(57)【要約】【課題】  被写体検出部とオートフォーカス部がカメラ側とレンズ側に分かれている交換レンズシステムにおいて、被写体の大きさの変化を利用したオートフォーカスを可能にする。【解決手段】  フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え撮像装置から送信される情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御するレンズユニットを着脱可能な撮像装置であって、撮影光学系による被写体像を撮像素子で光電変換して撮像信号を生成する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて特定の被写体像の領域を特定し、当該特定の被写体像の大きさを検出する検出手段と、焦点検出領域に相当する撮像信号の高周波成分に基づいて、焦点信号を取得する取得手段と、焦点信号及び検出手段で検出された特定の被写体像の大きさに関する情報を装着されたレンズユニットに送信する制御手段とを有する。【選択図】  図５
2013257406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え撮像装置から送信される情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御するレンズユニットを着脱可能な撮像装置であって、
前記撮影光学系による被写体像を撮像素子で光電変換して撮像信号を生成する撮像手段と、
前記撮像信号に基づいて特定の被写体像の領域を特定し、当該特定の被写体像の大きさを検出する検出手段と、
焦点検出領域に相当する前記撮像信号の高周波成分に基づいて、焦点信号を取得する取得手段と、
前記焦点信号及び前記検出手段で検出された前記特定の被写体像の大きさに関する情報を装着されたレンズユニットに送信する制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、垂直同期信号に同期して電荷蓄積を行う手段であって、
前記垂直同期信号に同期して前記焦点信号及び前記特定の被写体像の大きさに関する情報を前記レンズユニットに送信す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】
前記特定の被写体像の大きさに関する情報は、前記特定の被写体像に対応する前記撮像素子上での画素数を撮影画面全体に対応する前記撮像素子上での画素数で正規化した値であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記特定の被写体像の大きさに関する情報は、前記特定の被写体像の大きさが前回より大きくなったか、小さくなったか、変化していないかのいずれかを示す情報であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記特定の被写体像に対応する前記撮像素子上での画素数を撮影画面全体に対応する前記撮像素子上での画素数で正規化した値が前回と比較して所定値より大きく変化したか否かに基づいて、前記特定の被写体像の大きさに関する情報を生成す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、前記特定の被写体像の大きさに関する情報として、前記特定の被写体像に相当する前記撮像素子上での画素数を前記レンズユニットに送信するとともに、撮影画面全体に対応する前記撮像素子上での画素数を前記レンズユニットに送信することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項７】
撮像信号を生成する撮像手段を備えた撮像装置に装着可能なレンズユニットであって、
フォーカスレンズを含む撮影光学系と、
前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
前記撮像装置から情報を受信し、当該情報に基づいて前記駆動手段を制御するレンズ側制御手段とを有し、
前記撮像装置から受信する情報は、前記撮像手段で生成された撮像信号に基づく焦点信号と、前記撮像装置で検出された特定の被写体像の大きさに関する情報であることを特徴とするレンズユニット。
【請求項８】
前記レンズ側制御手段は、受信した前記特定の被写体像の大きさに関する情報に基づいて、被写体が同一方向に移動しているか否かを判定することを特徴とする請求項７に記載のレンズユニット。
【請求項９】
前記レンズ側制御手段は、前記フォーカスレンズの微小駆動動作の際に、被写体が同一方向に移動していると判定した場合、前記微小駆動動作の振幅を加算することを特徴とする請求項８に記載のレンズユニット。
【請求項１０】
前記レンズ側制御手段は、前記撮像装置より前記焦点信号を受信しながら当該焦点信号が増加する方向へ前記フォーカスレンズを駆動させる制御を行う際に、被写体が前記フォーカスレンズの駆動方向と同一方向に移動していると判定した場合、前記フォーカスレンズの駆動速度を大きくすることを特徴とする請求項８又は９に記載のレンズユニット。
【請求項１１】
前記撮像手段は、垂直同期信号に同期して電荷蓄積を行う手段であって、
前記レンズ側制御手段は、前記垂直同期信号に同期して前記撮像手段から情報を受信することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のレンズユニット。
【請求項１２】
フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え撮像装置から送信される情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御するレンズユニットを着脱可能で、前記撮影光学系による被写体像を撮像素子で光電変換して撮像信号を生成する撮像手段を備えた撮像装置の制御方法であって、
前記撮像信号に基づいて特定の被写体像の領域を特定し、当該特定の被写体像の大きさを検出する検出ステップと、
焦点検出領域に相当する前記撮像信号の高周波成分に基づいて、焦点信号を取得する取得ステップと、
