(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像により得られた画像信号の記録解像度を、第１の記録解像度と該第１の記録解像度より高い第２の記録解像度とに切り換えが可能な光学機器において、
抽出周波数域の中心周波数が互いに異なる複数のバンドパスフィルタを用いて、前記画像信号から焦点信号を抽出することができる抽出手段と、
前記抽出された焦点信号が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動することでフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記抽出手段は、前記記録解像度が前記第１の記録解像度である場合には、前記複数のパンドパスフィルタのうち第１の数のバンドパスフィルタを用いて前記焦点信号を抽出し、前記記録解像度が前記第２の記録解像度である場合には、前記複数のパンドパスフィルタのうち、前記第１の数より少なくとも１つ以上多く、かつ前記記録解像度が前記第１の記録解像度である場合に用いるバンドパスフィルタよりも前記中心周波数が高いバンドパスフィルタを含む第２の数のパンドパスフィルタを用いて前記焦点信号を抽出することを特徴とする光学機器。
【請求項２】
前記制御手段は、前記フォーカスレンズの移動量に対する変化量が最も大きい焦点信号に基づいてフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の光学機器。
【請求項３】
前記制御手段は、所定レベル以上ある状態の焦点信号に基づいてフォーカス制御を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の光学機器に関し、特に画像信号から抽出した焦点信号を用いてフォーカス制御を行う光学機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の光学機器のオートフォーカスでは、撮像素子により被写体像を光電変換して生成された画像信号から、画像の鮮鋭度（コントラスト）を示す焦点信号を抽出し、該焦点信号が最大となるようにフォーカスレンズの位置を制御する方式が主流である。この方式は、テレビＡＦ方式やコントラスト検出方式と称される。
【０００３】
ＡＦ評価値信号とも称される焦点信号は、画像信号からバンドパスフィルタにより抽出された高周波成分を使用している。通常の被写体像を撮影した場合、合焦に近づくにしたがってそのレベルが大きくなり、レベルが最大になる位置が合焦位置となる。この焦点信号は、画像信号の帯域に対してバンドパスフィルタの中心周波数を高くすると急峻に変化し、中心周波数を低くするとなだらかに変化することが知られている。
【０００４】
焦点信号を抽出するバンドパスフィルタの周波数特性は、合焦位置の前後にてフォーカスレンズを焦点深度内で移動させることでも十分な焦点信号の減少が得られるように設定されている。このため、明確に焦点信号のピーク、すなわち合焦位置を判別することが可能である。また、フォーカスレンズが合焦位置から遠い位置にある場合でも、フォーカスレンズを焦点深度程度移動させることにより明確な焦点信号の差分が得られ、合焦方向が判別できる。
【０００５】
最近では、従来のＳＤ（標準）画像（７２０Ｈ×４８０Ｖ）に加え、より高精細なＨＤ（ハイビジョン）画像（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）が採用されてきており、これに対応したビデオカメラも提案されている。具体的には、撮像素子のうち第１の撮像エリア（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）の出力からＨＤ画像信号を生成し、第２の撮像エリア（１０８０Ｈ×１０８０Ｖ）からの出力を縮小処理してＳＤ画像信号を生成する技術が提案されている。
【０００６】
