(57)【要約】【課題】他の被写体にフォーカスが合っている状態から所望の被写体にフォーカスを自動的に合わせる。【解決手段】フォーカス位置が合焦位置となって合焦動作を停止したのち、ステップＳＴ５で再起動条件が満たされていないと、ステップＳＴ６で測距処理を行う。ステップＳＴ７で、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う。被写体の切り替えが行われたと判別したとき、ステップＳＴ３に戻り、合焦動作を再起動させる。ステップＳＴ３では、フォーカス位置とステップＳＴ６の測距結果に基づいてレンズ駆動設定を行う。ステップＳＴ４でレンズ駆動処理を行い、フォーカス位置を測距結果に応じた合焦位置に移動して、切替後の被写体にフォーカスを自動的に合わせる。【選択図】        図７
2006301033.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、
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、
前記制御部は、前記フォーカス位置が合焦位置となって前記合焦動作を停止したのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行い、判別結果に基づき前記合焦動作を再起動させて、前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させる
ことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記被写体切替判別として、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づくフォーカス位置との誤差が、予め設定した切り替え判別距離を超えている期間が判別基準期間よりも長く続いているか判別し、判別基準期間よりも長く続いていると判別したときに前記合焦動作を再起動させる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記制御部は、撮像画像の明るさ、および／または前記測距センサの測距時間に応じて前記判別基準期間を変更する
ことを特徴とした請求項２記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
被写体方向と撮像方向との相対角度変化を示すパラメータを生成するパラメータ生成手段を設け、
前記制御部は、前記パラメータに応じて、前記切り替え判別距離や前記判別基準期間および判別動作の少なくともいずれか変更する
ことを特徴とした請求項２記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
ユーザインタフェースを有し、
前記制御部は、前記ユーザインタフェースから再起動の実施を指示する信号が供給された場合、前記判別結果に基づいて前記合焦動作を再起動させる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
撮像画枠内に設けた第１の特定領域における映像信号の周波数成分を用いて評価値を算出する評価値算出部を有し、
前記制御部は、前記再起動条件として前記評価値の変化を用いる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
撮像画枠内に設けた第２の特定領域における映像信号の輝度積分値を算出する輝度積分値算出部を有し、
前記制御部は、前記再起動条件として前記輝度積分値の変化を用いる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
被写体までの距離を測定する測距工程と、
前記フォーカス位置が合焦位置となって、前記フォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作が停止されたのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う被写体切替判別工程と、
前記被写体切替判別工程での判別結果に基づき、前記合焦動作を再起動させて前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるフォーカス再調工程とを有する
ことを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項９】
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、
被写体までの距離を測定する測距工程と、
前記フォーカス位置が合焦位置となって、前記フォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作が停止されたのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う被写体切替判別工程と、
前記被写体切替判別工程での判別結果に基づき、前記合焦動作を再起動させて前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるフォーカス再調整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、フォーカス位置が合焦位置となって合焦動作を停止したのち、合焦動作の再起動条件が満たされた場合、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行い、判別結果に基づきフォーカス位置を測距センサの測距結果に基づくフォーカス位置方向に移動して合焦動作を再起動させるものである。
【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用いて評価値を算出し、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。
