(57)【要約】  オートフォーカス装置は、フォーカスレンズ（１１１）を光軸方向に駆動するレンズ駆動部（１１３）と、フォーカスレンズの光軸方向の位置を検出するレンズ位置検出部（１５０）と、画像データにおいて被写体像の所定領域を検出する領域検出部（１５０）と、画像データからＡＦ評価値を算出する評価値算出部（１５０）と、領域検出部により検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか遠ざかっているかを判断する移動判断部（１５０）と、レンズ駆動部を制御するレンズ制御部（１５０）とを備える。レンズ制御部（１５０）は、移動判断部の判断結果と、ＡＦ評価値と、フォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、フォーカスレンズの移動方向および移動速度を制御する。
2013136815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、
フォーカスレンズを含み、前記撮像面に前記被写体像を結像させる光学系と、
前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動部と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、
前記画像データにおいて被写体像の所定領域を検出する領域検出部と、
前記画像データからＡＦ評価値を算出する評価値算出部と、
前記領域検出部により検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか遠ざかっているかを判断する移動判断部と、
前記レンズ駆動部を制御するレンズ制御部と、を備え、
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部によるＡＦ評価値と、前記レンズ位置検出部によるフォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時における前記フォーカスレンズの移動方向および移動速度を制御する、
オートフォーカス装置。
【請求項２】
前記レンズ制御部は、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置が前記フォーカスレンズの位置に対して遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズを、前記ピーク位置に近づける方向に、第１速度で移動させ、
前記ピーク位置が前記フォーカスレンズの位置に対して近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズを、前記ピーク位置に近づける方向に、前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が遠ざかっていると判断した場合において、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記撮像面側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に第１速度で移動させ、
前記ピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記被写体側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に前記第１速度よりも高速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が近づいていると判断した場合において、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記被写体側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に第１速度で移動させ、
前記ピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記撮像面側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に前記第１速度よりも高速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が遠ざかっていると判断した場合において、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、前記合焦位置が前記被写体側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の前にあると判断した場合、前記合焦位置が前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも高速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が近づいていると判断した場合において、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の前にあると判断した場合、前記合焦位置が前記撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、前記合焦位置が前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも高速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が近づいていると判断された場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に移動するように第１速度で移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が近づいていると判断された場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が遠ざかっていると判断された場合、前記フォーカスレンズを、前記撮像面側に移動するように第１速度で移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が遠ざかっていると判断された場合、前記フォーカスレンズを、前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項９】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記被写体移動判断部では被写体が近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記被写体側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記被写体移動判断部では被写体が近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項１０】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部では被写体が遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部では被写体が遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項１１】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置と前記撮像面との位置関係とに基づいて、前記被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断して、前記フォーカスレンズを移動させている状態において、前記フォーカスレンズの位置が前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、
前記フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、前記ＡＦ評価値のピークを検出した位置を越えて停止させる、
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置。
【請求項１２】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置と前記撮像面の位置関係とに基づいて、前記被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して前記フォーカスレンズを移動させている状態において、前記フォーカスレンズの位置が前記ピーク位置を行き過ぎたことを検出した場合、
前記フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、前記ＡＦ評価値のピークを検出した位置の手前で停止させる、
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置を搭載した撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
オートフォーカス装置およびオートフォーカス装置を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体のフォーカス状態を合焦状態に自動的に調節するオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラが今日広く普及している。このようなデジタルカメラにおいて、使用者が所望の被写体に対して合焦状態になるようにオートフォーカス（以下「ＡＦ」とも表記する）機能を動作させる場合に、カメラに対して近づいたり遠ざかったりしている被写体に対しては合焦させることが困難であった。【０００３】
特許文献１は、カメラに接近する被写体に対して容易に合焦できるデジタルカメラを開示している。このデジタルカメラは、撮像された画像から被写体を検出し、検出結果に基づいて被写体が接近しているかどうかの判別を行う。被写体の接近が判別された場合、デジタルカメラは、被写体の接近が判別されない場合よりも、合焦方向を検出するための微小駆動時におけるフォーカスレンズの単位駆動量を増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のデジタルカメラは、デジタルカメラに近づく被写体に対してフォーカスレンズの単位駆動量を増加させることで、デジタルカメラに接近する被写体に合焦しやすくすることができる。しかしながらこのデジタルカメラは、デジタルカメラに遠ざかったりする被写体に対して合焦状態の精度を確保することが困難であった。【０００６】
本開示は、オートフォーカスを動作させる場合に、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、良好な撮影を可能にするオートフォーカス装置および、該オートフォーカス装置を搭載した撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係るオートフォーカス装置は、撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、フォーカスレンズを含み、撮像面に前記被写体像を結像させる光学系と、フォーカスレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動部と、フォーカスレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、画像データにおいて被写体像の所定領域を検出する領域検出部と、画像データからＡＦ評価値を算出する評価値算出部と、領域検出部により検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか遠ざかっているかを判断する移動判断部と、レンズ駆動部を制御するレンズ制御部とを備える。レンズ制御部は、移動判断部の判断結果と、評価値算出部によるＡＦ評価値と、レンズ位置検出部によるフォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時におけるフォーカスレンズの移動方向および移動速度を制御する。【０００８】
本開示に係る撮像装置は、上記のオートフォーカス装置を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示により、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、使用者が良好な撮影を行うことを可能にするオートフォーカス装置および、そのようなオートフォーカス装置を搭載した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１、２におけるデジタルカメラの電気的構成図
【図２】実施の形態１、２におけるデジタルカメラの背面および上面の構成図
【図３】シングルＡＦ制御の基本動作説明図
【図４Ａ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｂ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｃ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｄ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図５】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）
【図６】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）
【図７】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）
【図８】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）
【図９】実施の形態１における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズム説明図
【図１０】実施の形態１における動体追尾ＡＦのセグメント範囲検出原理図
【図１１Ａ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｂ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｃ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｄ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１２】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））
【図１３】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））
【図１４】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））
【図１５】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））
【図１６】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））
【図１７】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））
【図１８】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））
【図１９】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））
【図２０】実施の形態２における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズム説明図
【図２１】実施の形態２における動体追尾ＡＦのセグメント範囲検出原理図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１２】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１３】
〔１．実施の形態１〕
以下に説明するオートフォーカス装置は、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、使用者が良好な撮影を行うことを可能にする。以下、オートフォーカス装置をデジタルカメラに搭載した場合を実施の形態として説明する。
【００１４】
〔１−１．構成〕
本実施の形態に係わるデジタルカメラの電気的構成および背面構成を、以下図を用いて説明する。
【００１５】
〔１−１−１．デジタルカメラの電気的構成〕
図１を参照して、実施の形態に係わるデジタルカメラの電気的構成を説明する。
【００１６】
デジタルカメラ１００は、光学系１１０を介して形成された被写体像をＣＣＤイメージセンサ１２０で撮像する。ＣＣＤイメージセンサ１２０は撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する。撮像により生成された画像データは前処理部（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）１２１や画像処理部１３０において各種処理を施される。画像データはフラッシュメモリ１６０やメモリカード１９２に記憶される。フラッシュメモリ１６０やメモリカード１９２に記憶された画像データは、使用者による操作部１８０の操作を受け付けて液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１７０上に再生表示される。
【００１７】
コントローラ１５０は、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御する。コントローラ１５０は、プログラム等の情報を格納するＲＯＭや、プログラム等の情報を処理するＣＰＵなどにより構成される。ＲＯＭは、シングルＡＦ制御、コンティニュアスＡＦ制御、動体追尾ＡＦ等のオートフォーカス制御に関するプログラムの他、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御するためのプログラムを格納している。本実施の形態においては、動体追尾ＡＦに関する動作について詳細を後述する。なお、シングルＡＦやコンティニュアスＡＦにおいて動体追尾ＡＦに関する動作を適用することも可能である。また、ＲＯＭはコントローラ１５０の内部構成である必要はなく、コントローラ１５０の外部に備わったものでもよい。また、コントローラ１５０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータなどで構成してもよい。また、画像処理部１３０などと共に１つの半導体チップで構成してもよい。
【００１８】
光学系１１０は、フォーカスレンズ１１１やズームレンズ１１２等により構成される。図示していないが、光学系１１０は、光学式手ぶれ補正（ＯＩＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）レンズを含んでいてもよい。なお、光学系１１０を構成する各種レンズは何枚から構成されるものでも、何群から構成されるものでもよい。
【００１９】
フォーカスレンズ１１１は焦点距離の調節に用いられる。フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってフォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動する。フォーカスレンズ１１１を駆動するための制御信号は、ズームレンズ１１２の移動に伴う被写体像のフォーカス状態の変化を補償するための制御信号や、後述する動体追尾ＡＦのための制御信号を含む。また、フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０からフォーカスレンズ１１１の位置を固定する旨の制御信号を受けると、該位置にフォーカスレンズ１１１を固定する。このように、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１及びズームレンズ１１２の位置を把握していることから、レンズ位置検出手段としての機能を有しているが、デジタルカメラ１００においてレンズの位置を検出する装置を別途設けてもよい。
【００２０】
ズームレンズ１１２は拡大縮小倍率の調節に用いられる。ズームレンズモータ１１４は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってズームレンズ１１２を光軸方向に駆動する。ズームレンズ１１２を駆動するための制御信号は、使用者の操作部１８０の操作に応じて、コントローラ１５０が生成する。なお、本発明は、ズームレンズモータ１１４を必須の構成とせず、使用者のマニュアル操作に応じてズームレンズ１１２を光軸方向に移動する構成としてもよい。
【００２１】
ＣＣＤイメージセンサ１２０は光学系１１０を通して集光された光を電気信号へと変換する。ＣＣＤイメージセンサ１２０の受光面には多数のフォトダイオードが２次元的に配列されている。被写体からの光は光学系１１０を通過したのちにＣＣＤイメージセンサ１２０上の受光面に結像される。受光面は、被写体からの光を光電効果により電荷に変換して蓄える。各受光面で蓄えられた電荷は垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤによってアンプ（図示せず）に転送され、画像信号が生成される。ＣＣＤイメージセンサ１２０は、一定時間ごとに新しいフレームの画像データを生成する。なお本発明においては、ＣＣＤイメージセンサ１２０に代えて、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＮＭＯＳイメージセンサなど、他の撮像素子を用いても良い。
【００２２】
前処理部１２１は、ＣＣＤイメージセンサ１２０で生成された画像信号に対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整等の処理を実行する。また、アナログ形式の画像データからデジタル形式の画像データへの変換を施す。その後、前処理部１２１は画像データを画像処理部１３０に出力する。
【００２３】
画像処理部１３０は、画像データに対して各種の処理を施す。各種処理としては、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの一部を欠く構成としてもよい。画像処理部１３０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。またコントローラ１５０などとともに１つの半導体チップで構成してもよい。
【００２４】
バッファメモリ１４０は、画像処理部１３０やコントローラ１５０のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ１４０はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで実現できる。
【００２５】
フラッシュメモリ１６０は、画像データ等を記憶するための内部メモリとして機能する。コントローラ１５０は、画像処理部１３０で処理される画像データをフラッシュメモリ１６０あるいはメモリカード１９２に記憶する。
【００２６】
カードスロット１９１は、メモリカード１９２を着脱可能な接続手段である。カードスロット１９１は、メモリカード１９２を電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット１９１は、メモリカード１９２を制御する機能を備えてもよい。
【００２７】
メモリカード１９２は、内部にフラッシュメモリ等の記憶部を備えた外部メモリである。メモリカード１９２は、画像処理部１３０で処理される画像データなどのデータを記憶可能である。本実施の形態では、外部メモリの一例としてメモリカード１９２を示すが、本発明はこれには限らない。例えば、光ディスク等の記憶媒体を外部メモリとしてもよい。
【００２８】
液晶ディスプレイ１７０は、画像処理部１３０にて処理された画像データに基づく画像を表示する。液晶ディスプレイ１７０が表示する画像には、スルー画像や記憶画像がある。スルー画像は、ＣＣＤイメージセンサ１２０により一定時間ごとに生成される新しいフレームの画像を連続して表示する画像である。液晶ディスプレイ１７０に表示されるスルー画像を参照することにより、使用者は被写体の構図を確認しながら撮影できる。記憶画像は、メモリカード１９２やフラッシュメモリ１６０に記憶された画像である。液晶ディスプレイ１７０は、使用者の操作に応じて、すでに記憶した画像データに基づく画像を表示する。また、液晶ディスプレイ１７０は、画像の他、デジタルカメラ１００の設定条件等を表示可能である。なお、本発明は、液晶方式、プラズマ方式、有機ＥＬ方式に限定されず、画像データを表示するディスプレイであれば本発明に適用可能である。
【００２９】
操作部１８０は、デジタルカメラ１００の外装に備わっているボタン状やスライド状のもの、あるいは液晶ディスプレイ１７０に触れて操作するタッチパネル式のものを含む。詳細は次項で説明する。デジタルカメラ１００は、使用者による操作部１３０の操作を受け付けて種々の動作を実行する。
【００３０】
〔１−１−２．デジタルカメラの背面および上面の構成〕
図２を参照して、実施の形態に係わるデジタルカメラ１００の背面および上面の構成を説明する。
【００３１】
デジタルカメラ１００の背面および上面には電源スイッチ１８４、レリーズ釦１８１、ズームダイヤル１８２、十字釦１８５、中央釦１８３等が備えられる。これらは図１の操作部１８０に対応する。
【００３２】
電源スイッチ１８４は、デジタルカメラ１００の電力供給状態をＯＮとＯＦＦとで切り替える。電源スイッチ１８４がＯＮ状態になると、デジタルカメラ１００は電力を供給される。
【００３３】
レリーズ釦１８１は、二段階の押下釦である。以下、レリーズ釦１８１の一段階目の押下を「半押し」と称し、レリーズ釦１８１の二段階目の押下を「全押し」と称する。使用者によりレリーズ釦１８１が半押しされると、コントローラ１５０は、被写体に合焦させるためのオートフォーカス制御を実行する。被写体に合焦されると、コントローラ１５０は必要に応じてフォーカスレンズ１１１の位置を固定するよう制御する。また、使用者によりレリーズ釦１８１が全押しされると、コントローラ１５０は全押しのタイミングに応じて撮像した画像データをメモリカード１９２等に記憶する。
【００３４】
ズームダイヤル１８２は、被写体を広角で撮ったり、望遠で撮ったりと拡大縮小倍率の調節をすることができる。使用者によるズームダイヤル１８２の操作に応じて、コントローラ１５０は、ズームレンズ１１２を駆動するための制御信号を生成する。
【００３５】
十字釦１８５は、上釦、右釦、下釦および左釦を含む。十字釦１８５を押下すると、押下した釦に対応した方向に、液晶ディスプレイ１７０に表示されたカーソル表示の選択項目を移動したりする。中央釦１８３は、液晶ディスプレイ１７０で表示されているカーソル表示の選択項目を決定するための押下釦である。
【００３６】
〔１−１−３．用語の対応関係〕
フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズの一例である。フォーカスレンズモータ１１３およびコントローラ１５０とからなる構成は、レンズ駆動部の一例である。コントローラ１５０は、レンズ位置検出部、領域検出部、評価値算出部、移動判断部、及びレンズ制御部の一例である。フォーカスレンズ１１１、フォーカスレンズモータ１１３、コントローラ１５０とからなる構成は、オートフォーカス装置の一例である。デジタルカメラ１００は、撮像装置の一例である。
【００３７】
〔１−２．動作〕
以下、本実施の形態に係わるデジタルカメラ１００の各種動作を、図面を用いて説明する。
【００３８】
〔１−２−１．オートフォーカス制御動作〕
本実施の形態に係わるデジタルカメラ１００は、シングルＡＦ制御動作やコンティニュアスＡＦ制御動作、顔検出ＡＦ制御動作及び動体追尾ＡＦ制御動作を含むオートフォーカス制御動作を行う。
【００３９】
オートフォーカス制御は、画像データが生成されるごとに算出されるＡＦ評価値に基づいて実行される。ＡＦ評価値は、画像データを構成する輝度信号の高周波成分を積算することにより得られる。なお、ＡＦ評価値はコントラスト値とも呼ばれる。複数のフォーカスレンズ位置に対して算出した複数のＡＦ評価値を比較することにより、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を移動させる方向および、被写体像の合焦状態を判断する。
【００４０】
また、本実施の形態においては、一例としてセグメンテーションという画像処理の手法を用いて、液晶ディスプレイ１７０上での対象領域の相対的な大きさを演算する。具体的には、人の頭部や顔の領域を対象領域としてセグメンテーションを行い、人の頭部や顔の領域を抽出して、液晶ディスプレイ１７０上での相対的な大きさを演算することができる。セグメンテーションは、「画像の認識・理解シンポジウム（ＭＩＲＵ２００７）」における論文「平滑化処理の繰り返しによる画像セグメンテーションのためのグラフカット」に記載されているように、画像から対象となる領域を抽出する手法の１つとして知られている。
【００４１】
まず、シングルＡＦ制御動作を説明する。図３は、シングルＡＦ制御の基本動作説明図である。シングルＡＦ制御において、フォーカスレンズモータ１１３は、フォーカスレンズ１１１を無限端あるいは至近端から一方向に駆動し続ける。コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動に合わせて周期的にＡＦ評価値を算出し続ける。フォーカスレンズモータ１１３は、ＡＦ評価値が上昇し続ける限りフォーカスレンズ１１１を一方向に駆動し続ける。ＡＦ評価値の上昇が止まり、下降が始まると、コントローラ１５０はフォーカスレンズ１１１が合焦位置を通過したと判断する。そして、フォーカスレンズモータ１１３は、フォーカスレンズ１１１を今までとは逆方向に駆動し、最もＡＦ評価値が高くなるときのフォーカスレンズ１１１の位置すなわち合焦位置に移動させる。コントローラ１５０は、使用者のレリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けて、シングルＡＦ制御動作を実行する。シングルＡＦ制御動作後、フォーカスレンズ１１１が合焦位置に移動すると、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１をその位置に固定する。
【００４２】
〔１−２−２．動体追尾ＡＦ制御の基本原理〕
実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作を説明する。動体追尾ＡＦ制御動作は、被写体の動きを追尾検出し、その動きを追尾検出された被写体に合焦し続けるようにフォーカスレンズ１１１を調節し続ける制御動作である。使用者は、画像中において、動きを追尾検出すべき被写体を設定することができる。本実施の形態の動体追尾ＡＦ制御動作は、一例として、使用者がレリーズ釦１８１を半押しすることにより開始するとする。本動作モードはコントローラ１５０で制御・認識される。なお、使用者がレリーズ釦１８１を半押しする前から動体追尾ＡＦ制御動作が行われるよう動体追尾ＡＦ制御動作を常時動作させてもかまわない。
【００４３】
本実施の形態の説明に入る前に図９を用いて動体追尾ＡＦ制御の基本原理を説明する。図９は、実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御における合焦位置演算アルゴリズムを説明するための図である。同図において、被写体Ｓ、フォーカスレンズ１１１、ＣＣＤイメージセンサ１２０を模式的に示している。被写体Ｓがカメラに向かって近づいていく場合、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に推移する。図９（ｃ）、（ｄ）は、図９（ａ）と図９（ｂ）のそれぞれの状態において液晶ディスプレイ１７０に表示された被写体Ｓを示し、これは、被写体に対する合焦の状況をも示している。また、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態への遷移時間は、Ｔ［ｓ］であるとする。
【００４４】
より具体的に原理を説明するために下記条件（１）〜（４）で示す具体値を用いて説明する。
条件（１）焦点距離ｆ＝１５０ｍｍ，絞り値Ｆ＝５．６のレンズを使用
なお、ズームレンズ１１２は動作させないものとするため記載を省略
条件（２）ＣＣＤイメージセンサ１２０の縦方向のサイズは１３ｍｍ
条件（３）被写体を上下１ｍの範囲で捉えている
条件（４）被写体が７ｍ／ｓでデジタルカメラ１００へ近づいている
【００４５】
これらの条件において、被写体からフォーカスレンズ１１１までの距離をａ０、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離をｂ０とすると、次式が成り立つ。