ところで、ビデオカメラでは、ＨＤ／ＳＤにかかわらず良好なオートフォーカス（ＡＦ）制御を行う必要がある。特許文献１には、撮像素子を用いて生成された画像信号を他の画像信号に変換可能な光学機器において、該変換前の撮像信号からＡＦ評価値信号を生成することで、ＨＤ／ＳＤにかかわらず良好なＡＦ制御を行う方法が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１０７３５９号公報（段落００５３、図２１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１にて開示された方法を用いても、ＨＤ画像の撮像の際にＡＦ精度が不足する場合がある。例えば、コントラストの低い被写体を撮像する場合には、ＳＤ画像ではＡＦ精度が十分であっても、ＨＤ画像ではピントが十分に合っていないと認識され得る。
【０００８】
これは、特許文献１にて開示された方法では、低コントラストの被写体に対して、ＨＤ画像に対応したＡＦ制御を行うために必要な焦点信号レベルの変化を得ることができないためである。すなわち、焦点深度内で合焦位置の前後にフォーカスレンズを駆動しても、合焦位置を明確に判別することができないためである。
【０００９】
本発明は、低コントラストの被写体を高解像度の画像で撮像する場合においても、高精度なフォーカス制御を行うことができるようにした光学機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面としての光学機器は、撮像により得られた画像信号の記録解像度を、第１の記録解像度と該第１の記録解像度より高い第２の記録解像度とに切り換えが可能である。該光学機器は、抽出周波数域の中心周波数が互いに異なる複数のバンドパスフィルタを用いて、画像信号から焦点信号を抽出することができる抽出手段と、抽出された焦点信号が大きくなる方向にフォーカスレンズを駆動することでフォーカス制御を行う制御手段とを有する。そして、抽出手段は、記録解像度が第１の記録解像度である場合には、複数のパンドパスフィルタのうち第１の数のバンドパスフィルタを用いて焦点信号を抽出し、記録解像度が第２の記録解像度である場合には、複数のパンドパスフィルタのうち、第１の数より少なくとも１つ以上多く、かつ記録解像度が第１の記録解像度である場合に用いるバンドパスフィルタよりも中心周波数が高いバンドパスフィルタを含む第２の数のパンドパスフィルタを用いて焦点信号を抽出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、画像信号から抽出された焦点信号の中から、最適な焦点信号を選択的に使用してフォーカス制御を行うことができる。したがって、例えば、低コントラストの被写体を高解像度の画像で撮像する場合においても、十分に高精度な合焦状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１には、本発明の実施例１であるビデオカメラ（光学機器）の構成を示している。図１において、不図示の被写体側から順に、１０１は固定の第１レンズユニット、１０２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニット、１０３は絞りである。さらに、１０４は固定の第３レンズユニット、１０５は光軸方向に移動して、変倍に伴う焦点面の移動補正とピント合わせとを行う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。これらにより撮影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。該撮像素子１０６は、図３に示すように、ＨＤ画像に対応した撮像に十分な画素数を持ち、アスペクト比は１６：９である。
【００１８】
１０７は撮像素子１０６の出力である撮像信号に対して、サンプリング、ゲイン調整、およびデジタル変換を行い、画像信号を生成するＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータである。
【００１９】
１０８はコンバータ１０７の出力から、垂直方向において、後述するカメラ信号処理回路で使用する領域の信号のみを切り出し、クロックに対して出力タイミングを合わせるＦＩＦＯメモリである。
【００２０】
１０９はカメラ信号処理回路であり、ＦＩＦＯメモリ１０８から出力された画像信号を処理して、ＳＤ画像の画像信号（以下、ＳＤ画像信号という）と、ＨＤ画像の画像信号（以下、ＨＤ画像信号という）とを生成する。具体的には、撮像素子１０６のうち第１の撮像エリア（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）からＦＩＦＯメモリ１０８を介して入力された画像信号からＨＤ画像信号を生成する。また、第２の撮像エリア（１０８０Ｈ×１０８０Ｖ）からの画像信号を縮小処理してＳＤ画像信号を生成する。
