(57)【要約】【課題】オートフォーカス性能の向上を図ること。【解決手段】焦点距離を可変とするズーム調整用レンズと、光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスと、ズーム調整用レンズおよび絞り開口を通過した光が入射する撮像素子と、を備え、撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能が作動中である場合は、アイリスポジションとズームポジションと映像（画像）の明るさとに基づいてオートフォーカス作動範囲を特定し、特定されたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを光軸方向に移動させることによって被写体に対する合焦位置を特定するようにした。【選択図】図６
2011002719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点距離を可変とする光学系と、光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスと、を備えたレンズ装置であって、
前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力手段と、
前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定手段と、
前記移動範囲特定手段によって特定された移動範囲内で前記所定のレンズを光軸方向に移動させ、当該移動にともなって得られる前記電気信号に基づいて前記被写体に対する合焦位置を特定する合焦位置特定手段と、
を備えたことを特徴とするレンズ装置。
【請求項２】
前記移動範囲特定手段は、前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報とに基づいて焦点深度を特定する焦点深度特定手段と、前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報に基づいて前記移動範囲の補正量を特定する移動範囲補正量特定手段とを備え、前記焦点深度特定手段によって特定された前記焦点深度と前記移動範囲補正量特定手段によって特定された前記移動範囲補正量とに基づいて前記移動範囲を特定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
【請求項３】
前記移動範囲補正量特定手段は、前記ＡＧＣ機能の非作動中における明るさに関する情報と（前記ＡＧＣ機能の作動中における）前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報との比率により前記移動範囲補正量を特定する比率特定手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載のレンズ装置。
【請求項４】
前記移動範囲特定手段は、前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の非作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報とに基づいて焦点深度を特定する焦点深度特定手段を備え、該焦点深度特定手段によって特定された焦点深度に基づいて前記移動範囲を特定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のレンズ装置。
【請求項５】
焦点距離を可変とする光学系および光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスを備えたレンズ装置、前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力手段と、
前記入力手段における入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
焦点距離を可変とする光学系および光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスを備えたレンズ装置、前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子を備えた撮像装置本体、あるいは、前記レンズ装置および前記撮像装置本体を備えた撮像装置がおこなうオートフォーカス方法であって、
前記撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力工程と、
前記入力工程における入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定工程と、
を含んだことを特徴とするオートフォーカス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、操作者の操作を介することなく被写体に焦点を合わせるオートフォーカス機能を実現するレンズ装置、撮像装置およびオートフォーカス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば監視目的の撮像装置は、従来、撮像装置に入射する光を一定量（明るさの基準値）に保つために、アイリスにおける開度の調整が行われている。しかし、この種の撮像装置は低照度の被写体も撮像対象とするため、アイリスが開放状態になっても照度が低い（明るさの基準値に到達していない）場合には、撮像対象の明るさを基準値に到達させるために、ＡＧＣ（ａｕｔｏｍａｔｉｃ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ：自動利得制御）機能が搭載されているものがあった。ＡＧＣ機能は、出力信号の平均レベルをフィードバックすることにより、ゲイン（利得）が入力信号レベルに対して適切な範囲になるよう調整する機能であり、近年多くの電子機器で使われている。これにより、暗所での撮像などのように撮像対象の照度が低い場合にも、撮像した画像（映像）を明るく見えるようにすることができる。
【０００３】
また、従来、たとえばフォーカス調整にかかるレンズを光軸方向に移動させながら合焦位置を特定するオートフォーカス処理をおこなう撮像装置があった。オートフォーカス処理にかかる合焦精度すなわちオートフォーカス性能は、映像信号に含まれるノイズ成分に大きく影響される。映像信号に含まれるノイズ成分は、撮像対象の照度が低くなるほど多くなる。この対策として、従来、映像信号に含まれるノイズ成分を低減してオートフォーカス処理をおこなうようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１を参照。）。
