(57)【要約】【課題】自動追尾ＡＦ機能を有するデジタルカメラにおいて、合焦を維持できなくなった場合の合焦回復までの時間を短縮可能であるとともに、ユーザに自然な使用感を与えること。【解決手段】デジタルカメラは、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２において、主被写体の移動に追従してフォーカスエリアの位置を変化させる自動追尾制御を行いつつ、直前の合焦レンズ位置の近傍で現在時点の合焦レンズ位置を探すパターン駆動を行う。デジタルカメラが、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２を実行中に被写体をロストした場合（被写体ロスト時点ＴＬ）、少なくとも所定時間ｔ’が経過するまでは、パターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）４０３が継続される。【選択図】        図１５
2005031200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって、
被写体を含む光像を取得する光学系と、
前記光学系のフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
前記光像を画像データに変換する撮像手段と、
前記画像データに係る画像内に設定された所定形状のフォーカスエリアの位置を前記被写体の移動に基づいて更新する更新手段と、
前記フォーカスエリアの画像情報に基づいて前記駆動手段を制御して、合焦状態を実現できる合焦レンズ位置へ前記フォーカスレンズを移動させる制御手段と、
を備え、
前記撮像装置は、前記制御手段の制御モードを、
現在時点から過去にさかのぼった過去時点の合焦レンズ位置に基づいて決定される基準レンズ位置の近傍で前記フォーカスレンズを駆動して得られる前記画像情報から現在時点の合焦レンズ位置を特定する第１制御モードと、
過去時点の合焦レンズ位置から独立して現在時点の合焦レンズ位置を特定する第２制御モードと、
の間で切換え可能であるとともに、
前記第１制御モードによる制御中に現在時点の合焦レンズ位置を特定できなくなったロスト時点以降に、前記第１制御モードによる延長制御を継続することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記延長制御中の前記フォーカスエリアの位置が、前記ロスト時点の最直前に更新された位置で固定されることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記ロスト時点の最直前に更新された位置における前記フォーカスエリアと前記画像情報が類似した類似エリアを特定する類似エリア特定手段をさらに備え、前記延長制御中のフォーカスエリアの位置が前記類似エリアの位置で固定されることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記延長制御を所定時間継続しても合焦レンズ位置を特定できない場合に、前記制御モードを前記第２制御モードに切換えることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記第２制御モードにおけるフォーカスエリアの位置が所定のデフォルト位置であることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカス機能を有する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子技術の発展にともない、画像データを生成するデジタルカメラが広範に使用されるようになっている。このようなデジタルカメラには、ユーザの撮影を支援する機能の１つとして自動的に合焦状態を実現するオートフォーカス（ＡＦ；Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能が搭載されることが多い。ＡＦには様々な方式があるが、デジタルカメラに搭載されるＡＦでは、低コストで高精度の合焦を実現容易な映像ＡＦ方式、ビデオＡＦ方式等と呼ばれる方式、即ち撮影用の撮像素子からの画像信号を用いて焦点検出を行う方式が主流となっている。
【０００３】
一方、デジタルカメラに搭載されるＡＦの制御も様々に検討されている。そして、その最も基本的な制御はワンショットＡＦと呼ばれている。ワンショットＡＦは、画角内に設定されたフォーカスエリアに被写体を捕らえた状態でＡＦ開始指示（代表的にはシャッタボタンの半押し）を与えると自動的に合焦が実現され、しかるのちにフォーカスロックが行われるＡＦ制御である。このようなワンショットＡＦにより、静止した被写体に自動的に合焦することが可能である。しかし、ワンショットＡＦでは、フォーカスロック完了後に被写体が動いた場合、フレーミングを再実行して被写体をフォーカスエリアに捕らえた上で、フォーカスロックをやり直す必要があった。したがって、ワンショットＡＦでは、動いている被写体の撮影を短時間で終了することが困難であり、被写体の決定的瞬間を逸することが多かった。また、ワンショットＡＦは、動画を撮影するデジタルカメラのＡＦ制御としては適していなかった。
【０００４】
ワンショットＡＦのこれらの欠点を解決するため、動いている被写体に合焦を維持し続ける技術も存在する。たとえば、直前の合焦レンズ位置の付近でフォーカスレンズを駆動しながら合焦を維持し続け、シャッタボタンを押下した瞬間にフォーカスレンズを停止させるコンティニュアスＡＦ（サーボＡＦ）の技術や、被写体の移動に追従してフォーカスエリアの位置を変化させる技術（特許文献１）が知られている。これらの技術によれば、動いている被写体に合焦を維持し続けることが容易になるため、動いている被写体の決定的瞬間を捕らえやすくなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２１４５２２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、被写体の予想外の動きや手ぶれ等により合焦の維持ができなくなった場合の操作性や使用感が十分に考慮されていない。たとえば、特許文献１で開示されている技術では、合焦を維持できなくなった場合に、被写体検出が最初からやり直されている。このため、従来技術では、合焦が維持できなくなった場合に、合焦を回復するまでに長時間を要したり、ユーザに違和感を与えたりすることが場合が多かった。
【０００７】
本発明は、これらの問題の解決のためになされたもので、動いている被写体に追従して合焦を維持可能な自動追尾機能を有するデジタルカメラにおいて、合焦を維持できなくなった場合の合焦回復までの時間を短縮可能であるとともに、ユーザに自然な使用感を与えることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、撮像装置であって、被写体を含む光像を取得する光学系と、前記光学系のフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記光像を画像データに変換する撮像手段と、前記画像データに係る画像内に設定された所定形状のフォーカスエリアの位置を前記被写体の移動に基づいて更新する更新手段と、前記フォーカスエリアの画像情報に基づいて前記駆動手段を制御して、合焦状態を実現できる合焦レンズ位置へ前記フォーカスレンズを移動させる制御手段とを備え、前記撮像装置は、前記制御手段の制御モードを、現在時点から過去にさかのぼった過去時点の合焦レンズ位置に基づいて決定される基準レンズ位置の近傍で前記フォーカスレンズを駆動して得られる前記画像情報から現在時点の合焦レンズ位置を特定する第１制御モードと、過去時点の合焦レンズ位置から独立して現在時点の合焦レンズ位置を特定する第２制御モードとの間で切換え可能であるとともに、前記第１制御モードによる制御中に現在時点の合焦レンズ位置を特定できなくなったロスト時点以降に、前記第１制御モードによる延長制御を継続する。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記延長制御中の前記フォーカスエリアの位置が、前記ロスト時点の最直前に更新された位置で固定される。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記ロスト時点の最直前に更新された位置における前記フォーカスエリアと前記画像情報が類似した類似エリアを特定する類似エリア特定手段をさらに備え、前記延長制御中のフォーカスエリアの位置が前記類似エリアの位置で固定される。
【００１１】
また、請求項４の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記延長制御を所定時間継続しても合焦レンズ位置を特定できない場合に、前記制御モードを前記第２制御モードに切換える。
【００１２】
また、請求項５の発明は、請求項１の発明に係る撮像装置において、前記第２制御モードにおけるフォーカスエリアの位置が所定のデフォルト位置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
＜デジタルカメラ１Ａの外観構成＞
本発明の第１実施形態に係るデジタルカメラ１Ａの外観構成を図１〜図３を参照しながら説明する。図１はデジタルカメラ１Ａの平面図、図２は図１のＤ−Ｄ位置から見た断面図、図３はデジタルカメラ１Ａの背面図に相当する。
【００１４】
図１〜図３に示すように、デジタルカメラ１Ａは、略直方体の形状を有するカメラ本体部２と、カメラ本体部２に着脱可能な撮影レンズ３とから構成される。
【００１５】
図１に示すように、カメラ本体部２には、撮影画像を記録するメモリカード８を収納するメモリカードスロット４が設けられている。メモリカード８は、メモリカードスロット４に挿跋自在に収納される。また、デジタルカメラ１Ａは、カメラ本体部２に交換可能に内蔵された４本の単３形乾電池Ｅ１〜Ｅ４を直列接続した電源電池Ｅを動作電力の供給源としている。
【００１６】
図２に示すように、撮影レンズ３は、ズームレンズユニット３００およびフォーカスレンズユニット３０１を含むレンズ３０を備えている。図２においては、ズームレンズユニット３００およびフォーカスレンズユニット３０１は、１枚のレンズとして表現されているが、実際には複数のレンズから構成されるレンズ群である。
【００１７】
一方、カメラ本体部２の内部には、ズームレンズユニット３００を駆動して撮影レンズ３のズーム倍率を変化させるズームモータＭ１と、フォーカスレンズユニット３０１を駆動して合焦状態を変化させるＡＦモータＭ２とが設けられている。
【００１８】
また、撮影レンズ３のレンズ３０の後方には、光電変換セルが配列された受光部を有するカラー撮像素子３０３が設けられている。カラー撮像素子３０３は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）３０３ａからなるエリアセンサの各画素の表面に、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のカラーフィルタ３０３ｂが市松模様状に貼り付けられた単板式カラーエリアセンサである。ＣＣＤ３０３ａは、たとえば、水平方向１６００画素、垂直方向１２００画素の１９２万画素を有している。カラー撮像素子３０３の前方には絞り３０２が設けられており、カラー撮像素子３０３へ入射する光量を変化させることができる。
【００１９】
カメラ本体部２の前面には、図１に示すように、グリップ部Ｇが設けられている。
【００２０】
また、カメラ本体部２の上端には、図２に示すように、ポップアップ形式の内蔵フラッシュ５が設けられている。カメラ本体部２の上面には、図３に示すように、シャッタボタン９が設けられている。シャッタボタン９は、フォーカス調整等のトリガーとして用いる半押し状態（以下では、「Ｓ１状態」と略記する）と、記録用撮影のトリガーとして用いる全押し状態（以下では、「Ｓ２状態」と略記する）とを検出する機能を有している。
【００２１】
