JP5173676B2 - 自動焦点調整装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子から読み出された電気信号を用いて焦点調整を行う自動焦点調整装置及びその制御方法に関する。

従来の自動焦点調整動作（ＡＦ）では、ファインダとして光学式ファインダ（ＯＶＦ）が使用されている場合も、外部液晶ファインダや電子ビューファインダ（ＥＶＦ）が使用されている場合も、同様の動作が行われていた。一般に、ＯＶＦ時の電力消費量を抑えるために、ＯＶＦ時、ＡＦを行う以前に撮像素子への電源供給を行っていなかった。

図１０は従来の自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。自動焦点調整装置は、まず、光学式ファインダ（ＯＶＦ）に設定されているか否かを確認する (ステップＳ２０１)。

ＯＶＦに設定されていない場合、すなわちＥＶＦに設定されている場合、自動焦点調整装置は撮像素子（ＣＣＤ）の電源をＯＮにする（ステップＳ２０２）。そして、自動焦点調整装置は、撮像素子で光電変換された画像をＥＶＦへ表示（更新）する（ステップＳ２０３）。

自動焦点調整装置は、自動焦点調整などの開始指示釦（ＳＷ１）がオンされたか否かをチェックする（ステップＳ２０４）。ＳＷ１がＯＦＦの場合、自動焦点調整装置はステップＳ２０１の処理に戻る。従って、ＥＶＦが選択されている間、ＣＣＤの電源は常にＯＮされ、ＥＶＦの表示は更新され続ける。一方、ステップＳ２０４でＳＷ１がオンの場合、自動焦点調整装置は後述するステップＳ２０８の処理に進む。

また一方、ステップＳ２０１でＯＶＦが選択されている場合、自動焦点調整装置は撮像素子（ＣＣＤ）の電源をＯＦＦにする（ステップＳ２０５）。そして、自動焦点調整装置は、自動焦点調整などの開始指示釦（ＳＷ１）がオンされたか否かをチェックする（ステップＳ２０６）。

ＳＷ１がＯＦＦの場合、自動焦点調整装置はステップＳ２０１の処理に戻る。従って、ＯＶＦが選択されている間、ＳＷ１がオンになるまでＣＣＤの電源は常にＯＦＦにされている。一方、ステップＳ２０６でＳＷ１がＯＮの場合、自動焦点調整装置は撮像素子（ＣＣＤ）の電源をＯＮにする（ステップＳ２０７）。そして、自動焦点調整装置は、自動焦点調整（ＡＦ）を行う（ステップＳ２０８）。この後、自動焦点調整装置は本処理を終了する。

一般に、コンパクトタイプのデジタルカメラにおけるＡＦは、ＣＣＤから出力される信号の高周波成分が最大となるフォーカスレンズ位置を見つけることにより行われる。なお、ＳＷ１がオンされた場合、ＡＦの他に自動露出調整（ＡＥ）などの動作も行われることが一般的である。

また、ＯＶＦ中とＥＶＦ中とでＡＦの方式を変えることに関しては種々提案されている（特許文献１−７参照）。例えば、特許文献１のデジタルカメラは、スルー画表示の実行中、被写体の焦点検出状態の変化に伴うレンズスキャン動作により、スルー画表示画像の観察不能状態を防止するために、レンズスキャン動作を制限する制御を行う。
特開２００７−４３４９１号公報 特開２００５−２０８３９２号公報 特開２００３−２５００７０号公報 特開２００３―２８３８８６号公報 特開２００３−２７４２５９号公報 特開２００１−２５５４７２号公報 特開２００５―３４８３０２号公報

しかしながら、上記従来の自動焦点調整装置には、以下に掲げる問題があった。一般に、ＯＶＦ時の電力消費量を抑えるために、ＯＶＦ時、自動焦点調整を行う以前に、撮像素子への電源供給を行っていなかった。つまり、自動焦点調整を開始させる旨の指示が撮影者によってなされてから、撮像素子への電源供給が行われた。このため、自動焦点調整自体の時間はＯＶＦ時とＯＶＦ以外の時とで変わらないが、開始指示から自動焦点調整終了までの時間は長くなってしまうという問題があった。

また、特許文献１でも、ＬＣＤ表示中にＴＶＡＦ（コントラストＡＦ）を行うが、ＯＶＦ中には位相差ＡＦを行うので、ＯＶＦ中のＡＦ高速化などに関する記載はなかった。このように、位相差ＡＦなどが不可能な一般的なコンパクトタイプのデジタルカメラにおいて、ＯＶＦ中のＴＶＡＦの高速化に関し、従来解決策が示されていなかった。

そこで、本発明は、光学式ファインダが選択された場合でも、自動焦点調整（ＡＦ）が指示されてから終了するまでの時間を短縮することができる自動焦点調整装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調整装置は、撮影光学系を介して得られる被写体像を光電変換して電気信号にする撮像素子と、前記撮像素子から読み出される前記電気信号から評価値を取得し、前記評価値を用いて合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、前記検出された合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御するフォーカスレンズ制御手段と、前記撮像素子から読み出される前記電気信号による画像を表示する表示手段と、前記被写体像を観察するための光学式ファインダと、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードと、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードとを選択する選択手段とを備え、前記選択手段によって、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合よりも少ない前記電気信号を前記撮像素子から読み出すことを特徴とする。
上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調整装置の制御方法は、撮影光学系を介して得られる被写体像を光電変換して電気信号にする撮像素子と、前記撮像素子から読み出される前記電気信号による画像を表示する表示手段と、前記被写体像を観察するための光学式ファインダとを備えた自動焦点調整装置の制御方法であって、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードと、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードとを選択する選択ステップと、前記選択ステップによって、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合よりも少なく読み出される前記電気信号から評価値を取得し、前記評価値を用いて合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、前記合焦位置検出ステップで検出された合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御するフォーカスレンズ制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明の自動焦点調整装置及びその制御方法によれば、撮像素子から読み出される電気信号を表示手段に表示しないモードが選択された場合、撮像素子から読み出される電気信号を表示手段に表示するモードが選択された場合と異なる方法で合焦位置を検出する。従って、撮像素子から読み出される電気信号を表示手段に表示しないモードが選択された場合でも、撮影準備である自動焦点調整（ＡＦ）が指示されてから終了するまでの時間を短縮することができる。

本発明の自動焦点調整装置及びその制御方法の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の自動焦点調整装置は撮像装置に適用される。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、これらのレンズ群等からなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する絞り４、およびこれらを収容する撮影レンズ鏡筒３１を有する。

また、撮像装置１は、撮影光学系を透過して結像した被写体像を光電変換する固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）５、およびこのＣＣＤ５によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路６を有する。

また、撮像装置１は、この撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変化するＡ／Ｄ変換回路７、およびこのＡ／Ｄ変換回路７の出力を受けてこの画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）８を有する。

また、撮像装置１は、このＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに、再生出力に適する形態の画像信号に変換するＤ／Ａ変換回路９、およびこの画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）１０を有する。このＬＣＤ１０は電子ビューファインダとして使用される画像表示装置である。

また、撮像装置１は、半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリ１２、および圧縮回路と伸長回路とからなる圧縮伸長回路１１を有する。圧縮回路は、ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ１２への記憶に適した形態とするために、画像データの圧縮処理や符号化処理を施す。また、伸長回路は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生・表示等を行う際に最適な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す。