【００２１】
１１０は記録回路であり、ＨＤ画像信号やＳＤ画像信号を、記録媒体に対応した記録画像で該記録媒体に記録する。記録媒体には、磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等がある。
【００２２】
１１１は撮像素子１０６を駆動する駆動パルス発生器（タイミングジェネレータ）である。
【００２３】
１１２はフォーカスレンズ１０５を光軸方向に駆動する、ステッピングモータや振動型モータ等のフォーカスアクチュエータである。
【００２４】
１１３はフォーカスアクチュエータ１１２を後述するＡＦマイクロコンピュータ１１４からの信号により駆動するフォーカスドライバである。
【００２５】
ＡＦマイクロコンピュータ（選択手段）１１４は、後述する焦点信号処理回路１１５からの出力信号に基づいてフォーカスドライバ１１３を制御し、フォーカスレンズ１０５を駆動させる。
【００２６】
１１５はＦＩＦＯメモリ１０８からの出力信号（ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ１０７を介した画像信号）から焦点検出に用いられる高周波成分である焦点信号を抽出する抽出手段としての焦点信号処理回路である。焦点信号は、一般に、ＡＦ評価値信号とも称される。
【００２７】
１１６はＨＤ／ＳＤに対応した記録画像を切り換えるためにユーザーによって操作される切換スイッチである。記録画像は撮像モードに対応し、撮像モードには、ＨＤ画像を記録するＨＤモードと、ＳＤ画像を記録するＳＤモードとがある。
【００２８】
次に、ＡＦマイクロコンピュータ１１４で行われるＡＦ制御について、図５のフローチャートを用いて説明する。この制御動作は、ＡＦマイクロコンピュータ１１４に格納されたソフトウェア（コンピュータプログラム）に従って実行される。
【００２９】
図５において、Ｓｔｅｐ５０１は処理の開始を示す。
【００３０】
Ｓｔｅｐ５０２では、焦点信号処理回路１１５内のフィルタ係数を設定し、バンドパスフィルタの周波数特性を変更するとともに、焦点信号処理回路１１５から焦点信号を取得する。ここでの詳細な動作については後述する。
【００３１】
Ｓｔｅｐ５０３では、ＡＦモードが微小駆動モードであるか否かを判別する。そうである場合はＳｔｅｐ５０４以降の微小駆動処理に、そうでない場合はＳｔｅｐ５１０へ移行する。
【００３２】
Ｓｔｅｐ５０４では、微小駆動動作を行い、フォーカスレンズ１０５を焦点深度内で駆動し、合焦しているか、あるいはどちらの方向に合焦位置が存在するかを判別する。ここでの詳細な動作については後述する。
【００３３】
Ｓｔｅｐ５０５では、合焦判別が行われたかどうかを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ５０８、そうでない場合はＳｔｅｐ５０６へ移行する。
【００３４】
Ｓｔｅｐ５０６では、Ｓｔｅｐ５０４での微小駆動動作で方向判別が行われたかどうかを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ５０７へ移行し、山登り駆動モードに入る。そうでない場合はＳｔｅｐ５０２へ戻り、微小駆動モードを継続する。
【００３５】
Ｓｔｅｐ５０８では、合焦時の焦点信号の状態をメモリに格納した後、Ｓｔｅｐ５０９へ移行して再起動判定モードへ入る。
【００３６】
Ｓｔｅｐ５１０では、ＡＦモードが山登り駆動モードであるかを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ５１１以降の山登り駆動処理に、そうでない場合はＳｔｅｐ５１５へ移行する。
【００３７】
Ｓｔｅｐ５１１では、焦点信号が大きくなる方向へ所定の速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動する。ここでの詳細な動作については後述する。
【００３８】
Ｓｔｅｐ５１２では、Ｓｔｅｐ５１１での山登り駆動において焦点信号のピーク位置が発見されたかどうかを判別する。ピーク位置が発見された場合はＳｔｅｐ５１３へ移行し、そうでない場合はＳｔｅｐ５０２へ戻り、山登り駆動モードを継続する。
【００３９】
