか否かを判定する。システム制御部１１３は、ピーク検出結果がＯＫの場合（Ｓ６０１でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０２へ進め、ピーク検出結果がＯＫでない場合（Ｓ６０１でＮＯ）、処理をステップＳ６０６へ進める。

システム制御部１１３は、ステップＳ６０２において合焦判定を行い、ステップＳ６０３において、ステップＳ６０２での合焦判定の結果が合焦可能と判定されたか否かを判定する。合焦可能な場合（Ｓ６０３でＹＥＳ）、システム制御部１１３は、処理をステップＳ６０４へ進め、合焦可能でない場合（Ｓ６０３でＮＯ）、処理をステップＳ６０６へ進める。ここで、焦点評価値は遠近競合などの場合を除けば、横軸にフォーカスレンズ位置、縦軸に焦点評価値をとると、その形は山状になる。そこで焦点評価値の、最大値と最小値の差、一定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、傾斜している部分の勾配から、山の形状を判断することにより、合焦判定を行うことができる。合焦判定における判定結果は、以下に示すように○判定（合焦可能）、×判定（合焦可能でない）で出力される。
○判定：被写体のコントラストが十分、かつスキャンした距離範囲内の距離に被写体が存在する
×判定：被写体のコントラストが不十分、もしくはスキャンした距離範囲外の距離に被写体が位置する

ステップＳ６０４では、システム制御部１１３は、初期移動方向が遠側に設定されているか否かを判定する。システム制御部１１３は、遠側に設定されている場合（Ｓ６０４でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０５へ進め、遠側に設定されていない（近側に設定されている）場合（Ｓ６０４でＮＯ）、処理をステップＳ６０７へ進める。ステップＳ６０５では、システム制御部１１３は、ステップＳ３０４で設定したＦｉｒｓｔＰｏｓとステップＳ５１１で算出した焦点ピーク位置が同ゾーン内にあるか否かを判定する。システム制御部１１３は、ＦｉｒｓｔＰｏｓと焦点ピーク位置が同ゾーン内にある場合（Ｓ６０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０６へ進め、ＦｉｒｓｔＰｏｓと焦点ピーク位置が同ゾーン内にない場合（Ｓ６０５でＮＯ）、処理をステップＳ６０７へ進める。

ステップＳ６０６では、システム制御部１１３は、合焦可能ＦｌｇをＦＡＬＳＥに設定する。一方、ステップＳ６０７では、システム制御部１１３は、合焦可能ＦｌｇをＴＲＵＥに設定する。システム制御部１１３は、ステップＳ６０６，Ｓ６０７が終了すると、本処理を終了させる。これにより、処理はステップＳ３０７へ進められることになる。

＜ステップＳ３１２（ゾーン更新判定）の詳細＞
図７は、図３のステップＳ３１２の処理（ゾーン更新判定）の詳細を説明するフローチャートである。ステップＳ７０１では、システム制御部１１３は、それまでに取得した焦点評価値の最大値Ａｆｍａｘと最小値Ａｆｍｉｎとの差Ａｆｄｉｆｆ１（＝Ａｆｍａｘ−Ａｆｍｉｎ）を計算する。

続くステップＳ７０２では、システム制御部１１３は、ステップＳ７０１で計算したＡｆｄｉｆｆ１が予め定められた所定の閾値ＴＨ１よりも大きいか否かを判定する。ここで、閾値ＴＨ１は、固定値である必要はなく、それまでにスキャンしたゾーンの数によって変えてもいい。即ち、ゾーンを多く見る（ゾーンの分割数を多くする）につれて、焦点評価値ピーク位置と最も低い位置との差が大きく出やすくなるので、閾値を大きく取ることができる。逆に、ゾーンが少ない場合は、焦点評価値ピークの高低差が出にくいため、閾値を小さく取る方が好ましい場合がある。Ａｆｄｉｆｆ１＞閾値ＴＨ１である場合（Ｓ７０２でＹＥＳ）、システム制御部１１３は、焦点評価値のピークを検出できていると判断し、処理をステップＳ７０３へ進める。一方、Ａｆｄｉｆｆ１≦閾値ＴＨ１である場合（Ｓ７０２でＮＯ）、システム制御部１１３は、焦点評価値のピークが検出できていないと判断して、処理をステップＳ７０６へ進める。