また、撮像装置１は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路１３、およびＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うスキャンＡＦ処理回路１４を有する。また、撮像装置１は、演算用のメモリを内蔵し、撮像装置１の制御を行うＣＰＵ１５を有する。

また、撮像装置１は、所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）１６、ＣＣＤドライバ１７、絞り４を駆動する絞り駆動モータ２１、および絞り駆動モータ２１を制御する第１モータ駆動回路１８を有する。

また、撮像装置１は、フォーカスレンズ群３を駆動するフォーカス駆動モータ２２、およびフォーカス駆動モータ２２を制御する第２モータ駆動回路１９を有する。また、撮像装置１は、ズームレンズ群２を駆動するズーム駆動モータ２３、およびズーム駆動モータ２３を制御する第３モータ駆動回路２０を有する。

また、撮像装置１は、各種のスイッチ群からなる操作スイッチ２４、電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭ２５、電池２６、ストロボ発光部２８、およびストロボ発光部２８の閃光発光を制御するスイッチング回路２７を有する。ＥＥＰＲＯＭ２５には、各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている。

また、撮像装置１は、警告表示などを行うＬＥＤなどの表示素子２９、音声によるガイダンスや警告などを行うためのスピーカ３０、ＬＥＤなどの光源で構成されるＡＦ補助光３３、およびＡＦ補助光３３を駆動するためのＡＦ補助光駆動回路３２を有する。また、撮像装置１は、手振れなどを検出する振れ検出センサ３５、および振れ検出センサ３５の信号を処理する振れ検出回路３４を有する。

なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリとしては、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリが適用される。その他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。

また、操作スイッチ２４には、撮像装置１を起動させ、電源供給を行うための主電源スイッチ、撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチ、および再生動作を開始させる再生スイッチが設けられている。また、撮影光学系のズームレンズ群２を移動させ、ズームを行わせるズームスイッチ、光学式ファインダ（ＯＶＦ）と電子ビューファインダ（ＥＶＦ）の切り替えスイッチ等が設けられている。

レリーズスイッチは、撮影動作に先立って行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第１ストロークのＳＷ（ＳＷ１）と、実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第２ストロークのＳＷ（ＳＷ２）との二段スイッチから構成される。このＳＷ１のオン操作によって、後述する撮影準備（自動焦点調整動作）が指示される。

また、撮像装置１には、光学式ファインダ４５が設けられている。光学式ファインダ（ＯＶＦ）４５と、電子ビューファインダ（ＥＶＦ）として使用されるＬＣＤ１０とは、手動あるいはＣＰＵ１５によって選択的に切り替え可能である。そして、後述するように、ＣＰＵ１５は、ＯＶＦあるいはＥＶＦが選択されていることを検知する。

上記構成を有する撮像装置１の動作を示す。まず、撮像装置１の撮影レンズ鏡筒３１を透過した被写体光束は、絞り４によってその光量が調整された後、ＣＣＤ５の受光面に結像する。この被写体像は、ＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され、撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。

この画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路７に出力され、デジタル信号（画像データ）に変換された後、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力されてアナログ信号に変換され、表示に適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤに画像として表示される。

一方、ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、圧縮伸長回路１１にも出力される。この圧縮伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。

また、例えば、操作スイッチ２４のうち、再生スイッチ（図示せず）が操作されてオン状態になると、再生動作が開始する。再生動作では、記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは、圧縮伸長回路１１に出力され、伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、ＶＲＡＭ８に出力されて一時的に記憶される。さらに、この画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力されてアナログ信号に変換され、表示に適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。

他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、ＶＲＡＭ８とは別にＡＥ処理回路１３およびスキャンＡＦ処理回路１４に対しても出力される。まず、ＡＥ処理回路１３では、入力されたデジタル画像信号を受け、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。

また、スキャンＡＦ処理回路１４では、入力されたデジタル画像信号を受け、画像データの高周波成分がハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等を介して抽出され、さらに累積加算等の演算処理が行われ、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。

具体的に、スキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域に相当する画像データの高周波成分を、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等を介して抽出し、さらに累積加算等の演算処理を行う。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。このＡＦ領域として指定される場合には、中央部分の一箇所である場合、中央部分とそれに隣接する複数箇所である場合、離散的に分布する複数箇所である場合などがある。

このように、スキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出手段の役割を担っている。

一方、ＴＧ１６から所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６およびＣＣＤドライバ１７に出力されている。ＣＰＵ１５は、このタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また、撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらに、ＣＣＤドライバ１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受け、これに同期してＣＣＤ５を駆動する。

また、ＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９および第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。そして、ＣＰＵ１５は、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２およびズーム駆動モータ２３を介して、それぞれ絞り４、フォーカスレンズ群３およびズームレンズ群２を駆動する。すなわち、ＣＰＵ１５は、ＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき、第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正に調整するＡＥ制御を行う。また、ＣＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値信号に基づき、第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また、操作スイッチ２４のうちズームスイッチ（図示せず）が操作された場合、ＣＰＵ１５は、この操作を受けると、第３モータ駆動回路２０を制御してズーム駆動モータ２３を駆動する。そして、ＣＰＵ１５は、ズームレンズ群２を移動させ、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

図２および図３は撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＥＥＰＲＯＭ２５に格納されており、ＣＰＵ１５によって実行される。なお、本実施形態では、フォーカスレンズ群（単に、フォーカスレンズともいう）３を所定位置に駆動しながらＡＦ評価値を取得する動作を「スキャン」と言い、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズの位置の間隔を「スキャン間隔」と言う。また、ＡＦ評価値を取得する数を「スキャンポイント数」と言い、ＡＦ評価値を取得する範囲を「スキャン範囲」と言う。また、撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置１の動作モードが撮影（録画）モードにある時、撮影処理シーケンスが実行される。

まず、ＣＰＵ１５はＣＣＤ５に電源を供給して撮像を可能にする（ステップＳ１）。ＣＰＵ１５は、ＯＶＦ（光学式ファインダ）に設定されているか否かを確認する（ステップＳ２）。

ＯＶＦに設定されていない場合、つまりＥＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はステップＳ１４の処理に進む。

一方、ＯＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する（ステップＳ３）。ここで、ＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する動作について説明する。

まず、ＣＣＤの読み出しモードを部分読み出しモードに変更することから始める。そして、ＣＰＵ１５は、ＴＧ１６からＣＣＤドライバ１７を介してＣＣＤに与える読み出しパルスをつぎのように制御する。読み出しパルスを実際に与えるのは、実際にＣＣＤから画素データ（電気信号）の読み出し時である（図２のステップＳ４など）。

ＣＣＤから画素データを読み出す際、まず読み飛ばし垂直転送パルスを与える。その数は読み出し領域（ここでは、ＡＦ領域の位置）に依存する。ＡＦ領域がＮ１ライン目からＮ２ライン目までの場合、読み飛ばし垂直転送パルスをＮ１−１個与える。そして、Ｎ１ライン目を読み出すために垂直転送パルスを与える。読み飛ばし垂直転送パルスと垂直転送パルスとでは、そのパルス幅が異なる。しかし、ＣＣＤ読み出しモードの仕様によってはパルス幅が等しい場合もある。

