(57)【要約】【課題】フレーミングが容易でありつつ、高精度に合焦した画像を取得できるデジタルカメラを提供する。【解決手段】デジタルカメラにおいては、オートフォーカスの焦点調整方式として外光測距方式と山登り方式との２つの方式が採用されている。撮影指示がなされる前（〜時点Ｐｔ４）においては外光測距方式によって繰り返し撮影レンズ３の焦点調整が行われる（時点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３）。一方、撮影指示がなされた後（時点Ｐｔ４〜）は山登り方式によって撮影レンズ３の焦点調整が行われる（時点Ｐｔ４〜Ｐｔ６）。さらに、動体予測がなされ、本撮影時点Ｐｔ７において被写体が存在すると予測される位置に対して合焦する位置に、フォーカスレンズが駆動される。これにより、フレーミングが容易となり、かつ、高精度に合焦した画像を取得できる。【選択図】図１４
2005164669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザからの撮影指示に応答して、記録用の画像を取得するデジタルカメラであって、
撮影光学系を介して被写体の画像を取得する撮像手段と、
前記撮影光学系とは異なる光学系を介して前記被写体の距離に依存する値を検出する測距手段と、
前記測距手段の検出結果に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第１配置として導出する第１導出手段と、
前記撮像手段で得られた画像に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第２配置として導出する第２導出手段と、
前記撮影光学系の配置を変更する光学系制御手段と、
を備え、
前記光学系制御手段は、
前記撮影指示の前は、前記第１導出手段により繰り返し導出される前記第１配置に応じて前記撮影光学系の配置を繰り返し調整し、
前記撮影指示の後は、前記記録用の画像を取得する前に、前記撮影光学系の配置を前記第２配置にすることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項２】
ユーザからの撮影指示に応答して、記録用の画像を取得するデジタルカメラであって、
撮影光学系を介して被写体の画像を取得する撮像手段と、
前記撮影光学系とは異なる光学系を介して前記被写体の距離に依存する値を検出する測距手段と、
前記測距手段の検出結果に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第１配置として導出する第１導出手段と、
前記撮像手段で得られた画像に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第２配置として導出する第２導出手段と、
前記被写体の速度に依存する速度依存値を取得する速度検出手段と、
前記速度依存値及び前記第２配置に基づいて、前記撮像手段が記録用の画像を取得する撮影時点において前記被写体が存在すると予測される位置に対する前記撮影光学系の合焦配置を、第３配置として導出する第３導出手段と、
前記撮影光学系の配置を変更する光学系制御手段と、
を備え、
前記光学系制御手段は、
前記撮影指示の前は、前記第１導出手段により繰り返し導出される前記第１配置に応じて前記撮影光学系の配置を繰り返し調整し、
前記撮影指示の後は、前記記録用の画像を取得する前に、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にすることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項３】
請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、
前記光学系制御手段は、前記速度依存値が所定の条件を満たすときのみ、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にすることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項４】
請求項２または３に記載のデジタルカメラにおいて、
前記光学系制御手段は、前記撮影光学系の倍率が所定の条件を満たすときのみ、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にすることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項５】
請求項２ないし４のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
前記撮影光学系の光軸方向に沿った前記被写体の移動方向を検出する手段、
をさらに備え、
前記第２導出手段は、
前記撮影光学系を駆動しつつ時間順次に得られる複数の画像に基づいて、前記第２配置を導出するものであり、
前記移動方向が前記デジタルカメラへ近づく方向のときは、より近い被写体に合焦する方向である近側に、前記第２配置を導出する際に前記撮影光学系を駆動し、
前記移動方向が前記デジタルカメラから離れる方向のときは、より遠い被写体に合焦する方向である遠側に、前記第２配置を導出する際に前記撮影光学系を駆動することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
前記撮像手段は、撮影領域の全体についての第１画像を出力する第１出力モードと、前記撮影領域の一部の領域についての第２画像を前記第１出力モードよりも高速に出力する第２出力モードとを有し、
前記第２導出手段は、前記第２画像に基づいて前記第２配置を導出することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
前記撮影指示の前に、前記撮像手段で得られた画像に基づいて被写体像を表示する表示手段、
をさらに備えることを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、
前記光学系制御手段は、前記撮影指示の後において前記第２導出手段が前記第２配置を導出できないとき、前記撮影光学系の配置を前記第１配置にすることを特徴とするデジタルカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラにおける撮影光学系の焦点調整技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＣＤ等の撮像素子を用いて画像を取得するデジタルカメラにおいては、オートフォーカスを行なうために山登り方式（あるいは、コントラスト方式）と呼ばれる焦点調整方式が採用されている。山登り方式は、レンズを駆動させつつ各駆動段階で評価値（画像のコントラストなど）を取得し、最も評価値の高い位置にレンズを移動させる方式である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また一方で、オートフォーカスの動作の一つとして、コンティニュアスＡＦが知られている。コンティニュアスＡＦは、動的な被写体に対して合焦を維持することができるように、一旦被写体に対して合焦した後も、焦点調整を繰り返し行なうものである（例えば、特許文献２参照。）。一般に、デジタルカメラにおいては、コンティニュアスＡＦを行なう際においても、焦点調整方式として山登り方式が採用されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２５５４５６号公報
【特許文献２】特許第２５０１１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、山登り方式は、レンズを緩やかに駆動させつつ時間的に連続して得られる評価値を比較する方式であるため、被写体が高速に移動した場合や、フレーミングの対象とする被写体を変更した場合などにおいては、合焦するレンズ位置を特定するまでに非常に時間を要する。
【０００６】
このため、主に動的な被写体を対象としたコンティニュアスＡＦに山登り方式を採用すると、被写体に対して合焦できない場面が比較的頻繁に発生することとなる。このように被写体に対して合焦できないと、フレーミングの際において被写体の把握が困難となり、シャッタチャンスを逃すなどの問題が生じる。
【０００７】