【０００４】
オートフォーカス処理には、山登り方式と称される処理方法がある。山登り方式のオートフォーカス処理は、フォーカス調整にかかるレンズを画像（映像）のコントラストの差が大きくなる方向へ移動させ、コントラストの差が最大となる位置で停止させることによって合焦をおこなう。このようなフォーカス調整に際して、フォーカス調整にかかるレンズを移動させる範囲（以下「オートフォーカス作動範囲」という）は、たとえばフォーカス調整にかかるレンズの焦点深度に基づいて設定される。
【０００５】
オートフォーカス作動範囲は、たとえばフォーカス調整にかかるレンズの焦点深度が深い場合の方が、レンズの焦点深度が浅い場合よりも広くなるように設定される。フォーカス調整にかかるレンズの焦点深度は、ズーム倍率の調整にかかるズーム調整用レンズの位置（以下「ズームポジション」という）によって変化し、ズーム倍率が大きくなると浅くなり、ズーム倍率が小さくなると深くなる傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１５６９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したＡＧＣを備えた従来の技術では、撮像対象の照度が極めて低い場合、ＡＧＣ機能が作動している状態であっても、撮像した画像を十分に明るくすることができず映像信号に含まれるノイズ成分が大きくなるため、アイリスにおける開度に関する情報とズームポジションに基づいて設定された従来のオートフォーカス作動範囲においてオートフォーカス処理が行われると作動範囲が狭くノイズ成分を含んだ信号を合焦位置と認識してオートフォーカス性能が低下するという問題があった。すなわち、同じズーム倍率であっても、照度が低い被写体を撮像した場合にはオートフォーカス性能が低下するという問題があった。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、オートフォーカス性能の向上を図ることができる撮像装置、レンズ装置およびオートフォーカス方法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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるレンズ装置は、焦点距離を可変とする光学系と、光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスと、を備えたレンズ装置であって、前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力手段と、前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定手段と、前記移動範囲特定手段によって特定された移動範囲内で前記所定のレンズを光軸方向に移動させ、当該移動にともなって得られる前記電気信号に基づいて前記被写体に対する合焦位置を特定する合焦位置特定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるレンズ装置は、前記移動範囲特定手段は、前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報とに基づいて焦点深度を特定する焦点深度特定手段と、前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報に基づいて前記移動範囲の補正量を特定する移動範囲補正量特定手段とを備え、前記焦点深度特定手段によって特定された前記焦点深度と前記移動範囲補正量特定手段によって特定された前記移動範囲補正量とに基づいて前記移動範囲を特定することを特徴とする。
【００１１】
また、この発明にかかるレンズ装置は、前記移動範囲補正量特定手段は、前記ＡＧＣ機能の非作動中における明るさに関する情報と（前記ＡＧＣ機能の作動中における）前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報との比率により前記移動範囲補正量を特定する比率特定手段を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、この発明にかかるレンズ装置は、前記移動範囲特定手段は、前記入力手段による入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の非作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報とに基づいて焦点深度を特定する焦点深度特定手段を備え、該焦点深度特定手段によって特定された焦点深度に基づいて前記移動範囲を特定することを特徴とする。
【００１３】
また、この発明にかかる撮像装置は、焦点距離を可変とする光学系および光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスを備えたレンズ装置、前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力手段と、前記入力手段における入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、この発明にかかるオートフォーカス方法は、焦点距離を可変とする光学系および光が通過する絞り開口の開度を可変とするアイリスを備えたレンズ装置、前記光学系および前記絞り開口を通過した光が入射する撮像素子を備えた撮像装置本体、あるいは、前記レンズ装置および前記撮像装置本体を備えた撮像装置がおこなうオートフォーカス方法であって、前記撮像素子から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能の作動情報を入力する入力工程と、前記入力工程における入力情報に基づいて、前記ＡＧＣ機能の作動中は前記光学系における焦点距離に関する情報と前記アイリスにおける開度に関する情報と前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために前記光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲を特定する移動範囲特定工程と、を含んだことを特徴とする。
【００１５】
