JP4928190B2 - フォーカス制御装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、フォーカスレンズの制御を行うフォーカス制御装置およびビデオカメラ等の撮像装置に関する。

オートフォーカス（以下、ＡＦ）方式として、撮像素子からの撮像信号における高周波成分（以下、ＡＦ評価値（鮮鋭度））を抽出し、該ＡＦ評価値が最大になるレンズ位置を検出して合焦動作を行うコントラストＡＦ（山登り）方式が実用化されている。そして、この種のＡＦ方式を利用して、フォーカスイン、フォーカスアウト、フォーカス送り等のエフェクト撮影を可能にするビデオカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。なお、ぼけた状態から徐々にフォーカスを合わせることをフォーカスインといい、フォーカスの合っている状態から徐々にぼかしていくことをフォーカスアウトという。このような撮影手法は、例えば子供時代の思い出シーン、夢の中のでき事、回想シーンなどに使われる。また、手前の被写体から奥の被写体へ、あるいはその逆に意図的にピントを送ることをフォーカス送りあるいはピン送りといい、画面上の焦点を変えて視線を誘導するような視覚的効果を生み出したい時に使われる。
特許２７０２９６８号

ところで、上記の従来例では、フォーカスインさせるために手動フォーカスでぼけた状態にしてからコントラストＡＦに切り換えることで、フォーカスイン動作を起動させている。しかし、コントラストＡＦでは、ぼけた状態は低ＡＦ評価値であり、初めからＡＦ評価値の最大値を探し直さなければならない。

また、被写体のコントラストによってＡＦ評価値の変化率が違うため、合焦までの時間が一定にならず、エフェクト発生時間を管理できないという課題がある。フォーカス送りの場合においても、コントラストＡＦでは隣接するＡＦ評価値の最大値を探す山登り動作をする必要があり、エフェクト発生時間を管理できないという課題がある。このように、被写体によって早くフォーカスインする場合もあれば、なかなかフォーカスインしない場合も出てきてしまう。

また、上記の従来例では、フォーカスレンズの位置が無限遠側であった場合は至近側方向へ、至近側であった場合は無限遠側方向へ、レンズ位置を動かすことでフォーカスアウト動作を起動している。しかし、レンズ位置が真中及びその付近にあった場合、確実にぼける方向へ動けるとは限らないという課題がある。

（発明の目的）
本発明の目的は、被写体のコントラストやフォーカスレンズ位置に影響されず、一定時間でフォーカスエフェクト機能を実現させることのできるフォーカス制御装置および撮像装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、撮像素子の出力信号から画像のコントラストを表わす焦点評価信号を生成する信号生成手段と、被写体距離に対応する情報を検出する距離検出手段と、前記焦点評価信号に基づいてフォーカスレンズの制御を行い、前記被写体距離に対応する情報に基づいてフォーカスレンズの制御を行うレンズ制御手段とを有し、フォーカスインとフォーカスアウトとフォーカス送りを含むフォーカスエフェクト機能に応じたフォーカスレンズ制御を可能にするフォーカス制御装置において、前記レンズ制御手段は、前記フォーカスインが選択されている際は、前記被写体距離に対応する情報によって前記フォーカスレンズが合焦する移動方向と移動速度をフォーカスイン時間が一定になるように決定し、前記被写体距離に対応する情報に基づく前記フォーカスレンズの合焦方向への移動を制御した後、前記焦点評価信号に基づく合焦制御に切り換わり、前記フォーカスアウトが選択されている際には、前記被写体距離に対応する情報によって非合焦状態になるフォーカスレンズ位置を検出し当該フォーカスレンズ位置と現在のフォーカスレンズ位置から前記フォーカスレンズの移動量を求め、該移動量を所定のフォーカスアウト時間で割った速度でフォーカスレンズを移動させるように制御した後手動フォーカス制御切り換わり、前記フォーカス送りが選択されている際には、前記被写体距離に対応する情報によって現在と別の被写体に前記フォーカスレンズが合焦状態になるフォーカスレンズ位置を検出し前記フォーカスレンズの移動量を求め、該移動量を所定のフォーカス送り時間から求めた移動速度で当該別の被写体に合焦となるように制御した後前記焦点評価信号に基づくフォーカスレンズ制御を行うフォーカス制御装置とするものである。