これに対応するため、被写体の距離を検出する外光測距装置の検出結果に基づいてレンズの位置の調整を行なう外光測距方式を、コンティニュアスＡＦの焦点調整方式として採用することが考えられる。外光測距方式は、被写体の距離そのものに基づく方式であるため、被写体が高速に移動した場合や、フレーミングの対象とする被写体を変更した場合などにおいても、合焦するレンズ位置を迅速に特定できる。しかしながら、外光測距方式は、山登り方式と比較して焦点調整の精度が低いため、高精度に合焦した画像が取得できないといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮影待機状態におけるフレーミングが容易でありつつ、高精度に合焦した画像を取得できるデジタルカメラ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】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、ユーザからの撮影指示に応答して、記録用の画像を取得するデジタルカメラであって、撮影光学系を介して被写体の画像を取得する撮像手段と、前記撮影光学系とは異なる光学系を介して前記被写体の距離に依存する値を検出する測距手段と、前記測距手段の検出結果に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第１配置として導出する第１導出手段と、前記撮像手段で得られた画像に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第２配置として導出する第２導出手段と、前記撮影光学系の配置を変更する光学系制御手段と、を備え、前記光学系制御手段は、前記撮影指示の前は、前記第１導出手段により繰り返し導出される前記第１配置に応じて前記撮影光学系の配置を繰り返し調整し、前記撮影指示の後は、前記記録用の画像を取得する前に、前記撮影光学系の配置を前記第２配置にする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、ユーザからの撮影指示に応答して、記録用の画像を取得するデジタルカメラであって、撮影光学系を介して被写体の画像を取得する撮像手段と、前記撮影光学系とは異なる光学系を介して前記被写体の距離に依存する値を検出する測距手段と、前記測距手段の検出結果に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第１配置として導出する第１導出手段と、前記撮像手段で得られた画像に基づく前記撮影光学系の合焦配置を第２配置として導出する第２導出手段と、前記被写体の速度に依存する速度依存値を取得する速度検出手段と、前記速度依存値及び前記第２配置に基づいて、前記撮像手段が記録用の画像を取得する撮影時点において前記被写体が存在すると予測される位置に対する前記撮影光学系の合焦配置を、第３配置として導出する第３導出手段と、前記撮影光学系の配置を変更する光学系制御手段と、を備え、前記光学系制御手段は、前記撮影指示の前は、前記第１導出手段により繰り返し導出される前記第１配置に応じて前記撮影光学系の配置を繰り返し調整し、前記撮影指示の後は、前記記録用の画像を取得する前に、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載のデジタルカメラにおいて、前記光学系制御手段は、前記速度依存値が所定の条件を満たすときのみ、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項２または３に記載のデジタルカメラにおいて、前記光学系制御手段は、前記撮影光学系の倍率が所定の条件を満たすときのみ、前記撮影光学系の配置を前記第３配置にする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮影光学系の光軸方向に沿った前記被写体の移動方向を検出する手段、をさらに備え、前記第２導出手段は、前記撮影光学系を駆動しつつ時間順次に得られる複数の画像に基づいて、前記第２配置を導出するものであり、前記移動方向が前記デジタルカメラへ近づく方向のときは、より近い被写体に合焦する方向である近側に、前記第２配置を導出する際に前記撮影光学系を駆動し、前記移動方向が前記デジタルカメラから離れる方向のときは、より遠い被写体に合焦する方向である遠側に、前記第２配置を導出する際に前記撮影光学系を駆動する。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮像手段は、撮影領域の全体についての第１画像を出力する第１出力モードと、前記撮影領域の一部の領域についての第２画像を前記第１出力モードよりも高速に出力する第２出力モードとを有し、前記第２導出手段は、前記第２画像に基づいて前記第２配置を導出する。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、前記撮影指示の前に、前記撮像手段で得られた画像に基づいて被写体像を表示する表示手段、をさらに備えている。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載のデジタルカメラにおいて、前記光学系制御手段は、前記撮影指示の後において前記第２導出手段が前記第２配置を導出できないとき、前記撮影光学系の配置を前記第１配置にする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、撮影指示の前は、測距手段の検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調整がなされるため、焦点調整が高速となりフレーミングが容易となる。その一方で、撮影指示の後は、撮像手段で得られた画像に基づいて撮影光学系の配置が調整されるため、記録用の画像を取得する際の焦点調整の精度を高くできる。
【００１８】
また、請求項２の発明によれば、撮影指示の前は、測距手段の検出結果に基づいて撮影光学系の焦点調整がなされるため、焦点調整が高速となりフレーミングが容易となる。その一方で、撮影指示の後は、撮影時点において被写体が存在すると予測される位置に対して合焦する第３配置に、撮影光学系が配置される。このため、被写体が移動する場合であっても、記録用の画像を取得する際の焦点調整の精度を高くできる。
【００１９】
また、請求項３の発明によれば、速度依存値によっては、撮影光学系の配置を第３配置にするとかえって焦点調整の精度が悪化することがある。速度依存値が所定の条件を満たすときのみ、撮影光学系の配置を第３配置にするため、焦点調整の精度の悪化を防止できる。
【００２０】
また、請求項４の発明によれば、撮影光学系の倍率によっては、撮影光学系の配置を第３配置にするとかえって焦点調整の精度が悪化することがある。撮影光学系の倍率が所定の条件を満たすときのみ、撮影光学系の配置を第３配置にするため、焦点調整の精度の悪化を防止できる。
【００２１】
また、請求項５の発明によれば、第３配置は、第２配置と比較して、より被写体の移動方向の側に合焦する配置である。このため、第２配置を導出する際において、被写体が近づくときは近側に前記撮影光学系を駆動し、被写体が離れるときは遠側に前記撮影光学系を駆動することで、その後の第３配置への駆動時間を短くすることができる。その結果、焦点調整の総時間を短縮できる。
【００２２】
また、請求項６の発明によれば、比較的高速に出力可能な第２画像に基づいて第２配置が導出されるため、第２配置を迅速に導出できる。
【００２３】
また、請求項７の発明によれば、測距手段と撮像手段とは互いに独立してデータの取得が可能である。このため撮影指示の前において、撮影光学系の焦点調整のための処理が、表示手段による被写体像の表示に影響を与えることがない。その結果、撮影指示の前において被写体像をスムーズに表示することができ、ユーザは表示手段を用いたフレーミングを適切に行なうことができる。
【００２４】
また、請求項８の発明によれば、第２配置を導出できないときであっても、直近に導出された第１配置となるように撮影光学系の配置を調整するため、おおよそ焦点調整がなされた記録用の画像を取得できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２６】
＜１．構成＞
＜１−１．装置構成＞
図１ないし図３は、本発明の実施の形態に係るデジタルカメラ１の主たる構成を示す図である。図１は正面図、図２は図１のII−II位置から見た断面図、図３は背面図にそれぞれ相当する。図１及び図２に示すように、デジタルカメラ１は主としてカメラ本体部２と撮影レンズ３とから構成されている。
【００２７】
図２に示すように、撮影レンズ３は、複数のレンズからなるレンズ群３１、及び、入射光量を調整する絞り３４を備えている。レンズ群３１には、被写体像の合焦の状態を変更するフォーカスレンズ３２、及び、焦点距離を変更するズームレンズ３３が含まれている。また、撮影レンズ３の光軸ＡＸの方向に相当するカメラ本体部２の内部には、撮影レンズ３を介して被写体の画像を取得する撮像素子であるＣＣＤ４１が設けられている。
【００２８】
図１に示すように、カメラ本体部２の上部にはポップアップ式のフラッシュ５が設けられている。また、カメラ本体部２の前面側左端部にはグリップ部４が設けられ、このグリップ部４の上面にはシャッタボタン６が配置されている。シャッタボタン６は、２段階スイッチで構成され、ユーザからの撮影準備指示となる半押しと、ユーザからの撮影指示となる全押しとが検出可能となっている。ユーザがシャッタボタン６を半押しすると撮影準備動作が行なわれ、ユーザがシャッタボタン６を全押しすると本撮影動作が行なわれる。本撮影動作においては、ＣＣＤ４１により被写体の記録用の画像が取得され、取得された画像が記録される。