前記焦点信号及び前記検出ステップで検出された前記特定の被写体像の大きさに関する情報を装着されたレンズユニットに送信する制御ステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
【請求項１３】
撮像信号を生成する撮像手段を備えた撮像装置に装着可能で、フォーカスレンズを含む撮影光学系を備えたレンズユニットの制御方法であって、
前記フォーカスレンズを駆動する駆動ステップと、
前記撮像装置から情報を受信し、当該情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御する制御ステップとを有し、
前記撮像装置から受信する情報は、前記撮像手段で生成された撮像信号に基づく焦点信号と、前記撮像装置で検出された特定の被写体像の大きさに関する情報であることを特徴とするレンズユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズユニットを交換可能な撮像装置、及び該撮像装置に装着されるレンズユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラで焦点調節を行う方式として、撮像素子等により被写体像を光電変換して得られた撮像信号中から画面の鮮鋭度を検出しＡＦ評価値として、それが最大となるようにフォーカスレンズ位置を制御する方式（ＴＶＡＦ方式）が知られている。上記ＴＶＡＦ方式のＡＦ評価値としては、一般にある帯域のバンドパスフィルタ−により抽出された撮像信号の高周波成分のレベルを用いている。図２は、フォーカスレンズ位置に対するＴＶＡＦ方式のＡＦ評価値変化の例を示している。通常の被写体像を撮影した場合、図２のように焦点が合ってくるにしたがってＡＦ評価値は大きくなり、そのレベルが最大になる点が合焦位置となる。
【０００３】
特許文献１には、この種の自動焦点調節方式をレンズユニットが交換できるビデオカメラに使用した例が示されており、焦点信号をビデオカメラ本体からレンズユニットに引き渡し、自動焦点調節の制御をレンズユニット側に持つことが開示されている。自動焦点調節の制御をレンズユニット側に持つことにより、どのようなレンズユニットをカメラに装着してもレンズユニット個々に最適な応答性等を決定でき、着脱できる全てのレンズユニットに対して最適な性能を出すことができる。
【０００４】
一方、撮像素子から出力された撮像信号に含まれる画像から、人物の顔など特定の被写体を検出し、検出した被写体に対してオートフォーカスを行うと共に、被写体の大きさの変化を利用してオートフォーカス性能を向上させるものがある。特許文献２には、顔など被写体の特徴領域の大きさに基づいて被写体までの距離を算出し、被写体距離の時間変化を予測することで、撮像時に被写体に合焦するように制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−９１３０号公報
【特許文献２】特開２００８−２７６２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献２では、被写体の検出も合焦制御もカメラ内で行っている。一方、特許文献１にあるような交換レンズシステムにおいては、オートフォーカス部がレンズユニット内にある。そのため、特許文献１では、カメラユニットにおいて検出した被写体の大きさに基づいて、特許文献２のようにカメラ内で合焦制御を行うことができない。
【０００７】
本願発明は、被写体検出部がカメラ側に、オートフォーカス部がレンズ側に分かれている交換レンズシステムにおいても、被写体の大きさの変化を用いた合焦制御を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑みて、第１の本発明は、フォーカスレンズを含む撮影光学系を備え撮像装置から送信される情報に基づいて前記フォーカスレンズの駆動を制御するレンズユニットを着脱可能な撮像装置であって、前記撮影光学系による被写体像を撮像素子で光電変換して撮像信号を生成する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて特定の被写体像の領域を特定し、当該特定の被写体像の大きさを検出する検出手段と、焦点検出領域に相当する前記撮像信号の高周波成分に基づいて、焦点信号を取得する取得手段と、前記焦点信号及び前記検出手段で検出された前記特定の被写体像の大きさに関する情報を装着されたレンズユニットに送信する制御手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
第２の本発明は、撮像信号を生成する撮像手段を備えた撮像装置に装着可能なレンズユニットであって、フォーカスレンズを含む撮影光学系と、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記撮像装置から情報を受信し、当該情報に基づいて前記駆動手段を制御するレンズ側制御手段とを有し、前記撮像装置から受信する情報は、前記撮像手段で生成された撮像信号に基づく焦点信号と、前記撮像装置で検出された特定の被写体像の大きさに関する情報であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被写体検出部がカメラ側に、オートフォーカス部がレンズ側に分かれている交換レンズシステムにおいても、被写体の大きさの変化を用いた合焦制御を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態であるビデオカメラ
【図２】ＴＶＡＦ信号を説明する図
【図３】被写体検出時のＴＶＡＦ枠を説明する図
【図４】本発明の第１の実施形態のＴＶＡＦのフローチャート
【図５】本発明の第１の実施形態の微小駆動における処理を示すフローチャート
【図６】本発明の第１の実施形態の微小駆動における処理を示すフローチャート
【図７】本発明の第１の実施形態の微小駆動を説明する図
【図８】ＣＭＯＳセンサの蓄積タイミングを説明する図