上記の発明によれば、ＡＧＣ機能が作動している場合は、アイリスにおける開度に関する情報と光学系における焦点距離に関する情報とに基づいて特定した焦点深度と、（前記ＡＧＣ機能の作動中における）電気信号に基づく画像の明るさに関する情報に基づいて特定した移動範囲補正量とに基づいて、被写体に対する合焦位置を特定するために光学系が備えた所定のレンズを光軸方向に移動させる移動範囲（オートフォーカス作動範囲）を特定することができる。これにより、オートフォーカス処理に際して、照度に応じた適切なオートフォーカス作動範囲を設定することができる。
【００１６】
これによって、たとえば照度が低い（明るさの基準値に到達していない）場合にノイズ成分が増大することによって、オートフォーカス作動範囲が適切に設定することができないことを防止し、アイリスにおける絞り開口に関する情報と光学系における焦点深度に関する情報と（前記ＡＧＣ機能の作動中における）前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報とに基づいたオートフォーカス作動範囲内で所定のレンズを移動させ、被写体に対する合焦位置を特定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明にかかるレンズ装置、撮像装置およびオートフォーカス方法によれば、撮像対象の照度にかかわらず、光学系における実際の焦点深度に基づいた適切なオートフォーカス作動範囲を設定することができるので、オートフォーカス性能の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明にかかる実施の形態の撮像装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】ズーム調整用レンズの位置とフォーカス調整用レンズの位置との関係を示すグラフである。
【図３】アイリスポジションとフォーカス調整用レンズの焦点深度との関係を示すグラフである。
【図４】この発明にかかる実施の形態の撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図５】従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理を示すフローチャートである。
【図６】この発明にかかる実施の形態のオートフォーカス作動範囲の設定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる撮像装置、レンズ装置およびオートフォーカス方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
まず、この発明にかかる実施の形態の撮像装置について説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態の撮像装置の概略構成を示す説明図である。図１において、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１００は、レンズ装置１０１と、撮像装置本体１０２と、を備えている。レンズ装置１０１と撮像装置本体１０２とは、取り外し可能に連結される。
【００２１】
レンズ装置１０１は、略円筒形状をなす鏡筒１０１ａを備えている。鏡筒１０１ａの内側には、光軸方向に沿って移動可能なレンズが設けられている。この実施の形態においては、鏡筒１０１ａの内側に設けられたレンズによって光学系を実現することができる。レンズ装置１０１は、たとえば被写体側から順に、フォーカス系、バリエーター、コンペンセーター（補正系）、マスターレンズ（リレー系）の４群に分かれたレンズを備えた、機械補正式の４群ズームレンズによって実現することができる。
【００２２】
この実施の形態のレンズ装置１０１は、ズーム調整に際して動作するズーム調整用レンズと、フォーカス調整に際して動作するフォーカス調整用レンズと、を備えている。この実施の形態のレンズ装置１０１を、たとえば機械補正式の４群ズームレンズによって実現する場合、ズーム調整用レンズは、バリエーター、コンペンセーター（補正系）、マスターレンズ（リレー系）の３群のレンズによって実現することができる。また、この実施の形態のレンズ装置１０１を、たとえば機械補正式の４群ズームレンズによって実現する場合、フォーカス調整用レンズは、もっとも被写体側に配置されたフォーカス系のレンズによって実現することができる。
【００２３】
レンズ装置１０１が備える各レンズは、各レンズに連結された駆動モータ（たとえば、図１における符号１０３を参照）の駆動力が伝達されることによって、光軸方向に沿って被写体側あるいは接眼側に移動する。この実施の形態において、ズーム調整用レンズはズーム調整用のモータに連結され、フォーカス調整用レンズはフォーカス調整用のモータ（図４における符号４０７を参照）に連結されている。
【００２４】
レンズ装置１０１においては、ズーム調整用のモータの駆動方向および駆動量に基づいて、ズーム調整用レンズの位置（以下「ズームポジション」という）を特定することができる。ズームポジションは、ズーム倍率によって異なる。また、レンズ装置１０１においては、フォーカス調整用のモータの駆動方向および駆動量に基づいて、フォーカス調整用レンズの位置（以下「フォーカス位置」という）を特定することができる。
【００２５】
レンズ装置１０１は、アイリス１０４を備えている。アイリス１０４は、レンズ装置１０１に入射した外光が通過する絞り開口１０４ａを備えている。絞り開口１０４ａは、図示を省略する複数の絞り羽根によって形成されている。各絞り羽根は、それぞれ光軸を横切る方向に移動可能に設けられている。アイリス１０４においては、各絞り羽根を、それぞれが光軸を横切る方向に移動させることによって、絞り開口１０４ａの開口径を調整することができる。
【００２６】
アイリス１０４は、絞り羽根に連結されたアイリスモータを備えている。アイリス１０４においては、アイリスモータを駆動することによって、各絞り羽根をそれぞれ光軸を横切る方向に移動させ、絞り開口１０４ａの開口径を調整することができる。絞り開口１０４ａの開口径を調整することによって、レンズ装置１０１を通過して撮像素子１０５に入射する光量を調整することができる。
【００２７】
アイリス１０４には、絞り羽根の位置に応じて出力が変化するホール素子が設けられている。レンズ装置１０１においては、ホール素子からの出力信号を検出することにより、アイリス１０４における絞り開口１０４ａの開度（以下「アイリスポジション」という）を特定することができる。ホール素子およびホール素子を用いたアイリスポジションの特定方法については、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため説明を省略する。
【００２８】