【００２９】
また、撮影レンズ３の上部に相当するカメラ本体部２の内部前面側には、外光測距部７が設けられている。外光測距部７は、撮影レンズ３とは異なる光学系となるレンズを有しており、そのレンズを介して入射する光（外光）に基づいて被写体の距離を検出する（詳細は後述。）。
【００３０】
図２及び図３に示すように、カメラ本体部２の背面左方には、各種表示を行う表示部２０として機能する電子ビューファインダ（ＥＶＦ）２１及び液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）２２が設けられている。これらの表示部２０には、記録された画像や、各種設定等を行なうための設定メニューなどが表示される。また、撮影待機状態においては、時間順次にＣＣＤ４１にて取得される画像に基づいて、ほぼリアルタイムな被写体像（ライブビュー画像）が表示部２０に表示される（ライブビュー表示）。このようなライブビュー表示により、ユーザは表示部２０をファインダ替わりに利用することが可能とされている。
【００３１】
カメラ本体部２の背面には、ユーザ操作を受け付けるための操作入力部２５となるボタン群２３及び十字キー２４が設けられている。ユーザはこれらの操作入力部２５を操作することで、デジタルカメラ１に対して各種コマンドの入力や、撮影に関する各種設定を行なうことができる。
【００３２】
また、カメラ本体部２の内部には、カードスロット２６が設けられている。撮影により取得された画像を記録するためのメモリカード９１は、このカードスロット２６に対して着脱可能とされている。
【００３３】
＜１−２．機能構成＞
図４は、デジタルカメラ１の主たる機能構成を示すブロック図である。
【００３４】
図に示すように、デジタルカメラ１は、その内部に装置全体を統括的に制御する全体制御部５０を備えている。全体制御部５０は、マイクロコンピュータを備えて構成され、各種の演算処理を行うＣＰＵ５１、演算の作業領域などに利用されるＲＡＭ５２、及び、制御プログラムやデータ等が記憶されるＲＯＭ５３を備えている。デジタルカメラ１の各処理部は、この全体制御部５０に対して電気的に接続され、制御部の制御下において動作する。
【００３５】
ＣＣＤ４１は、撮影レンズ３により結像された被写体の光像を信号電荷（画像信号）に光電変換する受光部、及び、信号電荷を転送する転送部等から構成されている。受光部は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）いずれかのカラーフィルタがそれぞれ貼り付けられた複数の画素で構成される。受光部の各画素に蓄積された信号電荷は読み出されて、転送部により転送されつつ画像として出力される。
【００３６】
ＣＣＤ４１は、受光部の全画素に係る画像を出力するだけでなく、水平画素列が所定の割合で間引きされた画像や、撮影領域の一部の領域のみに関する画像を出力することが可能となっている。このようなＣＣＤ４１の画像の出力手法は、出力モードとして予め設定されている。ＣＣＤ４１はその出力モードとして、受光部で得られる画像の全画素をそのままを出力する「全画素モード」とともに、撮影領域の全体に関して間引きされた画像を出力する「全体間引モード」と、撮影領域の一部の領域のみに関し当該領域が間引ききされた画像を出力する「領域限定モード」とを有している。
【００３７】
図５は、ＣＣＤ４１から出力される画像を説明するための図である。本実施の形態のＣＣＤ４１の受光部においては、横２０４８×縦１５３６画素の二次元配列で構成される画像（以下、「全画素画像」という。）６０が取得される。「全画素モード」においては、この全画素画像６０がそのまま出力される。
【００３８】
なお、ＣＣＤ４１の撮影領域の中央部の横１０２４×縦５１６画素の領域は、合焦評価に用いるためのフォーカスエリアとして設定されている。したがって、図５に示すように、全画素画像６０においては、中央部の横１０２４×縦５１６画素が、フォーカスエリアに相当する領域（以下、単に「フォーカスエリア」という。）ＦＡとなっている。
【００３９】
「全体間引モード」においては、全画素画像６０の水平画素列が間引きにより１／６の割合で読み出される。これにより、横２０４８×縦２５６画素を有する全体間引画像６２が出力される。全体間引画像６２は、全画素画像６０と比較して縦方向の画素数が少ないものの、ＣＣＤ４１の撮影領域の全体について間引きがなされているため、ＣＣＤ４１の撮影領域の全体についての画像となる。
【００４０】
また、「領域限定モード」においては、全画素画像６０の一部である領域６１、具体的には、フォーカスエリアＦＡを含む横２０４８×縦５１６画素の領域６１のみが注目される。そして、この領域６１の水平画素列が間引きにより１／６の割合で読み出される。この領域６１以外の領域の信号電荷は不要電荷として掃き出される。これにより、横２０４８×縦８６画素を有する領域限定画像６３が出力される。領域限定画像６３は、ＣＣＤ４１の撮影領域の一部の領域についての画像となる。したがって、領域限定画像６３は、フレーミングの対象とする全ての被写体の像を含むものではないため、ライブビュー画像として用いることはできない。
【００４１】
「全体間引モード」及び「領域限定モード」においては、「全画素モード」と比較して出力すべき水平画素列の数が少なくなることから、１単位としての画像を高速に出力できる。このため、「全体間引モード」及び「領域限定モード」においては、時間的に連続して画像を出力する際には画像の出力周期を短くすることができ、フレームレート（単位時間あたりの画像数：単位ｆｐｓ）を高くすることができる。
【００４２】
そして、「領域限定モード」は、「全体間引モード」と比較して出力すべき水平画素列数が少ない。このため、「領域限定モード」は、「全体間引モード」よりもさらに高速に画像を出力でき、フレームレートをさらに高くすることができる。本実施の形態のＣＣＤ４１では、「全体間引モード」においては６０ｆｐｓ（１／６０秒周期）にて画像が出力され、「領域限定モード」においては１２０ｆｐｓ（１／１２０秒周期）にて画像が出力されるようになっている。
【００４３】
図４に戻り、タイミングジェネレータ４６は、全体制御部５０から入力される信号に基づきＣＣＤ４１へ各種の駆動制御信号を送信する。例えば、タイミングジェネレータ４６は、受光部の各画素に蓄積された信号電荷を転送させるための同期信号、各画素の不要電荷の掃き出しを行う電荷掃出信号、及び、出力モードを切り替えるための切替信号等を送信する。したがって、ＣＣＤ４１の出力モードは、全体制御部５０及びタイミングジェネレータ４６により切り替えられることとなる。
【００４４】
信号処理回路４２は、ＣＣＤ４１から出力される画像に対して所定のアナログ信号処理を施す。信号処理回路４２は、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路とＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路とをその内部に有し、ＣＤＳ回路により画像のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路により画像のレベル調整を行う。
【００４５】
Ａ／Ｄ変換器４３は、信号処理回路４２から出力されたアナログ信号の画像を、デジタル信号の画像に変換する。本実施の形態において、Ａ／Ｄ変換器４３から出力される画像の各画素値は、例えば８ビット（０〜２５５）で表現される。
【００４６】
画像メモリ４４は、Ａ／Ｄ変換器４３から出力された画像を一時的に記憶保持するメモリである。画像処理部４５は、画像メモリ４４に格納された画像に対して各種の画像処理を施す。具体的には、画像処理部４５は、欠落色成分の補間、ホワイトバランス補正、γ補正、解像度変換、及び、圧縮等の所定の画像処理を行う。この画像処理部４５の処理により、表示部２０へ表示させるライブビュー画像や、メモリカード９１に記録するための圧縮された画像などが生成される。
【００４７】
デジタルカメラ１の撮影待機状態においては、１／６０秒周期でＣＣＤ４１にて画像が繰り返し取得される。この画像は信号処理回路４２及びＡ／Ｄ変換器４３により所定の処理が施された後、画像メモリ４４に格納される。さらに、この画像は、画像処理部４５の処理により表示用のライブビュー画像に変換され、表示部２０に表示される。これにより、ライブビュー表示がなされる。なお、このように撮影待機状態において繰り返し取得される画像は、Ａ／Ｄ変換器４３から全体制御部５０にも入力され、露出制御等にも用いられる。
【００４８】
一方、シャッタボタン６の全押しによりユーザから撮影指示がなされた後は、これに応答してＣＣＤ４１にて記録用の画像が取得される。この画像は信号処理回路４２及びＡ／Ｄ変換器４３により所定の処理が施された後、画像メモリ４４に格納される。さらに、この画像は、画像処理部４５の処理により圧縮された画像に変換された後、メモリカード９１に記録される。
【００４９】
