(57)【要約】【課題】ＡＦ動作を行う場合に、動作開始位置へ移動中も焦点位置の検出を行うことにより、高速にＡＦ処理することができる撮像装置および撮像方法を得る。【解決手段】撮像レンズを通過してきた被写体からの光を受光する撮像素子１０１と、撮像レンズを移動させるレンズ移動手段、撮像素子１０１から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有し、自動焦点検出手段は、レンズ移動手段が撮像レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際に画像データからＡＦ評価値を取得し、その結果より自動焦点検出の開始位置を決定する開始位置決定手段を持つ。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像レンズを通過してきた被写体からの光を受光する撮像素子と、上記撮像レンズを移動させるレンズ移動手段と、上記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、
上記自動焦点検出手段は、上記レンズ移動手段が上記撮像レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際に上記画像データからＡＦ評価値を取得し、
上記ＡＦ評価値に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定する開始位置決定手段を備えること特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記開始位置決定手段は、自動焦点検出の仮開始位置に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記レンズ移動手段により焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際の上記撮像レンズの移動方向は、バックラッシュが影響する方向であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
上記開始位置決定手段は、ＡＦ評価値の増減を判断することにより自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項５】
上記開始位決定手段は、ＡＦ評価値より算出される平滑微分演算結果より自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
上記開始位置決定手段は、所定の条件に応じてレンズ移動手段の移動速度を可変すること特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
上記所定の条件とは、現在のレンズ位置によって定まる条件であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項８】
上記所定の条件とは、撮像装置の撮影モードによって定まる条件であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項９】
上記所定の条件とは、撮像レンズの焦点距離によって定まる条件であることを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記仮開始位置がレンズ移動範囲の限界位置に近い場合、仮開始位置を拡張することを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記限界位置が至近側である場合、上記仮開始位置をマクロ領域まで拡張することを特徴とする請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
撮像レンズを通過してきた被写体の光を撮像素子で受光しこの撮像素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出工程、決定された焦点位置に向かって上記撮像レンズを移動させるレンズ移動工程、を有する撮像方法において、
上記自動焦点検出工程は、レンズ移動手段が上記撮像レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際に上記画像データからＡＦ評価値を取得し、上記ＡＦ評価値に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定する開始位置決定工程を持つことを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】
上記開始位置決定工程は、自動焦点検出の仮開始位置に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１２記載の撮像方法。
【請求項１４】
上記レンズ移動工程により焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際の上記撮影レンズの移動方向は、バックラッシュが影響する方向であることを特徴とする請求項１２記載の撮像方法。
【請求項１５】
上記開始位置決定工程は、ＡＦ評価値データの増減を判断することにより自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１２記載の撮像方法。
【請求項１６】
上記開始位置決定工程は、ＡＦ評価値データより算出される平滑微分演算結果より自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする請求項１２記載の撮像方法。
【請求項１７】
上記開始位置決定工程は所定の条件に応じてレンズの移動速度を可変すること特徴とする請求項１２乃至１６のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１８】
上記所定の条件とは、現在のレンズ位置によって定まる条件であることを特徴とする請求項１７記載の撮像方法。
【請求項１９】
上記所定の条件とは、撮像方法の撮影モードによって定まる条件であることを特徴とする請求項１７記載の撮像方法。
【請求項２０】
上記所定の条件とは、撮像レンズの焦点距離によって定まる条件であることを特徴とする請求項１９記載の撮像方法。
【請求項２１】
上記仮開始位置がレンズ移動範囲の限界位置に近い場合、上記仮開始位置を拡張することを特徴とする請求項１３記載の撮像方法。
【請求項２２】
上記限界位置が至近距離に合焦する側である場合、上記仮開始位置をマクロ領域まで拡張することを特徴とする請求項２１記載の撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点機能を有する撮像装置および撮像方法に関するものであって、合焦のための駆動範囲が広いレンズユニットを具備していても、レンズユニットが合焦動作開始位置へ移動中においても被写体を検出し、その結果によって開始位置を決定することにより、焦点検出時間を短縮することができるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルスチルカメラ等の撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下「ＡＦ」という）装置を搭載している。ＡＦ装置が用いるＡＦ制御方法の一例として、山登りＡＦ制御方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この山登りＡＦ制御方法は、撮像素子が出力する映像信号から近接画素の輝度差の積分値を求め、この積分値を、合焦度合いを示すＡＦ評価値とする方式である。被写体が合焦状態にあるときは映像信号における被写体の輪郭部分ははっきりしているため、この映像信号における近接画素間の輝度差は大きくなる。つまり、合焦状態ではＡＦ評価値は大きくなる。逆に、非合焦状態にあるときは被写体の輪郭部分がぼやけるため、この映像信号における近接画素間の輝度差は小さくなる。つまり、非合焦状態ではＡＦ評価値は小さくなる。
【０００３】
ＡＦ装置は、レンズを移動させながら、所定のタイミングないしは一定の時間間隔でそのときのレンズ位置での映像信号を取得してＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の最大値（ＡＦ評価値のピーク位置）を特定し、ＡＦ評価値が最大となる位置にレンズを移動して停止させることで、被写体に対して自動的に焦点を合わせるようになっている。このように、山登りＡＦ制御方法は、ＡＦ評価値のピーク位置を検出することによって被写体に対し焦点を合わせるようになっている。
【０００４】