【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、撮像画枠内に設けた特定領域に複数の被写体があり、１つの被写体にフォーカスが合うようにオートフォーカス動作が行われると、特定領域内の他の被写体にフォーカスが合うようにオートフォーカス動作を切り替えることが容易にできない場合が生じてしまう。
【０００５】
例えば、図１２Ａに示すように、撮像装置９０で人物ＯＢ1と背後の木ＯＢ2が同時に撮影される場合、特定領域には人物ＯＢ1と木ＯＢ2が含まれる。ここで、木ＯＢ2にフォーカスが合っていると、人物ＯＢ1にフォーカスを合わせようとしても、背景ひかれによって人物ＯＢ1にフォーカスを自動的に合わせることが容易にできない。
【０００６】
すなわち、図１２Ａに示すように、撮像装置９０で人物ＯＢ1と背後の木ＯＢ2が同時に撮影される場合、評価値は、図１２Ｂに示すように、人物ＯＢ1の位置ＦＰob1と木ＯＢ2の位置ＦＰob2で極大となる。また、オートフォーカス動作では、評価値が極大となるようにフォーカスレンズの位置を制御することでフォーカス調整が行われている。従って、フォーカス位置ＦＰtから位置ＦＰob1の方向にフォーカスレンズを移動すると、評価値が低下するため合焦位置を通り過ぎたと判断して、フォーカスレンズを逆方向に移動させる処理が行われてしまい、フォーカス位置ＦＰtから位置ＦＰob1に自動的に移動させることができない。
【０００７】
また、オートフォーカス動作の開始時にレンズのウォブリング動作を行い、例えばフォーカス位置が位置ＦＰob2であると判別されてしまうと、この位置を保持するようにフォーカス制御が行われる。この場合にも、フォーカス位置を位置ＦＰob1に自動的に移動させることができない。その結果、図１２Ｃに示すように、手前の人物ＯＢ1がボケた画像（背景の木にはフォーカスが合った状態）のままとなり、背景ひかれから脱出することができない。また、手前の人物ＯＢ1にフォーカスが合っている場合、人物ＯＢ1にフォーカスが合っている状態から脱出することができない場合も生じうる。
【０００８】
そこで、この発明では、他の被写体にフォーカスが合っている状態から所望の被写体にフォーカスを自動的に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】
【０００９】
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、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、制御部は、フォーカス位置が合焦位置となって合焦動作を停止したのち、合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行い、判別結果に基づき合焦動作を再起動させて、フォーカス位置を測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるものである。
【００１０】
また、オートフォーカス方法あるいはプログラムは、レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、被写体までの距離を測定する測距工程と、フォーカス位置が合焦位置となって、フォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作が停止されたのち、合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う被写体切替判別工程と、被写体切替判別工程での判別結果に基づき、前記合焦動作を再起動させてフォーカス位置を測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させる再起動実行工程とを有する、あるいはコンピュータで実行するものである。
【００１１】
この発明においては、フォーカス位置が合焦位置となって合焦動作を停止したのち、撮像画枠内に設けた第１の特定領域における映像信号の周波数成分を用いて算出された評価値の変化や、撮像画枠内に設けた第２の特定領域における映像信号の輝度積分値を算出する輝度積分値の変化等に基づいた再起動条件が満たされていない場合、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別が行われる。ここで、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づくフォーカス位置との誤差が予め設定した切り替え判別距離を超えている期間が判別基準期間よりも長く続いたときに、被写体切替が行われたと判別されて、合焦動作を再起動して、フォーカス位置が測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動される。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、フォーカス位置が合焦位置となって合焦動作を停止したのち、合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、フォーカス位置と測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行い、判別結果に基づき合焦動作を再起動させて、フォーカス位置を測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるものである。このため、他の被写体にフォーカスが合っている状態において、所望の被写体までの距離が測距センサで測定されるように撮像を行い、被写体の切り替えが行われたと判別されると、このときの測距結果に応じた合焦位置にフォーカス位置が移動されて、所望の被写体にフォーカスを自動的に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】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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ガンマカーブにしたがって補正するガンマ補正、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。
