(57)【要約】【課題】測距能力を高めて、所望の被写体までの測距結果を用いて、所望の被写体に自動的にフォーカスを合わせる。【解決手段】ステップＳＴ１１で、基準とする測距画角の測距結果Ｍag1が測距不能データＮＧでないときには、ステップＳＴ１３で測距画角Ｍag1を測距結果代表値Ｍagdとし、データＮＧであるときは、基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされた測距画角や画角が広い測距画角の測距結果Ｍag2〜Ｍag4から最小値を選択する。最小値がデータＮＧでないときは、ステップＳＴ１６で最小値を代表値Ｍagdとし、データＮＧであるときは、外側方向にオフセットされた測距画角の測距結果Ｍag5,6を用いて代表値Ｍagdの選択を行う。この測距結果代表値と検出されたフォーカス位置に基づき、レンズの駆動設定すなわちフォーカスレンズの移動方向や移動速度の設定を行い合焦動作を開始する。【選択図】        図１０
2006301036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを駆動するレンズ駆動部と、
前記レンズのフォーカス位置を検出する位置検出部と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定する測距センサと、
前記レンズ駆動部を駆動して前記位置検出部で検出されたフォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作を行う制御部とを有し、
前記制御部では、前記測距センサで得られた測距結果から選択した測距結果代表値と前記位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づき、前記レンズの駆動設定を行って前記合焦動作を開始する
ことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記測距センサの複数の測距画角に対して優先度を設定し、前記複数の測距画角で測定結果が得られたとき、最も優先度の高い測距画角の測距結果を前記測距結果代表値とする
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記複数の測距画角は、画角が連続するように設定する
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記レンズの光軸方向に前記基準とする測距画角を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記測距結果代表値の選択は、前記測距センサあるいは前記制御部で行う
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定して、得られた測距結果から測距結果代表値を選択する測距結果代表値選択工程と、
前記測距結果代表値と前記位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づいて前記レンズの駆動設定を行って、該フォーカス位置を合焦位置に移動する合焦動作を開始する合焦処理工程とを有する
ことを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項７】
コンピュータに
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定して、得られた測距結果から測距結果代表値を選択する測距結果代表値選択工程と、
前記測距結果代表値と前記位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づいて前記レンズの駆動設定を行って、該フォーカス位置を合焦位置に移動する合焦動作を開始する合焦処理工程とを実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、オートフォーカス装置とオートフォーカス方法およびプログラムに関する。詳しくは、測距センサに複数の測距画角を設け、各測距画角での測距結果から選択した測距結果代表値と、検出されたフォーカス位置に基づいてレンズの駆動設定を行って合焦動作を開始するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラやディジタルカメラ等の撮像装置では、被写体に対して自動的にフォーカスを合わせるオートフォーカス機構が設けられている。このオートフォーカス機構では、例えば特許文献１に示すように、撮像画枠内に設けた特定領域における映像信号の周波数成分を加算して評価値を算出し、この評価値が極大となるようにフォーカスレンズが移動される。このため、特定領域を撮像画枠内の中央に設定しておき、被写体が撮像画枠内の中央に位置するように構図を決めて撮像を行うものとすれば、フォーカス位置が合焦位置に移動されて、自動的にフォーカスを被写体に合わせることができる。また、オートフォーカス機構では、被写体までの距離を示す測距結果を用いたフォーカス調整動作も行われている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２１３７３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被写体までの距離を示す測距結果を用いてオートフォーカス動作を行う場合、測距画角を小さくして測距エリアを狭めれば、狙った被写体が測距エリア内に位置するように撮像を行うことで、正しく被写体に合焦させることができる。また、被写体までの距離が長いために被写体画像が小さくなってしまう場合、測距画角を小さくして測距エリアを狭めれば、背景の影響が少なくなり測距精度を高めることができるので、正しく被写体に合焦させることができる。
【０００５】
しかし、測距画角を小さくすると、測距エリアが被写体内に含まれてしまう場合が生ずる。例えば、図１３に示すように、測距センサ９５の測距画角を小さくして「３°」とすると２ｍ先の位置では、測距エリアが約１０．５ｃｍの範囲となる。このため、被写体のコントラスト差を利用して測距を行う場合、無地のセーターを着た人物ＯＢを撮影すると測距エリア内でコントラスト差が無くなってしまい、被写体までの距離を計測することができなくなってしまう。このため、測距結果を用いたオートフォーカス動作を行うことができない。
【０００６】
そこで、この発明では、測距能力を高めて、所望の被写体までの測距結果を用いて、所望の被写体に自動的にフォーカスを合わせることができるオートフォーカス装置とオートフォーカス方法およびプログラムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係るオートフォーカス装置は、レンズを駆動するレンズ駆動部と、レンズのフォーカス位置を検出する位置検出部と、基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定する測距センサと、レンズ駆動部を駆動して位置検出部で検出されたフォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作を行う制御部とを有し、制御部では、測距センサで得られた測距結果から選択した測距結果代表値と位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づき、レンズの駆動設定を行って合焦動作を開始するものである。
