(57)【要約】【課題】ＴＶ−ＡＦ方式とそれ以外のＡＦ方式とを組み合わせたハイブリッドＡＦにおいて、ＴＶ−ＡＦ方式以外のＡＦ方式による不要なフォーカス制御を制限する。【解決手段】撮像装置は、撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成する第１の検出手段１１４と、第１の情報とは異なる第２の情報を検出する第２の検出手段１１６と、第１の情報を用いる第１のフォーカス制御を周期的に繰り返すフォーカス処理及び第２の情報を用いる第２のフォーカス制御を行う制御手段１１５とを有する。制御手段は、フォーカス処理において、コントラスト状態の変化量に応じて、第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成する第１の検出手段と、
前記第１の情報とは異なる第２の情報を検出する第２の検出手段と、
前記第１の情報を用いる第１のフォーカス制御を周期的に繰り返すフォーカス処理及び前記第２の情報を用いる第２のフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記フォーカス処理において、前記コントラスト状態の変化量に応じて、前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記フォーカス処理において前記第１のフォーカス制御を第１の周期で繰り返し行い、
前記制御手段は、前記第１の周期内での前記コントラスト状態の変化量に応じて、該フォーカス処理において前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記コントラスト状態の変化量が第１の値より小さい場合に前記第２のフォーカス制御を制限する状態になり、前記コントラスト状態の変化量が前記第１の値より大きい場合に前記第２のフォーカス制御を実行可能な状態になることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記フォーカス処理において、前記コントラスト状態の変化量及び前記第２の情報の変化量に応じて、前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記フォーカス処理において前記第１のフォーカス制御を第１の周期で繰り返し行い、
前記制御手段は、前記第１の周期内での前記コントラスト状態の変化量及び前記第１の周期内での前記第２の情報の変化量に応じて、該フォーカス処理において前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第１の周期内での前記コントラスト状態の変化量が第１の値より小さい場合と前記第１の周期内での前記第２の情報の変化量が第２の値より小さい場合のいずれにおいても前記第２のフォーカス制御を制限する状態になり、前記第１の周期内での前記コントラスト状態の変化量が前記第１の値より大きく、かつ前記第１の周期内での前記第２の情報の変化量が第２の値より大きい場合に前記第２のフォーカス制御を実行可能な状態になることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記フォーカス処理において前記第２のフォーカス制御を実行可能な状態になった場合に、前記第１及び第２の情報とは異なる第３の情報が特定の条件を満たすときに、前記第２のフォーカス制御を実行することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項８】
フォーカスレンズの位置を検出する位置検出手段を有し、
前記第３の情報は、前記第２の情報を用いて算出された前記フォーカスレンズの合焦位置と前記位置検出手段により検出された前記フォーカスレンズの位置との差であり、
前記特定の条件は、前記差が第３の値より大きいことであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記第３の情報は、前記第１の情報を用いて判別された前記フォーカスレンズの合焦位置の方向と前記第２の情報を用いて算出された前記フォーカスレンズの合焦位置の方向であり、
前記特定条件は、該２つの方向が相互に一致することであることを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の検出手段は、被写体までの距離に対応する前記第２の情報を出力することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記フォーカス処理において前記第２のフォーカス制御を実行可能な状態になった場合に、前記第２のフォーカス制御を第１の時間以上実行しなかったときは、前記第２のフォーカス制御を制限することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記第１のフォーカス制御は、フォーカスレンズの移動に応じた前記第１の情報の変化に基づいて合焦状態か否かを判定する合焦確認制御、前記フォーカスレンズの移動に応じた前記第１の情報の変化に基づいて合焦位置の方向を判別する合焦方向判別制御及び前記フォーカスレンズの移動に応じた前記第１の情報の変化に基づいて合焦位置を検出する合焦位置検出制御とを含み、