【００２３】
評価値算出部３７は、前処理部３５から供給された映像信号ＤRb，ＤGb，ＤBbに基づいて輝度信号ＤＹを生成し、この輝度信号ＤＹに基づいて評価値ＩＤを算出してカメラブロック制御部５２に供給する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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は、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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
測距センサ４５は、カメラブロック制御部５２からの要求に応じて測距を行い、被写体までの距離を示す測距結果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。この測距センサ４５は、赤外線や電波等を出力したときの反射を利用して被写体までの距離を測定するアクティブ方式の測距センサや、被写体の輝度情報をセンサで検出して得られた輝度信号のずれや鮮鋭度等から被写体までの距離を測定するパッシブ方式の測距センサを用いる。
【００４７】
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。
【００４８】
また、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。
【００４９】
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Ｍag、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。
【００５０】
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。
【００５１】
次に、オートフォーカス動作について説明する。図７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。
【００５２】
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距センサ４５で測定させて、測距結果Ｍagを測距センサ４５から読み出す。ステップＳＴ２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。
【００５３】
ステップＳＴ３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Ｍag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。
【００５４】
図８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Ｍag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Ｍagが測距不能データＮＧであるときはステップＳＴ５６に進む。
【００５５】
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Ｍag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Ｍag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。
【００５６】
フォーカス位置範囲ＦＪＡは、測距結果Ｍag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Ｍagに対して設定する。例えば測距結果Ｍag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Ｍag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おそれもある。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。
【００５７】
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Ｍagに基づく方向、すなわち測距結果Ｍag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Ｍag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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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Ｍagに基づく方向、すなわち測距結果Ｍag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。
【００６１】
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。
【００６２】
図７のステップＳＴ４で制御部５０は、レンズ駆動処理を行う。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。
【００６３】
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。