同じく上記目的を達成するために、本発明は、上記本発明のフォーカス制御装置を有する撮像装置とするものである。

本発明によれば、被写体のコントラストやフォーカスレンズ位置に影響されず、一定時間でフォーカスエフェクト機能を実現させることのできるフォーカス制御装置または撮像装置を提供できるものである。

本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に示す通りである。

図１は本発明の一実施例に係るフォーカス制御装置を搭載した撮影装置の回路構成を示すブロック図である。ＡＦ方式としては、コントラストＡＦの他に、合焦位置までのデフォーカス量を算出して該合焦位置までレンズ駆動を行う位相差検出ＡＦが知られている。他に三角測距法を用いて被写体までの距離を測定し、合焦動作を行う外測方式の三角測距ＡＦのフォーカス制御が知られている。これらは被写体距離に対応する情報を検出する。そして、コントラストＡＦのようにＡＦ評価値を抽出するためのスキャン動作を要しないため、コントラストＡＦよりも速い合焦動作が可能である。そして、これらのフォーカス制御方式を組み合わせたハイブリッドＡＦなるフォーカス制御も知られている。以下の本実施例におけるフォーカス制御装置は、ハイブリッドＡＦなるフォーカス制御を行うものである。

図１において、１００はコントラストＡＦ部であり、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子に結像された被写体像を光電変換し、撮像信号として出力する。１０１はＡＦ評価値処理部であり、コントラストＡＦ部１００から出力される撮像信号からコントラストＡＦ（山登り）方式のＡＦ制御のためのＡＦ評価値（焦点評価信号）を生成して出力する。このＡＦ評価値処理部１０１は撮像信号をフィルタリングして所定の高周波成分のみを抽出し、ピークホールドや積分等の処理を行うことで、ＡＦ評価値を生成する。

１０２は山登り制御位置目標演算部であり、出力されたＡＦ評価値が増加しているか減少しているかを判定しながらＡＦ評価値のピーク位置へとレンズ位置目標を変化させていく。この山登り制御位置目標演算部１０２は、ＡＦ評価値の増減を比較して減少していた場合に、位置目標変化方向を反転させる。それによってＡＦ評価値が増加しはじめた後に再減少を検出することで、山の頂点通過と判定するアルゴリズムで山登り制御位置目標を変化させていく。

１０３は位相差ＡＦ部であり、外測三角測距用位相差検出センサへ分割されて結像された二つの被写体像の位相差量を位相差信号として出力する。１０４は位相差信号から三角測距法により被写体までの距離を算出する距離算出部であり、距離算出の原理は公知であるのでその説明は省略する。１０５はレンズ位置目標演算部であり、算出された距離からレンズ位置目標を演算する。

１０６はレンズ移動目標演算部であり、山登り制御位置目標演算部１０２とレンズ位置目標演算部１０５の二つのレンズ位置目標を合成してレンズ位置目標とレンズ速度目標を演算する。この種のハイブリッッドＡＦでは、低コントラスト時や大ぼけ時は位相差ＡＦによる位置目標を使い、合焦点に近づいて所定の切換条件になったらコントラストＡＦによる位置目標使用に切り換えている。

１０７はＡＦ入切選択部であり、手動フォーカスとオートフォーカスを選択するものである。使用者はメニュー画面操作や切換ボタン操作等によって手動フォーカスかオートフォーカスを指示できる。１０８は後述の制御目標発生部１１０に設定するレンズ位置目標とレンズ速度目標の更新をオンオフするＡＦ入切スイッチであり、後述のＡＦモード判定部１１７によってオンオフ制御される。１０９は通常オートフォーカスとエフェクト撮影フォーカスを切り換えるＡＦ切換スイッチであり、ＡＦモード判定部１１７によってオンオフ制御される。１１０は制御目標発生部であり、設定速度相当で設定数値まで変化する目標値を発生させる。１１１はエラー算出器であり、後述のレンズ位置検出部１１４からのレンズ位置と制御目標発生部１１０からのレンズ位置目標を比較して位置エラーを算出する。１１２はレンズ制御部であり、位置エラーをフィルタリングして位置エラーが零になるようなレンズ駆動信号を出力する。