ａ０：ｂ０  ＝  １０００  ：  １３
【００４６】
焦点距離ｆ＝１５０［ｍｍ］と一般式１／ｆ＝１／ａ０＋１／ｂ０とから次式が求められる。
ａ０  ＝  ｆ・（１＋１０００／１３）  ＝  １１６８８  ［ｍｍ］
ｂ０  ＝  １５１．９５  ［ｍｍ］
【００４７】
ここで、Ｔ＝１／３０［sec］とすると、次式が求められる。
Δａ  ＝  ７０００／３０  ＝  ２３３．３  ［ｍｍ］
Δｂ  ＝  −（ｂ０２／ａ０２）・Δａ
∵Δ（１／ｂ０）  ＝  Δ（１／ｆ  −  １／ａ０）
【００４８】
よって、下記の式が得られる。
Δｂ  ＝  ３９．４  ［μｍ］
【００４９】
したがって７ｍ／secで向かってくる被写体に対しては、フォーカスレンズ１１１を１／３０［sec］において３９．４［μｍ］の速度で駆動すれば、合焦状態を維持することができる。このとき、フォーカスレンズ１１１の光軸方向への単位移動量はＣＣＤイメージセンサ１２０へのピント位置移動量（像面移動量）とほぼ等しいものとすると、１／３０［sec］での像面移動量は０．４２［Ｆδ］に相当する（但し、δ＝１６．７［μｍ］とする）。また、以下では、この１／３０［sec］での像面移動量である単位移動量Ｐは、一例として、Ｐ＝０．４２［Ｆδ］とする。
【００５０】
〔１−２−３．実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作〕
本実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作について、図４Ａ〜４Ｄ、５〜８を参照しながら説明する。図４Ａ〜４Ｄは、実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作において、コントローラ１５０の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
図５は、実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）である。図５は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において合焦状態にあり、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。図５（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）→図５（ｂ）→図５（ｃ）の順で、被写体Ｓがデジタルカメラ１００に近づいて来ている様子を示している。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出することで、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【００５２】
図６は、図５に対応する、実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）である。図６におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値（コントラスト値）を示す。被写体がカメラに対して近づいて来ているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７にかけて移動している。ここでピーク位置とは、正確には、ＡＦ評価値が最大となるときのフォーカスレンズ位置を指す。
【００５３】
Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図５（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図５（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図５（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。図６の各時刻において破線で示すグラフは、仮にその時刻に各フォーカスレンズ位置でＡＦ評価値を同時に計算したときの値を示したものであり、実際にコントローラ１５０が得ることができるのは、各時刻でひとつのフォーカスレンズ位置に対するＡＦ評価値のみ（図中のＰ０〜Ｐ７に相当）である。本実施の形態では、被写体が光軸方向に等速で移動していると仮定し、ＡＦ評価値のピーク位置を推定する。
【００５４】
図７は、図５とは異なる状況における実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）である。具体的には、図７は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）→図７（ｂ）→図７（ｃ）の順で、被写体Ｓがデジタルカメラ１００から遠ざかっている様子を示している。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出し、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【００５５】
図８は、図７に対応した実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）である。図８におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラから遠ざかっているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。
【００５６】
Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図７（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図７（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図７（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
なお、時間の一目盛りＴは１／３０［ｓ］とする。ピーク位置はフォーカスレンズ位置で示し、フォーカスレンズ位置の一目盛りＰは０．４２［Ｆδ］とする。
【００５７】
図４Ａ〜図４Ｄのフローにしたがい動体追尾ＡＦ制御動作を説明する。コントローラ１５０は、動体追尾ＡＦ制御動作中において、レリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けると、ＡＦ動作を開始する（Ｓ０）。実施の形態１においては、シングルＡＦ制御動作によって被写体に合焦している状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとする。ＡＦ動作の開始時刻をＴ０とする。
【００５８】
時刻Ｔ０において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ０についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する。次に、時刻Ｔ１において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ１についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する（Ｓ１）。そして、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ位置Ｐ０における被写体の大きさと、フォーカスレンズ位置Ｐ１における被写体の大きさとを比較し、被写体の大きさが変化したかどうかの判定を行う（Ｓ２）。被写体の大きさが変化している場合、光軸方向における被写体の移動があり、被写体に合焦していないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がある。このため、ステップＳ３に進む。一方、被写体の大きさが変化していない場合には、光軸方向における被写体の移動がないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がないため、ステップＳ１に戻る。
【００５９】
ステップＳ２において被写体の大きさが変化したと判断された場合、ステップＳ３以降の処理が実施される。ステップＳ３では、被写体が大きく変化したか否かを判断する。被写体が大きく変化した場合にはステップＳ４０（図４Ｂ）に進み、被写体が大きくなっていない（すなわち、小さくなった）と判断された場合にはステップＳ４１（図４Ｃ）に進む。
【００６０】
Ａ．被写体が大きくなった場合の処理（図４Ｂ、図４Ｄ）
被写体が大きくなったと判断した場合に実施される処理（ステップＳ４０以降の処理）について、図５及び図６を参照しながら説明する。
【００６１】
図５は、被写体が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間経過に従ってカメラに近づいている様子を示している。よって、図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体Ｓは、時間経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理（図４Ｂ）に進む。
【００６２】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図６におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図６におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する（Ｓ５０）。
【００６３】
図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図４Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６０１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられるので、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して無限側にあると判断する（Ｓ６０１）。
【００６４】
次に、ステップＳ７０１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を至近側に駆動させる。図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を至近側（ＡＦ評価値のピーク位置側）に相対的に速く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早く見つけることができる。なお、「相対的に速く駆動」とは、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置に近づいている場合（後述）における駆動速度よりも速い駆動速度で駆動することを意味している。
【００６５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８０１の処理を行う。ステップＳ８０１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させながら、フォーカスレンズ位置Ｐ３において、セグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【００６６】
ステップＳ９０１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７０１からステップＳ９０１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８０１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９０１）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図４Ｄ）に処理を移行させ、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【００６７】
その後、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する（Ｓ１１）。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいのでフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、同様にＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。すなわち、合焦検出位置Ｐｄ１は、フォーカスレンズ１１１を駆動することによってＡＦ評価値のピーク位置を越えたときに、過去のＡＦ評価値に基づいて予測演算したＡＦ評価値のピーク位置である。フォーカスレンズ１１１のＰ２，Ｐ３，Ｐ４の各位置におけるＡＦ評価値から、合焦検出位置Ｐｄ１を予測演算することができる。
【００６８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【００６９】
ここで、図６の例では、Ｐ２＝Ｐ０であり、「相対的に速く駆動」するときの駆動速度（すなわち、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっている場合の駆動速度）を１Ｔあたり１．２５Ｐと定義すると、Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐである。よって、合焦検出位置Ｐｄ１は次式で得られる。
Ｐｄ１＝Ｐ０−０．６２５・Ｐ
【００７０】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２
【００７１】
Ｔ２＝Ｔ０＋２・Ｔ、Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔであるので、時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【００７２】
なお、図６中の「＋」は合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示している（以下の説明においても同じ）。
【００７３】
その後、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを演算する（Ｓ１２）。
【００７４】
本実施の形態においては、シングルＡＦ制御動作によって、被写体に合焦している状態から、動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。シングルＡＦ制御動作によるフォーカスレンズの合焦位置は図６において位置Ｐ０で表し、そのときの時刻はＴ０である。図６に示すように、合焦位置Ｐ０は、ＡＦ評価値Ｃ０のピーク位置と一致している。図６における「＋」は、ステップＳ１１において演算したフォーカスレンズの合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示す。したがって、位置Ｐ０から位置Ｐｄ１へ（Ｔｄ１−Ｔ０）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させることで、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。故に、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ１−Ｐ０）／（Ｔｄ１−Ｔ０）＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【００７５】
その後、合焦予測位置Ｐ６を演算する（Ｓ１３）。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐ０＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔ０）
＝Ｐ０＋６・Ｖｄ・Ｔ
＝Ｐ０−１．５・Ｐ
【００７６】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐ０−２．５・Ｐ
【００７７】
よって、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝１．０・Ｐ
【００７８】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０はステップＳ１４の処理を行う。ステップＳ１４において、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【００７９】
なお、上記の例では、ステップＳ３において被写体が大きくなったと判断した場合において、ステップＳ５０においてＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の動作（Ｓ６０１〜Ｓ９０１）を説明した。ステップＳ５０においてＡＦ評価値が大きくなったと判断した場合は、ステップＳ６００〜Ｓ９００の処理を実行する。この場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピーク位置に対して至近側にあると判断して（Ｓ６００）、フォーカスレンズ１１１を、ステップＳ７０１での速度よりも遅い速度で無限遠側に相対的に遅い速度で駆動する（Ｓ７００）。この場合の処理は、フォーカスレンズ１１１の駆動方向が異なる以外は、ＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の前述の処理と同様である。
【００８０】
Ｂ．被写体が小さくなった場合の処理（図４Ｃ、図４Ｄ）
次に、ステップＳ３において被写体が小さくなったと判断した場合の処理（ステップＳ４１以降の処理）について、図７と図８を参照しながら説明する。図７は、被写体は（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間経過に従って、カメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図７（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体Ｓは、時間経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理（図４Ｃ）に進む。
【００８１】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図８におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図８におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する（Ｓ５１）。
【００８２】
図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図４Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１０に処理が進む。このとき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して至近側にあると判断する（Ｓ６１０）。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【００８３】
次に、ステップＳ７１０にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を無限側に駆動させる。図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。
【００８４】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に相対的に速く駆動させるようにする。これにより、ＡＦ評価値のピーク位置を早く見つけることができる。
【００８５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１０の処理を行う。ステップＳ８１０では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に速く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３以降においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【００８６】
ステップＳ９１０では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１０からステップＳ９１０の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１０）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１０）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図４Ｄ）に処理を移行させ、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【００８７】
その後、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する（Ｓ１１）。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいのでフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、同様にＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【００８８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【００８９】
ここで、Ｐ２＝Ｐ０、Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐであるので、Ｐｄ１が次式で表される。
Ｐｄ１＝Ｐ０＋０．６２５・Ｐ
【００９０】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２
【００９１】
ここで、Ｔ２＝Ｔ０＋２・Ｔ、Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔであるので、次式が得られる。
Ｔｄ１＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【００９２】
その後、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを演算する（Ｓ１２）。本実施の形態１においては、シングルＡＦ制御動作によって被写体に合焦している状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。シングルＡＦ制御動作によるフォーカスレンズの合焦位置は図８において位置Ｐ０で表し、そのときの時刻はＴ０である。図８に示すように、ＡＦ評価値Ｃ０のピーク位置と一致している。図８における「＋」はステップＳ１１において演算したフォーカスレンズの合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示す。したがって、フォーカスレンズ位置Ｐ０からＰｄ１へはＴｄ１−Ｔ０の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ１−Ｐ０）／（Ｔｄ１−Ｔ０）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【００９３】
続いて、合焦予測位置Ｐ６を演算する（Ｓ１３）。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐ０＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔ０）
＝Ｐ０＋６・Ｖｄ・Ｔ
＝Ｐ０＋１．５・Ｐ
【００９４】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐ０＋２．５・Ｐ
【００９５】
上式を考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５
＝−１．０・Ｐ
【００９６】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【００９７】
なお、上記の例では、ステップＳ３において被写体が小さくなったと判断した場合において、ステップＳ５１においてＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の動作（Ｓ６１０〜Ｓ９１０）を説明した。ステップＳ５１においてＡＦ評価値が大きくなったと判断した場合は、ステップＳ６１１〜Ｓ９１１の処理を実行する。この場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピーク位置に対して無限遠側にあると判断して（Ｓ６１１）、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に遅い速度で駆動する（Ｓ７１１）。この場合の処理は、フォーカスレンズ１１１の駆動方向が異なる以外は、ＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の前述の処理と同様である。
【００９８】
Ｃ．合焦精度を向上させるためのレンズ移動
次に、動く被写体に対してさらに合焦精度を向上するためのフォーカスレンズ１１１の移動の仕方について図９と図１０を用いて説明する。ここでは、カメラに向かって近づいて来る被写体に対して合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の移動量の演算の仕方について説明する。図９は、実施の形態１における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズムを説明した図である。図１０は、実施の形態１における動体追尾ＡＦのセグメント範囲の検出原理を説明するための図である。
【００９９】
図９（ａ）は、被写体Ｓが、フォーカスレンズ１１１を通してＣＣＤイメージセンサ１２０上に合焦して結像されている状態を示している。図９（ｃ）は、そのときの、液晶ディスプレイ１７０に表示される、合焦状態にある被写体像を示している。図９（ｂ）は、被写体Ｓが、図９（ａ）に示す状態よりもさらにカメラに近づくことにより、被写体がフォーカスレンズ１１１を通してＣＣＤイメージセンサ１２０上に非合焦の状態で結像されている状態を示している。フォーカスレンズ１１１は図９（ａ）で示す位置から移動していないため、合焦するための被写体の位置は、実際の被写体Ｓの後ろ側にあり、後ピン位置となっている。一方、ＣＣＤイメージセンサ１２０側では合焦位置はＣＣＤイメージセンサ１２０の後ろ側となっている。図９（ｂ）の場合、液晶ディスプレイ１７０においては、図９（ｄ）に示すように、図９（ｃ）の場合よりも大きな被写体像が表示され、ピントがずれた状態で表示されている。
【０１００】
図９（ａ）に示すような合焦状態では、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０はコントローラ１５０が検出可能である。また、このときに合焦しているとすれば、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ０も算出可能である。したがって、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ０とフォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０は、コントローラ１５０で認識することができる。
【０１０１】
一方、図９（ｂ）に示すような非合焦状態において、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０はフォーカスレンズ１１１を移動させていないためにコントローラ１５０で認識することができる。しかし、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ１を知るためには、セグメンテーションを利用して被写体Ｓの大きさの変化率を知る必要がある。
【０１０２】
図１０（ａ）は、図９（ａ）と同様に被写体Ｓに対して合焦している状態を示している。図１０（ａ）では、液晶ディスプレイ１７０の縦方向の範囲（撮像範囲）Ｌに対して、セグメンテーションを利用して認識された被写体の頭部の大きさを縦方向でセグメント範囲ｈ０として検知している。撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲ｈ０の比率はｋ０＝ｈ０／Ｌで表すことができる。
【０１０３】
図１０（ｂ）は、図９（ｂ）と同様に被写体に対して非合焦の状態を示している。図１０（ｂ）では、液晶ディスプレイ１７０の縦方向の範囲（撮像範囲）Ｌに対して、セグメンテーションを利用して認識された被写体の頭部の大きさを縦方向でセグメント範囲ｈ１として検知している。撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲ｈ１の比率はｋ１＝ｈ１／Ｌで表すことができる。フォーカスレンズ１１１は移動させていないため、被写体のセグメント範囲の比率を用いることで、被写体の移動距離を被写体像の倍率変化に基づいて検知することが可能である。次式で示すように、被写体からフォーカスレンズ１１１までの距離ａ１を算出することができる。
ａ１＝ａ０・（ｋ０／ｋ１）
【０１０４】
さらに、図９（ａ）に示す位置から図９（ｂ）に示す位置へ被写体が移動した量Δａは次式で算出することができる。
Δａ＝ａ１−ａ０＝ａ０・（ｋ０／ｋ１−１）
【０１０５】
したがって、図９（ｂ）において被写体に対して合焦を維持するためのフォーカスレンズ１１１の繰出し量Δｂは一般式を用いて次式で算出することができる。
Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａ
【０１０６】
すなわち、〔１−２−２〕で先に説明したように、ＡＦ評価値の大きさと被写体の大きさを検知することで、動く被写体に対して合焦状態を維持することは可能である。具体的には、セグメンテーションを用いて被写体像の大きさの変化率（以下、「倍率変化」と呼ぶ）を詳細に演算することで、合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することが可能となる。ここで、ＡＦ評価値を用いて得たフォーカスレンズ１１１の移動量に代えて、被写体像の倍率変化を詳細に演算することにより得られるフォーカスレンズ１１１の移動量だけ、フォーカスレンズ１１１を合焦させる位置に移動させてもよい。また、被写体像の倍率変化を詳細に演算することで得たフォーカスレンズ１１１の移動量を用いて、ＡＦ評価値を用いて得たフォーカスレンズ１１１の移動量を補正してもよい。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態１においては、カメラ方向に動く被写体に対して、合焦している状態から合焦状態を維持するためのフォーカスレンズの移動量を演算することが可能となる。そして、演算した移動量を用いてフォーカスレンズを駆動制御することにより、カメラ方向に動く被写体に対して合焦状態を維持する動体追尾ＡＦ制御動作を行うことが可能となる。
【０１０８】
なお、ここでは、被写体像の倍率変化は、被写体に対して合焦状態でのセグメント範囲の比率ｋ０と、非合焦状態でのセグメント範囲の比率ｋ１とを用いて、ｋ０／ｋ１という比率で表した。先に説明した条件（１）〜（４）での具体数値を用いて、被写体像の倍率変化の比率ｋ０／ｋ１を求めると、次式となる。
ｋ０／ｋ１＝（ａ０−Δａ）／ａ０
＝（１１６８８−２３３．３）／１１６８８＝０．９８００３９
【０１０９】
一方、被写体に対して非合焦状態でのセグメント範囲の比率同士を用いて、被写体像の倍率変化を表すと、次のようになる。一例として、時刻Ｔ０で合焦している状態からフォーカスレンズ１１１は固定したまま、被写体がカメラに７ｍ／ｓの速度で向かってくる条件で、６×Ｔと７×Ｔ分だけ時間が経過した時間での非合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて、被写体像の倍率変化の比率ｋ６／ｋ７を求めると、次のようになる。
ｋ６／ｋ７＝（ａ０−７×Δａ）／（ａ０−６×Δａ）
＝（１１６８８−７×２３３．３）／（１１６８８−６×２３３．３）
＝０．９７７３２４
【０１１０】
ｋ０／ｋ１に対して誤差は約−０．３％である。したがって、必ずしも合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて被写体像の倍率変化を求めることはない。非合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて被写体像の倍率変化を求めることで、被写体がカメラに対して近づくあるいは遠ざかる速度を比較的に正確に求めることができる。なお、実施の形態２においても、同様の思想を適用することができる。