【００６４】
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、山登り制御処理を行い、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。
【００６５】
図９は、測距結果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Ｍag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Ｍag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で移動される。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。
【００６６】
ステップＳＴ５で制御部５０は、オートフォーカス動作を再起動する再起動条件が満たされたが否かを判別して、再起動条件が満たされたときには、ステップＳＴ１に戻り、上述の処理を繰り返すことで、フォーカス位置ＦＰsが合焦位置ＦＰjとなるように、フォーカスレンズ２１を移動させる。また、再起動条件を満たしていないときはステップＳＴ６に進む。
【００６７】
次に、再起動条件について説明する。本発明では、シーン安定モードと不安定モードを設けており、輝度の変化が予め設定した閾値以上となったときには、例えばビデオカメラ１０を水平方向に振るパンニングが行われているか、または被写体が大きく動いていると判断して不安定モードとする。また、輝度の変化が小さくなり、不安定モードからシーン安定モードに移行するための移行条件を満たしたときには、不安定モードからシーン安定モードに移行する。このシーン安定モードでは、輝度の変化が少ない状態であり、パンニングが行われていないか、行われているとしてもゆっくりとしたパンニング、または被写体が動いていない状態であると判断している。不安定モードであるときには再起動を行わないものとし、不安定モードからシーン安定モードに移行したとき再起動を行う。
【００６８】
このように輝度変化を用いて再起動を行うものとすれば、オートフォーカス動作中にフォーカス位置が合焦位置に近づいても画角は変化しないため輝度積分値はほとんど変化しないことから、再起動の誤判断を少なくできる。
【００６９】
ここで、輝度積分値としては、例えば輝度積分の正規化差分ｐ0を用いる。この正規化差分ｐ0は、式（１）に基づいて算出できる。
ｐ0＝(Ｙadd_Ｗ5_ｆ0−Ｙadd_Ｗ5_ｆ1)／Ｙnow_Ｗ5_ｆ0／Ｎ1  ・・・（１）
なお、「Ｙadd_Ｗ5_ｆ0」は、現在のフィールドからＮ1フィールド前までの期間の、評価枠サイズＷ5における映像信号の輝度積分値を合計した値である。「Ｙadd_Ｗ5_ｆ1」は、（Ｎ1＋１）フィールドから（２×Ｎ1）フィールド前までの期間における評価枠サイズＷ5の輝度積分値を合計した値である。「Ｙnow_Ｗ5_ｆ0」は、現在のフィールドにおける評価枠サイズＷ5の輝度積分値である。
【００７０】
シーン安定モード時に正規化差分ｐ0の絶対値ＡＢＳ(p0)が、予め設定した閾値β1よりも大きくなったときには、シーン安定モードから不安定モードに切り替える。また、不安定モード時に、絶対値ＡＢＳ(p0)が、予め設定した閾値β2よりも小さくなったときには、不安定モードからシーン安定モードに切り替えて、オートフォーカス動作を再起動し、フォーカス位置を合焦位置に移動してオートフォーカス動作を終了する。さらにシーン安定モードに変更する。
【００７１】
また、再起動条件として評価値の変化を用いるものとしてもよい。ここで、シーン安定モードであるとき、例えば評価値ＩＤ０の時間方向の平均値が、オートフォーカス動作終了時（フォーカスレンズを合焦位置に追い込んだ直後）の評価値に対して所定割合だけ変化が生じたときに再起動を行う。
【００７２】
ビデオカメラ１０が固定されており、シーンの変化も小さい場合、例えば被写体が固定されているビデオカメラ１０に近づいてくる場合、輝度積分値はあまり変化せず、輝度積分の正規化差分を見ているだけでは再起動が生じない。しかし、評価値の時間方向の平均値を用いることで、このような場合にも再起動を行わせることが可能となる。
【００７３】
評価値変化ｑ0は、式（２）に基づいて算出できる。
ｑ0＝Ｈadd_Ｗ1_ｆ1／Ｈadd_Ｗ1_ｆ0  ・・・（２）
なお、「Ｈadd_Ｗ1_ｆ0」は、シーン安定直後からＭフィールド間までの、評価枠サイズＷ1における映像信号の周波数成分を用いて算出した評価値例えば周波数成分を加算して得られる評価値の合計値を示している。また、「Ｈadd_Ｗ1_ｆ1」は、現在からＭフィールド前までの評価値の合計値を示している。
【００７４】
ここで、評価値変化ｑ0が「１／γ」より小さくなったとき、あるいは「γ」よりも大きくなったときには、再起動を行う。なお、「γ」と「Ｍ」は定数である。
【００７５】
このように、評価値の時間方向の平均値変化を用いることで、揺れの影響を小さくして、再起動させることができる。
【００７６】
さらに、正規化差分を用いた場合、非常にゆっくりしたパンニングでは、正規化差分の変化が小さく再起動がかかりにくい。このため、オートフォーカス動作終了時（フォーカスレンズを合焦位置に追い込んだ直後）の評価値に対して、輝度積分値が所定の割合だけ変化を生じたとき、再起動を行うものとしてもよい。
【００７７】
輝度積分値変化ｒ0は、式（３）に基づいて算出できる。
ｒ0＝Ｙ_now/Ｙ_jp  ・・・（３）
なお、「Ｙ_now」は、現在の輝度積分値を示している。また、「Ｙ_jp」は、オートフォーカス動作終了直後の輝度積分値を示している。
【００７８】
ここで、輝度積分値変化ｒ0が「１／δ」よりも小さくなったとき、あるいは「δ」よりも大きくなったときには、再起動を行う。なお、「δ」は定数である。このように輝度積分値変化を用いることで、非常にゆっくりしたパンニングにおいても、再起動させることができる。