垂直転送パルスを与えた後、読み飛ばし水平転送パルスを与える。その数は読み出し領域（ここでは、ＡＦ領域の位置）に依存する。ＡＦ領域がＭ１画素目からＭ２画素目までの場合、読み飛ばし水平転送パルスをＭ１−１個与える。そして、Ｍ１画素からＭ２画素までの画素を読み出すために水平転送パルスを与える。その数はＭ２−Ｍ１＋１個である。読み飛ばし水平転送パルスと水平転送パルスとでは、そのパルス幅が異なる。しかし、ＣＣＤ読み出しモードの仕様によってはパルス幅が等しい場合もある。

その後、その残りの領域を読み飛ばすために読み飛ばし水平転送パルスを残りの画素数分与える。水平方向の画素数がＰ個の場合、その数はＰ−Ｍ２個である。

この水平方向の読み出し動作をＮ２ライン目まで同様に行う。すなわち、垂直転送パルスを与えた後、読み飛ばし水平転送パルスをＭ１−１個、水平転送パルスをＭ２−Ｍ１＋１個、読み飛ばし水平転送パルスをＰ２−Ｍ２個与える動作を、Ｎ２ライン目まで全部でＮ２−Ｎ１＋１回行う。

その後、残りのライン数分読み飛ばすために、読み飛ばし垂直転送パルスを残りのライン数分与える。垂直方向のライン数がＱラインの場合、その数はＱ−Ｎ２個である。

ステップＳ３におけるＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する動作を終えると、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤのＡＦ領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてステップＳ５で行う５点スキャン時の露出を決定する（ステップＳ４）。

なお、他のステップ（例えば、Ｓ９、Ｓ１３）においてスキャンを行う際も、ステップＳ４と同様、事前にＣＣＤのＡＦ領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてスキャン時の露出を決定しているが、説明を簡略化するために本フローチャートでは省略する。

ＣＰＵ１５は、５点スキャン時の露出が決定されると、５点スキャンを行う（ステップＳ５）。この５点スキャンでは、文字通り５点のＡＦ評価値を取得することが行われる。ＣＣＤの読み出し領域はＡＦ領域に限定されているので、このＡＦ評価値を求める際に用いられる画素データも、ＡＦ領域に相当する画素の部分のみにＣＣＤ駆動パルスを与えることで、読み出される。

この５点スキャンは微小なスキャン範囲において行われる。図４はスキャン範囲を示すグラフである。例えば、「Ａ １」位置から「Ｂ１」位置までの範囲をスキャンする。スキャン間隔は、例えば、そのズームポジションにおける開放深度の５倍程度に設定される。

ステップＳ５で行われる合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理の概略を説明する。スキャンＡＦは、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。

ＣＰＵ１５は、フォーカス駆動モータ２２を駆動する第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３をスキャン開始位置まで駆動する。ここで、スキャン開始位置は、全域スキャンの場合、無限遠に相当する図４の「Ａ４」の位置である。また、ステップＳ５の５点スキャンの場合、スキャン開始位置は、図４の「Ａ１」の位置である。各々の撮影モードにおいて設定されるスキャン終了位置は、全域スキャンの場合、至近距離に相当する図４の「Ｂ４」位置である。また、ステップＳ５の５点スキャンの場合、スキャン終了位置は、図４の「Ｂ１」の位置である。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）を取得する。そして、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値信号から、それが最大になる位置（図４の「Ｃ」位置）を求め、その位置にフォーカスレンズ群３を駆動する。

このスキャンＡＦ処理回路１４の出力の取得は、スキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の停止位置で行われず、所定ステップ毎に行われる。この場合、図４のａ１、ａ２、ａ３点において、ＡＦ評価値信号が取得される。このような場合、ＡＦ評価値信号が最大値となった点とその前後の点とから、合焦位置「Ｃ」は計算によって求められる。このように、ステップＳ５の処理は合焦位置検出手段の一例である。

ＣＰＵ１５は、このような補間計算を行い、ＡＦ評価値信号が最大値となる点（図４の合焦位置「Ｃ」）を求める前にＡＦ評価値信号の信頼性を評価する合焦判定を行う（ステップＳ６）。その信頼性が十分である場合、ＣＰＵ１５はＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める。一方、ＡＦ評価値信号の信頼性を評価した結果、その信頼性が低い場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める処理を行わず、定点と呼ばれるスキャン範囲内の適当な位置にフォーカスレンズ位置を制御する。

また、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）のＯＮ後に行われたスキャンにおいて、信頼性評価の結果に応じて、ＣＰＵ１５はＡＦＯＫ表示またはＡＦＮＧ表示を行う。信頼性が十分な場合、ＣＰＵ１５は、表示素子（ＬＥＤ）２９を点灯したり、ＬＣＤ１０に緑の枠を表示することで、ＡＦＯＫ表示を行う。また、ＡＦ評価値信号の信頼性を評価した結果、その信頼性が低い場合、ＣＰＵ１５は、表示素子２９を点滅表示させたり、ＬＣＤ１０に黄色の枠を表示することで、ＡＦＮＧ表示を行う。

なお、この合焦判定は、取得されたＡＦ評価値が山状になっており、そのピークが検出可能か否かを判定することにより行われる。この詳細は、特開２００４−１０１７６６号公報に記載されているので、その説明を省略する。

ステップＳ６で、この微小範囲における５点スキャンで合焦した場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１０の処理に進む。一方、非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、ＳＷ１がオンされたか否かの判定を行う（ステップＳ７）。

ＳＷ１がオンされたと判定された場合、ＣＰＵ１５はステップＳ１８の処理に進む。この場合、まだ合焦位置を検出できていないので、ＣＰＵ１５は、合焦位置を検出するために全域スキャンを行う（ステップＳ１８）。すなわち、ＣＰＵ１５は、被写体距離無限遠に相当するフォーカスレンズ位置からそれぞれの状態で合焦可能な最至近距離に相当するフォーカスレンズ位置までの範囲をスキャンする。これは、図４のフォーカスレンズ位置「Ａ４」からフォーカスレンズ位置「Ｂ４」までスキャンすることに相当する。この後、ＣＰＵ１５は後述するステップＳ１９の処理に進む。

一方、ステップＳ７でＳＷ１がＯＦＦと判定された場合、ＣＰＵ１５はスキャン範囲の変更を行う（ステップＳ８）。このスキャン範囲の変更では、スキャンポイント数を増やすことで、スキャン範囲を拡げることが行われる。すなわち、ステップＳ５の５点スキャンは微小なスキャン範囲において行われ、その結果、合焦位置を検出できなかったわけであるから、ここでは、スキャン間隔を変えずにスキャンポイント数を＋４増やすことで、その分、スキャン範囲を拡げる。

例えば、ステップＳ５で±１０深度程度をスキャン範囲としていた場合、ステップＳ８のスキャン範囲の変更では、±２０深度程度をスキャン範囲とする。変更されたスキャン範囲は、図４の「Ａ２」位置〜「Ｂ２」位置の範囲、あるいは「Ａ３」位置〜「Ｂ３」位置の範囲に相当する。但し、拡大したスキャン範囲が全域を越える場合、全域をスキャン範囲とする。

そして、ＣＰＵ１５は、この変更されたスキャン範囲をスキャンする（ステップＳ９）。その後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ６の処理に戻り、合焦判定を行う。スキャン範囲を拡げても合焦できない場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ７で再びＳＷ１がオンされたか否かの判定を行う。ＯＮの場合、前述したように、ＣＰＵ１５はステップＳ１８の処理を行う。