【０１１１】
〔２．実施の形態２〕
〔２−１．構成〕
実施の形態２のデジタルカメラ１００の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１１２】
〔２−２．動作〕
〔２−２−１．実施の形態２における動体追尾ＡＦ制御動作〕
本実施の形態２における動体追尾ＡＦ制御動作について、図１１Ａ〜１１Ｄ、１２〜１９を参照しながら説明する。図１１Ａ〜１１Ｄは、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を示すフローチャートである。なお、図１１Ａ〜１１Ｄのフローチャートが図４Ａ〜４Ｄのフローチャートと異なるところは、ステップＳ１２Ａのみである。
【０１１３】
図１２は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））である。図１２は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）は、被写体Ｓがカメラ１００に近づいて行く様子を順に示している。図１２（ａ）→図１２（ｂ）→図１２（ｃ）の順で、被写体Ｓはカメラ１００に近づいている。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出することで、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【０１１４】
図１３は、図１２に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））である。図１３におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示し、被写体がカメラに対して近づいて来ているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１２（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１２（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１２（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１５】
図１４は、図１２と異なる状況における実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））である。具体的には、図１４は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。図１４（ａ）〜（ｃ）は、被写体Ｓがカメラ１００に近づいている様子を示している。図１４（ａ）→図１４（ｂ）→図１４（ｃ）に示す順で、被写体Ｓはカメラ１００に近づいている。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出し、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【０１１６】
図１５は、図１４に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））である。図１５におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示し、被写体がカメラに対して近づいて来ているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動していく様子を示している。Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１４（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１４（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１４（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１７】
図１６は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））である。具体的には、図１６は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。図１６における被写体Ｓはカメラに対して、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に遠ざかっている。
【０１１８】
図１７は、図１６に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））である。図１７におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラに対して遠ざかっているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。また、位置Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１６（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１６（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１６（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１９】
図１８は、さらに異なる状況における実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））である。具体的には、図１８は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。図１８における、被写体Ｓは、カメラに対して（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順でカメラ１００から遠ざかっている様子を示している。
【０１２０】
図１９は、図１８に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））である。図１９におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラに対して遠ざかっているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。
【０１２１】
また、Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１８（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１８（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１８（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１２２】
なお、時刻の一目盛りはＴ＝１／３０［ｓ］とする。これらのピーク位置はフォーカスレンズ位置で示し、フォーカスレンズ位置の一目盛りはＰ＝０．４２［Ｆδ］とする。
【０１２３】
図１１Ａを参照し、コントローラ１５０は、動体追尾ＡＦ制御動作中において、レリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けると、ＡＦ動作を開始する（Ｓ０）。実施の形態２においては、被写体に合焦していない状態（非合焦状態）から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとする。ＡＦ動作の開始時点を時刻Ｔ０とする。時刻Ｔ０において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ０についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する。次に、時刻Ｔ１において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ１についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する（Ｓ１）。そして、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ位置Ｐ０における被写体の大きさと、フォーカスレンズ位置Ｐ１における被写体の大きさとを比較し、被写体の大きさが変化したかどうかの判定を行う（Ｓ２）。被写体の大きさが変化している場合、被写体の光軸方向における移動があり、被写体に合焦していないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がある。このため、ステップＳ３に進む。一方、被写体の大きさが変化していない場合には、被写体の光軸方向における移動がないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がないため、ステップＳ１に戻る。
【０１２４】
以下、ステップＳ３以降の処理を説明する。ステップＳ３では、被写体が大きく変化したか否かを判断する。被写体が大きく変化した場合にはステップＳ４０（図１１Ｂ）に進み、被写体が大きくなっていない（すなわち、小さくなった）と判断された場合にはステップＳ４１（図１１Ｃ）に進む。
【０１２５】
Ａ−１．被写体が大きくなった場合の処理（第１の例）
被写体が大きくなったと判断した場合に実施される処理（図１１Ｂおよび図１１ＤのステップＳ４０以降の処理）について、図１２と図１３を参照しながら説明する。図１２は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラに近づいている様子を示している。よって、図１２（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は、時間の経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理に進む。
【０１２６】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５０では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１２７】
図１３の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図１１Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６０１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられる。よって、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して無限側にあると判断する（Ｓ６０１）。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の後ろにあるとも判断できる。
【０１２８】
次に、ステップＳ７０１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を、合焦位置が被写体側に移動するように、至近側（被写体側）に速い速度で駆動させる。図１３の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早く、かつ精度良く検出することができる。
【０１２９】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８０１の処理を行う。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は無限側から至近側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて１．２５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることにより、ＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。なお、ここでは、図１３に示すようにＡＦ評価値の検出幅を６Ｐとしている（以下の例においても同じ）。
【０１３０】
ステップＳ８０１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させながら、フォーカスレンズ位置Ｐ３において、セグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１３１】
ステップＳ９０１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ１１１の位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７０１からステップＳ９０１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８０１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９０１）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５において、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）（Ｓ１０）（図１１Ｄ）。
【０１３２】
その後、Ｓ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。この例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ４におけるＡＦ評価値は等しく、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置Ｐ２およびＰ４における値より大きいので、フォーカスレンズ位置Ｐ３にピーク位置が存在すると判断することができる。また、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ３にて検知されたと考えることができる。
【０１３３】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐ
【０１３４】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔ
【０１３５】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。合焦検出位置Ｐｄ５は、時刻Ｔ５におけるＡＦ評価値のピークの予測位置である。なお、本実施の形態においては、被写体に対して非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。
【０１３６】
フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１３において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と、合焦検出時刻Ｔｄ１と、及び合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。
【０１３７】
合焦検出位置Ｐｄ５の求め方について、図２０と図２１を用いて詳細に説明する。図２０は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズムを説明するための図である。図２１は、実施の形態２における動体追尾ＡＦのセグメント範囲の検出原理を説明するための図である。図２０（ａ）は、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ３での被写体、フォーカスレンズ１１１、およびＣＣＤイメージセンサ１２０の位置関係を示している。ここでは、被写体とフォーカスレンズ１１１との距離はａ０、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離はｂ０としている。これらの情報は、コントローラ１５０で認識されている。
【０１３８】
次に図２０（ｂ）に示すように、図２０（ａ）の被写体の位置でフォーカスレンズ位置が被写体側に繰り出され、被写体の手前に合焦位置が存在する場合を想定する。ここで、被写体とフォーカスレンズ１１１との距離はａ２、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離はｂ１としている。このとき、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離がｂ１となるフォーカスレンズ１１１の位置を、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５であるとする。このとき、ａ０＋ｂ０＝ａ２＋ｂ１の関係が成り立ち、また、被写体側の合焦位置とフォーカスレンズ１１１との距離はａ３となり、これらの情報はコントローラ１５０で認識されている。ここでのポイントは、図２０（ｂ）においては、フォーカスレンズ位置をＰ３からＰ５へ移動させたと仮定していることである。
【０１３９】
次に、合焦検出位置Ｐｄ５の演算の仕方について説明する。合焦検出位置Ｐｄ５は時刻Ｔ５におけるＡＦ評価値Ｃ５のピークの予測位置を示す。時刻Ｔ５では、合焦位置Ｐ３はすでに通過してしまっているが、この合焦位置Ｐ３（すなわち図２０（ａ）の位置）では次式が成り立つ（ｆは焦点距離）。
１／ｆ  ＝  １／ａ０  ＋  １／ｂ０
【０１４０】
図２０（ｂ）でフォーカスレンズ位置がＰ３からＰ５になったと仮定する。この状態で、被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は、フォーカスレンズ位置Ｐ３において検知したセグメント範囲ｈ０を用いて次式で表すことができる。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１４１】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。なお、Ｌは撮像されている範囲を示し、セグメント範囲の比率は撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲の比率を表す。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１４２】
一方で、フォーカスレンズ位置Ｐ５においては、実際には図２０（ｃ）に示すように被写体はΔａだけ進んでいる。先に説明したように図２０（ｂ）から図２０（ｃ）へのセグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、Δａは以下のように求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１４３】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５はフォーカスレンズ位置Ｐ３からΔｂだけ繰り出した位置となり、図２０（ｃ）に示すようにフォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離をｂ２＝ｂ０＋ΔｂとすることでΔａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１４４】
なお、ここでは、既に行き過ぎたフォーカスレンズ位置Ｐ３における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を用いてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えてフォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１４５】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。合焦検出位置Ｐｄ１からＰｄ５へ（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）
＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１４６】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から、時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１−０．７５・Ｐ
【０１４７】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１−１．２５・Ｐ
【０１４８】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝０．５・Ｐ
【０１４９】
そして時刻Ｔ６において、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１５０】
Ａ−２．被写体が大きくなった場合の処理（第２の例）
被写体が大きくなったと判断した場合の処理（図１１Ｂおよび図１１ＤのステップＳ４０以降の処理）について、図１４と図１５を参照しながら説明する。図１４は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラに近づいている様子を示している。よって、図１４（ｄ）から（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理に進むことになる。
【０１５１】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５０では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１５２】
図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より大きくなっている。このため、図１１Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６００に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、ステップＳ６００では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して至近側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いと判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【０１５３】
次に、ステップＳ７００にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に遅い速度で駆動させる。図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は大きくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置に対して近づいていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に遅く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。
【０１５４】
なお、「相対的に遅く駆動」とは、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっている場合（前述）における駆動速度よりも遅い駆動速度で駆動することを意味している。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、無限側から至近側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて０．７５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることで、ＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１５５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８００の処理を行う。ステップＳ８００では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に遅く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１５６】
ステップＳ９００では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ１１１の位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７００からステップＳ９００までの動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８００）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９００）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５において、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）（Ｓ１０（図１１Ｄ））。
【０１５７】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいので、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【０１５８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【０１５９】
ここで図１５の例において、Ｐ２＝Ｐ０である。また、「相対的に遅く駆動」するときの駆動速度、すなわち、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置に近づいている場合の駆動速度を、１Ｔあたり０．７５Ｐと定義すれば、Ｐ３は次式で表される。
Ｐ３＝Ｐ０＋０．７５Ｐ
【０１６０】
よって、Ｐｄ１は次式で表される。
Ｐｄ１＝Ｐ０＋０．３７５・Ｐ
【０１６１】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【０１６２】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例では、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１５において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５の求め方についての詳細は先に、図２０と図２１を用いて具体例を説明したので省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置Ｐｄ１と等しいと想定した場合の、フォーカスレンズ位置Ｐ５での被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は、次式で表すことができる。なお、ｈ０は、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３において検知したセグメント範囲の中間値である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１６３】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１６４】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１６５】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１６６】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えてフォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１６７】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へ（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）
＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１６８】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１−０．８７５・Ｐ
【０１６９】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１＋１．１２５・Ｐ
【０１７０】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝−２．０・Ｐ
【０１７１】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１７２】
Ｂ−１．被写体が大きくなった場合の処理（第１の例）
被写体が小さくなったと判断した場合の処理（図１１Ｃおよび図１１ＤのステップＳ４１以降の処理）について、図１６と図１７を参照しながら説明する。図１６は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図１６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理に進むことになる。
【０１７３】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１７におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１７におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５１では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１７４】
図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より大きくなっている。このため、図１１Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５１での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２において、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられる。よって、ステップＳ６１１では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークから無限側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の後ろにあるとも判断できる。
【０１７５】
次に、ステップＳ７１１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を至近側に駆動させる。図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は大きくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置に対して近づいていると考えられる。
【０１７６】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が被写体側に移動するように、至近側（被写体側）に相対的に遅く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、至近側から無限側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて０．７５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。
【０１７７】
したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることでＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１７８】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１１の処理を行う。ステップＳ８１１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に遅く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１７９】
