(57)【要約】【課題】不適切なロックオンの作動を防止する。【解決手段】結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、結像光学系による像を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像内の特定の対象の像の位置を繰り返し認識する認識手段と、認識手段によって対象の像の位置を認識できなかったときの状態に基づいて(S203)、焦点調節手段による焦点調節を禁止する(S302,S303)制御手段とを備える。【選択図】図４
2010186137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段によって検出された前記焦点調節状態に基づいて前記結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記結像光学系による像を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段によって撮像された画像内の特定の対象の像の位置を繰り返し認識する認識手段と、
前記認識手段によって前記対象の像の位置を認識できなかったときの状態に基づいて、前記焦点調節手段による焦点調節を禁止する制御手段とを備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記認識手段によって繰り返し認識される前記対象の像の位置の履歴に基づいて、前記対象の像が前記撮像手段によって撮像された画像の範囲内において消失したか、該画像の範囲外へ移動したかを判定する判定手段を備えることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項２に記載の焦点調節装置において、
前記焦点検出手段は、前記焦点調節状態を繰り返し検出し、
前記制御手段は、前記焦点検出手段によって繰り返し検出される複数の前記焦点調節状態の履歴に基づいて前記焦点調節手段による焦点調節を禁止するとともに、前記判定手段による判定結果に基づいて前記焦点調節の禁止を無効にすることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点調節装置において、
前記制御手段は、前記判定手段により前記対象の像が前記画像の範囲外へ移動したと判定された場合には、前記焦点調節の禁止を無効とすることを特徴とする焦点調節装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記判定手段は、前記認識手段によって繰り返し認識される前記対象の像の位置のうち、前記対象の像を認識できなくなる前に認識した前記対象の像の位置が前記画像の範囲の端部に位置した場合に、前記対象の像が前記画像の範囲外へ移動したと判定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、
前記撮像手段は、前記結像光学系を通過する光束を受光して前記像に対応する画像信号を出力する複数の撮像用画素と、該複数の撮像用画素の配列中に配置され、前記結像光学系を通過する一対の光束を受光して得られる信号を出力する焦点検出用画素とを有し、
前記焦点検出手段は、前記焦点検出用画素の出力に基づいて前記結像光学系の焦点調節状態を検出することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は焦点調節装置とその焦点調節装置を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
狙っている被写体の前を別の被写体が横切った場合や、移動する被写体を追いかけているときにＡＦエリアから外してしまった場合に、一定時間の間撮影レンズの焦点調節駆動を禁止し（ＡＦロック）、撮影者の意図する被写体を捕捉し続けられるようにした焦点調節装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１３４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の焦点調節装置では、焦点調節機能を動作状態にしたまま別の被写体を撮影するために構図を変えたときに、ＡＦロックの条件を満たすと構図変更後にＡＦロックが働くことになり、撮影者の意に反して直ちに焦点調節が開始されない場合があるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