一方、ＯＦＦの場合、ＣＰＵ１５は再びステップＳ８でスキャン範囲の変更を行う。既に、スキャン範囲を±１５深度程度に拡げているので、ここでは、更にスキャン間隔を変えずにスキャンポイント数を＋８増やし、スキャン範囲を±４０深度程度とする。但し、拡大したスキャン範囲が全域を越える場合、全域をスキャン範囲とすることは前回と同じである。

そして、前回と同様、ＣＰＵ１５は、ステップＳ９でこのスキャン範囲をスキャンし、ステップＳ６の処理に戻って合焦判定を行う。ＣＰＵ１５は、この一連の動作を合焦するか、それともＳＷ１がオンされるまで行う。

一方、ステップＳ６の合焦判定で合焦と判定された場合、ＣＰＵ１５は、輝度変化を監視する（ステップＳ１０）。輝度変化がない場合、ＣＰＵ１５は、パンニングの発生を監視する（ステップＳ１１）。ここで、輝度変化の監視は、ＣＰＵ１５がＣＣＤの読み出し領域における輝度値の累積加算演算値を随時演算し、その値をステップＳ１０の処理に移行する際に演算したＣＣＤの読み出し領域における輝度値の累積加算演算値と比較することで行われる。すなわち、ＣＰＵ１５は、随時演算される累積加算演算値と移行時の累積加算演算値との差の絶対値を求め、その値が所定値以上になった場合、輝度変化が生じたと判定し、ステップＳ４の処理に戻る。

また、パンニング発生の監視は、ＣＰＵ１５が振れ検出センサ３５の出力を振れ検出回路３４を介して読み込み、その値を所定値と比較することで行われる。振れ検出センサとして、一般的に振動ジャイロと呼ばれる角速度センサが用いられる。振動ジャイロは、直交する方向に２つ用いられ、ピッチ方向およびヨー方向の２軸の角速度が求められる構成になっている。振れ検出センサ３５（振動ジャイロ）の出力は振れ検出回路３４に入力し、振れ検出回路３４において角変位に変換される。パンニング発生の監視は、この角変位をステップＳ１１の処理への移行時からピッチ方向およびヨー方向毎に累積演算し、その累積値のいずれかが所定値を越えた場合、パンニングが発生したと判定し、ＣＰＵ１５はステップＳ４の処理に戻る。

ステップＳ１０、Ｓ１１において、輝度変化もパンニングも発生しない場合、ＣＰＵ１５は、ＳＷ１がオンになるか否かをチェックする（ステップＳ１２）。ＳＷ１がオンにならない場合、つまり、撮影準備の指示前、ＣＰＵ１５は輝度変化およびパンニング発生の監視を継続する。なお、パンニングの監視に動きベクトルを利用しても構わない。周知のように、動きベクトルは前後の画像の相関演算を行うことで、画像の中の注目部分の画像中での動き量を画素単位で検出する方法に用いられるものである。この動きベクトルを求め、その値が監視移行時より所定値以上になった場合、ＣＰＵ１５はパンニングが発生したと判定する。

ステップＳ１２でＳＷ１がオンになった場合、ＣＰＵ１５は５点スキャンを行う（ステップＳ１３）。このスキャンは、ステップＳ６の判定で既に合焦状態になっているので、その後の微小なピント位置変化を検出し、合焦位置を修正するためのものである。ＣＰＵ１５は、ステップＳ５と同様、５点のＡＦ評価値を取得して合焦位置を求める。そして、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズ群３の位置を制御する（ステップＳ１９）。この処理はフォーカスレンズ制御手段の一例である。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。なお、ステップＳ１３の処理は第２の合焦位置検出ステップの一例である。

ここで、ＣＣＤの読み出し領域はＡＦ領域に限定されているので、このＡＦ評価値を求める際に用いられる画素データも、ＡＦ領域に相当する画素の部分のみにＣＣＤ駆動パルスを与えることで、読み出される。

この５点スキャンは微小なスキャン範囲において行われる。例えば、図４の「Ａ １」位置から「Ｂ１」までの範囲をスキャンする。スキャン間隔は、例えば、そのズームポジションにおける開放深度の５倍程度に設定される。

このように、輝度変化やパンニングを監視することは、撮影者によるフレミングの完了をチェックすることに繋がる。輝度変化やパンニング（カメラの動き量）が小さいということは既にフレミングを完了したことを表している。本実施形態では、スキャンＡＦで合焦した直後にフレミングが完了したか否かをチェックし、完了している場合、ＳＷ１オン後のスキャンＡＦの範囲を微調整の範囲に留めているので、ＳＷ１オン後のスキャンＡＦが高速化される。

一方、ステップＳ２でＥＶＦ（電子ビューファインダ）に設定されている場合、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤ読み出し領域を全域に設定する（ステップＳ１４）。このＣＣＤ読み出し領域を全域に設定する動作は、まず、ＣＣＤの読み出しモードを全域読み出しモードにすることから始める。そして、ＣＰＵ１５は、ＴＧ１６からＣＣＤドライバ１７を介してＣＣＤ５に与える読み出しパルスをつぎのように制御する。読み出しパルスを実際に与えるのは、実際にＣＣＤから画素データを読み出す時である（図２のステップＳ１５、Ｓ１６など）。ＣＣＤから画素データを読み出す際、１ライン目を読み出すために垂直転送パルスを与える。垂直転送パルスを与えた後、１画素以降を読み出すために水平転送パルスを与える。その数はＯＢを含む水平の画素数と同じである。この水平方向の読み出し動作を２ライン以降も同様に全ラインについて行う。

ＣＰＵ１５は、ＣＣＤの全領域内の画素を読み出し（ステップＳ１５）、その画素データを用いてＥＶＦ表示の露出を決定する（ステップＳ１６）。このステップＳ１６の処理では、撮影レンズ鏡筒３１を透過してＣＣＤ５に結像した像はＬＣＤ１０に画像として表示される。すなわち、ステップＳ１５で決定した露出でＣＣＤ５に結像した被写体像は、ＣＣＤ５によって光電変換され、電気的な信号に変換された後、撮像回路６に出力される。

撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成された後、Ａ／Ｄ変換回路７に出力される。Ａ／Ｄ変換回路７でデジタル信号（画像データ）に変換されると、その画像データはＶＲＡＭ８に一時的に格納される。

ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力され、アナログ信号に変換される。さらに、表示に適した形態の画像信号に変換された後、この画像信号はＬＣＤ１０に画像として表示される。

ＣＰＵ１５は、レリーズスイッチの状態を確認する（ステップＳ１７）。ＣＰＵ１５は、撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）がオン状態になるまで、ステップＳ２以降の処理を行い、オン状態になったことを確認すると、スキャンＡＦ処理（全域スキャン）を行う（ステップＳ１８）。

ＣＰＵ１５は、フォーカス駆動モータ２２を駆動する第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御する。そして、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置（図４の「Ａ４」位置）から各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図４の「Ｂ４」位置）まで駆動する。

そして、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動しながらスキャンＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値信号から、それが最大になる位置（図４の「Ｃ」位置）を求める。 ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値信号が最大値となる点（図４の「Ｃ」位置）を求める前にＡＦ評価値信号の信頼性を評価する。その信頼性が十分である場合、ＣＰＵ１５はＡＦ評価値信号が最大値となる点を求め、ＡＦＯＫ表示を行う。そして、ステップＳ１９において、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズ群３の位置を制御する。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。一方、ＡＦ評価値信号の信頼性を評価した結果、その信頼性が低い場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める処理を行わず、ＡＦＮＧ表示を行う。なお、ステップＳ１７でＳＷ１がオンされた後、ステップＳ１８で全域スキャンを行う処理は、第１の合焦位置検出ステップの一例である。