ステップＳ９１１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１１からステップＳ９１１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１１）。すると、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断でき、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図１１Ｄ）に処理を移行し、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【０１８０】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過している様子を知ることができる。図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいので、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【０１８１】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２＝Ｐ０−０．３７５・Ｐ
【０１８２】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【０１８３】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例においては、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１７において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦点検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５の求め方については前述のとおりであり、ここでの説明は省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置Ｐｄ１と等しい位置になったと想定した状態の、フォーカスレンズ位置Ｐ５での被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は次式で表すことができる。なお、ｈ０は、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３において検知したセグメント範囲の中間値である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１８４】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１８５】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１８６】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１８７】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えて、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１８８】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へは（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１８９】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１＋０．８７５・Ｐ
【０１９０】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１−１．１２５・Ｐ
【０１９１】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝２．０・Ｐ
【０１９２】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１９３】
Ｂ−２．被写体が大きくなった場合の処理（第２の例）
次に、被写体が小さくなったと判断した場合の別の処理（図１１Ｃおよび図１１ＤのステップＳ４１以降の処理）について、図１８と図１９を参照しながら説明する。図１８は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図１８（ｄ）から（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理に進むことになる。
【０１９４】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１９におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１９におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５１では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１９５】
図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図１１Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１０に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５１での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２において、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、ステップＳ６１０では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークから至近側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【０１９６】
次に、ステップＳ７１０にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を無限側に駆動させる。図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。
【０１９７】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に相対的に速く駆動させるようにする。これにより、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、至近側から無限側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて１．２５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。
【０１９８】
したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることでＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１９９】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１０の処理を行う。ステップＳ８１０では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に速く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３以降においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０２００】
ステップＳ９１０では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１０からステップＳ９１０の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１０）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１０）。すると、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断でき、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図１１Ｄ）に処理を移行し、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【０２０１】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過している様子を知ることができる。図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ４におけるＡＦ評価値は等しく、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置Ｐ２およびＰ４におけるＡＦ評価値より大きい。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ３にピーク位置が存在すると演算することができる。また、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ３にて検知されたと考えることができる。
【０２０２】
したがって、ＡＦ評価値がピークの合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝Ｐ３＝Ｐ０＋１．２５・Ｐ
【０２０３】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ３＝Ｔ０＋３．０・Ｔ
【０２０４】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例においては、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１９において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５ｄの求め方については前述のとおりであるので、ここでの説明は省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ３と等しい位置になったと想定した状態での、被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は次式で表すことができる。なお、ｈ０はフォーカスレンズ位置Ｐ３において検知したセグメント範囲である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０２０５】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０２０６】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０２０７】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０２０８】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えて、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０２０９】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へは（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【０２１０】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１＋０．７５・Ｐ
【０２１１】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１＋１．２５・Ｐ
【０２１２】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝−０．５・Ｐ
【０２１３】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０２１４】
〔３．他の実施の形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【０２１５】
上記の実施の形態においては、動体追尾ＡＦ制御動作の一例として使用者がレリーズ釦１８１を半押しすることにより動作を開始するものとした。これに限らず、使用者がレリーズ釦１８１を半押しする前から動体追尾ＡＦ制御動作を行うようにしてもよい（常時動作）。また、セグメンテーションを用いて被写体の大きさや位置が変化したことを検出して動体追尾ＡＦ制御動作のモードに移行させてもよい。また、被写体の明るさや色が変化したり、手振れを検知したりしたときに、動体追尾ＡＦ制御動作のモードに移行させてもよい。また、コンティニュアスＡＦ制御動作やシングルＡＦ制御動作などのモードに係わらず動体追尾ＡＦ制御動作のモードに自動で移行させてもよい。
【０２１６】
本実施の形態においては単位時間Ｔ＝１／３０［ｓ］として説明したが、Ｔ＝１／６０、１／１２０、１／２４０［ｓ］など単位時間を短くしてもよい。単位時間を短くすることで動体追尾ＡＦの被写体への追従予測精度はさらに向上する。
【０２１７】
また、上記の実施の形態においては、フォーカスレンズを凸レンズとして説明したが、フォーカスレンズは凹レンズで構成され、他の凸レンズと組み合わせて使用されてもよい。この場合には、上記実施の形態において説明した凸レンズのフォーカスレンズの駆動方向に対して逆向きの駆動方向になる。
【０２１８】
また、上記の実施形態では、ＡＦ評価値を用いた動体追尾ＡＦ制御動作において、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率（移動判断結果）とを用いて、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御した。その際、コントローラ１５０は、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動して、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置を越えて停止させてもよい。
【０２１９】
一方、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態においてＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置の手前で停止させてもよい。このようにフォーカスレンズ１１１を制御駆動することによって、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に正確に駆動制御することができる。
【０２２０】
撮像部の一例として、ＣＣＤイメージセンサを挙げたが、撮像部はこれに限定されない。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ等、他の種類のイメージセンサを用いてもよい。
【０２２１】
上記の実施形態で示した技術思想は、デジタルカメラへの適用に限定されず、ムービーカメラ、カメラ付携帯電話のような、オートフォーカス装置を搭載した撮像装置に広く適用できる。
【０２２２】
〔４．まとめ〕
上記実施形態にかかるオートフォーカス装置は、撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成するＣＣＤイメージセンサ１２０と、フォーカスレンズ１１１を含み、撮像面に被写体像を結像させる光学系１１０と、フォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動するフォーカスレンズモータ１１３と、種々の制御を行うコントローラ１５０とを備える。コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の位置を検出する。コントローラ１５０は、画像データにおいて被写体像の所定領域を検出し、また、画像データからＡＦ評価値を算出する。コントローラ１５０は、検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか／縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか／遠ざかっているかを判断する。コントローラ１５０は、フォーカスレンズモータ１１３を制御する。コントローラ１５０は、被写体が近づいているか／遠ざかっているかの判断結果と、ＡＦ評価値と、フォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時におけるフォーカスレンズ１１１の移動方向および移動速度を制御する。
【０２２３】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいているか／遠ざかっているかの判断結果（移動判断結果）と、ＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置がフォーカスレンズ１１１の位置に対して遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１をピーク位置に近づける方向に第１速度で移動させる（Ｓ７１０）。一方、ピーク位置がフォーカスレンズ１１１の位置に対して近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、ピーク位置に近づける方向に第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７１１）。
【０２２４】
コントローラ１５０は、被写体が遠ざかっていると判断した場合において（Ｓ３でＮＯ）、移動判断結果とＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズ１１１の位置であるピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断した場合、フォーカスレンズを被写体側に第１速度で移動させる（Ｓ７１１）。一方、ピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体側に近いと判断した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、撮像面側に第１速度よりも高速な第２速度で移動させる（Ｓ７１０）。
【０２２５】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいていると判断した場合において（Ｓ３でＹＥＳ）、移動判断結果とＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりもフォーカスレンズの位置が被写体側に近いと判断した場合、フォーカスレンズを撮像面側に第１速度で移動させる（Ｓ７００）。一方、ピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、被写体側に第１速度よりも高速な第２速度で移動させる（Ｓ７０１）。
【０２２６】
また、コントローラ１５０は、被写体が遠ざかっていると判断した場合において（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置が撮像面の後ろにあると判断した場合、合焦位置が被写体側に移動するように第１速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１１）。一方、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置が撮像面の前にあると判断した場合、コントローラ１５０は、合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度よりも高速な第２速度でフォーカスレンズ１１１を移動させる（Ｓ７１０）。
【０２２７】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいていると判断した場合において（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が撮像面の前にあると判断した場合、合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させる（Ｓ７００）。一方、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、コントローラ１５０は、合焦位置が被写体側に移動するように第１速度よりも高速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７０１）。
【０２２８】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５０でＮＯ）、かつ、被写体が近づいていると判断された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ１１１を被写体側に移動するように第１速度で移動させる（Ｓ７０１）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５０でＹＥＳ）、かつ、被写体が近づいていると判断された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、撮像面側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７００）。
【０２２９】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５１でＮＯ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断された場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１を撮像面側に移動するように第１速度で移動させる（Ｓ７１０）。一方、フォーカスレンズの駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５１でＹＥＳ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断された場合（Ｓ３でＮＯ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、被写体側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７１１）。
【０２３０】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズの駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５０でＮＯ）、かつ、被写体が近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が被写体側に移動するように第１速度でフォーカスレンズ１１１を移動させる（Ｓ７０１）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５０でＹＥＳ）、かつ、被写体が近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７００）。
【０２３１】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５１でＮＯ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１０）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５１でＹＥＳ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が被写体側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１１）。
【０２３２】
コントローラ１５０は、移動判断結果と、フォーカスレンズ位置に対応する合焦位置と撮像面との位置関係とに基づいて、被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した位置を越えて停止させる。
【０２３３】
コントローラ１５０は、移動判断結果と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置と撮像面の位置関係とに基づいて、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がピーク位置を行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した位置の手前で停止させる。
【０２３４】
以上のように、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率を用いてデジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。フォーカスレンズ１１１の現在位置から、被写体像の合焦位置を表すＡＦ評価値のピーク位置が近づいている場合には、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値のピーク位置に向かって遅く駆動させる。一方、フォーカスレンズ１１１の現在位置から、ＡＦ評価値のピーク位置が遠ざかっている場合には、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値のピーク位置に向かって速く駆動させる。これにより、被写体像の合焦位置を表すＡＦ評価値のピーク位置を早く探索することができ、かつＡＦ評価値のピーク位置の演算精度を向上させることができる。
【０２３５】
また、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、非合焦の場合においてもフォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率を用いてデジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。なお、被写体像の大きさの変化率は非合焦の状態において検出することでも誤差が少なく合焦位置を予測することが可能である。
【０２３６】
また、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率（移動判断結果）とを用いて、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動して、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置を越えて停止させる。
【０２３７】
一方、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置の手前で停止させる。このようにフォーカスレンズ１１１を制御駆動することによって、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に正確に駆動制御することができる。
【０２３８】
また、本開示のオートフォーカス装置はデジタルカメラに搭載されている。これにより、使用者が被写体を非合焦状態で撮影することを自動で防止し、良好な撮影を可能にするオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラを提供できる。
【０２３９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０２４０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０２４１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本開示は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付携帯電話のような、オートフォーカス装置を搭載した撮像装置に適用可能である。
【図１】
2013136815.tif 000003
【図２】
2013136815.tif 000004
【図３】
2013136815.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2013136815.tif 000007
【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
2013136815.tif 000009
【図５】
2013136815.tif 000010
【図６】
2013136815.tif 000011
【図７】
2013136815.tif 000012
【図８】
2013136815.tif 000013
【図９】
2013136815.tif 000014
【図１０】
2013136815.tif 000015
【図１１Ａ】
2013136815.tif 000016
【図１１Ｂ】
2013136815.tif 000017
【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
2013136815.tif 000019
【図１２】
2013136815.tif 000020
【図１３】
2013136815.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
2013136815.tif 000023
【図１６】
2013136815.tif 000024
【図１７】
2013136815.tif 000025
【図１８】
2013136815.tif 000026
【図１９】
2013136815.tif 000027
【図２０】
2013136815.tif 000028
【図２１】
2013136815.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月11日(2014.9.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
オートフォーカス装置およびオートフォーカス装置を搭載した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体のフォーカス状態を合焦状態に自動的に調節するオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラが今日広く普及している。このようなデジタルカメラにおいて、使用者が所望の被写体に対して合焦状態になるようにオートフォーカス（以下「ＡＦ」とも表記する）機能を動作させる場合に、カメラに対して近づいたり遠ざかったりしている被写体に対しては合焦させることが困難であった。
【０００３】
特許文献１は、カメラに接近する被写体に対して容易に合焦できるデジタルカメラを開示している。このデジタルカメラは、撮像された画像から被写体を検出し、検出結果に基づいて被写体が接近しているかどうかの判別を行う。被写体の接近が判別された場合、デジタルカメラは、被写体の接近が判別されない場合よりも、合焦方向を検出するための微小駆動時におけるフォーカスレンズの単位駆動量を増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５２１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のデジタルカメラは、デジタルカメラに近づく被写体に対してフォーカスレンズの単位駆動量を増加させることで、デジタルカメラに接近する被写体に合焦しやすくすることができる。しかしながらこのデジタルカメラは、デジタルカメラに遠ざかったりする被写体に対して合焦状態の精度を確保することが困難であった。
【０００６】
本開示は、オートフォーカスを動作させる場合に、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、良好な撮影を可能にするオートフォーカス装置および、該オートフォーカス装置を搭載した撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係るオートフォーカス装置は、撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、フォーカスレンズを含み、撮像面に前記被写体像を結像させる光学系と、フォーカスレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動部と、フォーカスレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、画像データにおいて被写体像の所定領域を検出する領域検出部と、画像データからＡＦ評価値を算出する評価値算出部と、領域検出部により検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか遠ざかっているかを判断する移動判断部と、レンズ駆動部を制御するレンズ制御部とを備える。レンズ制御部は、移動判断部の判断結果と、評価値算出部によるＡＦ評価値と、レンズ位置検出部によるフォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時におけるフォーカスレンズの移動方向および移動速度を制御する。