(１)  請求項１の発明は、結像光学系の焦点調節状態を検出する焦点検出手段と、焦点検出手段によって検出された焦点調節状態に基づいて結像光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、結像光学系による像を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された画像内の特定の対象の像の位置を繰り返し認識する認識手段と、認識手段によって対象の像の位置を認識できなかったときの状態に基づいて、焦点調節手段による焦点調節を禁止する制御手段とを備える。
(２)  請求項２の発明は、請求項１に記載の焦点調節装置において、認識手段によって繰り返し認識される対象の像の位置の履歴に基づいて、対象の像が撮像手段によって撮像された画像の範囲内において消失したか、該画像の範囲外へ移動したかを判定する判定手段を備える。
(３)  請求項３の発明は、請求項２に記載の焦点調節装置において、焦点検出手段は焦点調節状態を繰り返し検出し、制御手段は、焦点検出手段によって繰り返し検出される複数の焦点調節状態の履歴に基づいて焦点調節手段による焦点調節を禁止するとともに、判定手段による判定結果に基づいて焦点調節の禁止を無効にする。
(４)  請求項４の発明は、請求項３に記載の焦点調節装置において、制御手段は、判定手段により対象の像が画像の範囲外へ移動したと判定された場合には、焦点調節の禁止を無効とする。
(５)  請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、判定手段は、認識手段によって繰り返し認識される対象の像の位置のうち、対象の像を認識できなくなる前に認識した対象の像の位置が画像の範囲の端部に位置した場合に、対象の像が画像の範囲外へ移動したと判定する。
(６)  請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置において、撮像手段は、結像光学系を通過する光束を受光して像に対応する画像信号を出力する複数の撮像用画素と、該複数の撮像用画素の配列中に配置され、結像光学系を通過する一対の光束を受光して得られる信号を出力する焦点検出用画素とを有し、焦点検出手段は、焦点検出用画素の出力に基づいて結像光学系の焦点調節状態を検出する。
(７)  請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の焦点調節装置を備えた撮像装置である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、異なる対象に対して焦点調節するために、構図変更した場合でも、直ちに焦点調節を開始することができ、撮影者の意図した焦点調節を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】一実施の形態の一眼レフデジタルカメラの構成を示す横断面図
【図２】一実施の形態の焦点調節制御プログラムを示すフローチャート
【図３】追尾ロックオン実行設定サブルーチンを示すフローチャート
【図４】ＡＦ・追尾ロックオン実行設定サブルーチンを示すフローチャート
【図５】画素が横１８個、縦１２個に正方配列された測光素子による撮影画面と、撮影画面内の画像追尾結果の追尾被写体領域（図中に斜線のハッチングで示す領域）および複数のＡＦエリア（図中に破線の矩形で示す領域）を示す図
【図６】参考例の焦点調節制御プログラムを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【０００８】
撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアにおいて撮影レンズの焦点調節状態（この一実施の形態ではデフォーカス量）を検出し、いずれかのエリアのデフォーカス量に基づいて撮影レンズを合焦駆動する自動焦点調節（ＡＦ）機能と、撮影画像の中の追尾対象の被写体の画像をテンプレート画像（基準画像）として記憶し、繰り返し撮像される画像の中でテンプレート画像と同一または類似した画像の位置を検索しながら（テンプレートマッチング）追尾対象の被写体を繰り返し認識（追尾）する画像追尾機能とを備え、ＡＦ機能と画像追尾機能により撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節装置と、その焦点調節装置を搭載した撮像装置（一眼レフデジタルカメラ）の一実施の形態を説明する。
