(57)【要約】【課題】単純な構成を採りながら、特に被写体が動体の場合に、該被写体を高速で判定しての合焦制御を行えるようにすること。【解決手段】撮像手段の画像信号のコントラストを示す評価値が極大となるように撮影レンズ１０のピント合わせを自動調整する合焦制御手段と、移動する被写体像を繰り返し検出する検出手段と、上記検出手段により検出された被写体像についてコントラストを判定するコントラスト判定手段２０と、上記撮影画面内におけるピント位置を合わせる所定位置と上記コントラスト判定手段によりコントラストを判定された各々の被写体像の中でコントラスト評価値が極大となるときの被写体像の位置とが略一致するように制御する制御部２とを具備する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を介して被写体像が結像される撮像手段の画像信号のコントラストを示す評価値が極大となるようにフォーカスレンズのピント合わせを自動調整する合焦制御手段と、
画像撮影を行うときの撮影画面内を移動する被写体像を繰り返し検出する検出手段と、
上記検出手段により繰り返し検出されたそれぞれの被写体像についてコントラストを判定する判定手段と、
上記撮影画面内におけるピント位置を合わせる所定位置と、上記判定手段によりコントラストを判定された各々の被写体像の中でコントラスト評価値が極大となるときの被写体像の位置とが略一致するように制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする電子撮像装置。
【請求項２】
撮影光学系を介して被写体像を結像する撮像手段と、
上記撮像手段に結像する被写体像のピント合わせのためのフォーカスレンズを自動調整する合焦制御手段と、
画像撮影を行うときの撮影画面内を移動する被写体像の移動速度を検出する検出手段と、
上記検出手段により検出された移動速度に基づいて、上記被写体像の移動位置を予測する予測手段と、
上記予測手段により予測された被写体像の移動位置に上記被写体像が位置した時に、上記被写体像にピント合わせを行うことができるように上記フォーカスレンズを制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする電子撮像装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記予測手段により予測された被写体像の移動位置と、ピント合わせを行う所定位置とを一致させることを特徴とする請求項２に記載の電子撮像装置。
【請求項４】
動体である上記被写体像の、移動中の任意の各時点における被写体像のコントラストをそれぞれ判定する判定手段を更に具備し、
上記制御手段は、上記判定手段の判定結果に従って、上記被写体像の中でコントラストの評価値が最大となる位置にピント合わせを行うことを特徴とする請求項２または３に記載の電子撮像装置。
【請求項５】
撮影画像を表示することができる表示手段を更に具備し、
上記被写体像を撮影したときに、上記表示手段は該被写体像を拡大表示することができることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電子撮像装置。
【請求項６】
上記所定位置は、撮影画面の中央部分であることを特徴とする請求項１または３に記載の電子撮像装置。
【請求項７】
撮影画面内の画像の検出を繰り返し行うことにより、撮影画面内の動体を繰り返し検出する検出手段と、
上記検出手段の検出結果に従って、上記撮影画面内の被写体像が主要被写体であるか否かの判定、及び上記検出手段により繰り返し検出されたそれぞれの被写体像についてコントラスト判定を行う判定手段と、
上記判定手段によって判定された各被写体像のコントラストのうち、コントラスト評価値が極大となるときの被写体像の位置を、撮影画面内の所望のピント合わせ位置と略一致させるように制御する制御部と、
を具備することを特徴とする電子撮像装置。
【請求項８】
上記判定手段は、上記被写体が撮影画面中央に向かっているか否かの判定により、上記被写体が主要被写体であるか否かの判定を行うことを特徴とする請求項７に記載の電子撮像装置。
【請求項９】
上記判定手段は更に、上記検出手段の検出結果に基づいて、上記主要被写体が所定時間経過後に存在する位置を判定し、上記所定時間経過後の上記主要被写体にピントを合わせるピント合わせ制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の電子撮像装置。
【請求項１０】
上記画像撮影後に、上記被写体像を拡大表示することができる表示手段を更に具備することを特徴とする請求項７に記載の電子撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の電子カメラに搭載される電子撮像装置に関し、特に単純な構成で良好な合焦制御を行うことができる電子撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、撮像した画像信号をデジタル化してメモリに記憶可能なデジタルカメラ等の電子カメラが普及している。このようなカメラ技術のデジタル化の進展に伴って、被写体の画像信号そのものを利用して種々の制御を行う技術の提案が為されている。
【０００３】
ところで、電子カメラ等の画像記録装置においては、どの様な状態の被写体でも高精細な撮像画像を得るためには、ＡＦ機能（合焦制御機能）が特に重要となる。ＡＦ機能の性能は、被写体が動いている場合は特に重要であり、しかも実際の撮影においては、被写体が動いている状況は数多くある。たとえば、運動会における子供の写真、鉄道写真、カーレース写真、魚等を撮影する水中写真などは、主被写体が動体である。