前記制御手段は、前記第２のフォーカス制御を行った後に前記第１のフォーカス制御を行う場合は、前記合焦確認制御又は合焦方向判別制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を取得するステップと、
前記第１の情報とは異なる第２の情報を取得するステップと、
前記第１の情報を用いる第１のフォーカス制御を周期的に繰り返すフォーカス処理及び前記第２の情報を用いる第２のフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
前記制御ステップでの前記フォーカス処理において、前記コントラスト状態の変化量に応じて、前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能とする状態とに切り替えることを特徴とするフォーカス制御方法。
【請求項１４】
前記制御ステップでの前記フォーカス処理において、前記コントラスト状態の変化量及び前記第２の情報の変化量に応じて、前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能とする状態とに切り替えることを特徴とする請求項１３に記載のフォーカス制御方法。
【請求項１５】
前記制御ステップでの前記フォーカス処理において、前記第２のフォーカス制御を実行可能な状態にした場合であって前記第１及び第２の情報とは異なる第３の情報が特定の条件を満たすときに、前記第２のフォーカス制御を実行することを特徴とする請求項１３又は１４に記載のフォーカス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ビデオカメラ等のオートフォーカス（ＡＦ）制御では、撮像素子を用いて生成された映像信号の鮮鋭度（コントラスト状態）を示すＡＦ評価値信号を生成し、該ＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズの位置を探索するＴＶ−ＡＦ方式が主流である。
【０００２】
また、ＡＦ方式には、測距センサを撮影レンズとは独立に設け、該測距センサにより検出された被写体までの距離からフォーカスレンズの合焦位置を演算し、そこにフォーカスレンズを移動させる外測測距方式（外測位相差検出方式）がある。
【０００３】
外測位相差検出方式では、被写体から受けた光束を２分割し、該２分割した光束を一組の受光素子列（ラインセンサ）によりそれぞれ受光する。そして、該一組のラインセンサ上に形成された像のずれ量、すなわち位相差を検出し、該位相差から三角測量法を用いて被写体距離を求め、該被写体距離に対して合焦する位置にフォーカスレンズを移動させる。
【０００４】
さらに、これらのＡＦ方式を組み合わせたハイブリッドＡＦ方式もある。ハイブリッドＡＦ方式では、例えば、内測位相差検出方式で合焦位置近傍までフォーカスレンズを駆動した後、ＴＶ−ＡＦ方式でさらに高精度にフォーカスレンズを合焦位置に駆動する（例えば、特許文献１参照）。また、外測位相差検出方式とＴＶ−ＡＦ方式とを組み合わせたハイブリッドＡＦ方式もある（例えば、特許文献２参照）。特許文献２にて提案されているハイブリットＡＦ方式では、ＴＶ−ＡＦ方式と外測位相差検出方式における各々の信号の変化量に応じて、どちらの方式でフォーカス制御をするかを選択する。
【特許文献１】特開平５−６４０５６号公報（段落０００８〜０００９、図１等）
【特許文献２】特開２００５−２３４３２５号公報（段落００３７〜００６２、図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したハイブリッドＡＦ方式では、まずＴＶ−ＡＦ方式以外のＡＦ方式で合焦位置の近傍にフォーカスレンズを移動させ、この時点でＡＦ評価値が所定レベルより大きい場合（合焦位置に近い場合）にのみＴＶ−ＡＦ方式に変更して合焦位置に移動させる。
【０００６】
しかしながら、被写体距離の変化がないにもかかわらず、被写体の絵柄等が変化することによってＡＦ評価値が変動する。この場合に、常に最初にＴＶ−ＡＦ方式以外のＡＦ方式でフォーカスレンズを移動させてしまうと、本来ピント位置を変化させる必要がない撮影状況であってもピントが変化してしまい、不必要な像ぼけを発生させてしまうおそれがある。特に、ＡＦ動作中にも映像が記録されている動画用の撮像装置では、このような不必要な動作により、ぼけた映像が記録されてしまう。
【０００７】
また、ＴＶ−ＡＦ方式以外のＡＦ方式として外部位相差検出方式を用いる場合、撮影レンズによる撮影範囲と測距センサによる測距視野とにパララックスが発生する。パララックスが生じると、ＴＶ−ＡＦ方式では合焦が得られているにもかかわらず、外部測距センサによって検出される被写体距離が変化することによって、フォーカスレンズが移動してしまう。つまり、不要な映像のぼけが発生する。
【０００８】
