JP5340036B2

JP5340036B2 - 自動合焦装置を有する撮像装置

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Publication number: JP5340036B2
Application number: JP2009127623A
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Inventors: 潤二重田
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Description

本発明は、自動合焦装置を有する撮像装置に関する。

カメラやビデオカメラなどの撮像装置において、適切な合焦状態で撮影を行うため、焦点検出を行う焦点検出エリア内の被写体に、ピントを合わせるオートフォーカス方式が広く用いられている。

被写体に対して焦点検出を行う際、焦点検出エリアが、手ぶれなどにより撮影者の意図する被写体からずれた場合、別の被写体に対して焦点検出を行ってしまい、意図した被写体に合焦しない。そこで、手ぶれ量を検出し、その手ぶれ量に応じて焦点検出エリアの画面上の位置を移動させる撮像装置が提案されている（特許文献１）。

図９を用いて、撮像装置の移動と焦点検出エリアの移動の関係について説明する。９０１は主被写体、９０２は背景の木、９０３は撮影装置で例えばカメラである。９０４は撮影装置９０３の撮影範囲、９０５は焦点検出エリアを示す。

図９（ａ）は撮像装置の振動前の状態を示し、焦点検出エリア９０５内には主被写体９０１のみが存在している。図９（ｂ）のように、撮影装置９０３が振動や手ブレ等により上方向に移動する時、撮影範囲９０４及び焦点検出エリア９０５も同様に上方向に移動する。このとき焦点検出エリア９０５内には、主被写体９０１と背景の木９０２が存在する。図９（ｃ）では、焦点検出エリア９０５は、撮像装置９０３の振動に応じて更新されて下方向に移動し、図９（ａ）と同様、焦点検出エリア９０５内に主被写体９０１のみが存在するようになる。

特開２００７−３２９６８６

しかし、焦点検出エリアの更新が、撮像装置の振動の変化よりも遅い場合、図９（ｂ）の状態で合焦動作が実施される。この場合、焦点検出エリア９０５内にある背景の木９０２を認識して合焦してしまう可能性があり、撮影者が意図しない被写体９０２に合焦してしまう結果となる。

上記の構成では、手ぶれなどの振動情報を、通信等の手段により焦点検出エリアの設定部に伝える必要があるため、振動検出のタイミングと、焦点検出エリアの更新のタイミングが異なることがある。振動検出時から焦点検出エリアの更新時までに、振動などによって、新たに焦点検出エリア内に被写体よりも合焦しやすい被写体が入ってきた場合、撮影者の意図しない合焦しやすい被写体へ合焦してしまうことがある。

そこで、本発明の目的は、振動等により合焦検出エリアに対する被写体の位置が変化した場合でも、撮影者が意図した被写体に合焦し、被写体の誤認識を防ぐことを目的とする。

本発明の上記目的は、撮像素子に光束を導く撮像光学系と、前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段と、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、を有し、前記第２エリア設定手段は、前記撮影画面内における、前記被写体の所定方向の振動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とする撮像装置によって達成される。
また、本発明の上記目的は、撮像素子に光束を導く撮像光学系と、前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段と、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、前記撮像光学系の振動量を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された前記振動量に基づいて決定される補正量を用いて振動を補正する補正手段と、を有し、前記第２エリア設定手段は、前記振動量と前記補正量との差分としての所定方向の変動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とする撮像装置によって達成される。
また、本発明の上記目的は、撮像素子に光束を導く撮像光学系と、前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段により設定された、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、を有し、前記第２エリア設定手段は、前記撮影画面内における、前記被写体の所定方向の振動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とするレンズ装置によって達成される。
また、本発明の上記目的は、撮像素子に光速を導く撮像光学系と、前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段により設定された、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、前記撮像光学系の振動量を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された前記振動量に基づいて決定される補正量を用いて振動を補正する補正手段と、を有し、前記第２エリア設定手段は、前記振動量と前記補正量との差分としての所定方向の変動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とするレンズ装置によって達成される。