従来一般的な山登りＡＦ制御方法は、一旦、レンズの移動範囲全体にわたりレンズを移動させてその間に最大のＡＦ評価値が得られるレンズ位置を特定し、この特定した位置までレンズを移動させるようになっている。より具体的には、ＡＦ動作の開始位置をレンズの移動範囲の中央位置としてまずこの位置までレンズを移動させ、この位置から一定の向き、例えば最近接合焦位置の方に向かって移動させた後、無限遠合焦位置の方に向かって反転移動させ、この間に最大のＡＦ評価値が得られるレンズ位置を特定するようになっている。しかしながら、このようなＡＦ制御方法によれば、ＡＦ動作に多くの時間を要し、シャッタチャンスを逃すことがあった。
【０００５】
近年、山登りＡＦ制御方法を改良し、より精度良くかつ高速に動作するＡＦ制御方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載されているＡＦ制御方法は、微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第一モードと、合焦位置に近づくまでは粗い間隔でＡＦ評価値をサンプリングし合焦位置付近では微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第二モードとを使い分けることで、ＡＦ処理を高速化し、より素早く被写体に焦点を合わせることができる方法である。
しかしながら、特許文献２に記載されているＡＦ制御方法の場合、粗い間隔でのＡＦ制御と、微小な間隔でのＡＦ制御の２回のＡＦ制御を行うため、フォーカス動作の高速化に関しては不十分で、更なる高速化が望まれている。
【０００６】
そこで、特許文献３に記載されている焦点調節装置が提案されている。この焦点調節装置は、一度合焦点させた後、再度焦点調節をする際に、前回の合焦位置での画像を記憶しておき、この記憶画像と現画像とを比較し、一致度が所定内である場合に、合焦サーチ範囲を狭めるようにしたものである。
しかしながら、特許文献３に記載されている焦点調節装置は、一度合焦していてその画像が記憶されていることを前提としており、時間の経過、被写体の変化には追従していないため、時間が経過して被写体が変化すると、特許文献３記載の発明の特徴を活かすことができなくなることが多く、実用上の効果は期待できない。
【０００７】
そのほか、従来の自動焦点調節装置全体にいえることは、動きの重いレンズでは合焦位置での停止精度が悪く、また、駆動パルスでは動きが悪い、動かすのに時間がかかる、あるいは動かない、といった問題がある。特に、バックラッシュなどによってガタつきがある場合、あるいはマクロ撮影可能なレンズのように駆動範囲が広いレンズにおいては、上記のような問題点が顕著である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のような従来技術の実情から、レンズが移動範囲のどの位置にあったとしても、被写体の合焦位置を推定してレンズを迅速に合焦位置まで移動させることができる技術の開発が望まれていた。
【０００９】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、ＡＦ動作を行う場合に、レンズが動作開始位置へ移動中もＡＦ評価値の取得を行うことにより、高速にＡＦ処理することができる撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、ＡＦ動作を行う場合に、レンズの移動速度、移動範囲等を可変しながら行うことにより、高速にＡＦ処理することができる撮像装置および撮像方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、さまざまな撮影条件に柔軟に対応してレンズの移動速度を可変することにより、高速にＡＦ処理することができる撮像装置および撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、撮像レンズを通過してきた被写体からの光を受光する撮像素子と、撮像レンズを移動させるレンズ移動手段と、撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、自動焦点検出手段は、レンズ移動手段が撮像レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際に画像データからＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定する開始位置決定手段を備えることを最も主要な特徴とする。
【００１１】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、開始位置決定手段は、自動焦点検出の仮開始位置に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、レンズ移動手段により焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際の撮像レンズの移動方向は、バックラッシュが影響する方向であることを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、開始位置決定手段は、ＡＦ評価値の増減を判断することにより自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、開始位決定手段は、ＡＦ評価値より算出される平滑微分演算結果より自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００１５】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、開始位置決定手段は、所定の条件に応じてレンズ移動手段の移動速度を可変することと特徴とする。
【００１６】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、所定の条件とは、現在のレンズ位置によって定まる条件であることを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、所定の条件とは、撮像装置の撮影モードによって定まる条件であることを特徴とする。
【００１８】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、所定の条件とは、撮像レンズの焦点距離によって定まる条件であることを特徴とする。
【００１９】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、仮開始位置がレンズ移動範囲の限界位置に近い場合、仮開始位置を拡張することを特徴とする。
【００２０】
また本発明は、上記の撮像装置に係るものであって、限界位置が至近側である場合、上記仮開始位置をマクロ領域まで拡張することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明に係る撮像方法は、撮像レンズを通過してきた被写体の光を撮像素子で受光しこの撮像素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出工程、決定された焦点位置に向かって撮像レンズを移動させるレンズ移動工程、を有する撮像方法において、自動焦点検出工程は、レンズ移動手段が撮像レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際に画像データからＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定する開始位置決定工程を持つことを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、開始位置決定工程は、自動焦点検出の仮開始位置に基づいて自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、レンズ移動工程により焦点検出動作開始位置に向かって駆動する際の撮影レンズの移動方向は、バックラッシュが影響する方向であることを特徴とする。
【００２４】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、開始位置決定工程は、ＡＦ評価値データの増減を判断することにより自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００２５】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、開始位置決定工程は、ＡＦ評価値データより算出される平滑微分演算結果より自動焦点検出の開始位置を決定することを特徴とする。
【００２６】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、開始位置決定工程は所定の条件に応じてレンズの移動速度を可変すること特徴とする。