さらに、外部位相差検出方式では、被写体が遠近のある物体である場合、縞模様等の繰り返しパターンを有する場合、及び低コントラストである場合等において、常に信頼性の高い被写体距離検出ができるとは限らない。また、被写体の移動や撮影者の手振れ等の影響によっても、被写体距離の検出精度が低下するおそれがある。
【０００９】
なお、検出された被写体距離の信頼性の判定条件を厳しくすることも可能であるが、この場合、判定に時間を要し、外部位相差検出方式の特長の１つである高速性を生かせなくなる。
【００１０】
本発明は、ＴＶ−ＡＦ方式とそれ以外のＡＦ方式とを組み合わせたハイブリッドＡＦにおいて、ＴＶ−ＡＦ方式以外のＡＦ方式による不要なフォーカス制御を制限できるようにした撮像装置及びフォーカス制御方法を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての撮像装置は、撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を生成する第１の検出手段と、第１の情報とは異なる第２の情報を検出する第２の検出手段と、第１の情報を用いる第１のフォーカス制御を周期的に繰り返すフォーカス処理及び第２の情報を用いる第２のフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、制御手段は、フォーカス処理において、コントラスト状態の変化量に応じて、第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能な状態とに切り替わることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の他の側面としてのフォーカス制御方法は、撮影映像のコントラスト状態に対応する第１の情報を取得するステップと、第１の情報とは異なる第２の情報を取得するステップと、第１の情報を用いる第１のフォーカス制御を周期的に繰り返すフォーカス処理及び第２の情報を用いる第２のフォーカス制御を行う制御ステップとを有する。そして、制御ステップでのフォーカス処理において、コントラスト状態の変化量に応じて、前記第２のフォーカス制御を制限する状態と実行可能とする状態とに切り替えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、少なくとも撮影映像のコントラスト状態の変化量に応じて、第１の情報を用いたフォーカス処理中において第２のフォーカス制御を制限したり実行可能としたりすることができる。このため、フォーカス処理中に第２のフォーカス制御を適切に実行させることができ、第１のフォーカス制御によって合焦が得られている状態から不用意に第２のフォーカス制御が実行されてしまうことによる不要な像ぼけの発生を回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１には、本発明の実施例であるビデオカメラ（撮像装置）の構成を示している。なお、本実施例では、ビデオカメラについて説明するが、本発明は、デジタルスチルカメラ等の他の撮像装置にも適用することができる。
【００１６】
図１において、１０１は第１固定レンズ、１０２は光軸方向に移動して変倍を行う変倍レンズ、１０３は絞りである。また、１０４は第２固定レンズ、１０５は変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とフォーカシングの機能とを兼ね備えたフォーカスコンペンセータレンズ（以下、フォーカスレンズという）である。第１固定レンズ１０１、変倍レンズ１０２、絞り１０３、第２固定レンズ１０４及びフォーカスレンズ１０５により撮像光学系が構成される。
【００１７】
１０６は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される光電変換素子としての撮像素子である。１０７は撮像素子１０６の出力をサンプリングし、ゲイン調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路である。
【００１８】
１０８はカメラ信号処理回路であり、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの出力信号に対して各種の画像処理を施し、映像信号を生成する。１０９はＬＣＤ等により構成されるモニタであり、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を表示する。１１３は記録部であり、カメラ信号処理回路１０８からの映像信号を磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００１９】
１１０は変倍レンズ１０２を移動させるためのズーム駆動源である。１１１はフォーカスレンズ１０５を移動させるためのフォーカシング駆動源である。ズーム駆動源１１０及びフォーカシング駆動源１１１は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、振動型モータ及びボイスコイルモータ等のアクチュエータにより構成される。
【００２０】
１１２はＣＤＳ／ＡＧＣ回路１０７からの全画素の出力信号のうち焦点検出に用いられる領域の信号のみを通すＡＦゲートである。