このように、第１の実施形態の撮像装置は、ＯＶＦの場合、スキャンＡＦを行う際のＣＣＤからの読み出し領域を狭くすることができる。従って、その分、ＣＣＤの読み出し時間を短くすることができ、スキャンＡＦを高速化することが可能になる。特に、ＳＷ１オン前にスキャンＡＦを実行し、一旦、合焦状態にしておくことにより、ＳＷ１オン後のスキャンＡＦの範囲を狭くすることができ、スキャンＡＦの高速化が可能になる。

また、フレミングの完了を監視し、フレミングが完了していない場合でも、ＳＷ１オン前にスキャンＡＦを行っているので、ＳＷ１オン時には常に合焦に近い状態を維持することができる。従って、ＳＷ１オン後のスキャンＡＦの範囲を狭くすることができ、スキャンＡＦの高速化が可能になる。

また、ＯＶＦの場合、ＡＦ領域が最適になるように露出を決めているので、ＡＦ領域の露出が最適化される。従って、逆光時など、ＥＶＦで画面全体を最適化したときに比べ、ＡＦ領域の主被写体の輝度が最適される。これにより、黒くつぶれることがなくなり、ＡＦの精度およびＡＦ能力が向上する。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の撮像装置は、ＥＶＦ（電子ビューファインダ）時においても、ＳＷ１オン前に、ＣｏｎｔｉＡＦと呼ばれる、微小なスキャンを中心としたスキャンＡＦを実行する点で、前記第１の実施形態と異なる。ＣｏｎｔｉＡＦにおける微小なスキャンは、そのスキャン幅が微小なため、ＥＶＦ上でフォーカスが変化していることをほとんど認識することができず、ＥＶＦの見栄えを損なうことの無いスキャンＡＦ方式である。なお、第２の実施形態の撮像装置の構成は前記第１の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。

図５および図６は第２の実施形態の撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＥＥＰＲＯＭ２５に格納されており、ＣＰＵ１５によって実行される。

まず、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤ５に電源を供給して撮像を可能にする（ステップＳ２１）。ＣＰＵ１５は、ＯＶＦ（光学式ファインダ）に設定されているか否かを確認する（ステップＳ２２）。ＯＶＦに設定されていない、つまりＥＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はステップＳ３６の処理に進む。

一方、ＯＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する（ステップＳ２３）。このＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する際の具体的な方法は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、第２の実施形態では、水平方向に画素加算しない読み出しモードを選択している点で、前記第１の実施形態とは異なる。また、低照度時に十分な信号レベルを確保するため画素加算を行うが、この場合も水平方向には画素加算を行わずに、垂直方向の隣接する画素について加算を行う。また、いわゆるγ特性も直線に近いものにし、ＡＦ評価値が出やすいようにしている。

ＣＰＵ１５は、ＣＣＤのＡＦ領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてステップＳ２５で行うスキャン時の露出を決定する（ステップＳ２４）。

なお、他のステップ（例えば、Ｓ３２）においてスキャンを行う際も、ステップＳ２４と同様、事前にＣＣＤのＡＦ領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてスキャン時の露出を決定しているが、説明を簡略化するために本フローチャートでは省略する。

このスキャンは、初期状態において現在のフォーカスレンズ位置を中心とした前後５点でＡＦ評価値を取得する５点スキャンである。例えば、ＣＰＵ１５は、図４の「Ａ １」位置から「Ｂ１」位置までの範囲をスキャンする（ステップＳ２５）。スキャン間隔は、例えば、そのズームポジションにおける開放深度の５倍程度に設定される。また、ＣＣＤの読み出し領域はＡＦ領域に限定されているので、このＡＦ評価値を求める際に用いられる画素データも、ＡＦ領域に相当する画素の部分のみ読み出される。

ＣＰＵ１５は、このスキャンで合焦したか否かを判定する（ステップＳ２６）。このスキャンで合焦した場合、ＣＰＵ１５はステップＳ２８の処理に進む。一方、非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、スキャン範囲の変更を行う（ステップＳ２７）。

このスキャン範囲の変更では、スキャンポイント数を増やすことで、スキャン範囲を拡げることが行われる。すなわち、ステップＳ２５のスキャン範囲では、合焦位置を検出できなかったわけであるから、ここでは、スキャン間隔を変えずにスキャンポイント数を＋４増やすことで、その分、スキャン範囲を拡げる。

例えば、ステップＳ２５で±１０深度程度をスキャン範囲としていた場合、ステップＳ２７のスキャン範囲の変更では、±２０深度程度をスキャン範囲とする。変更されたスキャン範囲は、図４の「Ａ２」位置〜「Ｂ２」位置の範囲、あるいは「Ａ３」位置〜「Ｂ３」位置の範囲に相当する。但し、拡大したスキャン範囲が全域を越える場合、全域をスキャン範囲とする。

そして、ＣＰＵ１５は、ＳＷ１がオンされたか否かの判定を行う（ステップＳ３１）。ＳＷ１がオンされていない場合、いくつかのステップ処理を経由した後、ＣＰＵ１５はこのスキャン範囲をステップＳ２５でスキャンする。そして、ステップＳ２６で再び非合焦となった場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ２７で再びスキャン範囲の拡大を行う。

一方、ステップＳ３１でＳＷ１がオンされたと判定された場合、ＣＰＵ１５は５点スキャンを行う（ステップＳ３２）。この５点スキャンの詳細は、前記第１の実施形態のステップＳ５の５点スキャンと同様である。

この後、ＣＰＵ１５は合焦判定を行う（ステップＳ３３）。合焦している場合、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズ群３の位置を制御する（ステップＳ３５）。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。

一方、ステップＳ３３で非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、合焦位置を検出するために、全域スキャンを行う（ステップＳ３４）。すなわち、ＣＰＵ１５は、被写体距離無限遠に相当するフォーカスレンズ位置からそれぞれの状態で合焦可能な最至近距離に相当するフォーカスレンズ位置までをスキャンする。このスキャンは、図４のフォーカスレンズ位置である「Ａ４」位置から「Ｂ４」位置までスキャンすることに相当する。

ＳＷ１オン後に行われたスキャンにおいては、前記第１の実施形態と同様、ＣＰＵ１５は、合焦・非合焦の結果に応じて、ＡＦＯＫ表示またはＡＦＮＧ表示を行う。合焦の場合、ＣＰＵ１５は表示素子２９を点灯したり、ＬＣＤ上に緑の枠を表示すること等でＡＦＯＫ表示を行う。また、非合焦の場合、ＣＰＵ１５は表示素子２９を点滅表示したり、ＬＣＤ上に黄色の枠を表示すること等でＡＦＮＧ表示を行う。なお、この合焦判定は、取得されたＡＦ評価値が山状になっており、そのピークが検出可能か否かを判定することにより、行われる。この合焦判定の詳細は特開２００４−１０１７６６号公報に記載されているので、ここではその説明を省略する。そして、ステップＳ３５において、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズ群３の位置を制御する。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。