【図９】本発明の第１の実施形態のカメラマイコンとレンズマイコンの処理のタイミングチャート
【図１０】本発明の第１の実施形態の山登り駆動のフローチャート
【図１１】山登り駆動を説明する図
【図１２】本発明の第２の実施形態のカメラ処理のフローチャート
【図１３】本発明の第２の実施形態の微小駆動における処理を示すフローチャート
【図１４】本発明の第２の実施形態の微小駆動における処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜第１の実施形態＞
以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の実施例の構成を示す図である。同図において、レンズユニット１１７はカメラユニット１１８に対して着脱可能に装着され、いわゆる交換レンズシステムを構成している。
【００１３】
まず、カメラユニット１１８に装着可能なレンズユニット１１７内の撮影光学系の構成について説明する。被写体からの光は、レンズユニット１１７内の第１のレンズ群１０１、第２のレンズ群１０２、絞り１０３、第３のレンズ群１０４、第４のレンズ群１０５から成る撮影光学系を通って、カメラユニット内のＣＭＯＳセンサ等の撮像素子１０６へと結像される。第１のレンズ群１０１及び第３のレンズ群１０４は、固定されている。第２のレンズ群１０２は、光軸方向に移動可能で、変倍機能を有する。第４のレンズ群１０５は、光軸方向に移動可能で、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正するコンペ機能とを兼ね備える（以下フォーカスレンズと称す）。なお、図１では、各レンズ群１０１〜１０５が１枚のレンズで図示されているが、複数枚のレンズから構成してもよい。
【００１４】
カメラユニット内の撮像素子１０６は、ＣＭＯＳセンサなどにより構成される光電変換素子である。撮像手段の一部を構成する撮像素子１０６に結像された被写体像は、光電変換されて撮像手段の一部を構成する増幅器１０７で最適なレベルに増幅された後、撮像信号としてカメラ信号処理回路１０８へと入力される。撮像素子１０６は、信号生成回路１２０から出力されるＶ同期信号（垂直同期信号）に同期して電荷蓄積を行う。
【００１５】
カメラ信号処理回路１０８は、増幅器１０７からの撮像信号に対して各種の画像処理を施し、画像信号を生成する。ＬＣＤ等により構成されるモニタ１０９は、カメラ信号処理回路１０８からの画像信号を表示する。記録部１１０は、カメラ信号処理回路１０８からの画像信号を半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
【００１６】
被写体検出部１１９は、カメラ信号処理回路１０８から出力された画像信号に公知の被写体検出処理を施して撮影画面内の被写体領域を特定し、被写体の位置や大きさなどの特徴量を検出して、検出結果をカメラマイコン１１６に送信する。ここで、被写体の大きさは、被写体領域に相当する撮像素子１０６上の画素数として検出される。
【００１７】
被写体検出処理としては、特に撮影画面内の人物の顔領域を検出する技術が数多く知られている。顔検出処理の手法として、例えば、次のようなものが挙げられる。
・画像データで表される各画素の階調色から、肌色領域を抽出し、予め用意する顔の輪郭プレートとのマッチング度で顔を検出する方法
・周知のパターン認識技術を用いて、目、鼻、口等の顔の特徴点を抽出することで顔検出を行う方法
なお、カメラマイコン１１６の指示に基づき、カメラ信号処理回路１０８から検出領域として画素を間引いてサイズを縮小した画像を被写体検出部１１９に出力してもよい。また、カメラマイコン１１６の指示に基づき、カメラ信号処理回路１０８から検出領域として撮影画面の一部を切り取った画像を被写体検出部１１９に出力してもよい。
【００１８】
なお、本発明は、被写体検出処理の手法については、上述した手法に限るものではなく、また被写体は人物の顔でなくてもよい。さらに、撮影者が被写体を指定するための図示しない被写体指定手段を備え、指定された被写体の画像信号の輝度情報や色情報から公知のパターンマッチング技術などを用いて被写体領域を特定してもよい。
【００１９】
ＴＶＡＦゲート１１３は、増幅器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。ＴＶＡＦ信号処理回路１１４は、ＴＶＡＦゲート１１３を通過した信号から高周波成分を抽出してＴＶＡＦ評価値信号（焦点信号）を生成する。ＴＶＡＦ評価値信号は、カメラマイコン１１６に出力される。ＴＶＡＦ評価値信号は、撮像手段からの撮像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、結果的に図２のように撮像光学系の焦点状態を表す信号となる。
【００２０】
図３は、被写体検出時のＴＶＡＦ枠（焦点検出領域）を示している。同図では、人物の顔に対してＴＶＡＦ枠が設定されている。カメラ側の制御手段としてのカメラマイコン１１６は、カメラ全体の動作の制御を司るとともに、図３のように撮像画面に対して所定の割合や被写体検出部の出力に基づいてＴＶＡＦ枠を設定するようにＴＶＡＦゲート１１３を制御する。ＴＶＡＦ評価値信号は、ＴＶＡＦ枠に相当する撮像素子１０６上の領域からの撮像信号に基づいて生成される。また、カメラマイコン１１６は、ＴＶＡＦ信号処理回路１１４から取得したＴＶＡＦ評価値信号と、被写体検出部１１９から取得した被写体領域に相当する撮像素子上の画素数に基づいて、被写体領域の大きさについての情報を生成し、レンズマイコン１１５に送信する。撮像素子の全画素数はカメラによって異なるため、カメラマイコン１１６は、被写体領域に相当する撮像素子上の画素数を撮影画面全体の画素数で正規化する。ここでの撮影画面全体の画素数は、撮像素子１０６の有効画素数に相当するが、必ずしもこれに限るものではなく、カメラとレンズとの間で予め取り決めされていればよい。カメラマイコン１１６は、撮影画面全体の画素数に対する被写体領域の画素数の比率を算出し、被写体領域の大きさについての情報としてカメラマイコン１１６に送信する。なお、上述したように画素を間引きしてサイズを縮小した画像を被写体検出に用いた場合は、被写体検出部１１９から受信した被写体領域の画素数を、同様に間引きした場合の撮影画面全体の画素数で正規化する。