【００７９】
ステップＳＴ５からステップＳＴ６に進むと、ステップＳＴ６で制御部５０は、ステップＳＴ１と同様に測距センサ４５を用いて測距処理を行い、被写体までの距離を測距センサ４５で測定させて、測距結果Ｍagを測距センサ４５から読み出す。
【００８０】
ステップＳＴ７で制御部５０は、被写体切り替えが行われたか否かを判別する。ここで、被写体切り替えが行われたと判別したときにはステップＳＴ３に戻り、測距結果Ｍagに基づいてレンズ駆動設定処理やレンズ駆動処理を行うことで、切り替えされた被写体にフォーカスが合うようにオートフォーカス動作が行われる。また、被写体切り替えが行われていないときはステップＳＴ５に戻る。
【００８１】
被写体切り替えの判別は、ステップＳＴ４のレンズ駆動処理が終了したときのフォーカス位置ＦＰsでフォーカスが合う被写体位置に対して、この被写体位置とは距離が異なる被写体を撮像する状態であるか否かを判別するものである。例えば、測距結果Ｍagに基づくフォーカス位置ＦＰmと現在のフォーカス位置ＦＰsとのずれが、予め設定した閾値以上であり、この状態が判別基準期間よりも長く続いたときは、被写体切り替えが行われたものと判別する。また、測距結果Ｍagに基づくフォーカス位置と現在のフォーカス位置ＦＰsとのずれが、予め設定した閾値よりも小さい場合や、予め設定した閾値以上であっても、この状態が判別基準期間よりも短いときには、被写体切り替えは行われていないと判別する。ここで、判別基準期間は、所望の被写体とは異なる被写体が測距センサ４５の測距画角内に短時間含まれた場合に再起動が行われてしまうことがないように設定する。例えば、判別基準期間を２〜３秒程度に設定すれば、ビデオカメラ１０の前を人が横切っても、この人にフォーカスを合わせるように再起動が行われてしまうことを防止できる。
【００８２】
このよう判別基準期間や閾値を設定して、被写体切り替えが行われたと判別したときには、測距結果Ｍagを利用して再度オートフォーカス動作を行うようにすれば、背景ひかれ状態から脱出することができる。すなわち、図１０Ａに示すように、ビデオカメラ１０で撮像する人物ＯＢ1の背後に木ＯＢ2がある場合、木ＯＢ2にフォーカスが合った状態とされていると、図１０Ｂに示すように手前の人物ＯＢ1はボケ画像となる。ここで、測距センサ４５の測距画角を手前の人物ＯＢ1に合わせたとき、測距結果Ｍagに基づくフォーカス位置ＦＰmと現在のフォーカス位置ＦＰsとのずれが予め設定した切り替え判別距離以上で、この状態が判別基準期間よりも長く継続されると、現在のフォーカス位置ＦＰsが測距結果Ｍagに基づくフォーカス位置範囲ＦＪＡに移動されて、山登り制御処理が行われる。このため、図１０Ｃに示すように、手前の人物ＯＢ1にフォーカスが合った状態で背景の木ＯＢ2はボケ画像となり、背景ひかれから脱出することができる。
【００８３】
また、測距センサ４５で測距に要する時間は、撮像画像の明るさなどにより変化する場合がある。また、測距方式や測距特性等の違いによって測距センサの測距時間が異なる場合もある。このため、撮像画像の明るさ、および／または測距センサの測距時間に応じて判別基準時間を延長または短縮する。例えば、測距センサ４５で被写体のコントラスト差に応じた信号を生成して、この信号を利用して測距を行う場合、被写体が暗いとコントラスト差が小さいことから信号レベルも小さくなる。このため、信号レベルが大きくなるように測距時間を長くして測距が行われる。このように測距時間が長くなると、判別基準時間内で得られる測距結果が少なくなってしまい、被写体切り替えを正しく判別できないおそれがある。このため、測距時間が長くなる場合には、判別基準時間を長くして、多くの測距結果を用いるものとすれば、被写体切り替えを正しく判別して、背景ひかれから脱出することができる。また、撮像画像が明るいときには測距時間が短くなるので、判別基準時間を短くしても判別基準時間内で所望の数の測距結果を得ることが可能となり、被写体切り替えを短時間で判別できる。このように撮像画像の明るさ、および／または測距センサの測距時間に応じて判別基準時間を延長または短縮することで、被写体切り替え判別の精度向上や高速化を図ることができる。
【００８４】
さらに、被写体方向と撮像方向との相対角度変化、すなわち被写体の動きやビデオカメラ１０の揺れによって生ずる撮像画面上での被写体の揺れを示すパラメータを生成する角速度センサを用いるものとしたり、パラメータとして上述の輝度積分値や評価値を用いて相対角度変化の検出を行い、検出結果に基づき、切り替え判別距離や判別基準期間および判別動作の少なくともいずれか変更すれば、誤動作を軽減できる。例えば相対角度変化が大きいときに判別基準期間を長く設定したり、切り替え判別距離を大きくすれば、ビデオカメラ１０の揺れや被写体の動きによる誤動作を軽減できる。また、相対角度変化が大きいときには、被写体切り替えの判別を行わないものとしても、ビデオカメラ１０の揺れや被写体の動きによる誤動作を軽減できる。
【００８５】
ここで、輝度積分値や評価値を用いた揺れの判別は、従来と同様に評価値ＩＤ０や評価値ＩＤ７の正規化差分値を用いて行うことができる。
【００８６】
評価値ＩＤ０の正規化差分値〔％〕は、現在フィールドの値ｅ0[0]、その２フィールド前の値ｅ2[0]を用いて、５０×｜ｅ0[0]−ｅ2[0]｜／ｅ0[0]で定義する。同様に、評価値 ＩＤ７の正規化差分値〔％〕は、現在フィールドでの値ｅ0[7]、その２フィールド前の値ｅ2[7]を用いて、５０×｜ｅ0 [7]−ｅ2[7]｜／ｅ0[7]で定義する。
【００８７】
正規化差分値は、１フィールド当たりの評価値の変化の割合を意味している。ここで、現在フィールドの評価値 と２フィールド前の評価値とを比較することにより、ｏｄｄまたはｅｖｅｎフィールドのいずれか一方だけで比較が行われることから、ｏｄｄフィールドとｅｖｅｎフィールドの相違による評価値変動の影響を除去できる。また、百分率であるに拘（かか）わらず、５０倍しているのも同様の理由による。