１１３はレンズとモータードライバとモータ等の駆動部品からなるレンズ部であり、レンズ駆動信号に応じてレンズを移動させる。１１４はレンズ位置検出部であり、レンズの移動に応じてレンズ位置信号を出力する。１１５はエフェクト撮影選択部であり、通常撮影とフォーカスイン、フォーカスアウト、フォーカス送り等のエフェクト撮影を選択可能にする。使用者は切換ボタン操作等によって通常撮影とエフェクト撮影を指示できる。１１６はエフェクト撮影レンズ移動目標演算部であり、フォーカスインやフォーカスアウトやフォーカス送りというエフェクト撮影効果を発生させるためのレンズ位置目標とレンズ速度目標を演算する。

１１７はＡＦモード判定部であり、ＡＦ入切選択部１０７とエフェクト撮影選択部１１５の選択とレンズ位置から、ＡＦ入切スイッチ１０８とＡＦ切換スイッチ１０９を制御する。１１８はレンズ制御マイコンであり、ＡＦ入切選択部１０７、エフェクト撮影選択部１１５、コントラストＡＦ部１００、位相差ＡＦ部１０３、レンズ部１１３、レンズ位置検出部１１４とポート接続してレンズシステムを統合的に制御する。

図２は、レンズ制御マイコン１１８内のＡＦモード判定部１１７が、周期的に使用者の切換ボタン操作等による各種撮影の指示を監視し、ＡＦモードを決めるフローチャートである。図３は本実施例におけるＡＦモードの遷移図であり、円内はＡＦモード、矢印Ｒ０は従来のハイブリッドＡＦのＡＦモード遷移である。同じく図３において、矢印Ｒ１はフォーカスインのＡＦモード遷移、矢印Ｒ２はフォーカスアウトのＡＦモード遷移、矢印Ｒ３はフォーカス送りのＡＦモード遷移である。また、ＡＦモードが０は手動フォーカス中を、１は位相差ＡＦを、２はコントラストＡＦを、３は合焦状態（ＡＦ評価値ピークで停止）を、それぞれ示す。さらに、ＡＦモードが４はフォーカスイン中を、５はフォーカスアウトを、６はフォーカス送りを、それぞれ示す。図４（Ａ），（Ｂ）はフォーカスイン時の説明図であり、横軸には時間を、縦軸にはレンズ位置を、それぞれ示している。図５（Ａ），（Ｂ）はフォーカスアウト時の説明図であり、横軸には時間を、縦軸にはレンズ位置を、それぞれ示している。図６（Ａ），（Ｂ）はフォーカス送り時の説明図であり、横軸には時間を、縦軸にはレンズ位置を、それぞれ示している。

次に、上記図３ないし図６を参照しながら、図２のフローチャートにしたがってＡＦモード判定部１１７での動作について説明する。

まず、ステップｓ２０１では、手動フォーカスへの切り換え要求がされているかを判定し、要求されていれば後述のステップｓ２２７へ進む。手動フォーカスへの切り換え要求がされていなければステップｓ２０２へ進み、ここではエフェクト撮影のフォーカスインが要求されているかを判定する。その結果、フォーカスインが要求されていればステップｓ２０３へ進み、要求されていなければ後述のステップｓ２０７へ進む。

フォーカスインが要求されているとしてステップｓ２０３へ進むと、ここでは現在のＡＦモードが０（手動フォーカス）であるかどうかを判定する。その結果、手動フォーカスであればステップｓ２０４へ進む。手動フォーカスでなければ、後述する要求を拒否する警告表示を行うステップｓ２０５へ進む。これは、後述の図７において、フォーカスインを実行するＡＦモードの遷移として手動フォーカスで予めぼけ状態に移動した状態からのフォーカスイン以外は許可していないからである。また、後述するようなフォーカスアウトと組み合わせれば、ＡＦモード３（合焦状態）から自動的にＡＦモード５（フォーカスアウト）に遷移して、ぼけ状態になってからフォーカスインを実行することも可能である。また、フォーカスインの要求に記録装置の記録開始信号を接続して連動させることも可能である。

手動フォーカスであるとしてステップｓ２０４へ進むと、ここでは位相差ＡＦにて被写体までの距離情報を取得する。そして、次のステップｓ２３４にて、現在のレンズ位置と前後近接の被写体距離から、レンズをどちらかの方向へ動かせばフォーカスイン効果が得られるかを判定する。即ち、合焦位置がどちらの方向にあるかを判定し、合焦位置が無い場合はステップｓ２０５へ進み、合焦位置がある場合はステップｓ２３５へ進む。