撮像素子１０５は、撮像装置本体１０２に設けられている。撮像素子１０５は、撮像装置本体１０２に取り付けられたレンズ装置１０１を介して入射した外光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。撮像素子１０５は、具体的には、たとえばＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）やＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）などの固体撮像素子によって実現することができる。公知の技術であるため、ＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサについての説明を省略する。
【００２９】
撮像素子１０５が出力した電気信号は、映像信号処理部１０６に出力される。映像信号処理部１０６は、撮像素子１０５から出力されたアナログの電気信号をデジタルの電気信号に変換するＡ／Ｄ変換をおこなった後、デジタルの電気信号に対して補完・色空間変換・ガンマ特性変換などの所定の画像処理をおこなって映像信号（画像信号）を生成する。
【００３０】
また、所定の画像処理に際しては、たとえば濃淡画像を白と黒との２値に変換する「２値化」や、隣接する画素間の濃度違いから被写体の境界（エッジ）を検出する「エッジ検出」などをおこなう。所定の画像処理に際しては、いずれか１種類の変換処理をおこなうのではなく、複数の変換処理を重ねておこなう。映像信号処理部１０６は、所定の画像処理をおこなった映像信号（画像信号）を、最終的には、たとえばＪＰＥＧやＴＩＦＦなどの所定のファイル形式のデータに変換する。
【００３１】
また、映像信号処理部１０６は、撮像素子１０５から出力された電気信号に基づいて、撮像素子１０５から出力された電気信号を増幅するゲインコントロールをおこなう。具体的には、映像信号処理部１０６は、撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さい場合に、撮像素子１０５から出力された電気信号を増幅することによってゲインコントロールをおこなう。
【００３２】
ゲインコントロールは、所定の電気回路（図４における符号４０１を参照）を用いておこなう。ゲインコントロールをおこなうことにより、暗所など照度が低い環境で撮像した場合の画像を、明るく鮮明にすることができる。ゲインコントロールについては、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため、説明を省略する。
【００３３】
ゲインコントロールは、撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さいか否かを判定し、撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さいと判定した場合におこなう。撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さいか否かの判定は、回路構成によって実現することができる。回路構成によって、撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さい場合にゲインコントロールをおこなうようにすることにより、たとえば撮像装置１００の操作者などによる操作を介することなくゲインコントロールをおこなうことができる。
【００３４】
このように、たとえば撮像装置１００の操作者などによる操作を介することなく、ゲインコントロールをおこなう機能を、以下、オートゲインコントロール（ａｕｔｏ  ｇａｉｎ  ｃｏｎｔｒｏｌ：ＡＧＣ）機能と称して説明する。ＡＧＣ機能は、回路構成によって、撮像素子１０５から出力された電気信号のレベル変化が所定の閾値よりも小さい場合に作動する。
【００３５】
映像信号処理部１０６には、カメラ制御部１０７が接続されている。カメラ制御部１０７は、ＣＰＵとＲＯＭやＲＡＭなどのメモリとを備えて構成され、撮像装置１００に対しておこなわれた操作にしたがって、撮像装置本体１０２が備える各部を駆動制御する。具体的には、カメラ制御部１０７は、たとえば図示を省略するシャッターボタンの操作に応じて、シャッターの開閉動作やシャッターが開閉する際の開閉速度などを調整する。シャッターは、機械的な可動部品としてのシャッターや電子シャッターなどを用いることができる。シャッターについては、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため、説明を省略する。
【００３６】
また、具体的には、カメラ制御部１０７は、たとえばシャッター開閉時に撮像素子１０５から出力された電気信号に基づいて映像信号処理部１０６において生成された映像信号（画像信号）を、所定のメモリに記憶する。所定のメモリには、ＪＰＥＧやＴＩＦＦなどの所定のファイル形式のデータに変換した映像信号（画像信号）を記憶する。所定のメモリは、カメラ制御部１０７を構成するＲＯＭやＲＡＭなどのメモリであってもよいし、メモリーカードなどに確保された特定の記憶領域であってもよい。メモリーカードは、フラッシュメモリや超小型のハードディスクを内蔵し、インターフェースを備えており、撮像装置本体１０２に設けられた所定のＩ／Ｆを介してカメラ制御部１０７に接続されている。
【００３７】
また、カメラ制御部１０７は、撮像装置本体１０２に設けられた液晶ディスプレイを制御して、映像信号処理部１０６において生成された映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）を表示したり、操作情報などを案内する文字やアイコンなどを映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）に重ねて表示(オーバーレイ)したりする。液晶ディスプレイは、所定のＩ／Ｆを介してカメラ制御部１０７に接続されている。液晶ディスプレイについては、公知の各種の技術を用いて容易に実現可能であるため、説明を省略する。
【００３８】
映像信号処理部１０６は、映像信号処理部Ｉ／Ｆ１０８を介して、マイクロコンピューター１０９に接続されている。このマイクロコンピューター１０９には、通信Ｉ／Ｆ１１０を介してカメラ制御部１０７が接続されている。マイクロコンピューター１０９およびカメラ制御部１０７は、通信Ｉ／Ｆ１１０を介してマイクロコンピューター１０９との間で通信をおこなうことによって、撮像装置１００におけるカメラ機構部分の動作とレンズ装置１０１における各部の動作との連携を図る。
【００３９】