【００２１】
１１４は第１の検出手段としてのＡＦ信号処理回路である。ＡＦ信号処理回路１１４は、ＡＦゲート１１２を通過した信号から高周波成分や該高周波信号から生成した輝度差成分（ＡＦゲート１１２を通過した信号の輝度レベルの最大値と最小値の差分）等を抽出して第１の情報としてのＡＦ評価値信号を生成する。ＡＦ評価値信号は、カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ１１５に出力される。ＡＦ評価値信号は、撮像素子１０６からの出力信号に基づいて生成される映像の鮮鋭度（コントラスト状態）を表すものであるが、鮮鋭度は撮像光学系の焦点状態によって変化するので、結果的に撮像光学系の焦点状態を表す信号となる。
【００２２】
制御手段としてのカメラ／ＡＦマイクロコンピュータ（以下、単にマイクロコンピュータという）１１５は、ビデオカメラ全体の動作の制御を司るとともに、フォーカシング駆動源１１４を制御してフォーカスレンズ１０５を移動させるフォーカス制御を行う。マイクロコンピュータ１１５は、フォーカス制御として、ＴＶ−ＡＦ方式でのフォーカス制御（以下、単にＴＶ−ＡＦという）と、外測位相差検出（外測測距）方式でのフォーカス制御（以下、単に外測ＡＦという）とを行う。
【００２３】
１１７はズームスイッチである。撮影者によりズームスイッチ１１７が操作されると、その操作に応じて、マイクロコンピュータ１１５はズーム駆動源１１０を介して変倍レンズ１０２を移動させる。また、このとき、マイクロコンピュータ１１５は、変倍に伴う焦点面の移動を補正するためにフォーカシング駆動源１１１を介してフォーカスレンズ１０５を駆動する。
【００２４】
１１６は第２の検出手段としての外部測距ユニットであり、被写体までの距離（第２の情報）を計測し、出力する。測距方法としては種々の方式が従来用いられているが、図６及び図７にはそのうちの１つである位相差パッシブ方式による測距原理を示している。この外部測距ユニットは、撮像光学系とは別に設けられている。すなわち、外部測距ユニットには、撮像光学系を通らない被写体からの光束が入射する。
【００２５】
図６において、２０１は被写体、２０２は第１の結像レンズ、２０３は第１の受光素子列、２０４は第２の結像レンズ、２０５は第２の受光素子列である。第１及び第２の受光素子列２０３，２０５はそれぞれ、複数の受光素子（画素）を一列に並べて構成されている。第１及び第２の受光素子列２０３，２０５は、基線長Ｂだけ互いに離れて設置されている。
【００２６】
被写体２０１からの光のうち第１の結像レンズ２０２を通った光は、第１の受光素子列２０３上に結像し、第２の結像レンズ２０４を通った光は第２の受光素子列２０５上に結像する。
【００２７】
ここで、第１及び第２の受光素子列２０３，２０５からの出力信号（像信号）の例を図７に示す。第１及び第２の受光素子列２０３，２０５は基線長Ｂだけ離れているため、第１の受光素子列２０３からの像信号と第２の受光素子列２０５からの像信号とは、画素数Ｘだけずれた信号となる。そこで、２つの像信号の相関を画素をずらしながら演算し、相関が最大になる画素ずらし量を求めることでＸが演算できる。このＸと、基線長Ｂと、結像レンズ２０２，２０４の焦点距離ｆとにより、三角測量の原理で被写体までの距離Ｌが以下の式（１）により求められる。
【００２８】
Ｌ＝Ｂ・ｆ／Ｘ    …（１）。
【００２９】
なお、本発明では、このパッシブ測距方式に限らず、他の測距方式を用いることができる。例えば、アクティブ測距方式として、赤外線を投光して三角測量原理で距離を求める方法や、超音波センサを用いて伝搬速度を測定する方式を用いてもよい。また、外部測距ユニットから上記画素ずらし量Ｘ（第２の情報）を出力させ、マイクロコンピュータにて該Ｘに基づいて被写体距離を求めるようにしてもよい。
【００３０】
ここで、外部測距ユニット１１６からの被写体距離情報は、マイクロコンピュータ１１５に入力される。マイクロコンピュータ１１５は、入力された被写体距離情報に基づいて、該距離の被写体に合焦するフォーカスレンズ位置（以下、外測合焦位置という）を算出する。ここで、「算出」には、計算式を用いた演算だけでなく、予め不図示のメモリに記憶された、被写体距離に対する合焦位置のデータを読み出すことも含む。
【００３１】
次に、マイクロコンピュータ１１５で行われるＡＦ処理（フォーカス処理）について、図２〜図５を用いて説明する。このＡＦ制御は、マイクロコンピュータ１１５内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【００３２】
まず、図２を用いてＡＦ制御の全体の流れを説明する。
【００３３】
Ｓｔｅｐ２０１で、マイクロコンピュータ１１５は処理を開始する。次に、マイクロコンピュータ１１５で行われるＡＦ処理（フォーカス処理）について、図２のフローチャートを用いて説明する。このＡＦ処理は、マイクロコンピュータ１１５内に格納されたコンピュータプログラムに従って実行される。
【００３４】
まず、Ｓｔｅｐ２０１では、マイクロコンピュータ１１５は処理を開始する。本フローに示す処理は、例えば１フィールド画像を生成するための撮像素子１１１からの撮像信号の読み出し周期（第１の周期）にて繰り返し実行される。