【００２７】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、所定の条件とは、現在のレンズ位置によって定まる条件であることを特徴とする。
【００２８】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、所定の条件とは、撮像方法の撮影モードによって定まる条件であることを特徴とする。
【００２９】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、所定の条件とは、撮像レンズの焦点距離によって定まる条件であることを特徴とする。
【００３０】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、仮開始位置がレンズ移動範囲の限界位置に近い場合、仮開始位置を拡張することを特徴とする。
【００３１】
また本発明は、上記の撮像方法に係るものであって、限界位置が至近距離に合焦する側である場合、仮開始位置をマクロ領域まで拡張することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、レンズ移動手段が記撮影レンズを焦点検出動作開始位置に向かって駆動を開始すると同時に、自動焦点検出手段が画像データからＡＦ評価値を取得し、その結果より開始位置決定手段が自動焦点検出の開始位置を決定するため、高速にＡＦ処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る撮像装置であるカメラの例を示す正面図である。
【図２】上記カメラの平面図である。
【図３】上記カメラの背面図である。
【図４】上記撮像装置の電気的制御系統の例を示す機能ブロック図である。
【図５】上記撮像装置の表示素子に表示される通常のＡＦ枠を示す図である。
【図６】本発明に係る撮像装置のファインダモード処理時の動作を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る撮像装置の一実施例におけるＡＦ開始スキャン処理動作を示すフローチャートである。
【図８】上記実施例におけるフォーカス速度設定処理動作を示すフローチャートである。
【図９】上記実施例における自動焦点検出開始位置判定処理動作を示すフローチャートである。
【図１０】上記実施例におけるＡＦ処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】ＡＦ評価結果を示すグラフであって、（ａ）はＬＶ１０のとき、（ｂ）はＬＶ８のときのグラフである。
【図１２】上記ＡＦ評価を平滑微分した結果を示すグラフであって、（ａ）はＬＶ１０のとき、（ｂ）はＬＶ８のときのグラフである。
【図１３】上記実施例におけるＡＦ開始スキャン時のＡＦ評価値を示しており、（ａ）はピーク検出時の、（ｂ）は単調下降時の波形図である。
【図１４】上記ＡＦ評価値を平滑微分した、（ａ）はピーク検出時の、（ｂ）は単調下降時の波形図である。
【図１５】本発明に係る撮像装置の他の実施例におけるＡＦ開始スキャン処理動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明に係る撮像装置のさらに他の実施例におけるＡＦ開始スキャン処理動作を示すフローチャートである。
【図１７】上記実施例におけるフォーカス速度設定処理動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る撮像装置のさらに他の実施例におけるＡＦ開始スキャン処理動作を示すフローチャートである。
【図１９】上記実施例における仮開始位置設定処理動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明に係る撮像装置において、画像データの取り込み時のＶＤ信号、レンズのフォーカス駆動タイミング、電子シャッタの電荷掃き出しパルスタイミング、および露光タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る撮像装置および撮像方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００３５】
図１乃至図３は、本発明に係る撮像装置の例であるデジタルカメラの外観構成例を示しており、図１は正面図、図２は平面図、図３は背面図である。図１において、撮像装置の筐体であるカメラボディＣＢの正面には、ストロボ発光部３、光学ファインダ４の対物面、リモコン受光部６および撮像レンズを含む鏡胴ユニット７が配置されている。カメラボディＣＢの一方の側面部には、メモリカード装填室および電池装填室の蓋２が設けられている。
図２において、カメラボディＣＢの上面には、レリーズボタン（スイッチ）ＳＷ１、モードダイアルＳＷ２およびサブ液晶ディスプレイ（サブＬＣＤ）（以下、「液晶ディスプレイ」を「ＬＣＤ」と称する）１が配置されている。
【００３６】
図３において、カメラボディＣＢの背面には、光学ファインダ４の接眼部、ＡＦ用発光ダイオード（以下、発光ダイオードは「ＬＥＤ」という）８、ストロボＬＥＤ９、ＬＣＤモニタ１０、電源スイッチ１３、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定および解除スイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動およびストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動およびマクロスイッチＳＷ１０、左移動および画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２およびクイックアクセススイッチＳＷ１３が配置されている。
【００３７】
次に、図４に示す本発明に係る撮像装置の機能ブロックの例について説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、ディジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるディジタルスティルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」と称する）によって制御される。プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ（電荷結合素子）信号処理ブロック１０４−１，第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２，ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３，ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４，ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５，シリアルブロック１０４−６，ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７，リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８，ＴＶ信号表示ブロック１０４−９、およびメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなる。これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。
【００３８】
プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＤＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されており、これらはバスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。
【００３９】
鏡胴ユニット７は、ズームレンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１，フォーカスレンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２，絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３およびメカニカルシャッタ７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４，を備えている。ズーム光学系７−１，フォーカス光学系７−２，絞りユニット７−３およびメカシャッタユニット７−４はそれぞれズーム（ＺＯＯＭ）モータ７−１ｂ、フォーカスレンズ移動手段としてのフォーカス（ＦＯＣＵＳ）モータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂによって駆動される。これらＺＯＯＭモータ７−１ｂ、ＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂの各モータはモータドライバ７−５によって駆動され、モータドライバ７−５はプロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって動作が制御される。