【０００４】
したがって、デジタルカメラ等の電子カメラにおいては、ＡＦの高速化かつ高精度化を図ってＡＦ機能を向上させることが重要である。それを実現すれば、いかなる撮影モードにも対応可能で、高精細な被写体の撮像画像を得ることが可能となると言える。したがって、従来よりＡＦ機能を向上させる提案が数多くなされてきた。
【０００５】
従来、ＡＦ機能を向上させる提案としては、下記のものが知られている。
【０００６】
例えば特許文献１では、電子カメラにおいて、制御部は、撮影モード選択部によりタイムラグが優先させるモード（合焦時間の短縮を優先させる撮影モードであり、設定動体ＡＦモードや連射モード）が選択されているか否かを判断する。ここで、タイムラグ優先モードが選択されている場合には、パッシブ測距部に測距コマンドを送信して測距動作を開始させ、外光式ＡＦを行わせる。外光式ＡＦとは、撮影レンズとは異なる光路で、被写体からの反射光を受光する公知のパッシブ測距やアクティブ測距に基づくＡＦを行う方式である。
【０００７】
逆に、タイムラグ優先モードが選択されていない場合には、山登りコントラストＡＦを行わせるように制御する。山登りコントラストＡＦ方式とは、撮影レンズを通過した被写体光束を撮像素子で受光し、撮像出力の評価値が極大になるようにフォーカスレンズ位置を調節する方式である。
【０００８】
以上のように、特許文献１による技術では、山登りコントラストＡＦと外光ＡＦとの２つのＡＦ方式を、合焦時間の短縮を優先させる撮影モードの設定の有無に基づき適宜切り換え可能に構成したことで、タイムラグが好ましくないシーンでもシャッターチャンスを逃さない、高速かつ高精度のＡＦが可能な測距装置を可能としている。
【特許文献１】特開２００１−２５５４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、高速で高精度のＡＦが可能な測距装置を可能としたものの、外光式パッシブ測距を行うために、パッシブ光学系とパッシブＡＦセンサとから構成される測距モジュール（パッシブ測距部）を、新たに設ける必要があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、単純な構成を採りながら、特に被写体が動体の場合に、該被写体を高速で判定しての合焦制御を行うことで、動体である被写体を高輝度できれいに撮影することを可能とする電子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】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様による電子撮像装置は、撮影光学系を介して被写体像が結像される撮像手段の画像信号のコントラストを示す評価値が極大となるようにフォーカスレンズのピント合わせを自動調整する合焦制御手段と、画像撮影を行うときの撮影画面内を移動する被写体像を繰り返し検出する検出手段と、上記検出手段により繰り返し検出されたそれぞれの被写体像についてコントラストを判定する判定手段と、上記撮影画面内におけるピント位置を合わせる所定位置と、上記判定手段によりコントラストを判定された各々の被写体像の中でコントラスト評価値が極大となるときの被写体像の位置とが略一致するように制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明の第２の態様による電子撮像装置は、撮影光学系を介して被写体像を結像する撮像手段と、上記撮像手段に結像する被写体像のピント合わせのためのフォーカスレンズを自動調整する合焦制御手段と、画像撮影を行うときの撮影画面内を移動する被写体像の移動速度を検出する検出手段と、上記検出手段により検出された移動速度に基づいて、上記被写体像の移動位置を予測する予測手段と、上記予測手段により予測された被写体像の移動位置に上記被写体像が位置した時に、上記被写体像にピント合わせを行うことができるように上記フォーカスレンズを制御する制御手段と、を具備することを特徴とすることを特徴とする。
【００１３】
ここで、上記制御手段は、上記予測手段により予測された被写体像の移動位置と、ピント合わせを行う所定位置とを一致させることが好ましい。
【００１４】
また、動体である上記被写体像の、移動中の任意の各時点における被写体像のコントラストをそれぞれ判定する判定手段を更に具備し、上記制御手段は、上記判定手段の判定結果に従って、上記被写体像の中でコントラストの評価値が最大となる位置にピント合わせを行うことが好ましい。
【００１５】
あるいは、撮影画像を表示することができる表示手段を更に具備し、上記被写体像を撮影したときに、上記表示手段は該被写体像を拡大表示することができることが好ましい。
【００１６】
また、上記所定位置は、撮影画面の中央部分であることが好ましい。
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の第３の態様による電子撮像装置は、撮影画面内の画像の検出を繰り返し行うことにより、撮影画面内の動体を繰り返し検出する検出手段と、上記検出手段の検出結果に従って、上記撮影画面内の被写体像が主要被写体であるか否かの判定、及び上記検出手段により繰り返し検出されたそれぞれの被写体像についてコントラスト判定を行う判定手段と、上記判定手段によって判定された各被写体像のコントラストのうち、コントラスト評価値が極大となるときの被写体像の位置を、撮影画面内の所望のピント合わせ位置と略一致させるように制御する制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１８】