【０００９】
図１は、一実施の形態の一眼レフデジタルカメラの構成を示す横断面図である。撮影レンズ１はフォーカシングレンズ、ズーミングレンズ、絞りなどを備え、撮像面に被写体像を結像させる。クイックリターンミラー２は被写体からの光束を撮像素子６またはファインダーへ選択的に導くミラーであり、中央部はハーフミラーになっている。撮影前は、クイックリターンミラー２が図示のように撮影光路内に設定され、被写体光が反射してファインダーへ導かれるとともに、ハーフミラー部を透過した被写体光の一部がサブミラー７を反射して位相差検出方式の焦点検出部へ導かれる。一方、撮影時には、クイックリターンミラー２は撮影光路から退避され、被写体光が撮像素子６へ導かれる。
【００１０】
ファインダースクリーン３には撮影レンズ１により被写体像が結像され、ペンタプリズム４および接眼レンズ５を介して撮影者に視認される。撮像素子６はＣＣＤから構成され、撮影レンズ１により受光面に結像された被写体像を画像信号に変換して出力する。なお、撮像素子６をＣＭＯＳやＣＩＤなどで構成してもよい。また、撮像素子６の前面には、赤外光をカットするための赤外カットフィルターや、画像の折り返しノイズを防止する光学的ローパスフィルターが配置されるが、図１ではこれらの図示を省略する。サブミラー７は、撮影前にクイックリターンミラー２の中央ハーフミラー部を透過した被写体光を反射して焦点検出部へ導く。なお、撮影時にはサブミラー７はクイックリターンミラー２とともに撮影光路から退避される。
【００１１】
撮影前にクイックリターンミラー２の中央ハーフミラー部を透過した被写体光の一部は、サブミラー７を介して焦点検出光学系(不図示)へ導かれる。焦点検出光学系は、焦点検出用の被写体光をマスク（不図示）により一対の光束に分離して位相差ＡＦ(Auto Focus)検出素子８の一対のＣＣＤラインセンサー(不図示)上に一対の像を再結像させる。位相差ＡＦ検出素子８は、撮影レンズ１の焦点調節状態を示す一対の像に応じた焦点検出用信号を出力する。
【００１２】
一方、撮影前にファインダースクリーン３に結像された被写体像は、ペンタプリズム４および測光レンズ１５を介して測光素子１６へ導かれ、測光素子１６の受光面に被写体像が結像される。測光素子１６は、マトリクス状に配列された複数の画素（光電変換素子）（例えば横ｎ個、縦ｍ個の正方配列）を備えている。各画素は３個の部分に分割され、これらの部分にはそれぞれ赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの原色フィルターが設けられている。これにより、各画素ごとに被写体像のＲＧＢ信号を出力することができる。測光素子１６は被写体像に応じた画像信号を出力し、この画像信号に基づいて後述する画像追尾制御と露出演算制御が行われる。
【００１３】
制御装置１８は、不図示のマイクロコンピューターとメモリやＡ／Ｄコンバーターなどの周辺部品から構成され、マイクロコンピューターのソフトウエア形態によりカメラに内蔵される機器および撮像素子６、位相差ＡＦ検出素子８、測光素子１６の制御と各種演算、カメラの各種シーケンス制御などを行う。制御装置１８は撮像素子６を制御し、電荷蓄積、撮像画像の読み出し、撮像画像の各種処理、撮像画像の記録および撮像画像の表示などを行う。
【００１４】
また、制御装置１８は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９、デフォーカス演算部１０、フォーカスエリア位置決定部１１、レンズ駆動量演算部１２およびレンズ駆動制御部１３を備えている。ＡＦ−ＣＣＤ制御部９は位相差ＡＦ検出素子８を制御し、撮影画面内の複数のＡＦエリアに対応して設定されたＡＦ用のＣＣＤラインセンサー（不図示、以下ＡＦセンサーという）の適切なゲインと蓄積時間を制御し、焦点検出を行うＡＦエリア（フォーカスエリア）で蓄積された電荷信号（焦点検出用信号）の読み出しを行う。デフォーカス演算部１０は、ＡＦ−ＣＣＤ制御部９により位相差ＡＦ検出素子８から読み出された焦点検出用信号に基づいて、撮影レンズ１の焦点調節状態を示すデフォーカス量を演算する。フォーカスエリア位置決定部１１は、撮影画面内の複数のＡＦエリアの中から撮影レンズ１を合焦させるＡＦエリアを決定する。なお、この明細書ではシングルポイントＡＦモードを例に挙げて説明する。レンズ駆動量演算部１２は、デフォーカス量の演算結果に基づいてフォーカシングレンズの駆動目標となるレンズ目標位置を演算する。ここで、レンズ目標位置とは、そこにフォーカシングレンズを駆動したらデフォーカス量が０となる位置である。レンズ駆動制御部１３はフォーカシングレンズを駆動するアクチュエーターを備え、フォーカシングレンズを目標位置まで駆動して撮影レンズ１の焦点調節を行う。