【００４０】
鏡胴ユニット７のズームレンズ７−１ａおよびフォーカスレンズ７−２ａは、撮像素子であるＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体光学像を結像するための撮像レンズを構成する。ＣＣＤ１０１は、前記被写体光学像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に入力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換部１０２−３を有し、前記画像信号にそれぞれ所定の処理を施して、ディジタル信号に変換し、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ・ＨＤ（垂直駆動・水平駆動）信号により、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して制御される。第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ固体撮像素子１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたディジタル画像データに対してホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行うとともに、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。
【００４１】
プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン１１５−３で変換されマイクロホンアンプ１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ１１６−２で増幅してスピーカー１１６−３に入力し、スピーカー１１６−３から音声を再生する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット５の動作も制御する。
【００４２】
なお、本発明に係る撮像装置は、後述するように、撮像された画像データに基づいてＡＦ制御を行うものであるから、測距ユニット５による被写体距離の測定は必ずしも行う必要がなく、測距ユニット５を省いても良い。また、測距ユニット５を備えることにより、被写体距離の測定情報をストロボ回路１１４におけるストロボ発光制御に利用しても良い。測距ユニット５による被写体距離の測定情報を、撮像された画像データに基づく合焦制御に対して補助的に利用するようにしても良い。
【００４３】
さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９にも結合されており、サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦ用ＬＥＤ８，ストロボＬＥＤ９，リモコン受光部６，上記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作部およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。
【００４４】
ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合されており、シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタ１２３−２に結合されている。ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０に結合されており、また、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ１１８を介してビデオジャック１１９にも結合されている。メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されており、メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続される。
【００４５】
次に、上述のように構成された撮像装置の動作について説明する。図１乃至図３に示すモードダイアルＳＷ２を記録モードに設定することによって、撮像装置が記録モードで起動される。モードダイアルＳＷ２による記録モードの設定は、図４における操作ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜ＳＷ１３）に含まれるモードダイアルＳＷ２の状態が記録モード−オンになったことをサブＣＰＵ１０９経由でＣＰＵブロック１０４−３が検知することによって行われる。ＣＰＵブロック１０４−３はモータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット７を撮像可能な位置に移動させる。さらに、ＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２およびＬＣＤモニタ１０等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。
【００４６】
ファインダモードにおいては、鏡胴ユニット７の撮像レンズを通して撮像素子であるＣＣＤ１０１に入射した被写体からの光によってＣＣＤ１０１の受光面に被写体像が結ばれる。被写体像は、電気信号に変換されてＲＧＢのアナログ信号としてＣＤＳ１０２−１に入力され、ＡＧＣ（自動利得制御回路）１０２−２を介してＡ／Ｄ変換器１０２−３に送られる。Ａ／Ｄ変換器１０２−３でディジタル信号に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各信号は、プロセッサ１０４内の第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２が具備するＹＵＶ変換手段でＹＵＶ画像データに変換され、フレームメモリとしてのＳＤＲＡＭ１０３に記録される。なお、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２は、ＲＧＢ画像データにフィルタリング処理等の適切な処理を施してＹＵＶ画像データに変換する。このＹＵＶ画像データは、ＣＰＵブロック１０４−３により読み出され、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９を介してビデオアンプ１１８およびビデオジャック１１９を介してＴＶ（テレビジョン）に送られ、あるいはＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０へ送られて表示に供される。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒毎に更新されるファインダモードでの表示となる。
【００４７】
操作部のレリーズボタンＳＷ１が押し下げられると、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に取り込まれたディジタルＲＧＢ画像データより、画面内の所定の少なくとも一部における合焦の度合いを示すＡＦ評価値および露光状態を示すＡＥ評価値が算出される。ＡＦ評価値は、特徴データとしてＣＰＵブロック１０４−３に読み出されて、自動焦点検出手段による焦点検出処理（ＡＦ処理）に利用される。
【００４８】
合焦状態にある被写体は、そのエッジ部分が鮮明であるため、当該画像データに含まれる空間周波数の高周波成分が最も高くなる。被写体の画像データを用いて算出するＡＦ評価値は、例えば変位量に対する微分値のように、高周波成分の高さを反映した値となるように設定されるため、このＡＦ評価値が極大値となる画像データを取得したフォーカスレンズ７−２ａの位置が合焦位置となる。すなわち、ＡＦ評価値からそのピーク位置を検出することで合焦位置を特定することができる。また、ＡＦ評価値の極大点が複数あらわれることも考慮に入れ、複数の極大点があった場合には、ピーク位置におけるＡＦ評価値の大きさおよびその周辺位置のＡＦ評価値の下降または上昇の度合いなども考慮し、最も信頼性があると推定される極大点を合焦位置とするＡＦ処理を行う。
【００４９】