一方、カメラ本体部２の背面には、液晶ディスプレイ（以下では、「ＬＣＤ」と略記する）１０と、電子ビューファインダ（以下では、「ＥＶＦ」と略記する）２０とが設けられている。ＬＣＤ１０およびＥＶＦ２０が、撮影待機状態においてＣＣＤ３０３ａからの画像信号のライブビュー（ＬＶ；Ｌｉｖｅ  Ｖｉｅｗ）表示を行うファインダとしての機能を担っている。加えて、撮影を行い撮影画像をメモリカードに記録する記録モードにおいては、ＬＣＤ１０は、撮影モードや撮影条件等を設定するためのメニュー画面や非合焦であることをユーザに認知させるためのアイコンを表示可能である。また、ＬＣＤ１０は、撮影画像を再生表示する再生モードにおいては、メモリカード８に記録された撮影画像を再生表示可能である。
【００２２】
カメラ本体部２の背面左方には、記録／再生モード切換えスイッチ１４が設けられている。記録／再生モード切換えスイッチ１４は、記録モードと再生モードとを切換え設定するモード設定スイッチであり、電源スイッチも兼ねている。記録／再生モード切換えスイッチ１４は、ノブ１４ａの位置を切換えることにより、電気的な接続状態を３通りに変化させることができる３ポジションのスライドスイッチによって構成される。そして、ノブ１４ａを、中央の「ＯＦＦ」位置に設定すると電源がオフになり、ノブ１４ａを上方の「ＲＥＣ」位置に設定すると電源がオンになるとともにデジタルカメラ１Ａが記録モードとなり、ノブ１４ａを下方の「ＰＬＡＹ」位置に設定すると電源がオンになるとともにデジタルカメラ１Ａが再生モードとなる。
【００２３】
カメラ本体部２の背面右方には、４連スイッチ１５が設けられている。デジタルカメラ１Ａのユーザは、４連スイッチ１５を構成する上下左右の４方向のボタンＳＵ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＲを押下することによって、デジタルカメラ１Ａの各種操作を行うことが可能である。たとえば、ユーザは、ボタンＳＵ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＲを所定の方法で押下することによって、メニュー画面で選択された項目を変更したり、メモリカード８に記録された撮影画像の一覧が表示されるインデックス画面で選択された再生対象のコマを変更することができる。また、記録モードにおいては、左右方向のボタンＳＬ，ＳＲは、撮影レンズ３のズーム倍率を変更するためのスイッチとしても機能する。具体的には、記録モードにおいてボタンＳＲが押下されると、ズームレンズユニット３００がズームモータＭ１によって駆動されて、ズーム倍率がワイド側に連続的に変化する。一方、記録モードにおいてボタンＳＬが押下されると、ズームレンズユニット３００がズームモータＭ１によって駆動されて、ズーム倍率がテレ側に連続的に変化する。
【００２４】
また、４連スイッチ１５の下方には、実行スイッチ３１、取消スイッチ３２、メニュー表示スイッチ３３からなるスイッチ群１６が設けられている。実行スイッチ３１は、メニュー画面で選択された項目の選択を確定する、または選択された項目の実行内容を実行するためのスイッチである。取消スイッチ３２は、メニュー画面で選択された内容を取り消すためのスイッチである。メニュー表示スイッチ３３は、ＬＣＤ１０にメニュー画面を表示させたり、メニュー画面の内容を切換えたりするためのスイッチである。
【００２５】
カメラ本体部２の背面下方には、単写モードと連写モードとを切換え設定する単写／連写切換えスイッチ３４と、表示手段を選択するＬＣＤ／ＥＶＦ切換えスイッチ３５とが設けられている。ＬＣＤ／ＥＶＦ切換えスイッチ３５は、記録／再生モード切換えスイッチ１４と同様に３ポジションのスライドスイッチによって構成される。そして、ノブ３５ａを、左方の「ＥＶＦ」位置に設定するとＥＶＦ２０の表示がＯＮとなり、右方の「ＬＣＤ」位置に設定するとＬＣＤ１０の表示がＯＮとなり、中央の「ＥＶＦ２」に設定するとユーザの接眼に応答してＥＶＦ２０の表示がＯＮとなる。
【００２６】
＜デジタルカメラ１Ａの内部構成＞
次に、デジタルカメラ１Ａの内部構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、デジタルカメラ１Ａの内部構成を示す概略ブロック図である。
【００２７】
○デジタルカメラの内部構成；
ＣＣＤ３０３ａは、レンズ３０により結像された被写体の光像を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の色成分の画像信号（受光によって各画素において生成された画素信号の信号列から構成される信号）に光電変換して出力する。
【００２８】
撮像部６における霞出制御は、絞り３０２と、ＣＣＤ３０３ａの露光時間つまりシャッタスピードに相当するＣＣＤ３０３ａの電荷蓄積時間とを調整することによって行われる。なお、絞り３０２の調整は、絞りモータＭ３によって絞りが駆動されることにより行われる。被写体からの光量が不足するため適正な露出となるシャッタスピードと絞り値を設定できない場合は、ＣＣＤ３０３ａから出力される画像信号のレベル調整を行うことにより露光不足による不適正露出が補正される。画像信号のレベル調整は、信号処理回路１２１内の自動利得調整回路（ＡＧＣ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ  Ｇａｉｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路１２１ｂのゲイン調整によって行われる。
【００２９】
タイミングジェネレータ２１４は、ＣＣＤ３０３ａの駆動を制御するための各種の駆動制御信号を生成する。デジタルカメラ１Ａは、タイミングジェネレータ２１４により生成された駆動制御信号に同期して、ＣＣＤ３０３ａで生成された画像信号を読み出すことができる。タイミングジェネレータ２１４は、タイミング制御回路２０２から送信される基準クロックに基づきＣＣＤ３０３ａの駆動制御信号を生成する。タイミングジェネレータ２１４は、たとえば積分開始／終了（露出開始／終了）のタイミング信号、各画素の蓄積電荷の読出制御信号（水平同期信号、垂直同期信号、転送信号等）等のクロック信号を生成し、ＣＣＤ３０３ａに出力する。
【００３０】
タイミングジェネレータ２１４およびＡ／Ｄ変換器１２２の動作を規定するクロック信号を生成するタイミング制御回路２０２は、全体制御部１５０から出力される基準クロック信号により制御される。
【００３１】
信号処理回路１２１は、ＣＣＤ３０３ａから出力される画像信号（アナログ信号）に所定のアナログ信号処理を施す。信号処理回路１２１は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ；ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ  ｄｏｕｂｌｅ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路１２１ａとＡＧＣ回路１２１ｂとを備える。ＣＤＳ回路１２１ａは画像信号のノイズの低減を行い、ＡＧＣ回路１２１ｂはそのゲインを調整することにより画像信号のレベル調整を行う。
【００３２】
調光回路３０４は、フラッシュ撮影における内蔵フラッシュ５の発光量を全体制御部１５０により設定された所定の発光量に制御するために設けられている。フラッシュ撮影においては、露出開始と同時にフラッシュ光の被写体からの反射光がセンサ３０５により受光される。調光回路３０４は、センサ３０５における受光量が所定の光量に達したことを検出すると、全体制御部１５０へ発光停止信号を出力する。全体制御部１５０は、この発光停止信号に応答してフラッシュ制御回路３０６へ制御信号を出力することによって、内蔵フラッシュ５への電力の供給を強制停止する。これにより、内蔵フラッシュ５の発光量は所定の発光量に制御される。
【００３３】
ズームモータＭ１、ＡＦモータＭ２、絞りモータＭ３は、それぞれズームモータ駆動回路１３２、ＡＦモータ駆動回路１３３、絞りモータ駆動回路１３１から供給される電力によって駆動される。ズームモータ駆動回路１３２、ＡＦモータ駆動回路１３３、絞りモータ駆動回路１３１は、全体制御１５０から入力される制御信号に基づいて、ズームモータＭ１、ＡＦモータＭ２、絞りモータＭ３に電力を供給する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換器１２２は、画像信号を構成する各画素信号を１２ビットのデジタル信号に変換する。Ａ／Ｄ変換器１２２は、タイミング制御回路２０２から入力されるＡ／Ｄ変換用のクロック信号に基づいて各画素信号（アナログ信号）を１２ビットのデジタル信号に変換する。
【００３５】
黒レベル補正回路１２３は、Ａ／Ｄ変換された画素信号の黒レベルを基準の黒レベルに補正する。
【００３６】
ホワイトバランス（ＷＢ；Ｗｉｔｅ  Ｂａｌａｎｃｅ）回路１２４は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素信号のレベル変換を行う。ＷＢ回路１２４は、全体制御部１５０から入力される、レベル変換テーブルを用いてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分の画素信号のレベルを変換する。レベル変換テーブルの各色成分の変換係数（特性の傾き）は全体制御部１５０により撮影画像毎に設定される。
【００３７】
γ補正回路１２５は、画素データのγ特性を補正する。
【００３８】
画像メモリ１２６は、デジタルカメラ１Ａによって生成される様々な画像データを一時的に記憶するためのメモリである。また、全体制御部１５０は、デジタルカメラ１Ａの各構成の動作を有機的に制御することによって、デジタルカメラ１Ａの動作を統括制御する。
【００３９】
ロスト時間タイマ２１９は、デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御において、被写体への合焦が維持できなくなってからの経過時間をカウントするために設けられている。ロスト時間タイマ２１９の詳細説明は後に行う。
【００４０】
なお、操作部２５０には、上述した、各種スイッチ、ボタンが設けられている。
【００４１】
○全体制御部１５０について；
全体制御部１５０は、少なくともＲＡＭ１５１、ＲＯＭ１５２、ＣＰＵ１５３を備えるマイクロコンピュータである。全体制御部１５０の統括制御は、ＲＯＭ１５２に格納されたプログラムに基づいて、ＣＰＵ１５３によって実行される。
【００４２】
なお、図４における全体制御部１５０には、ＲＡＭ１５１、ＲＯＭ１５２、ＣＰＵ１５３等のハードウエアによって実現される諸機能を表現する機能ブロックが示されている。以下では、この機能ブロックについて説明する。
【００４３】
全体制御部１５０は、ＡＦ制御およびＡＥ制御を行う機能ブロックであるＡＦ制御部１６０およびＡＥ制御部（図示せず）を備えている。
【００４４】
さらに、全体制御部１５０は、メモリカード８へ記録するサムネイル画像データおよび圧縮画像データをＲＡＷ画像から生成する記録画像生成部１５７を備える。ここで、ＲＡＷ画像とは、デジタルカメラ１Ａによる撮影時に、Ａ／Ｄ変換器１２２〜γ補正回路１２５により所定の信号処理が施された画像を意味する。記録画像生成部１５７は、ＲＡＷ画像データに、２次元ＤＣＴ変換、ハフマン符号化等のＪＰＥＧ方式による所定の圧縮処理を施して圧縮画像データを生成し、この圧縮画像データを本画像エリア１２６ｅに記録する。本画像エリア１２６ｅに記録された画像データはカードＩ／Ｆ１５９に転送され、メモリカード８に記録される。
【００４５】
また、全体制御部１５０は、メモリカード８へ記録された画像データから、ＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０に再生する再生画像データを生成する再生画像生成部１５８を備えている。
【００４６】
また、全体制御部１５０は、メモリカード８への画像データの書込みおよび画像データの読み出を行うためのインターフェースであるカードＩ／Ｆ１５９を備える。
【００４７】
○画像メモリ１２６について；