マイクロコンピューター１０９は、演算処理をおこなうマイクロプロセッサー（ＣＰＵ）とメモリとを１つのＬＳＩチップに集積したＩＣ（集積回路）を備え、撮像装置１００が備える各部のうち、レンズ装置１０１が備える各部を駆動制御する。具体的には、マイクロコンピューター１０９は、たとえば映像信号処理部１０６において生成された映像信号を映像信号処理部Ｉ／Ｆ１０８を介して取得し、取得した映像信号に基づいてたとえば上記のズーム調整用のモータ、フォーカス調整用のモータ、アイリスモータなどの各駆動モータを駆動制御する。
【００４０】
各駆動モータの駆動に際して、マイクロコンピューター１０９は、各駆動モータに接続されたモータドライバ（たとえば、図１における符号１１１を参照）を介して、駆動対象となる駆動モータを駆動制御する。モータドライバは、各駆動モータを駆動するために必要なソフトウエアであって、マイクロコンピューター１０９から受信した制御信号にしたがって該当する電気信号を駆動対象となる駆動モータに出力することで、当該駆動対象となる駆動モータを動作させる。
【００４１】
マイクロコンピューター１０９は、モータドライバに対して出力した制御信号に基づいて、レンズ装置１０１におけるズーム調整用レンズの位置すなわちズームポジションを特定することができる。具体的には、マイクロコンピューター１０９は、たとえばモータドライバに対して出力した制御信号に基づいて、ＷＩＤＥ（広角）位置とＴＥＬＥ（望遠）位置との間におけるズーム調整用レンズの相対的な位置を算出する。
【００４２】
そして、マイクロコンピューター１０９は、算出した位置に関する情報を、ズームポジションを示す情報としてマイクロコンピューター１０９が備えるメモリにおける所定の領域に記憶しておく。これにより、マイクロコンピューター１０９は、記憶した情報を適宜読み取ることによってズームポジションを特定することができる。
【００４３】
撮像装置１００においては、ズーム調整用レンズの位置を検出するセンサをレンズ装置１０１に設け、このセンサからの出力信号をマイクロコンピューター１０９に入力する構成としてもよい。そして、このセンサからの出力信号に基づいて、ズーム調整用レンズの位置すなわちズームポジションを特定するようにしてもよい。
【００４４】
また、マイクロコンピューター１０９は、映像信号処理部Ｉ／Ｆ１０８を介して取得した映像信号（画像信号）に基づいて、アイリスモータを駆動する。マイクロコンピューター１０９は、具体的には、たとえば映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさが所定レベル以下である場合にアイリスモータを駆動して、アイリス１０４における絞り開口１０４ａの開度であるアイリスポジションを調整することができる。映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさは、映像信号（画像信号）に含まれる輝度信号に基づいて特定することができる。
【００４５】
この実施の形態において、マイクロコンピューター１０９およびモータドライバはレンズ装置１０１が備えている。また、この実施の形態において、映像信号処理部１０６およびカメラ制御部１０７は、撮像装置本体１０２が備えている。さらに、この実施の形態において、映像信号処理部Ｉ／Ｆ１０８および通信Ｉ／Ｆ１１０は、レンズ装置１０１および撮像装置本体１０２の双方がそれぞれ備えている。図１においては、双方がそれぞれ備える映像信号処理部Ｉ／Ｆ１０８および通信Ｉ／Ｆ１１０があわせて示されている。
【００４６】
つぎに、ズーム調整用レンズの位置とフォーカス調整用レンズの位置との関係（カムカーブ）について説明する。図２は、ズーム調整用レンズの位置とフォーカス調整用レンズの位置との関係を示すグラフである。図２においては、撮像装置１００から１ｍ先に位置する被写体および無限遠に位置する被写体にそれぞれ合焦する際に、レンズ装置１０１におけるズーム調整用レンズをＷＩＤＥ（広角）位置からＴＥＬＥ（望遠）位置まで振り分けた場合の、フォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）の変化を示している。
【００４７】
ＷＩＤＥ（広角）位置における焦点深度はＴＥＬＥ（望遠）位置における焦点深度よりも深いため、ＷＩＤＥ（広角）位置におけるフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）はＴＥＬＥ（望遠）位置におけるフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）よりも広い。逆に、ＴＥＬＥ（望遠）位置における焦点深度はＷＩＤＥ（広角）位置における焦点深度よりも浅いため、ＴＥＬＥ（望遠）位置におけるフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）はＷＩＤＥ（広角）位置におけるフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）よりも狭い。
【００４８】
つぎに、アイリスポジションとフォーカス調整用レンズの焦点深度との関係について説明する。図３は、アイリスポジションとフォーカス調整用レンズの焦点深度との関係を示すグラフである。図３において、フォーカス調整用レンズの焦点深度は、アイリス１０４の開度が大きい（ＯＰＥＮ位置に近い）場合であるほど浅くなり、アイリス１０４の開度が小さい（ＣＬＯＳＥ位置に近い）場合であるほど深くなる。
【００４９】
このため、アイリス１０４の開度が大きい（ＯＰＥＮ位置に近い）ほど、アイリス１０４の開度が小さい（ＣＬＯＳＥ位置に近い）場合よりもフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）は狭くなる。逆に、アイリス１０４の開度が小さい（ＣＬＯＳＥ位置に近い）ほど、アイリス１０４の開度が大きい（ＯＰＥＮ位置に近い）場合よりもフォーカス調整用レンズの移動範囲（移動距離）は広くなる。
【００５０】
つぎに、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１００の機能的構成について説明する。図４は、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１００の機能的構成を示すブロック図である。図４において、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１００の機能は、ＡＧＣ回路４０１と、判定部４０２と、焦点深度特定部４０３と、記憶部４０４と、移動範囲特定部４０５と、合焦位置特定部４０６と、移動範囲補正量特定部４０８とによって実現される。
【００５１】