ＡＦ評価値は、ディジタルＲＧＢ画像データ内の特定の範囲（ＡＦ処理エリア）から算出することができる。図５はファインダモード時に前記ＬＣＤモニタ１０に表示される画像面を示している。図５において、ＬＣＤモニタ１０の中心部に表示されている枠内が当該撮像装置におけるＡＦ処理エリアである。このＡＦ処理エリアの例では、例えばＲＧＢ画像データの画面内の中央の水平方向の４０％および垂直方向の３０％の範囲を設定している。
【００５０】
次に、ＡＦ処理時におけるフォーカスレンズ７−２ａの駆動タイミングとＡＦ評価値の取得タイミングの関係について説明する。フォーカスレンズ７−２ａの駆動は１回のＶＤ信号に対応して所定のフォーカス駆動量によって行う。フォーカス駆動量は、例えばフォーカスモータ７−２ｂがパルスモータである場合は、駆動パルス数がそれに相当する。ＶＤ信号パルスの立下りに対応して所定のパルスレートで所定の駆動パルス数だけフォーカスレンズ７−２ａを駆動することで１回のフォーカスレンズ駆動は終了する。次に出力されるＶＤ信号パルスの立下りに対応して再度、所定のフォーカス駆動を行なう。このようにフォーカス駆動をＶＤ信号（すなわちフレーム周期）に同期させて行う。
【００５１】
図２０は、３０ｆｐｓのフレームレートで画像データの取り込みを行う場合の、ＶＤ信号とフォーカスレンズ７−２ａのフォーカス駆動タイミング、電子シャッタにおける電荷掃き出しパルス（ＳＵＢ）のタイミング、及び露光タイミングを示すタイミングチャートである。図２０において、１つのＶＤ信号が発生すると（図２０（ａ）参照）、それをトリガーとしてフォーカスレンズ７−２ａを駆動するパルスが２つ生成され（図２０（ｄ）参照）、この２つの駆動パルスに対応した駆動量だけフォーカスレンズ７−２ａが駆動されて移動する。また、ＶＤ信号をトリガーとして電荷掃き出しパルス（ＳＵＢ）が所定数発生し（図２０（ｂ）参照）、ＳＵＢの数に応じて、ＣＣＤ１０１に帯電している電荷の掃き出し処理を行なう。また、前記電荷掃き出し処理が終了した後に露光処理が行なわれる（図２０（ｃ）参照）。露光処理によって、被写体の映像を画像データとして取り込み、この画像データを用いて演算することによりＡＦ評価値を取得する。上記駆動パルス数は可変であって、焦点距離や、フォーカスレンズ繰り出し量（フォーカス駆動範囲）などに応じて変化する。このように、本実施例におけるＡＦ処理は、ＶＤ信号に同期してフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲内において行うようになっている。
【実施例１】
【００５２】
次に、本発明に係る撮像装置およびこの撮像装置による撮像方法の実施形態について説明する。まず、図６のフローチャートを用いて、レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理に関して説明する。レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理では、まずレリーズボタンＳＷ１が押下されているかどうかを確認する（６−１）。レリーズボタンＳＷ１が押下されている場合は開始スキャン処理（６−２）を行う。この処理の部分が本発明の一つの特徴になっているので、開始スキャン処理に関しては図７のフローチャートを用いてより具体的に説明する。
【００５３】
図７において、まず、仮開始位置設定処理を行う（７−１）。仮開始位置とはＡＦ処理を開始する位置を決定する前段階の仮位置のことである。後のＡＦ処理を行う際には、フォーカスレンズ７−２ａの移動方向としてはバックラッシュの影響のない方向あるいはバックラッシュを除去する必要がない方向が好ましい。本実施例におけるフォーカスレンズ７−２ａの移動方向は、近距離側から無限遠に向かう方向にあたるため、後のＡＦ処理をする際のフォーカスレンズ７−２ａの駆動方向は、近距離側→無限遠側方向としている。よって、仮開始位置は至近側におく必要があるため、本実施例では至近位置である３０ｃｍ位置の被写体に合焦するフォーカスレンズ位置に設定している。
【００５４】
次に、フォーカス速度設定処理を行う（７−２）。フォーカス速度設定に関しては、開始スキャンに必要なＡＦ評価値をとる間隔に応じて速度設定を行う。本実施例における撮像装置のファインダモードのフレームレートは３０ｆｐｓのため、１/３０［ｓｅｃ］間隔でＡＦ評価値を取得する場合に対応したフォーカス速度を設定することになる。このフォーカス速度設定処理に関しては図８に示すとおりである。ここでは焦点距離に応じてそのフォーカス速度（パルスレート）を設定している。焦点距離が中間（Ｍｅａｎ）未満か否かを判断し（８−１）、未満の場合は、パルスレートを１００ｐｐｓと設定（８−２）し、それ以上の場合はパルスレートを５００ｐｐｓと設定している（８−３）。このパルスレートの値に関しては、フォーカスレンズ位置がマクロ側にあれば、パルスレートを大きくするなど、フォーカスレンズ位置等に対応して可変するようにしておくことが望ましい。上記焦点距離を考慮しているのは、ズーム機能の搭載されたレンズを想定しているからである。単焦点の鏡胴ユニットの場合は、例えば１００ｐｐｓで固定してもかまわない。本実施例では、上記中間（Ｍｅａｎ）の位置は３５ｍｍフィルム換算で８０ｍｍを想定している。
【００５５】
図７に戻り、次に、フォーカス駆動を開始する（７−３）。フォーカス駆動開始後ＶＤ信号を待ち（７−４）、ＶＤ信号毎に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによって算出するＡＦ評価値を取得する（７−５）。これにより、ＶＤ信号に同期させてフォーカスレンズを所定の向きに移動させ、ＡＦ評価値とフォーカス位置とを対応させることができるようにしておく。このようにして、フォーカス駆動開始位置が決定した際に、フォーカスレンズの移動する位置を特定することを可能にしている。
【００５６】
次に、開始位置判定処理を行う（７−６）。開始位置判定処理（７−６）の具体例について、図９のフローチャートを用いて説明する。まず、現在評価値と前回評価値の差分を求め、それが「０」以上かどうかを判断する（９−１）。「０」より上であった場合、評価値は上昇しているものと判断し、上昇フラグをオンにする（９−２）。また、そのときに下降カウントは「０」にしてリセットし（９−３）、開始位置判定処理を終了する。上記判断ステップで現在評価値と前回評価値の差分が「０」以下であった場合、評価値は下降しているものと判断し、下降カウントを増やす（９−４）。次に、上昇フラグがオンか否かを判断し（９−５）、オンだった場合、つまり評価値が上昇した後に下降している場合は、下降カウント数が「２」よりも大きい場合（９−６）にピークを検出したと判定し、ピーク検出フラグをオンにする（９−７）。上記上昇フラグ判断ステップで、上昇フラグがオンでない場合は、下降カウントが「４」よりも大きいか否かを判断し（９−９）、「４」よりも大きい場合、すでにピーク位置を行き過ぎているため単調下降状態となっていると判定し、単調下降フラグをオンにする（９−１０）。上記ピーク検出フラグをオンにし、あるいは単調下降フラグをオンにしたのち、焦点検出動作開始位置決定処理を行う（９−８）。
【００５７】
焦点検出動作開始位置の決定に関しては、ピーク検出であった場合に、現在位置より「１」評価値手前の位置、単調下降で合った場合は「２」評価値手前の位置を設定する。図１３がそのときのＡＦ評価値の波形である。図１３（ａ）はピーク検出時の、図１３（ｂ）は単調下降時の波形である。黒丸で示す評価値に対して、白丸で示す位置が設定する開始位置となる。開始スキャン時に関しては、バックラッシュの影響を受ける方向であるため、この開始スキャンにおいて合焦位置を決めてしまうことは、焦点検出の精度として問題が生じることが多い。そこで、開始スキャンではあくまで次の処理であるＡＦ処理の開始位置を決定するだけにとどめ、ＡＦ処理を行うことで精度良く合焦させることができる点が本発明の特徴である。
【００５８】
図７に戻り、前記開始位置判定処理（７−６）のあと、現在位置が仮開始位置に到達しているか否かの判定を行い（７−７）、現在位置がまだ仮開始位置に到達していない場合（７−７のＹＥＳ）は、さらに開始位置判定処理に付し（７−８）、開始位置が決定している場合、つまりピークが検出されている、もしくは単調下降していると判定された場合は、開始位置移動処理（７−９）に入り開始スキャン処理を終了する。開始位置移動処理（７−９）では、処理開始時にまだフォーカスレンズ７−２ａが移動中の場合は、停止動作を行い、再度開始位置に向けて移動を開始し、そうでない場合はそのまま開始位置移動を開始する。開始位置が決定していない場合（７−８のＮＯ）は、ＶＤ信号を再度待ち、ＡＦ評価値を取得し、開始位置判定処理を繰り返す。また、上記ステップ（７−７）において、フォーカスレンズ７−２ａが仮開始位置まで移動している場合（７−７のＮＯ）、開始位置移動処理（７−９）では、仮開始位置を開始位置と設定し、開始スキャン処理を終了する。以上が本発明で特徴とする開始スキャン処理である。