【００２１】
また、カメラマイコン１１６は、算出した上記比率が前回検出した値と比べて所定値より大きく変化したか否かを判定し、所定値より大きく増加／減少した場合は被写体が大きくなった／小さくなったことを、そうでない場合は大きさが変化していないことを示す情報を送ってもよい。この場合、カメラマイコン１１６は被写体領域の大きさについての情報として、上記のような比率の情報ではなく、被写体の大きさが「大」「小」「変化無し」のいずれかを示す情報をレンズマイコン１１５に送信する。
【００２２】
なお、カメラマイコン１１６は、被写体領域の大きさについての情報として、被写体領域に相当する画素数をレンズマイコン１１５に送信してもよい。この場合、カメラマイコン１１６は、撮影画面全体の撮像素子１０６上の画素数の情報もレンズマイコン１１５に送信する必要がある。これにより、レンズマイコン１１５内で撮影画面全体の画素数に対する被写体領域の画素数の比率の変化を算出することができる。
【００２３】
ズーム駆動源１１１は、変倍レンズ１０２を移動させるための駆動源である。フォーカス駆動源１１２は、フォーカスレンズ１０５を移動させるための駆動源である。ズーム駆動源１１１及びフォーカス駆動源１１２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。
【００２４】
レンズ側制御手段としてのレンズマイコン１１５は、ＴＶＡＦ方式でのフォーカス制御（以下、ＴＶＡＦ制御という）を行う。レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６からＴＶＡＦ評価値を受け取り、このＴＶＡＦ評価値に基づいてフォーカス駆動源１１２を制御し、フォーカスレンズ１０５を光軸方向に移動させて焦点合わせを行う。
【００２５】
次に、レンズマイコン１１５で行われるＴＶＡＦ制御について、図４以降の図を用いて説明する。図４で示されるＴＶＡＦ制御は、レンズマイコン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。
【００２６】
Ｓｔｅｐ４０１は処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ４０２において、レンズマイコン１１５は、微小駆動動作を行い、合焦か、合焦でないならどちらの方向に合焦点があるかを判別する。微小駆動の細かい動作の説明は図５に譲る。
【００２７】
Ｓｔｅｐ４０３において、Ｓｔｅｐ４０２の微小駆動で合焦判定できたかどうか判別し、合焦判別できた場合はＳｔｅｐ４０７へ進み、合焦停止・再起動判定処理を行う。合焦判定できていない場合はＳｔｅｐ４０４へ進む。
【００２８】
Ｓｔｅｐ４０４において、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ４０２で判別した方向に所定の速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動し、ＴＶＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ位置を探す。山登り駆動の細かい動作の説明は図１０を用いて後述する。
【００２９】
Ｓｔｅｐ４０５では、レンズマイコン１１５は、山登り駆動動作中のＴＶＡＦ評価値がピークのフォーカスレンズ位置にフォーカスレンズ１０５を戻す。
【００３０】
Ｓｔｅｐ４０６において、レンズマイコン１１５は、ＴＶＡＦ評価値がピークのフォーカスレンズ位置に戻ったかどうか判別し、ピークのフォーカスレンズ位置に戻っている場合はＳｔｅｐ４０２へ戻り再び微小駆動動作を行う。ピークのフォーカスレンズ位置に戻っていない場合はＳｔｅｐ４０５へ戻り、ピークのフォーカスレンズ位置に戻す動作を継続する。
【００３１】
次に、Ｓｔｅｐ４０７からの合焦停止・再起動判定処理について説明する。Ｓｔｅｐ４０７では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６からの通信要求があるか判定し、通信要求があればＳｔｅｐ４０８へ進み、無ければＳｔｅｐ４０７でウエイトする。
【００３２】
Ｓｔｅｐ４０８では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６と通信しＴＶＡＦ評価値などを取得する。なお、カメラマイコン１１６とレンズマイコン１１５の通信は、Ｖ同期信号に同期したタイミングで行う。
【００３３】
Ｓｔｅｐ４０９では、レンズマイコン１１５は、ＴＶＡＦ評価値に基づいて合焦判定した合焦位置へフォーカスレンズ１０５を移動する。
【００３４】
Ｓｔｅｐ４１０では、合焦位置へ移動したかどうかを判別し、合焦位置へ移動していればＳｔｅｐ４１１へ進み、移動していなければＳｔｅｐ４０７へ戻る。
【００３５】
Ｓｔｅｐ４１１では、合焦位置におけるＴＶＡＦ評価値を保持する。
【００３６】
Ｓｔｅｐ４１２では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６からの通信要求があるか判定し、通信要求があればＳｔｅｐ４１３へ進み、無ければＳｔｅｐ４１２でウエイトする。
【００３７】
Ｓｔｅｐ４１３では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６と通信しＴＶＡＦ評価値などを取得する。
【００３８】
Ｓｔｅｐ４１４では、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ４１１で保持したＴＶＡＦ評価値とＳｔｅｐ４１３で取得した最新のＴＶＡＦ評価値とを比較しＴＶＡＦ評価値の変動が大きいか判定する。ＴＶＡＦ評価値が大きく変動していれば被写体が変わったものとして、Ｓｔｅｐ４０２へ進み微小駆動動作を再開し、ＴＶＡＦ評価値が変動していなければＳｔｅｐ４１２へ戻る。
【００３９】