画像メモリ１２６は、γ補正回路１２５から出力される画像データを記憶するメモリである。画像メモリ１２６内には、ＡＦ演算用画像を記憶するＡＦ用画像エリア１２６ａ、自動露出（ＡＥ；Ａｕｔｏ  Ｅｘｐｏｓｕｒｅ）演算用画像を記憶するＡＥ用画像エリア１２６ｂ、ＬＣＤ１０やＥＶＦ２０に表示する表示用画像を記憶する表示用画像エリア１２６ｃ、ＲＡＷ画像を記憶するＲＡＷ画像エリア１２６ｄ、および本画像を記憶する本画像エリア１２６ｅが、カメラの動作状態によって随時設定される。
【００４８】
表示用画像ＩＤは、全画素データを間引いて得られた画素データによって構成される６４０×２４０画素の画像である。この表示用画像ＩＤは、ＬＶ・ＡＦ・ＡＥ用画像生成部１５４で生成される。
【００４９】
ＡＦ用画像は、図５に示すように、６４０×２４０画素の表示用画像ＩＤの中に設定された８０×３０画素の部分画像である。デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御は、このＡＦ用画像の画像情報に基づいて、全体制御部１５０内のＡＦ制御部１６０で行われる。なお、ＡＦ用画像の表示用画像ＩＤの中での位置は、全体制御部１５０内のＬＶ・ＡＦ・ＡＥ用画像生成部１５４で設定される。そして、設定されたＡＦ用画像の位置は、全体制御部１５０内のＲＡＭ１５１に記憶される。以下の説明では、表示用画像ＩＤの中に設けられたＡＦ用画像の領域をフォーカスエリアＲ、設定されたＡＦ用画像の位置（フォーカスエリアの中心点で代表させる）をフォーカスエリア位置と呼ぶ。
【００５０】
ＡＥ用画像は、６４０×２４０画素の表示用画像ＩＤの各画素データをＲ，Ｇ，Ｂごとに１６画素ずつ加算することによって得られた４０×２４０画素の画像である。このＡＥ用画像は、ＬＶ・ＡＦ・ＡＥ用画像生成部１５４で生成される。
【００５１】
＜デジタルカメラ１Ａの動作の概略＞
続いて、デジタルカメラ１Ａの動作の概略を説明する。
【００５２】
○撮影待機状態；
デジタルカメラ１Ａの記録モードの撮影待機状態においては、撮像部６によって所定のフレームレート（ここでは、３３ミリ秒とする）で撮像された画像の各画素データに、Ａ／Ｄ変換器１２２〜γ補正回路１２５により所定の信号処理が施される。さらに、信号処理が施された各画素データは、画像データとしてＬＶ・ＡＦ・ＡＥ用画像生成部１５４に転送される。ＬＶ・ＡＦ・ＡＥ用画像生成部１５４は、転送されてきた画像データから表示用画像ＩＤ、ＡＥ用画像およびＡＥ用画像を生成して、各々表示用画像エリア１２６ｃ、ＡＦ用画像エリア１２６ａおよびＡＥ用画像エリア１２６ｂに記憶させる。
【００５３】
表示用画像エリア１２６ｃに記憶された画像データは、ＬＣＤ／ＥＶＦ切換えスイッチ３５で選択された表示手段がＬＣＤ１０の場合は、全体制御部１５０内のＬＣＤＩ／Ｆブロック１５５に転送される。一方、ＬＣＤ／ＥＶＦ切換えスイッチ３５で選択された表示手段がＥＶＦ２０の場合は、全体制御部１５０内のＥＶＦＩ／Ｆブロック１５６に転送される。ＬＣＤＩ／Ｆブロック１５５またはＥＶＦＩ／Ｆブロック１５６において所定の処理が施された画像データは、ＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０に転送され、視認可能に表示される。デジタルカメラ１Ａのユーザは、この表示により被写体を視認しながら、撮影のためのフレーミングを行うことができる。
【００５４】
○Ｓ１状態；
撮影待機状態において、ユーザがシャッタボタン９をＳ１状態にすると、デジタルカメラ１ＡはＡＦ制御を開始する。すなわち、デジタルカメラ１Ａは、フォーカスレンズユニット３０１の位置（以下では「レンズ位置」と略記する）をＡＦ用画像の合焦評価値が極大となるレンズ位置（以下では、「合焦レンズ位置」と略記する）へ駆動する制御を行う。ここで、合焦評価値は、合焦状態を示す量であれば特に制限されないが、たとえば、コントラスト値などを採用可能である。また、デジタルカメラ１Ａにおいては、フォーカスエリア位置を主被写体の移動に追従して変化させる制御が行われる（以下では、「自動追尾制御」と略記する）。これらの処理は、ＡＦ制御部１６０で行われる。このＡＦ制御の詳細は後述する。
【００５５】
また、デジタルカメラ１Ａは、Ｓ１状態において、ＡＥ用画像のレベルに基づいてシャッタスピードと絞り値とを決定し、ホワイトバランスの補正値を決定する。これらの処理は、ＡＥ制御部で行われる。
【００５６】
○Ｓ２状態；
シャッタボタン９がＳ１状態に続いてＳ２状態となると、デジタルカメラ１Ａは、所定の処理が施されたＲＡＷ画像データを、ＲＡＷ画像エリア１２６ｄに記憶させる。続いて、ＲＡＷ画像データは、記録画像生成部１５７に転送され、メニュー画面でユーザが設定した圧縮率でＪＰＥＧ圧縮が施される。圧縮画像には、撮影画像に関するタグ情報（コマ番号、露出値、シャッタスピード、圧縮率、撮影日、撮影時におけるフラッシュのオンオフのデータ、シーン情報、画像の判定結果等）等の情報が付加される。これらの処理が施された本画像データは、本画像エリア１２６ｅに一時的に記憶されたのちに、カードＩ／Ｆ１５９を介してメモリカード８に記録される。
【００５７】
○再生モード；
デジタルカメラ１Ａの再生モードにおいては、まず、メモリカード８内のコマ番号の最も大きな画像データがカードＩ／Ｆブロック１５９によって読み出される。読み出された画像データは、再生画像生成部１５８に転送される。再生画像生成部１５８は、転送されてきた画像データの伸張処理を行い、処理後の画像データを表示用画像エリア１２６ｃに記憶させる。表示用画像エリア１２６ｃに記憶された画像データは、先述したのと同様に、ＬＣＤＩ／Ｆブロック１５５またはＥＶＦＩ／Ｆブロック１５６において所定の処理が施されたのちに、ＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０に表示される。これにより、ＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０には、コマ番号の最も大きな画像すなわち直近に撮影された画像が表示される。そして、ＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０に表示される画像は、ボタンＳＵを押下することによりコマ番号がより大きな画像で更新され、ボタンＳＤを押下することによりコマ番号がより小さな画像で更新される。
【００５８】
＜デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御＞
デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御部１６０は、ＲＯＭ１５２に格納されたプログラムにしたがってＡＦ制御を行う。当該プログラムには、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御に対応した２つのサブプログラムが含まれる。そして、ＡＦ制御部１６０は、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御を切換えて使用可能である。ここで、ワンショットＡＦ制御とは、レンズ位置の現在時点までの履歴を考慮しないＡＦ制御である。また、パターン駆動ＡＦ制御とは、レンズ位置の現在時点までの履歴を考慮するＡＦ制御である。なお、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御では、３つの異なるレンズ位置と、これらのレンズ位置における合焦評価値であるコントラスト値とに基づいて、合焦状態となる合焦レンズ位置が算出される。そこで、以下の説明では、合焦レンズ位置の算出方法を最初に説明し、しかるのちに、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御の具体的な制御を説明する。
【００５９】
○合焦レンズ位置の算出方法；
異なる３つのレンズ位置Ｐ１〜Ｐ３（Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３）と、レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３におけるＡＦ用画像（すなわち、フォーカスフレームＲ内の画像）のコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３から合焦レンズ位置ＦＰが算出される。より具体的には、合焦レンズ位置ＦＰは式１で算出される。
【００６０】
【数１】
2005031200.tif 000003
【００６１】
式１の合焦レンズ位置ＦＰの算出では、コントラスト値Ｃはレンズ位置Ｐの２次関数で表現されると仮定されている。そして、レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３とコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３との関係を満たす２次関数が極大値を取るレンズ位置Ｐが、合焦レンズ位置ＦＰとして特定されている。この関係を図６〜図８のグラフに図示する。図６〜図８においては、横軸がレンズ位置Ｐ、縦軸がコントラスト値Ｃとなっている。レンズ位置Ｐは、値が小さい側が近側、値が大きい側が遠側に対応している。図６〜図８には、レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３とコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３との関係が点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３としてプロットされ、点Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を通る放物線ＰＲとして２次関数が表現されている。図６のグラフに示すように、放物線ＰＲが上に凸で、その頂点に対応するレンズ位置ＴＰが式２で示される範囲内である場合、レンズ位置ＴＰが合焦レンズ位置ＦＰとなる。
【００６２】
【数２】
2005031200.tif 000004
【００６３】
一方、図７のグラフに示すように、放物線ＰＲが下に凸になる場合は遠近競合などの事情により極大値を定義できない。この場合は、フォーカスレンズユニット３０１が合焦レンズ位置ＦＰから離れているとＡＦ制御部１６０は判断する。あるいは、図８のグラフに示すように、放物線ＰＲを示す関数が極大値を取るレンズ位置ＴＰが式２で示される範囲内でない場合（式２で示される範囲内で単調増加もしくは単調減少）も、フォーカスレンズユニット３０１が合焦レンズ位置ＦＰから離れているとＡＦ制御部１６０は判断する。これらのように、フォーカスレンズユニット３０１が合焦レンズ位置ＦＰ付近にある状態から、合焦レンズ位置ＦＰから離れている状態に変化した場合を、以後の説明では「被写体ロスト」と呼ぶ。
【００６４】
○自動追尾制御について；
デジタルカメラ１Ａでは、上述したように、フォーカスエリア位置を主被写体の移動に追従して変化させる自動追尾制御が行われる。この自動追尾制御について、図９を参照しながら説明する。なお、デジタルカメラ１Ａの自動追尾制御では、主被写体の横方向および縦方向の両方の移動を検出可能であるが、横方向の移動の検出方法と縦方向の移動の検出方法は原理的に同等であるので、以下では、横方法の移動の検出方法のみを説明し、縦方向の移動の検出方法の重複説明は省略する。
【００６５】
図９は、主被写体の移動の検出方法を説明するための図である。図９には、ｎ番目のフレームＦＬｎにおけるフォーカスエリアＲＡ１と、ｎ＋１番目のフレームＦＬｎ＋１におけるフォーカスエリアＲＡ２とが対比可能に示されている。
【００６６】
フレームＦＬｎとフレームＦＬｎ＋１の間の主被写体の移動を検出するために、ＡＦ制御部１６０は、まず、フォーカスエリアＲＡ１，ＲＡ２を横方向に等分割して１６×３０画素の分割エリアＲＡ１（１）〜ＲＡ１（５），ＲＡ２（１）〜ＲＡ２（５）を生成する。さらに、ＡＦ制御部１６０は、分割エリアＲＡ１（１）〜ＲＡ１（５），ＲＡ２（１）〜ＲＡ２（５）ごとにエリア平均の輝度値ＢＡ１（１）〜ＢＡ１（５），ＢＡ２（１）〜ＢＡ２（５）を算出する。ここで算出された輝度値ＢＡ１（１）〜ＢＡ１（５），ＢＡ２（１）〜ＢＡ２（５）は、ＲＡＭ１５１に格納される。