【０００８】
本開示に係る撮像装置は、上記のオートフォーカス装置を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本開示により、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、使用者が良好な撮影を行うことを可能にするオートフォーカス装置および、そのようなオートフォーカス装置を搭載した撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１、２におけるデジタルカメラの電気的構成図
【図２】実施の形態１、２におけるデジタルカメラの背面および上面の構成図
【図３】シングルＡＦ制御の基本動作説明図
【図４Ａ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｂ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｃ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図４Ｄ】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図５】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）
【図６】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）
【図７】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）
【図８】実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）
【図９】実施の形態１における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズム説明図
【図１０】実施の形態１における動体追尾ＡＦのセグメント範囲検出原理図
【図１１Ａ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｂ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｃ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１１Ｄ】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作フローチャート
【図１２】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））
【図１３】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））
【図１４】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））
【図１５】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））
【図１６】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））
【図１７】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））
【図１８】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））
【図１９】実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））
【図２０】実施の形態２における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズム説明図
【図２１】実施の形態２における動体追尾ＡＦのセグメント範囲検出原理図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１２】
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
【００１３】
〔１．実施の形態１〕
以下に説明するオートフォーカス装置は、被写体がカメラに対して近づいたり遠ざかったりした状態でも合焦精度を確保することができ、使用者が良好な撮影を行うことを可能にする。以下、オートフォーカス装置をデジタルカメラに搭載した場合を実施の形態として説明する。
【００１４】
〔１−１．構成〕
本実施の形態に係わるデジタルカメラの電気的構成および背面構成を、以下図を用いて説明する。
【００１５】
〔１−１−１．デジタルカメラの電気的構成〕
図１を参照して、実施の形態に係わるデジタルカメラの電気的構成を説明する。
【００１６】
デジタルカメラ１００は、光学系１１０を介して形成された被写体像をＣＣＤイメージセンサ１２０で撮像する。ＣＣＤイメージセンサ１２０は撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する。撮像により生成された画像データは前処理部（ＡＦＥ：Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）１２１や画像処理部１３０において各種処理を施される。画像データはフラッシュメモリ１６０やメモリカード１９２に記憶される。フラッシュメモリ１６０やメモリカード１９２に記憶された画像データは、使用者による操作部１８０の操作を受け付けて液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）１７０上に再生表示される。
【００１７】
コントローラ１５０は、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御する。コントローラ１５０は、プログラム等の情報を格納するＲＯＭや、プログラム等の情報を処理するＣＰＵなどにより構成される。ＲＯＭは、シングルＡＦ制御、コンティニュアスＡＦ制御、動体追尾ＡＦ等のオートフォーカス制御に関するプログラムの他、デジタルカメラ１００全体の動作を統括制御するためのプログラムを格納している。本実施の形態においては、動体追尾ＡＦに関する動作について詳細を後述する。なお、シングルＡＦやコンティニュアスＡＦにおいて動体追尾ＡＦに関する動作を適用することも可能である。また、ＲＯＭはコントローラ１５０の内部構成である必要はなく、コントローラ１５０の外部に備わったものでもよい。また、コントローラ１５０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、マイクロコンピュータなどで構成してもよい。また、画像処理部１３０などと共に１つの半導体チップで構成してもよい。
【００１８】
光学系１１０は、フォーカスレンズ１１１やズームレンズ１１２等により構成される。図示していないが、光学系１１０は、光学式手ぶれ補正（ＯＩＳ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）レンズを含んでいてもよい。なお、光学系１１０を構成する各種レンズは何枚から構成されるものでも、何群から構成されるものでもよい。
【００１９】
フォーカスレンズ１１１は焦点距離の調節に用いられる。フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってフォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動する。フォーカスレンズ１１１を駆動するための制御信号は、ズームレンズ１１２の移動に伴う被写体像のフォーカス状態の変化を補償するための制御信号や、後述する動体追尾ＡＦのための制御信号を含む。また、フォーカスレンズモータ１１３は、コントローラ１５０からフォーカスレンズ１１１の位置を固定する旨の制御信号を受けると、該位置にフォーカスレンズ１１１を固定する。このように、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１及びズームレンズ１１２の位置を把握していることから、レンズ位置検出手段としての機能を有しているが、デジタルカメラ１００においてレンズの位置を検出する装置を別途設けてもよい。
【００２０】
ズームレンズ１１２は拡大縮小倍率の調節に用いられる。ズームレンズモータ１１４は、コントローラ１５０から通知される制御信号に従ってズームレンズ１１２を光軸方向に駆動する。ズームレンズ１１２を駆動するための制御信号は、使用者の操作部１８０の操作に応じて、コントローラ１５０が生成する。なお、本発明は、ズームレンズモータ１１４を必須の構成とせず、使用者のマニュアル操作に応じてズームレンズ１１２を光軸方向に移動する構成としてもよい。
【００２１】
ＣＣＤイメージセンサ１２０は光学系１１０を通して集光された光を電気信号へと変換する。ＣＣＤイメージセンサ１２０の受光面には多数のフォトダイオードが２次元的に配列されている。被写体からの光は光学系１１０を通過したのちにＣＣＤイメージセンサ１２０上の受光面に結像される。受光面は、被写体からの光を光電効果により電荷に変換して蓄える。各受光面で蓄えられた電荷は垂直ＣＣＤおよび水平ＣＣＤによってアンプ（図示せず）に転送され、画像信号が生成される。ＣＣＤイメージセンサ１２０は、一定時間ごとに新しいフレームの画像データを生成する。なお本発明においては、ＣＣＤイメージセンサ１２０に代えて、例えばＣＭＯＳイメージセンサやＮＭＯＳイメージセンサなど、他の撮像素子を用いても良い。
【００２２】
前処理部１２１は、ＣＣＤイメージセンサ１２０で生成された画像信号に対して、相関二重サンプリング、ゲイン調整等の処理を実行する。また、アナログ形式の画像データからデジタル形式の画像データへの変換を施す。その後、前処理部１２１は画像データを画像処理部１３０に出力する。
【００２３】
画像処理部１３０は、画像データに対して各種の処理を施す。各種処理としては、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、ＹＣ変換処理、電子ズーム処理、圧縮処理、伸張処理等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、これらの一部を欠く構成としてもよい。画像処理部１３０は、ハードワイヤードな電子回路で構成してもよいし、プログラムを用いたマイクロコンピュータなどで構成してもよい。またコントローラ１５０などとともに１つの半導体チップで構成してもよい。
【００２４】
バッファメモリ１４０は、画像処理部１３０やコントローラ１５０のワークメモリとして機能する記憶手段である。バッファメモリ１４０はＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などで実現できる。
【００２５】
フラッシュメモリ１６０は、画像データ等を記憶するための内部メモリとして機能する。コントローラ１５０は、画像処理部１３０で処理される画像データをフラッシュメモリ１６０あるいはメモリカード１９２に記憶する。
【００２６】
カードスロット１９１は、メモリカード１９２を着脱可能な接続手段である。カードスロット１９１は、メモリカード１９２を電気的及び機械的に接続可能である。また、カードスロット１９１は、メモリカード１９２を制御する機能を備えてもよい。
【００２７】
メモリカード１９２は、内部にフラッシュメモリ等の記憶部を備えた外部メモリである。メモリカード１９２は、画像処理部１３０で処理される画像データなどのデータを記憶可能である。本実施の形態では、外部メモリの一例としてメモリカード１９２を示すが、本発明はこれには限らない。例えば、光ディスク等の記憶媒体を外部メモリとしてもよい。
【００２８】
液晶ディスプレイ１７０は、画像処理部１３０にて処理された画像データに基づく画像を表示する。液晶ディスプレイ１７０が表示する画像には、スルー画像や記憶画像がある。スルー画像は、ＣＣＤイメージセンサ１２０により一定時間ごとに生成される新しいフレームの画像を連続して表示する画像である。液晶ディスプレイ１７０に表示されるスルー画像を参照することにより、使用者は被写体の構図を確認しながら撮影できる。記憶画像は、メモリカード１９２やフラッシュメモリ１６０に記憶された画像である。液晶ディスプレイ１７０は、使用者の操作に応じて、すでに記憶した画像データに基づく画像を表示する。また、液晶ディスプレイ１７０は、画像の他、デジタルカメラ１００の設定条件等を表示可能である。なお、本発明は、液晶方式、プラズマ方式、有機ＥＬ方式に限定されず、画像データを表示するディスプレイであれば本発明に適用可能である。
【００２９】
操作部１８０は、デジタルカメラ１００の外装に備わっているボタン状やスライド状のもの、あるいは液晶ディスプレイ１７０に触れて操作するタッチパネル式のものを含む。詳細は次項で説明する。デジタルカメラ１００は、使用者による操作部１８０の操作を受け付けて種々の動作を実行する。
【００３０】
〔１−１−２．デジタルカメラの背面および上面の構成〕
図２を参照して、実施の形態に係わるデジタルカメラ１００の背面および上面の構成を説明する。
【００３１】
デジタルカメラ１００の背面および上面には電源スイッチ１８４、レリーズ釦１８１、ズームダイヤル１８２、十字釦１８５、中央釦１８３等が備えられる。これらは図１の操作部１８０に対応する。
【００３２】
電源スイッチ１８４は、デジタルカメラ１００の電力供給状態をＯＮとＯＦＦとで切り替える。電源スイッチ１８４がＯＮ状態になると、デジタルカメラ１００は電力を供給される。
【００３３】
レリーズ釦１８１は、二段階の押下釦である。以下、レリーズ釦１８１の一段階目の押下を「半押し」と称し、レリーズ釦１８１の二段階目の押下を「全押し」と称する。使用者によりレリーズ釦１８１が半押しされると、コントローラ１５０は、被写体に合焦させるためのオートフォーカス制御を実行する。被写体に合焦されると、コントローラ１５０は必要に応じてフォーカスレンズ１１１の位置を固定するよう制御する。また、使用者によりレリーズ釦１８１が全押しされると、コントローラ１５０は全押しのタイミングに応じて撮像した画像データをメモリカード１９２等に記憶する。
【００３４】
ズームダイヤル１８２は、被写体を広角で撮ったり、望遠で撮ったりと拡大縮小倍率の調節をすることができる。使用者によるズームダイヤル１８２の操作に応じて、コントローラ１５０は、ズームレンズ１１２を駆動するための制御信号を生成する。
【００３５】
十字釦１８５は、上釦、右釦、下釦および左釦を含む。十字釦１８５を押下すると、押下した釦に対応した方向に、液晶ディスプレイ１７０に表示されたカーソル表示の選択項目を移動したりする。中央釦１８３は、液晶ディスプレイ１７０で表示されているカーソル表示の選択項目を決定するための押下釦である。
【００３６】
〔１−１−３．用語の対応関係〕
フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズの一例である。フォーカスレンズモータ１１３およびコントローラ１５０とからなる構成は、レンズ駆動部の一例である。コントローラ１５０は、レンズ位置検出部、領域検出部、評価値算出部、移動判断部、及びレンズ制御部の一例である。フォーカスレンズ１１１、フォーカスレンズモータ１１３、コントローラ１５０とからなる構成は、オートフォーカス装置の一例である。デジタルカメラ１００は、撮像装置の一例である。
【００３７】
〔１−２．動作〕
以下、本実施の形態に係わるデジタルカメラ１００の各種動作を、図面を用いて説明する。
【００３８】
〔１−２−１．オートフォーカス制御動作〕
本実施の形態に係わるデジタルカメラ１００は、シングルＡＦ制御動作やコンティニュアスＡＦ制御動作、顔検出ＡＦ制御動作及び動体追尾ＡＦ制御動作を含むオートフォーカス制御動作を行う。
【００３９】
オートフォーカス制御は、画像データが生成されるごとに算出されるＡＦ評価値に基づいて実行される。ＡＦ評価値は、画像データを構成する輝度信号の高周波成分を積算することにより得られる。なお、ＡＦ評価値はコントラスト値とも呼ばれる。複数のフォーカスレンズ位置に対して算出した複数のＡＦ評価値を比較することにより、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を移動させる方向および、被写体像の合焦状態を判断する。
【００４０】
また、本実施の形態においては、一例としてセグメンテーションという画像処理の手法を用いて、液晶ディスプレイ１７０上での対象領域の相対的な大きさを演算する。具体的には、人の頭部や顔の領域を対象領域としてセグメンテーションを行い、人の頭部や顔の領域を抽出して、液晶ディスプレイ１７０上での相対的な大きさを演算することができる。セグメンテーションは、「画像の認識・理解シンポジウム（ＭＩＲＵ２００７）」における論文「平滑化処理の繰り返しによる画像セグメンテーションのためのグラフカット」に記載されているように、画像から対象となる領域を抽出する手法の１つとして知られている。
【００４１】
まず、シングルＡＦ制御動作を説明する。図３は、シングルＡＦ制御の基本動作説明図である。シングルＡＦ制御において、フォーカスレンズモータ１１３は、フォーカスレンズ１１１を無限端あるいは至近端から一方向に駆動し続ける。コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動に合わせて周期的にＡＦ評価値を算出し続ける。フォーカスレンズモータ１１３は、ＡＦ評価値が上昇し続ける限りフォーカスレンズ１１１を一方向に駆動し続ける。ＡＦ評価値の上昇が止まり、下降が始まると、コントローラ１５０はフォーカスレンズ１１１が合焦位置を通過したと判断する。そして、フォーカスレンズモータ１１３は、フォーカスレンズ１１１を今までとは逆方向に駆動し、最もＡＦ評価値が高くなるときのフォーカスレンズ１１１の位置すなわち合焦位置に移動させる。コントローラ１５０は、使用者のレリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けて、シングルＡＦ制御動作を実行する。シングルＡＦ制御動作後、フォーカスレンズ１１１が合焦位置に移動すると、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１をその位置に固定する。
【００４２】
〔１−２−２．動体追尾ＡＦ制御の基本原理〕
実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作を説明する。動体追尾ＡＦ制御動作は、被写体の動きを追尾検出し、その動きを追尾検出された被写体に合焦し続けるようにフォーカスレンズ１１１を調節し続ける制御動作である。使用者は、画像中において、動きを追尾検出すべき被写体を設定することができる。本実施の形態の動体追尾ＡＦ制御動作は、一例として、使用者がレリーズ釦１８１を半押しすることにより開始するとする。本動作モードはコントローラ１５０で制御・認識される。なお、使用者がレリーズ釦１８１を半押しする前から動体追尾ＡＦ制御動作が行われるよう動体追尾ＡＦ制御動作を常時動作させてもかまわない。
【００４３】
本実施の形態の説明に入る前に図９を用いて動体追尾ＡＦ制御の基本原理を説明する。図９は、実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御における合焦位置演算アルゴリズムを説明するための図である。同図において、被写体Ｓ、フォーカスレンズ１１１、ＣＣＤイメージセンサ１２０を模式的に示している。被写体Ｓがカメラに向かって近づいていく場合、図９（ａ）に示す状態から図９（ｂ）に示す状態に推移する。図９（ｃ）、（ｄ）は、図９（ａ）と図９（ｂ）のそれぞれの状態において液晶ディスプレイ１７０に表示された被写体Ｓを示し、これは、被写体に対する合焦の状況をも示している。また、図９（ａ）の状態から図９（ｂ）の状態への遷移時間は、Ｔ［ｓ］であるとする。
【００４４】
より具体的に原理を説明するために下記条件（１）〜（４）で示す具体値を用いて説明する。
条件（１）焦点距離ｆ＝１５０ｍｍ，絞り値Ｆ＝５．６のレンズを使用
なお、ズームレンズ１１２は動作させないものとするため記載を省略
条件（２）ＣＣＤイメージセンサ１２０の縦方向のサイズは１３ｍｍ
条件（３）被写体を上下１ｍの範囲で捉えている
条件（４）被写体が７ｍ／ｓでデジタルカメラ１００へ近づいている
【００４５】
これらの条件において、被写体からフォーカスレンズ１１１までの距離をａ０、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離をｂ０とすると、次式が成り立つ。
ａ０：ｂ０  ＝  １０００  ：  １３
【００４６】
焦点距離ｆ＝１５０［ｍｍ］と一般式１／ｆ＝１／ａ０＋１／ｂ０とから次式が求められる。
ａ０  ＝  ｆ・（１＋１０００／１３）  ＝  １１６８８  ［ｍｍ］
ｂ０  ＝  １５１．９５  ［ｍｍ］
【００４７】
ここで、Ｔ＝１／３０［sec］とすると、次式が求められる。
Δａ  ＝  ７０００／３０  ＝  ２３３．３  ［ｍｍ］
Δｂ  ＝  −（ｂ０２／ａ０２）・Δａ
∵Δ（１／ｂ０）  ＝  Δ（１／ｆ  −  １／ａ０）
【００４８】
よって、下記の式が得られる。
Δｂ  ＝  ３９．４  ［μｍ］
【００４９】
したがって７ｍ／secで向かってくる被写体に対しては、フォーカスレンズ１１１を１／３０［sec］において３９．４［μｍ］の速度で駆動すれば、合焦状態を維持することができる。このとき、フォーカスレンズ１１１の光軸方向への単位移動量はＣＣＤイメージセンサ１２０へのピント位置移動量（像面移動量）とほぼ等しいものとすると、１／３０［sec］での像面移動量は０．４２［Ｆδ］に相当する（但し、δ＝１６．７［μｍ］とする）。また、以下では、この１／３０［sec］での像面移動量である単位移動量Ｐは、一例として、Ｐ＝０．４２［Ｆδ］とする。
【００５０】
〔１−２−３．実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作〕
本実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作について、図４Ａ〜４Ｄ、５〜８を参照しながら説明する。図４Ａ〜４Ｄは、実施の形態１における動体追尾ＡＦ制御動作において、コントローラ１５０の動作を示すフローチャートである。
【００５１】
図５は、実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）である。図５は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において合焦状態にあり、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。図５（ａ）〜（ｃ）は、図５（ａ）→図５（ｂ）→図５（ｃ）の順で、被写体Ｓがデジタルカメラ１００に近づいて来ている様子を示している。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出することで、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【００５２】
図６は、図５に対応する、実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：合焦位置）である。図６におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値（コントラスト値）を示す。被写体がカメラに対して近づいて来ているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７にかけて移動している。ここでピーク位置とは、正確には、ＡＦ評価値が最大となるときのフォーカスレンズ位置を指す。
【００５３】
Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図５（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図５（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図５（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。図６の各時刻において破線で示すグラフは、仮にその時刻に各フォーカスレンズ位置でＡＦ評価値を同時に計算したときの値を示したものであり、実際にコントローラ１５０が得ることができるのは、各時刻でひとつのフォーカスレンズ位置に対するＡＦ評価値のみ（図中のＰ０〜Ｐ７に相当）である。本実施の形態では、被写体が光軸方向に等速で移動していると仮定し、ＡＦ評価値のピーク位置を推定する。
【００５４】
図７は、図５とは異なる状況における実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）である。具体的には、図７は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。すなわち、図７（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）→図７（ｂ）→図７（ｃ）の順で、被写体Ｓがデジタルカメラ１００から遠ざかっている様子を示している。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出し、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【００５５】
図８は、図７に対応した実施の形態１における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：合焦位置）である。図８におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラから遠ざかっているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。
【００５６】
Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図７（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図７（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図７（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
なお、時間の一目盛りＴは１／３０［ｓ］とする。ピーク位置はフォーカスレンズ位置で示し、フォーカスレンズ位置の一目盛りＰは０．４２［Ｆδ］とする。
【００５７】
図４Ａ〜図４Ｄのフローにしたがい動体追尾ＡＦ制御動作を説明する。コントローラ１５０は、動体追尾ＡＦ制御動作中において、レリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けると、ＡＦ動作を開始する（Ｓ０）。実施の形態１においては、シングルＡＦ制御動作によって被写体に合焦している状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとする。ＡＦ動作の開始時刻をＴ０とする。
【００５８】
時刻Ｔ０において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ０についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する。次に、時刻Ｔ１において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ１についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する（Ｓ１）。そして、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ位置Ｐ０における被写体の大きさと、フォーカスレンズ位置Ｐ１における被写体の大きさとを比較し、被写体の大きさが変化したかどうかの判定を行う（Ｓ２）。被写体の大きさが変化している場合、光軸方向における被写体の移動があり、被写体に合焦していないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がある。このため、ステップＳ３に進む。一方、被写体の大きさが変化していない場合には、光軸方向における被写体の移動がないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がないため、ステップＳ１に戻る。
【００５９】
ステップＳ２において被写体の大きさが変化したと判断された場合、ステップＳ３以降の処理が実施される。ステップＳ３では、被写体が大きく変化したか否かを判断する。被写体が大きく変化した場合にはステップＳ４０（図４Ｂ）に進み、被写体が大きくなっていない（すなわち、小さくなった）と判断された場合にはステップＳ４１（図４Ｃ）に進む。
【００６０】
Ａ．被写体が大きくなった場合の処理（図４Ｂ、図４Ｄ）
被写体が大きくなったと判断した場合に実施される処理（ステップＳ４０以降の処理）について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５及び図６は、
【００６１】
図５は、被写体が（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間経過に従ってカメラに近づいている様子を示している。よって、図５（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体Ｓは、時間経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理（図４Ｂ）に進む。
【００６２】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図６におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図６におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する（Ｓ５０）。
【００６３】
図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図４Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６０１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられるので、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して無限側にあると判断する（Ｓ６０１）。
【００６４】
次に、ステップＳ７０１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を至近側に駆動させる。図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を至近側（ＡＦ評価値のピーク位置側）に相対的に速く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早く見つけることができる。なお、「相対的に速く駆動」とは、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置に近づいている場合（後述）における駆動速度よりも速い駆動速度で駆動することを意味している。
【００６５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８０１の処理を行う。ステップＳ８０１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させながら、フォーカスレンズ位置Ｐ３において、セグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【００６６】
ステップＳ９０１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７０１からステップＳ９０１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８０１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９０１）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図４Ｄ）に処理を移行させ、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【００６７】