次に、微小駆動動作について図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６で示される微小駆動動作制御は、レンズマイコン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。
【００４０】
Ｓｔｅｐ５０１は、処理の開始を示している。
【００４１】
Ｓｔｅｐ５０２では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６からの通信要求があるか判定し、通信要求があればＳｔｅｐ５０３へ進み、無ければＳｔｅｐ５０２でウエイトする。
【００４２】
Ｓｔｅｐ５０３では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６と通信し、ＴＶＡＦ評価値、上述した被写体領域の大きさについての情報などを取得する。また、許容錯乱円δとＦ値の情報も取得する。
【００４３】
Ｓｔｅｐ５０４では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６から取得した情報に基づいて、フォーカスレンズ１０５の駆動周期と駆動ディレイ時間を求める。駆動ディレイ時間とは、ＴＶＡＦ枠に相当する領域での電荷蓄積中にフォーカスレンズ１０５を停止させるように、蓄積時間とフォーカスレンズ駆動の位相を調整するための時間である。本実施例では駆動周期２Ｖ、駆動ディレイ時間１／２Ｖとしている。
【００４４】
Ｓｔｅｐ５０５では、レンズマイコン１１５は、現在のＭｏｄｅが０か否かを判別し、０であればＳｔｅｐ５０６へ進み、後述の至近側のフォーカスレンズ位置における処理を行う。Ｍｏｄｅが０でなければＳｔｅｐ５１１へ進む。
【００４５】
＜至近側のフォーカスレンズ位置における処理＞
Ｓｔｅｐ５０６では、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ５０３で取り込んだＴＶＡＦ評価値を無限側（無限側にフォーカスレンズがいる時に蓄積したセンサ出力に基づくので）ＴＶＡＦ評価値として保存する。
【００４６】
Ｓｔｅｐ５０７でＭｏｄｅを加算（４以上になった場合は０に戻す）して、Ｓｔｅｐ５０８へ進む。
【００４７】
＜共通の処理＞
Ｓｔｅｐ５０８において、所定回数Ａ回連続して合焦方向と判断される方向が同一であればＳｔｅｐ５３１へ進み、そうでなければＳｔｅｐ５０９へ進む。
【００４８】
Ｓｔｅｐ５０９において、被写体が連続して同一方向へ移動していればＳｔｅｐ５３１へ進み、そうでなければＳｔｅｐ５１０へ進む。
【００４９】
Ｓｔｅｐ５１０において、所定回数Ｂ回フォーカスレンズが同一エリアで往復を繰り返していればＳｔｅｐ５３２へ進み、所定回数Ｂ回フォーカスレンズが同一エリアで往復を繰り返していなければＳｔｅｐ５０２へ戻る。
【００５０】
Ｓｔｅｐ５３１では方向判別できたとして、Ｓｔｅｐ５３４へ進み処理を終了し、図４のＳｔｅｐ４０３へ移行する。
【００５１】
Ｓｔｅｐ５３２において、レンズマイコン１１５は、過去のレンズ位置から合焦位置演算を行う。Ｓｔｅｐ５３３では合焦判定できたとして、Ｓｔｅｐ５３４へ進み処理を終了し、図４のＳｔｅｐ４０３へ移行する。
【００５２】
Ｓｔｅｐ５１１では、現在のＭｏｄｅが１か判別し、１であればＳｔｅｐ５１２へ進み後述のフォーカスレンズ１０５を無限に駆動する処理を行う。Ｍｏｄｅが１でなければＳｔｅｐ５２０へ進む。
【００５３】
＜フォーカスレンズを無限に駆動する処理＞
Ｓｔｅｐ５１２では、レンズマイコン１１５は、振動振幅および中心移動振幅を演算する。なお、ここでの振動振幅とは、振動中心位置から至近方向（又は無限側方向）へのフォーカスレンズ１０５の移動量に相当する。また、中心移動振幅とは、振動中心位置の移動量に相当する。Ｓｔｅｐ５０３でカメラマイコン１１６から取得した許容錯乱円δとＦ値から決まる焦点深度を基準に、深度が浅い時は振幅を小さく、深度が深いときは振幅を大きくする。
【００５４】
Ｓｔｅｐ５１３では、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ５０３で取得した被写体領域の大きさについての情報に基づき、被写体が同一方向に移動しているか判定する。上記判定は、例えば、撮影画面全体の画素数に対する被写体領域の画素数の比率が所定回数以上連続して増加したか、又は所定回数以上連続して減少したかを検出することにより行う。Ｓｔｅｐ５１３で被写体が同一方向に移動していると判定した場合は、Ｓｔｅｐ５１４へ進み、応答性を高めるため振動振幅／中心移動振幅を大きくする。なお、Ｓｔｅｐ５１４では、被写体が無限側と至近側どちらに移動している場合でも振動振幅／中心移動振幅を大きくする。被写体が無限側に移動している場合は、振動振幅／中心移動振幅を大きくすることで、フォーカスレンズ１０５移動後に無限側で停止している際の電荷蓄積に基づく無限側ＴＶＡＦ評価値がより大きくなる。そのため、当該無限側ＴＶＡＦ評価値を用いて中心移動の要否を判断する場合に、無限側へ中心移動しやすくなるとともに、至近側へ中心移動しにくくなる。一方、被写体が至近側に移動している場合は、振動振幅／中心移動振幅を大きくすることで、フォーカスレンズ１０５移動後に無限側で停止している際の電荷蓄積に基づく無限側ＴＶＡＦ評価値がより小さくなる。そのため、当該無限側ＴＶＡＦ評価値を用いて中心移動の要否を判断する場合に、至近側へ中心移動しやすくなるとともに、無限側へ中心移動しにくくなる。
【００５５】
Ｓｔｅｐ５１５では、前述のＭｏｄｅ＝０における無限側ＴＶＡＦ評価値と後述のＭｏｄｅ＝２における至近側ＴＶＡＦ評価値を比較し、無限側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値よりも大きければＳｔｅｐ５１６へ進む。無限側ＴＶＡＦ評価値が至近側ＴＶＡＦ評価値よりも小さければＳｔｅｐ５１７へ進む。
【００５６】
Ｓｔｅｐ５１６では、駆動振幅を、
駆動振幅  ＝  振動振幅  ＋  中心移動振幅
とする。
【００５７】
Ｓｔｅｐ５１７では、駆動振幅を、