【０００８】
また、オートフォーカス方法やプログラムは、レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定して、得られた測距結果から測距結果代表値を選択する測距結果代表値選択工程と、測距結果代表値と位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づいてレンズの駆動設定を行って、該フォーカス位置を合焦位置に移動する合焦動作を開始する合焦処理工程とを有する、あるいはコンピュータで実行するものである。
【０００９】
この発明においては、基準とする測距画角がレンズの光軸方向に設けられる。また、基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられる。各測距画角には優先度が設定されて、複数の測距画角で測定結果が得られたときには、最も優先度の高い測距画角の測距結果が測距結果代表値として選択される。この測距結果代表値と検出されたフォーカス位置に基づき、レンズの駆動設定すなわちフォーカスレンズの移動方向や移動速度の設定が行われて合焦動作が開始される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、複数の測距画角で測距を行うことにより得られた測距結果から測距結果代表値が選択されて、この測距結果代表値と位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づき、レンズの駆動設定を行って合焦動作を開始される。このため、基準とする測距画角では正しい測距結果を得ることができないような場合でも、外側方向にオフセットされている測距画角や画角が異なる測距画角で測距結果を得られるときには、これらの測距結果を測距結果代表値として用いてレンズの駆動設定を行い合焦動作が開始されるので、測距能力を高めて、所望の被写体までの測距結果を用いて、所望の被写体に自動的にフォーカスを合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図を参照しながら、この発明の実施の形態について説明する。図１はオートフォーカス機構を有する撮像装置例えばビデオカメラ１０の全体構成を示している。
【００１２】
ビデオカメラ１０のレンズブロック２０は、撮像レンズや撮像レンズの位置を検出するレンズ位置検出部および撮像レンズを駆動するレンズ駆動部等を用いて構成されている。なお、図１に示すレンズブロック２０では、撮像レンズとして、被写体画像を撮像素子の撮像面上に合焦させるためのフォーカスレンズ２１と、合焦位置の方向を判別するために使用されるウォブリングレンズ２２を有する場合を示している。
【００１３】
フォーカスレンズ２１に対しては、フォーカスレンズ２１の位置すなわちフォーカス位置を検出する位置検出部２１ａと、レンズ位置を光軸方向に移動させるレンズ駆動部２１ｂが設けられている。同様に、ウォブリングレンズ２２に対しても、ウォブリングを正しく行うことができるようにするため、位置検出部２２ａとレンズ位置を光軸方向に移動させるレンズ駆動部２２ｂが設けられている。また、レンズブロック２０は、光量を調節するためのアイリス２３を有しており、アイリス２３に関しても、アイリスの開口状態を検出するアイリス位置検出部２３ａと、アイリスを開閉させるためのアイリス駆動部２３ｂが設けられている。
【００１４】
レンズブロック制御部５１には、位置検出部２１ａからフォーカス位置を示す検出信号ＲＳf、位置検出部２２ａからウォブリング量を示す検出信号ＲＳw、アイリス位置検出部２３ａからアイリスの開口状態を示す検出信号ＲＳiがそれぞれ供給される。また、レンズブロック制御部５１には、オートフォーカス動作モードの設定やオートフォーカス動作を開始させるためのユーザインタフェース５５が接続されており、ユーザインタフェース５５の操作に応じて操作信号ＰＳＬがレンズブロック制御部５１に供給される。なお、レンズブロック制御部５１には、ＲＯＭ（またはＥＥＰＲＯＭ）等を用いて構成された記憶部（図示せず）が設けられており、フォーカスレンズ２１およびウォブリングレンズ２２の焦点距離データ，口径比データ、レンズブロックの製造メーカ名および製造番号等の情報が記憶されている。
【００１５】
レンズブロック制御部５１は、記憶している情報や検出信号ＲＳf，ＲＳw，ＲＳi，操作信号ＰＳＬおよび後述するカメラブロック制御部５２から供給されたフォーカス制御信号ＣＴfやウォブリング制御信号ＣＴwに基づいて、レンズ駆動信号ＲＤf，ＲＤwの生成を行う。さらに、生成したレンズ駆動信号ＲＤfをレンズ駆動部２１ｂに供給して、所望の被写体にフォーカスが合うようにフォーカスレンズ２１を移動させる。また、生成したレンズ駆動信号ＲＤwをレンズ駆動部２２ｂに供給して、合焦位置の方向を検出できるようにウォブリングレンズ２２をウォブリングさせる。また、レンズブロック制御部５１は、アイリス駆動信号ＲＤiを生成してアイリス駆動部２３ｂに供給することで、アイリスの開口量を制御する。
【００１６】
カメラブロック３０の色分解プリズム３１は、レンズブロック２０からの入射光をＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色に色分解して、Ｒ成分の光を撮像素子３２Ｒ、Ｇ成分の光を撮像素子３２Ｇ、Ｂ成分の光を撮像素子３２Ｂにそれぞれ供給する。
【００１７】
撮像素子３２Ｒは、光電変換によってＲ成分の光に応じた撮像信号ＳRを生成してプリアンプ部３３Ｒに供給する。撮像素子３２Ｇは、光電変換によってＧ成分の光に応じた撮像信号ＳGを生成してプリアンプ部３３Ｇに供給する。撮像素子３２Ｂは、光電変換によってＢ成分の光に応じた撮像信号ＳBを生成してプリアンプ部３３Ｂに供給する。
【００１８】
プリアンプ部３３Ｒは、撮像信号ＳRのレベルを増幅すると共に、相関二重サンプリングを行いリセット雑音を除去してＡ／Ｄ変換部３４Ｒに供給する。Ａ／Ｄ変換部３４Ｒは、供給された撮像信号ＳRをディジタルの映像信号ＤRaに変換して前処理部３５に供給する。プリアンプ部３３Ｇは、撮像信号ＳGのレベルを増幅すると共に、相関二重サンプリングを行いリセット雑音を除去してＡ／Ｄ変換部３４Ｇに供給する。Ａ／Ｄ変換部３４Ｇは、供給された撮像信号ＳGをディジタルの映像信号ＤGaに変換して前処理部３５に供給する。プリアンプ部３３Ｂは、撮像信号ＳBのレベルを増幅すると共に、相関二重サンプリングを行いリセット雑音を除去してＡ／Ｄ変換部３４Ｂに供給する。Ａ／Ｄ変換部３４Ｂは、供給された撮像信号ＳBをディジタルの映像信号ＤBaに変換して前処理部３５に供給する。
【００１９】
前処理部３５は、供給された映像信号ＤRa，ＤGa，ＤBaのゲイン調整や黒レベルの安定化、ダイナミックレンジの調整等を行い、得られた映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbを信号処理部３６と評価値算出部３７に供給する。
【００２０】