その後、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する（Ｓ１１）。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図６の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいのでフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、同様にＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。すなわち、合焦検出位置Ｐｄ１は、フォーカスレンズ１１１を駆動することによってＡＦ評価値のピーク位置を越えたときに、過去のＡＦ評価値に基づいて予測演算したＡＦ評価値のピーク位置である。フォーカスレンズ１１１のＰ２，Ｐ３，Ｐ４の各位置におけるＡＦ評価値から、合焦検出位置Ｐｄ１を予測演算することができる。
【００６８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【００６９】
ここで、図６の例では、Ｐ２＝Ｐ０であり、「相対的に速く駆動」するときの駆動速度（すなわち、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっている場合の駆動速度）を１Ｔあたり１．２５Ｐと定義すると、れば、Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐである。よって、合焦検出位置Ｐｄ１は次式で得られる。
Ｐｄ１＝Ｐ０−０．６２５・Ｐ
【００７０】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２
【００７１】
Ｔ２＝Ｔ０＋２・Ｔ、Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔであるので、時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【００７２】
なお、図６中の「＋」は合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示している（以下の説明においても同じ）。
【００７３】
その後、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを演算する（Ｓ１２）。
【００７４】
本実施の形態においては、シングルＡＦ制御動作によって、被写体に合焦している状態から、動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。シングルＡＦ制御動作によるフォーカスレンズの合焦位置は図６において位置Ｐ０で表し、そのときの時刻はＴ０である。図６に示すように、合焦位置Ｐ０は、ＡＦ評価値Ｃ０のピーク位置と一致している。図６における「＋」は、ステップＳ１１において演算したフォーカスレンズの合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示す。したがって、位置Ｐ０から位置Ｐｄ１へ（Ｔｄ１−Ｔ０）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させることで、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。故に、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ１−Ｐ０）／（Ｔｄ１−Ｔ０）＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【００７５】
その後、合焦予測位置Ｐ６を演算する（Ｓ１３）。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐ０＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔ０）
＝Ｐ０＋６・Ｖｄ・Ｔ
＝Ｐ０−１．５・Ｐ
【００７６】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐ０−２．５・Ｐ
【００７７】
よって、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝１．０・Ｐ
【００７８】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０はステップＳ１４の処理を行う。ステップＳ１４において、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【００７９】
なお、上記の例では、ステップＳ３において被写体が大きくなったと判断した場合において、ステップＳ５０においてＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の動作（Ｓ６０１〜Ｓ９０１）を説明した。ステップＳ５０においてＡＦ評価値が大きくなったと判断した場合は、ステップＳ６００〜Ｓ９００の処理を実行する。この場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピーク位置に対して至近側にあると判断して（Ｓ６００）、フォーカスレンズ１１１を、ステップＳ７０１での速度よりも遅い速度で無限遠側に相対的に遅い速度で駆動する（Ｓ７００）。この場合の処理は、フォーカスレンズ１１１の駆動方向が異なる以外は、ＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の前述の処理と同様である。
【００８０】
Ｂ．被写体が小さくなった場合の処理（図４Ｃ、図４Ｄ）
次に、ステップＳ３において被写体が小さくなったと判断した場合の処理（ステップＳ４１以降の処理）について、図７と図８を参照しながら説明する。図７は、被写体は（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間経過に従って、カメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図７（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体Ｓは、時間経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理（図４Ｃ）に進む。
【００８１】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図８におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図８におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する（Ｓ５１）。
【００８２】
図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図４Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１０に処理が進む。このとき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して至近側にあると判断する（Ｓ６１０）。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【００８３】
次に、ステップＳ７１０にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を無限側に駆動させる。図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。
【００８４】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に相対的に速く駆動させるようにする。これにより、ＡＦ評価値のピーク位置を早く見つけることができる。
【００８５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１０の処理を行う。ステップＳ８１０では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に速く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３以降においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【００８６】
ステップＳ９１０では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１０からステップＳ９１０の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１０）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１０）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図４Ｄ）に処理を移行させ、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【００８７】
その後、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する（Ｓ１１）。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図８の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいのでフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、同様にＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【００８８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【００８９】
ここで、Ｐ２＝Ｐ０、Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐであるので、Ｐｄ１が次式で表される。
Ｐｄ１＝Ｐ０＋０．６２５・Ｐ
【００９０】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２
【００９１】
ここで、Ｔ２＝Ｔ０＋２・Ｔ、Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔであるので、次式が得られる。
Ｔｄ１＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【００９２】
その後、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを演算する（Ｓ１２）。本実施の形態１においては、シングルＡＦ制御動作によって被写体に合焦している状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。シングルＡＦ制御動作によるフォーカスレンズの合焦位置は図８において位置Ｐ０で表し、そのときの時刻はＴ０である。図８に示すように、ＡＦ評価値Ｃ０のピーク位置と一致している。図８における「＋」はステップＳ１１において演算したフォーカスレンズの合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を示す。したがって、フォーカスレンズ位置Ｐ０からＰｄ１へはＴｄ１−Ｔ０の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ１−Ｐ０）／（Ｔｄ１−Ｔ０）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【００９３】
続いて、合焦予測位置Ｐ６を演算する（Ｓ１３）。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐ０＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔ０）
＝Ｐ０＋６・Ｖｄ・Ｔ
＝Ｐ０＋１．５・Ｐ
【００９４】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐ０＋２．５・Ｐ
【００９５】
上式を考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５
＝−１．０・Ｐ
【００９６】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【００９７】
なお、上記の例では、ステップＳ３において被写体が小さくなったと判断した場合において、ステップＳ５１においてＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の動作（Ｓ６１０〜Ｓ９１０）を説明した。ステップＳ５１においてＡＦ評価値が大きくなったと判断した場合は、ステップＳ６１１〜Ｓ９１１の処理を実行する。この場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピーク位置に対して無限遠側にあると判断して（Ｓ６１１）、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に遅い速度で駆動する（Ｓ７１１）。この場合の処理は、フォーカスレンズ１１１の駆動方向が異なる以外は、ＡＦ評価値が小さくなったと判断した場合の前述の処理と同様である。
【００９８】
Ｃ．合焦精度を向上させるためのレンズ移動
次に、動く被写体に対してさらに合焦精度を向上するためのフォーカスレンズ１１１の移動の仕方について図９と図１０を用いて説明する。ここでは、カメラに向かって近づいて来る被写体に対して合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の移動量の演算の仕方について説明する。図９は、実施の形態１における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズムを説明した図である。図１０は、実施の形態１における動体追尾ＡＦのセグメント範囲の検出原理を説明するための図である。
【００９９】
図９（ａ）は、被写体Ｓが、フォーカスレンズ１１１を通してＣＣＤイメージセンサ１２０上に合焦して結像されている状態を示している。図９（ｃ）は、そのときの、液晶ディスプレイ１７０に表示される、合焦状態にある被写体像を示している。図９（ｂ）は、被写体Ｓが、図９（ａ）に示す状態よりもさらにカメラに近づくことにより、被写体がフォーカスレンズ１１１を通してＣＣＤイメージセンサ１２０上に非合焦の状態で結像されている状態を示している。フォーカスレンズ１１１は図９（ａ）で示す位置から移動していないため、合焦するための被写体の位置は、実際の被写体Ｓの後ろ側にあり、後ピン位置となっている。一方、ＣＣＤイメージセンサ１２０側では合焦位置はＣＣＤイメージセンサ１２０の後ろ側となっている。図９（ｂ）の場合、液晶ディスプレイ１７０においては、図９（ｄ）に示すように、図９（ｃ）の場合よりも大きな被写体像が表示され、ピントがずれた状態で表示されている。
【０１００】
図９（ａ）に示すような合焦状態では、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０はコントローラ１５０が検出可能である。また、このときに合焦しているとすれば、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ０も算出可能である。したがって、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ０とフォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０は、コントローラ１５０で認識することができる。
【０１０１】
一方、図９（ｂ）に示すような非合焦状態において、フォーカスレンズ１１１からＣＣＤイメージセンサ１２０までの距離ｂ０はフォーカスレンズ１１１を移動させていないためにコントローラ１５０で認識することができる。しかし、被写体Ｓからフォーカスレンズ１１１までの距離ａ１を知るためには、セグメンテーションを利用して被写体Ｓの大きさの変化率を知る必要がある。
【０１０２】
図１０（ａ）は、図９（ａ）と同様に被写体Ｓに対して合焦している状態を示している。図１０（ａ）では、液晶ディスプレイ１７０の縦方向の範囲（撮像範囲）Ｌに対して、セグメンテーションを利用して認識された被写体の頭部の大きさを縦方向でセグメント範囲ｈ０として検知している。撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲ｈ０の比率はｋ０＝ｈ０／Ｌで表すことができる。
【０１０３】
図１０（ｂ）は、図９（ｂ）と同様に被写体に対して非合焦の状態を示している。図１０（ｂ）では、液晶ディスプレイ１７０の縦方向の範囲（撮像範囲）Ｌに対して、セグメンテーションを利用して認識された被写体の頭部の大きさを縦方向でセグメント範囲ｈ１として検知している。撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲ｈ１の比率はｋ１＝ｈ１／Ｌで表すことができる。フォーカスレンズ１１１は移動させていないため、被写体のセグメント範囲の比率を用いることで、被写体の移動距離を被写体像の倍率変化に基づいて検知することが可能である。次式で示すように、被写体からフォーカスレンズ１１１までの距離ａ１を算出することができる。
ａ１＝ａ０・（ｋ０／ｋ１）
【０１０４】
さらに、図９（ａ）に示す位置から図９（ｂ）に示す位置へ被写体が移動した量Δａは次式で算出することができる。
Δａ＝ａ１−ａ０＝ａ０・（ｋ０／ｋ１−１）
【０１０５】
したがって、図９（ｂ）において被写体に対して合焦を維持するためのフォーカスレンズ１１１の繰出し量Δｂは一般式を用いて次式で算出することができる。
Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａ
【０１０６】
すなわち、〔１−２−２〕で先に説明したように、ＡＦ評価値の大きさと被写体の大きさを検知することで、動く被写体に対して合焦状態を維持することは可能である。具体的には、セグメンテーションを用いて被写体像の大きさの変化率（以下、「倍率変化」と呼ぶ）を詳細に演算することで、合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することが可能となる。ここで、ＡＦ評価値を用いて得たフォーカスレンズ１１１の移動量に代えて、被写体像の倍率変化を詳細に演算することにより得られるフォーカスレンズ１１１の移動量だけ、フォーカスレンズ１１１を合焦させる位置に移動させてもよい。また、被写体像の倍率変化を詳細に演算することで得たフォーカスレンズ１１１の移動量を用いて、ＡＦ評価値を用いて得たフォーカスレンズ１１１の移動量を補正してもよい。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態１においては、カメラ方向に動く被写体に対して、合焦している状態から合焦状態を維持するためのフォーカスレンズの移動量を演算することが可能となる。そして、演算した移動量を用いてフォーカスレンズを駆動制御することにより、カメラ方向に動く被写体に対して合焦状態を維持する動体追尾ＡＦ制御動作を行うことが可能となる。
【０１０８】
なお、ここでは、被写体像の倍率変化は、被写体に対して合焦状態でのセグメント範囲の比率ｋ０と、非合焦状態でのセグメント範囲の比率ｋ１とを用いて、ｋ０／ｋ１という比率で表した。先に説明した条件（１）〜（４）での具体数値を用いて、被写体像の倍率変化の比率ｋ０／ｋ１を求めると、次式となる。
ｋ０／ｋ１＝（ａ０−Δａ）／ａ０
＝（１１６８８−２３３．３）／１１６８８＝０．９８００３９
【０１０９】
一方、被写体に対して非合焦状態でのセグメント範囲の比率同士を用いて、被写体像の倍率変化を表すと、次のようになる。一例として、時刻Ｔ０で合焦している状態からフォーカスレンズ１１１は固定したまま、被写体がカメラに７ｍ／ｓの速度で向かってくる条件で、６×Ｔと７×Ｔ分だけ時間が経過した時間での非合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて、被写体像の倍率変化の比率ｋ６／ｋ７を求めると、次のようになる。
ｋ６／ｋ７＝（ａ０−７×Δａ）／（ａ０−６×Δａ）
＝（１１６８８−７×２３３．３）／（１１６８８−６×２３３．３）
＝０．９７７３２４
【０１１０】
ｋ０／ｋ１に対して誤差は約−０．３％である。したがって、必ずしも合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて被写体像の倍率変化を求めることはない。非合焦状態でのセグメント範囲の比率を用いて被写体像の倍率変化を求めることで、被写体がカメラに対して近づくあるいは遠ざかる速度を比較的に正確に求めることができる。なお、実施の形態２においても、同様の思想を適用することができる。
【０１１１】
〔２．実施の形態２〕
〔２−１．構成〕
実施の形態２のデジタルカメラ１００の構成は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【０１１２】
〔２−２．動作〕
〔２−２−１．実施の形態２における動体追尾ＡＦ制御動作〕
本実施の形態２における動体追尾ＡＦ制御動作について、図１１Ａ〜１１Ｄ、１２〜１９を参照しながら説明する。図１１Ａ〜１１Ｄは、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を示すフローチャートである。なお、図１１Ａ〜１１Ｄのフローチャートが図４Ａ〜４Ｄのフローチャートと異なるところは、ステップＳ１２Ａのみである。
【０１１３】
図１２は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））である。図１２は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。すなわち、図１２（ａ）〜（ｃ）は、被写体Ｓがカメラ１００に近づいて行く様子を順に示している。図１２（ａ）→図１２（ｂ）→図１２（ｃ）の順で、被写体Ｓはカメラ１００に近づいている。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出することで、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【０１１４】
図１３は、図１２に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（無限側））である。図１３におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示し、被写体がカメラに対して近づいて来ているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１２（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１２（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１２（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１５】
図１４は、図１２と異なる状況における実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））である。具体的には、図１４は、被写体がカメラに近づいており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。図１４（ａ）〜（ｃ）は、被写体Ｓがカメラ１００に近づいている様子を示している。図１４（ａ）→図１４（ｂ）→図１４（ｃ）に示す順で、被写体Ｓはカメラ１００に近づいている。被写体Ｓの頭部をセグメンテーションによって抽出し、被写体Ｓの大きさを検出できる。
【０１１６】
図１５は、図１４に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：近づく、初期位置：非合焦（至近側））である。図１５におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示し、被写体がカメラに対して近づいて来ているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動していく様子を示している。Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１４（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１４（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１４（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１７】
図１６は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））である。具体的には、図１６は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して無限遠側に位置している場合を想定している。図１６における被写体Ｓはカメラに対して、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に遠ざかっている。
【０１１８】
図１７は、図１６に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（無限側））である。図１７におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラに対して遠ざかっているために、ＡＦ評価値のピーク位置は、時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。また、位置Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１６（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１６（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１６（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１１９】
図１８は、さらに異なる状況における実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作原理を説明するための図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））である。具体的には、図１８は、被写体がカメラから遠ざかっており、かつ、ＡＦ動作開始時において非合焦状態でフォーカスレンズ１１１がＡＦ評価値のピークに対して至近側に位置している場合を想定している。図１８における、被写体Ｓは、カメラに対して（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順でカメラ１００から遠ざかっている様子を示している。
【０１２０】
図１９は、図１８に対応する、実施の形態２における動体追尾ＡＦの動作説明図（被写体：遠ざかる、初期位置：非合焦（至近側））である。図１９におけるＣ０〜Ｃ７はＡＦ評価値を示す。被写体がカメラに対して遠ざかっているためにＡＦ評価値のピーク位置が時刻Ｔ０〜Ｔ７に掛けて移動している。
【０１２１】
また、Ｐ０〜Ｐ７はフォーカスレンズ１１１の位置を表している。なお、フォーカスレンズ位置Ｐ０は図１８（ａ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ４は図１８（ｂ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。フォーカスレンズ位置Ｐ６は図１８（ｃ）におけるフォーカスレンズ１１１の位置に相当する。
【０１２２】
なお、時刻の一目盛りはＴ＝１／３０［ｓ］とする。これらのピーク位置はフォーカスレンズ位置で示し、フォーカスレンズ位置の一目盛りはＰ＝０．４２［Ｆδ］とする。
【０１２３】
図１１Ａを参照し、コントローラ１５０は、動体追尾ＡＦ制御動作中において、レリーズ釦１８１の半押し操作を受け付けると、ＡＦ動作を開始する（Ｓ０）。実施の形態２においては、被写体に合焦していない状態（非合焦状態）から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとする。ＡＦ動作の開始時点を時刻Ｔ０とする。時刻Ｔ０において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ０についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する。次に、時刻Ｔ１において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、フォーカスレンズ位置Ｐ１についてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともに、ＡＦ評価値を検知する（Ｓ１）。そして、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ位置Ｐ０における被写体の大きさと、フォーカスレンズ位置Ｐ１における被写体の大きさとを比較し、被写体の大きさが変化したかどうかの判定を行う（Ｓ２）。被写体の大きさが変化している場合、被写体の光軸方向における移動があり、被写体に合焦していないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がある。このため、ステップＳ３に進む。一方、被写体の大きさが変化していない場合には、被写体の光軸方向における移動がないと判断できる。すなわち、フォーカスレンズ１１１を移動させる必要がないため、ステップＳ１に戻る。
【０１２４】
以下、ステップＳ３以降の処理を説明する。ステップＳ３では、被写体が大きく変化したか否かを判断する。被写体が大きく変化した場合にはステップＳ４０（図１１Ｂ）に進み、被写体が大きくなっていない（すなわち、小さくなった）と判断された場合にはステップＳ４１（図１１Ｃ）に進む。
【０１２５】
Ａ−１．被写体が大きくなった場合の処理（第１の例）
被写体が大きくなったと判断した場合に実施される処理（図１１Ｂおよび図１１ＤのステップＳ４０以降の処理）について、図１２と図１３を参照しながら説明する。図１２は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラに近づいている様子を示している。よって、図１２（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は、時間の経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理に進む。
【０１２６】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５０では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１２７】
図１３の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図１１Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６０１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられる。よって、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して無限側にあると判断する（Ｓ６０１）。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の後ろにあるとも判断できる。
【０１２８】
次に、ステップＳ７０１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を、合焦位置が被写体側に移動するように、至近側（被写体側）に速い速度で駆動させる。図１３の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早く、かつ精度良く検出することができる。
【０１２９】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８０１の処理を行う。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は無限側から至近側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて１．２５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることにより、ＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。なお、ここでは、図１３に示すようにＡＦ評価値の検出幅を６Ｐとしている（以下の例においても同じ）。