ここで、上記判定手段は、上記被写体が撮影画面中央に向かっているか否かの判定により、上記被写体が主要被写体であるか否かの判定を行うことが好ましい。
【００１９】
また、上記判定手段は更に、上記検出手段の検出結果に基づいて、上記主要被写体が所定時間経過後に存在する位置を判定し、上記所定時間経過後の上記主要被写体にピントを合わせるピント合わせ制御を行うことが好ましい。
【００２０】
あるいは、上記画像撮影後に、上記被写体像を拡大表示することができる表示手段を更に具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、単純な構成を採りながら、特に被写体が動体の場合に、該被写体を高速で判定しての合焦制御を行うことで、動体である被写体を高輝度できれいに撮影することを可能とする電子撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
［第１実施形態］
本実施形態の理解を容易にするために、画像の撮影状況に応じたピント合わせ制御について、従来の技術によるピント合わせ制御と、本実施形態に係る電子撮像装置のピント合わせ制御とを、前者については図７を用いて、後者については図１（ａ）及び図２とを用いて、両者のピント合わせ制御を対比しながら説明する。
【００２３】
まず、画像撮影の際に図７（ａ）に示すように、時刻ｔ０〜ｔ５の間に撮影画面４００中で被写体３００が動かない状況下では、図７（ｂ）のグラフに示すように、撮影レンズを駆動するレンズ駆動手段の位置（以降、ＬＤ位置と略称する。なお、ＬＤ位置の詳細については後述する。）を順次切り換えていけば、所定の位置（ここでは、例えばＬＤ位置がＬＤＰであるとする）においてピントが合い、被写体像がくっきりと結像し、このとき、図７（ｃ）に示すようにコントラストがピーク値をとる。したがって、時刻ｔ５においてＬＤ位置をこのＬＤＰの位置に再設定することでピント合わせをして撮影を行えば、ピントの良好な画像を撮影することが可能となる。
【００２４】
このように、図７（ａ）に示す状況のような、被写体３００が、撮影画面４００中のコントラスト検出エリア６００内で静止している状況であれば、上述のようなピント合わせ制御により、コントラスト評価値が高い画像撮影を行うことが可能である。つまり、図７（ｂ），（ｃ）の各グラフに示すように、コントラスト検出エリア６００内のコントラスト変化に従いながら、撮影レンズのピント位置を切り換える制御で十分である。
【００２５】
しかしながら、図７（ｄ）に示す状況のように、被写体３が動体である場合は、被写体が、コントラスト検出エリア６００に留まっていない為、上述のようなピント合わせ制御の技術では、正しいピント合わせが不可能である。例えば、図７（ｄ）に示す状況のように、時刻ｔ０の時点から時刻ｔ３までの間に、被写体が動いている状況を考える。このような状況下では、上述のようなピント合わせ制御を行うと、コントラストがピーク値を迎える前に、被写体の移動によって、該被写体がコントラスト検出エリア６から外れてしまうため、コントラストが大幅に低下してしまう（図７（ｅ），（ｆ）参照）。このような場合は、動作制御を行う演算制御回路が、コントラスト判定を行うコントラスト判定手段からの出力から、コントラストはこれ以上上昇しないとして誤ったピント位置で撮影制御に入ってしまったり、コントラストが低すぎてピント合わせ不能となってしまう。本発明は、このような事情に鑑みてなされたものである。
【００２６】
以下、本発明の電子撮像装置における、ピント合わせ制御について説明する。本実施形態においては、図１（ａ）に示すようにコントラスト検出エリア６を、被写体の動きに合わせて追尾させる。つまり、コントラスト検出エリア６が、被写体の動きに合わせて移動することになる（ここでは、移動距離Δｘ０）。このように、コントラスト検出エリア６が、被写体の動きに合わせて被写体を追尾するため、被写体が動く場合であっても、正確なピント合わせの制御を行うことが可能となる（図２（ａ），（ｂ）参照）。
【００２７】
なお、上述の制御を行う場合には、実際には図２（ｃ）に示すように、コントラスト検出エリア６の位置を所定の距離だけ切り換えていく（ここでは、同図に示すように、上記所定の距離をΔｘとする）。
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態に係る電子撮像装置を説明する。
【００２９】
図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電子撮像装置を用いたカメラの構成をブロック図で示した図である。以下、図１（ｂ）を用いて本発明の第１実施形態を説明する。
【００３０】
まず、撮像素子（イメージャ）８が、撮影レンズ１０を介して取得した被写体３の光像を、電気信号に変換する。この変換により得られる電気信号は、アナログ電気信号であるが、Ａ／Ｄ変換手段８ａによりデジタル信号の画像データに更に変換され、画像処理手段１へと到る。また、演算制御回路２ａが画像処理手段１を介して、上記画像データを表示手段１２（例えばＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示装置）へ出力することによって、上記画像データを表示手段１２に表示することが可能である。また、画像処理手段１は、映像信号圧縮手段（不図示）を有し、上述のようにして取得した、デジタル信号である画像データを圧縮することにより、データ容量を小さくして記録手段１４に出力し記録する。