駆動振幅  ＝  振動振幅
とする。
【００５８】
Ｓｔｅｐ５１８では、レンズマイコン１１５は、フォーカスレンズ１０５を無限方向へＳｔｅｐ５１６あるいはＳｔｅｐ５１７で決められた駆動振幅で駆動するようフォーカス駆動源１１２を制御する。
【００５９】
Ｓｔｅｐ５１９では、Ｍｏｄｅを加算（４以上になった場合は０に戻す）して、Ｓｔｅｐ５０８へ進む。Ｓｔｅｐ５０８以降は前述の通りである。
【００６０】
Ｓｔｅｐ５２０では、現在のＭｏｄｅが２か判別し、２であればＳｔｅｐ５２１へ進み後述の無限のフォーカスレンズ位置における処理を行う。Ｍｏｄｅが２でなければＳｔｅｐ５２３へ進む。
【００６１】
＜無限側のフォーカスレンズ位置における処理＞
Ｓｔｅｐ５２１では、Ｓｔｅｐ５０３で取り込んだＴＶＡＦ評価値を至近側（至近側にフォーカスレンズがいる時に蓄積したセンサ出力に基づくので）ＴＶＡＦ評価値として保存する。
【００６２】
Ｓｔｅｐ５２２ではＭｏｄｅを加算（４以上になった場合は０に戻す）して、Ｓｔｅｐ５０８へ進む。Ｓｔｅｐ５０８以降は前述の通りである。
【００６３】
＜フォーカスレンズを至近に駆動する処理＞
Ｓｔｅｐ５２３では、レンズマイコン１１５は、振動振幅と中心移動振幅を演算する。Ｓｔｅｐ５０３でカメラマイコン１１６から取得した許容錯乱円δとＦ値から決まる焦点深度を基準に、深度が浅い時は振幅を小さく、深度が深いときは振幅を大きくする。
【００６４】
Ｓｔｅｐ５２４では、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ５０３で取得した被写体領域の大きさ情報に基づき、被写体が同一方向に移動しているか判定する。Ｓｔｅｐ５２４で被写体が同一方向に移動していると判定した場合は、Ｓｔｅｐ５２５へ進み、応答性を高めるため振動振幅／中心移動振幅を大きくする。なお、Ｓｔｅｐ５２５では、被写体が無限側と至近側どちらに移動している場合でも振動振幅／中心移動振幅を大きくする。被写体が至近側に移動している場合は、振動振幅／中心移動振幅を大きくすることで、フォーカスレンズ１０５移動後に至近側で停止している際の電荷蓄積に基づく至近側ＴＶＡＦ評価値がより大きくなる。そのため、当該至近側ＴＶＡＦ評価値を用いて中心移動の要否を判断する場合に、至近側へ中心移動しやすくなるとともに、無限側へ中心移動しにくくなる。一方、被写体が無限側に移動している場合は、振動振幅／中心移動振幅を大きくすることで、フォーカスレンズ１０５移動後に至近側で停止している際の電荷蓄積に基づく至近側ＴＶＡＦ評価値がより小さくなる。そのため、当該至近側ＴＶＡＦ評価値を用いて中心移動の要否を判断する場合に、無限側へ中心移動しやすくなるとともに、至近側へ中心移動しにくくなる。
【００６５】
Ｓｔｅｐ５２６では、前述のＭｏｄｅ＝１における無限側ＴＶＡＦ評価値と前述のＭｏｄｅ＝３における至近側ＴＶＡＦ評価値を比較し、至近側ＴＶＡＦ評価値が無限側ＴＶＡＦ評価値よりも大きければＳｔｅｐ５２７へ進む。至近側ＴＶＡＦ評価値が無限側ＴＶＡＦ評価値よりも小さければＳｔｅｐ５２８へ進む。
【００６６】
Ｓｔｅｐ５２７では、駆動振幅を、
駆動振幅  ＝  振動振幅  ＋  中心移動振幅
とする。
【００６７】
Ｓｔｅｐ５２８では、駆動振幅を、
駆動振幅  ＝  振動振幅
とする。
【００６８】
Ｓｔｅｐ５２９では、レンズマイコン１１５は、フォーカスレンズ１０５を無限方向へＳｔｅｐ５２７あるいはＳｔｅｐ５２８で決められた振幅で駆動するようフォーカス駆動源１１２を制御する。
【００６９】
Ｓｔｅｐ５３０では、Ｍｏｄｅを加算（４以上になった場合は０に戻す）して、Ｓｔｅｐ５０８へ進む。Ｓｔｅｐ５０８以降は前述の通りである。
【００７０】
なお、図５及び図６では、変倍レンズ１０２の移動による変倍動作が行われていない場合を前提に説明している。変倍動作を考慮すると、Ｓｔｅｐ５１３及びＳｔｅｐ５２４において、レンズマイコン１１５は、Ｓｔｅｐ５０３で取得した被写体領域の大きさについての情報及び変倍レンズ１０２の位置に基づき、被写体が同一方向に移動しているかを判定する。もしくは、Ｖ同期信号に同期したタイミングで変倍レンズ１０２の位置を検出し、変倍レンズ１０２の位置が変化した場合は被写体が同一方向に移動しているか否かの判定を行わないようにするか、判定結果を無効にしてもよい。また、フォーカスレンズ１０５の移動に伴って画角が大きく変動するようなレンズの場合、フォーカス移動による被写体の大きさ変化への影響を加味して被写体が同一方向に移動しているかを判定する。
【００７１】
図７は、上記フォーカスレンズ動作の時間経過を示している。ここで横軸は時間で、最上部にある下に凸の周期はＶ同期信号、その下のひし形はＣＭＯＳセンサの蓄積時間、その下のＥＶｘはそのタイミングで得られるＴＶＡＦ評価値を表す。ＣＭＯＳセンサは、信号生成回路１２０で生成されるＶ同期信号（垂直同期信号）の周期であるＶ同期期間の所定期間において電荷蓄積を行う。さらにその下の矢印は、そのＴＶＡＦ評価値がカメラマイコン１１６からレンズマイコン１１５に通信されることを表す。一番下はフォーカスレンズ位置である。
【００７２】
ＣＭＯＳセンサの蓄積時間について説明するために、ＣＭＯＳセンサの駆動について図８を用いて説明する。図８において、左は撮像面と走査ラインを示している。右は、各走査ラインごとの蓄積時間、転送時間を示している。ＣＭＯＳセンサは、ローリングシャッターと言って各走査ラインごとにシャッタを切る方式であるため、画面の上部と下部で、図のように蓄積時間、転送時間が異なる。この蓄積時間を表したのが図７のひし形である。
【００７３】