ステップＳ７０３では、システム制御部１１３は、最至近の焦点評価値Ａｆｓｉｋｉｎと１つ前の焦点評価値Ａｆｓｉｋｉｎ′の差であるＡｆｄｉｆｆ２（＝Ａｆｓｉｋｉｎ−Ａｆｓｉｋｉｎ′）を計算する。続くステップＳ７０４では、システム制御部１１３は、ステップＳ７０３で計算したＡｆｄｉｆｆ２が予め定められた所定の閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する。Ａｆｄｉｆｆ２＞閾値ＴＨ２である場合（Ｓ７０４でＹＥＳ）、システム制御部１１３は、さらに至近側に焦点評価値ピークが存在する可能性がある（被写体が存在する）ため、処理をステップＳ７０６へ進める。Ａｆｄｉｆｆ２≦閾値ＴＨ２である場合（Ｓ７０４でＮＯ）、システム制御部１１３は、より至近側に被写体が存在する可能性はあるが、ＡＦ時間を優先するために、処理をステップＳ７０５へ進める。

システム制御部１１３は、ステップＳ７０５ではゾーン更新を行わないとの判断を行い、一方、ステップＳ７０６ではゾーン更新するとの判断を行い、これらステップＳ７０５，Ｓ７０６が終了すると、本処理を終了させる。これにより、処理はステップＳ３１３へ進められることになる。

＜具体例＞
上述したデジタルカメラによる撮像動作時のＡＦ動作の具体例について、図８及び図９を参照して説明する。図８は、本実施形態に係るデジタルカメラのＡＦ動作（ステップＳ２０３）の例を示す図である。図９は、本実施形態に係るデジタルカメラのＡＦ動作（ステップＳ２０３）の例を示す別の図である。ここでは、スキャン範囲は、ゾーン１〜４の４つに分割されており、フォーカスレンズ１０４の初期位置がゾーン４にあるときに、ステップＳ４０１においてフォーカスレンズ１０４が所定位置よりも近側にあると判定されるものとする。

図８上段の例では、フォーカスレンズ１０４の初期位置はゾーン２であるため、フォーカスレンズ１０４の移動は遠側（∞）に向けて開始される。このとき、ピーク位置を検出するが、ピーク位置が初期位置と同じゾーン２内にあるため、検出したピーク位置へのフォーカスレンズ１０４の移動は行わない。そして、フォーカスレンズ１０４を停止させた位置をスキャン動作の開始位置として、初期フォーカス移動とは反対（近側）にフォーカスレンズ１０４を移動させる。ゾーン１とゾーン２の境界までフォーカスレンズ１０４が移動すると、境界付近で焦点評価値が所定値以上増加しており「ゾーン更新する」と判定されて、次のゾーン２においてもスキャン動作が続行される。そして、再び、ゾーン２においてピーク位置を検出する。本例の場合、フォーカスレンズ１０４がゾーン２とゾーン３との境界まで移動すると、それ以上はゾーン更新されずにピーク位置へのフォーカスレンズ１０４の移動の制御が行われる（合焦動作に入る）。したがって、フォーカスレンズ１０４は、遠側（∞）に向けて移動を開始し、検出したピーク位置で停止する。

これに対して、図８下段の例では、フォーカスレンズ１０４の初期位置はゾーン３であるため、フォーカスレンズ１０４の移動は遠側（∞）に向けて開始される。このとき、初期位置のゾーン３とは異なるゾーン２でピーク位置が検出される。そのため、焦点評価値が所定量以上減少した時点（ピーク位置を一定距離だけ過ぎた時点）で、速やかに合焦動作に入り、フォーカスレンズ１０４は、検出したピーク位置まで戻される。なお、図８下段の例では、フォーカスレンズ１０４の初期位置を含むゾーン（ゾーン３）の次のゾーン（ゾーン２）に、焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置がある場合を示したが、これに限らない。例えば、ゾーン１など、初期位置を含むゾーン以外のゾーンにおいて焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置が検出された場合も、フォーカスレンズの移動方向を反転させて、ピーク位置にフォーカスレンズ１０４を移動させる。

図９上段の例では、フォーカスレンズ１０４の初期位置はゾーン３であるため、フォーカスレンズ１０４の移動は遠側（∞）に向けて開始される。このとき、焦点評価値の減少が検出されるため、近側に被写体が存在すると判断して、フォーカスレンズ１０４の移動方向を反転させ、ゾーン毎のピーク検出を行う。これにより、ゾーン３でピーク位置が検出されると、検出されたピーク位置へフォーカスレンズ１０４が移動される。