信号処理部３６は、前処理部３５から供給された映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbに対して種々の信号処理を行い、映像出力信号ＤＶoutを生成する。例えば、映像信号のあるレベル以上を圧縮するニー補正、映像信号のレベルを設定されたγカーブにしたがって補正するγ補正、映像信号の信号レベルが所定範囲となるように制限するホワイトクリップ処理やブラッククリップ処理等を行う。また信号処理部３６では、輪郭強調処理やリニアマトリクス処理、所望のフォーマット形式の映像出力信号ＤＶoutを生成するためのエンコード処理等を行う。
【００２１】
評価値算出部３７は、映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbから撮像画枠内に設けた特定領域における映像信号を用いて、この映像信号の周波数成分を用いて評価値ＩＤを算出し、カメラブロック制御部５２に供給する。
【００２２】
図２は、評価値算出部の構成を示している。評価値算出部３７は、映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbに基づいて輝度信号ＤＹを生成する輝度信号生成回路３７１と、例えば後述するように１４種類の評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３を生成するための評価値生成回路３７２-ID0〜３７２-ID13、およびカメラブロック制御部５２と通信を行い、生成した評価値をカメラブロック制御部５２からの要求に応じて供給するインタフェース回路３７３を有している。
【００２３】
輝度信号生成回路３７１は、前処理部３５から供給された映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbを用いて演算（ＤＹ＝０．３０ＤRb＋０．５９ＤGb＋０．１１ＤBb）を行い、輝度信号ＤＹを生成する。このように輝度信号ＤＹを生成するのは、フォーカスが合っているかずれているかを判断するためには、コントラストが高いか低いかを判断すればよく、コントラストの変化は輝度信号ＤＹのレベル変化を検出すればよいからである。
【００２４】
評価値生成回路３７２-ID0は、評価値ＩＤ０の生成を行う。同様に、評価値生成回路３７２-ID1〜３７２-ID13は、評価値ＩＤ１〜ＩＤ１３の生成を行う。これらの評価値は、基本的には撮像画枠内に設けた特定領域（以下「評価枠」という）における映像信号の周波数成分を合計したものであり、画像のボケに対応した値を示すものである。
【００２５】
評価値ＩＤ０  ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ1_ＨPeak」
評価値ＩＤ１  ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ2_ＨPeak」
評価値ＩＤ２  ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ2_ＨPeak」
評価値ＩＤ３  ：評価値名「ＩＩＲ4_Ｗ3_ＨPeak」
評価値ＩＤ４  ：評価値名「ＩＩＲ0_Ｗ1_ＶIntg」
評価値ＩＤ５  ：評価値名「ＩＩＲ3_Ｗ1_ＶIntg」
評価値ＩＤ６  ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ1_ＨIntg」
評価値ＩＤ７  ：評価値名「Ｙ_Ｗ1_ＨIntg」
評価値ＩＤ８  ：評価値名「Ｙ_Ｗ1_Ｓatul」
評価値ＩＤ９  ：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ3_ＨPeak」
評価値ＩＤ１０：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ4_ＨPeak」
評価値ＩＤ１１：評価値名「ＩＩＲ1_Ｗ5_ＨPeak」
評価値ＩＤ１２：評価値名「Ｙ_Ｗ3_ＨIntg」
評価値ＩＤ１３：評価値名「Ｙ_Ｗ3_ＨIntg」
ここで、評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３には、評価値の属性（使用データ_評価枠サイズ_評価値算出法）を示す評価値名を付与している。
【００２６】
評価値名の使用データには大別して「ＩＩＲ」および「Ｙ」がある。輝度信号ＤＹからＨＰＦ（ハイパスフィルタ）を使用して取り出した高周波成分のデータを使用するＩＩＲと、ＨＰＦを使用しないで輝度信号ＤＹの周波数成分をそのまま使用するＹとがある。
【００２７】
ＨＰＦを使用する場合は、ＩＩＲ型（無限長インパルス応答型）のＨＰＦを使用している。ＨＰＦの種類によって、評価値ＩＩＲ0，ＩＩＲ1，ＩＩＲ3およびＩＩＲ4に分けられ、これらは夫々異なったカットオフ周波数をもつＨＰＦを表している。このように、異なるカットオフ周波数をもつＨＰＦを設定することにより、例えば、合焦位置の近傍では、カットオフ周波数の高いＨＰＦを用いることで、カットオフ周波数の低いＨＰＦを用いる場合に比べて評価値の変化を大きくできる。また、フォーカスが大きくずれているところでは、カットオフ周波数の低いＨＰＦを用いることで、カットオフ周波数の高いＨＰＦを用いる場合に比べて評価値の変化を大きくできる。このように、オートフォーカス動作の過程で、フォーカス状態に応じて最適な評価値を選択できるようにするため、異なるカットオフ周波数をもつＨＰＦを設定している。
【００２８】
評価枠サイズは、評価値生成に用いる画像領域の大きさである。評価枠サイズは、図３に示すように、例えば評価枠サイズＷ1〜Ｗ5の５種類が設けられており、各評価枠の中心は、撮像画像の中心に一致する。なお、図３では、１フィールドの画面サイズが７６８画素×２４０画素であるときの評価枠サイズＷ1〜Ｗ5を示している。
【００２９】
評価枠サイズＷ1：１１６画素×  ６０画素
評価枠サイズＷ2：  ９６画素×  ６０画素
評価枠サイズＷ3：２３２画素×１２０画素
評価枠サイズＷ4：１９２画素×１２０画素
評価枠サイズＷ5：５７６画素×１８０画素
【００３０】
このように、複数種の枠サイズを設定することにより、各枠サイズに対応した夫々異なる評価値を生成することができる。従って、目標被写体がどのような大きさであろうとも、評価値ＩＤ０〜ＩＤ１３の内のいずれかにより、適切な評価値を得ることができる。
【００３１】
評価値算出法は、ＨPeak，ＨIntg，ＶIntgおよびＳatulの各方式がある。ＨPeak方式はピーク方式の水平評価値算出法、ＨIntg方式は全積分方式の水平評価値算出法、ＶIntg方式は積分方式の垂直方向評価値算出法、そして、Ｓatul方式は飽和輝度の個数を夫々示している。
【００３２】
ＨPeak方式は、水平方向の映像信号からＨＰＦを用いて高周波成分を求める評価値算出法であり、評価値ＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２，ＩＤ３，ＩＤ９，ＩＤ１０およびＩＤ１１の算出に使用されている。
【００３３】
図４は、ＨPeak方式に使用される水平方向評価値算出フィルタの構成を示したものである。水平方向評価値算出フィルタは、輝度信号生成回路の輝度信号ＤＹから高周波成分だけを抜き出すＨＰＦ３８１と、この高周波成分の絶対値をとる絶対値処理回路３８２、絶対値化高周波成分に水平方向の枠制御信号ＷＨを乗算する乗算回路３８３、１ライン当たり１つのピーク値を保持するラインピークホールド回路３８４と、評価枠内の全てのラインについて各ピーク値を垂直方向に積分する垂直方向積分回路３８６を有している。