Ｓｔｅｐ５１３では、焦点信号がピークとなったフォーカスレンズ位置を目標位置に設定した後、Ｓｔｅｐ５１４へ移行して停止モードへ入る。
【００４０】
Ｓｔｅｐ５１５では、停止モードであるかを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ５１６以降の停止処理に、そうでない場合はＳｔｅｐ５１８へ移行する。
【００４１】
Ｓｔｅｐ５１６では、フォーカスレンズ１０５が焦点信号のピーク位置に戻ったかどうかを判断し、そうである場合はＳｔｅｐ５１７へ移行し、微小駆動モードに入る。そうでない場合はＳｔｅｐ５０２へ戻り、停止モードを継続する。
【００４２】
Ｓｔｅｐ５１８では、Ｓｔｅｐ５０８で保持した焦点信号と現在の焦点信号とを比較し、そのレベルの変動が所定値より大きいかどうかを判別する。焦点信号が所定値より大きく変動していればＳｔｅｐ５１９へ移行して微小駆動モードに入り、そうでなければそのまま停止してＳｔｅｐ５０２へ戻る。
【００４３】
続いて、焦点信号処理回路１１５内でのフィルタ係数の設定と焦点信号の取得について図６のフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
図６において、Ｓｔｅｐ６０１は処理の開始を示す。
【００４５】
Ｓｔｅｐ６０２では、撮像モードを判別し、ＨＤモードであればＳｔｅｐ６０３へ、ＳＤモードであればＳｔｅｐ６０４へ移行する。
【００４６】
Ｓｔｅｐ６０３では、ＨＤ画像用のフィルタ設定を行う。本実施例では、ＨＤ画像用のフィルタとして、抽出特性の異なる複数の高周波バンドパスフィルタを設けている。抽出特性とは、バンドパスフィルタの周波数特性であり、ここでの設定とは、焦点信号処理回路１１５内のバンドパスフィルタの設定値を変更することを意味する。これは、例えば、図７に示すようなＦＩＲ（Finite Impulse Response）型のデジタルフィルタであれば、係数ｈ０〜ｈ４を変更することに等しい。但し、本実施例におけるバンドパスフィルタは、ＦＩＲ型デジタルフィルタ以外のフィルタ、例えばＩＩＲ（Infinite Impulse Response）型のフィルタであってもよい。
【００４７】
Ｓｔｅｐ６０４では、ＳＤ画像用のフィルタ設定を行う。ＳＤ画像用のフィルタは従来と同じく合焦位置判別のための高周波バンドパスフィルタと、大ぼけ状態での方向判別のための低周波バンドパスフィルタとで構成される。
【００４８】
Ｓｔｅｐ６０５では、各バンドパスフィルタの出力である焦点信号の値を取り込む。
【００４９】
Ｓｔｅｐ６０６では、再び撮像モードを判別し、ＨＤモードであればＳｔｅｐ６０７へ、ＳＤモードであればＳｔｅｐ６０８へ移行する。
【００５０】
Ｓｔｅｐ６０７では、Ｓｔｅｐ６０５で取得した各バンドパスフィルタの出力値を比較する。そして、フォーカスレンズ１０５の移動量に対する出力変化が最も大きいもの、すなわち敏感度が最大である焦点信号を、ＡＦ制御に用いる主たる焦点信号（ＡＦ用焦点信号：第１の焦点信号）と定義（選択）する。
【００５１】
Ｓｔｅｐ６０８では、該処理を終了する。
【００５２】
このように、本実施例では、記録画像（言い換えれば、ＨＤ／ＳＤ）に応じて焦点信号生成処理の特性を変更し、これとともに焦点信号の状態（敏感度）に応じて使用すべきバンドパスフィルタ、つまりはＡＦ用焦点信号を動的に選択する。これにより、それぞれの撮像モードに最適で、かつ被写体像に対応した焦点信号を用いてＡＦ制御を行うことができる。
【００５３】
次に、図８のフローチャートを用いて微小駆動動作について説明する。
【００５４】
図８において、Ｓｔｅｐ８０１は処理の開始を示す。
【００５５】
Ｓｔｅｐ８０２では、現在のカウンタを判別し、０であればＳｔｅｐ８０３のフォーカスレンズ１０５が至近側にある場合の処理へ移行し、それ以外であればＳｔｅｐ８０４へ移行する。
【００５６】
Ｓｔｅｐ８０３では、フォーカスレンズ位置が至近側にある場合の処理として、焦点信号を保持する。ここでの焦点信号は、後述するＳｔｅｐ８１３でフォーカスレンズ位置が無限側にあるときに撮像素子１０６で蓄積された電荷から生成された画像信号によるものである。
【００５７】
Ｓｔｅｐ８０４では、現在のカウンタを判別し、１であればＳｔｅｐ８０５以降のフォーカスレンズ１０５を無限側に駆動する処理へ移行し、それ以外であればＳｔｅｐ８１２へ移行する。
【００５８】