【００３１】
画像処理手段１は、変化検出手段１６に画像データを出力する。ここで、該画像データとは、上記映像信号圧縮手段（不図示）による圧縮処理を受ける前の画像データである。なお、上記映像信号圧縮手段（不図示）による圧縮処理を受けた後の画像データにおいても勿論上述の動作制御は可能である。
【００３２】
上記変化検出手段１６は、被写体像の特定の動きのパターンの時間変化を検出し、上記画像データ中の変化する部分を判定し、動き予測手段１８に出力する。該動き予測手段１８においては、変化検出手段１６からの出力をもとに、動体である主被写体が、どの位置に向かっているのかを予測し、その予測結果をコントラスト判定手段２０に出力する。
【００３３】
さらに、画像処理手段１は、コントラスト判定手段２０にも、上述の画像データを出力する。コントラスト判定手段２０は、コントラストのピーク値を見つける山登りＡＦ（合焦制御）を行うのに不可欠であるコントラストの判定を行う。つまり、コントラスト判定手段２０は、画像処理手段１から出力される画像データ及び上記動き予測手段１８による予測結果より、上記画像データのコントラストに関する判定を行い、その判定結果を演算制御回路（ＣＰＵ）２ａに出力する。
【００３４】
演算制御回路（ＣＰＵ）２ａは、上記コントラスト判定手段２０の出力に従って、撮影レンズ１０の位置を切り換えることができるレンズ駆動手段（以降、ＬＤ手段またはＬＤと略称する）１０ａを制御することにより、撮影レンズ１０のピント位置を制御する。なお、レンズ駆動手段１０ａは、モーター（不図示）及びレンズ位置エンコーダー（不図示）を有する構成を採る。また、ＬＤ位置と撮影レンズ位置とは連動しているため、ＬＤ位置をシフトさせる場合及びＬＤ位置の設定をする場合は、撮影レンズの位置も、ＬＤ位置に対応して移動している。したがって、以降ＬＤ位置を移動させる旨の記述は、それに対応して撮影レンズの位置も移動していることをも意味する。
【００３５】
上述のような演算制御回路（ＣＰＵ）２ａが、本実施形態に係る電子撮像装置の各構成要素を、所定のプログラムに従った制御をすることによって、上記各構成要素において、デジタル信号である画像データの判定、検出及び処理が行われる。
【００３６】
以降、上記変化検出手段１６、上記動き予測手段１８、上記コントラスト判定手段２０及び上記演算制御回路（ＣＰＵ）２ａとから構成される部分（図１における破線部内）を、制御部２と称する。
【００３７】
図３は、本実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を示すフローチャートである。以下、図３に示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を説明する。
【００３８】
なお、図１（ｂ）中の参照番号２ｂは、カメラのレリーズボタンを示しており、ここでは、該レリーズボタン２ｂの操作に応答して、図３に示すフローチャートの動作が実施されて、ピントが合った時点で自動的に露出が行われるものとして説明する。勿論、レリーズボタン２ｂを２段スイッチとし、１段目のスイッチのオンで動作を開始して、ピントが合った後にそれを操作者に告知して、２段目のスイッチのオンで露出を行うように構成しても構わない。
【００３９】
まず、Ｓ１において、演算制御回路２ａが、ＬＤ位置を示す変数ｎを初期化する（ｎ→０）。それに伴い、ＬＤ位置ＬＤｎもＬＤ０へと初期化される（Ｓ２）。
【００４０】
続くＳ３では、演算制御回路２ａの制御により、ＬＤ０のＬＤ位置に設定された撮影レンズ１０を介して撮像素子８による撮影画面の撮影を行い、画像処理手段１は、Ａ／Ｄ変換手段８ａによってデジタル化した画像データを撮影画面イメージＩｎ（この場合、ｎ＝０であるので、Ｉ０）として取得する。また、変化検出手段１６は、画像処理手段１から与えられる上記撮影画面イメージＩ０から、最初のコントラスト検出エリア６である画面中央部の所定サイズの領域の像イメージを、参照像イメージＩｒｅｆとして取得し、保持しておく。このＳ３での動作制御は、撮影者は、通常は画面中央に主被写体が来るようにカメラを構えていると考えてのステップである。また、動き予測手段１８は、最初であるので予測は行わない。
【００４１】
従って、Ｓ４において、演算制御回路２ａの制御により、コントラスト判定手段２０は、上記画像処理手段１より与えられる撮影画面イメージＩ０から、上記動き予測手段１８から指示される検出領域、この場合は上記コントラスト検出エリア６に相当する画面中応部の画像データからコントラスト信号Ｃｎ（この場合は、ｎ＝０であるので、Ｃ０）を検出する。
【００４２】
続くＳ５において、コントラスト判定手段２０からの出力より、演算制御回路２ａが、画像データのコントラストのピークを見つけたか否かを判定する。したがって、このステップにおいては当然、最初はＮ分岐されることとなる。
【００４３】
Ｓ５においてＮ分岐されると、Ｓ１１へ進む。Ｓ１１では、演算制御回路２ａが、ＬＤ位置を示す変数ｎをインクリメントする。さらに、続くＳ１２において、演算制御回路２ａが、前ステップであるＳ１１でのＬＤ位置を示す変数ｎのインクリメントに対応して、ＬＤ位置をＬＤｎの位置にシフトさせる（図２（ａ）参照）。
【００４４】