【００３４】
輝度信号ＤＹは、ＨＰＦ３８１により高周波成分が抜き出され、絶対値処理回路３８２で絶対値化される。次に、水平方向の枠制御信号ＷＨが乗算回路３８３で乗算され、評価枠内の絶対値化高周波成分とされる。すなわち、評価枠外で乗算値が「０」となる枠制御信号ＷＨを乗算回路３８３に供給すれば、水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分のみを、ラインピークホールド回路３８４に供給できる。また、評価枠において枠周辺部で乗算値が小さくなるように枠制御信号ＷＨを設定すれば、フォーカスが進むにつれて評価枠周辺部に位置する枠外エッジ（評価枠周囲にある高輝度なエッジ）の枠内への侵入の影響による評価値のノイズや被写体の揺れに伴う評価値の急激な変化等を排除することができる。ラインピークホールド回路３８４は、ライン毎にピーク値をそれぞれホールドする。
【００３５】
垂直方向積分回路３８６は、垂直方向の枠制御信号ＷＶに基づき垂直方向の評価枠内の各ラインについて、ホールドされているピーク値を加算して評価値とする。この方式は、水平方向（Ｈ）のピークが一旦ホールドされるのでＨPeak方式と称する。
【００３６】
ＨIntg方式は、全積分方式で求める水平方向の評価値算出法である。図５は、全積分方式水平方向評価値算出フィルタの構成を示す。このフィルタは、図４のＨPeak方式の水平方向評価値算出フィルタと比較すると、乗算回路３８３までは同じであるが、水平方向加算回路３８５で、水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分を全て加算し、その後、垂直方向積分回路３８６で評価枠内における垂直方向の全ラインの加算結果を垂直方向に積分する点で異なっている。
【００３７】
この全積分方式水平方向評価値算出フィルタは、評価値ＩＤ６，ＩＤ７，ＩＤ１２およびＩＤ１３の算出に使用されている。ＨＰｅａｋ方式と比較すると、ＨＰｅａｋ方式が１ライン当たり１つのピーク値を求めて、それらを垂直方向に加算しているのに対して、ＨIntg方式では、各ラインの水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分を全て加算して、それらを垂直方向に加算している点で相違する。
【００３８】
ＨIntg方式には、使用データが高周波成分を使用するＩＩＲ１と、輝度信号ＤＹ自体をそのまま使用するＹとに分類される。なお、輝度加算値は、図５の全積分方式水平方向評価値算出フィルタからＨＰＦ３８１を取り外した輝度加算値算出フィルタ回路で得られる。
【００３９】
ＶIntg方式は、全積分方式の垂直方向評価値算出法であり、評価値ＩＤ４およびＩＤ５に使用される。ＨPeak方式およびＨIntg方式はいずれも、水平方向に加算して評価値を生成しているものであるが、ＶIntg方式は高周波成分を垂直方向に加算して生成された評価値である。例えば画面の上半分が白色で下半分が黒色の映像，水平線の映像等シーンによっては垂直方向の高周波成分のみとなり水平方向の高周波成分が無い場合、ＨPeak方式水平方向評価値は有効に機能しない。そこで、ＶIntg方式の評価値は、このようなシーンにもオートフォーカスが有効に機能するように定めている。
【００４０】
図６は、垂直方向評価値を算出する垂直方向評価値算出フィルタの構成を示している。垂直方向評価値算出フィルタは、水平方向平均値算出フィルタ３９１と、ＩＩＲ型ＨＰＦ３９２と、絶対値処理回路３９３と、積分回路３９４を有している。
【００４１】
水平方向平均値算出フィルタ３９１は、各ラインの輝度信号ＤＹから枠制御信号ＷＨcに基づき水平方向の評価枠内の中心部にある画素（例えば６４画素）の輝度信号を選択して平均値（合計値でも同じ。）を算出し、１水平期間に１回出力する。ここで、中心部の６４画素としたのは、評価枠周辺部のノイズを除去するためである。ここでは、単に６４画素分だけ逐次蓄積して最終的に１つの平均値を出力しているため、ラインメモリまたはフレームメモリ等のメモリ装置を必要としない簡易な構成となる。次に、これを、ライン周波数で同期を取ってＨＰＦ３９２により高周波成分を抜き出し、絶対値処理回路３９３で絶対値化高周波成分とする。さらに、積分回路３９４で垂直方向の評価枠内の全てのラインに関して積分している。
【００４２】
Ｓatul方式は、評価枠内の飽和した（具体的には、輝度レベルが所定量以上の）輝度信号ＤＹの個数を求める算出法であり、評価値ＩＤ８の算出に使用される。評価値ＩＤ８のい算出では、輝度信号ＤＹと閾値αとを比較して、輝度信号ＤＹが閾値α以上の画素数が評価枠内で何画素あるか１フィールド毎に計数して評価値ＩＤ８とする。
【００４３】
基準信号生成部４０では、ビデオカメラ１０における各部の動作の基準となる垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤおよび基準信号ＣＬＫを生成して撮像素子駆動部４２に供給する。撮像素子駆動部４２は、供給された垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤおよび基準信号ＣＬＫに基づいて駆動信号ＲＩRを生成して撮像素子３２Ｒに供給して、撮像素子３２Ｒを駆動する。同様に、駆動信号ＲＩG，ＲＩBを生成して撮像素子３２Ｇ，３２Ｂに供給して、撮像素子３２Ｇ，３２Ｂを駆動する。なお、プリアンプ部３３Ｒ，３３Ｇ,３３ＢやＡ／Ｄ変換部３４Ｒ，３４Ｇ,３４Ｂ，前処理部３５，信号処理部３６，評価値算出部３７等は、前段から供給される映像信号に同期した垂直同期信号ＶＤ，水平同期信号ＨＤおよび基準信号ＣＬＫを用いて処理を行う。これらの信号は、基準信号生成部４０から供給してもよく、また映像信号とともに前段から供給するものとしてもよい。
【００４４】
測距センサ４５は、被写体までの距離を測定して、測距結果Ｍagをカメラブロック制御部５２に供給する。また、測距センサ４５は、基準とする測距画角と、この基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または基準とする測距画角と画角が異なる測距画角を、画角が連続するように設定可能とする。画角が連続するように設定すれば、測距画角間で測距が行われない領域が生じて、この領域に被写体が入って測距結果を得られなくなってしまうことを防止でき、測距動作を精度良く行うことができる。
【００４５】
次に、複数の測距画角を設定できる例えば位相差方式の測距センサについて説明する。図７は、位相差方式の測距センサの原理を示している。測距センサは、主レンズ１００と一対の二次結合レンズ１０１a，１０１bと一対の画像センサ１０２a，１０２bを有している。被写体ＯＢaの空間像ＯＢＧaは、主レンズ１００によって、例えば位置Ｐf1に結像される。また、二次結合レンズ１０１a，１０１bによって画像センサ１０２a，１０２b上にも、それぞれ空間像ＯＢＧaが結像される。この画像センサ１０２a，１０２b上に結像された空間像ＯＢＧaの対応する点どうしの距離を位相差ＰＨaとしたとき、画像センサ１０２a上の画像と画像センサ１０２b上の画像の相関計算を行い、最も相関が高くなる画像位置から位相差ＰＨaを求めることができる。次に、被写体ＯＢaよりも近い被写体ＯＢbの空間像ＯＢＧbは、主レンズ１００によって、位置Ｐf1から二次結合レンズの方向に移動した位置Ｐf2に結像される。また、二次結合レンズ１０１a，１０１bによって形成される空間像ＯＢＧbは、画像センサ１０２a，１０２bよりも奥の位置で結像されるので、画像センサ１０２a上の画像と画像センサ１０２b上の画像の相関計算で求めた位相差ＰＨbは、位相差ＰＨaよりも大きくなる。このように、位相差は被写体までの距離に応じて変化することから位相差を検出することで、被写体までの距離を測定できる。