【００５９】
以上の処理を行った後、図６に示すフローのＡＦ処理に入る（６−３）。ＡＦ処理の具体例を図１０に示す。図１０において、まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで待つ（１０−１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動させる（１０−２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動させた後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を取得する（１０−３）。このＡＦ評価値より平滑微分演算処理（１０−４）を行う。ＡＦ評価値の平滑微分演算処理については、移動するフォーカスレンズ７−２ａから所定のタイミングで取り込まれた被写体の画像データを元に取得したＡＦ評価値をＸ［０］とし、Ｘ［０］よりもａ個前に取得されたＡＦ評価値をＸ［−ａ］、Ｘ［０］よりもａ個後に取得されたＡＦ評価値をＸ［ａ］とし、各ＡＦ評価値に対する重み係数をｂ１、ｂ２・・とした場合、平滑微分値Ｙ［０］は、Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉによって求めることができる。
【００６０】
上記平滑微分演算式の具体例を示す。現在のＡＦ評価値（Ｘ［０］）の前後３評価値を用いて平滑微分値Ｙ［０］を求める場合、
Ｙ［０］＝（Ｘ［−１］−Ｘ［１］）×１＋（Ｘ［−２］−Ｘ［２］）×２
＋（Ｘ［−３］−Ｘ［３］）×３
となる。ここで、重み係数（ｂｉ＝１，２，３・・・）は、現在のＡＦ評価値Ｘ［０］に近いＡＦ評価値（例えばＸ［１］）を小さい係数とし、遠いＡＦ評価値（例えばＸ［３］）をより大きい係数とする。すなわち、現在値（Ｘ［０］）との相関度合いが小さいものほど大きな値であればよい。具体的な係数値は上記の例に限るものではない。
【００６１】
このようにフォーカスレンズ７−２ａの移動に対応して取得するＡＦ評価値の相関性を踏まえて上記の平滑微分値を求めることでＡＦ評価値の極値を特定し、合焦位置を検出する。上記の演算式は前後３個のＡＦ評価値を用いて平滑微分演算をするものであるが、演算に用いるＡＦ評価値の個数はこれに限るものではない。
【００６２】
平滑微分値を求めるには複数個のＡＦ評価値が必要となるため、ＡＦ処理の開始直後やフォーカスレンズ７−２ａの駆動終了範囲直前のＡＦ評価値取得タイミングでは、平滑微分演算を行なうことができない。従って、ＡＦ処理を開始してから平滑微分演算を開始できる個数のＡＦ評価値を得るまで待ってから平滑微分演算処理を行なう。または、平滑微分演算処理に必要なＡＦ評価値を、既に取得済のＡＦ評価値を用いて推測し補間することで平滑微分演算処理を行う。
【００６３】
上記のＡＦ処理において、ＶＤ信号に同期して取得されるＡＦ評価値と、ＡＦ評価値を元にして算出される平滑微分値の例を図１１，１２に示す。図１１はＡＦ処理においてＡＦ評価値の変位を示したものであり、縦軸はＡＦ評価値の大きさを表わし、横軸はフォーカスレンズ７−２ａの位置を示している。図１１（ａ）は被写体輝度がＬＶ１０の場合であり、図１１（ｂ）はＬＶ８の場合である。すなわち、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）よりも光量が少ない（暗い）環境で取得されたＡＦ評価値に関するものである。従って、図１１（ｂ）に示す例では、隣接画素間の輝度差が微小であるため雑音の影響が大きく、ＡＦ評価値にバラツキが生じて複数のピーク位置が現われている。ＡＦ評価値のピーク位置（極大値）が図１１（ａ）に示すように１カ所であれば、そこを合焦位置として設定すればよいが、図１１（ｂ）に示すように複数のピーク位置がある場合、どの位置を合焦位置とするかは単純に判定することはできない。
【００６４】
図１２は、図１１で示したＡＦ評価値の平滑微分値を示したグラフである。図１２において横軸は図１１と同様にフォーカスレンズ７−２ａの位置を示し、縦軸は平滑微分値の大きさを示す。図１２（ａ）は図１１（ａ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値を示す。図１２（ｂ）は図１１（ｂ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値を示す。図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すとおり、所定数のＡＦ評価値が取得されるまでは平滑微分値は算出されない。所定数のＡＦ評価値が取得された後に算出される平滑微分値は、フォーカスレンズ７−２ａの移動に伴って変位し、ある点で符号が反転する。この反転する点がＡＦ評価値の極大値に相当する。すなわち、先に示した演算式によって算出された平滑微分値の符号が反転する位置、すなわち平滑微分値がゼロの位置がＡＦ評価値の極大点となる。このように、平滑微分値の符号が反転するＡＦ評価値の取得位置を特定することで、合焦位置にフォーカスレンズ７―２ａを移動させるＡＦ処理を行うことができる。
【００６５】
図１０において、平滑微分演算値より、ピーク位置検出処理を行う（１０−５）。これは上記平滑微分値の符号が反転する点を検出する処理である。ピーク位置検出処理においてピークが検出されたか否かの判断を行い（１０−６）、ピーク検出がされていない場合（１０−６のＹＥＳ）は、さらに現在のフォーカスレンズ７−２ａの位置が終了位置まで達しているか否かの判定を行い（１０−７）、達していない場合（１０−７のＹＥＳ）は、ＶＤ信号待ち（１０−１）まで戻り、再度検出を行う。一方、現在のフォーカスレンズ７−２ａの位置が終了位置まで達している場合（１０−７のＮＯ）は、ＡＦ処理を終了する。上記ピーク位置検出処理においてピーク検出がされている場合（１０−６のＮＯ）はＡＦ処理を終了する。
【００６６】
図６に戻り、ＡＦ処理（６−３）後、合焦位置決定処理を行う（６−４）。ここではＡＦ処理においてピークが検出されている場合は、そのピーク位置を合焦位置と決定し、また検出できなかった場合はＡＦＮＧとして、ＮＧ位置を合焦位置と決定する。ここでのＮＧ位置はおよそ２．５ｍ程度離れた被写体に合焦するフォーカスレンズ７−２ａの位置としている。最後に、フォーカスレンズを合焦位置へ移動させる処理を行う（６−５）。
【００６７】
以上説明した実施例１によれば、撮影レンズを焦点検出動作開始位置に向かって移動させている間にＡＦ評価値を取得し、被写体状態を確認することで、その後のＡＦ処理を高速化することが可能となる。特に鏡胴ユニットによっては、その駆動範囲が大きいものや、駆動源としてＤＣモータを使用したものなどがあるが、これらのものに対しても有効である。
【実施例２】
【００６８】
次に、本発明に係る撮像装置およびこれを用いた撮像方法の第２の実施形態について説明する。レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理に関しては実施例１と同じである。図６において、レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理は、まず、レリーズボタンＳＷ１が押下されているかどうかを確認するステップ（６−１）から始まる。レリーズボタンＳＷ１が押下されている場合は開始スキャン処理を行う。この開始スキャン処理の部分が本実施例の特徴であり、図７に示すフローチャートを用いて既に説明したので、説明は省略する。次に、フォーカス速度設定処理を行う（７−２）。このフォーカス速度設定に関しても、図８に示すフローチャートを用いて既に説明したので、説明は省略する。
【００６９】
次に、フォーカス駆動を開始する（７−３）。フォーカス駆動開始後ＶＤ信号の出力を待ち（７−４）、ＶＤ信号が出力される毎に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによって算出するＡＦ評価値を取得する（７−５）。これにより、ＶＤ信号に同期させてフォーカスレンズを所定の向きに移動させ、ＡＦ評価値とフォーカス位置の対応付けを行うことができるようにしておく。これにより、焦点検出動作開始位置が決定した際に、レンズを移動させる位置を特定することを可能にしている。
【００７０】