続くＳ１３においては、上記Ｓ１２でＬＤｎのＬＤ位置にシフトされた撮影レンズ１０を介して撮像素子８により撮影を行い、画像処理手段１は、撮影画面イメージＩｎを検出する。そして、Ｓ１４において、変化検出手段１６は、上記画像処理手段１から与えられる撮影画面イメージＩｎから、上記Ｓ３において取得保持した参照像イメージＩｒｅｆと類似の画像データを検出する。そして、動き予測手段１８は、その変化検出手段１６の出力により、動体である主被写体が、どの位置に向かっているのかを予測し、その予測結果を、コントラスト検出エリア６の現在位置からの移動距離Δｘ（図２（ｃ）参照）として、コントラスト判定手段２０に与える。これにより、コントラスト判定手段２０は、Ｓ１５において、画像処理手段１より与えられる撮影画面イメージＩｎから、上記動き予測手段１８より与えられた移動距離Δｘ分だけシフトしたコントラスト検出エリア６部分のコントラストＣｎを検出する。そして、再び上記Ｓ５へ戻る。
【００４５】
フローチャートに示すように、上述のＳ１１乃至Ｓ１５のステップを、Ｓ５において画像データのコントラストのピーク値が見つかったと判定されるまで繰り返す。即ち、徐々にＬＤ位置を代えながら撮影画面イメージＩｎを取得し、コントラスト検出エリア６部分を必要に応じて移動させながら、コントラスト判定を行っていく。この繰り返しにより、図２（ｂ）に示すようなコントラスト推移を把握することができ、動く被写体を追尾してのコントラスト判定が可能となる。
【００４６】
そして、Ｓ５において、演算制御回路２ａが、コントラスト判定手段２０の出力から、画像データのコントラストのピーク値が見つかったと判定する場合は、Ｓ６にＹ分岐する。Ｓ６では、演算制御回路２ａが、コントラストがピーク値となるレンズの位置ＬＤｎ−１に撮影レンズ位置を再設定する。つまり、図２（ｂ）に示すようにコントラストが上昇していき、その後に下降してはじめてピーク値が分かるものであるから、ピーク値が見つかったということは、即ち、そのときのＬＤ位置であるＬＤｎは、コントラストがピーク値となる位置から行き過ぎた位置であるということである。従って、このＳ６において、一つ前のＬＤ位置ＬＤｎ−１に撮影レンズ位置を再設定するものである。そして、続くＳ７において、演算制御回路２ａが露出制御を行って、画像撮影を行い、Ｓ８へ進む。このＳ７における露出制御では、光量の調整を行うことにより、画像データにおける主被写体のコントラストを更に最適化するように制御を行う。
【００４７】
Ｓ８においては、演算制御回路２ａの制御により、画像処理手段１が、上述のステップにより取得した画像データを圧縮する。この圧縮された画像データは、続くＳ９において、画像処理手段１から記録手段１４へ送られ、記録手段１４に記録される。
【００４８】
なお、図３のフローチャートには記していないが、上述のように撮影した画像を表示手段１２に表示することができるのは、勿論である。
【００４９】
以上説明したように、本発明の第１実施形態によれば、合焦制御においては、撮像素子（イメージャ）８による被写体の映像信号を有効利用する山登りＡＦ方式のみを用いるため、測距のための新たな部品を追加しない単純な構成でありながら、特に被写体が動体である場合に、該被写体を追尾しつつ、該被写体が良いコントラストになるようにピントを合わせるよう撮影レンズの位置を制御する。これにより、動体である被写体を高速で判定しながらのピント合わせを行うことで、動体である被写体を、良好なコントラストで撮影することが可能となる電子撮像装置を提供することができる。
【００５０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電子撮像装置について説明する。なお、第１実施形態に係る電子撮像装置と同様の構成部分については、図示及び説明は省略する。以下、図面を用いて本実施形態に係る電子撮像装置について説明する。
【００５１】
図４及び図５は、本実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を示したフローチャートである。本実施形態に係る電子撮像装置では、動体である被写体の移動速度を判定し、その判定結果に従った動作制御を行うことにより撮影を行う。これにより、例えば図６（ａ）に示すように、撮影画面内の所定位置（ここでは中央）に被写体が来た時に露出を行うように制御することにより、撮影者の望む構図（ここでは、撮影画面中央に被写体）での画像撮影を可能とする。
【００５２】
以下、図４及び図５のフローチャートを用いて、本実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を説明する。
【００５３】
なお、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様、レリーズボタン２ｂの操作に応答して、これらのフローチャートに示す動作が開始されて、ピントが合った時点で自動的に露出が行われるものとして説明するが、レリーズボタン２ｂを２段スイッチとし、１段目のスイッチのオンで動作を開始して、ピントが合った後にそれを操作者に告知し、２段目のスイッチのオンで露出を行うように構成しても勿論構わない。
【００５４】
まず、Ｓ２０において、演算制御回路２ａが、変数ｎとＬＤ位置を初期化（本実施形態においては、変数ｎの初期値を−１とする。すなわち、本ステップにおいては、ｎ→−１及びＬＤｎ→ＬＤ−１）する。続くＳ２１では、演算制御回路２ａの制御により、計時手段（不図示）が、時間の計測を開始する。
【００５５】