Ｓｔｅｐ８０５では、画像信号がＨＤ画像であるかどうかを判別し、ＨＤ画像の場合はＳｔｅｐ８０６へ、ＳＤ画像の場合はＳｔｅｐ８０７へ移行する。
【００５９】
Ｓｔｅｐ８０６では、ＨＤ画像用の振動振幅および中心移動振幅を演算する。これらの振幅は、焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００６０】
Ｓｔｅｐ８０７では、ＳＤ画像用の振動振幅および中心移動振幅を演算する。これらの振幅は、縮小処理を考慮したうえで焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００６１】
Ｓｔｅｐ８０８では、Ｓｔｅｐ８０３で保持した無限側の焦点信号レベルと後述するＳｔｅｐ８１３で保持した至近側の焦点信号レベルとを比較する。前者が大きい場合はＳｔｅｐ８０９へ、後者が大きい場合はＳｔｅｐ８１０へ移行する。
【００６２】
Ｓｔｅｐ８０９では、振動振幅と中心移動振幅とを加算し、駆動振幅を求める。
【００６３】
Ｓｔｅｐ８１０では、振動振幅を駆動振幅にセットする。
【００６４】
Ｓｔｅｐ８１１では、Ｓｔｅｐ８０９又はＳｔｅｐ８１０で求めた駆動振幅を用い、フォーカスレンズ１０５を無限方向へ駆動する。
【００６５】
Ｓｔｅｐ８１２では、現在のカウンタを判別し、カウンタが２であれば、Ｓｔｅｐ８１３のフォーカスレンズ１０５が無限側にある場合の処理へ移行し、それ以外であればＳｔｅｐ８１４へ移行する。
【００６６】
Ｓｔｅｐ８１３では、フォーカスレンズ位置が無限側にある場合の処理として、焦点信号を保持する。ここでの焦点信号は、Ｓｔｅｐ８０３でフォーカスレンズ位置が至近側にあるときに撮像素子１０６に蓄積された電荷から生成された画像信号によるものである。
【００６７】
Ｓｔｅｐ８１４では、画像信号がＨＤ画像であるかどうかを判別し、ＨＤ画像の場合はＳｔｅｐ８１５へ、ＳＤ画像の場合はＳｔｅｐ８１６へ移行する。
【００６８】
Ｓｔｅｐ８１５では、ＨＤ画像用の振動振幅および中心移動振幅を演算する。これらの振幅は、前述したように焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００６９】
Ｓｔｅｐ８１６では、ＳＤ画像用の振動振幅および中心移動振幅を演算する。これらの振幅は、前述したように縮小処理を考慮したうえで焦点深度内に設定されるのが一般的である。
【００７０】
Ｓｔｅｐ８１７では、Ｓｔｅｐ８１３で保持した至近側の焦点信号レベルとＳｔｅｐ８０３で保持した無限側の焦点信号レベルとを比較する。前者が大きい場合はＳｔｅｐ８１８へ、後者が大きい場合はＳｔｅｐ８１９へ移行する。
【００７１】
Ｓｔｅｐ８１８では、振動振幅と中心移動振幅を加算して駆動振幅を求める。
【００７２】
Ｓｔｅｐ８１９では、振動振幅を駆動振幅にセットする。
【００７３】
Ｓｔｅｐ８２０では、Ｓｔｅｐ８１８又はＳｔｅｐ８１９で求めた駆動振幅を用い、フォーカスレンズ１０５を至近方向へ駆動する。
【００７４】
Ｓｔｅｐ８２１では、所定回数連続して同一方向に合焦位置が存在していると判別されたかを判別する。そうである場合はＳｔｅｐ８２４へ、そうでない場合はＳｔｅｐ８２２へ移行する。
【００７５】
Ｓｔｅｐ８２２では、フォーカスレンズが所定回数同一エリアで往復しているかを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ８２３へ、そうでない場合はＳｔｅｐ８２５へ移行する。
【００７６】
Ｓｔｅｐ８２３では、合焦判定ができたと判断する。
【００７７】
Ｓｔｅｐ８２４では、方向判別ができたと判断する。
【００７８】
Ｓｔｅｐ８２５では、カウンタが３であればこれを０に戻し、その他の値であればカウンタをインクリメントしてＳｔｅｐ８２６へ移行する。
【００７９】
Ｓｔｅｐ８２６では、本処理を終了する。
【００８０】
図９には、この微小駆動動作におけるフォーカスレンズ駆動の様子を時間の経過とともに示す。同図の上側には、画像信号の垂直同期信号を示している。同図の下側において、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。ラベルＡの時刻に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対する焦点信号ＥＶＡは、時刻ＴＡでＡＦマイクロコンピュータ１１４に取り込まれる。また、ラベルＢの時刻に撮像素子１０６に蓄積された電荷に対する焦点信号ＥＶＢは、時刻ＴＢでＡＦマイクロコンピュータ１１４に取り込まれる。