図４（Ａ）のように、予め被写体距離を位相差ＡＦで検出できるので、現在のレンズ位置Ｌ１，Ｌ２のように合焦点Ｌ０までの距離、方向が異なっていても、フォーカスイン時間が一定になるように速度Ｖ１，Ｖ２を決めることができる。図４（Ｂ）のように、現在のレンズ位置Ｌ６が近接被写体間の中間付近の場合、コントラストＡＦだけでは中間にいることすら判定できない。しかし、本実施例によれば、合焦点Ｌ３，Ｌ４のように位相差ＡＦによる距離情報からフォーカスイン時間が一定になるように速度Ｖ３，Ｖ４を決めることができる。合焦点が二つある場合、どちらに進むかは予めメニューで遠近優先の選択を行う、もしくは、フォーカス効果撮影選択部１１５で選択できる。

図２に戻り、上記ステップｓ２３４にて合焦位置があると判定した場合は上記のようにステップｓ２３５へ進み、ＡＦモードを４（フォーカスイン）に設定して、処理を終了する。

上記ステップｓ２０３にて手動フォーカスでない、もしくは、上記ステップｓ２３４にて合焦位置がないと判定した場合はステップｓ２０５へ進む。そして、このステップｓ２０５では、要求を拒否する旨の警告表示を出力する。そして、次のステップｓ２０６にて、現在のＡＦモードを変更無しにして、処理を終了する。

また、上記ステップｓ２０２にてフォーカスインが要求されていないと判定してステップｓ２０７へ進むと、ここではエフェクト撮影のフォーカスアウトが要求されているかを判定する。その結果、フォーカスアウトが要求されていればステップｓ２０８へ進み、要求されていなければステップｓ２１４へ進む。

フォーカスアウトが要求されているとしてステップｓ２０８へ進むと、現在のＡＦモードが３（ＡＦ評価値ピークで停止）であるかを判定する。その結果、ＡＦ評価値ピークでレンズが停止中であればステップｓ２０９へ進む。また、ＡＦ評価値ピークでなければ、後述するように要求を拒否する警告表示を行うステップｓ２１２へ進む。これは、図３において、フォーカスインを実行するＡＦモードの遷移として、ぼけ効果を得るためにＡＦモード３（合焦状態）からのフォーカスアウト以外は許可していないからである。但し、小ぼけから大ぼけさせるときはＡＦモード３でなくとも良く、ＡＦモード３以外からの遷移を許可すれば可能になる。

ＡＦ評価値ピークで停止中であるとしてステップｓ２０９へ進むと、位相差ＡＦにて被写体までの距離情報を取得する。そして、次のステップｓ２１０にて、現在の焦点位置と前後近接の被写体距離から、レンズをどちらかの方向へ動かせばぼけ効果が得られるかどうか判定する。即ち、ぼけ位置があるかどうかを判定し、ぼけ位置がない場合はステップｓ２１２へ進み、ぼけ位置がある場合はステップｓ２１１へ進む。

図５（Ａ）のように、予め被写体距離を位相差ＡＦにて検出できるので、合焦点Ｌ６からフォーカスアウトする場合、合焦点Ｌ７と反対側に所定ぼけ量だけフォーカスアウトするように速度Ｖ６を決めることができる。図５（Ｂ）のように、現在のレンズ位置Ｌ８に対して複数の近接被写体位置Ｌ９，Ｌ１０がある場合、コントラストＡＦだけでは確実にぼける方向の判定ができない。本実施例では、予め被写体距離を位相差ＡＦで検出できるので、近接した合焦点Ｌ９,Ｌ１０が存在しても、所定のぼけ量だけフォーカスアウト可能なのは合焦点Ｌ９方向と判定可能なので、フォーカスアウト時間が一定になるように速度Ｖ８を決めることができる。

図２に戻り、ぼけ位置があるとしてステップｓ２１１へ進むと、ＡＦモードを５（フォーカスアウト）に設定して処理を終了する。一方、ぼけ位置がないとしてステップｓ２１２へ進むと、要求を拒否する旨の警告表示を出力する。どの方向に動かしても、ぼけ位置がない場合は、警告を出すことも可能になる。次のステップｓ２１３では、現在のＡＦモードを変更なしにして、処理を終了する。