本発明によれば、振動等により撮像装置に対する被写体の位置の変化が起きた場合でも、被写体を誤認識することなく、撮影者が意図した被写体に合焦することができる。

本発明の実施例１における撮像装置の機能構成を示すブロック図指定エリアの設定方法に関する図振動検出部内部の機能構成を示すブロック図動きベクトルの変化方向を説明する図振動情報を算出するためのフローチャート合焦検出を行う合焦エリアを説明する図本発明の実施例２における撮像装置の機能構成を示すブロック図本発明の実施例３における撮像装置の機能構成を示すブロック図振動が起こった際の合焦検出範囲を示す図

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は本発明の実施例１のブロック図である。実施例１では、レンズ１０は撮像光学系、制御部及び自動焦点調節の機能を有し、カメラ１１は撮像及び像ブレ検出の機能を有する。

レンズ１０内の撮影光学系を通る被写体からの光束は、フォーカスレンズ１０１を通り、ハーフミラー１０２により、撮像素子１０３に向かう光束と焦点検出部（焦点検出手段）１１６に向かう光束とに分岐される。

撮像素子１０３は例えばＣＣＤであり、撮像素子１０３に向かった光束は、電気信号に変換され、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０４に出力される。Ａ／Ｄ変換器１０４は撮像素子１０３から出力されるアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換し、映像処理部１０５に出力する。映像処理部１０５は、表示部１０８で表示できるように、デジタル映像信号を映像アナログ信号に変換し、映像合成部１０６に出力する。

映像合成部１０６は、映像処理部１０５から出力された映像アナログ信号と、指定エリア入力部（第１エリア設定部）１０９で撮影者が設定した指定エリアを示す映像とを合成し、表示部１０８に出力される。表示部１０８は例えば液晶モニタ等である。

本発明で指定エリアとは、撮影者等が設定する、表示部１０８の撮影画面上の、所望の被写体が存在する領域を指す。図２に示すように、撮影者は表示部１０８の撮影画面を確認しながら、指定エリア入力部１０９を操作し、指定エリアとして設定することが出来る。指定エリア入力部１０９は例えば十字のキースイッチであり、図２では指定エリア入力部１０９の左ボタンを押す事により、指定エリア２０１を左方向に動かす様子を示している。指定エリアを設定する方法としては、画像処理で被写体の輪郭を検出し、所望の被写体を選択する事によって設定する方法でも良い。

一方、実際に焦点検出を行い、合焦処理を行う撮影画面上の領域を合焦エリアといい、振動検出部１１１から出力される、どの程度の振動が発生しているかを示す振動情報Ｖｉｎｆｏを基づいて、合焦エリア決定部（第２エリア設定部）１１４にて決定される。振動情報Ｖｉｎｆｏによっては、指定エリアと合焦エリアが異なる場合がある。

焦点検出部１１６では光学系の合焦状態を検出し、その出力を元に、合焦制御部（合焦制御手段）１１５、フォーカスモータ駆動部１１７及びモータ１１８によって、フォーカスレンズ１０１の位置を調節して合焦処理を行う。

以下に、図３乃至図６を用いて、合焦エリアの設定方法について説明する。

図３は、図１の振動検出部１１１のブロック図である。振動検出部１１１では、Ａ／Ｄ変換器１０４からのデジタル映像信号及び指定エリア保持部１１０が保持している指定エリアの情報から、合焦エリアを設定する際に用いる振動情報Ｖｉｎｆｏを決定する。

振動情報Ｖｉｎｆｏを算出するにあたり、振動基準時ｔｂを基準として、後述する振動検出期間Ｔｓでの振動の変化量を検出する。振動基準時ｔｂとは、パンニングの終了、指定エリアの変更、合焦動作の開始のいずれか１つが発生した時とする。上記３つのうちどれを有効にするかは、設定により切り換えても良い。

パンニングの終了時とは、撮影映像全体から算出した動きベクトルが、ある閾値以上になってパンニング開始と判断された後にある閾値以下になり、パンニング検出部３０６が振動基準時決定部３０３にパンニング終了を出力する時を指す。