【００８８】
また、ｅ0[0]，ｅ2[0]，ｅ0[7]，ｅ2[7]として、３フィールドの移動平均値を用いるものとすれば、例えば室内の蛍光灯が５０Ｈｚの商用電力で駆動されており、ビデオカメラ１０が６０Ｈｚで動作させたとき、蛍光灯のフリッカが２０Ｈｚで生じても、この影響を排除することができる。
【００８９】
ここで、揺れ判定期間の１２フィールドにわたる評価値ＩＤ０を用いて正規化差分値を計算し、各正規化差分値の中で最大値を最大正規化差分値（以下、「ndiff_ｅ[0」とする。）とし、揺れの判定を行う。
【００９０】
しかし、評価値ＩＤ０の値が低い場合には、定常的に存在するノイズ変動により被写体に揺れがなくとも「ndiff_ｅ[0]」が大きな値となり、揺れ判定の閾値を越えてしまうことがある。
【００９１】
そこで、評価値ＩＤ０の値が低い場合には、評価値ＩＤ７を用いて１２フィールドの各正規化差分値を計算し、それらの最大値から最大正規化差分値「ndiff_ｅ[7]」を作成し、それを用いて揺れ判定を行う。全ての場合に評価値ＩＤ０の最大正規化差分値「ndiff_ｅ[0]」を用いないのは、評価値ＩＤ０がある閾値以下であれば、「ndiff_ｅ[7]」の方が被写体の揺れに対応していると考えるからである。
【００９２】
揺れ判定では、以下に示す基準を用いて行う。例えば、評価値ＩＤ０の平均値（揺れ判定期間１２フィールドの平均値）が２００以上なら、ndiff_ｅ[0]＜３％のとき静止モード、ndiff_ｅ[0]≧ ３％のときは揺れモード１、ndiff_ｅ[0]≧３０％のときは、揺れモード１よりも揺れが大きい状態である揺れモード２とする。また、評価値ＩＤ０の平均値が２００未満で、ndiff_ｅ[7]＜７％のときは静止モード、ndiff_ｅ[7]≧ ７％のときは揺れモード１、ndiff_ｅ[7]≧１２．５％のときは揺れモード２とする。ここで、揺れモード１や揺れモード２と判別されたときには、被写体切り替えの判別を行わないものとすることで、ビデオカメラ１０の揺れや被写体の動きによる誤動作を軽減できる。
【００９３】
ところで、上述の実施の形態では、被写体切り替えが行われたと判別したとき、自動的にオートフォーカス動作を行い、背景ひかれから脱出するものとしたが、ユーザ指示に応じて背景ひかれから脱出するものとしてもよい。この場合のオートフォーカス動作を図１１に示す。なお、図１１において、図７と対応する部分については説明を省略する。
【００９４】
ステップＳＴ７で制御部５０は、被写体切り替えが行われたか否かを判別する。ここで、被写体切り替えが行われたと判別したときにはステップＳＴ８に進み、被写体切り替えが行われていないときはステップＳＴ５に戻る。
【００９５】
ステップＳＴ８で制御部５０は、背景ひかれ脱出操作が行われたか否かを判別する。ここで、ユーザがユーザインタフェース５５あるいはユーザインタフェース５６を操作して背景ひかれ脱出指示を行ったときには、ステップＳＴ３に戻り、ステップＳＴ６で得られた測距結果Ｍagを用いて上述の処理を繰り返すことで、切り替え後の被写体にフォーカスが合うようオートフォーカス動作が行われる。また、背景ひかれ脱出指示がなされないときにはステップＳＴ５に戻る。
【００９６】
このようにすれば、ユーザが所望する場合にだけ、背景ひかれから脱出して測距センサ４５の測距画角内の被写体にフォーカスを合わせることができる。さらに、ユーザインタフェース５５あるいはユーザインタフェース５６にモード切り替えスイッチを設けるものとしたり、ソフトウェアでモード設定を可能として、図７に示すオートフォーカス動作あるいは図１１に示すオートフォーカス動作のいずれかを選択可能とすれば、より使い易いビデオカメラを提供できる。
【００９７】
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ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【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】オートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図８】レンズ駆動設定処理を示すフローチャートである。
【図９】測距結果を利用したオートフォーカス動作を示す図である。
【図１０】背景ひかれ脱出動作を説明するための図である。
【図１１】他のオートフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図１２】従来のオートフォーカス動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９９】
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・・・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、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】
2006301033.tif 000003
【図２】
2006301033.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006301033.tif 000012
【図１１】
2006301033.tif 000013
【図１２】
2006301033.tif 000014
【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、
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、