次に、開始位置判定処理を行う（７−６）。ここの部分が実施例２の特徴部分である。実施例２における開始位置判定処理（７−６）の具体例を図１５に示す。図１５において、まずＡＦ評価値のカウント数が「２」より大きいかどうかを判断する（１５−１）。これはその後の平滑微分演算の際に必要な評価値数が最低でも「３」は必要であるためである。評価値カウントが「３」に満たない場合（１５−１のＮＯ）は、評価値カウントに「１」を加えて終了する（１５−６）。上記評価値カウントが「２」より大きい場合、平滑微分演算を行う（１５−２）。平滑微分に関しては、実施例１で示したとおりである。次に、平滑微分値が「０」より上であるか否かを判断し（１５−３）、「０」より上であった場合（１５−３のＹＥＳ）、平滑微分値は上昇しているものと判断して上昇フラグをオンにする（１５−４）。また、そのときに下降カウントは「０」にしリセットする（１５−５）。
【００７１】
上記判断ステップで平滑微分値が「０」以下であった場合（１５−３のＮＯ）、下降カウントに「１」を加え（１５−７）、次に上昇フラグがオンであるか否かを判断する（１５−８）上昇フラグがオンの場合、下降カウント数を判断し（１５−９）、下降カウントが「２」よりも大きい場合（１５−９のＹＥＳ）、ピーク検出フラグをオンにする（１５−１０）。このときの波形は図１４（ａ）に示す例のようになり、ピークを検出したときの平滑微分値はプラスからマイナス側へ符号が反転している。上昇フラグがオンではない場合（１５−８のＮＯ）、下降カウントが「４」よりも大きいか否かを判断し（１５−１２）、下降カウントが「４」よりも大きい場合は（１５−１２のＹＥＳ）、既に被写体への合焦位置を通りすぎてしまっていると判断し、遠側判定フラグをオンにする（１５−１３）。これは、図１４（ｂ）に示すように、被写体位置を過ぎてしまったあとの平滑微分値は常にマイナスであるという性質に基づいて判断するものである。ピーク検出フラグ、もしくは、遠側判定フラグがたっている場合は、開始位置決定処理を行う（１５−１１）。焦点検出動作開始位置の決定に関しては、ピーク検出であった場合に現在位置より「１」評価値手前の位置を設定し、遠側判定であった場合は「２」評価値手前の位置を設定する。実施例１との違いは、ＡＦ評価値ではなく平滑微分値を使用しているという点であり、それにより合焦位置にばらつきのない、高い精度でＡＦ処理を行うことが可能である。
【００７２】
図７に戻り、現在位置がまだ仮開始位置に到達していない状態（７−７のＹＥＳ）で、開始位置判定処理にて開始位置が決定している場合（７−８のＹＥＳ）、つまりピークが検出されている、もしくは遠側と判定できた場合は、開始位置移動処理（７−９）に入り終了する。開始位置移動処理（７−９）では、処理開始時にまだフォーカスレンズ７−２ａが移動中の場合は、停止動作を行い、再度開始位置に向けて移動を開始し、そうでない場合はそのまま焦点検出動作開始位置移動を開始する。開始位置が決定していない場合（７−８のＮＯ）は、ＶＤ信号を再度待ち、評価値を取得し開始位置判定処理を繰り返す。またフォーカスレンズ７−２ａが仮開始位置まで移動している場合（７−７のＮＯ）、開始位置移動処理（７−９）では、仮開始位置を開始位置と設定し、開始スキャン処理を終了する。
以上が、実施例２が特徴としている開始スキャン処理である。
【００７３】
上記開始スキャン処理が終了すると、続いてＡＦ処理（６−３）、合焦位置決定処理（６−４）、そして合焦位置への移動処理を行い（６−５）、撮像装置による一連の自動焦点調節動作を終了する。上記ＡＦ処理（６−３）、合焦位置決定処理（６−４）、合焦位置への移動処理（６−５）の具体例は、実施例１について説明した処理と同じであるから、ここでは説明を省略する。
【実施例３】
【００７４】
次に本発明に係る撮像装置およびこれを用いた撮像方法の第３の実施形態について説明する。レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理に関しては実施例２と同じである。図６において、レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理は、まずレリーズボタンＳＷ１が押下されているかどうかを確認するステップ（６−１）から始まる。レリーズボタンＳＷ１が押下されている場合は開始スキャン処理を行う（６−２）。この処理の部分が本実施例の特徴でもある。開始スキャン処理に関しては図１６のフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
図１６において、まず、仮開始位置設定処理を行う（１６−１）。仮開始位置とはＡＦ処理を開始する位置を決定する前段階の仮位置のことである。後のＡＦ処理を行う際には、フォーカスレンズ７−２ａの移動方向としてはバックラッシュの影響のない方向あるいはバックラッシュを除去する必要がない方向が好ましい。本実施例におけるフォーカスレンズ７−２ａの移動方向は、近距離側から無限遠に向かう方向にあたるため、後のＡＦ処理をする際のフォーカスレンズ７−２ａの駆動方向は、近距離側→無限遠側方向としている。よって、仮開始位置は至近側におく必要があるため、本実施例では至近位置である３０ｃｍ位置に相当するフォーカスレンズ位置に設定している。
【００７６】
次に、フォーカス速度設定処理を行う（１６−２）。フォーカス速度設定に関しては、開始スキャンに必要なＡＦ評価値をとる間隔により速度設定を行う。この速度設定時に、仮開始位置と現在位置とのフォーカスレンズ７−２ａの移動範囲ないしは移動量を確認し、速度設定ならびにその後の開始スキャンを実施するかどうかの判断を行う部分が本実施例の特徴とする部分である。これに関しては図１７のフローチャートを使用して説明する。
【００７７】
図１７において、まず仮開始位置から現在フォーカスレンズ位置までの差分を確認する（１７−１）。この差分が例えば１００パルスより離れている場合（１７−１のＹＥＳ）は、パルスレートを１００ｐｐｓ（１７−３）とし、開始スキャンフラグをオンする（１７−３）。上記差分が１００パルス以下であった場合（１７−１のＮＯ）は、パルスレートを１０００ｐｐｓ（１７−４）として、開始スキャンフラグをオフとする（１７−５）。この処理において、仮開始位置までの差分が所定以上ある場合は（１７−１のＹＥＳ）、パルスレートを落としてＡＦ評価値を取得し開始スキャンを行いＡＦ処理時の開始位置を決定し、上記差分が所定以上ない場合（１７−１のＮＯ）は、ＡＦ評価値数が少なく開始スキャンをする意味がないため、開始スキャンを行わず、高速パルスレートで仮開始位置まで移動してしまう、ということが本実施例の特徴とするところである。開始スキャンを行う場合は１００ｐｐｓとしているが、これに関しては実施例１、実施例２と同様に焦点距離に応じて、または撮影モードに合わせて可変することができればさらに良い。また開始スキャンを行わない場合の高速パルスレートの設定に関しても１０００ｐｐｓに限ったことではなく、可変できることが望ましい。
【００７８】
図１６に戻り、フォーカス速度設定処理のあと、フォーカス駆動を開始する（１６−３）。フォーカス駆動開始後、開始スキャンフラグがオンの場合（１６−４のＹＥＳ）は、ＶＤ信号を待ち（１６−５）、ＶＤ信号毎に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによって算出するＡＦ評価値を取得（１６−６）する。このときのＡＦ評価値とフォーカス位置に関しては対応付けを行うことができるようにしておくことで、焦点検出動作開始位置が決定した際に、フォーカスレンズを移動させる位置を特定することが可能となる。開始スキャンフラグがオフの場合（１６−４のＮＯ）、開始位置移動処理（１６−１０）へ移動する。このとき開始位置移動処理（１６−１０）では、仮開始位置設定処理（１６−１）で設定されたレンズ位置を開始位置と設定し、開始スキャン処理を終了する。
【００７９】
上記ＡＦ評価値を取得（１６−６）すると、次に、開始位置判定処理を行う（１６−７）。開始位置判定処理（１６−７）に関しては、実施例２について説明した図１５に示すフローチャートの動作と同じであるから、ここでは説明を省略する。
【００８０】
図１６において、開始位置判定処理（１６−７）のあと、現在位置が終了位置に到達しているか否かの判定を行い(１６−４)、現在位置がまだ終了位置に到達していない状態（１６−８ＹＥＳ）である場合、開始位置判定処理を行い(１６−９)、この判定ステップで開始位置が決定している場合（１６−９のＹＥＳ）、つまりピークが検出されている、もしくは遠側と判定できた場合は、開始位置移動処理（１６−１０）に入り、終了する。開始位置移動処理（１６−１０）では、処理開始時にまだフォーカスレンズ７−２ａが移動中の場合は、停止動作を行い、再度開始位置に向けて移動を開始し、そうでない場合はそのまま開始位置移動を開始する。開始位置が決定していない場合（１６−９のＮＯ）は、ＶＤ信号を再度待ち（１６−５）、評価値を取得し開始位置判定処理を繰り返す。またフォーカスレンズ７−２ａが終了位置まで移動している場合（１６−８のＮＯ）、開始位置移動処理（１６−１０）では、開始位置を終了位置、つまり仮開始位置設定処理（１６−１）で設定されたレンズ位置を開始位置と設定し、開始スキャン処理を終了する。以上が開始スキャン処理の流れである。