【００６７】
次に、ＡＦ制御部１６０は、分割エリアＲＡ１（１）〜ＲＡ１（５）およびＲＡ２（１）〜ＲＡ２（５）について、着目する２つの分割エリアの輝度値差を求めて比較することにより、主被写体が移動したか否かを判断する。たとえば、ＡＦ制御部１６０は、
（ａ）分割エリアＲＡ１（２）−ＲＡ２（２）、分割エリアＲＡ１（３）−ＲＡ２（３）および分割エリアＲＡ１（４）−ＲＡ２（４）のそれぞれで算出された各輝度値差（図９中の実線に対応）と、
（ｂ）分割エリアＲＡ１（２）−ＲＡ２（３）、分割エリアＲＡ１（３）−ＲＡ２（４）および分割エリアＲＡ１（４）−ＲＡ２（５）のそれぞれで算出された各輝度値差（図９中の点線に対応）と、
を比較し、後者の輝度値差の合計が前者の輝度値差の合計よりも小さい場合には、主被写体が右方向に１６画素分移動したと判断する。
【００６８】
同様に、
（ｃ）分割エリアＲＡ１（２）−ＲＡ２（２）、分割エリアＲＡ１（３）−ＲＡ２（３）および分割エリアＲＡ１（４）−ＲＡ２（４）のそれぞれで算出された各輝度値差（図９中の実線に対応）と、
（ｄ）分割エリアＲＡ１（２）−ＲＡ２（１）、分割エリアＲＡ１（３）−ＲＡ２（２）および分割エリアＲＡ１（４）−ＲＡ２（３）のそれぞれで算出された各輝度値差（図９中の一点破線に対応）と、
を比較し、後者の輝度値差の合計が前者の輝度値差の合計よりも小さい場合には、主被写体が左方向に１６画素分移動したと判断する。
【００６９】
そして、ＡＦ制御部１６０は、主被写体の移動を検出した場合には、その移動を追尾するように、ＲＡＭ１５１に格納されたフォーカスエリア位置ＡＰを更新する。たとえば、ＡＦ制御部１６０が、主被写体が左または右に１６画素移動分移動したと判断した場合は、フォーカスエリア位置ＡＰをそれぞれ左または右に１６画素変化させて、ＲＡＭ１５１に上書きする。このように更新されたフォーカスエリア位置ＡＰは、ｎ＋２番目のフレームＦＬｎ＋２からＡＦ制御に反映される。このような自動追尾制御により、主被写体の移動に追従してフォーカスエリア位置ＡＰが変化するので、主被写体への合焦が容易になる。
【００７０】
○ワンショットＡＦ制御；
以下では、ワンショットＡＦ制御の具体的内容を説明する。ワンショットＡＦ制御においては、レンズ位置Ｐを変化させながらＡＦ用画像のコントラスト値Ｃを評価し、コントラスト値Ｃが大きくなる方向へフォーカスレンズユニット３０１を駆動することによって合焦を実現するフィードバック制御がＡＦ制御部１６０で行われる。以下、この制御を便宜上「山登りサーボ」と呼ぶ。この山登りサーボによるＡＦ制御を図１０のフローチャートおよび図１１のグラフを参照しながら説明する。なお、ワンショットＡＦ制御においては、ＡＦ用画像を生成するためのフォーカスエリアＲの位置は固定されている。
【００７１】
図１１は、レンズ位置Ｐによるコントラスト値Ｃの変化を示すグラフである。図１１のグラフにおいては、横軸がレンズ位置Ｐ、縦軸がコントラスト値Ｃとなっている。レンズ位置Ｐは、値が小さい側が近側、値が大きい側が遠側に対応している。そして、図１１のグラフにおいては、合焦レンズ位置ＦＰでコントラスト値Ｃが極大となることが示されている。なお、図１１のグラフは、山登りサーボにおけるレンズ位置Ｐの移動を定性的に説明するためのグラフであるので、グラフ上の座標がレンズ位置Ｐを定量的に反映しているとは限らない。
【００７２】
ワンショットＡＦの最初のステップＳ１０１では、レンズ位置Ｐの初期化が行われる。すなわち、ＡＦ制御部１６０は、ＡＦモータ駆動回路１３３に制御信号を出力して、現在時点のレンズ位置から初期レンズ位置ＩＰへとフォーカスレンズユニット３０１を駆動する。初期レンズ位置ＩＰは、あらかじめ定められたレンズ位置であるので、ワンショットＡＦ制御においては過去のレンズ位置が考慮されることなく、フォーカスレンズユニット３０１の駆動が行われることになる。初期レンズ位置ＩＰへのフォーカスレンズユニット３０１の駆動が終了後、次のステップＳ１０２が実行される。
【００７３】
ステップＳ１０２では、ステップＳ１０３で実行される高速スキャンにおけるフォーカスレンズユニット３０１の駆動方向判定が行われる。具体的には、ＡＦ制御部１６０は、ＡＦモータ駆動回路１３２に制御信号を出力して、フォーカスレンズユニット３０１を初期レンズ位置ＩＰからピッチｐ１（たとえば、ｐ１＝１２Ｆδ）だけ近側のレンズ位置ＩＰ’へ駆動する。さらに、ＡＦ制御部１６０は、レンズ位置ＩＰ，ＩＰ’におけるコントラスト値ＣＩＰ，ＣＩＰ’を算出する。さらに、ＡＦ制御部１６０は、コントラスト値ＣＩＰ，ＣＩＰ’の大小関係を判定し、コントラスト値Ｃが増加するフォーカスレンズユニット３０１の駆動方向を特定する。この駆動方向が高速スキャンにおけるフォーカスレンズユニット３０１の駆動方向ＤＤとなる。図１１のグラフの例では、初期レンズ位置ＩＰよりも遠側でコントラスト値Ｃが増加するので、遠側へ向かう方向が駆動方向ＤＤとなる。コントラスト値Ｃが極大となるレンズ位置Ｐが合焦レンズ位置ＦＰであるので、駆動方向ＤＤは、フォーカスレンズユニット３０１を合焦レンズ位置ＦＰへ近づける駆動方向となる。
【００７４】
ステップＳ１０３では、フォーカスレンズユニット３０１の高速スキャンが実行される。すなわち、ＡＦ制御部１６０は、ＡＦモータ駆動回路１３３に制御信号を出力して、駆動方向ＤＤへピッチｐ１だけフォーカスレンズユニット３０１を駆動する。さらに、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスレンズユニット３０１の駆動前後のコントラスト値Ｃを算出して大小関係を判定する。そして、駆動によりコントラスト値Ｃが減少した場合は、ＡＦ制御部１６０は高速スキャンを終了して、次のステップＳ１０４の実行へ移行する。駆動によりコントラスト値Ｃが増加した場合は、ＡＦ制御部１６０は再びステップＳ１０３を実行する。これにより、駆動によりコントラスト値Ｃが減少するまで、高速スキャン、すなわち、駆動方向ＤＤへのフォーカスレンズユニット３０１の駆動が継続される。そして、フォーカスレンズユニット３０１が、コントラスト値Ｃが極大となるレンズ位置ＦＰを越えてレンズ位置ＰＡ１へ至ると、ステップＳ１０３の繰り返しが終了して、次のステップＳ１０４が実行される。
【００７５】
ステップＳ１０４では、フォーカスレンズユニット３０１の駆動方向ＤＤが反転される。そして、レンズ位置ＰＡ１からピッチｐ１だけ離れたレンズ位置ＰＡ２へフォーカスレンズユニット３０１が戻し駆動される。これにより、合焦レンズ位置ＦＰの近傍で、合焦レンズ位置ＦＰより初期レンズ位置ＩＰに近い側（図１１では近側）にフォーカスレンズユニット３０１が駆動されたことになる。戻し駆動終了後、次のステップＳ１０５が実行される。
【００７６】
ステップＳ１０３〜Ｓ１０４でフォーカスレンズユニット３０１は合焦レンズ位置ＦＰの近傍に移動させられているので、ステップＳ１０５では、ＡＦ制御部１６０は、ピッチｐ１より微小なピッチｐ２（たとえば、ｐ２＝４Ｆδ）ずつフォーカスレンズユニット３０１を駆動して、フォーカスレンズユニット３０１を合焦レンズ位置ＦＰへより近づける低速スキャンを実行する。すなわち、ステップＳ１０５では、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスレンズユニット３０１の駆動ピッチをピッチｐ１からピッチｐ２へ小さくして、ステップＳ１０３と同様のフォーカスレンズユニット３０１の駆動を行う。ステップＳ１０３と同様に、駆動によりコントラスト値Ｃが減少した場合は、ＡＦ制御部１６０は低速スキャンを終了して、次のステップＳ１０６の実行へ移行する。すなわち、フォーカスレンズユニット３０１が、レンズ位置ＦＰを越えてレンズ位置ＰＡ３へ至ると、ステップＳ１０５の繰り返しが終了して、次のステップが実行される。駆動によりコントラスト値Ｃが増加した場合は、再びステップＳ１０５が実行される。なお、ステップＳ１０５の低速スキャンで取得されるコントラスト値Ｃとレンズ位置ＰはＲＡＭ１５１に一時的に格納される。そして、ステップＳ１０６で合焦レンズ位置ＦＰを算出するために用いられる。
【００７７】
ステップＳ１０６では、レンズ位置ＰＡ３，レンズ位置ＰＡ３からピッチｐ２だけ近側のレンズ位置ＰＡ４およびレンズ位置ＰＡ４からピッチｐ２だけ近側のレンズ位置ＰＡ５と、レンズ位置ＰＡ３〜ＰＡ５におけるコントラスト値Ｃ３〜Ｃ５から、先述した方法で合焦レンズ位置ＦＰが算出される。すなわち、合焦レンズ位置ＦＰ近傍の３つのレンズ位置ＰＡ３〜ＰＡ５におけるコントラスト値Ｃ３〜Ｃ５から、コントラスト値Ｃが極大となる合焦レンズ位置ＦＰが算出される。そして、ＡＦ制御部１６０は、算出された合焦レンズ位置ＦＰへフォーカスレンズユニット３０１を駆動する。
【００７８】
ステップＳ１０６に続くステップＳ１０７では、合焦レンズ位置ＦＰが基準レンズ位置ＢＰとしてＲＡＭ１５１に格納される。そして、ワンショットＡＦ制御が終了する。この基準レンズ位置ＢＰの詳細は後述する。
【００７９】
上述の動作フローのように、フォーカスレンズユニット３０１の駆動を高速スキャンと低速スキャンに分けて行うことにより、高速かつ高精度のＡＦ制御が可能になる。
【００８０】
なお、ワンショットＡＦ制御においては、上述の動作フローが終了してレンズ位置Ｐが合焦レンズ位置ＦＰへ至ると、そのレンズ位置Ｐにフォーカスレンズユニット３０１は固定される（フォーカスロック）。
【００８１】
また、ワンショットＡＦ制御においては、過去のレンズ位置Ｐを考慮せずにフォーカスレンズユニット３０１の駆動が行われるので、現在時点のレンズ位置Ｐが合焦レンズ位置ＦＰに近い場合でも、強制的に初期レンズ位置ＩＰへのフォーカスレンズユニット３０１の駆動が実行される。
【００８２】
○パターン駆動ＡＦ制御；
以下では、パターン駆動ＡＦ制御の具体的内容を説明する。パターン駆動ＡＦ制御においては、ワンショットＡＦ制御と同様に、コントラスト値Ｃが極大となる合焦レンズ位置ＦＰにフォーカスレンズユニット３０１を駆動する制御がＡＦ制御部１６０で行われる。しかし、パターン駆動ＡＦ制御においては、ワンショットＡＦ制御と異なり、過去の合焦レンズ位置ＦＰを考慮したＡＦ制御が実行される。より具体的には、パターン駆動ＡＦ制御においては、過去時点の合焦レンズ位置ＦＰから特定される基準レンズ位置ＢＰをまたいだ往復運動をフォーカスレンズユニット３０１にさせつつ、フォーカスレンズユニット３０１を現在の時点の合焦レンズ位置ＦＰに近づけるＡＦ制御が実行される。なお、第１実施形態においては、基準レンズ位置ＢＰは、最直前に特定された合焦レンズ位置ＦＰである。また、パターン駆動ＡＦ制御においては、ワンショットＡＦ制御と異なり、フォーカスレンズユニット３０１の移動のみならず、先述した自動追尾制御も実行される。また、パターン駆動ＡＦ制御は、被写体への合焦が維持されて基準レンズ位置ＢＰが継続的に更新されている通常制御状態と、被写体への合焦が維持されず基準レンズ位置ＢＰの更新が中断されている延長制御状態とを含んでいる。
【００８３】
○パターン駆動ＡＦ制御の具体的内容；
以下では、パターン駆動ＡＦ制御を図１２のタイムチャートおよび図１３のフローチャートを参照しながら説明する。図１２のタイムチャートにおいては、横方向が時間を示しており、その左側から右側へ向かう方向が時間の経過に対応する。また、図１２のタイムチャートには、フレーム番号ＦＬ１〜ＦＬ６、タイミングジェネレータ２１４によって生成される垂直同期信号ＶＤが示されている。また、タイムチャートには、ＣＣＤ３０３ａの露光タイミングＥＸ１〜ＥＸ６、ＣＣＤ３０３ａからのＡＦ用画像の読み出タイミングＲＥ１〜ＲＥ６、コントラスト値Ｃの算出タイミングＥＣ１〜ＥＣ６、輝度値の算出タイミングＥＢ１〜ＥＢ６、ロスト判定のタイミングＬＪ１〜ＬＪ２、合焦レンズ位置ＦＰの算出タイミングＥＦ１〜ＥＦ２、フォーカスエリア位置ＡＰの算出タイミングＥＡ１〜ＥＡ２、フォーカスレンズユニット３０１の駆動のタイミングＦＤ１〜ＦＤ５が示されている。また、図１２のタイムチャート上の矢印線は、処理対象の画像情報の流れを模式的に表現した線である。