図９下段の例では、フォーカスレンズ１０４の初期位置はゾーン２であるため、フォーカスレンズ１０４の移動は遠側（∞）に向けて開始される。このとき、図８上段の例と同様に、ピーク位置が初期位置と同じゾーン２内にあるため、フォーカスレンズ１０４の移動方向を反転させて、近側へと移動を開始する。ゾーン１とゾーン２の境界までフォーカスレンズ１０４が移動すると、境界付近で焦点評価値が所定値以上増加しており「ゾーン更新する」と判定されて、次のゾーン２においてもスキャン動作が続行される。そして、図８上段の例と異なり、ゾーン２の後半において、焦点評価値の増加（Ａｆｄｉｆｆ２＞閾値ＴＨ２）を検出するため、ゾーン２からゾーン３への移行が行われる。そして、ゾーン３でピーク位置を検出すると、図９上段の例と同様に、合焦動作に入り、検出されたピーク位置へフォーカスレンズ１０４が移動される。

以上の説明の通り、本実施形態では、フォーカスレンズ１０４を初期位置から移動させるスキャン動作において焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ１０４の位置が検出された場合、フォーカスレンズ１０４の初期位置とピーク位置との関係に基づいて、その後のスキャン動作を行わずに検出したピーク位置で合焦制御を行うか否かを決定する。これにより、背景抜けを生じさせることなく、ＡＦ時間を短縮することができる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、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。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

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撮像システム或いは撮像装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１０１ 撮影レンズ
１０４ フォーカスレンズ
１０５ モータ
１０６ ＡＦ処理部
１０７ 撮像素子
１１３ システム制御部
１１６ 操作部
１１９ 第１スイッチ（ＳＷ１）
１２０ 第２スイッチ（ＳＷ２）

Claims (8)

1. フォーカスレンズを光軸方向に移動させて画像信号から焦点評価値を順次取得するスキャン動作を行い、前記焦点評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させて焦点を合わせる制御手段を有し、
   前記制御手段は、予め前記フォーカスレンズの移動可能範囲を複数のゾーンに分割し、前記フォーカスレンズを初期位置から前記スキャン動作の開始位置へ移動させる初期フォーカス移動処理中に、前記初期位置を含むゾーン以外のゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなる前記フォーカスレンズの位置が検出された場合には、前記ピークとなる前記フォーカスレンズの位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記初期位置を含むゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなる前記フォーカスレンズの位置が検出された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させ、前記スキャン動作を前記初期フォーカス移動処理中の前記フォーカスレンズの移動方向とは反対の方向に実行することを特徴とする焦点調節装置。
2. 前記制御手段は、前記初期フォーカス移動処理中に前記初期位置を含むゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズの位置を検出した場合、前記スキャン動作を前記フォーカスレンズを停止させた位置から前記複数のゾーンごとに実行し、前記焦点評価値が所定の条件を満たす場合に、前記スキャン動作を行うゾーンを現在のゾーンから次のゾーンに変更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. 前記制御手段は、前記スキャン動作を行うゾーンを変更するための条件は、現在のゾーンと次のゾーンの境界付近の前記スキャン動作において得られた前記焦点評価値が増加した場合に満たされることを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。
4. 前記制御手段は、前記初期フォーカス移動処理中に、前記焦点評価値の減少を検出した場合、前記フォーカスレンズの移動方向を反転させて、前記スキャン動作を前記ゾーンごとに実行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. 前記制御手段は、前記初期フォーカス移動処理中の前記フォーカスレンズの初期位置からの前記光軸方向での移動方向が遠側である場合に、前記初期フォーカス移動処理中に前記初期位置を含むゾーン以外のゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を検出した場合、当該ピークとなるフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズを移動させる制御を行う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. 前記制御手段は、撮影モードまたは焦点距離に応じて、前記複数のゾーンの分割数を変え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. 前記フォーカスレンズを介して入射した被写体光を光電変換して画像信号を取得する撮像手段と、
   請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点調節装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。
8. フォーカスレンズを光軸方向に移動させて画像信号から焦点評価値を順次取得するスキャン動作を行い、前記焦点評価値に基づいてフォーカスレンズを移動させて焦点を合わせる制御ステップを有する焦点調節装置の制御方法であって、
   前記制御ステップでは、予め前記フォーカスレンズの移動可能範囲を複数のゾーンに分割し、前記フォーカスレンズを初期位置から前記スキャン動作の開始位置へ移動させる初期フォーカス移動処理中に、前記初期位置を含むゾーン以外のゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなるフォーカスレンズの位置が検出された場合に、当該ピークとなるフォーカスレンズの位置にフォーカスレンズを移動させ、前記初期位置を含むゾーンにおいて前記焦点評価値がピークとなる前記フォーカスレンズの位置が検出された場合には、前記フォーカスレンズの移動を停止させ、前記スキャン動作を前記初期フォーカス移動処理中の前記フォーカスレンズの移動方向とは反対の方向に実行することを特徴とする焦点調節装置の制御方法。

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