【００４６】
また、相関計算で使用するに画像センサの領域を切り替えることで、複数の測距画角毎に測距を行うことができる。例えば、被写体ＯＢa，ＯＢbの黒丸部分（光軸と接する部分）を含む方向に測距画角を設定する場合、画像センサ１０２a，１０２bに形成される空間像ＯＢＧa，ＯＢＧbの黒丸部分の領域について相関計算を行うことで、この測距画角に含まれる被写体の距離を測定できる。同様に、被写体ＯＢa，ＯＢbの矢印部分（先端部分）が含まれる方向に測距画角を設定する場合、画像センサ１０２a，１０２bに形成される空間像ＯＢＧa，ＯＢＧbの矢印部分の領域について相関計算を行うことで、この測距画角に含まれる被写体の距離を測定できる。
【００４７】
図８は、測距センサ４５に設けた複数の測距画角を示している。例えば、画角が「３°」である測距画角ＡＧ1に対して、測距画角ＡＧ1よりも外側方向にオフセットされている測距画角ＡＧ2，ＡＧ3を、測距画角ＡＧ1と連続するように設定する。また、測距画角ＡＧ1よりも広い「６°」の画角を有する測距画角ＡＧ4を設定する。さらに、測距画角ＡＧ1よりも広い「６°」の画角を有する測距画角ＡＧ5，ＡＧ6を、測距画角ＡＧ1よりも外側方向にオフセットさせて、測距画角ＡＧ4と連続するように設定する。
【００４８】
基準となる測距画角ＡＧ1は、レンズブロック２０における撮像レンズの光軸方向に設定する。このように、基準となる測距画角ＡＧ1を光軸方向に設定すれば、撮像画枠の中央に位置する被写体に対して測距能力を高められる。
【００４９】
測距センサ４５は、測距画角毎に測距を行う。ここで、測距が可能であったときは、測距結果Ｍagとして距離を示す測距結果を出力する。また、測距できない場合には、測距結果Ｍagとして測距不能であることを示すデータ（以下「測距不能データＮＧ」という）を出力する。
【００５０】
複数の測距画角に対しては、優先順位を設定する。例えば、撮像画枠の中央に設定された測距画角は、外側にオフセットさせて設定した測距画角よりも優先度を高くする。また、画角の狭い測距画角は、画角が広い測距画角よりも優先度を高くする。ここで、複数の測距画角で測距結果が得られたときは、優先順位の高い測距画角の測距結果を選択して、被写体までの測距結果を示す測距結果代表値Ｍagdとする。測距結果の選択は、測距センサ４５あるいはカメラブロック制御部５２のいずれで行うものとしてもよい。例えば、測距結果代表値の選択をカメラブロック制御部５２で行うものとすれば、汎用の測距センサを用いることが可能となり、ビデオカメラ１０を安価に構成できる。また、測距センサで行うものとすれば、カメラブロック制御部５２の負荷を軽減できる。なお、以下の説明ではカメラブロック制御部５２で行うものとする。
【００５１】
カメラブロック制御部５２には、ユーザインタフェース５６が接続されており、ユーザインタフェース５６から供給された操作信号ＰＳＣ等に基づいて制御信号を生成して、各部に供給することで、ビデオカメラ１０の動作が操作信号ＰＳＣ等に基づいた動作となるように制御する。また、カメラブロック制御部５２は、上述したように、測距センサ４５で得られた測距画角毎の測距結果Ｍagから測距結果代表値Ｍagdを選択する。
【００５２】
さらに、上述のレンズブロック制御部５１とカメラブロック制御部５２は、予め定めたフォーマットやプロトコル等を用いて通信ができるようになされており、レンズブロック制御部５１とカメラブロック制御部５２によって、オートフォーカス動作の制御を行う。
【００５３】
ここで、レンズブロック制御部５１は、上述したように、例えば要求に応じて各種情報（例えばフォーカス位置やアイリス値等）ＱＦをカメラブロック制御部５２に供給する。また、カメラブロック制御部５２から供給されたフォーカス制御信号ＣＴfやウォブリング制御信号ＣＴw等に基づいて、レンズ駆動信号ＲＤf，ＲＤwを生成して、フォーカスレンズ２１やウォブリングレンズ２２の駆動処理を行う。カメラブロック制御部５２は、評価値算出部３７で算出された評価値ＩＤや測距センサ４５で得られた測距結果、およびレンズブロック制御部５１から読み出した各種情報に基づいて、フォーカスレンズ２１を駆動制御するためのフォーカス制御信号ＣＴfや、ウォブリングレンズ２２を駆動制御するためのウォブリング制御信号ＣＴwを生成して、レンズブロック制御部５１に供給する。
【００５４】
なお、レンズブロック制御部５１とカメラブロック制御部５２は、一体に構成するものとしてもよく、以下の説明では、レンズブロック制御部５１とカメラブロック制御部５２をまとめて制御部５０として呼ぶものとする。また、制御部５０は、マイクロコンピュータやメモリ等を用いて構成し、メモリに記憶されているプログラムを読み出して実行することによりオートフォーカス動作を行うものとしてもよい。
【００５５】
次に、オートフォーカス動作について説明する。図９は、オートフォーカス動作のフローチャートを示している。
【００５６】
ステップＳＴ１で制御部５０は、測距センサ４５を用いて測距処理を行い、被写体までの距離を測定する。測距センサ４５は、測距することができない場合が少なくなるように、基準とする測距画角と、この基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または基準とする測距画角と画角が異なる測距画角を、画角が連続するように設定する。
【００５７】
ここで、測距画角が１つで画角が狭いときには、コントラスト差が生じにくい状態となる。しかし、測距画角ＡＧ4〜ＡＧ6を設けることで、測距範囲は「１８°」となる。この場合、例えば２ｍ前方では約６３ｃｍの範囲となるため無地のセーター等を着た人物の輪郭が測距画角内に含まれることとなり、被写体までの距離を判別できる。また、測距画角ＡＧ1は、測距画角が「３°」に設定されているので、例えば７ｍ前方では約３７ｃｍの範囲となり、例えば幅が２０ｃｍの人形を撮影したとき、人形が画角の半分強をしめ、背景の影響が少なくして人形までの距離を正しく測距できる。
【００５８】
ステップＳＴ２で制御部５０は、各測距画角の測距結果から被写体までの距離を示す測距結果代表値の選択を行う。この測距結果代表値選択処理では、測距画角に対する測距結果が複数得られたとき、優先順位の高い測距画角に対する測距結果を選択して測距結果代表値とする。
【００５９】
図１０は、測距結果代表値選択処理を示すフローチャートである。なお、図１０では、測距センサ４５に、図８に示すような６つの測距画角ＡＧ1〜ＡＧ6を設定した場合を説明する。
【００６０】