【００８４】
パターン駆動ＡＦ制御の制御動作は、３３ミリ秒周期の垂直同期信号ＶＤに同期して実行される。すなわち、垂直同期信号ＶＤの１周期に対応したフレームを１つの単位として、パターン駆動ＡＦ制御の制御動作が実行される。上述のフレーム番号ＦＬ１〜ＦＬ６は、このフレームの時系列的な順序を表現するインデックスである。
【００８５】
なお、デジタルカメラ１Ａは、パイプライン処理により画像を処理可能である。すなわち、デジタルカメラ１Ａは、１つの画像の処理を完了するまえに、次の画像の処理を開始可能である。このため、デジタルカメラ１Ａは、図１３のフローチャート上で後続するステップの処理を、先行するステップの処理が完了するまえに開始可能である。したがって、図１３のフローチャートの各ステップの順序は、時間的前後関係を厳密に反映したものではなく、処理の流れの概念を図示したに過ぎない。
【００８６】
パターン駆動ＡＦ制御の最初のステップＳ２０１では、ステップＳ２０２のパターン駆動の単位動作におけるフォーカスレンズユニット３０１の駆動方向ＤＤが初期化される。駆動方向ＤＤは、ＲＡＭ１５１に格納されている。そして、駆動方向ＤＤの初期化処理は、ＲＯＭ１５２に格納された初期駆動方向ＤＤ０がＲＡＭ１５１に転送されることにより行われる。初期移動方向ＤＤ０は制限されないが、ここでは近側から遠側と決める。
【００８７】
ステップＳ２０１に続いて実行されるステップＳ２０２は、現在時点の合焦レンズ位置ＦＰを特定するために必要なコントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５と、自動追尾制御に必要な輝度値ＢＢ４，ＢＢ５とを取得するパターン駆動の単位動作である。現在時点の合焦レンズ位置ＦＰの特定は、ＲＡＭ１５１に格納された基準レンズ位置ＢＰの近傍でフォーカスレンズユニット３０１を駆動することにより行われる。基準レンズ位置ＢＰは、現在時点から過去にさかのぼった過去時点での合焦レンズ位置ＦＰであるから、パターン駆動ＡＦ制御は過去の合焦レンズ位置ＦＰをテンポラリな合焦レンズ位置ＦＰとして、その付近で現在時点の合焦レンズ位置ＦＰを特定する制御を行う。このような制御は、主被写体が大きく動いていない場合に有効に機能する。
【００８８】
さらに、パターン駆動の単位動作の詳細を図１２のタイムチャートを参照しながら説明する。なお、ステップＳ２０２のパターン駆動の単位動作は、タイムチャート上の一点破線で囲まれた領域の処理と、フォーカスレンズユニット駆動ＦＤ１〜ＦＤ３とを含む。このパターン駆動の単位動作は連続して繰り返し実行されている。また、デジタルカメラ１Ａでは、上述したパイプライン処理により、あるパターン駆動の単位動作が完了するまえに、次のパターン駆動の単位動作が開始されている。
【００８９】
Ｓ２０２のパターン駆動の単位動作では、まず、ＲＡＭ１５１に格納された基準レンズ位置ＢＰおよびフォーカスエリア位置ＡＰがＡＦ制御部１６０によって読み出される。続いて、ＡＦ制御部１６０は、ＡＦモータ駆動回路１３３に制御信号を出力して、基準レンズ位置ＢＰ近傍で、フォーカスレンズユニット３０１を駆動方向ＤＤにピッチｐ２づつ駆動する。さらに、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスエリア位置ＡＰを中心とするＡＦ用画像から、レンズ位置ＰＢ１〜ＰＢ３（後述）におけるコントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５を算出する。また、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスエリア位置ＡＰを中心とするＡＦ用画像から、レンズ位置ＰＢ２〜ＰＢ３における輝度値ＢＢ４〜ＢＢ５を算出する。
【００９０】
ここで、パターン駆動の単位動作について、より具体的に説明する。デジタルカメラ１ＡのＣＣＤ３０３ａにおいては、露光タイミングＥＸ１〜ＥＸ４で１フレームに１回づつ露光が行われる。露光によってＣＣＤ３０３ａに蓄積された電荷は次のフレームで画像信号として読み出される。すなわち、露光タイミングＥＸ１〜ＥＸ４の露光によってＣＣＤ３０３に蓄積された電荷は、それぞれ読み出タイミングＲＥ２〜ＲＥ５で読み出されることになる。そして、読み出されたのと同じフレームで当該画像信号からＡＦ用画像が生成される。ＡＦ制御部１６０は、１つまえのフレームで生成されたＡＦ用画像からコントラスト値Ｃおよび輝度値Ｂを算出する。すなわち、読み出タイミングＲＥ２〜ＲＥ４で生成されたＡＦ用画像のコントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５を、算出タイミングＥＣ３〜ＥＣ５で算出し、読み出タイミングＲＥ３〜ＲＥ４で生成されたＡＦ用画像の輝度値ＢＢ４〜ＢＢ５を、算出タイミングＥＢ４〜ＥＢ５で算出する。また、フォーカスレンズユニット３０１の駆動ＦＤ１〜ＦＤ３は、露光タイミングＥＸ１〜ＥＸ３に先立って行われるので、露光タイミングＥＸ１〜ＥＸ３におけるレンズ位置Ｐは、それぞれ、基準レンズ位置ＢＰよりピッチｐ２近側のレンズ位置ＰＢ１、基準レンズ位置ＢＰ（レンズ位置ＰＢ２）および基準レンズ位置ＢＰよりピッチｐ２遠側のレンズ位置ＰＢ３となる。以上により、異なる３つのレンズ位置ＰＢ１〜ＰＢ３でＣＣＤ３０３ａの露光が行われ、コントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５が算出されたことになる。コントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５は、現在時点の合焦レンズ位置ＦＰを算出するために用いられる。また、算出された輝度値ＢＢ４，Ｂ５は、先述した自動追尾制御に用いられる。
【００９１】
ステップＳ２０２のパターン駆動の単位動作に続いて、次のステップＳ２０３が実行される。
【００９２】
ステップＳ２０３では、被写体ロスト判定がＡＦ制御部１６０で行われる。ＡＦ制御部１６０は、レンズ位置ＰＢ１〜ＰＢ３とコントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５との関係が、先述した判定基準における被写体ロストに該当するかどうかを判定する。ＡＦ制御部１６０がこれらの関係を被写体ロストに該当すると判定すると、ステップＳ２０４が実行される。被写体ロストに該当しないと判定する場合、ステップＳ２０８が実行される。このロスト判定は、タイムチャート上のロスト判定のタイミングＬＪ２で実行される。
【００９３】
以下で説明するステップＳ２０４〜Ｓ２０７は、被写体ロストの状態、すなわち基準レンズ位置ＢＰが更新されない延長制御状態で実行されるステップである。
【００９４】
ステップＳ２０４では、被写体ロストを示すステータスフラグであるロストフラグが既にセットされているかどうかで処理の分岐が行われる。セットされていない場合、即ちはじめて被写体ロストでない状態から被写体ロストに変化した場合、ステップＳ２０５が実行される。既にロストフラグがセットされている場合、ステップＳ２０６が実行される。なお、ロストフラグは、ＲＡＭ１５１に設定される。
【００９５】
ステップＳ２０５では、ロストフラグが新たにセットされる。さらに、被写体ロストの継続時間ｔを計測するロスト時間タイマ２１９が起動される。ロスト時間タイマ２１９の起動終了後、ステップＳ２０７が実行される。
【００９６】
ステップＳ２０６では、非合焦であることをユーザに認知させるためのアイコンＩＣＮがＬＣＤ１０またはＥＶＦ２０に表示された表示用画像ＩＤに重畳して表示される。その表示例を図１４に示す。これにより、ユーザは、被写体ロストとなったことを容易に認知できるので、フレーミングのやり直しの必要性を知ることができる。
【００９７】
ステップＳ２０７では、ロスト時間ｔの値によって分岐処理が実行される。ロスト時間ｔが所定時間ｔ’より長い場合、パターン駆動ＡＦ制御は終了する。ロスト時間ｔが所定時間ｔ’より短い場合、動作フローはステップＳ２１１へ移行する。
【００９８】
ステップＳ２０４〜Ｓ２０７の処理により、被写体ロストが継続している延長制御状態では、その継続時間ｔがロスト時間タイマ２１９でカウントされる。
【００９９】
以下で説明するステップＳ２０８〜Ｓ２１０は、主被写体への合焦が維持され、基準レンズ位置ＢＰが継続的に更新されている通常制御状態で実行されるステップである。
【０１００】
ステップＳ２０８では、ロストフラグがリセットされるとともに、ロスト時間タイマ２１９が停止される。
【０１０１】
ステップＳ２０９では、レンズ位置ＰＢ１〜ＰＢ３およびコントラスト値ＣＢ３〜ＣＢ５から先述した方法で現在時点の合焦レンズ位置ＦＰがＡＦ演算部１６０で算出される。ステップＳ２０９の処理は、タイムチャート上の合焦レンズ位置ＦＰの算出タイミングＥＦ２で実行される。ステップＳ２０２で読み出された基準レンズ位置ＢＰが算出された過去時点から主被写体が移動していなければ、ステップＳ２０９で算出される合焦レンズ位置ＦＰは当該基準レンズ位置ＢＰと一致する。一方、主被写体が移動していれば、ステップＳ２０９で算出される合焦レンズ位置ＦＰは当該基準レンズ位置ＢＰと異なる値になる。したがって、ステップＳ２０９で算出された合焦レンズ位置ＦＰを新たな基準レンズ位置ＢＰとしてＲＡＭ１５１に上書きすることにより、ＲＡＭ１５１に格納された基準レンズ位置ＢＰは主被写体の移動に応答して更新されることになる。なお、ステップＳ２０９で算出された合焦レンズ位置ＦＰは基準レンズ位置ＢＰとして３周期先のフレームで反映される。たとえば、フレームＦＬ６で算出された合焦レンズ位置ＦＰは、図示しないフレームＦＬ９以降のフォーカスレンズユニット３０１の仮の合焦レンズ位置として反映される。
【０１０２】
ステップＳ２０９に続くステップＳ２１０では、自動追尾制御に関する処理が実行される。すなわち、ＡＦ制御部１６０は、まず、輝度値ＢＢ４，ＢＢ５から主被写体の動きを検出する。そして、ＡＦ制御部１６０は、検出した主被写体の動きに基づいて、ＲＡＭ１５１に格納されたフォーカスエリア位置ＡＰを更新する。ステップＳ２１０の処理は、タイムチャート上のフォーカスエリア位置ＡＰの算出タイミングＥＡ２で実行される。
【０１０３】
ステップＳ２１１では、駆動方向ＤＤの反転が行われる。現在時点の駆動方向ＤＤが近側から遠側の場合、駆動方向ＤＤは遠側から近側へ反転される。現在時点の駆動方向ＤＤが遠側から近側の場合、駆動方向ＤＤは近側から遠側へ反転される。反転処理終了後、動作フローは再びステップＳ２０１へ移行し、パターン駆動ＡＦ制御が継続される。
【０１０４】
なお、上述の動作フローにおいて、注目しているパターン駆動の単位動作に続くステップＳ２０９およびＳ２１０において基準レンズ位置ＢＰおよびフォーカスエリア位置ＡＰが更新されるよりまえに、次のパターン駆動の単位動作が開始しているので、ステップＳ２０９およびＳ２１０において更新された基準レンズ位置ＢＰおよびフォーカスエリア位置ＡＰは次の次に実行されるパターン駆動の単位動作で反映されることになる。
【０１０５】
上述の動作フローによれば、ステップＳ２０８〜Ｓ２１０を含む通常制御状態では、継続的に更新される基準レンズ位置ＢＰの近傍で、フォーカスレンズユニット３０１の駆動方向ＤＤを反転しつつ、パターン駆動ＡＦ制御が繰り返される。また、一時的に被写体ロストとなり、制御状態が延長制御状態となっても、所定時間ｔ’が経過するまえに主被写体への合焦を回復できれば、再び、制御状態は通常制御状態となる。基準レンズ位置ＢＰの近傍で、フォーカスレンズユニット３０１の駆動方向ＤＤを反転しつつ、パターン駆動ＡＦ制御が少なくｔも所定時間ｔ’の間は繰り返される。
【０１０６】
これらにより、パターン駆動ＡＦ制御が継続されている限りは、レンズ位置Ｐが急激に変化することはない。
【０１０７】
○デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御の全体について；