【００８１】
時刻ＴＣでは、焦点信号ＥＶＡとＥＶＢとを比較し、ＥＶＢが大きい場合のみ振動中心を移動する。なお、ここでのフォーカスレンズ１０５の移動は焦点深度を基準とし、画像上では認識できない程度の移動量に設定する。
【００８２】
続いて、図１０のフローチャートを用いて、山登り駆動動作について説明する。
【００８３】
Ｓｔｅｐ１００１は、処理の開始を示す。
【００８４】
Ｓｔｅｐ１００２では、焦点信号のレベルが前回のより増加しているか否かを判別し、そうである場合はＳｔｅｐ１００３へ、そうでない場合はＳｔｅｐ１００４へ移行する。
【００８５】
Ｓｔｅｐ１００３では、フォーカスレンズ１０５を前回と同じ方向に所定速度で駆動し、Ｓｔｅｐ１００７へ移行する。
【００８６】
Ｓｔｅｐ１００４では、焦点信号がピークを越えて減少している場合はＳｔｅｐ１００６へ、それ以外の要因で減少している場合はＳｔｅｐ１００５へ移行する。
【００８７】
Ｓｔｅｐ１００５では、フォーカスレンズ１０５を前回と逆の方向に所定速度で駆動し、Ｓｔｅｐ１００７へ移行する。
【００８８】
Ｓｔｅｐ１００６では、焦点信号のピーク位置を発見したと判断する。
【００８９】
Ｓｔｅｐ１００７では、本処理を終了する。
【００９０】
図１１には、上記山登り駆動動作におけるフォーカスレンズの動きを示したものが図１１である。同図において、フォーカスレンズ１０５が矢印Ｃのように移動する場合は、焦点信号が増加するため、同じ方向への山登り駆動を継続する。ここで、フォーカスレンズ１０５を矢印Ｄのように駆動すると、焦点信号は一旦ピークに達し、その後ピークを越えて減少する。この場合は、合焦位置が存在するとして山登り駆動動作を終了し、フォーカスレンズ１０５をピーク位置まで戻した後、微小駆動動作に移行する。一方、矢印Ｅのようにピーク位置を越えずに焦点信号が減少した場合は、駆動すべき方向を間違えたものとして駆動方向を反転し、山登り駆動動作を継続する。
【００９１】
このように、ＡＦマイクロコンピュータ１１４は、再起動判定→微小駆動→山登り駆動→停止→微小駆動→再起動判定を繰り返しながらフォーカスレンズ１０５を移動させることで、焦点信号が常に最大となるようにフォーカス制御を行い、合焦状態を維持する。
【００９２】
以上説明したように、本実施例によれば、ＳＤモードの場合は従来のＳＤ画像と同等の焦点信号の抽出特性が得られるようにバンドパスフィルタの周波数特性を設定する。これにより、ＳＤ画像専用機種と同等の性能を実現できる。一方、ＨＤモードの場合は、バンドパスフィルタの中心周波数をＳＤモードの場合より高くすることで、急峻な特性を持つ焦点信号を生成し、ＨＤ画像に適した敏感な合焦判別を行う。
【００９３】
具体的には、周波数特性が異なるバンドパスフィルタとして、中心周波数が３００ｋＨｚ，１．５ＭＨｚ，６ＭＨｚの３つがある場合に、ＳＤモードでは３００ｋＨｚのものを用いる。一方、ＨＤモードでは１．５Ｈｚ又は６ＭＨｚのものを用いる。このように、ＡＦ用焦点信号を取得するバンドパスフィルタを変更する。
【００９４】
また、ＨＤモードの場合は、ＳＤモードより少なくとも１つ以上多くのバンドパスフィルタ（周波数特性が異なるもの）を設け、得られる焦点信号の出力状態（敏感度）に応じて使用すべきバンドパスフィルタを動的に選択する。例えば、１．５ＭＨｚと６ＭＨｚのバンドパスフィルタからの２つの焦点信号のうちフォーカスレンズ移動に対して最も敏感度が高い焦点信号を選択する。
【００９５】
これにより、コントラストの低い被写体に対しても合焦位置を高精度に判別することができる。そして、この結果、複数の記録画像（ＨＤ／ＳＤ）を持つビデオカメラにおいて、それぞれの記録画像に最適で、かつ被写体像に対応したＡＦ制御を行うことができる。
【実施例２】
【００９６】
図１２には、本発明の実施例２であるビデオカメラの構成を示す。図１２において、不図示の被写体側から順に、１２０１は固定の第１レンズユニット、１２０２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニット、１２０３は絞りである。さらに、１２０４は固定の第３レンズユニット、１２０５は光軸方向に移動して、変倍に伴う焦点面の移動補正とピント合わせとを行う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。これらにより撮影光学系が構成される。