【００３５】
Ｓｔｅｐ２０２では、ＴＶ−ＡＦが実行される。このＴＶ−ＡＦには、ＡＦ評価値をモニタしつつフォーカスレンズ１０５を駆動して合焦を得る動作が含まれる。また、ＴＶ−ＡＦには、合焦が得られている状態において、フォーカスレンズ再駆動の必要性の有無を判断するために、ＡＦ評価値の低下があったか否かを判定する等、合焦を維持するための処理も含まれる。ＴＶ−ＡＦの具体的処理については、後に図３を用いて説明する。
【００３６】
Ｓｔｅｐ２０３では、マイクロコンピュータ１１５は、外部測距ユニット１１６により被写体距離を検出し、さらにその被写体距離情報から外測合焦位置を算出する。
【００３７】
Ｓｔｅｐ２０４では、現在、位相差使用モードであるか否かを判別する。位相差使用モードである場合には、Ｓｔｅｐ２０８へ移行する。また、位相差使用モードでない場合は、Ｓｔｅｐ２０５へ移行する。位相差使用モードとは、後述するＳｔｅｐ２１０において特定の条件を満たす場合に限り、フォーカスレンズ１０５を外測合焦位置に移動させる外測ＡＦを行うことが許されるモードである。
【００３８】
Ｓｔｅｐ２０５では、後述するＳｔｅｐ２０６においてコントラスト及び被写体距離の変化が大きいか否かを判別するためのしきい値（第１及び第２の値）を設定する。
【００３９】
Ｓｔｅｐ２０６では、位相差使用モードへ切り替えるか否かを決定するために、被写体に関する変化をコントラスト情報及び被写体距離情報を用いて判別する。すなわち、前回のルーチンで取得したコントラスト情報に対する今回のルーチンで取得したコントラスト情報の変化量がしきい値より大きいか否かを判別する。また、前回のルーチンで取得した被写体距離情報に対する今回のルーチンで取得した被写体距離情報の変化量がしきい値より大きいか否かを判別する。
【００４０】
本実施例では、マイクロコンピュータ１１５は、ＡＦ信号処理回路１１４から得られる、ＡＦゲート１１２を通過した信号の各画素ラインでの輝度レベルの最大値と最小値との差を求める。そして、これらの差の最大値をコントラスト情報として用いる。なお、このコントラスト情報に代えて、コントラスト状態を示す点では共通であるＡＦ評価値をしきい値と比較してもよい。
【００４１】
Ｓｔｅｐ２０６において、コントラストの変化量がしきい値より大きく、かつ被写体距離の変化量もしきい値より大きいと判断した場合には、Ｓｔｅｐ２０７へ移行し、位相差使用モードに切り替える。一方、コントラストの変化量及び被写体距離の変化量のうち少なくとも一方がしきい値より小さいと判断した場合には、位相差使用モードへの切り替えを行わず、Ｓｔｅｐ２０２に戻ってＴＶ−ＡＦを行う。つまり、コントラストの変化量及び被写体距離の変化量のうち少なくとも一方がしきい値より小さい場合には、ＴＶ−ＡＦのみが上述した撮像信号の読み出し周期で繰り返し行われる。
【００４２】
なお、本実施例では、被写体距離情報の変化量がしきい値より大きいか否かを判断する場合について説明しているが、Ｓｔｅｐ２０３で被写体距離情報に基づいて算出された外測合焦位置の変化量について判断してもよい。この場合、被写体距離情報の変化量について判断していることと等価である。
【００４３】
このＳｔｅｐ２０６は、被写体距離情報（又は外測合焦位置の情報）を用いてフォーカスレンズ１０５を移動させる、すなわち外測ＡＦを行うか否かを切り替えるための第１段階の判定である。つまり、外測ＡＦによってフォーカスレンズ１０５を駆動させる条件（タイミング）を、被写体のコントラスト状態が大きく変化した場合であって、かつ被写体距離が大きく変化した場合に限定する。
【００４４】
これにより、被写体距離は大きく変化しておらず合焦状態から外れていないのに、被写体の絵柄等の変化によりＡＦ評価値が大きく変化した場合に、従来のようにまず外測合焦位置へフォーカレンズを移動させることで発生する不要な映像のぼけを防止できる。また、ＴＶ−ＡＦで得られた合焦状態であるにも関わらず、撮像光学系と外部測距ユニット１１６の検出視野とのパララックスにより、算出された被写体距離が誤った情報である可能性が高い場合に、外測合焦位置にフォーカレンズを移動させることを防止できる。
【００４５】
位相差使用モードに切り替わった場合には、Ｓｔｅｐ２０８へ進む。Ｓｔｅｐ２０８では、位相差駆動モードか否かを判別する。但し、既に位相差駆動モードに設定されて外測合焦位置に向かってフォーカスレンズ１０５が移動している最中であれば、Ｓｔｅｐ２０２に戻る。
【００４６】
一方、位相差駆動モードでないならば、Ｓｔｅｐ２０９へ進む。Ｓｔｅｐ２０９では、後のＳｔｅｐ２１０での判別で用いるしきい値（第３の値）を設定する。具体的には、フォーカスレンズ１０５を外測合焦位置に移動させる（外測ＡＦを実行する）べきかどうかを判別するためのフォーカス位置差しきい値ｔｈを設定する。このフォーカス位置差しきい値ｔｈは、外部測距ユニット１１６による被写体距離の検出のばらつきを考慮して決定される。
【００４７】