デジタルカメラ１Ａでは、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御が切換えて使用される。また、先述したように、パターン駆動ＡＦ制御は、通常制御状態と延長制御状態とを含んでいる。以下では、これらの制御の切換えや制御状態の変化を図１５〜図１６のタイムチャートを参照しながら説明する。
【０１０８】
図１５は、パターン駆動ＡＦ制御中に被写体ロストとなってから（延長制御状態となってから）所定時間ｔ’が経過するまえに主被写体への合焦を回復できた場合のＡＦ制御を説明するタイムチャートである（以下、「合焦回復成功の場合」と略記する）。また、図１６は、パターン駆動ＡＦ制御中に被写体ロストとなってから（延長制御状態となってから）所定時間ｔ’が経過しても主被写体への合焦を回復できなかった場合（以下、「合焦回復失敗の場合」と略記する）のＡＦ制御を説明するタイムチャートである。図１５〜図１６のタイムチャートにおいては、横方向が時間を示しており、その左側から右側へ向かう方向が時間の経過に対応する。また、図１５〜図１６のタイムチャートには、フォーカスエリア位置ＡＰおよびレンズ位置Ｐの制御の具体的内容が記述されている。また、図１５〜図１６のタイムチャートには、シャッタボタン９がＳ１状態となったＡＦ制御開始時点ＴＳ、ロスト時間タイマ２１９が起動された被写体ロスト時点ＴＬ、被写体ロスト時点ＴＬ以降に主被写体への合焦を回復した合焦回復時点ＴＲ、被写体ロスト時点ＴＬから所定時間ｔ’が経過した延長制御終了時点ＴＦが縦方向の直線で表現されている（図１９〜図２０、図２２〜図２３のタイムチャートも同様）。以下では、デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御を、図１５〜図１６のタイムチャートを参照しながら、合焦回復成功の場合と合焦回復失敗の場合とに分けて説明する。
【０１０９】
○合焦回復成功の場合（図１５）；
デジタルカメラ１Ａは、シャッタボタン９がＳ１状態となったＡＦ制御開始時点ＴＳからＡＦ制御を開始する。ＡＦ制御開始時点ＴＳでは合焦レンズ位置ＦＰは不明であるので、デジタルカメラ１ＡはまずワンショットＡＦ制御４０１を実行して合焦レンズ位置ＦＰを特定する。ワンショットＡＦ制御４０１においては、フォーカスエリア位置ＡＰはデフォルト位置となる。デフォルト位置は制限されないが、たとえば表示用画像ＩＤの中心が好適に採用されうる。ワンショットＡＦ制御の山登りサーボによりフォーカスレンズユニット３０１が合焦レンズ位置ＦＰへ駆動されると、当該合焦レンズ位置ＦＰが基準レンズ位置ＢＰとしてＲＡＭ１５１に格納され、ワンショットＡＦ制御４０１は終了する。
【０１１０】
ワンショットＡＦ制御４０１の終了に続いて、デジタルカメラ１Ａはパターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２を開始する。パターン駆動ＡＦ制御４０２においては、フォーカスエリア位置ＡＰは自動追尾制御により主被写体の移動に追従して変化する。ここで、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２のフォーカスエリア位置ＡＰの初期位置をワンショットＡＦ制御４０１のデフォルト位置と同じにしておけば、ワンショットＡＦ制御４０１からパターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２への移行時にフォーカスエリア位置ＡＰが急激に変化することを防止可能であり、ユーザに違和感を与えることを防止可能である。また、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２においては、フォーカスレンズユニット３０１は、基準レンズ位置ＢＰ近傍で往復運動（パターン駆動）を繰り返す。そして、その往復運動の中心点は、基準レンズ位置ＢＰが更新されると、それにともなってすこしずつ変化する。パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２の開始時点の基準レンズ位置ＢＰは、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２に先立って行われるワンショットＡＦ制御４０１の合焦レンズ位置ＦＰであるので、ワンショットＡＦ制御４０１からパターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２への移行時にレンズ位置Ｐが急激に変化することはない。これにより、ユーザに違和感を与えることを防止できる。また、パターン駆動ＡＦ制御４０２を実行中のフォーカスレンズユニット３０１の往復運動の中心点は、直前の合焦レンズ位置ＦＰである基準レンズ位置ＢＰであるので、被写体ロストとならない限りはレンズ位置Ｐが急激に変化することはない。
【０１１１】
続いて、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２を実行中に被写体ロストとなった場合、すなわち被写体ロスト時点ＴＬ以降のデジタルカメラ１ＡのＡＦ制御を説明する。パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２の実行中に被写体ロストとなった場合、デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御は、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２からパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）４０３へ移行する。先述したように、延長制御状態ではフォーカスエリア位置ＡＰおよび基準レンズ位置ＢＰの更新は停止される。しかし、ＲＡＭ１５１には、更新が停止される直前のフォーカスエリア位置ＡＰおよび基準レンズ位置ＢＰが格納されている。デジタルカメラ１Ａは、このフォーカスエリア位置ＡＰおよび基準レンズ位置ＢＰを利用して、パターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）４０３を継続する。換言すれば、デジタルカメラ１Ａは、フォーカスエリアＲを被写体ロスト直前のフォーカスエリア位置ＡＰに固定するとともに、被写体ロスト直前の合焦レンズ位置ＦＰを中心としたフォーカスレンズユニット３０１の往復運動を継続する。一般に、主被写体の予想外の動き、デジタルカメラのユーザの手ぶれ、フォーカスエリアＲ内への別物体の侵入により、一時的に被写体ロストとなった場合は、主被写体は大きく移動していないことが多い。したがって、このようなＡＦ制御を実行することにより、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２を実行中に被写体ロストとなった場合でも、ユーザのわずかな再フレーミング操作で主被写体への合焦を回復する可能性を高めることができる。また、このようなＡＦ制御を実行することにより、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２を実行中に被写体ロストとなった場合でも、急激にフォーカスエリア位置ＡＰがデフォルト位置へ戻ったり、レンズ位置ＰがワンショットＡＦ制御により急激に変化することを防止できるので、ユーザに違和感を与えることを防止できる。また、主被写体への合焦を短時間で回復する可能性を高めることができる。
【０１１２】
さらに続いて、この延長制御中に主被写体への合焦が回復された場合、すなわち、合焦回復時点ＴＲ以降のデジタルカメラ１ＡのＡＦ制御を説明する。主被写体への合焦が回復された場合、上述のフォーカスエリア位置ＡＰおよび基準レンズ位置ＢＰの更新が再開されるので、デジタルカメラ１Ａは、このフォーカスエリア位置ＡＰおよび基準レンズ位置ＢＰを利用して、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０２と同様のパターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）４０４を再開する。
【０１１３】
○合焦回復失敗の場合（図１６）；
続いて、合焦回復失敗の場合について説明する。合焦回復失敗の場合も、被写体ロスト時点ＴＬまでのＡＦ制御は、合焦回復成功の場合と同様である。しかし、合焦回復失敗の場合は、被写体ロスト時点ＴＬから所定時間ｔ’が経過しても、合焦が回復しないので、パターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）４１１は中断され、再びワンショットＡＦ制御４０１と同様のワンショットＡＦ制御４１２が実行される。この場合のフォーカスエリア位置ＡＰはデフォルト位置である。これにより、被写体が大きく動いており、ユーザのわずかなフレーミングで合焦を回復できないような場合でも、合焦を回復することが可能になる。
【０１１４】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係るデジタルカメラ１Ｂは、図１〜図４に示す第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有している。しかし、デジタルカメラ１ＢのＲＯＭ１５２に格納されているプログラムは、デジタルカメラ１ＡのＲＯＭ１５２に格納されているプログラムと異なるので、ＲＯＭ１５２に格納されたプログラムによって規定されるＡＦ制御部１６０のＡＦ制御もデジタルカメラ１Ａとデジタルカメラ１Ｂとでは異なる。以下では、デジタルカメラ１Ａとの動作の相違点を中心にデジタルカメラ１Ｂの動作を説明する。なお、相違点以外の同等の点についての重複説明は省略する。
【０１１５】
＜デジタルカメラ１ＢのＡＦ制御＞
○自動追尾制御について；
デジタルカメラ１Ｂでは、デジタルカメラ１Ａとは異なる自動追尾制御が行われる。以下では、デジタルカメラ１Ｂにおける自動追尾制御の具体的内容を説明する。
【０１１６】
デジタルカメラ１Ａでは、主被写体の動きに追尾して位置が移動するフォーカスエリアＲが表示用画像ＩＤ内に１つ設けられていたが、デジタルカメラ１Ｂではフォーカスエリア位置が固定された複数のローカルフォーカスエリアが表示用画像ＩＤ内に設けられている。デジタルカメラ１Ｂにおけるローカルフォーカスエリアの数は制限されないが、ここでは５つのローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５が設けられているとする。これらのローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５の表示用画像ＩＤ内での配置を図１７に例示する。図１７には、ローカルフォーカスエリアＲＢ１が表示用画像ＩＤの中央に設定されている。また、ローカルフォーカスエリアＲＢ１の上下左右の所定距離離れた位置には、それぞれローカルフォーカスエリアＲＢ２〜ＲＢ５が設定されている。デジタルカメラ１Ｂにおいては、これらのローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５から選択された１つの選択エリアＳＲがコントラスト値Ｃ算出の対象となる合焦評価領域としてＡＦ制御に使用される。そして、デジタルカメラ１Ｂにおいては、選択エリアＳＲが主被写体の動きに応答して変化することにより自動追尾制御が行われる。
【０１１７】
続いて、主被写体の動きに応答して選択エリアＳＲを変化させる方法を説明する。今ｎ番目のフレームＦＬｎにおいて、ローカルフォーカスエリアＲＢｉが選択エリアＳＲであるとする。この場合、ＡＦ制御部１６０は、ｎ＋１番目のフレームＦＬｎ＋１におけるローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５のうちで、ローカルフォーカスエリアＲＢｉと最も類似した画像情報を有するローカルフォーカスエリアを選択エリアＳＲとして特定する。すなわち、ＡＦ制御部１６０は、１つまえのフレームでＡＦ制御に使用したローカルフォーカスエリアと最も類似した画像情報を有するローカルフォーカスエリアを類似エリアとして特定して、特定した類似エリアをＡＦ制御に使用する。類似度の判定基準となる画像情報は色情報、輝度情報等制限されないが、以下では類似度の判定基準として輝度値を使用する場合について説明する。