【００８１】
図１６に示す開始スキャン処理（図６におけるステップ６−２）が終了すると、図６に示すＡＦ処理に入る（６−３）。ＡＦ処理の具体例は、すでに説明した図１０に示すフローチャートの動作と同じである。すなわち、まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまでＶＤ信号待ち処理を行う（１０−１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（１０−２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（１０−３）。次にＡＦ評価値より平滑微分演算処理（１０−４）を行う。ＡＦ評価値の平滑微分演算処理については、実施例１について説明した演算処理と同じである。
【００８２】
平滑微分演算値より、ピーク位置検出処理を行う（１０−５）。これは上記平滑微分値の符号が反転する点を検出する処理である。ピーク位置検出処理にてピーク検出がされておらず（１０−６のＹＥＳ）、かつ、現在のフォーカスレンズ７−２ａの位置が終了位置まで達していない場合（１０−７のＹＥＳ）は、ＶＤ信号待ちのステップ（１０−１）まで戻り、再度検出を行う。一方、現在のフォーカスレンズ７−２ａの位置が終了位置まで達している場合（１０−７のＮＯ）は、ＡＦ処理を終了する。ピーク位置検出処理（１０−６）にてピーク検出がされている場合（１０−６のＮＯ）はＡＦ処理を終了する。
【００８３】
図６に戻り、続いて合焦位置決定処理を行う（６−４）。ここではＡＦ処理にてピーク検出されている場合は、そのピーク位置を合焦位置と決定し、また検出できなかった場合はＡＦＮＧとして、ＮＧ位置を合焦位置と決定する。ここでのＮＧ位置はおよそ２．５ｍ程度離れた被写体に合焦するフォーカスレンズ７−２ａの位置としている。最後に、合焦位置へ移動する処理を行う（６−５）。
【実施例４】
【００８４】
次に、本発明に係る撮像装置およびこれを用いた撮像方法の第４の実施形態について説明する。レリーズボタンＳＷ１が押下されたときのＡＦ処理に関してはこれまで説明してきた各実施例と同じである。図６において、レリーズボタンＳＷ１が押下されることによって行われる開始スキャン処理の部分はこの実施例の特徴部分ある。開始スキャン処理に関しては図１８のフローチャートを用いて説明する。
【００８５】
図１８において、まず、仮開始位置設定処理を行う（１８−１）。仮開始位置とはＡＦ処理を開始する位置を決定する前段階の仮位置のことである。後のＡＦ処理を行う際には、フォーカスレンズ７−２ａの移動方向としてはバックラッシュの影響のない方向あるいはバックラッシュを除去する必要がない方向が好ましい。本実施例におけるフォーカスレンズ７−２ａの移動方向は、近距離側から無限遠に向かう方向にあたるため、後のＡＦ処理をする際のフォーカスレンズ７−２ａの駆動方向は、近距離側→無限遠側方向としている。よって、仮開始位置は至近側におく必要があるため、本実施例では至近位置である３０ｃｍ位置に相当するフォーカスレンズ位置に設定している。
【００８６】
図１９は本実施例における仮開始位置設定処理を示す。図１９において、現在位置と仮開始位置との差分が１００パルスより離れている場合（１９−１のＹＥＳ）は動作を終了し、それ以外の場合（１９−１のＮＯ）に関しては、現在位置＋１００パルスの位置を仮開始位置とする（１９−２）。仮開始位置が最至近位置（以後「フォーカスリミッタ位置」と呼ぶ）を超えている場合（１９−３のＹＥＳ）に関しては、フォーカスリミッタ位置を仮開始位置として終了する（１９−４）。仮開始位置がフォーカスリミッタ位置を超えていない場合（１９−３のＮｏ）は、仮開始位置をそのままにして終了する（１９−４）。この仮開始位置設定処理に関しては、現在位置が至近位置である３０ｃｍ付近にいる場合に関しては、開始スキャンの範囲が狭くなり、その分ＡＦ評価値の取得が困難になるということから、仮開始位置をマクロ域まで拡張して、開始スキャンを行うことを目的としている。これによって開始スキャン時に必要なＡＦ評価値数を確保できるため、開始位置の決定を行うことが可能となる。上記ステップ１９−１では、現在位置と仮開始位置との差分が１００パルスより離れていることを前提としているが、これに関しては、焦点距離に応じて、あるいは撮像装置の仕様等によって可変する部分であるから、これに限定されるものではない。
【００８７】
次に、フォーカス速度設定処理を行う（１８−２）。フォーカス速度は、開始スキャンに必要なＡＦ評価値をとる間隔に応じて設定する。本実施例にかかる撮像装置のファインダモードのフレームレートは３０ｆｐｓのため、１／３０［ｓｅｃ］間隔でＡＦ評価値を取得する場合に対応したフォーカス速度を設定することになる。この処理は図８に示すとおりで、前記実施例において説明した流れと同じであるから、ここでは説明を省略する。
【００８８】
次にフォーカス駆動を開始する（１８−３）。フォーカス駆動開始後ＶＤ信号を待ち（１８−４）、ＶＤ信号毎に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによって算出するＡＦ評価値を取得（１８−５）する。このときのＡＦ評価値とフォーカス位置に関しては対応付けを行うことができるようにしておくことで、焦点検出動作開始位置が決定した際に移動する位置ないしは向きを特定することが可能となる。
【００８９】
次に、開始位置判定処理を行う（１８−６）。ここの部分は前記実施例２における開始位置判定処理と同じであり、図１５に示すフローチャートに沿って処理される。よって、ここでは開始位置判定処理の具体的な説明は省略する。
【００９０】
図１８に戻り、現在位置がまだ終了位置に到達していない状態（１８−７のＹＥＳ）であり、かつ、開始位置決定処理（１８−８）にて開始位置が決定している場合（１８−８のＹＥＳ）、つまりピークが検出されている、もしくは単調下降していると判定できる場合は、開始位置移動処理（１８−９）を行って終了する。開始位置移動処理（１８−９）では、処理開始時にまだフォーカスレンズ７−２ａが移動中の場合は、停止動作を行い、再度開始位置に向けて移動を開始し、そうでない場合はそのまま開始位置移動を開始する。開始位置が決定していない場合（１８−８のＮＯ）は、ＶＤ信号を再度待ち、評価値を取得し開始位置判定処理を繰り返す。またフォーカスレンズ７−２ａが仮開始位置まで移動している場合（１８−７のＮＯ）、現在位置＋１００パルスの位置を仮開始位置に再設定する（１８−１０）。
【００９１】
仮開始位置がフォーカスリミッタ位置まで到達していなかった場合（１８−１１のＮＯ）、開始位置が決定されているかどうかを判断するステップ（１８−８）にいく。また仮開始位置がフォーカスリミッタ位置まで到達していたら（１８−１１のＹＥＳ）、フォーカスリミッタ位置を開始位置に再設定し（１８−１２）、開始位置移動処理（１８−９）に入る。このようにして、開始位置が決定するまで継続的に開始スキャンを行うこと、およびＡＦ処理前に被写体環境を確認することが可能となる。開始位置移動処理（１８−９）では、開始位置を終了位置、つまり仮開始位置設定処理（１８−１）で設定されたレンズ位置を開始位置と設定し、開始スキャン処理を終了する。
以上が実施例４において特徴とする開始スキャン処理である。
【００９２】
上記開始スキャン処理が終了すると、続いてＡＦ処理（６−３）、合焦位置決定処理（６−４）、そして合焦位置への移動処理を行い（６−５）、撮像装置による一連の自動焦点調節動作を終了する。上記ＡＦ処理（６−３）、合焦位置決定処理（６−４）、合焦位置への移動処理（６−５）の具体例は、実施例１について説明した処理と同じであるから、ここでは説明を省略する。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明に係る撮像装置および撮像方法は、デジタルカメラをはじめとして、携帯電話に組み込まれたカメラ、その他各種カメラに適用可能である。本発明に係る撮像装置および撮像方法によれば、自動合焦に要する時間を短縮することができるため、シャッタチャンスを逃がすことの少なくすることができる。
【符号の説明】
【００９４】
７    鏡胴ユニット
１０１    撮像素子(ＣＣＤ)
１０４    ディジタルスティルカメラプロセッサ
７−２    フォーカスレンズ
７−２ｂ    フォーカスモータ
７−５    モータドライバ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献２】特許第３８５１０２７号公報
【特許文献３】特開２００８−０５８５５９
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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