【００１５】
さらに、制御装置１８は測光素子１６を制御し、測光素子１６から被写体像の画像信号を読み出し、この画像信号に基づいて画像追尾制御と露出演算制御を行う。画像追尾制御では、測光素子１６により撮像した画像の中の追尾対象の被写体の画像をテンプレート画像（基準画像）として記憶し、繰り返し撮像される画像の中で色情報と輝度情報の少なくとも一つを用いてテンプレート画像と同一または類似した被写体認識領域の位置を検索するテンプレートマッチングを行い、被写体領域内のＡＦエリアを検索して撮影レンズ１の焦点調節を行うためのＡＦエリア（以下、合焦エリアという）として採用するか否かを判定する。そして、判定結果の合焦エリアで検出されたデフォーカス量に基づいて、撮影レンズ１のフォーカシングレンズ（不図示）を駆動する目標位置を演算する。
【００１６】
操作部材１７には、ＡＦエリア選択スイッチ、撮影モード選択スイッチ、シャッターボタンの半押しスイッチおよび全押しスイッチなど、カメラを操作するための各種スイッチ類が含まれる。
【００１７】
ここで、一実施の形態の焦点調節制御を説明する前に、従来の焦点調節制御におけるロックオン機能を参考例として説明する。図６は参考例の焦点調節制御プログラムを示すフローチャートである。なお、この制御プログラムは焦点調節制御を開始して撮影対象の被写体を捕捉した後の制御プログラムである。ステップ１において、位相差ＡＦ検出素子８の信号増幅ゲインと蓄積時間を設定して電荷蓄積制御を行う。ステップ２では位相差ＡＦ検出素子８からＡＦエリアの焦点検出信号（電荷蓄積信号）を読み出し、続くステップ３で焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を演算する。
【００１８】
ステップ４において、デフォーカス量の演算結果に基づいて焦点検出可能か否かを判別し、焦点検出可能な場合はステップ５へ進み、不能な場合はステップ８へ進む。焦点検出可能な場合は、ステップ５でデフォーカス量に基づいて合焦位置までのレンズ駆動量を演算する。続くステップ６において、今回の焦点検出で検出されたデフォーカス量を前回の焦点検出で検出されたデフォーカス量と比較し、今回の焦点検出においてＡＦエリアで捕捉した被写体が前回の焦点検出で捕捉していた被写体と同一のものか否かを判別する。前回と今回の焦点検出で検出されたデフォーカス量がいずれも所定の信頼性を満たし、かつ、前回と今回のデフォーカス量の差が所定値以内であれば同一被写体とし、所定値を越える場合には同一被写体でないとする。前回と今回の焦点検出においてＡＦエリアで捕捉された被写体が同一の場合はステップ７へ進み、演算結果のレンズ駆動量だけフォーカシングレンズを駆動する。
【００１９】
一方、ステップ４で焦点検出不能と判定された場合、あるいはステップ６で前回と今回の焦点検出におけるＡＦエリアの被写体が同一でないと判定された場合には、ステップ８で一時的にレンズ駆動を禁止（ＡＦロック）する「ロックオン」を開始するとともに、ロックオン時間の計時を開始する。なお、すでにロックオンが開始されている場合には、ロックオンとロックオン時間の計時を継続する。ステップ９においてロックオン時間が所定時間を超えたか否かを判別し、越えていなければステップ１へ戻って上述した処理を繰り返す。ロックオン時間が所定時間を超えたらステップ１０へ進み、レンズ駆動を再開するためにＡＦ制御データの初期化を行う。
【００２０】
このように、従来の焦点調節制御におけるロックオン機能は、狙っている被写体の前を別の被写体が横切った場合や、移動被写体を追いかけているときに一時的にＡＦエリアから狙っている被写体を外してしまった場合などに有効な機能であり、狙っている被写体を捕捉し続けることができる。しかしながら、上述した従来のロックオン機能では、焦点検出不能と判定された場合、または前回と今回の焦点検出で検出された被写体が同一でないと判定された場合の、いずれかの条件（ロックオン条件）が満たされるとレンズ駆動を一時的に禁止するロックオンを実行しているため、撮影者が異なる被写体に対して焦点調節するために構図を変えたような場合にも上述したロックオン条件を満たすとロックオン機能が働くことになり、所定時間後にロックオンが解除されるまでの間、撮影者の意に反して焦点調節が開始されないことになる。