一方、ステップＳ２６の合焦判定で合焦と判定された場合、ＣＰＵ１５は、合焦した際のスキャン範囲が微小範囲、すなわち初期状態の現在のフォーカスレンズ位置を中心とした前後５点範囲であったか否かを判定する（ステップＳ２８）。初期状態の範囲でない場合、すなわち広い範囲をスキャンした場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ２７でスキャン範囲の変更を行う。この場合の変更は、前述した変更とは違い、スキャン範囲を初期状態、すなわち５点スキャンの範囲に戻す変更である。

その後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ３１でＳＷ１がオンしたか否かの判定を行い、オンされていない場合、いくつかのステップ処理を経由した後、初期化されたスキャン範囲をステップＳ２５でスキャンする。そして、合焦となった場合、ＣＰＵ１５はステップＳ２８からステップＳ２９の処理に進む。

ＣＰＵ１５は、初期状態のスキャン範囲で合焦した場合、輝度変化を監視する（ステップＳ２９）。輝度変化があった場合、ＣＰＵ１５はステップＳ２４の処理に戻り、一方、輝度変化がない場合、ＣＰＵ１５は、パンニングの発生を監視する（ステップＳ３０）。このパンニングの監視の詳細は前記第１の実施形態と同様である。パンニングの発生があった場合、ＣＰＵ１５はステップＳ２４の処理に戻り、一方、輝度変化もパンニングも発生していない場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ３１でＳＷ１がオンになるか否かをチェックする。

一方、ステップＳ２２でＥＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はＣＣＤ読み出し領域を全域に設定する（ステップＳ３６）。この場合、ＣＰＵ１５は、読み出しモードを、ＯＶＦの場合と異なり、ＥＶＦの見栄えを考慮して、水平方向に画素加算を行うモードに設定する。

ＣＰＵ１５は、ＣＣＤの全領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてステップＳ３８で行うＥＶＦ表示の露出を決定する（ステップＳ３７）。ＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過してＣＣＤ５上に結像した像をＬＣＤ１０に画像として表示する（ステップＳ３８）。

そして、ＣＰＵ１５は、ＣｏｎｔｉＡＦと呼ばれる、微小なスキャンを中心としたスキャンＡＦを実行する（ステップＳ３９）。ＣｏｎｔｉＡＦの動作中（図７）にＳＷ１オン信号が検出された場合、ＣＰＵ１５は、動作を中断し、ステップＳ３１の処理へ制御を移す。

図７はＣｏｎｔｉＡＦの動作手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、微小駆動という動作を行う（ステップＳ５１）。この動作では、フォーカスレンズの移動量が静止画撮影時の開放深度の半分ほどの量である。また、移動方向は、前回の取得されたＡＦ評価値より今回取得されたＡＦ評価値が増加している場合に前回と同一方向であり、減少している場合に逆方向である。

ＣＰＵ１５は微小駆動の結果から方向判別を行う（ステップＳ５２）。微小駆動において所定回数同一方向にフォーカスレンズが移動された場合、ＣＰＵ１５はその移動方向に合焦位置があると判断することができる。すなわち、その方向に合焦位置があると判断できるので、フォーカスレンズの移動方向が判別可能となる。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズの移動方向の判別が可能であるか否かを判定する（ステップＳ５３）。方向判別可能な場合、ＣＰＵ１５はステップＳ５７の処理に進む。一方、方向判別不可能な場合、ＣＰＵ１５はステップＳ５４の処理に進む。

ここで、方向判別不可能な理由として、２つのケースが考えられる。その１つは、合焦位置付近にフォーカスレンズが位置しているので、合焦位置（ＡＦ評価値ピーク位置）をまたいでフォーカスレンズ移動しているためＡＦ評価値が増加する方向が定まらないケースである。

もう１つは、合焦位置から遠く離れた位置にフォーカスレンズがあるので、ＡＦ評価値が非常に小さく、ノイズ等の影響を受けて変動しているためＡＦ評価値が増加する方向が定まらないケースである。

１つ目のケースの場合、ＡＦ評価値のピークを越えたときにＡＦ評価値が増加から減少に転じるわけであるから、増加から減少に転じる位置は常に一定になる。そして、フォーカスレンズの移動方向が反転する区間にＡＦ評価値が最大（極大）になる位置が存在する。

２つ目のケースの場合、ノイズ等の影響を受けてＡＦ評価値が変動しているため、フォーカスレンズの移動方向が反転する位置が不定である。従って、ＡＦ評価値が最大（極大）になる位置も反転区間内に入るとは限らない。

そこで、方向判別不可能な場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値が極大になる位置が、フォーカスレンズの移動方向が反転する区間内にあるか否かの判定を行う（ステップＳ５４）。区間内な極大値がある場合、ＣＰＵ１５はピークを検出したと判断し、ステップＳ５５の処理に進む。一方、区間内の極大値がない場合、ＣＰＵ１５はピークを検出できないと判断し、ステップＳ５９の処理に進む。

ピークを検出した場合、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３をＡＦ評価値が極大となる位置へ移動し、停止させる（ステップＳ５５）。そして、ＣＰＵ１５は、状態変化の監視を行う（ステップＳ５６）。この状態変化の監視はつぎのように行われる。ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値および被写体輝度を状態変化の監視に最初に移行した際に記録し、この記録したＡＦ評価値および被写体輝度とその時々のＡＦ評価値および被写体輝度とを比較する。そして、ＣＰＵ１５は、その差の絶対値が所定値以内である場合、状態変化はないと判断し、ステップＳ５５の処理に戻る。一方、所定値を越える場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ５１の処理に戻り、微小駆動動作を行う。

一方、ステップＳ５４でピークが検出できない場合、ＣＰＵ１５は往復スキャンを行う（ステップＳ５９）。この動作は、つぎのように行われる。ＣＰＵ１５はその時点のフォーカスレンズ位置から無限遠端へ向かってフォーカスレンズを移動させた後、移動方向を反転し、至近端へ向かってフォーカスレンズを移動させる。そして、ＣＰＵ１５は、再度、至近端で移動方向を反転し、移動前のフォーカスレンズ位置までフォーカスレンズを移動させながらＡＦ評価値を取得する。これにより、合焦位置から遠く離れた位置にフォーカスレンズがあっても、合焦位置（ＡＦ評価値ピーク位置）を見つけることができる。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ５９の往復スキャンの結果から、ＡＦ評価値のピーク位置を求める（ステップＳ６０）。そして、ＣＰＵ１５は、その位置にフォーカスレンズを駆動し、停止させる（ステップＳ６１）。一方、ステップＳ６０でピークが検出できない場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ６１でそれぞれのズームポジション毎に定められたフォーカスレンズ移動位置（定点）にフォーカスレンズを駆動し、停止させる。コントラストの殆どない被写体を見た場合など、この様なことになることがある。この後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ５６の状態変化を監視する処理に進む。

一方、ステップＳ５３で方向判別可能と判断された場合、ＣＰＵ１５は山登り動作を行う（ステップＳ５７）。既に合焦位置のある方向はわかっているので、ＣＰＵ１５は、その方向へフォーカスレンズを移動し、ピークを検出する動作を、ピークが検出されるまで行う（ステップＳ５８）。

フォーカスレンズの移動の速度は合焦度合いによって変えられ、合焦位置に近づくに従って遅くなるようにされている。ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値の極大値から一定量ＡＦ評価値が減少すると、ピークを検出したと判定し、検出したピーク位置にフォーカスレンズを戻し停止させる。そして、ピーク位置が検出されると、ＣＰＵ１５は、ステップＳ５１の処理に戻り、微小駆動の動作に移行する。