指定エリアの変更時とは、図１の指定エリア入力部１０９からの入力情報に基づき、指定エリア保持部１１０が振動基準時決定部３０３に、指定エリアの設定変更を出力する時を指す。

合焦動作の開始時とは、合焦実行入力部３０７が、振動基準時決定部３０３に合焦動作開始を示す信号を出力する時を指す。合焦実行入力部３０７は、焦点検出と合焦処理を行う、一連の合焦動作の開始、停止を決定する入力部であり、例えば撮影者から入力されるＯＮ／ＯＦＦのスイッチである。合焦動作の開始、停止の情報は、通信部１１２経由で図１に示すレンズ１０に伝えられる。

振動基準時ｔｂは上記のように振動基準時決定部３０３で決定され、振動量検出部３０２及び検出周期生成部３０４に出力される。

振動速度検出部３０１は、フレームレートに対応した時間毎に、動きベクトルを算出する。振動速度検出部３０１はＡ／Ｄ変換器１０４からデジタル映像データを受け取ると、そのデジタル映像データにローパスフィルタをかけて簡易的な輝度信号を生成する。その輝度信号について、例えばブロックマッチング法により、１画面を複数に分割した各領域（マクロブロック）毎に動きベクトルを検出する。ここでブロックマッチング法により算出される動きベクトルは、指定エリア保持部１１０に保存される指定エリア内のマクロブロックのみに対して行われる。

動きベクトルは、フレームレートに対応した時間での、撮像素子と被写体との相対的な変化方向及び変化量Δｈとして振動量検出部３０２に出力される。ここで変化方向は図４に示す通り、撮影画面４０１に平行な任意の方向であり、例えば４０２ａのような上下方向や４０２ｂの左右方向である。変化方向は１つ以上あり、以下変化量Δｈは変化方向の数に対応して存在する。以下は説明上１方向のみについて説明するが、複数方向についても同様の処理となる。

振動量検出部３０２は、変化量Δｈの積分値を演算し、振動基準時ｔｂから変化量検出時までの総変化量である振動変動量ｈをＬＰＦ（ローパスフィルタ）３０８に出力する。振動変動量ｈは、振動基準時ｔｂからの変化方向を振動方向として情報を併せ持ち、振動基準時ｔｂでの位置を０として、正または負の値で算出される。例えば、振動基準時ｔｂでの位置を基準としたときに、振動方向が上向きの振動変動量はプラス、下向きの振動変動量はマイナスのように割り付けられる。

ＬＰＦ３０８に出力された振動変動量ｈは、ＬＰＦ３０８を通過することにより高周波成分の振動変動量が除去され、振動情報算出部３０９に出力される。特に定常的な振動が起こる際に、指定エリア内の被写体に対しての合焦を保証するとき、振動検出期間Ｔｓよりも十分早い周波数の振動は、定常的な振動ではなく突発的な振動と判断し、除去する。

突発的な振動の高周波成分を除去する為に、振動の周波数、変化量、発生回数を検出し、夫々に対して閾値を設け、発生回数の少ない高周波で変動量の大きい振動成分を除去する方法等でも良い。もし上記のような振動変動量ｈの高周波成分を除去しない場合は、ＬＰＦ３０８を通さず、そのまま振動情報算出部３０９に出力しても良い。

検出周期管理部３０５では、振動変動量ｈから振動情報Ｖｉｎｆｏを求める一定周期として、振動検出期間Ｔｓを決定する。そして、検出周期管理部３０５は、検出周期生成部３０４へ、装置起動時又は振動検出期間Ｔｓが変更された時に、振動検出期間Ｔｓの情報を出力する。検出周期生成部３０４は、振動基準時決定部３０３から出力された振動基準時ｔｂと、検出周期管理部３０５から出力された振動検出期間Ｔｓの情報を元に、実際に振動変動量ｈの検出を開始するタイミングと検出期間を生成する。