レンズ駆動部４７は、撮影レンズ３内のフォーカスレンズ３２、ズームレンズ３３及び絞り３４等を駆動する。レンズ駆動部４７は、全体制御部５０に電気的に接続され、全体制御部５０から入力される信号に基づいて、撮影レンズ３内のフォーカスレンズ３２等を駆動する。
【００５０】
カードＩ／Ｆ２７は、カードスロット２６に装着されるメモリカード９１への画像の記録や、メモリカード９１からの画像の読み出し等を行う。このカードＩ／Ｆ２７は全体制御部５０に電気的に接続され、全体制御部５０からの信号に基づいて画像の記録や読み出しを行う。
【００５１】
また、上述した外光測距部７、操作入力部２５及び表示部２０も全体制御部５０に電気的に接続されている。これにより、全体制御部５０には、外光測距部７から被写体の距離を示す信号、操作入力部２５からユーザ操作に応じた信号がそれぞれ入力される。また、表示部２０は、全体制御部５０の制御下においてライブビュー表示や設定メニューの表示などの各種表示を行う。
【００５２】
全体制御部５０の各種の機能は、ＲＯＭ５３に記憶される制御プログラムに従ってＣＰＵ５１が演算処理を行うことにより実現される。このような制御プログラムは、予めＲＯＭ５３内に記憶されているものであるが、メモリカード９１から読み出すなどにより、新たな制御プログラムをＲＯＭ５３に格納することも可能とされている。
【００５３】
このような制御プログラムに従ったＣＰＵ５１の演算によって実現される全体制御部５０の機能には、デジタルカメラ１の上述した各部の動作制御機能の他、絞り値及び露光時間などの露出値を決定する露出制御機能等、種々の機能が含まれている。
【００５４】
図４に示すフォーカス制御部５４は、このような全体制御部５０の機能の一つを模式的に示している。フォーカス制御部５４は、オートフォーカスに係る制御を行なう機能である。フォーカス制御部５４は、レンズ駆動部４７に所定の信号を送信することで、撮影レンズ３内のフォーカスレンズ３２を駆動させ、撮影レンズ３の焦点調整を行なう。
【００５５】
＜２．オートフォーカスについて＞
以下、フォーカス制御部５４の制御によってなされるデジタルカメラ１のオートフォーカスについて説明する。
【００５６】
デジタルカメラ１では、オートフォーカスのための動作モードであるＡＦモードとして、ワンショットＡＦモードとコンティニュアスＡＦモードとを備えている。ワンショットＡＦモードは、シャッタボタン６の半押しに応答して、被写体に対して合焦するように撮影レンズ３の焦点調整を行い、一旦被写体に対して合焦した後は、半押しが継続している限り撮影レンズ３の焦点位置を固定する（すなわち、フォーカスレンズ３２を駆動させない）ワンショットＡＦを行なうモードである。一方、コンティニュアスＡＦモードは、動的な被写体に対して合焦を維持することができるように、一旦被写体に対して合焦した後も、焦点調整を繰り返し行なう（すなわち、被写体に応じてフォーカスレンズ３２を常時駆動させる）コンティニュアスＡＦを行なうモードである。デジタルカメラ１では、操作入力部２５を操作することによって、ワンショットＡＦモードとコンティニュアスＡＦモードとのいずれか一方を選択的に能動化できるようになっている。
【００５７】
また、デジタルカメラ１のオートフォーカスにおいては、被写体に対して合焦するフォーカスレンズ３２の位置を検出するための焦点調整方式として、外光測距方式と山登り方式との２つの方式が採用されている。以下、外光測距方式及び山登り方式についてそれぞれ説明する。
【００５８】
＜２−１．外光測距方式＞
外光測距方式は、外光測距部７で検出される被写体の距離に基づいて、被写体に合焦するフォーカスレンズ３２の位置（以下、「合焦位置」という。）を決定する方式である。
【００５９】
本実施の形態の外光測距部７においては、測距方式としてパッシブ方式が採用されている。図４に示すように、外光測距部７は、１対のレンズ７１ａ，７１ｂ、１対の受光部７２ａ，７２ｂ及び距離演算部７３を備えている。レンズ７１ａ，７１ｂはそれぞれ、受光部７２ａ，７２ｂに対して入射光を結像させる。受光部７２ａ，７２ｂはそれぞれ、複数のフォトダイオードなどの受光素子を一列に配列したラインセンサとして構成される。これら２つの受光部７２ａ，７２ｂは、同一の直線上に水平方向（デジタルカメラ１を図１のように配置したとき）に沿って配置される。距離演算部７３は、これらの２つの受光部７２ａ，７２ｂからそれぞれ出力される一次元のデータ（以下、「ラインデータ」という。）を比較し、その比較結果に基づいて被写体の距離を導出する。
【００６０】
図６は、距離演算部７３が、被写体の距離を導出する原理を説明するための図である。レンズ７１ａの光軸とレンズ７１ｂの光軸とは水平方向に離間しており、以下、この距離をｋとする。レンズ７１ａ及びレンズ７１ｂのそれぞれの光軸は、受光部７２ａ及び受光部７２ｂのそれぞれの中央位置に対応している。
【００６１】
図に示すように、被写体Ｓｂ上の同一の点から反射された光は、受光部７２ａと受光部７２ｂとのそれぞれの受光面で相対的に異なる位置に結像される。距離演算部７３は、２つの受光部７２ａ，７２ｂからのラインデータを比較することで、受光部７２ａ，７２ｂのそれぞれの受光面において、被写体上の一の点からの光が結像される位置の相対差を、距離Δｋとして取得する。
【００６２】
ここでレンズ７１ａ，７１ｂの焦点距離をｆmとし、デジタルカメラ１から被写体までの距離をＫとすると、図６から明らかなように次の数１が成り立つ。
【００６３】
【数１】
2005164669.tif 000003
【００６４】
これにより距離Ｋは、次の数２によって表現できる。
【００６５】
【数２】
2005164669.tif 000004
【００６６】
つまり、距離Ｋは、距離Δｋに基づいて導出できる。距離演算部７３は、この原理に基づいて被写体の距離Ｋを導出することとなる。
【００６７】
外光測距方式においては、このようにして距離演算部７３で導出された被写体の距離が、全体制御部５０に入力される。そして、この被写体の距離に基づいて、フォーカス制御部５４により合焦位置が決定される。被写体の距離と、その距離に応じた合焦位置とを対応付けるデータ（以下、「換算データ」という。）は、予め計測などによって取得されＲＯＭ５３などに記憶されている。
【００６８】
なお、本実施の形態では、被写体の距離そのものに基づいて合焦位置が決定されるが、より一般には、被写体の距離に依存する値に基づいて合焦位置を決定してよい。被写体の距離に依存する値としては、例えば距離Δｋなどが利用可能である。この場合においては、外光測距部７からは検出結果として距離Δｋが出力され、この距離Δｋに基づいてフォーカス制御部５４により合焦位置が決定される。
【００６９】
＜２−２．山登り方式＞
山登り方式は、フォーカスレンズ３２を駆動させつつＣＣＤ４１にて時間順次に複数の画像を取得し、それらの複数の画像からそれぞれ得られるフォーカスの評価値に基づいて、合焦位置を決定する方式である。
【００７０】
評価値は、Ａ／Ｄ変換器４３から全体制御部５０に入力される画像中のフォーカスエリアＦＡに含まれる画素に基づいて、フォーカス制御部５４により導出される。評価値としては、コントラスト値や、高周波成分の量などが採用される。本実施の形態の形態では、合焦の程度が高いほど評価値が高くなるように評価値が設定されている。合焦位置の決定にあたっては、複数の評価値が比較されることとなる。
【００７１】
図７は、フォーカスレンズ３２の位置（以下、「レンズ位置」という。）と評価値との関係の一例を示す図である。図に示すように評価値はレンズ位置に応じて変化し、いずれかのレンズ位置において最大値となる。山登り方式においては、フォーカス制御部５４により、レンズ駆動部４７に所定の信号が送信されてフォーカスレンズ３２が駆動されるとともに、各レンズ位置にてそれぞれ得られる評価値が監視される。そして、フォーカス制御部５４により、評価値が最大となる位置（正確には、評価値の変化に基づいて評価値が最大となると推定される位置）が合焦位置ＦＰと決定される。
【００７２】
＜２−３．各焦点調整方式の特徴＞
外光測距方式は、被写体の距離そのものに基づく方式であるため、被写体が高速に移動した場合や、フレーミングの対象とする被写体を変更した場合などにおいても、合焦位置を迅速に特定できる。しかしながら、撮影レンズ３と外光測距部７との相互間にはパララックスが存在することや、温度によってフォーカスレンズ３２の移動特性が変化することなどを原因として、外光測距方式は、山登り方式と比較して焦点調整の精度が低いという欠点がある。
【００７３】
一方、山登り方式は、ＣＣＤ４１で得られた画像に基づいて合焦位置を決定する方式であるため、パララックスは存在せず、温度変化の影響も大きく受けないため、外光測距方式と比較して焦点調整の精度が高い。しかしながら、被写体が高速に移動した場合や、フレーミングの対象とする被写体を変更した場合などにおいては、合焦するレンズの位置を特定するまでに非常に時間を要するという欠点がある。
【００７４】
＜３．動作＞