このように、第２の実施形態の撮像装置は、ＯＶＦの場合、ＳＷ１オン前にスキャンＡＦを実行し、一旦、合焦状態にしておくことで、ＳＷ１オン後のスキャンＡＦの範囲が狭い状態でも確実に合焦させることができ、スキャンＡＦの高速化が可能になる。

また、撮像装置は、ＡＦを行う場合のＣＣＤの読み出しモードとして、水平方向に画素加算しない読み出しモードを選択する。この読み出しモードでは、撮像装置は、低照度時、十分な信号レベルを確保するために画素加算を行うが、水平方向に画素加算を行わずに垂直方向の隣接する画素について加算を行う。これにより、ＡＦ評価値を算出する際に水平方向の加算による高周波成分の消失が起きないので、高精度のＡＦが可能になる。また、いわゆるγ特性も直線に近いものにし、ＡＦ評価値が出やすいようにしているので、逆光などに影響されないＡＦが期待できる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態の撮像装置は、輝度変化およびパンニングを監視することで撮影者のフレミング完了を判定し、フレミング完了と判定された場合、ＯＶＦおよびＥＶＦそれぞれに応じたスキャンをＳＷ１オン前に行い、ＳＷ１オン後のＡＦを高速化している。この点において、第３の実施形態の撮像装置は前記第１および第２の実施形態と異なる。なお、第３の実施形態の撮像装置の構成は前記第１の実施形態と同じであるので、その説明を省略する。

図８および図９は第３の実施形態の撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。この処理プログラムはＥＥＰＲＯＭ２５に格納されており、ＣＰＵ１５によって実行される。

まず、ＣＰＵ１５は、ＣＣＤ５に電源を供給して撮像を可能にする（ステップＳ７１）。ＣＰＵ１５はその時点の輝度を記録する（ステップＳ７２）。ＣＰＵ１５はＯＶＦに設定されているか否かを確認する（ステップＳ７３）。

ＯＶＦに設定されていない場合、つまりＥＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はステップＳ８６の処理に進む。一方、ＯＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定する（ステップＳ７４）。このＣＣＤの読み出し領域をＡＦ領域に限定するための具体的な方法は、前記第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。ただし、前記第１の実施形態とは、水平方向に画素加算しない読み出しモードを選択している点で異なる。また、低照度時、十分な信号レベルを確保するため画素加算を行うが、この場合も水平方向に画素加算を行わずに垂直方向の隣接する画素について加算を行う。また、いわゆるγ特性も直線に近いものにし、ＡＦ評価値が出やすいようにする。

ＣＰＵ１５は、ＣＣＤのＡＦ領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてスキャン時の露出を決定する（ステップＳ７５）。

一方、ステップＳ７３でＥＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はＣＣＤ読み出し領域を全域に設定する（ステップＳ８６）。この場合、読み出しモードは、ＯＶＦの場合と異なり、ＥＶＦの見栄えを考慮し、水平方向に画素加算を行うモードに設定される。

ＣＰＵ１５は、ＣＣＤの全領域内の画素を読み出し、その画素データを用いてステップＳ８８で行うＥＶＦ表示の露出を決定する（ステップＳ８７）。この露出値はスキャン時にも適用される。ＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過してＣＣＤ５上に結像した像をＬＣＤ１０に画像として表示する（ステップＳ８８）。

ステップＳ７５あるいはＳ８８の処理後、ＣＰＵ１５は輝度の比較を行う（ステップＳ７６）。すなわち、ＣＰＵ１５は、その時点の輝度と記録されている輝度（初回の場合はステップＳ７２で記録された輝度、それ以降はステップＳ７７で記録される輝度）とを比較する。さらに、ＣＰＵ１５はその時点の輝度を記録する（ステップＳ７７）。

ＣＰＵ１５は輝度変化をチェックする（ステップＳ７８）。ステップＳ７６での比較の結果、輝度変化がない場合、ＣＰＵ１５はパンニングの発生を監視する（ステップＳ７９）。このように、輝度変化やパンニングを監視することは、撮影者によるフレミングの完了をチェックすることに繋がる。すなわち、輝度変化およびパンニング（カメラの動き量）が小さいということは、既にフレミングを完了したことを表している。

輝度変化あるいはパンニングのいずれかが発生している場合、ＣＰＵ１５はステップＳ８９の処理に進む。一方、輝度変化もパンニングも発生していない場合、ＣＰＵ１５はスキャンＡＦを行う（ステップＳ８０）。このスキャンは、初期状態では現在のフォーカスレンズ位置を中心とした前後５点でＡＦ評価値を取得する５点スキャンである。ＣＰＵ１５は、例えば、図４の「Ａ １」位置から「Ｂ１」位置までの範囲をスキャンする。スキャン間隔は、例えば、そのズームポジションにおける開放深度の５倍程度に設定される。

ＯＶＦの場合、ＣＣＤの読み出し領域はＡＦ領域に限定され、かつ水平非加算のＣＣＤ読み出しモードが選択されているので、このＡＦ評価値を求める際に用いられる画素データも、ＡＦ領域に相当する画素の部分のみが読み出される。一方、ＥＶＦの場合、ＣＣＤの読み出し領域は画面全域であり、かつ水平加算のＣＣＤ読み出しモードが選択されているので、このＡＦ評価値を求める際に用いられる画素データは画面全域に亘って読み出される。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ８０のスキャンＡＦによって合焦したか否かを判定する（ステップＳ８１）。このスキャンで合焦した場合、ＣＰＵ１５は、スキャン範囲が初期状態から変更されている場合、スキャン範囲を初期状態に戻す（ステップＳ８２）。この後、ＣＰＵ１５はステップＳ８９の処理に進む。

一方、ステップＳ８１で非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、ＯＶＦに設定されているか否かのチェックを行う（ステップＳ８３）。ＯＶＦに設定されている場合、ＣＰＵ１５はスキャン範囲の拡大を行う（ステップＳ８５）。一方、ＯＶＦに設定されていない場合、つまりＥＶＦの場合、ＣＰＵ１５はスキャン範囲のシフトを行う（ステップＳ８４）。ＯＶＦの場合、フォーカスレンズの移動に伴うピントの変化はファインダに反映されない。従って、合焦位置を探すために、スキャン範囲を拡大してフォーカスレンズを大きく動かし、ピントを大きく変化させても、それが撮影者に認識させることにはならないので、なんら問題は生じない。よって、合焦位置をより確実に探すために、ＣＰＵ１５はスキャン範囲の拡大を行う。スキャン範囲の拡大はスキャンポイント数を増やすことで行われる。

また、ステップＳ８０のスキャン範囲では、合焦位置を検出できなかったわけであるから、スキャン間隔を変えずに、スキャンポイント数を＋４増やし、その分、スキャン範囲を拡げる。ステップＳ８０で±１０深度程度をスキャン範囲としていた場合、ＣＰＵ１５は、±２０深度程度をスキャン範囲とするように拡大する。図４の「Ａ２」位置〜「Ｂ２」位置、「Ａ３」位置〜「Ｂ３」位置がこれに相当する。但し、拡大したスキャン範囲が全域を越える場合、全域をスキャン範囲とする。

一方、ＥＶＦの場合、フォーカスレンズの移動に伴うピントの変化が電子ビューファインダに反映される。従って、合焦位置を探すためにスキャン範囲を拡大してフォーカスレンズを大きく動かし、ピントを大きく変化させた場合、それが撮影者に認識させ、ファインダの見栄えを落とすとともに、フレミングに影響を与えることになる。よって、合焦位置をより確実に探すためにスキャン範囲の拡大を行うことはできない。