【０１１８】
まず、２つのローカルフォーカスエリアＲＢｊとＲＢｋとの類似度を評価する方法を説明する。まず、ＡＦ制御部１６０は、ローカルフォーカスエリアＲＢｊとＲＢｋの各々を、図９に図示されたデジタルカメラ１ＡのフォーカスエリアＲＡ１またはＲＡ２と同様に、横方向に等分割して５つの分割エリアＲＢｊ（１）〜ＲＢｊ（５），ＲＢｋ（１）〜ＲＢｋ（５）を生成する（図１８）。そして、各分割エリアのエリア平均の輝度値ＢＢｊ（１）〜ＢＢｊ（５），ＢＢｋ（１）〜ＢＢｋ（５）を算出する。そして、ローカルフォーカスエリアＲＢｊとＲＢｋとの類似度を式３で評価する。ここで、パラメータＳｊｋは、ローカルフォーカスエリアＲＢｊとＲＢｋとの類似度を示す類似度パラメータであり、値が小さいほど類似度が高いことを意味する。
【０１１９】
【数３】
2005031200.tif 000005
【０１２０】
ＡＦ制御部１６０は、フレームＦＬｎにおけるローカルフォーカスエリアＲＢｉと、フレームＦＬｎ＋１におけるローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５との各々について、類似度パラメータＳｉ１〜Ｓｉ５を算出する。そして、類似度パラメータＳｉ１〜Ｓｉ５の大小関係を判定し、最小の類似度パラメータに係るフレームＦＬｎ＋１におけるローカルフォーカスエリアを、次の（ｎ＋２番目の）フレームＦＬｎ＋２における選択エリアＳＲと決定する。これにより、デジタルカメラ１Ｂにおける主被写体の追尾が実現される。
【０１２１】
以上で説明したように、デジタルカメラ１Ｂにおける自動追尾制御も２つのフレームで取得されたＡＦ用画像に基づいて行われるので、デジタルカメラ１Ａのパターン駆動ＡＦ制御を説明する図１２のタイムチャート中の自動追尾制御に関する部分は、デジタルカメラ１Ｂにおいても同様である。
【０１２２】
なお、上述の説明では、フォーカスエリアＲを横方向に５分割したが、分割方法や分割数はこれに限られない。たとえば、マトリクス状に分割してもよい。あるいは、分割数は、４以下あるいは６以上でもよく、特別な場合として分割数が１であってもよい。
【０１２３】
○デジタルカメラ１ＢのＡＦ制御の全体について；
デジタルカメラ１Ｂでは、デジタルカメラ１Ａと同様に、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御とが切換えて使用される。以下では、これらの制御の切換えや制御状態の変化を図１９〜図２０のタイムチャートを参照しながら説明する。
【０１２４】
図１９は、合焦回復成功の場合のＡＦ制御を説明するタイムチャートである。また、図２０は、合焦回復失敗の場合のＡＦ制御を説明するタイムチャートである。以下では、デジタルカメラ１ＢのＡＦ制御を合焦回復成功の場合と合焦回復失敗の場合とに分けて説明する。
【０１２５】
○合焦回復成功の場合（図１９）；
デジタルカメラ１Ｂは、デジタルカメラ１Ａと同様に、被写体ロスト時点ＴＬまでは、ワンショットＡＦ制御５０１に続いて、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）５０２を行う。ただし、フォーカスエリア位置ＡＰは、デジタルカメラ１Ａとは異なり、上述の自動追尾制御により決定される。
【０１２６】
続いて、被写体ロスト時点ＴＬ以降のデジタルカメラ１ＢのＡＦ制御を説明する。被写体ロスト時点ＴＬ以降では、デジタルカメラ１Ｂは、デジタルカメラ１Ａと同様に、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）５０２からパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）５０３へ移行する。このとき、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスエリア位置ＡＰを、ロスト直前のフォーカスエリア位置ＡＰではなく、ロスト直前の選択エリアＳＲの類似エリアのフォーカスエリア位置で固定する。類似度の評価は、上述の自動追尾制御に関する説明中の類似度パラメータＳを使用して行う。このように、類似エリアを使用することにより、主被写体が存在する可能性が高いフォーカスエリアでパターン駆動ＡＦ制御が実行されることになるので、合焦回復に成功する可能性をより高めることが可能である。
【０１２７】
このパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）５０３の実行中に主被写体への合焦が回復した場合、すなわち、合焦回復時点ＴＲ以降のデジタルカメラ１ＢのＡＦ制御は、デジタルカメラ１Ａと同様に、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）５０２と同様のパターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）５０４が再開される。
【０１２８】
○合焦回復失敗の場合（図２０）；
続いて、合焦回復失敗の場合を説明する。合焦回復失敗の場合も、被写体ロスト時点ＴＬまでのＡＦ制御は、合焦回復成功の場合と同様である。しかし、合焦回復失敗の場は、被写体ロスト時点ＴＬから所定時間ｔ’が経過しても、合焦が回復しないので、延長制御終了時点ＴＦでパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）５１１は中断され、再びワンショットＡＦ制御５１２が実行される。この場合のフォーカスエリア位置ＡＰは、被写体ロスト直前のフォーカスエリアの類似エリアのフォーカスエリア位置である。これにより、主被写体が存在する可能性が高いフォーカスエリアでＡＦ制御が実行されることになるので、合焦を短時間で回復する可能性を高めることが可能である。
【０１２９】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係るデジタルカメラ１Ｃは、図１〜図４に示す第１実施形態のデジタルカメラ１Ａと類似の構成を有している。しかし、デジタルカメラ１ＣのＲＯＭ１５２に格納されているプログラムは、デジタルカメラ１ＡのＲＯＭ１５２に格納されているプログラムと異なるので、ＲＯＭ１５２に格納されたプログラムによって規定されるＡＦ制御部１６０のＡＦ制御もデジタルカメラ１Ａとデジタルカメラ１Ｃとでは異なる。以下では、デジタルカメラ１Ａとの動作の相違点を中心にデジタルカメラ１Ｃの動作を説明する。なお、相違点以外の同等の点についての重複説明は省略する。
【０１３０】
＜デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御＞
○ワイドフォーカスエリアについて；
デジタルカメラ１Ｃにおいては、デジタルカメラ１Ａと同様のフォーカスエリアＲに加えて、フォーカスエリアＲより面積が大きいワイドフォーカスエリアＷＲが表示用画像ＩＤの中に設定されている。ワイドフォーカスエリアＷＲの配置を図２１に例示する。
【０１３１】
ワイドフォーカスエリアＷＲは、縦方向および横方向の長さがフォーカスエリアＲの３倍となっており、その位置は表示用画像ＩＤの中心に設定されている。そして、ワイドフォーカスエリアＷＲには、縦３行横３列の合計９個のサブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）が設定されている。図２１における点線ＤＬは、サブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）を明確にするために便宜的に記されたものであり、実際の表示用画像ＩＤには含まれない。
【０１３２】
ＡＦ制御部１６０は、各サブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）およびワイドフォーカスエリアＷＲを対象として、コントラスト値Ｃおよび輝度値Ｂを算出可能である。なお、このワイドフォーカスエリアＷＲおよびそのサブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）は、パターン駆動ＡＦ制御の延長制御状態で使用される。また、サブフォーカスエリア（１）〜ＷＲ（９）の形状ＷＲは、デジタルカメラ１ＡのフォーカスエリアＲと同じである。
【０１３３】
○デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御の全体について；
デジタルカメラ１Ｃでは、デジタルカメラ１Ａと同様に、ワンショットＡＦ制御およびパターン駆動ＡＦ制御とが切換えて使用される。以下では、これらの制御の切換えや制御状態の変化を図２２〜図２３のタイムチャートを参照しながら説明する。
【０１３４】
図２２は、合焦回復成功の場合のＡＦ制御を説明するタイムチャートである。また、図２３は、合焦回復失敗の場合のＡＦ制御を説明するタイムチャートである。以下では、デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御を合焦回復成功の場合と合焦回復失敗の場合とに分けて説明する。
【０１３５】
○合焦回復成功の場合（図２２）；
デジタルカメラ１Ｃは、デジタルカメラ１Ａと同様に、被写体ロスト時点ＴＬまでは、ワンショットＡＦ制御６０１に続いて、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）６０２を行う。
【０１３６】
続いて、被写体ロスト時点ＴＬ以降のデジタルカメラ１ＣのＡＦ制御を説明する。被写体ロスト時点ＴＬにおいて、デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御は、デジタルカメラ１Ａと同様に、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）６０２からパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）６０３へ移行する。このとき、ＡＦ制御部１６０は、フォーカスエリアを、ロスト直前のフォーカスエリアＲではなく、ワイドフォーカスエリアＷＲへ変更する。これにより、フォーカスエリアの面積が大きくなるので、主被写体がフォーカスエリアに含まれる可能性が高くなり、合焦を短時間で回復する可能性を高めることができる。
【０１３７】
さらに続いて、このパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）６０３の実行中に主被写体への合焦が回復した場合、すなわち、合焦回復時点ＴＲ以降においては、デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御部１６０は、デジタルカメラ１Ａと同様に、パターン駆動ＡＦ制御（通常制御状態）６０４を再開する。このとき、フォーカスエリアＲの初期位置は、先述したサブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）のうち、ロスト直前のフォーカスエリアと最も類似したフォーカスエリアの位置となる。
【０１３８】
○合焦回復失敗の場合（図２３）；
続いて、合焦回復失敗の場合を説明する。合焦回復失敗の場合も、被写体ロスト時点ＴＬまでのＡＦ制御は、合焦回復成功の場合と同様である。しかし、合焦回復失敗の場合は、被写体ロスト時点ＴＬから所定時間ｔ’が経過しても、主被写体への合焦が回復しないので、延長制御終了時点ＴＦでパターン駆動ＡＦ制御（延長制御状態）６１１は中断され、ワンショットＡＦ制御６１２が実行される。この場合のフォーカスエリアＲは、先述したサブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲ（９）のうち、ロスト直前のフォーカスエリアと最も類似したフォーカスエリアの位置となる。これにより、主被写体が存在する可能性が高いフォーカスエリアでＡＦ制御が行われることになるので、合焦を短時間で回復する確率をより高めることが可能である。
【０１３９】
＜変形例＞