このように外光測距方式と山登り方式とはそれぞれ長所と短所とが存在することから、本実施の形態のデジタルカメラ１のコンティニュアスＡＦモードでは、これらの焦点調整方式が組合わせて使用される。具体的には、撮影指示がなされる前においては外光測距方式によって繰り返し撮影レンズ３の焦点調整が行われ、撮影指示がなされた後は山登り方式によって撮影レンズ３の焦点調整が行われるようになっている。
【００７５】
またさらに、コンティニュアスＡＦモードでは、被写体が移動する物体である場合においては、動体予測がなされるようになっている。動体予測とは、本撮影時点において被写体が存在すると予測される位置に対して合焦する位置に、フォーカスレンズ３２を予め駆動するオートフォーカスの制御手法である。以下、このようなコンティニュアスＡＦモードにおけるデジタルカメラ１の動作について詳細に説明する。
【００７６】
＜３−１．動作の流れ＞
図８及び図９は、コンティニュアスＡＦモードにおけるデジタルカメラ１の動作の流れを示す図である。デジタルカメラ１では、シャッタボタン６がオフの間においては（ステップＳ５にてＯＦＦ）、表示部２０においてライブビュー表示がなされる。
【００７７】
まず、ＣＣＤ４１にて画像が取得され（ステップＳ１）、この画像がライブビュー画像とされて表示部へ表示される（ステップＳ２）。このとき、ＣＣＤ４１の出力モードは、「全体間引モード」とされる。また、ＣＣＤ４１にて取得された画像に基づいて、露出値が導出される（ステップＳ３）。この露出値は、次回のライブビュー表示用の画像の取得時や、本撮影時の露出条件に反映される。このようなステップＳ１〜Ｓ３の処理が１／６０秒周期（６０回／ｓ）で繰り返される。これにより、表示部２０において、被写体のリアルタイムな状態を示すライブビュー表示がなされる。
【００７８】
また、シャッタボタン６がオフの間においては、このようなライブビュー表示のための処理（ステップＳ１〜Ｓ３）と並行して、１／５秒周期（５回／ｓ）で、外光測距方式にて合焦位置を導出する第１合焦位置取得処理（ステップＳ４）がなされる。
【００７９】
図１０は、第１合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【００８０】
第１合焦位置取得処理においては、まず、外光測距部７の２つの受光部７２ａ，７２ｂにおいて被写体からの反射光が受光され、それぞれラインデータが取得される（ステップＳ３１）。取得された２つのラインデータはそれぞれ距離演算部７３に入力され、これらの２つのラインデータに基づいて被写体の距離が距離演算部７３により導出される（ステップＳ３２）。さらに、導出された距離は全体制御部５０に入力され、この被写体の距離に基づいて合焦位置がフォーカス制御部５４により導出される（ステップＳ３３）。以下、このように外光測距方式によって導出される合焦位置を「第１合焦位置」という。また、第１合焦位置取得処理を「外光測距」ともいう。
【００８１】
図８に戻り、このような第１合焦位置取得処理（ステップＳ４）が繰り返しなされることから、複数の被写体の距離、及び、複数の第１合焦位置が時間的に連続して取得されることとなる。取得された複数の被写体の距離、及び、複数の第１合焦位置については、それぞれ少なくとも直近の３つがＲＡＭ５２に記憶されるようになっている。なお、このステップＳ４の繰り返しにおいては、フォーカスレンズ３２の駆動はなされない。
【００８２】
このようにしてライブビュー表示、及び、外光測距が繰り返されている状態で、シャッタボタン６が半押しされると（ステップＳ５にて半押し）、撮影準備動作が行なわれる。すなわち、ステップＳ３で得られた露出値に基づいて絞りが駆動されるとともに（ステップＳ６）、フォーカス制御部５４の制御により、直近に得られた第１合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動される（ステップＳ７）。その後、再度、シャッタボタン６の状態が判定される（ステップＳ８）。このとき、シャッタボタン６がオフである場合は、処理はステップＳ１に戻り、再度、上記動作が繰り返されることとなる。
【００８３】
一方、シャッタボタン６の半押しが継続された場合は、絞り駆動を伴うライブビュー表示（ステップＳ９〜Ｓ１２）と、外光測距方式によるコンティニュアスＡＦ（ステップＳ１３〜Ｓ１４）とが並列してなされることとなる。
【００８４】
すなわち、「全体間引モード」に設定されたＣＣＤ４１において画像が取得され（ステップＳ９）、この画像がライブビュー画像とされて表示部２０へ表示される（ステップＳ１０）。また、ＣＣＤ４１にて取得された画像に基づいて露出値が導出され（ステップＳ１１）、決定された露出値に基づいて絞りが駆動される（ステップＳ１２）。このようなステップＳ９〜Ｓ１２が、１／６０秒周期（６０回／ｓ）で繰り返されることとなる。
【００８５】
その一方で、図１０と同じくして外光測距（第１合焦位置取得処理）がなされ（ステップＳ１３）、取得された第１合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動される（ステップＳ１４）。このようなステップＳ１３〜Ｓ１４が１／５秒周期（５回／ｓ）で繰り返される。換言すれば、外光測距方式にて繰り返し導出される第１合焦位置に応じて、フォーカスレンズ３２の位置が繰り返し調整されるというコンティニュアスＡＦがなされることとなる。なお、この外光測距の繰り返しにより得られた複数の被写体の距離、及び、複数の第１合焦位置についても、それぞれ少なくとも直近の３つがＲＡＭ５２に記憶される。
【００８６】
ステップＳ８において、シャッタボタン６が全押しされた場合は、本撮影動作を行なうために、処理は図９のステップＳ１５に進む。本撮影動作にあたっては、まず、山登り方式にて合焦位置を導出する第２合焦位置取得処理がなされる（ステップＳ１５）。
【００８７】
図１１は、第２合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【００８８】
第２合焦位置取得処理においては、まず、外光測距により得られた直近２つの被写体の距離に基づいて、撮影レンズ３の光軸ＡＸ方向に沿った被写体の移動方向がフォーカス制御部５４により検出される。すなわち、直近の２つの被写体の距離が比較され、被写体の距離が時間経過に伴って小となるならば被写体の移動方向は近づく方向であると判定され、被写体の距離が時間経過に伴って大となるならば被写体の移動方向は離れる方向であると判定される（ステップＳ４１）。
【００８９】
続いて、以降の山登り方式による合焦位置の取得の際においてフォーカスレンズ３２を駆動する方向が、被写体の移動方向に基づいてフォーカス制御部５４により決定される。すなわち、被写体の移動方向がデジタルカメラ１に近づく方向のときは、フォーカスレンズ３２の駆動方向は近側（より近い被写体に合焦する方向）と決定され、被写体の移動方向がデジタルカメラ１から離れる方向のときは、フォーカスレンズ３２の駆動方向は遠側（より遠い被写体に合焦する方向）と決定される（ステップＳ４２）。
【００９０】
次に、決定された駆動方向へフォーカスレンズ３２を駆動させつつ、所定数（例えば６つ）の評価値が導出される。すなわち、ＣＣＤ４１にて画像が取得され（ステップＳ４３）、この画像が全体制御部５０に入力され、画像中のフォーカスエリアＦＡに基づいてフォーカス制御部５４により評価値が導出される（ステップＳ４４）。そして、評価値が所定数取得されていない場合は（ステップＳ４５にてＮｏ）、決定された駆動方向に所定の距離、フォーカスレンズ３２が駆動され（ステップＳ４３）、再度、ＣＣＤ４１にて画像が取得される（ステップＳ４１）。このようなステップＳ４３〜Ｓ４６が、評価値が所定数取得されるまで繰り返されることとなる。
【００９１】
このとき、ＣＣＤ４１の出力モードは「領域限定モード」とされ、評価値はＣＣＤ４１の撮影領域の一部の領域についての領域限定画像６３に基づいて導出される。したがって、評価値の取得のための画像を出力するフレームレートを比較的高くすることができるため、迅速に所定数の評価値を取得できる。なお、「領域限定モード」においては、出力される画像が領域限定画像６３となるためライブビュー表示ができなくなる。しかしながら、撮影指示後のこの時点ではフレーミングは完了済であるため、特に問題となることはない。
【００９２】
所定数の評価値が得られると、続いて、取得された所定数の評価値に基づいて合焦位置がフォーカス制御部５４により導出される（ステップＳ４７）。以下、このように山登り方式によって導出される合焦位置を「第２合焦位置」という。
【００９３】
図９に戻り、第２合焦位置取得処理（ステップＳ１５）が完了すると、続いて、「第２合焦位置」が導出できたか否かが判定される（ステップＳ１６）。そして、「第２合焦位置」が導出できた場合は、次に、動体予測を行なうか否かの条件を判定する動体予測条件判定処理（ステップＳ１７）が、フォーカス制御部５４によりなされる。
【００９４】