【００２１】
このような問題を解決するために、一実施の形態の焦点調節制御では次のようなロックオンを行う。上述した従来の焦点調節制御におけるロックオンは、自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果に基づいて実行または不実行を決定している。これに対し一実施の形態の焦点調節制御におけるロックオンは、上述した自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果と、上述した画像追尾機能による被写体追尾結果とに基づいてロックオンの実行または不実行を決定する。なお、この明細書では自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果に基づくロックオンを“ＡＦロックオン”と呼び、画像追尾機能による被写体追尾結果に基づくロックオンを“追尾ロックオン”と呼ぶ。
【００２２】
図２は一実施の形態の焦点調節制御プログラムを示すフローチャートである。なお、この制御プログラムは焦点調節制御を開始して撮影対象の被写体を捕捉した後の制御プログラムである。ステップ１０１において、位相差ＡＦ検出素子８の信号増幅ゲインと蓄積時間を設定して電荷蓄積制御を行う。ステップ１０２では、測光素子１０により撮像を行い、撮像画像の中から予め記憶されているテンプレート画像と類似した被写体認識領域を検索し、被写体認識情報すなわち被写体追尾結果を取得する。なお、テンプレート画像は、画像の中から撮影者が最初にＡＦエリア選択スイッチにより指定した部分の画像を記憶したものである。ステップ１０３で位相差ＡＦ検出素子８からＡＦエリアの焦点検出信号（電荷蓄積信号）を読み出し、続くステップ１０４で焦点検出信号に基づいてデフォーカス量を演算する。
【００２３】
ステップ１０５において、デフォーカス量の演算結果に基づいて焦点検出可能か否かを判別し、焦点検出可能な場合はステップ１０６へ進み、不能な場合はステップ１０９へ進む。焦点検出可能な場合は、ステップ１０６でデフォーカス量に基づいて合焦位置までのレンズ駆動量を演算する。ステップ１０７において、今回の焦点検出で検出されたデフォーカス量を前回の焦点検出で検出されたデフォーカス量と比較し、今回の焦点検出においてＡＦエリアで捕捉した被写体が前回の焦点検出で捕捉していた被写体と同一のものか否かを判別する。前回と今回の焦点検出で検出されたデフォーカス量がいずれも所定の信頼性を満たし、かつ、前回と今回のデフォーカス量の差が所定値以内であれば同一被写体とする。同一被写体の場合はステップ１０８へ進み、そうでなければステップ１０９へ進む。
【００２４】
ＡＦエリアにおいて捕捉した前回と今回の被写体が同一である場合は、ステップ１０８で図３に示す追尾ロックオン実行設定サブルーチンを実行し、上述した画像追尾機能による被写体追尾結果に基づくロックオン、すなわち追尾ロックオンを実行するか否かを設定する。なお、ステップ１０７でＡＦエリアにおいて捕捉した前回と今回の被写体が同一であると判定されているので、ここでは上述した自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果に基づくロックオン、すなわちＡＦロックオンは実行しない。図３に示す追尾ロックオン実行設定処理については詳細を後述する。
【００２５】
ステップ１０５で焦点検出不能と判定された場合、あるいはステップ１０７で前回と今回の焦点検出におけるＡＦエリアの被写体が同一でないと判定された場合には、ステップ１０９で図４に示すＡＦ・追尾ロックオン実行設定サブルーチンを実行し、自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果と画像追尾機能による被写体追尾結果とに基づいてロックオンを実行するか否かを設定する。図４に示すＡＦ・追尾ロックオン実行設定処理については詳細を後述する。
【００２６】