Ｓｔｅｐ２１０では、Ｓｔｅｐ２０３にて得られた外測合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差（絶対値）を求め、該差がＳｔｅｐ２０９で設定されたフォーカス位置差しきい値ｔｈよりも大きいか否かを判別する。この差がフォーカス位置差しきい値ｔｈよりも大きい場合にはＳｔｅｐ２１１へと進み、フォーカス位置差しきい値ｔｈよりも小さい場合にはＳｔｅｐ２１３に進む。
【００４８】
ここで、Ｓｔｅｐ２１０の判別は、外測ＡＦを行うか否かを切り替えるための第２段階の判定である。つまり、外測ＡＦによってフォーカスレンズ１０５を駆動させる条件（タイミング）を、外測合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差が大きい場合に限定する。
【００４９】
この第２段階の条件を満たさない場合に外測ＡＦを行わないのは、外測ＡＦは、ＴＶ−ＡＦに比較して合焦精度が劣るためである。不用意に外測合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させると、ＴＶ−ＡＦと外測ＡＦとの間でハンチングが生じたり、映像にぼけが生じたりするためである。
【００５０】
Ｓｔｅｐ２１１では、位相差駆動モードに移行する。そして、Ｓｔｅｐ２１２で、フォーカスレンズ１０５を外測合焦位置に向かって移動させる。次に、Ｓｔｅｐ２１５に進む。
【００５１】
Ｓｔｅｐ２１３では、位相差使用モードへ切り替わってからどのくらいの時間が経過しているかを判別する。この時間の経過は、Ｓｔｅｐ２１６により時間経過カウンタを加算して求める。所定時間（第１の時間）を経過しても、外測ＡＦが行われない場合には、Ｓｔｅｐ２１４へ移行して、位相差使用モードを解除する。そして、Ｓｔｅｐ２１５では、時間経過カウンタをクリアする。
【００５２】
Ｓｔｅｐ２１４において位相差使用モードを解除するのは、被写体の変化及び被写体距離変化が生じて位相差使用モードへ切り替わったものの、外測合焦位置が現在のフォーカスレンズ位置に近い場合である。
【００５３】
つまり、被写体距離の検出動作のタイミングが、被写体の状態や撮影条件によってＴＶ−ＡＦのタイミングに対してずれることがあり、ＴＶ−ＡＦで既に合焦位置近傍にフォーカスレンズ１０５を駆動している場合が考えられる。このような場合に、不用意に外測合焦位置にフォーカスレンズ１０５を移動させた場合、映像にぼけが発生する。
【００５４】
このため、本実施例では、位相差使用モードに切り替わった後、外測ＡＦが実行されることなく所定時間が経過した場合には、位相差使用モードを解除する。これにより、不用意に外測ＡＦによるフォーカスレンズ駆動が行われて映像にぼけが生じるのを回避したり、ＴＶ−ＡＦと外測ＡＦとの間で頻繁にＡＦ制御が切り替わるハンチングを防止したりすることができる。
【００５５】
ここで、ＴＶ−ＡＦについて、図３を用いて説明する。
【００５６】
Ｓｔｅｐ３０１では、マイクロコンピュータ１１５は、ＴＶ−ＡＦの処理を開始する。
【００５７】
Ｓｔｅｐ３０２では、ＡＦ信号処理回路１１４から出力されるＡＦ評価値を取得する。
【００５８】
Ｓｔｅｐ３０３では、ＴＶ−ＡＦのモードが微小駆動モードか否かを判別する。微小駆動モードであればＳｔｅｐ３０４へ進み、そうでなければＳｔｅｐ３１１へ進む。
【００５９】
Ｓｔｅｐ３０４では、微小駆動動作を行い、合焦状態か否か、及び合焦状態でない場合は現在のフォーカスレンズ位置に対して合焦位置がどの方向（以下、合焦方向という）にあるかを判別する。ここでの詳細な動作については、後に図４を用いて説明する。
【００６０】
なお、ＡＦ評価値の変化から合焦状態か否かを判別するためにフォーカスレンズ１０５を微小駆動動作させる制御は、合焦確認制御ということもできる。また、ＡＦ評価値の変化から合焦方向を判別するためにフォーカスレンズ１０５を微小駆動動作させる制御は、合焦方向判別制御ということもできる。
【００６１】
Ｓｔｅｐ３０５では、Ｓｔｅｐ３０４で合焦判定ができたかどうかを判別し、合焦判定ができた場合はＳｔｅｐ３０８へ進み、フォーカスレンズ１０５の駆動を停止する。このとき、Ｓｔｅｐ３０９にて、合焦位置におけるＡＦ評価値を不図示のメモリに記憶する。
【００６２】
そして、Ｓｔｅｐ３１０では、再起動モードへ移行する。さらに、Ｓｔｅｐ３２５に進み、位相差使用モードを解除する。これは、ＴＶ−ＡＦによって合焦判定され、フォーカスレンズ１０５が停止しているため、フォーカスレンズ１０５が外測ＡＦによって外測合焦位置へ移動され、不要な映像のぼけを生じさせないようにするためである。
【００６３】
Ｓｔｅｐ３０５において、合焦判定ができていないと判別した場合は、Ｓｔｅｐ３０６へ進む。
【００６４】
Ｓｔｅｐ３０６では、Ｓｔｅｐ３０４で合焦方向判別ができたかどうかを判別し、合焦方向判別ができた場合はＳｔｅｐ３０７へ進んで山登り駆動モードへ移行する。合焦方向判別ができていない場合は、微小駆動動作を継続する。
【００６５】
Ｓｔｅｐ３１１で、山登り駆動モードか否かを判別する。山登り駆動モードであればＳｔｅｐ３１２へ進み、そうでなければＳｔｅｐ３１７へ進む。
【００６６】