図１２は、動体予測条件判定処理の流れを示す図である。動体予測条件判定処理では、動体予測を行なうか否かを示す動体予測フラグが最終的に設定される。動体予測フラグは、動体予測を行なうことを示すＯＮと、動体予測を行なわないことを示すＯＦＦとのいずれかを示す。
【００９５】
動体予測条件判定処理においては、まず、外光測距（第１合焦位置特定処理）の回数が３回以上なされたか否かが判定される（ステップＳ５１）。これにより、被写体の距離が少なくとも３つ取得されたか否かが判定されることとなる。以降の処理においては、３つの被写体の距離が必要とされるため、外光測距の回数が３回未満のときは、動体予測フラグがＯＦＦに設定され（ステップＳ５８）、そのまま動体予測条件判定処理が終了する。
【００９６】
一方、外光測距の回数が３回以上のときは、次に、直近の３つの被写体の距離に基づいて、被写体の速度（以下、「動体速度」という。）が２つ導出される。直近の３つの被写体の距離を取得された時間順にそれぞれＫ1，Ｋ2，Ｋ3とし、撮影待機状態における外光測距の周期をＴとし、２つの動体速度をＶ1，Ｖ2とすると、動体速度Ｖ1，Ｖ2は、次の数３により導出される（ステップＳ５２）。
【００９７】
【数３】
2005164669.tif 000005
【００９８】
次に、２つの動体速度Ｖ1，Ｖ2（正確には、その絶対値）がそれぞれ、所定の許容範囲内に含まれているか否かが判定される（ステップＳ５３）。許容範囲の下限値をＶＴｈＬ、許容範囲の上限値をＶＴｈＵとすると、この判定は下記の数４の条件を満たすか否かの判定に相当する。下限値ＶＴｈＬ及び上限値ＶＴｈＵは予めＲＯＭ５３などに記憶されている。この判定により、２つの動体速度Ｖ1，Ｖ2の双方あるいはいずれかが所定の許容範囲外となるときは、動体予測フラグがＯＦＦに設定され（ステップＳ５８）、そのまま動体予測条件判定処理が終了する。
【００９９】
【数４】
2005164669.tif 000006
【０１００】
２つの動体速度Ｖ1，Ｖ2の双方が所定の許容範囲内となるときは、次に、次の数５で表現される動体速度の変化量（被写体の加速度に相当）αが導出される。そして、動体速度の変化量αが所定の基準値以下となるか否かが判定される（ステップＳ５４）。
【０１０１】
【数５】
2005164669.tif 000007
【０１０２】
動体速度の変化量αに対する所定の基準値をαＴｈとすると、この判定は下記の数６を満たすか否かの判定に相当する。基準値αＴｈは予めＲＯＭ５３などに記憶されている。この判定により、動体速度の変化量αが基準値αＴｈを超える場合は、動体予測フラグがＯＦＦに設定され（ステップＳ５８）、そのまま動体予測条件判定処理が終了する。
【０１０３】
【数６】
2005164669.tif 000008
【０１０４】
動体速度の変化量αが所定の基準値以下の場合は、次に、直近の２つの被写体の距離Ｋ2，Ｋ3に基づいて、撮影レンズ３の倍率（光学系によって生ずる像の大きさの、被写体の大きさに対する比）が２つ取得される（ステップＳ５５）。撮影レンズ３の焦点距離をｆp、２つの倍率をβ1，β2とすると、倍率β1，β2は、次の数７により導出される。
【０１０５】
【数７】
2005164669.tif 000009
【０１０６】
次に、２つの倍率β1，β2がそれぞれ、所定の基準値以下であるか否かが判定される（ステップＳ５６）。倍率β1，β2に対する所定の基準値をβＴｈとすると、この判定は下記の数８を満たすか否かの判定に相当する。基準値βＴｈは予めＲＯＭ５３などに記憶されている。
【０１０７】
【数８】
2005164669.tif 000010
【０１０８】
この判定により、２つの倍率β1，β2の双方あるいはいずれかが基準値βＴｈを超える場合は、動体予測フラグがＯＦＦに設定され（ステップＳ５８）、動体予測条件判定処理が終了する。一方、２つの倍率β1，β2の双方が基準値βＴｈ以下である場合は、動体予測フラグがＯＮに設定され（ステップＳ５７）、動体予測条件判定処理が終了する。
【０１０９】
図９に戻り、動体予測条件判定処理が完了すると（ステップＳ１７）、その処理結果である動体予測フラグが確認される（ステップＳ１８）。そして、動体予測フラグがＯＮの場合は、動体予測、すなわち、本撮影時点において被写体が存在すると予測される位置に対応する合焦位置を導出する第３合焦位置取得処理がなされる（ステップＳ１９）。
【０１１０】
図１３は、第３合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【０１１１】
第３合焦位置取得処理においては、まず、フォーカスレンズ３２が直近に合焦位置となった時点（以下、「直近合焦時点」といい、記号ｔxを用いる。）が取得される。直近合焦時点ｔxは、第２合焦位置取得処理（図９：ステップＳ１５）においてフォーカスレンズ３２が第２合焦位置を通過した時点である。第２合焦位置が、ｎ回目の評価値の取得時点におけるレンズ位置と、ｎ＋１回目の評価値の取得時点におけるレンズ位置との間にあるとき、直近合焦時点ｔxは、次の数９により導出できる。数９において、ｔnはｎ回目の評価値の取得時点、ｔn+1はｎ＋１回目の評価値の取得時点、Ｌ２は第２合焦位置、Ｌnはｎ回目の評価値の取得時点におけるレンズ位置、Ｌn+1はｎ＋１回目の評価値の取得時点におけるレンズ位置である（ステップＳ６１）。
【０１１２】
【数９】
2005164669.tif 000011
【０１１３】
次に、本撮影がなされる時点（以下、「本撮影時点」といい、記号ｔpを用いる。）が予測される。本撮影時点ｔpは、現時点をｔnとすると、次の数１０に示すように、現時点ｔnに所定時間Ｔｄを加算することにより導出される（ステップＳ６２）。
【０１１４】
【数１０】
2005164669.tif 000012
【０１１５】
次に、直近合焦時点ｔxから本撮影時点ｔpまでのタイムラグ（記号Ｔｌを用いる。）が次の数１１により取得される（ステップＳ６３）。
【０１１６】
【数１１】
2005164669.tif 000013
【０１１７】
次に、直近合焦時点ｔxから本撮影時点ｔpまでにおいて、被写体が移動すると予測される距離（以下、「移動距離」といい、記号Ｋｔを用いる。）が、直近の動体速度Ｖ2とタイムラグＴｌとに基づいて次の数１２により求められる（ステップＳ６４）。
【０１１８】
【数１２】
2005164669.tif 000014
【０１１９】
次に、直近合焦時点ｔxにおける被写体の距離（記号Ｋｋを用いる。）が、第２合焦位置Ｌ２及び換算データに基づいて導出される（ステップＳ６５）。次に、数１３に示すように、この距離Ｋｋと移動距離Ｋｔとが加算されることにより、本撮影時点ｔpにおいて被写体が存在すると予測される位置の距離（以下、「予測距離」といい、記号Ｋｆを用いる。）が導出される（ステップＳ６６）。
【０１２０】
【数１３】
2005164669.tif 000015
【０１２１】
そして、この被写体の予測距離Ｋｆ及び換算データに基づいて、予測距離Ｋｆに対しての合焦位置が第３合焦位置として導出される（ステップＳ６７）。
【０１２２】
図９に戻り、このようにして第３合焦位置が導出されると、フォーカスレンズ３２が第３合焦位置に駆動される（ステップＳ２０）。その後、本撮影がなされて、ＣＣＤ４１において記録用の画像が取得される。このとき、ＣＣＤ４１の出力モードは「全画素モード」とされる（ステップＳ２３）。そして、この記録用の画像は、所定の処理が施されて圧縮された後、メモリカード９１に記録される（ステップＳ２４）。画像が記録された後は、処理はステップＳ１に戻り、再度、撮影待機状態となる。
【０１２３】
図１４及び図１５は、以上の動作を行なった場合における、実際の被写体の距離と、撮影レンズ３が合焦する距離（以下、「レンズ合焦距離」という。）との関係の一例を示す図である。図１４は被写体がデジタルカメラ１に近づく場合、図１５は被写体がデジタルカメラ１から離れる場合を示している。これらの図において、一点鎖線の太線は被写体の距離、実線の太線はレンズ合焦距離を示している。図の横軸は時間を示している。それぞれの図の開始時点Ｐｔ０，Ｐｔ１０においては、シャッタボタン６の半押しが継続されている状態であるものとする。そして、図１４の時点Ｐｔ４，図１５の時点Ｐｔ１４において、シャッタボタン６の全押しがなされるものとする。
【０１２４】
まず、図１４を参照して、被写体がデジタルカメラ１に近づく場合について説明する。シャッタボタン６が全押しされる前（撮影指示の前）（〜時点Ｐｔ４）においては、所定の時間周期で外光測距がなされ（時点Ｐｔ１，Ｐｔ２，Ｐｔ３）、その測距結果である被写体の距離ＰＫ１，ＰＫ２，ＰＫ３に対応するように、レンズ合焦距離も移動される。つまり、外光測距方式にて繰り返し導出される第１合焦位置に応じて、フォーカスレンズ３２の位置が繰り返し調整される。
【０１２５】
シャッタボタン６が全押しされた後（撮影指示の後）（時点Ｐｔ４〜）においては、まず、第２合焦位置取得処理がなされる。すなわち、フォーカスレンズ３２の駆動方向が近側に決定され（時点Ｐｔ４）、決定された近側にフォーカスレンズ３２が細かく駆動されつつ、所定数の評価値が取得される（時点Ｐｔ４〜Ｐｔ６）。そして、得られた所定数の評価値に基づいて、第２合焦位置（距離ＰＫ４に対応するレンズ位置）が導出される（時点Ｐｔ６）。