【００９７】
１２０６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。該撮像素子１２０６は、図３に示すように、ＨＤ画像に対応した撮像に十分な画素数を持ち、アスペクト比は１６：９である。
【００９８】
１２０７は撮像素子１２０６の出力である撮像信号に対して、サンプリング、ゲイン調整、およびデジタル変換を行い、画像信号を生成するＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータである。
【００９９】
１２０８はコンバータ１２０７の出力から、垂直方向において、後述するカメラ信号処理回路で使用する領域の信号のみを切り出し、クロックに対して出力タイミングを合わせるＦＩＦＯメモリである。
【０１００】
１２０９はカメラ信号処理回路であり、ＦＩＦＯメモリ１２０８から出力された画像信号を処理して、ＳＤ画像信号と、ＨＤ画像信号とを生成する。具体的には、撮像素子１０６のうち第１の撮像エリア（１４４０Ｈ×１０８０Ｖ）からＦＩＦＯメモリ１０８を介して入力された画像信号からＨＤ画像信号を生成する。また、第２の撮像エリア（１０８０Ｈ×１０８０Ｖ）からの画像信号を縮小処理してＳＤ画像信号を生成する。
【０１０１】
１２１０は記録回路であり、ＨＤ画像信号やＳＤ画像信号を、記録媒体に対応した記録画像で該記録媒体に記録する。記録媒体には、磁気テープ、光ディスク、半導体メモリ等がある。
【０１０２】
１２１１は撮像素子１２０６を駆動する駆動パルス発生器（タイミングジェネレータ）である。
【０１０３】
１２１２はフォーカスレンズ１２０５を光軸方向に駆動する、ステッピングモータや振動型モータ等のフォーカスアクチュエータである。
【０１０４】
１２１３はフォーカスアクチュエータ１２１２を後述するＡＦマイクロコンピュータ１２１４からの信号により駆動するフォーカスドライバである。
【０１０５】
ＡＦマイクロコンピュータ１２１４は、後述する焦点信号処理回路１２１５からの出力信号に基づいてフォーカスドライバ１２１３を制御し、フォーカスレンズ１０５を駆動させる。
【０１０６】
１２１５はカメラ信号処理回路１２０９から出力されたＳＤおよびＨＤ画像信号から焦点検出に用いられる高周波成分である焦点信号を抽出する抽出手段としての焦点信号処理回路である。
【０１０７】
１２１６は記録画像を切り換えるためにユーザーによって操作される切換スイッチである。記録画像は撮像モードに対応し、撮像モードには、ＨＤ画像を記録するＨＤモードと、ＳＤ画像を記録するＳＤモードとがある。
【０１０８】
本実施例では、ＳＤ画像の場合、焦点信号処理回路１２１５への入力信号は縮小処理が行われた後となる。このため、実施例１とはサンプリング周波数が異なり、焦点信号処理回路１２１５内のバンドパスフィルタもそれらを考慮したフィルタ係数（例えば、図７のｈ０〜ｈ４）を設定する必要がある。サンプリング周波数とは、焦点信号処理回路１１５に入力される画像信号の水平画素数に相当する。
【０１０９】
なお、本実施例では、ＳＤおよびＨＤ画像信号の入力処理を除いたＡＦマイクロコンピュータ１１４の動作は実施例１と同様である。したがって、実施例１において説明した図５から図１１までに示した制御内容は、本実施例と共通である。
【０１１０】
そして、本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【実施例３】
【０１１１】
図１３のフローチャートには、本発明の実施例３であるビデオカメラにおける焦点信号処理回路１１５内でのフィルタ係数の設定と焦点信号の取得動作を示す。本実施例におけるビデオカメラの構成は、実施例１又は実施例２と同じである。
【０１１２】
図１３において、図６中のＳｔｅｐ６０７に対応するＳｔｅｐ１３０７（１３０７ａ〜１３０７ｄ）を除く他のステップＳｔｅｐ１３０１〜１３０６およびＳｔｅｐ１３０８は、図６中のＳｔｅｐ６０１〜６０６およびＳｔｅｐ６０８と同じである。このため、ここでは、Ｓｔｅｐ１３０７のみについて説明する。
【０１１３】