続くＳ２２では、演算制御回路２ａの制御により、ＬＤ−１のＬＤ位置に設定された撮影レンズ１０を介して、撮像素子８による撮影画面の撮影を行い、画像処理手段１は、Ａ／Ｄ変換手段８ａによってデジタル化した画像データを撮影画面イメージＩ−１として取得する。
【００５６】
続くＳ２３では、演算制御回路２ａが、計時手段（不図示）による計時情報を参照し、Δｔだけ時間の経過を待つ。
【００５７】
Ｓ２４では、演算制御回路２ａが、変数ｎの値を１だけインクリメントする。すなわち、本ステップにおいては、ｎ→０及びＬＤｎ→ＬＤ０とする。続くＳ２５において、演算制御回路２ａの制御により、ＬＤ位置としてＬＤ０に設定された撮影レンズ１０を介して撮像素子８による撮影画面の撮影を行い、画像処理手段１は、Ａ／Ｄ変換手段８ａによってデジタル化した画像データを撮影画面イメージＩ０として取得する。
【００５８】
続くＳ２６において、変化検出手段１６は、Ｓ２２及びＳ２５で取得した撮影画面イメージであるＩ−１とＩ０とを用いて、時間Δｔの間に画像データの変化した部分を判定する。また、この変化した部分の撮影画面イメージＩ０における画像データを参照像イメージＩｒｅｆとして保持しておく。
【００５９】
上記Ｓ２６において判定された、画像データの変化部分は、被写体である動体と考えられるので、続くＳ２７では、変化検出手段１６が、その被写体の時間Δｔ経過後の位置ｘ０を検出し、Ｓ２８では、動き予測手段１８が、その変化検出手段１６で検出した上記位置ｘ０にコントラスト検出エリア６を設定する。これにより、コントラスト判定手段２０は、上記画像処理手段１より与えられる撮影画面イメージＩ０における、その動き予測手段１８から指示される検出領域、即ちコントラスト検出エリア６に相当する画像データからコントラスト信号Ｃ０を検出する。さらに、Ｓ２９において、演算制御回路２ａが、時間Δｔの間の被写体の移動距離Δｘを検出する。
【００６０】
続くＳ３０は、被写体である動体が撮影画面中央に向かっているか否かを、動き予測手段１８が判断するステップである。ここで、動体が撮影画面中央に向かっていると判断する場合は、該動体は主被写体であると考えられる。従って、この場合はＹ分岐してＳ３１へ進み、以降ピント合わせを行うステップを辿る。なお、動体が複数存在する場合には、撮影画面中央に向かっているものを主要被写体と判別する。
【００６１】
一方、動体が、撮影画面中央以外の方向に向かっていると判断される場合は、Ｎ分岐してＳ２０へ戻る（この場合の動作制御を待ち伏せモードと呼び、上述したＳ２０以降のステップを繰り返し行う。）。
【００６２】
上記Ｓ３０において動体が主被写体であると判定された後、Ｓ３１では演算制御回路２ａが、計時手段（不図示）による時間の計測をリセットし、新たに計時をスタートさせる。これ以降、動体である主被写体の移動速度に応じた動作制御のステップに入る。
【００６３】
まず、Ｓ３２において、撮影画面中央において被写体を捉えての撮影ができるか否かを、演算制御回路２ａが次式に基づいて判断する。
【数１】
2006191237.tif 000003
【００６４】
なお、（式１）におけるｔ１は、撮影レンズを最速で動かした場合においても、ピント合わせにかかってしまう時間を示している。このステップは、機械的な速度性能の制限によって、撮影画面中央付近で被写体を捉えての撮影が可能な程度の速度で被写体が移動しているかどうかを確認するものである。
【００６５】
上記（式１）が成立する場合は、動体である被写体の移動速度Δｘ／Δｔの値が大きすぎる為に、被写体を追尾してのピント合わせができない場合である。この場合は、Ｙ分岐してＳ５０へ進む。
【００６６】
Ｓ５０においては、撮影レンズを所定位置（よく撮影が行われる被写体距離に対応する位置）に移動させる。つまり、機械的な速度性能の制限によって被写体を追尾してのピント合わせができない場合は、後述するようにして、その所定位置に被写体が来るのに要する時間を待って露出するものである。なお、この所定位置として、例えば全焦点位置（パンフォーカス位置）を用いても勿論よい。
【００６７】
一方、上記Ｓ３２において、演算制御回路２ａが、（式１）が成立しないと判断した場合は、撮影画面中央で被写体を捉えての撮影ができる場合である。この場合は、Ｓ３２をＮ分岐してＳ３３へ進む。Ｓ３３は、山登りＡＦを行えるか否かを判定するステップであり、該判定は、演算制御回路２ａが、次式に基づいて行う。
【数２】
2006191237.tif 000004
【００６８】
なお、（式２）におけるｔ２は、山登りＡＦを最も速く行う場合に要する時間を示す。このステップは、上記時間ｔ２の間に、電気的な速度性能の制限によって決まる移動量を超えて、被写体が移動してしまわないかどうかを確認するものである。
【００６９】
上記Ｓ３３において、演算制御回路２ａが、（式２）が成立しないと判断した場合は、主被写体の被写体位置が、上記時間ｔ２の間に、大きくずれない場合である。この場合は、山登りＡＦを行うことが可能である。このとき、Ｓ３３をＮ分岐してＳ３４へ進む。これに対して、上記Ｓ３３において、演算制御回路２ａが、（式２）が成立すると判断した場合は、電気的な速度性能の制限によって、山登りＡＦを行うことができない場合である。この場合は、Ｓ３３をＹ分岐してＳ４１へ進む。
【００７０】
ここで、まず、上記Ｓ３３をＮ分岐してＳ３４へ進む場合を説明していく。
【００７１】
Ｓ３４においては、演算制御回路２ａが、ＬＤの位置を示す変数ｎの値を１とする。すなわち、本ステップにおいては、演算制御回路２ａが、ｎ→１とする動作制御をとる。