【０１２６】
さらに時点Ｐｔ６においては、第３合焦位置取得処理がなされる。すなわち、直近合焦時点ｔxの導出（＝Ｐｔ５）、本撮影時点ｔpの予測（＝Ｐｔ７）、タイムラグＴｌの導出、移動距離Ｋｔの導出、直近合焦時点ｔxにおける被写体の距離Ｋｋの導出（＝ＰＫ４）、予測距離Ｋｆの導出（＝ＰＫ５）、及び、第３合焦位置（距離ＰＫ５に対応するレンズ位置）の導出がそれぞれなされる。その後、本撮影時点Ｐｔ７の前までに、第３合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動され、時点Ｐｔ７において本撮影がなされることとなる。
【０１２７】
一方、図１５に示すように、被写体がデジタルカメラ１に離れる場合も、被写体が近づく場合とほぼ同様の処理がなされる。すなわち、シャッタボタン６が全押しされる前（撮影指示の前）（〜時点Ｐｔ１４）においては、所定の時間周期で外光測距がなされ（時点Ｐｔ１１，Ｐｔ１２，Ｐｔ１３）、その測距結果である被写体の距離ＰＫ１１，ＰＫ１２，ＰＫ１３に対応するように、レンズ合焦距離も移動される。つまり、外光測距方式にて繰り返し導出される第１合焦位置に応じて、フォーカスレンズ３２の位置が繰り返し調整される。
【０１２８】
シャッタボタン６が全押しされた後（撮影指示の後）（時点Ｐｔ１４〜）においては、まず、第２合焦位置取得処理がなされる。すなわち、フォーカスレンズ３２の駆動方向が遠側に決定され（時点Ｐｔ１４）、決定された遠側にフォーカスレンズ３２が細かく駆動されつつ、所定数の評価値が取得される（時点Ｐｔ１４〜Ｐｔ１６）。そして、得られた所定数の評価値に基づいて、第２合焦位置（距離ＰＫ１４に対応するレンズ位置）が導出される（時点Ｐｔ１６）。
【０１２９】
さらに時点Ｐｔ１６においては、第３合焦位置取得処理がなされる。すなわち、直近合焦時点ｔxの導出（＝Ｐｔ１５）、本撮影時点ｔpの予測（＝Ｐｔ１７）、タイムラグＴｌの導出、移動距離Ｋｔの導出、直近合焦時点ｔxにおける被写体の距離Ｋｋの導出（＝ＰＫ１４）、予測距離Ｋｆの導出（＝ＰＫ１５）、及び、第３合焦位置（距離ＰＫ１５に対応するレンズ位置）の導出がそれぞれなされる。その後、本撮影時点Ｐｔ１７の前までに、第３合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動され、時点Ｐｔ１７において本撮影がなされることとなる。
【０１３０】
このように本実施の形態のデジタルカメラ１では、撮影指示の前には、外光測距方式にて繰り返し導出される第１合焦位置に応じて、フォーカスレンズ３２の位置が繰り返し調整されるというコンティニュアスＡＦがなされるようになっている。被写体が高速に移動したり、フレーミングの対象とする被写体を変更した場合などにおいても、第１合焦位置は迅速に決定できることから、常に焦点調整を高速に行なうことができる。このため、ユーザはフレーミングの際に常に合焦した被写体像を確認でき、フレーミングを容易かつ適切に行なうことができることとなる。
【０１３１】
また、ライブビュー表示のためのＣＣＤ４１と、外光測距のための外光測距部７とは互いに独立してデータの取得が可能である。このため、コンティニュアスＡＦのための処理が、ライブビュー表示に影響を与えることがない。その結果、ライブビュー表示を行なう表示部２０において被写体像をスムーズに表示することができ、ユーザは表示部２０を用いたフレーミングを適切に行なうことができる。
【０１３２】
また一方で、撮影指示の後には、まず、山登り方式にて第２合焦位置が取得され、さらに、動体予測がなされる。すなわち、本撮影時点において被写体が存在すると予測される位置に対する合焦位置である第３合焦位置が取得される。そして、本撮影の前に、第３合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動される。このため、高精度に焦点調整がなされた記録用の画像を取得することができることとなる。
【０１３３】
また、山登り方式にて第２合焦位置を取得するにあたっては、最初に、被写体の移動方向が検出され、フォーカスレンズ３２の駆動方向が、被写体が近づく場合は近側、被写体が離れる場合は遠側にそれぞれ決定される（図１４及び図１５を参照。）。このため、その後、第３合焦位置にフォーカスレンズ３２を駆動する時間を短縮することができ、その結果、焦点調整の総時間を短縮できる。第３合焦位置は、第２合焦位置と比較して、より被写体の移動方向の側に（被写体の移動方向に存在する物体に）合焦する位置であるためである。
【０１３４】
＜３−２．動体予測の条件について＞
ところで、図９のステップＳ１８において、動体予測フラグがＯＦＦの場合は、動体予測はなされず、第２合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動された後（ステップＳ２１）、本撮影がなされるようになっている（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【０１３５】
動体予測に基づく焦点調整は、常に焦点調整の精度が向上するわけではなく、条件によっては却って焦点調整の精度が悪化することがある。このように動体予測に基づく焦点調整の精度が悪化する場合として、例えば以下の４つの場合が考えられる。
【０１３６】
（１）フレーミングの対象とする被写体が変更された場合。
【０１３７】
（２）被写体が静止している、あるいは、被写体の動きが非常に遅い場合。
【０１３８】
（３）被写体が急加速、あるいは、急減速した場合。
【０１３９】
（４）倍率が非常に大きい場合。
【０１４０】
この（１）〜（４）はそれぞれ、下記の場合に相当する。
【０１４１】
（１）動体速度が、所定の上限値よりも大となる場合。
【０１４２】
（２）動体速度が、所定の下限値よりも小となる場合。
【０１４３】
（３）動体速度の変化量が、所定の基準値を超える場合。
【０１４４】
（４）倍率が、所定の基準値を超える場合。
【０１４５】
上述したように本実施の形態では、動体速度が所定の許容範囲内に含まれること、動体速度の変化量が所定の基準値以下であること、倍率が所定の基準値以下であることを条件に動体予測を行ない、これらのいずれかが満たされない場合は、動体予測がなされないようになっている。すなわち、上記（１）〜（４）の場合においては、動体予測がなされないようになっているわけである。このため、焦点調整の精度が悪化することを防止できることとなる。
【０１４６】
また、動体予測がなされない場合においては、第１合焦位置ではなく、第２合焦位置に対してフォーカスレンズ３２が駆動される。山登り方式にて得られる第２合焦位置は、外光測距方式にて得られる第１合焦位置よりも、合焦位置としての精度は高い。したがって、動体予測を行なわない場合においても、高精度に焦点調整がなされた記録用の画像を取得することができることとなる。
【０１４７】
＜３−３．第２合焦位置が取得不可のとき＞
また、図９のステップＳ１６において、「第２合焦位置」が導出できなかったと判定された場合は、撮影指示の前において直近に取得された第１合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動された後（ステップＳ２２）、本撮影がなされるようになっている（ステップＳ２３，Ｓ２４）。
【０１４８】
評価値として例えばコントラスト値を用いる場合、被写体のコントラストが極端に低いと「第２合焦位置」を導出できないことがある。本実施の形態においては、このように評価値が導出できない場合においても、撮影指示がキャンセルされずに、本撮影がなされる。このため、シャッタチャンスを逃すことがない。そして、この場合においては、第１合焦位置にフォーカスレンズ３２が駆動されるため、おおよそ焦点調整がなされた状態の記録用の画像を取得できる。
【０１４９】
＜４．他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１５０】
＜４−１．像点速度＞
上記実施の形態では、第３合焦位置を導出するために被写体の速度を直接的に示す動体速度を利用していたが、より一般には、速度に依存する速度依存値を利用してよい。
【０１５１】
速度依存値としては、例えば像点（被写体の像が形成される点）の撮影レンズ３の光軸ＡＸに沿った方向に移動する速度（以下、「像点速度」といい、記号ｖを用いる。）を利用できる。図１６は、速度依存値として像点速度ｖを利用する場合における第３合焦位置取得処理（図９：ステップＳ１９）の流れを示す図である。
【０１５２】
まず、像点速度ｖが、フォーカス制御部５４により導出される（ステップＳ７１）。像点速度ｖは、像点と焦点（無限遠位置の被写体の像点）との距離ｓの単位時間あたりの変化量に相当する。距離ｓは、次の数１４に示すように、焦点距離ｆp及び被写体の距離Ｋにより表現できる。
【０１５３】
【数１４】
2005164669.tif 000016
【０１５４】