ここで、複数の測距画角を設ける場合、予め測距画角に優先順位を設定する。優先順位の設定では、撮像画枠内のいずれの位置の被写体にフォーカスを合わせるかに応じて優先順位を設定する。例えば所望の被写体が撮像画枠内の中央に位置するように撮像を行う場合、撮像画枠の中央に設定された測距画角は、外側にオフセットさせて設定した測距画角よりも優先度を高くする。また、被写体が離れていても、正しい測距結果を得ることができるように、画角の狭い測距画角は、画角が広い測距画角よりも優先度を高くする。このため、図８の測距画角ＡＧ1の優先順位を最も高くする。また、測距画角ＡＧ5，ＡＧ6は、優先順位を低くする。
【００６１】
ステップＳＴ１１で制御部５０は、最も優先順位の高い測距画角ＡＧ1での測距結果Ｍag1が、測距不能データＮＧであるか否かを判別する。ここで、測距結果Ｍag1が測距不能データＮＧでないときはステップＳＴ１２に進み、測距結果Ｍag1が測距不能データＮＧであるときは、ステップＳＴ１３に進む。
【００６２】
ステップＳＴ１２で制御部５０は、測距結果Ｍag1を被写体までの距離を示す測距結果代表値Ｍagdとして、処理を終了する。
【００６３】
ステップＳＴ１３で制御部５０は、次に優先順位の高い測距画角ＡＧ2，ＡＧ3，ＡＧ4の測距結果Ｍag2，Ｍag3，Ｍag4から、最も距離の短い測距結果を選択して測距結果Ｍag-aとする。なお、測距不能データＮＧは、測距可能な距離の最大値よりも大きい値として扱い、測距結果Ｍag2，Ｍag3，Ｍag4が測距不能データＮＧであるとき、測距結果Ｍag-aは測距不能データＮＧとなる。
【００６４】
ステップＳＴ１４で制御部５０は、測距結果Ｍag-aが、測距不能データＮＧであるか否かを判別する。ここで、測距結果Ｍag-aが測距不能データＮＧでないときにはステップＳＴ１５に進み、測距結果Ｍag-aが測距不能データＮＧであるときは、ステップＳＴ１６に進む。
【００６５】
ステップＳＴ１５で制御部５０は、測距結果Ｍag-aを測距結果代表値Ｍagdとして、処理を終了する。
【００６６】
ステップＳＴ１６で制御部５０は、優先順位の低い測距画角ＡＧ5，ＡＧ6の測距結果Ｍag5，Ｍag6から、最も距離の短い測距結果を選択して測距結果Ｍag-bとする。また、ステップＳＴ１３と同様に、測距結果Ｍag5，Ｍag6が共に測距不能データＮＧであるときは、測距不能データＮＧを測距結果Ｍag-bとする。
【００６７】
ステップＳＴ１７で制御部５０は、測距結果Ｍag-bが、測距不能データＮＧであるか否かを判別する。ここで、測距結果Ｍag-bが測距不能データＮＧでないときにはステップＳＴ１８に進み、測距結果Ｍag-bが測距不能データＮＧであるときは、ステップＳＴ１９に進む。
【００６８】
ステップＳＴ１８で制御部５０は、測距結果Ｍag-bを測距結果代表値Ｍagdとして、処理を終了する。また、ステップＳＴ１９で制御部５０は、測距不能データＮＧを測距結果代表値Ｍagdとして、処理を終了する。
【００６９】
このように、複数の測距画角を設けて、各測距画角に優先順位を設定し、優先順位の高い測距画角での測距結果が測距不能データであるときは、外側に位置する測距画角や画角の広い測距画角の測距結果を用いるようにすることで、１つの測距画角を設定した場合に比べて、より確実に被写体までの距離を測定できる。
【００７０】
図９のステップＳＴ３で制御部５０は、位置検出部２１ａからの検出信号ＲＳfに基づいて現在のフォーカス位置ＦＰsを検出する。
【００７１】
ステップＳＴ４で制御部５０は、レンズ駆動設定処理を行う。このレンズ駆動設定処理では、現在のフォーカス位置ＦＰsと測距結果代表値Ｍagdに基づいてフォーカスレンズ２１の移動方向と移動速度を設定する。
【００７２】
図１１は、レンズ駆動設定処理を示すフローチャートである。ステップＳＴ５１で制御部５０は、測距結果代表値Ｍagdが測距不能データＮＧであるか否かを判別する。ここで、測距結果代表値Ｍagdが測距不能データＮＧでないときはステップＳＴ５２に進み、測距結果代表値Ｍagdが測距不能データＮＧであるときはステップＳＴ５６に進む。
【００７３】
ステップＳＴ５２で制御部５０は、現在のフォーカス位置ＦＰsが、測距結果代表値Ｍagdに基づくフォーカス位置範囲ＦＪＡから第１の判別距離ＬＤ1よりも離れているか否かを判別する。ここで、現在のフォーカス位置ＦＰsから測距結果代表値Ｍagdに基づくフォーカス位置範囲ＦＪＡまでの距離ＬＥが、第１の判別距離ＬＤ1よりも大きい場合にはステップＳＴ５３に進み、判別距離ＬＤ1以下であるときにはステップＳＴ５４に進む。
【００７４】
フォーカス位置範囲ＦＪＡは、測距結果代表値Ｍagdに対応する被写体についての合焦位置ＦＰjが含まれるように、測距結果代表値Ｍagdに対して設定する。例えば測距結果代表値Ｍagdにおける測距誤差範囲をフォーカス位置範囲ＦＪＡとする。あるいは、測距結果代表値Ｍagdにおける測距誤差範囲よりも広く設定する。判別距離ＬＤ1は、フォーカスレンズ２１の制御性を考慮してその大きさを設定する。すなわち、フォーカスレンズ２１を後述するように第１の速度Ｖaで移動させる場合、判別距離ＬＤ1が短いと、第１の速度Ｖaに達する前に合焦位置ＦＰjに近づいてしまう。また、フォーカスレンズ２１の移動速度が速いときには、フォーカスレンズ２１を停止するまでに要する時間が長いことから、合焦位置ＦＰjに近づいたときにフォーカスレンズ２１を停止させようとしても合焦位置ＦＰjを通り過ぎてしまい、違和感のあるフォーカス動作となってしまう虞もある。このため、判別距離ＬＤ1は、フォーカスレンズ２１を移動させる際の最高スピードや制御性に応じて設定する。さらに、最高スピードや制御性は、焦点距離やアイリス値に応じて異なるものであることから、焦点距離やアイリス値に応じて判別距離ＬＤ1を調整する。
【００７５】
ステップＳＴ５３で制御部５０は、現在のフォーカス位置ＦＰsがフォーカス位置範囲ＦＪＡから判別距離ＬＤ1よりも離れているので、フォーカス位置ＦＰsが合焦位置ＦＰjに速やかに近づくように、フォーカスレンズ２１の移動速度を第１の速度Ｖaに設定する。また、フォーカスレンズ２１の移動方向は、測距結果代表値Ｍagdに基づく方向、すなわち測距結果代表値Ｍagdが示すフォーカス位置ＦＰmの方向にフォーカス位置ＦＰsが移動するように設定する。また、測距センサ４５の測距結果代表値Ｍagdに基づいて、フォーカスレンズ２１の移動方向を正しく判別できるので、移動方向を判別するためのウォブリングは不要となる。
【００７６】
第１の速度Ｖaは、フォーカス位置を合焦位置に速やかに近づけることを目的とするものであって、評価値が１フィールドに１回しか更新されないために評価値の山を通り越してしまうことがないように移動速度を制限する必要がない。従って、第１の速度Ｖaは、フォーカスレンズ２１を駆動する際の許容可能な最も早い速度とする。
【００７７】
ステップＳＴ５２からステップＳＴ５４に進むと、ステップＳＴ５４で制御部５０は、現在のフォーカス位置ＦＰsがフォーカス位置範囲ＦＪＡに含まれているか否かを判別する。ここで、現在のフォーカス位置ＦＰsがフォーカス位置範囲ＦＪＡに含まれていないときにはステップＳＴ５５に進む。また、フォーカス位置範囲ＦＪＡに含まれているときにはステップＳＴ５６に進む。
【００７８】