ＡＧＣ回路４０１は、撮像素子１０５から出力される電気信号のレベルの大小にかかわらず出力を常に一定に保つための補助的な電子回路であり、上記のオートゲインコントロールをおこなう。この実施の形態において、ＡＧＣ回路４０１は、たとえば映像信号処理部１０６を構成する回路の一部に組み込むことができる。
【００５２】
判定部４０２は、ＡＧＣ回路４０１が作動中か否か、すなわちＡＧＣ機能が作動中であるか否かを判定する。記憶部４０４は、ズームポジション（ズーム倍率）ごとに、各アイリスポジションにおけるフォーカス調整用レンズの焦点深度を示す情報を記憶している。フォーカス調整用レンズの焦点深度は、ズーム倍率が大きくなると浅くなり、ズーム倍率が小さくなると深くなるように設定されている。また、フォーカス調整用レンズの焦点深度は、アイリス１０４において絞り開口１０４ａの開口径が大きくなるようなアイリスポジションであるほど浅くなるように設定されている。
【００５３】
また、記憶部４０４は、ＡＧＣ機能の非作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさに関する情報（明るさの基準値）を記憶している。
【００５４】
移動範囲補正量特定部４０８は、ＡＧＣ機能の作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさに関する情報と、記憶部４０４に記憶されているＡＧＣ機能の非作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさに関する情報とに基づいて、移動範囲補正量を特定する。
【００５５】
具体的には、記憶部４０４に記憶されているＡＧＣ機能の非作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさと、ＡＧＣ機能の作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさに関する情報との比率を特定することによって、移動範囲補正量を特定することができる。
【００５６】
焦点深度特定部４０３は、光学系における焦点距離に関する情報とアイリス１０４における開度に関する情報とに基づいて焦点深度を特定する。
【００５７】
光学系における焦点距離は、レンズ装置１０１におけるズーム調整用レンズの位置すなわちズームポジション（ズーム倍率）であり、マイクロコンピューター１０９のメモリにおける所定の領域に記憶された情報を読み取ることによって特定することができる。アイリス１０４における開度（アイリスポジション）は、ホール素子からの出力信号を検出することにより特定することができる。
【００５８】
移動範囲特定部４０５は、判定部４０２によってＡＧＣ機能の非作動中であると判定された場合は、焦点深度特定部４０３によって特定された焦点深度に基づいて、被写体に対する合焦位置の特定に際してフォーカス調整用レンズを光軸方向に移動させる移動範囲、すなわちオートフォーカス作動範囲を特定する。オートフォーカス作動範囲は、たとえば焦点深度特定部４０３によって特定された、フォーカス調整用レンズの焦点深度と同等の距離とすることができる。
【００５９】
また、移動範囲特定部４０５は、判定部４０２によってＡＧＣ機能の作動中であると判定された場合は、移動範囲補正量特定部４０８によって特定された移動範囲補正量と、焦点深度特定部４０３によって特定された焦点深度とに基づいて、被写体に対する合焦位置の特定に際してフォーカス作動範囲を特定する。
【００６０】
具体的には、移動範囲補正量特定部４０８によって特定された移動範囲補正量と、焦点深度特定部４０３によって特定された焦点深度とをかけることによって、被写体に対する合焦位置の特定に際してフォーカス作動範囲を特定することができる。
【００６１】
合焦位置特定部４０６は、移動範囲特定部４０５によって特定されたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを光軸方向に移動させ、当該移動にともなって得られる電気信号に基づいて被写体に対する合焦位置を特定する。具体的には、合焦位置特定部４０６は、オートフォーカス作動範囲内で、画像（映像）のコントラストの差が大きくなる方向へフォーカス調整用レンズを移動させるようにフォーカス調整用のモータ４０７を駆動する。そして、コントラストの差が最大となる位置で、フォーカス調整用のモータ４０７を停止させることによって合焦をおこなう。
【００６２】
ここで、従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理について説明する。図５は、従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理を示すフローチャートである。図５に示した処理は、オートフォーカス処理の実行を指示する所定の入力操作があった場合に、オートフォーカス処理の実行に先立って実行される。
【００６３】
図５において、従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理に際しては、まず、現在のアイリスポジションを特定する（ステップＳ５０１）。ステップＳ５０１においては、ホール素子からの出力信号を検出し、検出した出力信号に基づいて現在のアイリスポジションを特定することができる。
【００６４】
つぎに、現在のズームポジションを特定する（ステップＳ５０２）。ステップＳ５０２においては、たとえばズーム調整用のモータの駆動方向および駆動量に基づいて、現在のズームポジションを特定することができる。具体的には、マイクロコンピューター１０９に記憶されている情報に基づいて、基準となる位置に対してズーム調整用のモータをいずれの方向にどの程度駆動したかを算出することによってズームポジションを特定することができる。
【００６５】
そして、ステップＳ５０１において特定したアイリスポジションとステップＳ５０２において特定したズームポジションとに基づいて、現在のオートフォーカス作動範囲を設定する（ステップＳ５０３）。従来のオートフォーカス処理に際しては、ズームポジションごとに、各アイリスポジションにおけるオートフォーカス作動範囲を記憶したテーブルなどを、あらかじめ、たとえばマイクロコンピューター１０９に記憶しておく。そして、ステップＳ５０３においては当該テーブルを参照し、現在のズームポジションおよび現在のアイリスポジションに対応するオートフォーカス作動範囲を、現在のオートフォーカス作動範囲として設定する。
【００６６】
その後、ステップＳ５０３において設定した現在のオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを移動させるようにフォーカス調整用のモータを駆動して、移動させた範囲内でもっともコントラストが高い位置を、ステップＳ５０２において特定された現在のズームポジションにおける合焦位置として特定する。