検出周期管理部３０５での振動検出期間Ｔｓは、合焦エリア更新間隔Ｔｒを元に決定する。合焦エリア更新間隔Ｔｒとは、合焦制御部１１５で振動情報Ｖｉｎｆｏを元に合焦エリアの更新を行う時間間隔である。合焦エリア更新間隔Ｔｒは、図１に示すレンズ１０及びカメラ１１間での振動情報Ｖｉｎｆｏの通信間隔に依存する。合焦エリアに合わせて測距センサーの位置をメカ的に移動させる場合は、測距センサーの移動時間を合焦エリア更新間隔Ｔｒに加算できる。また更に固定時間のマージンを加算したり、固定係数を乗算してマージンを増やした値を使用したりしても良い。

合焦エリア更新間隔Ｔｒは、例えば検出周期管理部３０５に予め設定されている値を使用しても良い。或いは、撮像装置にレンズやカメラの種類又は合焦の処理手段の種類に関する情報を取得する手段を設け、検出周期管理部３０５に保持している、レンズやカメラの種類又は合焦の処理手段の種類毎に合焦エリア更新間隔Ｔｒを決定しても良い。

次に、振動情報算出部３０９で、ＬＰＦ３０８から出力された振動変動量ｈを元に、振動情報Ｖｉｎｆｏを算出する方法について図５のフローに沿って説明する。振動情報Ｖｉｎｆｏは、振動変動量ｈが持つ振動方向の情報に基づいて、振動方向毎に、振動検出期間Ｔｓ中に検出される振動変動量ｈの絶対値の最大量から算出する。ここで振動方向の情報は、前述のように、振動変動量ｈの振動方向に応じて、例えば振動方向上向きがプラス値、下向きがマイナス値というように割り付けられている。つまり、振動変動量ｈのプラス、マイナスの符号毎に、振動変動量ｈの最大量を決定する。

振動情報算出部３０９は、例えばＬＰＦ３０８から振動変動量ｈが出力される周期毎に図５のステップ５０１から処理を開始する。開始後ステップ５０２において、振動情報Ｖｉｎｆｏである、最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘ及び最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘを０で初期化する。

以下、振動基準時ｔｂから経過時間までに検出した振動変動量ｈの、値がプラスのものについて、振動変動量ｈの絶対値｜ｈ｜が最大の振動変動量をプラス振動量Ｈ＋、値がマイナスのものについて、振動変動量ｈの絶対値｜ｈ｜が最大の振動変動量をマイナス振動量Ｈ−とする。また、振動検出期間Ｔｓ経過時での、プラス振動量Ｈ＋を最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘ、マイナス振動量Ｈ−を最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘとする。

ステップ５０３の処理において、合焦実行入力部３０７からの情報を取得し、合焦動作が無効であれば、振動情報Ｖｉｎｆｏを算出する必要が無い為、ステップ５１３に移って処理を終了し、合焦動作が有効と判断されればステップ５０４に移る。

ステップ５０４の処理において、検出周期生成部３０４から振動基準時ｔｂの情報を取得し、変更されていればステップ５０２に移り最初からやり直す。この理由は、振動量検出部３０２から出力された振動変動量ｈが、振動基準時ｔｂでの位置を基準として算出されている事に起因する。つまり、振動基準時ｔｂの変更前と変更後の振動変動量ｈでは基準位置が異なる為、振動基準時ｔｂの変更前と変更後の振動変動量ｈの値とでは整合がとれないからである。ステップ５０４で振動基準時ｔｂの変更がないと判断されたらステップ５０５に移る。

ステップ５０５の処理において、ＬＰＦ３０８から出力された振動変動量ｈを取得し、ステップ５０６で振動変動量ｈが０以上の時はステップ５０７へ、それ以外のときはステップ５０９へ移る。

ステップ５０５の処理で取得した振動変動量ｈの絶対値が、ステップ５０７の処理時において、プラス振動量Ｈ＋の絶対値｜Ｈ＋｜より大きい時はステップ５０８に移り、プラス振動量Ｈ＋を該振動変動量ｈの値に更新してステップ５１１に移る。ステップ５０７の処理時において、振動変動量ｈの絶対値がプラス振動量Ｈ＋の絶対値｜Ｈ＋｜より小さい時は、プラス振動量Ｈ＋は更新せずそのままステップ５１１に移る。