【０１３０】
ステップＳ８０１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に速く駆動させながら、フォーカスレンズ位置Ｐ３において、セグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１３１】
ステップＳ９０１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ１１１の位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７０１からステップＳ９０１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８０１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９０１）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５において、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）（Ｓ１０）（図１１Ｄ）。
【０１３２】
その後、Ｓ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。この例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ４におけるＡＦ評価値は等しく、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置Ｐ２およびＰ４における値より大きいので、フォーカスレンズ位置Ｐ３にピーク位置が存在すると判断することができる。また、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ３にて検知されたと考えることができる。
【０１３３】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝Ｐ３＝Ｐ０−１．２５・Ｐ
【０１３４】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ３＝Ｔ０＋３・Ｔ
【０１３５】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。合焦検出位置Ｐｄ５は、時刻Ｔ５におけるＡＦ評価値のピークの予測位置である。なお、本実施の形態においては、被写体に対して非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。
【０１３６】
フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１３において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と、合焦検出時刻Ｔｄ１と、及び合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。
【０１３７】
合焦検出位置Ｐｄ５の求め方について、図２０と図２１を用いて詳細に説明する。図２０は、実施の形態２における動体追尾ＡＦの合焦位置演算アルゴリズムを説明するための図である。図２１は、実施の形態２における動体追尾ＡＦのセグメント範囲の検出原理を説明するための図である。図２０（ａ）は、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ３での被写体、フォーカスレンズ１１１、およびＣＣＤイメージセンサ１２０の位置関係を示している。ここでは、被写体とフォーカスレンズ１１１との距離はａ０、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離はｂ０としている。これらの情報は、コントローラ１５０で認識されている。
【０１３８】
次に図２０（ｂ）に示すように、図２０（ａ）の被写体の位置でフォーカスレンズ位置が被写体側に繰り出され、被写体の手前に合焦位置が存在する場合を想定する。ここで、被写体とフォーカスレンズ１１１との距離はａ２、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離はｂ１としている。このとき、フォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離がｂ１となるフォーカスレンズ１１１の位置を、図１３におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５であるとする。このとき、ａ０＋ｂ０＝ａ２＋ｂ１の関係が成り立ち、また、被写体側の合焦位置とフォーカスレンズ１１１との距離はａ３となり、これらの情報はコントローラ１５０で認識されている。ここでのポイントは、図２０（ｂ）においては、フォーカスレンズ位置をＰ３からＰ５へ移動させたと仮定していることである。
【０１３９】
次に、合焦検出位置Ｐｄ５の演算の仕方について説明する。合焦検出位置Ｐｄ５は時刻Ｔ５におけるＡＦ評価値Ｃ５のピークの予測位置を示す。時刻Ｔ５では、合焦位置Ｐ３はすでに通過してしまっているが、この合焦位置Ｐ３（すなわち図２０（ａ）の位置）では次式が成り立つ（ｆは焦点距離）。
１／ｆ  ＝  １／ａ０  ＋  １／ｂ０
【０１４０】
図２０（ｂ）でフォーカスレンズ位置がＰ３からＰ５になったと仮定する。この状態で、被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は、フォーカスレンズ位置Ｐ３において検知したセグメント範囲ｈ０を用いて次式で表すことができる。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１４１】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。なお、Ｌは撮像されている範囲を示し、セグメント範囲の比率は撮像範囲Ｌに対するセグメント範囲の比率を表す。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１４２】
一方で、フォーカスレンズ位置Ｐ５においては、実際には図２０（ｃ）に示すように被写体はΔａだけ進んでいる。先に説明したように図２０（ｂ）から図２０（ｃ）へのセグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、Δａは以下のように求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１４３】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５はフォーカスレンズ位置Ｐ３からΔｂだけ繰り出した位置となり、図２０（ｃ）に示すようにフォーカスレンズ１１１とＣＣＤイメージセンサ１２０との距離をｂ２＝ｂ０＋ΔｂとすることでΔａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１４４】
なお、ここでは、既に行き過ぎたフォーカスレンズ位置Ｐ３における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を用いてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えてフォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１４５】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。合焦検出位置Ｐｄ１からＰｄ５へ（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）
＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１４６】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ０におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０から、時刻Ｔ６において合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１−０．７５・Ｐ
【０１４７】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１−１．２５・Ｐ
【０１４８】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝０．５・Ｐ
【０１４９】
そして時刻Ｔ６において、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１５０】
Ａ−２．被写体が大きくなった場合の処理（第２の例）
被写体が大きくなったと判断した場合の処理（図１１Ｂおよび図１１ＤのステップＳ４０以降の処理）について、図１４と図１５を参照しながら説明する。図１４は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラに近づいている様子を示している。よって、図１４（ｄ）から（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが大きくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが大きくなっていると判断されるために、ステップＳ４０の処理に進むことになる。
【０１５１】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４０の処理を行う。ステップＳ４０では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５０では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１５２】
図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より大きくなっている。このため、図１１Ｂに示すフローにおいて、ステップＳ５０からステップＳ６００に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５０での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２に対して、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、ステップＳ６００では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークに対して至近側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いと判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【０１５３】
次に、ステップＳ７００にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に遅い速度で駆動させる。図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は大きくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置に対して近づいていると考えられる。そこで、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に遅く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。
【０１５４】
なお、「相対的に遅く駆動」とは、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっている場合（前述）における駆動速度よりも遅い駆動速度で駆動することを意味している。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、無限側から至近側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて０．７５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることで、ＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１５５】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８００の処理を行う。ステップＳ８００では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に遅く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１５６】
ステップＳ９００では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ１１１の位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７００からステップＳ９００までの動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８００）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９００）。その結果、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断できる。よって、時刻Ｔ５において、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）（Ｓ１０（図１１Ｄ））。
【０１５７】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過していることを認識できる。図１５の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいので、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【０１５８】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２
【０１５９】
ここで図１５の例において、Ｐ２＝Ｐ０である。また、「相対的に遅く駆動」するときの駆動速度、すなわち、ＡＦ評価値のピーク位置がフォーカスレンズ１１１の現在位置に近づいている場合の駆動速度を、１Ｔあたり０．７５Ｐと定義すれば、Ｐ３は次式で表される。
Ｐ３＝Ｐ０＋０．７５Ｐ
【０１６０】
よって、Ｐｄ１は次式で表される。
Ｐｄ１＝Ｐ０＋０．３７５・Ｐ
【０１６１】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【０１６２】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例では、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１５において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５の求め方についての詳細は先に、図２０と図２１を用いて具体例を説明したので省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置Ｐｄ１と等しいと想定した場合の、フォーカスレンズ位置Ｐ５での被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は、次式で表すことができる。なお、ｈ０は、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３において検知したセグメント範囲の中間値である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１６３】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１６４】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１６５】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１６６】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えてフォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１６７】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へ（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）
＝−０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１６８】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１−０．８７５・Ｐ
【０１６９】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１＋１．１２５・Ｐ
【０１７０】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝−２．０・Ｐ
【０１７１】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１７２】
Ｂ−１．被写体が小さくなった場合の処理（第１の例）
被写体が小さくなったと判断した場合の処理（図１１Ｃおよび図１１ＤのステップＳ４１以降の処理）について、図１６と図１７を参照しながら説明する。図１６は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図１６（ｄ）〜（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理に進むことになる。
【０１７３】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１７におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１７におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５１では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１７４】
図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より大きくなっている。このため、図１１Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１１に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５１での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２において、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は至近側にあると考えられる。よって、ステップＳ６１１では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークから無限側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の後ろにあるとも判断できる。
【０１７５】
次に、ステップＳ７１１にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を至近側に駆動させる。図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は大きくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置に対して近づいていると考えられる。
【０１７６】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が被写体側に移動するように、至近側（被写体側）に相対的に遅く駆動させるようにすることで、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、至近側から無限側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて０．７５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。
【０１７７】
したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることでＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１７８】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１１の処理を行う。ステップＳ８１１では、フォーカスレンズ１１１を至近側に相対的に遅く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０１７９】
ステップＳ９１１では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１１からステップＳ９１１の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１１）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１１）。すると、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断でき、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図１１Ｄ）に処理を移行し、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【０１８０】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過している様子を知ることができる。図１７の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３におけるＡＦ評価値は等しいので、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置にピーク位置が存在すると演算することができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ２、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値は時刻Ｔ３にて検知しているので、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ２とＴ３の中間にて検知されたと考えることができる。
【０１８１】
したがって、ＡＦ評価値がピークとなる合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝（Ｐ２＋Ｐ３）／２＝Ｐ０−０．３７５・Ｐ
【０１８２】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝（Ｔ２＋Ｔ３）／２＝Ｔ０＋２．５・Ｔ
【０１８３】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例においては、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１７において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦点検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５の求め方については前述のとおりであり、ここでの説明は省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３の中間位置Ｐｄ１と等しい位置になったと想定した状態の、フォーカスレンズ位置Ｐ５での被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は次式で表すことができる。なお、ｈ０は、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ３において検知したセグメント範囲の中間値である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０１８４】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０１８５】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０１８６】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０１８７】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えて、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０１８８】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へは（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【０１８９】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１＋０．８７５・Ｐ
【０１９０】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１−１．１２５・Ｐ
【０１９１】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝２．０・Ｐ
【０１９２】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ（Ｓ１４）、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０１９３】
Ｂ−２．被写体が小さくなった場合の処理（第２の例）
次に、被写体が小さくなったと判断した場合の別の処理（図１１Ｃおよび図１１ＤのステップＳ４１以降の処理）について、図１８と図１９を参照しながら説明する。図１８は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）の順に時間が経過するに従って、被写体がカメラから遠ざかっている様子を示している。よって、図１８（ｄ）から（ｆ）に示すように、液晶ディスプレイ１７０上に表示される被写体は時間の経過とともに相対的な大きさが小さくなっている。このような場合、ステップＳ２では被写体の大きさが変化していると判断され、ステップＳ３では被写体の大きさが小さくなっていると判断されるために、ステップＳ４１の処理に進むことになる。
【０１９４】
時刻Ｔ２において、コントローラ１５０はステップＳ４１の処理を行う。ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１９におけるフォーカスレンズ位置Ｐ２においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。ステップＳ１では、フォーカスレンズ１１１の駆動を停止した状態で、図１９におけるフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値を検知している。このため、ステップＳ５１では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値と、先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値とを比較して、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値が大きくなったかどうかを判定する。
【０１９５】
図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２におけるＡＦ評価値は先に検出したフォーカスレンズ位置Ｐ０およびＰ１におけるＡＦ評価値より小さくなっている。このため、図１１Ｃに示すフローにおいて、ステップＳ５１からステップＳ６１０に処理が進む。このとき、ステップＳ３とＳ５１での判断結果に基づき、フォーカスレンズ位置Ｐ２において、ＡＦ評価値Ｃ２のピーク位置（すなわち合焦位置）は無限側にあると考えられる。よって、ステップＳ６１０では、フォーカスレンズ１１１はＡＦ評価値Ｃ２のピークから至近側にあると判断する。換言すれば、ＡＦ評価値のピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体に近いとも判断できる。または、フォーカスレンズ１１１の位置に対する合焦位置が撮像面の前にあるとも判断できる。
【０１９６】
次に、ステップＳ７１０にてＡＦ評価値のピークの方向に向けてフォーカスレンズ１１１を無限側に駆動させる。図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２において順にＡＦ評価値は小さくなっているため、ＡＦ評価値のピーク位置は、フォーカスレンズ１１１の現在位置から遠ざかっていると考えられる。
【０１９７】
そこで、フォーカスレンズ１１１を、合焦位置が撮像面側に移動するように、無限側（撮像面側）に相対的に速く駆動させるようにする。これにより、ＡＦ評価値のピーク位置を早くかつ精度良く検出することができる。ここでは、ＡＦ評価値のピーク位置は、至近側から無限側に０．２５Ｐ／Ｔの速度で移動しており、フォーカスレンズ１１１は、フォーカスレンズ位置Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４に掛けて１．２５Ｐ／Ｔの速度で移動させる例を示している。
【０１９８】
したがって、ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差は１．０Ｐ／Ｔとなる。ＡＦ評価値のピーク位置の移動速度とフォーカスレンズ１１１の移動速度との差を１．０Ｐ／Ｔ程度にすることでＡＦ評価値のピーク位置の探索を早く、かつ精度を確保することができる。
【０１９９】
次に時刻Ｔ３において、コントローラ１５０はステップＳ８１０の処理を行う。ステップＳ８１０では、フォーカスレンズ１１１を無限側に相対的に速く駆動させながらフォーカスレンズ位置Ｐ３以降においてセグメンテーションを用いて被写体の大きさを検知するとともにＡＦ評価値を検知する。
【０２００】
ステップＳ９１０では、この時点までのＡＦ評価値を比較し、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピーク位置を越えたかどうかを判断する。ピーク位置を越えていないと判断している間はステップＳ７１０からステップＳ９１０の動作を繰り返す。ここで、時刻Ｔ４において、ＡＦ評価値を検知し（Ｓ８１０）、フォーカスレンズ位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４の順でＡＦ評価値を比較する（Ｓ９１０）。すると、ＡＦ評価値のピーク位置を越えたと判断できるため、ＡＦ評価値のピーク位置を検知したと判断でき、時刻Ｔ５においてステップＳ１０（図１１Ｄ）に処理を移行し、フォーカスレンズ１１１を停止させる（フォーカスレンズ位置Ｐ５）。
【０２０１】
その後、ステップＳ１１では、合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１を演算する。フォーカスレンズ位置Ｐ０〜Ｐ４でのＡＦ評価値を用いると、Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４の移動においてＡＦ評価値のピークを通過している様子を知ることができる。図１９の例では、フォーカスレンズ位置Ｐ２とＰ４におけるＡＦ評価値は等しく、フォーカスレンズ位置Ｐ３におけるＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置Ｐ２およびＰ４におけるＡＦ評価値より大きい。このため、フォーカスレンズ位置Ｐ３にピーク位置が存在すると演算することができる。また、ＡＦ評価値のピークは時刻Ｔ３にて検知されたと考えることができる。
【０２０２】
したがって、ＡＦ評価値がピークの合焦検出位置Ｐｄ１は次式で表すことができる。