ＡＦロックオンまたは追尾ロックオンの実行後、あるいはそれらの不実行後のステップ１１０において、演算結果のデフォーカス量だけフォーカシングレンズを駆動するか、あるいはスキャン駆動を行う。
【００２７】
図３に示すサブルーチンを参照し、画像追尾機能による被写体追尾結果に基づく追尾ロックオンの実行設定を説明する。ステップ２０１において、今回の画像追尾の結果、追尾対象の被写体が消失したか否かを判別する。撮影画像の中の追尾対象の被写体の画像をテンプレート画像（基準画像）として記憶し、測光素子１６により繰り返し撮像される画像の中でテンプレート画像と同一または類似した画像の位置を検索しながら追尾対象の被写体を追尾する画像追尾機能において、撮像された画像の中にテンプレート画像に対する所定の類似条件を満たす画像が検出できない場合には、追尾対象の被写体が消失したとしてステップ２０２へ進む。
【００２８】
一方、今回撮像された画像の中にテンプレート画像に対する所定の類似条件を満たす画像が検出された場合には、追尾対象の被写体が消失していないとしてステップ２０５へ進む。追尾被写体が消失していないときは、ステップ２０５で画像追尾結果に基づくロックオン、つまり追尾ロックオンを実行せず、図２のステップ１１０へリターンする。ステップ２０１で追尾対象の被写体が消失したと判定された場合には、ステップ２０２で消失したとされる被写体認識情報の信頼性があるか否かを判別する。信頼性がない場合にはステップ２０５へ進み、追尾ロックオンを実行せずに図２のステップ１１０へリターンする。
【００２９】
追尾被写体の消失判定に信頼性がある場合はステップ２０３へ進み、追尾していた被写体が撮影画面内において消失したのか、追尾被写体が撮影画面外へ外れたことにより消失したのかを判別する。撮影者による構図変更にともないそれまで追尾していた被写体が撮影画面外へ外れた場合には、撮影者が新しい被写体を撮影対象として注目しているか、あるいは新しい被写体を探してカメラをターンしている可能性が高く、このような場合にはロックオンをせずに、直ちに撮影者が注目する新しい被写体に対する焦点調節を開始できるのが望ましい。これに対しそれまで追尾していた被写体が撮影画面外へ外れた様子がなく、撮影画面内で消失した場合には、例えば追尾被写体の前を別の被写体が通り過ぎようとしている場合や、撮影者がＡＦエリアから追尾被写体を外してしまった場合などが考えられ、このような場合にはロックオンを実行して追尾被写体を捕捉し続けられるようにするのが望ましい。
【００３０】
追尾被写体が撮影画面内で消失したか、あるいは追尾被写体が撮影画面外へ外れたかの判定は、次のようにして行う。図５は、画素が横１８個、縦１２個に正方配列された測光素子１６による撮影画面と、撮影画面内の画像追尾結果の追尾被写体領域（図中に斜線のハッチングで示す領域）および複数のＡＦエリア（図中に破線の矩形で示す領域）を示す。基本的には、前回の画像追尾処理において追尾被写体領域の基準となる座標(ｘ0,ｙ0)が撮影画面の端でない位置にあって、今回の画像追尾処理において追尾被写体が消失した場合には、撮影画面内における消失とする。一方、前回の画像追尾処理において追尾被写体領域の基準となる座標(ｘ0,ｙ0)が撮影画面の端の位置にあって、今回の画像追尾処理において追尾被写体が消失した場合には、撮影者による構図変更にともなう撮影画面外への消失とする。
【００３１】
別の判定方法として、追尾被写体領域の基準となる座標(ｘ0,ｙ0)の代わりに、追尾被写体領域（図５に斜線で示すハッチング領域）のいずれかの外辺を基準にしてもよい。つまり、前回の画像追尾処理において追尾被写体領域のいずれかの外辺が撮影画面の端でない位置にあって、今回の画像追尾処理において追尾被写体が消失した場合には、撮影画面内における消失とする。一方、前回の画像追尾処理において追尾被写体領域のいずれかの外辺が撮影画面の端の位置にあって、今回の画像追尾処理において追尾被写体が消失した場合には、撮影者による構図変更にともなう撮影画面外への消失とする。
【００３２】
追尾被写体の撮影画面内での消失か撮影画面外への消失かの判定に際しては、撮影者が構図変更を行うときのターン速度と、画像追尾演算の繰り返し時間間隔が重要なファクターになる。そこで、毎回の画像追尾処理における追尾被写体領域の撮影画面内の位置の移動履歴を考慮して判定を行うようにしてもよい。例えば、画像追尾演算の繰り返し時間間隔が所定時間よりも短く、つまり画像追尾演算サイクルが速く、かつ、撮影画面内における追尾被写体領域の移動速度が所定速度より速い場合には、上述した前回と今回の被写体追尾結果に基づいて判定を行う。しかし、画像追尾演算サイクルが遅く、かつ撮影画面内における追尾被写体領域の移動速度が速い場合には、前々回、前回および今回の被写体追尾結果に基づいて判定を行う。