ステップ５０９及びステップ５１０においては、ステップ５０７及びステップ５０８と同様の処理を、振動変動量ｈがマイナスの値のものに対して行う。ステップ５０５の処理で取得した振動変動量ｈの絶対値が、ステップ５０９の処理時において、マイナス振動量Ｈ−の絶対値｜Ｈ−｜より大きい時はステップ５１０に移り、マイナス振動量Ｈ−を該振動変動量ｈの値に更新してステップ５１１に移る。ステップ５０９の処理時において、振動変動量ｈの絶対値がマイナス振動量Ｈ−の絶対値｜Ｈ−｜より小さい時は、マイナス振動量Ｈ−は更新せずそのままステップ５１１に移る。

ステップ５１１の処理において、振動基準時ｔｂから振動検出期間Ｔｓが経過していればステップ５１２、経過していなければステップ５０３に移り、検出期間の経過まで上記処理を繰り返す。

ステップ５１２の処理において、振動検出期間Ｔｓ経過時のプラス振動量Ｈ＋とマイナス振動量Ｈ−を、それぞれ最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘと最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘとし、振動情報Ｖｉｎｆｏとして出力する。ここでステップ５１２の処理で決定した振動量の値に、マージンとして一定値又は一定係数を加算し、最終的な最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘ及び最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘとしても良い。この振動情報Ｖｉｎｆｏは図１の通信部１１２、通信部１１３を介して合焦エリア決定部１１４に出力される。

上記では、振動変動量の振動方向が上下方向の場合について説明を行ったが、更に左右方向等多数ある場合は、図５のフローに従って各振動方向について振動情報Ｖｉｎｆｏを生成し、図１の通信部１１２、通信部１１３を介して合焦エリア決定部１１４に出力する。

次に実際に焦点検出を行う合焦エリアの算出方法について図６を用いて説明する。

合焦エリア決定部１１４は、振動情報Ｖｉｎｆｏと指定エリアの情報から、合焦エリアを算出する。以下の例では振動方向が上下方向の場合について説明する。

図６（ａ）は指定エリア６０１を示している。図６（ｂ）はあるタイミングでの振動情報Ｖｉｎｆｏと指定エリアの情報から算出された合焦エリア６０２の様子を斜線部で示している。ここで合焦エリア６０２は振動情報Ｖｉｎｆｏが合焦エリア決定部１１４に入力する毎に更新される。

合焦エリア６０２は、最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘに対応した値の量の６０３だけ指定エリアの上端から下側に縮めた領域となる。また更に合焦エリア６０２は、最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘに対応した値の量６０４だけ指定エリアの下端から上側に縮めた領域となる。

焦点検出を行う焦点検出ポイントに対応する領域が、合焦エリア内に存在するか否かを判定する手段を、合焦エリア決定部１１４に設けてもよい。

振動等が大きく、合焦エリア内に焦点検出ポイントに対応する領域が存在しないと判定された場合には、指定エリアから狭める範囲を、焦点検出ポイントに対応する領域が合焦エリア内に存在するように調整してもよいし、合焦制御機能を無効化してもよい。

図６（ｃ）は振動基準時ｔｂでの撮影範囲６０５及び指定エリア６０１及び合焦エリア６０２及び主被写体６０６の様子を示している。図６（ｄ）は最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘだけ上方に振動した時の撮影映像の状態を示している。図６（ｅ）は最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘだけ下方に振動した時の撮影映像の状態を示している。

また６０７及び６０８は、図６（ｃ）の時に撮影した映像のそれぞれ上端位置、下端位置を示している。また６０９及び６１０は、図６（ｃ）の時に撮影した映像の指定エリアのそれぞれ上端位置、下端位置を示している。この例では被写体の位置は一定で、振動によりカメラの向きが上下に変動した場合を想定している。