Ｓｔｅｐ３１２では、所定の速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動（合焦位置検出制御）する。山登り駆動の詳細については、後に図５を用いて説明する。
【００６７】
Ｓｔｅｐ３１３では、山登り駆動において、ＡＦ評価値がピークを越えたかどうかを判別する。ピークを越えた場合はＳｔｅｐ３１４へ進み、ピークを越えていない場合は、山登り駆動を継続する。
【００６８】
Ｓｔｅｐ３１４では、山登り駆動中のＡＦ評価値がピークとなる位置（以下、ピーク位置という）にフォーカスレンズ１０５を戻す。
【００６９】
次に、Ｓｔｅｐ３１５では、フォーカスレンズ１０５がピーク位置に戻ったか否かを判別する。ピーク位置に戻った場合はＳｔｅｐ３１６へ進み、微小駆動モードへ移行する。まだ戻っていない場合には、継続してフォーカスレンズ１０５ピーク位置に戻す。
【００７０】
さらに、Ｓｔｅｐ３１６からはＳｔｅｐ３２４に進み、位相差使用モードを解除する。これは、山登り駆動モードで合焦位置（ピーク位置）が判別され、合焦位置へフォーカスレンズ１０５を移動させたにも関わらず、外測ＡＦによってフォーカスレンズ１０５が外測合焦位置に駆動されて不要な映像のぼけを生じさせないようにするためである。
【００７１】
Ｓｔｅｐ３１７では、再起動判定モードか否かを判別する。再起動判定モードであればＳｔｅｐ３１８へ進み、そうでなければＳｔｅｐ３２１へ進む。
【００７２】
Ｓｔｅｐ３１８では、Ｓｔｅｐ３０９で記憶したＡＦ評価値と最新のＡＦ評価値とを比較し、これらの差、すなわちＡＦ評価値の変動が所定値より大きいか否かを判定する。ＡＦ評価値が所定値より大きく変動した場合はＳｔｅｐ３２０へ進み、微小駆動モードに移行する。ＡＦ評価値の変動が所定値より小さい場合は、Ｓｔｅｐ３１９に進み、そのままフォーカスレンズ１０５を停止させる。
【００７３】
Ｓｔｅｐ３２１に進むのは、位相差駆動モードによって、フォーカスレンズ１０５を外測合焦位置に向かって移動させているときである。このＳｔｅｐ３２１では、外測合焦位置を目標位置として、この目標位置にフォーカスレンズ１０５が到達したか否かを判別する。外測合焦位置にフォーカスレンズ１０５が到達した場合はＳｔｅｐ３２２へ進み、微小駆動モードへ移行する。そして、Ｓｔｅｐ３２３において位相差使用モードを解除し、外測ＡＦからＴＶ−ＡＦ（微小駆動モード：Ｓｔｅｐ３０４の合焦確認制御又は合焦方向判別制御）に引き継ぐ。フォーカスレンズ１０５が外測合焦位置に到達していない場合は、該外測合焦位置へのフォーカスレンズ駆動を継続する。
【００７４】
次に、微小駆動動作について、図４を用いて説明する。図４には、微小駆動動作時におけるフォーカスレンズ１０５の移動とＡＦ評価値の変化との関係を示している。ここで、横軸は時間を、縦軸はフォーカスレンズ位置を示している。また、図の上部には、映像信号の垂直同期信号を表している。
【００７５】
ここで、期間Ａの間に撮像素子１０６に蓄積された電荷（斜線楕円で示す）に対するＡＦ評価値ＥＶＡが時刻ＴＡで取り込まれ、期間Ｂの間に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対するＡＦ評価値ＥＶＢが時刻ＴＢで取り込まれる、時刻ＴＣでは、ＡＦ評価値ＥＶＡ，ＥＶＢを比較し、ＥＶＢ＞ＥＶＡであれば、微小駆動の駆動（振動）中心を移動させる（駆動振幅＝振動振幅＋中心移動振幅）。一方、ＥＶＡ＞ＥＶＢであれば、振動中心を移動させない（駆動振幅＝振動振幅）。このようにフォーカスレンズ１０５を移動させながらＡＦ評価値が増加する方向を検出したり、ＡＦ評価値が最も大きくなるフォーカスレンズ位置（ピーク位置）を探したりするのが微小駆動動作である。
【００７６】
次に、山登り駆動動作について、図５を用いて説明する。山登り駆動動作では、フォーカスレンズ１０５を高速で駆動して、その間に得られたＡＦ評価値がピークとなるピーク位置又はその近傍を検出する。図５には、山登り駆動動作時におけるフォーカスレンズ１０５の移動とＡＦ評価値の変化との関係を示している。ここで、Ｃの動きでは、ＡＦ評価値がピークを越えて減少するので、ピーク位置（合焦位置）の存在を確認することができ、山登り駆動動作を終了して微小駆動動作に移行する、一方、Ｄの動きではピークが無く、単調に減少しているので、フォーカスレンズ１０５の駆動方向が誤りであると判定できる。この場合は、駆動方向を反転して山登り駆動動作を続ける。
【実施例２】
【００７７】
図８には、本発明の実施例２であるビデオカメラの構成を示している。本実施例において、実施例１と共通する構成要素については実施例１と同符号を付して説明に代える。
【００７８】
実施例１では、外部位相差検出（外測測距）方式を用いた場合について説明したが、本実施例においては、ＴＴＬ（内測）位相差検出方式を用いている。
【００７９】
本実施例では、撮像光学系が、被写体側から順に、第１固定レンズ１０１，変倍レンズ１０２，フォーカスレンズ１０５，絞り１０３及び第２固定レンズ１２０とにより構成されている。
【００８０】