【００３３】
後者の場合には、例えば、被写体追尾領域の基準点または外辺の撮影画面内の動きに注目し、前々回と前回は撮影画面の端でない位置にあったのに今回追尾被写体の消失が発生した場合には、撮影画面内での消失とし、基準点または外辺が前々回は撮影画面の端でない位置にあり、前回は撮影画面の端まで移動し、今回追尾被写体の消失が発生した場合には、撮影画面外への消失とする。また、基準点または外辺が前々回は撮影画面の端の位置にあったが、前回はそれらが撮影画面の端でない位置で検出され、今回追尾被写体の消失が発生した場合には、撮影画面内での消失とする。
【００３４】
なお、撮影画面の端とする位置は、撮影画面の端にある１画素分の位置としてよいし、撮影画面の端にある複数の画素が占める帯状の領域としてもよい。また、撮影画面内の消失か撮影画面外への消失かの判定方法は上述した方法に限定されず、種々のファクターを考慮したさらに長い期間の追尾被写体領域の移動履歴に基づいて判定するなど、多くの判定方法を採用することができる。
【００３５】
ステップ２０３で追尾被写体が撮影画面内で消失したと判定された場合はステップ２０６へ進む。この場合、自動焦点調節（ＡＦ）機能による前回と今回の焦点検出結果に基づいてＡＦエリアにおける被写体は同一と判定されているのでＡＦロックオンは実行されない。しかし、画像追尾機能による今回までの被写体追尾結果に基づいて追尾被写体が撮影画面内で消失したと判定されたのであるから追尾ロックオンを実行し、所定時間のレンズ駆動を禁止する。その後、図２のステップ１１０へリターンする。
【００３６】
ステップ２０３で追尾被写体が撮影画面外へ消失したと判定された場合はステップ２０４へ進み、撮影レンズ１のズーミングレンズの焦点距離ｆが３００ｍｍ以上になっているか否かを判別する。望遠のレンズの方が像面移動範囲が大きくぼけやすいため、構図変更を行った際にＡＦ機能における焦点検出範囲を超えたりロックオン条件にかかりやすく、望遠撮影時にはロックオンを実行しないようにする。焦点距離ｆが３００ｍｍ以上の場合はステップ２０５へ進み、追尾ロックオンを実行せず、図２のステップ１１０へリターンする。図２のステップ１１０では演算結果のレンズ駆動量にしたがって直ちに撮影レンズ１のフォーカシングレンズを駆動する。一方、焦点距離ｆが３００ｍｍ未満のときはステップ２０６へ進み、追尾ロックオンを実行し、所定時間のレンズ駆動を禁止する。その後、図２のステップ１１０へリターンする。
【００３７】
次に図４に示すサブルーチンを参照し、自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果に基づくＡＦロックオンと、画像追尾機能による被写体追尾結果に基づく追尾ロックオンの実行設定を説明する。なお、ステップ２０１〜２０４の処理については図３で説明した処理と同様であるから説明を省略する。
【００３８】
自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出の結果、焦点検出不能と判定されるか（図２のステップ１０５）、あるいは焦点検出可能であっても前回と今回の焦点検出におけるＡＦエリアの被写体が同一でない、もしくは同一判定の信頼性がないと判定された（図２のステップ１０７）場合であって、さらに画像追尾機能による被写体追尾の結果、追尾被写体の消失がないか、あるいは消失したとされる被写体認識情報の信頼性がない場合には、ステップ３０１でＡＦロックオンを実行する。この場合には所定時間の間、レンズ駆動を禁止した後、図２のステップ１１０へリターンする。
【００３９】