図６（ｄ）でカメラの向きが上に６０３だけシフトした時、撮影範囲６０５及び指定エリア６０１及び合焦エリア６０２は被写体６０６に対して６０３だけ上方にシフトする。しかし、このとき合焦エリア６０２は指定エリア６０１の上端位置である６０９のラインを越える事は無い。

同様に図６（ｅ）でカメラの向きが下に６０４だけシフトした時、撮影範囲６０５及び指定エリア６０１及び合焦エリア６０２は被写体６０６に対して６０４だけ下方にシフトする。しかし、このとき合焦エリア６０２は指定エリア６０１の下端位置である６１０のラインを越える事は無い。

従って、カメラが最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘ及び最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘの範囲で振動しても、合焦エリア６０２は、必ず振動基準時ｔｂでの指定エリア６０１内に存在する。つまり合焦エリア６０２の領域内で焦点検出を行えば、振動基準時ｔｂでの指定エリア６０１内にある被写体に対して正確に合焦処理を行う事が出来る。

＜実施例２＞
本発明の第２の実施例を、図７のブロック図を用いて説明する。図１と同一の部材については、同一符号を付してあり、説明を省略する。実施例２ではレンズ１０は撮像光学系、制御部、自動焦点調節及び像ブレ検出の機能を有し、カメラ１１は撮像の機能を有する。

レンズ１０の撮影光学系を通る被写体からの光束は、防振用光学素子７０１、フォーカスレンズ１０１、ズームレンズ７０２を通り、撮像素子１０３に向かう。防振用光学素子７０１はバリアングルプリズムやシフトレンズ等である。以下表示部１０８へ撮影映像を表示させる手順、指定エリアの設定及びその情報を通信部１１３に伝える手順は実施例１と同様である。

実施例１では撮影映像から動きベクトルを算出し、撮影映像の振動を検出していたが、実施例２では、レンズ１０に振動検出部７０３が実装され、振動検出部７０３でレンズ１０の振動を検出している。以下に実施例２での撮影映像上の振動情報Ｖｉｎｆｏを算出する方法について説明する。

振動検出部７０３は例えばジャイロ機構である。振動検出部７０３から得られるレンズ１０の振動角情報は、防振制御部７０４に出力される。防振制御部７０４は、得られた振動角情報に基づいて補正量を決定し、振動を打ち消すように防振用光学系駆動モータ７０５を駆動し、防振用光学素子７０１を制御する。以上の制御により、レンズ１０が振動しても、その振動が防振用光学素子７０１によって補正され、映像のぶれが軽減された映像を撮像素子１０３で撮影する事が出来る。

一方で、フォーカス位置検出部７０６はフォーカスレンズ１０１の位置を、ズーム位置検出部７０７はズームレンズ７０２の位置を検出する。フォーカス位置検出部７０６及びズーム位置検出部７０７は、例えばポテンショメータやロータリーエンコーダーである。

フォーカス位置及びズーム位置情報は、焦点距離算出部７０８に出力される。焦点距離算出部７０８は、フォーカス位置及びズーム位置情報から撮像素子１０３上の撮影映像の焦点距離ｆを算出する。焦点距離ｆは、レンズ１０の不図示のメモリ上にフォーカス位置、ズーム位置及び焦点距離ｆの対応表として予め記憶されており、フォーカス位置及びズーム位置が決まれば、その対応表から一意に焦点距離ｆが決定される。

映像ブレ量算出部７０９は、焦点距離算出部７０８から出力される焦点距離ｆ、振動検出部７０３から出力されるレンズ１０の振動角α１、及び防振制御部７０４から出力される補正角α２から、撮像素子１０３の撮影画面上の振動変動量ｈを算出する。