上記ステップｓ２０７にてフォーカスアウトが要求されていないとしてステップｓ２１４へ進むと、エフェクト撮影のフォーカス送りが要求されているかを判定する。その結果、フォーカス送りが要求されていればステップｓ２１５へ進み、要求されていなければ後述のステップｓ２２４へ進む。

フォーカス送りが要求されているとしてステップｓ２１５へ進むと、現在のＡＦモードが３（ＡＦ評価値ピークで停止）であるかどうかを判定する。その結果、ＡＦ評価値ピークでレンズが停止中であればステップｓ２１６へ進む。また、ＡＦ評価値ピークでレンズが停止中でなければステップｓ２２２へ進む。これは、図３において、フォーカス送りを実行するＡＦモードの遷移として、合焦点を２回通過させないために、ＡＦモード３（合焦状態）からのフォーカス送り以外は許可していないからである。但し、ＡＦモード３以外からの遷移を許可すれば可能になる。

ＡＦ評価値ピークで停止中であるとしてステップｓ２１６へ進むと、前ピン送りが要求されているかを判定し、前ピン送りが要求されていればステップｓ２１７へ進み、後ピン送りならばステップｓ２２０へ進む。なお、前ピンとは、手前の被写体に焦点を合わせること、後ピンとは、奥側の被写体に焦点を合わせることを意味する。

前ピン送りが要求されているとしてステップｓ２１７へ進むと、位相差ＡＦにて被写体の距離情報を取得する。そして、次のステップｓ２１８にて、現在の焦点位置より手前に被写体があるかどうか判定し、手前に被写体がある場合はステップｓ２１９へ進み、そうでない場合はステップｓ２２２へ進む。

図６（Ｂ）のように、予め被写体距離を位相差ＡＦにて検出できるので、合焦点Ｌ１１から手前に合焦点Ｌ１３が存在することが判定でき、フォーカス送り時間が一定のフォーカス送りになるように速度Ｖ１３を決めることができる。

図２に戻り、現在の焦点位置より手前に被写体があるとしてステップｓ２１９へ進むと、ＡＦモードを６（フォーカス送り）に設定して、処理を終了する。

上記ステップｓ２１６にて後ピン送りと判定するとステップｓ２２０へ進み、位相差ＡＦにて被写体の距離情報を取得する。そして、次のステップｓ２２１にて、現在のレンズ位置より後ろの遠側に被写体があるかどうか判定し、遠側に被写体がある場合は上記したステップｓ２１９へ進む。

図６（Ａ）のように、予め被写体距離を位相差ＡＦにて検出できるので、合焦点Ｌ１１から奥に合焦点Ｌ１２が存在することが判定でき、フォーカス送り時間が一定のフォーカス送りになるように速度Ｖ１１を決めることができる。

図２に戻り、現在の焦点位置より後ろの遠側に被写体がない場合はステップｓ２２２へ進み、要求を拒否する旨の警告表示を出力し、次のステップｓ２２３にて現在のＡＦモードを変更無しにして、処理を終了する。

図６（Ｃ）のように、予め被写体距離を位相差ＡＦで検出できるので、現在のレンズ位置である合焦点Ｌ１１の前後に合焦点が全く存在しないことが予め判定でき、警告を出すことが可能になる。

図２に戻り、手動フォーカス要求がなく、エフェクト撮影要求も無い、つまりオートフォーカスの場合には、いずれの場合もステップS２２４へ進む。このステップｓ２２４では、現在のＡＦモードが０（手動フォーカス）であるかどうかを判定する。その結果、手動フォーカスであればステップｓ２２５へ進み、ＡＦモードを手動フォーカスから位相差ＡＦの方式に設定することでハイブリッドＡＦが起動するようにして、処理を終了する。一方、手動フォーカスでなければステップｓ２２６へ進み、既にハイブリッドＡＦで動作中であるので、現在のＡＦモードを変更無しにして、処理を終了する。

上記ステップｓ２０１にて手動フォーカスへの切り換え要求されているとしてステップｓ２２７へ進むと、エフェクト撮影中であるかどうかを判定する。その結果、エフェクト撮影中、即ちＡＦモードが４，５もしくは６であればステップｓ２２８へ進む。そして、ステップｓ２２８では、エフェクト撮影終了までは手動フォーカスへの遷移を禁止するために現在のＡＦモードを変更無しにして、処理を終了する。一方、撮影されていなければステップｓ２２９へ進み、ＡＦモードを０（手動フォーカス）に設定して、処理を終了する。