６２１はハーフプリズムであり、フォーカスレンズ１０５と絞り１０３との間に配置されている。ハーフプリズム６２１は、フォーカスレンズ１０５から絞り１０３に向かう光束を、撮像素子１０６に向かう光束成分と、後述するＡＦセンサ６２４に向かう光束成分とに分割する。絞り１０３は、動画撮影中、常に動作しているので、絞り１０３よりも被写体側に配置したハーフプリズム６２１によって、入射光束を分割する。
【００８１】
６２２はハーフプリズム６２１により分割された光束成分を反射するサブミラー、６２３はサブミラー６２２で反射した光束をＡＦセンサ６２４上に結像させる結像レンズである。ＡＦセンサ６２４は、位相差検出方式ＡＦ用の一対の受光素子列（ラインセンサ）を有する。６２５はＡＦセンサ６２４の一対のラインセンサ上に形成された２つの像信号の位相差を演算するＡＦ回路である。
【００８２】
マイクロコンピュータ１１５は、ＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づいて、ピントのずれ量及びずれ方向を求める。
【００８３】
このように構成されたビデオカメラでは、実施例１で説明したＡＦ処理（図２）において、被写体距離情報に代えて、ピントずれ量及びずれ方向を得ることにより、実施例１と同様のＡＦ処理を行うことができる。
【００８４】
具体的には、図２のＳｔｅｐ２０３で、マイクロコンピュータ１１５は、ＡＦ回路６２５からの位相差情報に基づいて、ピントずれ量及びずれ方向を算出する。
【００８５】
また、Ｓｔｅｐ２０６では、撮影映像のコントラスト情報の変化量をしきい値と比較する。また、被写体距離の変化量を該ピントずれ量から換算し、これをしきい値と比較する。
【００８６】
Ｓｔｅｐ２１０では、ピントずれ量及びずれ方向から、位相差検出方式によるフォーカスレンズ１０５の合焦位置（内測合焦位置）を算出する。そして、この内測合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差が、フォーカス位置差しきい値ｔｈより大きいか否かを判別する。
【００８７】
以上説明したように、上記各実施例では、ＴＶ−ＡＦと位相差（外測、内測）ＡＦとを組み合わせたＡＦ方式において、以下の特徴を有する。
【００８８】
すなわち、被写体を撮影した映像のコントラスト状態と位相差情報（被写体距離やピントずれ量）とが大きく変化した場合に、位相差ＡＦを使用可能とするモードに切り替わる。これにより、被写体距離は変化していないのに、被写体の絵柄等の変化に応じてＴＶ−ＡＦが起動される前に位相差ＡＦが行われることによる映像のぼけの発生を防止できる。また、合焦状態にあるのに、手振れやパララックス等によって被写体距離が変化してしまった場合に位相差ＡＦを実行してしまい、映像のぼけが発生することを防止できる。
【００８９】
さらに、位相差ＡＦを使用するモードに切り替わった後、位相差ＡＦが実行されることなく所定時間経過した場合は、位相差を使用するモードを解除する。これは、特に、被写体の状態や撮影条件等によって位相差情報の信頼性が低い場合に特に有効である。すなわち、位相差ＡＦが実行されるまでにＴＶ−ＡＦでフォーカスレンズが合焦位置に駆動されているにもかかわらず、その後の信頼性の低い位相差情報に基づく位相差ＡＦによってフォーカスレンズが移動し、映像のぼけが発生することを防止できる。
【００９０】
なお、上記各実施例では、位相差使用モードにおいて位相差ＡＦを実行するための位相差駆動モードへの移行の最終的な条件（Ｓｔｅｐ２１０）として、外測又は内測合焦位置と現在のフォーカスレンズ位置との差がしきい値より大きいことを求めた。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、現在のフォーカスレンズから見たときのＴＶ−ＡＦの合焦方向判別制御によって判別された合焦方向と、外測又は内測合焦位置の方向とが同一であることを条件としてもよい。また、防振システム用の振れセンサを用いて、いわゆるパンニングやチルティングが行われたことが検出された場合には、ただちに位相差駆動モードに切り替わるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１であるビデオカメラの構成を示すブロック図。
【図２】実施例１におけるＡＦ処理の手順を示すフローチャート。
【図３】実施例１のＴＶ−ＡＦ制御の手順を示すフローチャート。
【図４】ＴＶ−ＡＦ制御における微小駆動動作を説明する図。
【図５】ＴＶ−ＡＦ制御における山登り駆動を説明する図。
【図６】位相差パッシブ方式の距離計測原理を示す図。
【図７】位相差パッシブ方式での像信号を示す図。
【図８】本発明の実施例２であるビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０２  変倍レンズ
１０５  フォーカスレンズ
１０８  カメラ信号処理回路
１１４  ＡＦ信号処理回路
１１５  カメラ／ＡＦマイクロコンピュータ
１１６  外部測距ユニット
１１７  ズームスイッチ
【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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