ここで実際に撮像素子に伝わる撮影光束の振動角αは以下の式（１）で算出する事が出来る。
α＝α１−α２・・・（１）
防振機能がＯＦＦの時は補正角α２が０となり、振動角αは振動角α１と等しくなる。更にその撮影光束の振動角αと焦点距離ｆの関係から、撮像素子１０３上の撮影映像の振動変動量ｈは以下の式（２）で算出する事が出来る。
ｈ＝ｆ×ｔａｎα ・・・（２）
上記式（２）より撮影映像の振動変動量ｈが求められる為、単位時間当たりの振動角Δα１及び補正角Δα２及びその時の焦点距離ｆから、単位時間当たりの変化量Δｈを式（３）で算出する事が出来る。
Δｈ＝ｆ×ｔａｎ（Δα１−Δα２）・・・（３）
以下実施例１と同様の方法で、変化量Δｈ及び振動変動量ｈから、最大プラス振動量Ｈ＋ｍａｘ及び最大マイナス振動量Ｈ−ｍａｘの情報を生成する事が出来る。ここで振動方向は振動検出部７０３の検出方向と同じ方向である。

また実施例１では、変化量Δｈを指定エリア内の動きベクトルから算出しているが、実施例２ではレンズ１０の振動全体の振動量から変化量Δｈを算出する事になる。またパンニングの開始、終了の判断を、実施例１では撮影映像全体のフレームレートに対応した周期毎の動きベクトルの大きさから算出しているが、実施例２ではレンズ１０の振動全体の振動量からパンニングの開始、終了の判断を行っている。

以上により算出された振動情報Ｖｉｎｆｏは、合焦エリア決定部７１０に入力される。合焦エリア決定部７１０では実施例１と同様に、振動情報Ｖｉｎｆｏにより合焦エリアを決定し、その情報を測距方向変更部７１１に出力する。

測距方向変更部７１１は、測距検出部７１２の測距方向が合焦エリア内になるように、測距検出部７１２の方向を変更させる。測距方向変更部７１１は例えばパンチルト方向に測距検出部７１２を稼動させる為、シャフト、前記シャフトを駆動させるモータ、前記モータの動力をシャフトに伝達する伝達手段で構成される。

このような構成の場合は、測距方向を合焦エリア内に移動させるまでに時間が必要であり、直ぐに合焦エリアの更新を行う事が難しい。このような場合は、合焦エリア更新間隔Ｔｒに測距検出部７１２の方向変更時間が加算される。測距検出部７１２は例えば光学的三角測距方式で測距を行うユニットであり、光学的三角測距方式では投光素子から出射された光が被写体に反射し、戻ってくる光の受光角から被写体距離を計測する。測距検出部７１２で計測された被写体距離情報は、合焦制御部７１３に出力される。

合焦制御部７１３は、前記被写体距離情報からその被写体に合焦させるフォーカス位置を算出し、フォーカスレンズの位置情報をフォーカスモータ駆動部１１７に出力する。フォーカスモータ駆動部１１７は、前記フォーカス位置にフォーカスレンズ１０１が移動するように、フォーカスモータ１１８を動かす。以上により、指定エリア入力部１０９で設定された指定エリア内の被写体に対して合焦処理が実行できる。

＜実施例３＞
本発明の第３の実施例を図８のブロック図を用いて説明する。図１及び図７と同一の部材については、同一符号を付けてあり、説明を省略する。実施例３では、レンズ１０は撮像光学系、制御及び像ブレ検出の機能を有し、カメラ１１は撮像及び自動焦点調節の機能を有する。

レンズ１０の撮影光学系を通る被写体からの光束は防振用光学素子７０１を通りフォーカスレンズ１０１、ズームレンズ７０２を通り、撮像素子１０３に向かう。以下表示部１０８へ撮影映像を表示させる手順、及び指定エリアの設定する手順は実施例１と同じである。上記手段で指定エリア保持部１１０に保持されている指定エリアの情報は合焦エリア決定部８０１に出力される。

実施例２と同様に映像ブレ量算出部７０９で算出された振動情報Ｖｉｎｆｏは通信部１１３、通信部１１２を介し、合焦エリア決定部８０１に入力される。合焦エリア決定部８０１は、振動情報Ｖｉｎｆｏ及び指定エリアの情報から、実施例１と同様の手段で実際に焦点検出を行う合焦エリア情報を算出する。前記合焦エリア情報は映像ＡＦ（オートフォーカス）処理部８０２に出力される。