Ｓｔｅｐ１３０６において撮像モードがＨＤモードである場合は、Ｓｔｅｐ１３０７ａでは、Ｓｔｅｐ１３０５で取得した各バンドパスフィルタの出力値（焦点信号）を取得する。そして、所定レベル以上（所定状態）の出力値を持つ焦点信号（バンドパスフィルタ）を選択する。
【０１１４】
所定レベル以上の焦点信号が１つのみであった場合（Ｓｔｅｐ１３０７ｂ）は、その焦点信号をＡＦ制御に用いる主たるＡＦ用焦点信号と定義（選択）する（Ｓｔｅｐ１３０７ｃ）。また、所定レベル以上の焦点信号が２つ以上あった場合は、これら焦点信号のうち中心周波数が最も大きいバンドパスフィルタからの焦点信号をＡＦ用焦点信号と定義する（Ｓｔｅｐ１３０７ｄ）。
【０１１５】
本実施例の場合でも、ＳＤモードの場合は従来のＳＤ画像と同等の焦点信号の抽出特性が得られるようにバンドパスフィルタの周波数特性を設定する。これにより、ＳＤ画像専用機種と同等の性能を実現できる。一方、ＨＤモードの場合は、バンドパスフィルタの中心周波数をＳＤモードの場合より高くすることで、急峻な特性を持つ焦点信号を生成し、ＨＤ画像に適した敏感な合焦判別を行う。
【０１１６】
また、ＨＤモードの場合は、ＳＤモードより少なくとも１つ以上多くのバンドパスフィルタ（周波数特性が異なるもの）を設け、得られる焦点信号の出力状態（レベル）に応じて使用すべきバンドパスフィルタを動的に選択する。
【０１１７】
これにより、コントラストの低い被写体に対しても合焦位置を高精度に判別することができる。そして、この結果、複数の記録画像（ＳＤ／ＨＤ）を持つビデオカメラにおいて、それぞれの記録画像に最適で、かつ被写体像に対応したＡＦ制御を行うことができる。
【０１１８】
なお、上記各実施例では、ビデオカメラについて説明したが、本発明はデジタルスチルカメラ等、焦点信号を用いてＡＦ制御を行う他の光学機器にも適用することができる。本発明は、カメラ内に撮影光学系が一体的に設けられた場合、カメラ本体に対して交換レンズが着脱可能な場合、およびカメラ本体から画像信号を受け取って焦点信号の生成とＡＦ制御を行うレンズ装置（光学機器）にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【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】焦点信号の特性を示した図。
【図３】記録画像の画像サイズを示した図。
【図４】ＨＤモードでの焦点信号の特性を示した図。
【図５】実施例１におけるＡＦ制御の動作を示すフローチャート。
【図６】実施例１におけるバンドパスフィルタのフィルタ設定と焦点信号取得の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施例１におけるＦＩＲ型デジタルフィルタの構成を示す図。
【図８】実施例１における微小駆動モードで動作を示すフローチャート。
【図９】実施例１における微小駆動動作におけるフォーカスレンズの駆動の様子と焦点信号の変化を示した図。
【図１０】実施例１における山登り駆動モードで動作を示すフローチャート。
【図１１】実施例１における山登り駆動でのフォーカスレンズの移動と焦点状態の変化とを示す図。
【図１２】本発明の実施例２であるビデオカメラの構成を示す図。
【図１３】本発明の実施例３であるビデオカメラのフィルタ設定と焦点信号取得の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０１２０】
１０１  第１レンズユニット（固定）
１０２  変倍レンズ（第２レンズユニット）
１０３  絞り
１０４  第２レンズユニット（固定）
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１０７  ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤコンバータ、
１０８  ＦＩＦＯメモリ
１０９  カメラ信号処理回路
１１０  記録回路
１１１  パルス発生器
１１２  アクチュエータ
１１３  アクチュエータドライバ
１１４  ＡＦマイクロコンピュータ
１１５  焦点信号処理回路
１１６  切換スイッチ
【図１０】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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