Ｐｄ１＝Ｐ３＝Ｐ０＋１．２５・Ｐ
【０２０３】
また、ＡＦ評価値がピークを検知した時刻Ｔｄ１は次式で表すことができる。
Ｔｄ１＝Ｔ３＝Ｔ０＋３．０・Ｔ
【０２０４】
その後、ステップＳ１２Ａでは、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと、合焦検出位置Ｐｄ５とを演算する。本例においては、被写体に非合焦の状態から動体追尾ＡＦ制御動作が開始されるものとしている。フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄを求めるためには、図１９において「＋」で示す合焦検出位置Ｐｄ１と合焦検出時刻Ｔｄ１、そして合焦検出位置Ｐｄ５が必要となる。合焦検出位置Ｐｄ５の求め方については前述のとおりであるので、ここでの説明は省略する。ここでは、時刻Ｔ５でのフォーカスレンズ位置Ｐ５がフォーカスレンズ位置Ｐ３と等しい位置になったと想定した状態での、被写体の頭部のセグメント範囲ｈ２は次式で表すことができる。なお、ｈ０はフォーカスレンズ位置Ｐ３において検知したセグメント範囲である。
ｈ２＝ｈ０×（ｂ０・ａ０）／｛ｂ１・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）｝
【０２０５】
このときのセグメント範囲の比率ｋ２は、ｋ２＝ｈ２／Ｌで表すことができる。また、フォーカスレンズ位置Ｐ５において検知した被写体の頭部のセグメント範囲はｈ３であり、このときのセグメント範囲の比率ｋ３は、ｋ３＝ｈ３／Ｌで表すことができる。
【０２０６】
セグメント範囲の比率はｋ２からｋ３に変化しているので、被写体はΔａだけ進んでいると考えられる。このΔａは次式で求めることができる。
ａ２＝ａ０＋ｂ０−ｂ１
ａ２−Δａ＝（ｋ２／ｋ３）・ａ２
故に、Δａ＝（１−ｋ２／ｋ３）・（ａ０＋ｂ０−ｂ１）
【０２０７】
したがって、一般式Δｂ＝−（ｂ０２／ａ０２）・Δａを用いると、合焦検出位置Ｐｄ５を、合焦検出位置Ｐｄ１からΔｂだけ繰出した位置とすることで、Δａだけ近づいてきた被写体に合焦させることができる。
【０２０８】
なお、ここでは、既に行き過ぎた合焦検出位置Ｐｄ１における被写体のセグメント範囲を用いたが、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５において検知した被写体のセグメント範囲を用いて各セグメント比率を求めてもよい。その場合、ｋ２とｋ３に代えて、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５での各比率を用いて、フォーカスレンズ位置Ｐ３からの繰り出し量Δｂを演算しても誤差は小さい。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ４とＰ５においては、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎてすぐの位置のため誤差が小さく抑えられる。また、既に行き過ぎた合焦位置での被写体のセグメント範囲を用いることなく、繰り出し量Δｂを演算することができるので、処理が簡単になるというメリットがある。
【０２０９】
ステップＳ１２Ａにおいては、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄをさらに算出する。位置Ｐｄ１からＰｄ５へは（Ｔ５−Ｔｄ１）の時間を掛けてフォーカスレンズを移動させれば、動く被写体に対してＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させることができる。したがって、動く被写体に対して合焦状態を維持する（すなわちＡＦ評価値のピークをフォーカスレンズ位置と一致させる）フォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄは次式で表すことができる。
Ｖｄ＝（Ｐｄ５−Ｐｄ１）／（Ｔ５−Ｔｄ１）＝０．２５・Ｐ／Ｔ
【０２１０】
その後、ステップＳ１３では、合焦予測位置Ｐ６を演算する。動く被写体に対して合焦状態を維持するフォーカスレンズ１１１の移動速度Ｖｄと経過時間Ｔとからフォーカスレンズ１１１の移動量を演算することができる。時刻Ｔ６において合焦状態を維持するためのフォーカスレンズ１１１の位置Ｐ６は次式で演算することができる。
Ｐ６＝Ｐｄ１＋Ｖｄ・（Ｔ６−Ｔｄ１）
＝Ｐｄ１＋０．７５・Ｐ
【０２１１】
時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５は、次式で表される。
Ｐ５＝Ｐｄ１＋１．２５・Ｐ
【０２１２】
これを考慮すると、時刻Ｔ５におけるフォーカスレンズ位置Ｐ５から時間Ｔが経過した時刻Ｔ６においてフォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６に移動させるための移動量ΔＰは次式で表される。
ΔＰ＝Ｐ６−Ｐ５＝−０．５・Ｐ
【０２１３】
そして時刻Ｔ６において、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を合焦予測位置Ｐ６へ移動させ、ＡＦ動作を終了する（Ｓ１５）。すなわち、フォーカスレンズ位置Ｐ５からΔＰ分移動させることで、動く被写体に対して合焦状態を維持することが可能となる。
【０２１４】
〔３．他の実施の形態〕
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１〜２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１〜２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
【０２１５】
上記の実施の形態においては、動体追尾ＡＦ制御動作の一例として使用者がレリーズ釦１８１を半押しすることにより動作を開始するものとした。これに限らず、使用者がレリーズ釦１８１を半押しする前から動体追尾ＡＦ制御動作を行うようにしてもよい（常時動作）。また、セグメンテーションを用いて被写体の大きさや位置が変化したことを検出して動体追尾ＡＦ制御動作のモードに移行させてもよい。また、被写体の明るさや色が変化したり、手振れを検知したりしたときに、動体追尾ＡＦ制御動作のモードに移行させてもよい。また、コンティニュアスＡＦ制御動作やシングルＡＦ制御動作などのモードに係わらず動体追尾ＡＦ制御動作のモードに自動で移行させてもよい。
【０２１６】
本実施の形態においては単位時間Ｔ＝１／３０［ｓ］として説明したが、Ｔ＝１／６０、１／１２０、１／２４０［ｓ］など単位時間を短くしてもよい。単位時間を短くすることで動体追尾ＡＦの被写体への追従予測精度はさらに向上する。
【０２１７】
また、上記の実施の形態においては、フォーカスレンズを凸レンズとして説明したが、フォーカスレンズは凹レンズで構成され、他の凸レンズと組み合わせて使用されてもよい。この場合には、上記実施の形態において説明した凸レンズのフォーカスレンズの駆動方向に対して逆向きの駆動方向になる。
【０２１８】
また、上記の実施形態では、ＡＦ評価値を用いた動体追尾ＡＦ制御動作において、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率（移動判断結果）とを用いて、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御した。その際、コントローラ１５０は、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動して、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置を越えて停止させてもよい。
【０２１９】
一方、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態においてＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置の手前で停止させてもよい。このようにフォーカスレンズ１１１を制御駆動することによって、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に正確に駆動制御することができる。
【０２２０】
撮像部の一例として、ＣＣＤイメージセンサを挙げたが、撮像部はこれに限定されない。例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ等、他の種類のイメージセンサを用いてもよい。
【０２２１】
上記の実施形態で示した技術思想は、デジタルカメラへの適用に限定されず、ムービーカメラ、カメラ付携帯電話のような、オートフォーカス装置を搭載した撮像装置に広く適用できる。
【０２２２】
〔４．まとめ〕
上記実施形態にかかるオートフォーカス装置は、撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成するＣＣＤイメージセンサ１２０と、フォーカスレンズ１１１を含み、撮像面に被写体像を結像させる光学系１１０と、フォーカスレンズ１１１を光軸方向に駆動するフォーカスレンズモータ１１３と、種々の制御を行うコントローラ１５０とを備える。コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の位置を検出する。コントローラ１５０は、画像データにおいて被写体像の所定領域を検出し、また、画像データからＡＦ評価値を算出する。コントローラ１５０は、検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか／縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか／遠ざかっているかを判断する。コントローラ１５０は、フォーカスレンズモータ１１３を制御する。コントローラ１５０は、被写体が近づいているか／遠ざかっているかの判断結果と、ＡＦ評価値と、フォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時におけるフォーカスレンズ１１１の移動方向および移動速度を制御する。
【０２２３】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいているか／遠ざかっているかの判断結果（移動判断結果）と、ＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置がフォーカスレンズ１１１の位置に対して遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１をピーク位置に近づける方向に第１速度で移動させる（Ｓ７１０）。一方、ピーク位置がフォーカスレンズ１１１の位置に対して近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、ピーク位置に近づける方向に第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７１１）。
【０２２４】
コントローラ１５０は、被写体が遠ざかっていると判断した場合において（Ｓ３でＮＯ）、移動判断結果とＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズ１１１の位置であるピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断した場合、フォーカスレンズを被写体側に第１速度で移動させる（Ｓ７１１）。一方、ピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が被写体側に近いと判断した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、撮像面側に第１速度よりも高速な第２速度で移動させる（Ｓ７１０）。
【０２２５】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいていると判断した場合において（Ｓ３でＹＥＳ）、移動判断結果とＡＦ評価値とに基づいて、ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりもフォーカスレンズの位置が被写体側に近いと判断した場合、フォーカスレンズを撮像面側に第１速度で移動させる（Ｓ７００）。一方、ピーク位置よりもフォーカスレンズ１１１の位置が撮像面側に近いと判断した場合、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、被写体側に第１速度よりも高速な第２速度で移動させる（Ｓ７０１）。
【０２２６】
また、コントローラ１５０は、被写体が遠ざかっていると判断した場合において（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置が撮像面の後ろにあると判断した場合、合焦位置が被写体側に移動するように第１速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１１）。一方、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置が撮像面の前にあると判断した場合、コントローラ１５０は、合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度よりも高速な第２速度でフォーカスレンズ１１１を移動させる（Ｓ７１０）。
【０２２７】
また、コントローラ１５０は、被写体が近づいていると判断した場合において（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が撮像面の前にあると判断した場合、合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させる（Ｓ７００）。一方、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、コントローラ１５０は、合焦位置が被写体側に移動するように第１速度よりも高速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７０１）。
【０２２８】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５０でＮＯ）、かつ、被写体が近づいていると判断された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ１１１を被写体側に移動するように第１速度で移動させる（Ｓ７０１）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５０でＹＥＳ）、かつ、被写体が近づいていると判断された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、撮像面側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７００）。
【０２２９】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５１でＮＯ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断された場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１を撮像面側に移動するように第１速度で移動させる（Ｓ７１０）。一方、フォーカスレンズの駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５１でＹＥＳ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断された場合（Ｓ３でＮＯ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１を、被写体側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度で移動させる（Ｓ７１１）。
【０２３０】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズの駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５０でＮＯ）、かつ、被写体が近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が被写体側に移動するように第１速度でフォーカスレンズ１１１を移動させる（Ｓ７０１）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５０でＹＥＳ）、かつ、被写体が近づいていると判断した場合（Ｓ３でＹＥＳ）、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７００）。
【０２３１】
また、コントローラ１５０は、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり（Ｓ５１でＮＯ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が撮像面側に移動するように第１速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１０）。一方、フォーカスレンズ１１１の駆動停止状態においてＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり（Ｓ５１でＹＥＳ）、かつ、被写体が遠ざかっていると判断した場合（Ｓ３でＮＯ）、フォーカスレンズ１１１による合焦位置が被写体側に移動するように第１速度よりも低速な第２速度でフォーカスレンズを移動させる（Ｓ７１１）。
【０２３２】
コントローラ１５０は、移動判断結果と、フォーカスレンズ位置に対応する合焦位置と撮像面との位置関係とに基づいて、被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した位置を越えて停止させる。
【０２３３】
コントローラ１５０は、移動判断結果と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置と撮像面の位置関係とに基づいて、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断してフォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がピーク位置を行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した位置の手前で停止させる。
【０２３４】
以上のように、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率を用いてデジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。フォーカスレンズ１１１の現在位置から、被写体像の合焦位置を表すＡＦ評価値のピーク位置が近づいている場合には、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値のピーク位置に向かって遅く駆動させる。一方、フォーカスレンズ１１１の現在位置から、ＡＦ評価値のピーク位置が遠ざかっている場合には、フォーカスレンズ１１１をＡＦ評価値のピーク位置に向かって速く駆動させる。これにより、被写体像の合焦位置を表すＡＦ評価値のピーク位置を早く探索することができ、かつＡＦ評価値のピーク位置の演算精度を向上させることができる。
【０２３５】
また、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、非合焦の場合においてもフォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率を用いてデジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。なお、被写体像の大きさの変化率は非合焦の状態において検出することでも誤差が少なく合焦位置を予測することが可能である。
【０２３６】
また、本開示のオートフォーカス装置は、ＡＦ評価値を用いて動体追尾ＡＦ制御動作を行うに際して、フォーカスレンズ１１１の位置と被写体像の大きさの変化率（移動判断結果）とを用いて、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に駆動制御することができる。被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、フォーカスレンズ位置がＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動して、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置を越えて停止させる。
【０２３７】
一方、被写体の移動方向と、フォーカスレンズ１１１の位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して、フォーカスレンズ１１１を移動させている状態において、ＡＦ評価値のピークを行き過ぎたことを検出した場合、フォーカスレンズ１１１の駆動移動方向を反転させて駆動し、ＡＦ評価値のピークを検出した先の位置の手前で停止させる。このようにフォーカスレンズ１１１を制御駆動することによって、デジタルカメラ１００に向かって近づくあるいは遠ざかる被写体に対してフォーカスレンズ１１１を合焦位置に正確に駆動制御することができる。
【０２３８】
また、本開示のオートフォーカス装置はデジタルカメラに搭載されている。これにより、使用者が被写体を非合焦状態で撮影することを自動で防止し、良好な撮影を可能にするオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラを提供できる。
【０２３９】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【０２４０】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【０２４１】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【０２４２】
本開示は、デジタルカメラ、ムービーカメラ、カメラ付携帯電話のような、オートフォーカス装置を搭載した撮像装置に適用可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像面に結像した被写体像を撮像して画像データを生成する撮像部と、
フォーカスレンズを含み、前記撮像面に前記被写体像を結像させる光学系と、
前記フォーカスレンズを光軸方向に駆動するレンズ駆動部と、
前記フォーカスレンズの位置を検出するレンズ位置検出部と、
前記画像データにおいて被写体像の所定領域を検出する領域検出部と、
前記画像データからＡＦ評価値を算出する評価値算出部と、
前記領域検出部により検出された所定領域が以前に検出された所定領域に対して拡大しているか縮小しているかに基づいて、被写体が近づいているか遠ざかっているかを判断する移動判断部と、
前記レンズ駆動部を制御するレンズ制御部と、を備え、
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部によるＡＦ評価値と、前記レンズ位置検出部によるフォーカスレンズの位置検出結果とに基づいて、オートフォーカス動作時における前記フォーカスレンズの移動方向および移動速度を制御する、
オートフォーカス装置。
【請求項２】
前記レンズ制御部は、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置が前記フォーカスレンズの位置に対して遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズを、前記ピーク位置に近づける方向に、第１速度で移動させ、
前記ピーク位置が前記フォーカスレンズの位置に対して近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズを、前記ピーク位置に近づける方向に、前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が遠ざかっていると判断した場合において、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記撮像面側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に第１速度で移動させ、
前記ピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記被写体側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に前記第１速度よりも高速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が近づいていると判断した場合において、
前記移動判断部の判断結果と、前記評価値算出部のＡＦ評価値とに基づいて、前記ＡＦ評価値がピークとなるときのフォーカスレンズの位置であるピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記被写体側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に第１速度で移動させ、
前記ピーク位置よりも前記フォーカスレンズの位置が前記撮像面側に近いと判断した場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に前記第１速度よりも高速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が遠ざかっていると判断した場合において、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、前記合焦位置が前記被写体側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の前にあると判断した場合、前記合焦位置が前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも高速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部において前記被写体が近づいていると判断した場合において、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の前にあると判断した場合、前記合焦位置が前記撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置が前記撮像面の後ろにあると判断した場合、前記合焦位置が前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも高速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が近づいていると判断された場合、前記フォーカスレンズを前記被写体側に移動するように第１速度で移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が近づいていると判断された場合、前記フォーカスレンズを前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が遠ざかっていると判断された場合、前記フォーカスレンズを、前記撮像面側に移動するように第１速度で移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部により被写体が遠ざかっていると判断された場合、前記フォーカスレンズを、前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項９】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記被写体移動判断部では被写体が近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記被写体側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記被写体移動判断部では被写体が近づいていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記撮像面側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項１０】
前記レンズ制御部は、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて小さくなり、かつ、前記移動判断部では被写体が遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記撮像面側に移動するように第１速度で前記フォーカスレンズを移動させ、
前記フォーカスレンズの駆動停止状態において前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値が以前の値に比べて大きくなり、かつ、前記移動判断部では被写体が遠ざかっていると判断した場合、前記フォーカスレンズによる合焦位置が前記被写体側に移動するように前記第１速度よりも低速な第２速度で前記フォーカスレンズを移動させる、
請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項１１】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置と前記撮像面との位置関係とに基づいて、前記被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが同一であると判断して、前記フォーカスレンズを移動させている状態において、前記フォーカスレンズの位置が前記評価値算出部から出力されるＡＦ評価値のピーク位置を行き過ぎたことを検出した場合、
前記フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、前記ＡＦ評価値のピークを検出した位置を越えて停止させる、
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置。
【請求項１２】
前記レンズ制御部は、前記移動判断部の判断結果と、前記フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置と前記撮像面の位置関係とに基づいて、前記被写体の移動方向と、フォーカスレンズの位置に対応する合焦位置の移動方向とが反対であると判断して前記フォーカスレンズを移動させている状態において、前記フォーカスレンズの位置が前記ピーク位置を行き過ぎたことを検出した場合、
前記フォーカスレンズの駆動移動方向を反転させて駆動し、前記ＡＦ評価値のピークを検出した位置の手前で停止させる、
請求項１ないし１０のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１つに記載のオートフォーカス装置を搭載した撮像装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2013136815.tif 000030
【図２】
2013136815.tif 000031
【図３】
2013136815.tif 000032
【図４Ａ】
2013136815.tif 000033
【図４Ｂ】
2013136815.tif 000034
【図４Ｃ】
2013136815.tif 000035
【図４Ｄ】
2013136815.tif 000036
【図５】
2013136815.tif 000037
【図６】
2013136815.tif 000038
【図７】
2013136815.tif 000039
【図８】
2013136815.tif 000040
【図９】
2013136815.tif 000041
【図１０】
2013136815.tif 000042
【図１１Ａ】
2013136815.tif 000043
【図１１Ｂ】
2013136815.tif 000044
【図１１Ｃ】
2013136815.tif 000045
【図１１Ｄ】
2013136815.tif 000046
【図１２】
2013136815.tif 000047
【図１３】
2013136815.tif 000048
【図１４】
2013136815.tif 000049
【図１５】
2013136815.tif 000050
【図１６】
2013136815.tif 000051
【図１７】
2013136815.tif 000052
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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