映像ＡＦ処理部８０２で行う合焦処理は、Ａ／Ｄ変換器１０４から出力されたデジタル映像信号に対して、合焦エリア内に対応する映像に含まれる高周波数成分が最大になるようにフォーカスレンズ１０１の位置を決定する、コントラスト検出方式で行ってもよい。

フォーカスレンズ１０１の駆動指令は、映像ＡＦ処理部８０２から通信部１１２、通信部１１３を介してフォーカスモータ駆動部１１７に伝えられ、フォーカスモータ駆動部１１７が前記駆動指令に従いフォーカスレンズ１０１を動かす。以上により、指定エリア入力部１０９で設定された指定エリアに対応した被写体に対して、合焦処理が実行される。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、特許請求の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０９指定エリア入力部（第１エリア設定部）
１１１振動検出部
１１４合焦エリア決定部（第２エリア設定部）
１１５合焦制御部（合焦制御手段）
１１６焦点検出部（焦点検出手段）
６０１指定エリア
６０２合焦エリア

Claims

撮像素子に光束を導く撮像光学系と、
前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段と、
前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、
前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、を有し、
前記第２エリア設定手段は、前記撮影画面内における、前記被写体の所定方向の振動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とする撮像装置。
前記焦点検出手段は、前記撮影画面上における複数の領域の夫々に対応する複数の焦点検出ポイントを有し、
前記第２エリア設定手段は、前記焦点検出ポイントに対応する領域が、合焦エリア内に存在するか否かを判定する手段を有し、
前記合焦エリア内に、前記焦点検出ポイントに対応する領域が存在しないと判定された場合には、
前記第２エリア設定手段は、前記焦点検出ポイントに対応する領域が、前記合焦エリア内に存在するように、指定エリアから狭める範囲を調整することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
前記焦点検出手段は、前記撮影画面上における複数の領域の夫々に対応する複数の焦点検出ポイントを有し、
前記第２エリア設定手段は、前記焦点検出ポイントに対応する領域が、合焦エリア内に存在するか否かを判定する手段を有し、
前記合焦エリア内に、前記焦点検出ポイントに対応する領域が存在しないと判定された場合には、前記合焦制御手段を無効にすることを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
前記振動検出手段は、検出された前記振動量から、前記振動量の検出期間の時間に比べて十分速い周期を持つ成分を除去するフィルタを有し、前記フィルタを通過した信号を、前記第２エリア設定手段に出力することを特徴とする、請求項１に記載の撮像装置。
撮像素子に光束を導く撮像光学系と、
前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段と、
前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、
前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、
前記撮像光学系の振動量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された前記振動量に基づいて決定される補正量を用いて振動を補正する補正手段と、を有し、
前記第２エリア設定手段は、前記振動量と前記補正量との差分としての所定方向の変動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とする撮像装置。
前記撮像素子によって撮影された画像と、前記合焦エリアを示す画像とを合成して表示する手段を持つことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
撮像素子に光束を導く撮像光学系と、
前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段により設定された、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくとも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、
前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、を有し、
前記第２エリア設定手段は、前記撮影画面内における、前記被写体の所定方向の振動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とするレンズ装置。
撮像素子に光速を導く撮像光学系と、
前記撮像素子の出力を表示する撮影画面内の領域であり、被写体が含まれる領域である、指定エリアを設定する第１エリア設定手段により設定された、前記指定エリア内の領域であり、前記被写体の少なくも一部が含まれる領域である、合焦エリアを設定する第２エリア設定手段と、
前記合焦エリア内において、前記被写体への合焦状態を検出する焦点検出手段と、
前記焦点検出手段の出力に基づいて、前記被写体への合焦状態を制御する合焦制御手段と、
前記撮像光学系の振動量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された前記振動量に基づいて決定される補正量を用いて振動を補正する補正手段と、を有し、
前記第２エリア設定手段は、前記振動量と前記補正量との差分としての所定方向の変動量に応じた分だけ前記指定エリアを狭めた領域を、前記合焦エリアとすることを特徴とするレンズ装置。