【００７２】
次にＳ３７は、コントラスト判定手段２０からの出力より、演算制御回路２ａが、画像データのコントラストのピーク値を見つけたか否かを判定するステップである。したがって、このステップにおいては当然、最初はＮ分岐されることとなる。
【００７３】
Ｓ３７において、演算制御回路２ａが、撮影画面イメージＩｎのコントラストのピーク値がまだ発見されていないと判定した場合は、Ｎ分岐してＳ５２へ進む。
【００７４】
Ｓ５２では、レンズ駆動手段１０ａの制御により、撮影レンズ１０を微小駆動（ここでは、距離ΔＬＤだけ駆動）させ、ＬＤ位置をＬＤｎの位置にシフトする。
【００７５】
続くＳ５３においては、上記Ｓ５２でＬＤｎのＬＤ位置にシフトされた撮影レンズ１０を介して撮像素子８により撮影を行い、画像処理手段１は、撮影画面イメージＩｎを検出する。
【００７６】
Ｓ５４では、変化検出手段１６は、撮影画面イメージＩｎから、上記Ｓ５３において取得保持した参照像イメージＩｒｅｆと類似の画像データを検出し、動き予測手段１８は、その変化検出手段１６の出力により、動体である主被写体が、どの位置に向かっているのかを予測し、その結果として、コントラスト検出エリアの現在位置からの移動距離Δｘを求める。
【００７７】
Ｓ５５においては、演算回路２ａが、上述のＳ５４で求まった被写体の移動距離Δｘと、上記ｘ０との大小を比較する。ここで、Δｘ＞ｘ０が成立するのであれば、撮影のタイミングが間に合わないとして、Ｙ分岐してＳ５０へ進む。逆に、Δｘ＞ｘ０が不成立であれば、Ｎ分岐してＳ５６へ進む。Ｓ５０においては、前述したように、撮影レンズを所定位置（よく撮影が行われる被写体距離に対応する位置）に移動させる。
【００７８】
Ｓ５５をＮ分岐してＳ５６に進んだ場合は、コントラスト判定手段２０は、画像処理手段１より与えられる撮影画面イメージＩｎから、上記Ｓ５４で上記動き予測手段１８が求めた移動距離Δｘ分だけシフトしたコントラスト検出エリア６部分のコントラストＣｎを検出する。このようにコントラスト判定していくことにより、被写体である動体に追従したピント合わせが可能となる。
【００７９】
次にＳ５７では、演算制御回路２ａが、変数ｎを１だけインクリメントする。続くＳ５８において、演算制御回路２ａが、変数ｎの値と所定の値であるｎ１との大小を次式により比較する。
【数３】
2006191237.tif 000005
【００８０】
（式３）が成立する場合は、ピント合わせに要する時間が想定していた時間より掛かり過ぎるとして、Ｙ分岐してＳ５０に進む。
【００８１】
一方、上記Ｓ５８において、演算制御回路２ａが、（式３）が成立しないという判断をした場合は、Ｎ分岐して再びＳ３７へ進み、画像データのコントラストのピーク値が見つかったか否かの判定を行う。上述のＳ５２乃至Ｓ５８のステップは、Ｓ３６において演算制御回路２ａが、画像データにおけるコントラストのピーク値が見つかったと判定するまで繰り返される。
【００８２】
そして、上記Ｓ３７において、演算制御回路２ａが、撮影画面イメージのコントラストのピーク値が、既に発見されていると判定した場合は、Ｙ分岐してＳ３８へ進む。Ｓ３８では、演算制御回路２ａが、コントラストがピーク値となるレンズ位置ＬＤｎ−１に撮影レンズを設定し、Ｓ６０へ進む（Ｓ６０以降のステップの説明は後述する）。
【００８３】
なお、上記Ｓ３８においてレンズ位置をＬＤｎ−１に設定するのは、上記第１実施形態で説明した理由による。
【００８４】
次に、上記Ｓ３３においてＹ分岐する場合を説明する。Ｓ３４においてＹ分岐する場合は、被写体の移動速度が、山登り式ＡＦを行うことが出来ない程速く、しかしながら撮影画面中央で被写体を捉えきれない程には速くない場合である。
【００８５】
このような場合には、例えば３点のＬＤ位置（うち１点は、Ｓ２０で設定された初期ピント位置とする）でのコントラスト検出を行い、それらの中から最も高コントラストのときの撮影レンズの位置、即ちそれに対応したＬＤ位置に設定して露出制御へ進む。ここで、上記３点のＬＤ位置のうち、初期ピント位置ＬＤ０以外のピント位置に対応するＬＤ位置を、ＬＤＦ１，ＬＤＦ２とする。以下、この動作制御を採る場合を説明する。
【００８６】
まず、Ｓ４１において、演算制御回路２ａが、ＬＤ位置をＬＤＦ１に設定してピント合わせ制御を行う。次にＳ４２において、計時手段（不図示）の出力を参照し、演算制御回路２ａが、所定時間Δｔだけ時間経過を待つ制御を行う。なお、被写体が等速で移動しているとすると、Ｓ４２及び後述するＳ４５でのΔｔと上記Ｓ２３でのΔｔとを一致させておくことにより、Δｔ後には、Ｓ２９で求められた変化量Δｘと同方向同距離シフトした位置に該被写体が存在すると予測することができる。
【００８７】
従って、上記所定時間Δｔ経過後、続くＳ４３において、撮像画面イメージＩＦ１を取得し、コントラスト判定手段２０は、被写体がΔｘだけシフトした部分（Δｔだけ時間経過後の被写体の位置）にコントラスト検出エリアを設定して、その撮像画面イメージＩＦ１の当該エリアの画像データからコントラスト信号ＣＦ１を検出する。
【００８８】
さらにＳ４４において、演算制御回路２ａが、ＬＤ位置をＬＤＦ２にピント合わせを行う。続くＳ４５において、計時手段（不図示）の出力により演算制御回路２ａが、所定時間Δｔだけ時間経過を待つ。
【００８９】
その後、Ｓ４６において、撮像画面イメージＩＦ２を取得し、コントラスト判定手段２０は、被写体が更にΔｘだけシフトした部分（Δｔだけ時間経過後の被写体の位置）の画像データからコントラスト信号ＣＦ２を検出する。