さらに、数１４及び数２により、距離ｓは、次の数１５のように表現できる。
【０１５５】
【数１５】
2005164669.tif 000017
【０１５６】
したがって、外光測距の繰り返しにより得られる複数の距離Δｋを時間順にΔｋ1，Δｋ2とし、距離ｓを時間順にｓ1，ｓ2とすると、像点速度ｖは次の数１６により導出できる。
【０１５７】
【数１６】
2005164669.tif 000018
【０１５８】
像点速度ｖが導出されると、次に、図１３のステップＳ６１〜Ｓ６３と同様にして、直近合焦時点ｔx、本撮影時点ｔp及びタイムラグＴｌが順次導出される（ステップＳ７１〜Ｓ７４）。
【０１５９】
次に、直近合焦時点ｔxから本撮影時点ｔpまでにおける被写体の移動距離に対応するレンズ補正量（記号Ｌｃを用いる。）が、像点速度ｖとタイムラグＴｌとに基づいて次の数１７により導出される（ステップＳ７５）。
【０１６０】
【数１７】
2005164669.tif 000019
【０１６１】
そして、数１８に示すように、第２合焦位置Ｌ２に対してレンズ補正量Ｌｃを加算することで、第３合焦位置（記号Ｌ３を用いる。）が求められることとなる（ステップＳ７６）。
【０１６２】
【数１８】
2005164669.tif 000020
【０１６３】
このように速度依存値として像点速度を利用した場合は、動体速度を利用した場合と比較して、第３合焦位置を導出するまでの演算回数が少ない。このため、高速に第３合焦位置を導出できるとともに、演算結果に演算誤差が含まれる確率が減少することから精度の高い第３合焦位置を導出できる。
【０１６４】
＜４−２．アクティブ方式＞
上記実施の形態では、外光測距部７の測距方式としてパッシブ方式が採用されていたが、アクティブ方式が採用されてもよい。図１７は、測距方式としてアクティブ方式を採用した場合の外光測距部７の概略構成を示す図である。
【０１６５】
図に示すように、アクティブ方式を採用した場合の外光測距部７は、１対のレンズ７４，７６と、レンズ７４を介して測距用の光を投光する発光部７５と、レンズ７６を介して入射する光を受光する受光部７７と、受光部７７のデータに基づいて被写体の距離を導出する距離演算部７８とを備えている。発光部７５は赤外線を発光するＬＥＤなどで構成され、全体制御部５０の制御下で発光動作する。一方、受光部７７は、赤外線のみを透過するフィルタが表面に貼付されたラインセンサとして構成され、水平方向に沿って配置される。
【０１６６】
図１８は、アクティブ方式の外光測距部７が被写体の距離を導出する原理を説明するための図である。レンズ７４の光軸とレンズ７６の光軸とは水平方向に離間しており、以下、この距離をｋとする。レンズ７６の光軸は受光部７７の中央位置に対応している。発光部７５から発光された測距用の光は、被写体Ｓｂにおいて反射され、その反射光が受光部７７により受光される。この反射光が結像される位置は被写体の距離Ｋに応じて受光部の中心位置からずれる。このずれ量をΔｋとする。また、レンズ７６の焦点距離をｆmとする。図１８に示すように、距離Δｋ、焦点距離ｆm、距離ｋ、及び、距離Ｋには、数１と同じ関係が成り立つ。したがって、数２に示すように、ずれ量Δｋに基づいて距離Ｋを導出できることとなる。このようにして取得される被写体の距離Ｋは、全体制御部５０において上記実施の形態と同様に利用できる。
【０１６７】
外光測距部７の測距方式としてアクティブ方式を採用すると、被写体の輝度が比較的低い場合であっても、被写体の距離が取得可能である。なお、外光測距部７の測距方式としてパッシブ方式を採用する場合であっても、被写体を照明する補助光を発光する発光手段を備えることで、アクティブ方式と同様の効果が得られる。
【０１６８】
＜４−３．駆動方向の固定＞
上記実施の形態においては、山登り方式にて第２合焦位置を取得するにあたっては、被写体の移動方向が検出され、その移動方向に基づいてフォーカスレンズ３２の駆動方向が決定されていたが、フォーカスレンズ３２の駆動方向を所定の方向（例えば近側）としてもよい。
【０１６９】
この場合は、図８のステップＳ１４においては、フォーカスレンズ３２の駆動方向とは逆側に所定距離だけ第１合焦位置から離れた位置に、フォーカスレンズ３２を駆動させるようにすればよい。このようにすることで、その後の第２合焦位置を取得する際に、フォーカスレンズ３２が必ず合焦位置を通過できる。
【０１７０】
＜４−４．その他変形例＞
上記実施の形態では、外光測距部７の受光部７２ａ，７２ｂにラインセンサが採用されていたが、アレイセンサが採用されてもよい。また、被写体の画像を取得する撮像素子は、Ｃ−ＭＯＳセンサであってもよい。また、動体予測を行なうか否かを、ユーザ操作により設定可能となっていてもよい。また、上記では、シャッタボタン６が半押しされる前においても外光測距がなされていた（図８：ステップＳ４）が、シャッタボタン６が半押しされた後のみ外光測距がなされてもよい。
【０１７１】
また、上記実施の形態では、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより各種機能が実現されると説明したが、これら機能の全部または一部は専用の電気的回路により実現されてもよい。特に、繰り返し演算を行う箇所をロジック回路にて構築することにより、高速な演算が実現される。また逆に、電気的回路によって実現されるとした機能の全部または一部は、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより実現されてもよい。
【０１７２】
また、デジタルカメラ１では、フォーカスレンズ３２の位置を制御することにより撮影レンズ３の焦点位置の変更が行われるため、「レンズ位置」という言葉を用いて説明を行ったが、複数のレンズを駆動して光学系の焦点位置の変更を行う場合であっても上記実施の形態に係る手法を利用することができる。すなわち、上記実施の形態におけるレンズ位置は、少なくとも１つの光学系の配置に対応付けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１７３】
【図１】デジタルカメラの主たる構成を示す正面図である。
【図２】デジタルカメラの主たる構成を示す断面図である。
【図３】デジタルカメラの主たる構成を示す背面図である。
【図４】デジタルカメラの主たる機能構成を示すブロック図である。
【図５】ＣＣＤから出力される画像を説明するための図である。
【図６】パッシブ方式により被写体の距離を導出する原理を説明するための図である。
【図７】レンズ位置と評価値との関係の一例を示す図である。
【図８】デジタルカメラの動作の流れを示す図である。
【図９】デジタルカメラの動作の流れを示す図である。
【図１０】第１合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【図１１】第２合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【図１２】動体予測条件判定処理の流れを示す図である。
【図１３】第３合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【図１４】被写体の距離とレンズ合焦距離との関係の一例を示す図である。
【図１５】被写体の距離とレンズ合焦距離との関係の一例を示す図である。
【図１６】第３合焦位置取得処理の流れを示す図である。
【図１７】アクティブ方式を採用した外光測距部の概略構成を示す図である。
【図１８】アクティブ方式により被写体の距離を導出する原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１７４】
１      デジタルカメラ
３      撮影レンズ
６      シャッタボタン
７      外光測距部
２０      表示部
３２      フォーカスレンズ
４１      ＣＣＤ
４７      レンズ駆動部
５４      フォーカス制御部
【図１】
2005164669.tif 000021
【図２】
2005164669.tif 000022
【図３】
2005164669.tif 000023
【図４】
2005164669.tif 000024
【図５】
2005164669.tif 000025
【図６】
2005164669.tif 000026
【図７】
2005164669.tif 000027
【図８】
2005164669.tif 000028
【図９】
2005164669.tif 000029
【図１０】
2005164669.tif 000030
【図１１】
2005164669.tif 000031
【図１２】
2005164669.tif 000032
【図１３】
2005164669.tif 000033
【図１４】
2005164669.tif 000034
【図１５】
2005164669.tif 000035
【図１６】
2005164669.tif 000036
【図１７】
2005164669.tif 000037
【図１８】
2005164669.tif 000038