図７のように、フォーカスレンズ１０５を至近、無限と動かしながらＴＶＡＦ評価値を監視し合焦方向にフォーカスレンズ１０５を移動させる。ここで、フォーカスレンズ１０５が至近／無限側に位置している間にＣＭＯＳセンサに蓄積された電荷に基づいて生成される撮像信号からＴＶＡＦ評価値を得る必要がある。そこで、フォーカスレンズ１０５を停止させるタイミングをＣＭＯＳセンサの蓄積時間に合わせる。ＣＭＯＳセンサの蓄積時間の全ての時間においてフォーカスレンズ１０５を至近／無限側に停止させておく必要はないが、ＴＶＡＦ枠内の走査ラインの電荷蓄積中には停止させておく必要がある。図３に示したように、ＴＶＡＦ枠はが撮像画面に対して小さく設定される場合、このＴＶＡＦ枠に対応するＣＭＯＳセンサ上の領域の電荷蓄積中にフォーカスレンズ１０５を停止させればよい。ここで蓄積時間３の間にＣＭＯＳセンサに蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶ３が時刻Ｔ３でレンズマイコン１１５に通信され、蓄積時間５の間にＣＭＯＳセンサに蓄積された電荷に対するＴＶＡＦ評価値ＥＶ５が時刻Ｔ５で取り込まれる。時刻Ｔ６では、ＴＶＡＦ評価値ＥＶ３とＥＶ５を比較し、ＥＶ５＞ＥＶ３であれば振動中心を移動し、一方ＥＶ３＞ＥＶ５であれば振動中心を移動しない。このようにして、合焦方向の判別と合焦の判定を行っている。
【００７４】
次に、カメラマイコン１１６とレンズマイコン１１５の処理のタイミングについて図９を用いて説明する。図９において、横軸は時間で、１Ｖ内のカメラマイコン１１６の処理と、レンズマイコン１１５の処理を示している。まず、Ｖ同期信号出力の直後にカメラマイコン１１６がＴＶＡＦ評価値を取得する。次に、カメラレンズ間通信を行う。この通信において、カメラマイコン１１６は、ＴＶＡＦ評価値と被写体検出部１１９から取得した被写体領域の大きさについての情報をレンズマイコン１１５に送信する。レンズマイコン１１５は、受信した情報に基づいて、図７に示した微小駆動の目標位置や、蓄積時間との位相調整のための駆動ディレイ時間を演算する。レンズマイコン１１５は、演算した駆動ディレイ時間に基づいて待った後、レンズ駆動処理を行い実際にフォーカスレンズ１０５を駆動する。なお、カメラレンズ間通信のタイミングは、必ずしも図９で示されるタイミングに限られるものではなく、Ｖ同期信号に同期するタイミングであればよい。
【００７５】
次に、山登り駆動動作について図１０を用いて説明する。山登り駆動動作は、ＴＶＡＦ評価値を取得しながらＴＶＡＦ評価値が大きくなる方向へフォーカスレンズ１０５を駆動し、ＴＶＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を検出するための動作である。
【００７６】
Ｓｔｅｐ９０１は処理の開始を示している。
【００７７】
Ｓｔｅｐ９０２では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６からの通信要求があるか判定し、通信要求があればＳｔｅｐ９０３へ進み、無ければＳｔｅｐ９０２でウエイトする。
【００７８】
Ｓｔｅｐ９０３では、レンズマイコン１１５は、カメラマイコン１１６と通信し、ＴＶＡＦ評価値や本発明の特徴であるＴＶＡＦ評価値生成ディレイ時間や、その他フォーカスレンズ１０５の駆動タイミングを決定するための情報を取得する。
【００７９】
Ｓｔｅｐ９０４では、レンズマイコン１１５は山登り駆動速度を設定する。カメラマイコン１１６から取得した許容錯乱円δとＦ値から決まる焦点深度を基準に、深度が浅い時は振幅を小さく、深度が深いときは振幅を大きくする。
【００８０】
Ｓｔｅｐ９０５において、Ｓｔｅｐ９０３で取り込んだＴＶＡＦ評価値が前回のＴＶＡＦ評価値より所定量よりも小さい否かを判別して、小さくなければＳｔｅｐ９０６へ進み、小さければＳｔｅｐ９１１へ進む。ここで、所定量とはＴＶＡＦ評価値のＳ／Ｎを考慮して決められる値であり、被写体固定、フォーカスレンズ一定でのＴＶＡＦ評価値の変動幅以上の値に設定されている。このように所定量を設定することで、ＴＶＡＦ評価値の変動による影響を抑え、正しい方向に山登り駆動を行うことができる。
【００８１】
Ｓｔｅｐ９０６では、レンズマイコン１１５は、フォーカスレンズ１０５が無限端に達しているかどうか判定する。無限端とは設計上決められたフォーカスレンズストロークの最も無限寄りの位置である。無限端に達していればＳｔｅｐ９０７へ進む。達していなければＳｔｅｐ９０８へ進む。
【００８２】
Ｓｔｅｐ９０８では、レンズマイコン１１５は、フォーカスレンズ１０５が至近端に達しているかどうか判定する。至近端とは設計上決められたフォーカスレンズストロークの最も至近寄りの位置である。至近端に達していればＳｔｅｐ９０９へ進む。達していなければＳｔｅｐ９１０へ進む。
【００８３】
Ｓｔｅｐ９０７、９０９ではそれぞれ反転した端を記憶するフラグをセットしてＳｔｅｐ９１３へ進み、フォーカスレンズ１０５を逆方向に反転して山登り駆動を続ける。
【００８４】
Ｓｔｅｐ９１０では、レンズマイコン１１５は、前回の順方向にＳｔｅｐ９０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動し、Ｓｔｅｐ９０２へ進み今回の処理を終了する。
【００８５】
Ｓｔｅｐ９１１においては、ＴＶＡＦ評価値がピークを越えて減っていなければＳｔｅｐ９１２へ進む。ＴＶＡＦ評価値がピークを越えて減っていれば、Ｓｔｅｐ９１４へ進み山登り駆動を終了し、Ｓｔｅｐ９１５へ進み処理を終了し、図４のＳｔｅｐ４０５へ移行する。
【００８６】
Ｓｔｅｐ９１２では、所定回数連続して減少しているか判別し、連続して減少していればＳｔｅｐ９１３へ進み、連続して減少していなければＳｔｅｐ９１０へ進む。
【００８７】
Ｓｔｅｐ９１０では、前回の順方向にＳｔｅｐ９０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動し、Ｓｔｅｐ９０２へ進み今回の処理を終了する。
【００８８】
Ｓｔｅｐ９１３では、前回と逆方向にＳｔｅｐ９０４で決定した速度でフォーカスレンズ１０５を山登り駆動し、Ｓｔｅｐ９０２へ進み今回の処理を終了する。
【００８９】
図１１は、上記山登り駆動動作時のフォーカスレンズ１０５の動きを示している。ここで、Ａの状態ではＡＦ評価値がピークを越えて減少しているので、合焦点があるとして山登り駆動動作を終了し、微小駆動動作に移行する。一方、Ｂの状態ではＡＦ評価値のピークが無く減少しているので、駆動方向を間違えたものとして反転し、山登り駆動動作を続ける。
【００９０】