ステップＳＴ５５で制御部５０は、フォーカスレンズ２１の移動速度を第１の速度Ｖaよりも低速である第２の速度Ｖbに設定する。また、移動方向は、測距結果代表値Ｍagdに基づく方向、すなわち測距結果代表値Ｍagdが示すフォーカス位置ＦＰmの方向にフォーカス位置ＦＰsが移動するように設定する。この第２の速度Ｖbは、フォーカスレンズ２１を移動したときの評価値の変化を示す評価値曲線がつぶれを生じて、第２の速度Ｖbから、第２の速度Ｖbよりも低速である第３の速度Ｖcへの速度切り替えがうまく行われなくなってしまうことがないように設定する。例えば、焦点深度をＦsとしたとき、第２の速度Ｖbは「１２Ｆs／フィールド」に設定する。なお、第３の速度Ｖcは、評価値の山を精度良く検出できる速度であり、例えば「２Ｆs／フィールド」に設定する。また、フォーカスレンズ２１を駆動する際の許容可能な最も早い速度が「１２Ｆs／フィールド」以下であるときは、第１の速度Ｖaと第２の速度Ｖbは等しい速度とする。
【００７９】
ステップＳＴ５１あるいはステップＳＴ５４からステップＳＴ５６に進むと、制御部５０は、従来と同様にウォブリングを行い、ウォブリングレンズ２２を動かしたときの評価値の変化に基づいてフォーカスレンズ２１の移動方向を設定する。また、フォーカスレンズ２１の移動速度を第２の速度Ｖbに設定する。なお、現在のフォーカス位置ＦＰsとフォーカス位置ＦＰmとの距離が短い場合、現在のフォーカス位置ＦＰsは合焦位置ＦＰjに近くなっていることから、フォーカスレンズ２１の移動速度を第３の速度Ｖcに設定するものとしてもよい。
【００８０】
図９のステップＳＴ５で制御部５０は、レンズ駆動処理を行い、レンズ駆動処理が終了したときにはオートフォーカス動作を終了する。このレンズ駆動処理では、フォーカスレンズ２１の移動速度の切り替えや、従来と同様に山登り制御処理を行ってフォーカス位置ＦＰsを合焦位置ＦＰjに移動させる合焦動作を行う。
【００８１】
移動速度の切り替えは、フォーカス位置ＦＰsから上述のフォーカス位置範囲ＦＪＡまでの距離が、判別距離ＬＤ1よりも短い第２の判別距離ＬＤ2より短くなったとき、移動速度を第１の速度Ｖaから第２の速度Ｖbに切り替える。ここで、判別距離ＬＤ2は、例えばフォーカス位置範囲ＦＪＡから判別距離ＬＤ2だけ離れた位置において、移動速度を第１の速度Ｖaから後述する第２の速度Ｖbに切り替えたときに、移動速度がフォーカス位置範囲ＦＪＡで第２の速度Ｖbに減速されているように設定する。このように設定すれば、フォーカス位置範囲ＦＪＡにおいて、評価値が少ないために評価値の山を通り越してしまうことを防止できる。
【００８２】
山登り制御処理では、評価値算出部３７で算出された評価値の増減を検出して評価値が極大となるようにフォーカス位置ＦＰsを移動して合焦位置ＦＰjに追い込む。この評価値を用いた山登り制御処理では、例えば上述の評価値ＩＤ０，ＩＤ２等が極大となるようにフォーカスレンズ２１を移動させる。また、評価値ＩＤ８を利用して、輝度の大きい画素が増えたときには、ボケが生ずる方向にフォーカスレンズ２１が移動されてしまうことがないように、評価枠サイズＷ1から評価枠サイズＷ5に切り替えて評価値の算出を行う。さらに、評価値ＩＤ０や他の評価値ＩＤ１〜ＩＤ７，ＩＤ９〜ＩＤ１３を利用することで、レンズ移動速度の切り替えや揺れの判定、逆送の判定、レンズのＮｅａｒ端やＦａｒ端到達の判定等を行い、判定結果に基づいてフォーカス合わせが精度良く行われるようにフォーカスレンズ２１の駆動動作を制御する。このように、ステップＳＴ４とステップＳＴ５による合焦処理を行うことで、フォーカス位置ＦＰsを合焦位置ＦＰjに追い込んで合焦動作を終了する。
【００８３】
図１２は、測距結果代表値を利用したオートフォーカス動作を説明するための図である。現在のフォーカス位置ＦＰsが、測距結果代表値Ｍagdに基づくフォーカス位置範囲ＦＪＡから第１の判別距離ＬＤ1よりも離れている場合、すなわち現在のフォーカス位置ＦＰsから測距結果代表値Ｍagdに基づくフォーカス位置範囲ＦＪＡまでの距離ＬＥが、第１の判別距離ＬＤ1よりも大きい場合、ウォブリングを行うことなくフォーカスレンズ２１が第１の速度Ｖaで移動されて、その後、第２の速度Ｖbや第３の速度Ｖcに切り替えられて、時間Ｔafuが経過したときにフォーカス位置ＦＰsが合焦位置ＦＰjに追い込まれる。なお破線は、従来のオートフォーカス動作を示しており、ウォブリングを行って移動方向を判別したのち第２の速度Ｖbでフォーカスレンズ２１の移動等を行い、時間Ｔafvが経過したときにフォーカス位置ＦＰsが合焦位置ＦＰjに追い込まれる。従って、合焦時間を短くできる。また、現在のフォーカス位置ＦＰsがフォーカス位置範囲ＦＪＡの外であって判別距離ＬＤ1よりも離れていない場合にも、ウォブリングを行うことなく第２の速度Ｖbでフォーカスレンズ２１が移動されることから、フォーカス動作開始時にウォブリングを行う従来のオートフォーカス動作に比べて合焦時間を短くできる。また、フォーカス位置ＦＰsがフォーカス位置範囲ＦＪＡ内とされたときには、従来と同様にして、フォーカス位置ＦＰsが合焦位置ＦＰjに追い込まれるので、合焦時間が短くなってもフォーカスの追い込み精度は、従来の追い込み精度を維持できる。
【００８４】
このように、測距センサ４５に複数の測距画角が設けられているので、各測距画角の測距結果を選択して用いることで、背景の影響を少なくして測距精度を高めるものとしたり、コントラスト差が少ない被写体を撮影する場合でも、被写体までの測距結果を得ることが可能となり、測距能力を高めることができる。
【００８５】
さらに、被写体までの測距結果をより確実に得ることが可能となるので、ウォブリングを行わなくとも測距結果代表値を用いることで、撮像レンズの移動方向や合焦位置までのおおよその移動量を判別することが可能となり、従来よりも合焦時間を短くできる。
【００８６】
なお、上述の実施の形態では、撮像装置がビデオカメラである場合について説明したが、ディジタルカメラ等の撮像装置にも同様にして適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】ビデオカメラの構成を示す図である。
【図２】評価値算出部の構成を示す図である。
【図３】評価値サイズを示す図である。
【図４】水平方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。
【図５】全積分方式水平方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。
【図６】垂直方向評価値算出フィルタの構成を示す図である。
【図７】位相差方式の測距センサの原理を説明するための図である。
【図８】複数の測距画角を設けた場合を示す図である。
【図９】オートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図１０】測距結果代表値選択処理を示すフローチャートである。
【図１１】レンズ駆動設定処理を示すフローチャートである。
【図１２】測距結果代表値を利用したオートフォーカス動作を説明するための図である。
【図１３】測距センサの測距画角が小さい場合を示す図である。
【符号の説明】
【００８８】