【００６７】
このように、従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理に際しては、現在のズームポジションごとに取得される現在のアイリスポジション情報に基づいて、現在のオートフォーカス作動範囲が設定される。このような方法によれば、ＡＧＣ機能が作動している環境下においてはアイリス１０４の開度が多く（絞り開口１０４ａの開口径が大きく）なるため、フォーカス調整用レンズの焦点深度は浅いものとして判断される。
【００６８】
すなわち従来のオートフォーカス作動範囲の設定処理に際しては、フォーカス調整用レンズの焦点深度がアイリス１０４の開度が大きいほど浅くなるように設定されたテーブルに基づいてオートフォーカス作動範囲が設定される。このために、ズームポジションが同じであっても、低照度時などアイリス１０４が開放されている環境下におけるオートフォーカス作動範囲は、十分な照度が確保された場合のオートフォーカス作動範囲よりも狭く設定されてしまい、オートフォーカス精度が低下してしまうという問題があった。
【００６９】
つぎに、この発明にかかる実施の形態のオートフォーカス作動範囲の設定処理について説明する。図６は、この発明にかかる実施の形態のオートフォーカス作動範囲の設定処理を示すフローチャートである。図６に示した処理は、オートフォーカス処理の実行を指示する所定の入力操作があった場合に、オートフォーカス処理の実行に先立って実行される。図６において、この発明にかかる実施の形態のオートフォーカス作動範囲の設定処理に際しては、まず、ＡＧＣ機能が作動中であるか否かを判断する（ステップＳ６０１）。
【００７０】
ステップＳ６０１において、ＡＧＣ機能が作動中ではない、すなわちＡＧＣ機能が非作動中である場合（ステップＳ６０１：Ｎｏ）は、現在のアイリスポジションを特定する（ステップＳ６０４）。つぎに、現在のズームポジションを特定する（ステップＳ６０５）。
【００７１】
そして、特定した現在のアイリスポジションおよび現在のズームポジションに基づいて、現在のオートフォーカス作動範囲を設定する（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０６においては、上記のように、現在のアイリスポジションおよび現在のズームポジションに基づいてフォーカス調整用レンズの焦点深度を特定し、特定されたフォーカス調整用レンズの焦点深度に基づいて現在のオートフォーカス作動範囲を設定する。これにより、ＡＧＣ機能の非作動中は、従来と同様に、アイリスポジションおよびズームポジションに基づいてオートフォーカス作動範囲が設定される。
【００７２】
一方、ステップＳ６０２においてＡＧＣ機能が作動中である場合（ステップＳ６０１：Ｙｅｓ）は、映像信号（画像信号）における現在の明るさ情報を取得する（ステップＳ６０２）。ステップＳ６０２においては、具体的には、たとえば映像信号（画像信号）における輝度信号を読み取ることによって明るさ情報を取得する。
【００７３】
つぎに、取得した現在の明るさ情報とＡＧＣ機能の非作動中における映像信号（画像信号）に基づく映像（画像）の明るさ情報とに基づいて、移動範囲補正量を特定し（ステップＳ６０３）、ステップＳ６０３において特定した移動範囲補正量およびステップにおいてＳ６０４において取得した現在のアイリスポジション情報およびステップＳ６０５において特定した現在のズームポジションに基づいて、現在のオートフォーカス作動範囲を設定する（ステップＳ６０６）。
【００７４】
ステップＳ６０６においては、上記のように、ステップＳ６０３において特定した移動範囲補正量と、ステップＳ６０４において特定した現在のアイリスポジションおよびステップＳ６０５において特定した現在のズームポジションに基づいてフォーカス調整用レンズの焦点深度を特定し、特定されたフォーカス調整用レンズの焦点深度とに基づいて現在のオートフォーカス作動範囲を設定する。これにより、ＡＧＣ機能の作動中は、明るさ情報、アイリスポジションおよびズームポジションに基づいてオートフォーカス作動範囲が設定される。
【００７５】
このように、この実施の形態の撮像装置１００においては、オートフォーカス処理に際しての照度が低い場合など、ＡＧＣ機能がＯＮになる場合には、アイリスポジション、明るさ情報およびズームポジションに基づいてオートフォーカス作動範囲を設定することができる。これにより、オートフォーカス処理に際しての被写体の照度に応じて適切なオートフォーカス作動範囲を設定することができる。
【００７６】
そして、設定されたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズが移動するようにフォーカス調整用のモータ４０７を駆動し、コントラストの差が最大となる位置で、フォーカス調整用のモータ４０７を停止させる。これによって、レンズ装置１０１における合焦をおこなうことができる。
【００７７】
オートフォーカス処理の実行に先立ってオートフォーカス作動範囲の設定処理をおこなうことにより、オートフォーカス処理の実行に際しての効率化を図り、合焦位置を特定（合焦）するまでの時間の短縮を図ることができる。
【００７８】
そして、上記のようにオートフォーカス作動範囲を設定することにより、被写体の照度の高低に左右されることなく、ズーム倍率に応じた適切なオートフォーカス作動範囲を設定し、適切なオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを移動させることができる。
【００７９】
これによって、照度が低い場合にも、ズーム倍率に応じた適切なオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを移動させることができるので、照度が低いためにオートフォーカス性能が低下することを抑制することができる。
【００８０】
以上説明したように、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１００は、焦点距離を可変とするズーム調整用レンズと、光が通過する絞り開口１０４ａの開度を可変とするアイリス１０４と、ズーム調整用レンズおよび絞り開口１０４ａを通過した光が入射する撮像素子１０５と、を備え、撮像素子１０５から出力された電気信号を増幅するＡＧＣ機能が作動中であるか否かを判定する。ＡＧＣ機能の非作動中は、ズームポジションとアイリスポジションとによって特定した焦点深度に基づいてオートフォーカス作動範囲を特定し、特定されたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを光軸方向に移動させることによって被写体に対する合焦位置を特定する。