第１〜第３実施形態のデジタルカメラ１Ａ〜１Ｃでは、基準レンズ位置ＢＰを直前の合焦レンズ位置ＦＰとしたが、基準レンズ位置ＢＰの決定方法はこれに制限されない。たとえば、直前の２つの合焦レンズ位置ＦＰ１，ＦＰ２をＲＡＭ１５１に格納しておき、この２つの合焦レンズ位置ＦＰ１，ＦＰ２に基づいて算出されるレンズ位置Ｐを合焦レンズ位置ＦＰとしてもよい。算出方法も特に制限されないが、たとえば、式４〜式５で示される算出方法を採用することができる。
【０１４０】
【数４】
2005031200.tif 000006
【０１４１】
ここで、ΔＦＰは、ロスト直前のレンズ位置Ｐの変化を示す量であるから、式４〜式５で示される算出方法は、被写体ロスト直前の合焦レンズ位置ＦＰのみならず、フォーカスレンズユニット３０１の動きも考慮した算出方法である。より具体的には、ロスト直前の２つの時点のおける合焦レンズ位置Ｐの変化が、その後においても同様に継続していると仮定して、現在時点の合焦レンズ位置ＦＰを算出する方法である（動体予測）。これにより、パターン駆動ＡＦ制御の通常制御状態において被写体の動きがある程度大きくなっても、合焦を維持し続けることが可能になる。また、延長制御状態においても、合焦を短時間で回復する可能性をより高めることができる。
【０１４２】
また、第１実施形態〜第３実施形態のデジタルカメラ１Ａ〜１Ｃにおいては、シャッタボタン９の半押しに応答してＡＦ制御が開始されたが、ＡＦ制御が電源投入と同時に開始されるようにしてもよい。
【０１４３】
なお、上述した発明の実施の形態には、以下の構成を有する発明が含まれている。
【０１４４】
［１］  請求項１に記載の撮像装置において、
前記延長制御中の前記基準レンズ位置が、前記ロスト時点の最直前に決定された合焦レンズ位置であることを特徴とする撮像装置。
【０１４５】
［１］の発明によれば、ロスト時点以降もフォーカスレンズの位置が大きく移動しないので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。また、ユーザに自然な使用感を与えることができる。
【０１４６】
［２］  請求項１に記載の撮像装置において、
前記基準レンズ位置が、複数の前記過去時点の合焦レンズ位置に基づいて決定されることを特徴とする撮像装置。
【０１４７】
［２］の発明によれば、ロスト時点以降にフォーカスレンズが被写体の移動を考慮したレンズ位置へ移動されるので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１４８】
［３］  請求項１に記載の撮像装置において、
前記第１制御モードにおける前記フォーカスレンズの駆動が前記基準レンズ位置の前後にわたって行われることを特徴とする撮像装置。
【０１４９】
［４］  請求項４に記載の撮像装置において、
前記ロスト時点の最直前に更新された位置における前記フォーカスエリアと前記画像情報が類似した類似エリアを特定する類似エリア特定手段をさらに備え、前記第２制御モードにおけるフォーカスエリアの初期位置が前記類似エリアの位置であることを特徴とする撮像装置。
【０１５０】
［４］の発明によれば、被写体が存在する可能性が高い領域がフォーカスエリアとなるので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１５１】
［５］  請求項１に記載の撮像装置において、
前記延長制御中のフォーカスエリアが、前記所定形状より面積が大きいワイドフォーカスエリアであることを特徴とする撮像装置。
【０１５２】
［５］の発明によれば、フォーカスエリアの面積が大きくなるので、被写体がフォーカスエリア内に含まれる可能性が高くなる。このため、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１５３】
［６］  ［５］に記載の撮像装置において、
前記ロスト時点の最直前に更新された位置における前記フォーカスエリアと前記画像情報が類似したワイドフォーカスエリア内の類似エリアを特定する類似エリア特定手段をさらに備え、
前記延長制御を所定時間継続しても合焦レンズ位置を特定できない場合に、前記制御モードを前記第２制御モードに切換えるとともに、
前記第２制御モードにおける前記フォーカスエリアの位置を前記類似エリアの位置とすることを特徴とする撮像装置。
【０１５４】
［７］  ［６］に記載の撮像装置において、
前記ワイドフォーカスエリアが複数の部分エリアに等分割されており、前記類似エリアは前記部分エリアから選択されることを特徴とする撮像装置。
【０１５５】
［８］  ［６］に記載の撮像装置において、
前記部分エリアの形状が前記所定形状と同一であることを特徴とする撮像装置。
【０１５６】
［９］  請求項１に記載の撮像装置において、
非合焦状態であることをユーザに認知可能に表示する表示手段をさらに備え、前記延長制御中は前記表示手段に非合焦状態であることが示されることを特徴とする撮像装置。
【０１５７】
［９］の発明によれば、撮像装置のユーザは、フレーミングのやり直しの必要性を認識可能であるので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１５８】
［１０］  請求項３に記載の撮像装置において、
前記画像情報が輝度情報または色情報であることを特徴とする撮像装置。
【０１５９】
［１１］  請求項５に記載の撮像装置において、前記デフォルト位置が前記画像の中心であることを特徴とする撮像装置。
【０１６０】
［１１］の発明によれば、画像の中心がフォーカスエリアとなるので、撮像装置のユーザは被写体のフレーミングを容易に行うことができる。
【０１６１】
［１２］  請求項１に記載の撮像装置において、
前記画像内に位置の異なる同一形状のローカルフォーカスエリアが複数が設定されており、
前記フォーカスエリアが前記ローカルフォーカスエリアから選択されることを特徴とする撮像装置。
【０１６２】
［１３］  ［１２］に記載の撮像装置において、
前記ロスト時点の最直前に更新された位置における前記フォーカスエリアと前記画像情報が類似した類似エリアを前記ローカルフォーカスエリアから選択して特定する類似エリア特定手段をさらに備え、
前記延長制御中のフォーカスエリアが前記類似エリアで固定されることを特徴とする撮像装置。
【０１６３】
【発明の効果】
請求項１ないし請求項５の発明によれば、ロスト時点以降もフォーカスレンズの位置が大きく移動しないので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。また、ユーザに自然な使用感を与えることができる。
【０１６４】
また、請求項２の発明によれば、ロスト時点以降もフォーカスエリアの位置が大きく移動しないので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１６５】
また、請求項３の発明によれば、被写体の追尾ができなくなった場合に被写体が存在する可能性が高い類似エリアの位置をフォーカスエリア位置とするので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【０１６６】
また、請求項４の発明によれば、直前の合焦レンズ位置と無関係に合焦レンズ位置の特定を行うので、被写体が大きく移動している場合でも合焦を回復可能である。
【０１６７】
また、請求項５の発明によれば、撮像装置のユーザがフレーミングを再度実行した場合に被写体が存在する可能性が高いデフォルト位置をフォーカスエリア位置とするので、被写体への合焦を短時間で回復する可能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】デジタルカメラ１Ａの平面図である。
【図２】図１のＤ−Ｄ位置から見た断面図である。
【図３】デジタルカメラ１Ａの背面図である。
【図４】デジタルカメラ１Ａの内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】表示用画像ＩＤの中に設けられたフォーカスエリアＲを示す図である。
【図６】レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３とコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３との関係を示すグラフである。
【図７】レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３とコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３との関係を示すグラフである。
【図８】レンズ位置Ｐ１〜Ｐ３とコントラスト値Ｃ１〜Ｃ３との関係を示すグラフである。
【図９】主被写体の移動の検出方法を説明するための図である。
【図１０】ワンショットＡＦ制御の動作を説明するフローチャートである。
【図１１】ワンショットＡＦ制御におけるレンズ位置の変化を説明するグラフである。
【図１２】パターン駆動ＡＦ制御の動作を説明するタイムチャートである。
【図１３】パターン駆動ＡＦ制御の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】表示用画像ＩＤに重畳して表示されたアイコンＩＣＮを示す図である。
【図１５】デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【図１６】デジタルカメラ１ＡのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【図１７】表示用画像ＩＤの中に設けられたローカルフォーカスエリアＲＢ１〜ＲＢ５の配置を説明する図である。
【図１８】ローカルフォーカスエリアＲＢｊとＲＢｋを示す図である。
【図１９】デジタルカメラ１ＢのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【図２０】デジタルカメラ１ＢのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【図２１】表示用画像ＩＤの中に設けられたワイドフォーカスエリアＷＲとサブフォーカスエリアＷＲ（１）〜ＷＲＢ（９）の配置を説明する図である。
【図２２】デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【図２３】デジタルカメラ１ＣのＡＦ制御の全体を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  デジタルカメラ
３  撮影レンズ
８  メモリカード
１０  液晶ディスプレイ
２０  ＥＶＦ
３００  ズームレンズユニット
３０１  フォーカスレンズユニット
３０２  絞り
３０３  カラー撮像素子
３０３ａ  ＣＣＤ
ＦＰ  合焦レンズ位置
ＩＰ  初期レンズ位置
ＩＤ  表示用画像
ＩＣＮ  アイコン
Ｍ２  フォーカスモータ
Ｒ，ＲＡ１，ＲＡ２  フォーカスエリア
ＲＢ１〜ＲＢ５，ＲＢｊ，ＲＢｋ  ローカルフォーカスエリア
ＲＡ１（１）〜ＲＡ１（５），ＲＡ２（１）〜ＲＡ２（５），ＲＢｊ（１）〜ＲＢｊ（５），ＲＢｋ（１）〜ＲＢｋ（５）  分割エリア
ＷＲ  ワイドフォーカスエリア
ＷＲ（１）〜ＷＲ（９）  サブフォーカスエリア
ＴＳ  ＡＦ制御開始時点
ＴＬ  被写体ロスト時点
ＴＦ  延長制御終了時点
ＴＲ  合焦回復時点
【図１】
2005031200.tif 000007
【図２】
2005031200.tif 000008
【図３】
2005031200.tif 000009
【図４】
2005031200.tif 000010
【図５】
2005031200.tif 000011
【図６】
2005031200.tif 000012
【図７】
2005031200.tif 000013
【図８】
2005031200.tif 000014
【図９】
2005031200.tif 000015
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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