なお、山登り駆動動作の最中も、レンズマイコン１１５は、１Ｖ毎に被写体領域の大きさ情報を取得している。ここで、取得した被写体領域の大きさ情報に基づいて被写体が同一方向に移動しているか判定し、判定結果に応じて山登り駆動速度を変更してもよい。例えば、フォーカスレンズ１０５を無限側から至近側に移動している最中に、被写体が至近方向に移動していると判定した場合は、フォーカスレンズの移動速度を大きくする。つまり、フォーカスレンズ１０５の山登り移動方向と被写体が移動している方向が同じ場合は、フォーカスレンズ１０５の移動速度を大きくすることで、被写体が移動しているために評価値ピーク位置への到達が遅れるのを低減することができる。
【００９１】
このように、レンズマイコン１１５は、再起動判定  →  微小駆動  →  山登り駆動  →  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、ＴＶＡＦ評価値を常に最大にするように制御して、合焦状態を維持する。
【００９２】
以上説明したように、本実施例では、被写体検出部とオートフォーカス部が分かれている交換レンズのオートフォーカスシステムにおいて、被写体の大きさに関するデータ（情報）をカメラからレンズに送る。これにより、交換レンズは、アクチュエータ性能などのレンズ特性に合わせて被写体の大きさの変化を利用したオートフォーカスを行うことができる。例えば、レンズ特性として、フォーカスレンズの移動に伴って画角が大きく変動するようなレンズの場合、フォーカス移動による被写体の大きさ変化への影響を加味して被写体の移動方向を判定する。
【００９３】
このように、交換レンズでオートフォーカスを行うシステムにおいても、被写体の大きさを利用したオートフォーカスを可能にすることで、被写体の移動に対して追従の早いオートフォーカスを実現することができる。
【００９４】
＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。本発明の実施例の構成は第１の実施形態と同様の図１で示す構成である。この構成において、被写体の大きさのデータの解析はカメラマイコン１１６で行い、カメラマイコン１１６からレンズマイコン１１５には、解析結果に応じたＡＦの動作変更の命令（駆動命令）を送ることにする。
【００９５】
図１２にカメラマイコン１１６の処理を示す。本実施例では、カメラマイコン１１６が被写体の大きさの変化を分析して、それに応じたオートフォーカスの処理をレンズマイコン１１５に送信するようになっている。Ｓｔｅｐ１１０１は、処理の開始を示している。Ｓｔｅｐ１１０２では、カメラマイコン１１６は被写体検出結果を被写体検出部１１９から取得する。Ｓｔｅｐ１１０３では、カメラマイコン１１６はＳｔｅｐ１１０２で取得した被写体検出結果に応じてＴＶＡＦ枠を設定する。Ｓｔｅｐ１１０４では、カメラマイコン１１６はＴＶＡＦ信号処理回路１１４からＴＶＡＦ評価値を取得する。Ｓｔｅｐ１１０５では、カメラマイコン１１６は被写体が一方向に移動しているか判定する。一方向に移動していると判定した場合は、Ｓｔｅｐ１１０６へ進み、そうでない場合は、Ｓｔｅｐ１１０９へ進みＴＶＡＦ評価値をレンズマイコン１１５に通信して処理を終える。
【００９６】
Ｓｔｅｐ１１０６では、カメラマイコン１１６は被写体の一方向への移動が続いているか判定する。一方向への移動が続いていると判定した場合は、Ｓｔｅｐ１１０７へ進み山登り命令、山登り方向をレンズマイコン１１５に通信する。そうでなければ、Ｓｔｅｐ１１０８へ進み振幅加算命令をレンズマイコン１１５に通信する。その後、Ｓｔｅｐ１１０９へ進みＴＶＡＦ評価値をレンズマイコン１１５に通信して処理を終える。
【００９７】
次にレンズマイコン１１５内の処理を説明する。ＴＶＡＦのフローチャートは、第一の実施形態の図４と同じである。図１３及び図１４に第一の実施形態の図５及び図６に当たる処理を示す。ここで、前回はレンズマイコン１１５で被写体の大きさの変化を分析してオートフォーカス処理を変更していたのを、カメラマイコン１１６の指示に従って処理を変更するようになっている。Ｓｔｅｐ１２０１、Ｓｔｅｐ１２０２、Ｓｔｅｐ１２０３のみが異なっており、レンズマイコン１１５はそれぞれ図１２で決まったカメラマイコン１１６からの命令に従ってオートフォーカス制御を変更している。
【００９８】
このように、本実施例では、被写体検出部とオートフォーカス部が分かれている交換レンズ方式のオートフォーカスシステムにおいて、被写体の大きさのデータに基づいてオートフォーカス制御の変更をカメラからレンズに送る。これにより、被写体の大きさの変化を利用したオートフォーカスを行うことができるようになり、被写体の移動に対して、追従の早いオートフォーカスを実現することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１０５  フォーカスレンズ
１０６  撮像素子
１０８  カメラ信号処理回路
１０９  モニタ装置
１１２  フォーカス駆動源
１１３  ＴＶＡＦゲート
１１４  ＴＶＡＦ信号処理回路
１１５  レンズマイコン
１１６  カメラマイコン
１１７  レンズユニット
１１８  カメラユニット
１１９  被写体検出部
１２０  信号生成回路
【図１】
2013257406.tif 000003
【図２】
2013257406.tif 000004
【図３】
2013257406.tif 000005
【図４】
2013257406.tif 000006
【図５】
2013257406.tif 000007
【図６】
2013257406.tif 000008
【図７】
2013257406.tif 000009
【図８】
2013257406.tif 000010
【図９】
2013257406.tif 000011
【図１０】
2013257406.tif 000012
【図１１】
2013257406.tif 000013
【図１２】
2013257406.tif 000014
【図１３】
2013257406.tif 000015
【図１４】
2013257406.tif 000016