【００９０】
Ｓ４７では、演算制御回路２ａが、上述のように求めたＣ０，ＣＦ１，ＣＦ２（Ｓ２０で設定された初期ピント位置、Ｓ４１において設定されたピント位置及びＳ４４において設定されたピント位置）のうち、最も高コントラストであったときのＬＤ位置に設定してピント合わせを行い、Ｓ６０へ進む。
【００９１】
上述した、Ｓ３７、Ｓ４７及びＳ５０の各ステップを経た後は、Ｓ６０へ進む。Ｓ６０は、演算制御回路２ａが、次に示す（式４）を用いて、所望位置（ここでは撮影画面中央）まで被写体が移動するのに要する時間が経過したか否かを判定するステップである。
【数４】
2006191237.tif 000006
【００９２】
ここで、経過時間ｔが（式４）を満たす場合には、被写体位置が未だ所望位置（ここでは、撮影画面中央）となっていないと判断し、Ｙ分岐してＳ６０へループして露出タイミングを待ち、経過時間ｔが上式を満たさなくなったときにＮ分岐してＳ６１へ進むこととなる。
【００９３】
経過時間ｔが上式を満たさない場合は、被写体位置が所望位置（ここでは、撮影画面中央）となっていると判断し、Ｓ６１へＮ分岐してすぐに露出制御を行う。
【００９４】
いずれにせよ、主被写体が、所望位置（ここでは、撮影画面の中央）に来たタイミングで、Ｓ６１以降の動作制御が実行されるフローチャートとなっている。
【００９５】
Ｓ６１は露出制御を行うステップであり、演算制御回路２ａの制御により行われる。
【００９６】
続くＳ６２においては、演算制御回路２ａの制御により、画像処理手段１が、Ｓ６１にて取得した画像データを圧縮する。この圧縮した画像データは、続くＳ６３において、画像処理手段１から記録手段１４へ送られ、記録手段１４に記録される。
【００９７】
さらに、Ｓ６４にて、演算制御回路２ａが、表示手段１２に撮影画像所望位置の拡大表示（図６（ｂ）参照）を行う制御をする。このＳ６４により、何に対してピントを合わせて露出の制御を行ったか、また、それらの動作制御が正しくなされたかを確認することができる。しかも、拡大表示されるため、ピントがずれていないか等を即座に判断することができる。
【００９８】
以上説明したように、本発明の第２実施形態によれば、被写体の移動速度を判定し、その移動速度に応じた最も相応しいピント合わせ方法を自動的に選択及び実行することにより、被写体がどのような移動速度であっても、最善のピント合わせ方法による画像撮影を行うことができる電子撮像装置を提供することができる。
【００９９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】（ａ）はコントラスト検出エリアが、被写体の動きに合わせて移動する（ここでは、移動距離Δｘ０）様子を示した図である。（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る電子撮像装置を用いたカメラの構成を示したブロック図である。
【図２】（ａ）は、正確なピント合わせを行う場合の、ＬＤ位置の推移を表すグラフである。（ｂ）は、正確なピント合わせを行う場合の、コントラストの推移を表すグラフである。（ｃ）は、正確なピント合わせを行う場合の、ピント合わせエリアの推移を表すグラフである。
【図３】本発明の第１実施形態に係る電子撮像装置の、動作制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を示した、一連のフローチャートの第１の部分を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電子撮像装置の動作制御を示した、一連のフローチャートの第２の部分を示す図である。
【図６】（ａ）は、撮影画面内の所定位置（ここでは中央）に被写体が来た時に露出を行うように制御することにより、撮影者の望む構図（ここでは、撮影画面中央に被写体）での画像撮影をする際の、被写体移動の推移を示す図である。（ｂ）は、演算制御回路により、表示手段に撮影画像所定位置の拡大表示が行われた場合の実際の画面例を示した図である。
【図７】（ａ）は、被写体が、撮影画面中のコントラスト検出エリア内で静止している状況を示す図である。（ｂ）は、レンズ駆動手段の位置の推移を表すグラフである。（ｃ）は、コントラストの推移を表すグラフである。（ｄ）は、被写体が、動体であるためにコントラスト検出エリア内に留まっていない状況を示す図である。（ｅ）は、被写体が動体である場合において、ピント合わせ失敗時のＬＤ位置の推移を表すグラフである。（ｆ）は、被写体が動体である場合において、ピント合わせ失敗時のコントラストの推移を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１０１】
１…画像処理手段、  ２…制御部、  ２ａ…演算制御回路、  ３…被写体、  ６…コントラスト検出エリア、  ８…撮像素子、  ８ａ…Ａ／Ｄ変換手段、  １０…撮影レンズ、  １０ａ…レンズ駆動手段、  １２…表示手段、  １４…記録手段、  １６…変化検出手段、  １８…動き予測手段、  ２０…コントラスト判定手段。
【図１】
2006191237.tif 000007
【図２】
2006191237.tif 000008
【図３】
2006191237.tif 000009
【図４】
2006191237.tif 000010
【図５】
2006191237.tif 000011
【図６】
2006191237.tif 000012
【図７】
2006191237.tif 000013