前記制御部は、前記フォーカス位置が合焦位置となって前記合焦動作を停止したのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行い、前記被写体切替判別の結果に基づき前記合焦動作を再起動させて、前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させる
ことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記被写体切替判別として、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づくフォーカス位置との誤差が、予め設定した切り替え判別距離を超えている期間が判別基準期間よりも長く続いているか判別し、判別基準期間よりも長く続いていると判別したときに前記合焦動作を再起動させる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項３】
前記制御部は、撮像画像の明るさ、および／または前記測距センサの測距時間に応じて前記判別基準期間を変更する
ことを特徴とした請求項２記載のオートフォーカス装置。
【請求項４】
被写体方向と撮像方向との相対角度変化を示すパラメータを生成するパラメータ生成手段を設け、
前記制御部は、前記パラメータに応じて、前記切り替え判別距離や前記判別基準期間および前記被写体切替判別の少なくともいずれか変更する
ことを特徴とした請求項２記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
ユーザインタフェースを有し、
前記制御部は、前記ユーザインタフェースから再起動の実施を指示する信号が供給された場合、前記判別結果に基づいて前記合焦動作を再起動させる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
撮像画枠内に設けた第１の特定領域における映像信号の周波数成分を用いて評価値を算出する評価値算出部を有し、
前記制御部は、前記再起動条件として前記評価値の変化を用いる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
撮像画枠内に設けた第２の特定領域における映像信号の輝度積分値を算出する輝度積分値算出部を有し、
前記制御部は、前記再起動条件として前記輝度積分値の変化を用いる
ことを特徴とした請求項１記載のオートフォーカス装置。
【請求項８】
レンズのフォーカス位置を検出する位置検出工程と、
被写体までの距離を測定する測距工程と、
前記フォーカス位置が合焦位置となって、前記フォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作が停止されたのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う被写体切替判別工程と、
前記被写体切替判別工程での判別結果に基づき、前記合焦動作を再起動させて前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるフォーカス再調工程とを有する
ことを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項９】
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、
被写体までの距離を測定する測距工程と、
前記フォーカス位置が合焦位置となって、前記フォーカス位置を合焦位置に移動させる合焦動作が停止されたのち、前記合焦動作の再起動条件が満たされていない場合、前記フォーカス位置と前記測距センサの測距結果に基づいて被写体切替判別を行う被写体切替判別工程と、
前記被写体切替判別工程での判別結果に基づき、前記合焦動作を再起動させて前記フォーカス位置を前記測距センサの測距結果に応じた合焦位置に移動させるフォーカス再調整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】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
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】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
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は、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】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
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】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
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】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
シーン安定モード時に正規化差分ｐ0の絶対値ＡＢＳ(p0)が、予め設定した閾値β1よりも大きくなったときには、シーン安定モードから不安定モードに切り替える。また、不安定モード時に、絶対値ＡＢＳ(p0)が、予め設定した閾値β2よりも小さくなったときには、不安定モードからシーン安定モードに切り替えて、オートフォーカス動作を再起動し、フォーカス位置を合焦位置に移動してオートフォーカス動作を終了する。
【手続補正７】
【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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