【００８１】
一方、ＡＧＣ機能の作動中は、ズームポジションとアイリスポジションとによって特定した焦点深度と、映像（画像）の明るさによって特定した移動範囲補正量とに基づいてオートフォーカス作動範囲を特定し、特定されたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを光軸方向に移動させることによって被写体に対する合焦位置を特定することを特徴としている。
【００８２】
これによって、照度が低い（明るさの基準値に到達していない）場合にも、ノイズ成分が増大することによって、オートフォーカス作動範囲が適切に設定することができないことを防止し、アイリスにおける絞り開口に関する情報と光学系における焦点深度に関する情報と（前記ＡＧＣ機能の作動中における）前記電気信号に基づく画像の明るさに関する情報と基づいたオートフォーカス作動範囲内でフォーカス調整用レンズを移動させることができるので、照度が低い場合におけるオートフォーカス性能の向上を図ることができる。
【００８３】
上記の実施の形態においては、撮像対象の照度が低い場合に、従来のＡＧＣ機能を備えた技術を用いた場合に比べて、オートフォーカス作動範囲を広く設定することができるため、ノイズ成分を含んだ信号を合焦位置と認識してしまうことを低減することができ、オートフォーカス性能を向上させることができる。
【００８４】
上記の実施の形態においては、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部が、撮像装置１００におけるレンズ装置１０１および撮像装置本体１０２に分散して設けられている場合について説明したがこれに限るものではない。たとえば、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部が、レンズ装置１０１のみ、あるいは、撮像装置本体１０２のみに集中して設けられていてもよい。
【００８５】
この場合、レンズ装置１０１あるいは撮像装置本体１０２に設けられた、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部は、オートフォーカス作動範囲の設定に要する各種の情報を撮像装置本体１０２あるいはレンズ装置１０１との間で通信をおこなって取得することによって、上記と同様のオートフォーカス作動範囲の設定を実現することができる。
【００８６】
また、この場合、設定されたオートフォーカス作動範囲に基づいてフォーカス調整用レンズを駆動する駆動制御部は、レンズ装置１０１あるいは撮像装置本体１０２のいずれに設けられていてもよい。オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部、および、フォーカス調整用レンズを駆動する駆動制御部がともにレンズ装置１０１に設けられている場合、オートフォーカス作動範囲の設定およびフォーカス調整用レンズの駆動制御は、レンズ装置１０１内でおこなわれる。
【００８７】
また、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部がレンズ装置１０１に設けられ、フォーカス調整用レンズを駆動する駆動制御部が撮像装置本体１０２に設けられている場合、レンズ装置１０１において設定されたオートフォーカス作動範囲に関する情報を撮像装置１００に出力し、撮像装置本体１０２からフォーカス調整用レンズの駆動制御をおこなう。あるいは、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部、および、フォーカス調整用レンズを駆動する駆動制御部がともに撮像装置本体１０２に設けられている場合、オートフォーカス作動範囲の設定およびフォーカス調整用レンズの駆動制御は撮像装置本体１０２内でおこなわれる。
【００８８】
また、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部は、レンズ装置１０１や撮像装置本体１０２とは別体で設けられていてもよい。具体的には、たとえばオートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部を実現するプログラムを記憶した、専用のマイクロコンピューターなどの集積回路としてもよい。この場合、集積回路に設けられた、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部は、オートフォーカス作動範囲の設定に要する各種の情報を撮像装置１００との間で通信をおこなって取得することによって、上記と同様のオートフォーカス作動範囲の設定を実現することができる。
【００８９】
この場合、オートフォーカス作動範囲の設定にかかる各部が設けられた集積回路は、レンズ装置１０１および撮像装置１００との間でそれぞれ、あるいは撮像装置１００との間で通信をおこなうことによって、オートフォーカス作動範囲の設定に要する各種の情報を取得し、取得した情報に基づいてオートフォーカス作動範囲の設定をおこなう。
【００９０】
なお、この実施の形態で説明したオートフォーカス方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
以上のように、この発明にかかる撮像装置１００、レンズ装置１０１、撮像装置本体１０２、オートフォーカスプログラムおよびオートフォーカス方法は、操作者の操作を介することなく被写体に焦点を合わせるオートフォーカス機能を備えた撮像装置１００、レンズ装置１０１、撮像装置本体１０２、オートフォーカスプログラムおよびオートフォーカス方法に有用であり、特に、照度が低い場合などに作動するＡＧＣ機能を備えた撮像装置１００、レンズ装置１０１、撮像装置本体１０２、オートフォーカスプログラムおよびオートフォーカス方法に適している。
【符号の説明】
【００９２】
１００  撮像装置
１０１  レンズ装置
１０２  撮像装置本体
４０１  ＡＧＣ回路
４０２  判定部
４０３  焦点深度特定部
４０４  記憶部
４０５  移動範囲特定部
４０６  合焦位置特定部
４０７  フォーカス調整用のモータ
４０８  移動範囲補正量特定部
【図１】
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【図２】
2011002719.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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