そこで、ＣＰＵ１５は、ステップＳ８０の結果から、遠側あるいは近側のどちらに合焦位置があるかを予測し、その方向にスキャン範囲をシフトする（ステップＳ８４）。このスキャン範囲のシフトでは、スキャンポイント数は同じであり、近側もしくは遠側の合焦位置があると予測した方向に３スキャン間隔分シフトする。例えば、スキャン間隔が５深度であり、かつスキャンポイント数が５ポイントである場合、ＣＰＵ１５はスキャン位置を１５深度シフトする。但し、シフトしたスキャン範囲が遠端もしくは近端を越える場合、ＣＰＵ１５は遠端もしくは近端がスキャンの端位置になるようにシフトする。なお、シフト方向の予測方法としては、スキャンで得られた５つのＡＦ評価値を直線近似し、増加している方向をシフトする方向とすることなどが考えられる。但し、この予測方法は、合焦位置から遠く離れている場合、誤判定する可能性がある。よって、スキャン範囲拡大の方が確実に合焦範囲を探索できる。

ステップＳ８４でスキャン範囲のシフト、またはステップＳ８５でスキャン範囲の拡大が終了すると、ＣＰＵ１５はＳＷ１がオンされたか否かの判定を行う（ステップＳ８９）。オンされていない場合、ＣＰＵ１５はステップＳ７３の処理に戻る。

一方、オンされている場合、ＣＰＵ１５は５点スキャンを行う（ステップＳ９０）。この５点スキャンの詳細は、前記第１の実施形態のステップＳ１３の５点スキャンと同様である。

ＣＰＵ１５は合焦判定を行う（ステップＳ９１）。合焦している場合、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御する（ステップＳ９３）。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。一方、非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、合焦位置を検出するために全域スキャンを行う（ステップＳ９２）。すなわち、ＣＰＵ１５は、被写体距離無限遠に相当するフォーカスレンズ位置からそれぞれの状態で合焦可能な最至近距離に相当するフォーカスレンズ位置までフォーカスレンズをスキャンする。これは、図４のフォーカスレンズを「Ａ４」位置から「Ｂ４」位置までスキャンすることに相当する。このスキャンで合焦した場合も、ステップＳ９３において、ＣＰＵ１５は、その合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御する。この後、ＣＰＵ１５は本処理を終了する。非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、定点と呼ばれるズームポジションごとの所定の位置にフォーカスレンズの位置を制御する。

また、ＳＷ１オン後に行われたスキャンにおいては、前記第１の実施形態と同様、ＣＰＵ１５は、合焦・非合焦の結果に応じて、ＡＦＯＫ表示またはＡＦＮＧ表示を行う。合焦の場合、ＣＰＵ１５は表示素子２９を点灯したり、ＬＣＤ１０に緑の枠を表示する等でＡＦＯＫ表示を行う。一方、非合焦の場合、ＣＰＵ１５は、表示素子２９を点滅表示したり、ＬＣＤ１０に黄色の枠を表示する等でＡＦＮＧ表示を行う。

なお、この合焦判定は、取得されたＡＦ評価値が山状になっており、かつそのピークが検出可能か否かを判定することにより行われる。合焦判定の詳細については、特開２００４−１０１７６６号公報に記載されているので、その説明を省略する。

このように、第３の実施形態の撮像装置は、撮影者のフレミングの終了を検知し、ＳＷ１オン前にＡＦを実行してほぼ合焦の状態にするので、ＳＷ１オン後のＡＦを高速化することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、上記各実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例に説明したが、本発明は、デジタルビデオカメラやデジタルＳＬＲ（一眼レフカメラ）の位相差ＡＦにも適用可能である。

また、本発明の目的は、以下の処理を実行することによって達成される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出す処理である。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、次のものを用いることができる。例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等である。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現される場合も本発明に含まれる。加えて、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、前述した実施形態の機能が以下の処理によって実現される場合も本発明に含まれる。即ち、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。その後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行う場合である。

第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 図２につづく撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 スキャン範囲を示すグラフである。 第２の実施形態の撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 図５につづく撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 ＣｏｎｔｉＡＦの動作手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態の撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 図８につづく撮像装置１における自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。 従来の自動焦点調整動作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 撮像装置
３ フォーカスレンズ群
５ 撮像素子
１０ ＬＣＤ
１３ ＡＥ処理回路
１４ スキャンＡＦ処理回路
１５ ＣＰＵ
２４ 操作ＳＷ
４５ ＯＶＦ（光学式ファインダ）

Claims (10)

1. 撮影光学系を介して得られる被写体像を光電変換して電気信号にする撮像素子と、
   前記撮像素子から読み出される前記電気信号から評価値を取得し、前記評価値を用いて合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、
   前記検出された合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御するフォーカスレンズ制御手段と、
   前記撮像素子から読み出される前記電気信号による画像を表示する表示手段と、
   前記被写体像を観察するための光学式ファインダと、
   前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードと、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードとを選択する選択手段とを備え、
   前記選択手段によって、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合よりも少ない前記電気信号を前記撮像素子から読み出すことを特徴とする自動焦点調整装置。
2. 撮影準備を指示する指示手段を備え、
   前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記指示手段による前記撮影準備の指示前に前記評価値を取得し、前記合焦位置の探索を行うことを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
3. 前記合焦位置検出手段は、前記指示手段による前記撮影準備の指示前にフレミングの変更が検出された場合、前記評価値を取得し、前記合焦位置の探索を行うことを特徴とする請求項２記載の自動焦点調整装置。
4. 前記合焦位置検出手段は、前記合焦位置を検出できなかった場合、前記合焦位置の探索を行う範囲を拡げることを特徴とする請求項２または３記載の自動焦点調整装置。
5. 前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合よりも少ない前記電気信号で露出を制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の自動焦点調整装置。
6. 前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子の水平方向の画素加算を行わずに読み出し、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合、前記撮像素子の水平方向の画素加算を行って読み出すことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の自動焦点調整装置。
7. 前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子の水平方向の画素加算を行わずに垂直方向の隣接する画素の加算を行って読み出すことを特徴とする請求項６記載の自動焦点調整装置。
8. 前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子の前記評価値の取得に関わる部分の領域の露出が適正になるように、前記露出を制御することを特徴とする請求項５記載の自動焦点調整装置。
9. 前記合焦位置検出手段は、前記選択手段によって前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合と異なるγ特性を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の自動焦点調整装置。
10. 撮影光学系を介して得られる被写体像を光電変換して電気信号にする撮像素子と、前記撮像素子から読み出される前記電気信号による画像を表示する表示手段と、前記被写体像を観察するための光学式ファインダとを備えた自動焦点調整装置の制御方法であって、
    前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードと、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードとを選択する選択ステップと、
    前記選択ステップによって、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示しないモードが選択された場合、前記撮像素子から読み出される前記電気信号を前記表示手段に表示するモードが選択された場合よりも少なく読み出される前記電気信号から評価値を取得し、前記評価値を用いて合焦位置を検出する合焦位置検出ステップと、
    前記合焦位置検出ステップで検出された合焦位置にフォーカスレンズの位置を制御するフォーカスレンズ制御ステップとを有することを特徴とする自動焦点調整装置の制御方法。

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