１０・・・ビデオカメラ、２０・・・レンズブロック、２１・・・フォーカスレンズ、２１ａ，２２ａ・・・位置検出部、２１ｂ，２２ｂ・・・レンズ駆動部、２２・・・ウォブリングレンズ、２３・・・アイリス、２３ａ・・・アイリス位置検出部、２３ｂ・・・アイリス駆動部、３０・・・カメラブロック、３１・・・色分解プリズム、３２Ｒ，３２Ｂ，３２Ｂ・・・撮像素子、３３Ｒ，３３Ｇ，３３Ｂ・・・プリアンプ部、３４Ｒ，３４Ｇ,３４Ｂ・・・Ａ／Ｄ変換部、３５・・・前処理部、３６・・・信号処理部、３７・・・評価値算出部、４０・・・基準信号生成部、４２・・・撮像素子駆動部、４５，９５・・・測距センサ、５１・・・レンズブロック制御部、５２・・・カメラブロック制御部、５５，５６・・・ユーザインタフェース、１００・・・主レンズ、１０１a，１０１b・・・二次結合レンズ、１０２a，１０２b・・・画像センサ、３７１・・・輝度信号生成回路、３７２-ID0〜３７２-ID13・・・評価値生成回路、３７３・・・インタフェース回路、３８１，３９２・・・高域通過フィルタ、３８２，３９３・・・絶対値処理回路、３８３・・・乗算回路、３８４・・・ラインピークホールド回路、３８５・・・水平方向加算回路、３８６・・・垂直方向積分回路、３９１・・・水平方向平均値算出フィルタ、３９４・・・積分回路
【図１】
2006301036.tif 000003
【図２】
2006301036.tif 000004
【図３】
2006301036.tif 000005
【図４】
2006301036.tif 000006
【図５】
2006301036.tif 000007
【図６】
2006301036.tif 000008
【図７】
2006301036.tif 000009
【図８】
2006301036.tif 000010
【図９】
2006301036.tif 000011
【図１０】
2006301036.tif 000012
【図１１】
2006301036.tif 000013
【図１２】
2006301036.tif 000014
【図１３】
2006301036.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月14日(2006.4.14)
【手続補正１】
【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】
レンズを駆動するレンズ駆動部と、
前記レンズのフォーカス位置を検出する位置検出部と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定する測距センサと、
前記レンズ駆動部を駆動して前記位置検出部で検出されたフォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作を行う制御部とを有し、
前記制御部では、前記測距センサで得られた測距結果から選択した測距結果代表値と前記位置検出部で検出されたフォーカス位置に基づき、前記レンズの駆動設定を行って前記合焦動作を開始する
ことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記測距センサの複数の測距画角に対して優先度を設定し、前記複数の測距画角で測定結果が得られたとき、最も優先度の高い測距画角の測距結果を前記測距結果代表値とする
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記複数の測距画角は、画角が連続するように設定する
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記レンズの光軸方向に前記基準とする測距画角を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記測距結果代表値の選択は、前記測距センサあるいは前記制御部で行う
ことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定して、得られた測距結果から測距結果代表値を選択する測距結果代表値選択工程と、
前記測距結果代表値と前記位置検出工程で検出されたフォーカス位置に基づいて前記レンズの駆動設定を行って、該フォーカス位置を合焦位置に移動する合焦動作を開始する合焦処理工程とを有する
ことを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項７】
コンピュータに
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
基準とする測距画角と、該基準とする測距画角よりも外側方向にオフセットされている、および／または前記基準とする測距画角と画角が異なる測距画角が設けられて、各測距画角で被写体までの距離を測定して、得られた測距結果から測距結果代表値を選択する測距結果代表値選択工程と、
前記測距結果代表値と前記位置検出工程で検出されたフォーカス位置に基づいて前記レンズの駆動設定を行って、該フォーカス位置を合焦位置に移動する合焦動作を開始する合焦処理工程とを実行させるプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
この全積分方式水平方向評価値算出フィルタは、評価値ＩＤ６，ＩＤ７，ＩＤ１２およびＩＤ１３の算出に使用されている。ＨＰｅａｋ方式と比較すると、ＨＰｅａｋ方式が１ライン当たり１つのピーク値を求めて、それらを垂直方向に加算しているのに対して、ＨIntg方式では、各ラインの水平方向の評価枠内の絶対値化高周波成分を全て加算して、それらを垂直方向に積分している点で相違する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ＶIntg方式は、積分方式の垂直方向評価値算出法であり、評価値ＩＤ４およびＩＤ５に使用される。ＨPeak方式およびＨIntg方式はいずれも、水平方向に加算して評価値を生成しているものであるが、ＶIntg方式は高周波成分を垂直方向に加算して生成された評価値である。例えば画面の上半分が白色で下半分が黒色の映像，水平線の映像等シーンによっては垂直方向の高周波成分のみとなり水平方向の高周波成分が無い場合、ＨPeak方式水平方向評価値は有効に機能しない。そこで、ＶIntg方式の評価値は、このようなシーンにもオートフォーカスが有効に機能するように定めている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
図６は、垂直方向評価値を算出する垂直方向評価値算出フィルタの構成を示している。垂直方向評価値算出フィルタは、水平方向平均値算出回路３９１と、ＩＩＲ型ＨＰＦ３９２と、絶対値処理回路３９３と、積分回路３９４を有している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
水平方向平均値算出回路３９１は、各ラインの輝度信号ＤＹから枠制御信号ＷＨcに基づき水平方向の評価枠内の中心部にある画素（例えば６４画素）の輝度信号を選択して平均値（合計値でも同じ。）を算出し、１水平期間に１回出力する。ここで、中心部の６４画素としたのは、評価枠周辺部のノイズを除去するためである。ここでは、単に６４画素分だけ逐次蓄積して最終的に１つの平均値を出力しているため、ラインメモリまたはフレームメモリ等のメモリ装置を必要としない簡易な構成となる。次に、これを、ライン周波数で同期を取ってＨＰＦ３９２により高周波成分を抜き出し、絶対値処理回路３９３で絶対値化高周波成分とする。さらに、積分回路３９４で垂直方向の評価枠内の全てのラインに関して積分している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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