自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出の結果、焦点検出不能と判定されるか（図２のステップ１０５）、あるいは焦点検出可能であっても前回と今回の焦点検出におけるＡＦエリアの被写体が同一でない、もしくは同一判定の信頼性がないと判定された（図２のステップ１０７）場合であって、さらに画像追尾機能による被写体追尾の結果、追尾被写体の撮影画面外への消失が判定された場合には、撮影者による構図変更が行われたと判断してステップ３０２でＡＦロックオンも追尾ロックオンも実行しない。従来の焦点調節制御におけるロックオンでは、自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出のロックオン条件を満たしているのでロックオンを掛けている。しかし、画像追尾機能による被写体追尾の結果、追尾被写体の撮影画面外への消失が確認されたので、この一実施の形態では撮影者による構図変更があったと判断し、ロックオンを行わない。続くステップ３０４において、撮影者による構図変更があったので自動焦点調節機能をいったんリセットして再開する必要があり、そのために撮影レンズ１のスキャン駆動を実行し、新しい被写体をサーチする。
【００４０】
自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出の結果、焦点検出不能と判定されるか（図２のステップ１０５）、あるいは焦点検出可能であっても前回と今回の焦点検出におけるＡＦエリアの被写体が同一でない、もしくは同一判定の信頼性がないと判定された（図２のステップ１０７）場合であって、さらに画像追尾機能による被写体追尾の結果、追尾被写体の撮影画面内での消失が判定された場合には、ステップ３０３でＡＦロックオンと追尾ロックオンを実行する。この場合、自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出のロックオン条件と、画像追尾機能による被写体追尾結果のロックオン条件とをともに満たしており、所定時間の間、レンズ駆動を禁止した後、図２のステップ１１０へリターンする。
【００４１】
なお、上述した一実施の形態では一眼レフデジタルカメラを例に挙げて説明したが、本願発明は、撮影画面内に設定された複数の焦点検出エリアにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出し、いずれかのエリアのデフォーカス量に基づいて撮影レンズを合焦駆動する自動焦点調節（ＡＦ）機能と、撮影画像の中の追尾対象の被写体の画像をテンプレート画像（基準画像）として記憶し、繰り返し撮像される画像の中でテンプレート画像と同一または類似した画像の位置を検索しながら（テンプレートマッチング）追尾対象の被写体を追尾する画像追尾機能とを備え、ＡＦ機能と画像追尾機能により撮影レンズの焦点調節を行う焦点調節装置と、その焦点調節装置を搭載した撮像装置であればどのような種類の焦点調節装置および撮像装置に適用することができる。
【００４２】
上述した一実施の形態では露出制御に用いる測光素子１６により撮像した画像を用いて画像追尾機能を実現する例を示したが、画像取得用の撮像素子６により撮像した画像を用いて画像追尾機能を実現してもよい。また、画像追尾機能に用いる撮像素子には、撮像用画素の配列中に撮影レンズを通る一対の光束を受光する焦点検出用画素が配列され、画像信号と焦点検出信号とを出力する撮像素子を用いてもよい。この場合には、上述した位相差ＡＦ検出素子８と焦点検出光学系(不図示)が不要となる。
【００４３】
なお、上述した実施の形態とそれらの変形例において、実施の形態と変形例とのあらゆる組み合わせが可能である。
【００４４】
上述した実施の形態とその変形例によれば、注目している被写体の消失の仕方によって撮影者による構図変更なのか、または注目している被写体の前に他の被写体が入ったり横切ったりしたか、撮影者がＡＦエリアから注目している被写体を外してしまったのかを判別し、構図変更の場合には自動焦点調節（ＡＦ）機能による焦点検出結果に基づくロックオン条件が満たされていてもロックオンを禁止するようにした。これにより、被写体の横切りやＡＦエリア外しの場合には、確実にロックオンを掛けて注目している被写体を確実に捕捉し続けることができる上に、構図変更の場合には直ちにレンズ駆動を開始することができ、撮影者の意図したレンズ動作を実現することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１；撮影レンズ、８；位相差ＡＦ検出素子、１０；デフォーカス演算部、１２；レンズ駆動量演算部、１３；レンズ駆動制御部、１６；測光素子、１８；制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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