次に、図７のフローチャートを用いて、ＡＦモードとＡＦ評価値と距離を周期的に取得しながらＡＦモードを遷移していく際のレンズ制御マイコン１１８での動作について説明する。

まず、ステップｓ３０１では、コントラストＡＦから撮像信号を得る撮像信号処理と、位相差ＡＦから位相差を得る位相差検出処理を行う。次のステップｓ３０２では、撮像信号より抽出されるＡＦ評価値と、検出された位相差とレンズ位置から演算される距離情報を取得する。続くステップｓ３０３では、ＡＦモードが０（手動フォーカス）であるかどうかを判定し、手動フォーカスであればステップｓ３０１へ戻り、そうでなければステップｓ３０４へ進む。

手動フォーカスでないとしてステップｓ３０４へ進むと、ここではＡＦモードが１（位相差ＡＦ）であるかどうかを判定し、位相差ＡＦであればステップｓ３０５へ進み、位相差ＡＦでなければステップｓ３０９へ進む。

位相差ＡＦであるとしてステップｓ３０５へ進むと、位相差ＡＦによって得られた距離から合焦レンズ位置を演算するレンズ位置目標演算処理を行う。そして、次のステップｓ３０６にて、現在のレンズ位置とレンズ位置目標から、レンズ移動速度と移動方向を決めるレンズ移動目標演算処理を行う。続くステップｓ３０７では、ＡＦ評価値が位相差ＡＦからコントラストＡＦへの切換条件を超えているかを判定する。その結果、切換条件を超えていなければステップｓ３３５へ進む。切換条件を超えていればステップｓ３０８へ進み、ＡＦモードを２（コントラストＡＦ）に設定して、後述のステップｓ３３５へ進む。

位相差ＡＦでないとしてステップｓ３０９へ進むと、ＡＦモードが２（コントラストＡＦ）であるかどうかを判定し、コントラストＡＦであればステップｓ３１０へ進み、そうでなければステップｓ３１５へ進む。

コントラストＡＦであるとしてステップｓ３１０へ進むと、ＡＦ評価値が前回（１周期前）より増加しているかどうかを判定し、増加していれば後述のステップｓ３１４へ進む。増加していなければステップｓ３１１へ進み、ここでは今回の減少がＡＦ評価値ピーク通過後の減少であるか判定し、ピーク通過後であればステップｓ３１３へ進み、そうでなければステップｓ３１２へ処理を移す。

ステップｓ３１３へ進むと、ＡＦモードを３（ＡＦ評価値ピーク停止）に設定してステップｓ３１２へ進む。ステップｓ３１２では、レンズ移動方向反転の方針を決定する。そして、次のステップｓ３１４にて、ＡＦ評価値の増加、減少に応じて移動方向を、変化量に応じてレンズ移動速度を、それぞれ決めるレンズ移動目標演算処理を行う。その後は後述のステップｓ３３５へ進む。

上記ステップｓ３０９にてＡＦモードがコントラストＡＦではないと判定すると、上記したようにステップｓ３１５へ進む。そして、このステップｓ３１５では、ＡＦモードが３（ＡＦ評価値ピーク停止）であるかどうかを判定し、ＡＦ評価値ピーク停止であればステップｓ３１６へ進み、そうでなければステップｓ３１９へ進む。

ＡＦ評価値ピーク停止であるとしてステップｓ３１６へ進むと、レンズ移動の停止、すなわち速度０のレンズ移動目標にする。そして、次のステップｓ３１７にて、ＡＦ評価値または距離が変化したかどうかを判定する。その結果、変化していればステップｓ３１８へ進み、ＡＦモードを２（コントラストＡＦ）に設定して後述のステップｓ３３５へ進む。また、変化していなければ直ちに後述のステップｓ３３５へ進む。

以上のように、ＡＦモードが１→２→３と遷移して、位相差ＡＦからコントラストＡＦへ切り換わるようになっている。

上記ステップｓ３１５にてＡＦ評価値ピーク停止でないとしてステップｓ３１９へ進むと、ここではＡＦモードが４（フォーカスイン）であるかどうかを判定し、フォーカスインであればステップｓ３２０へ進み、そうでなければステップｓ３２５へ進む。

フォーカスインであるとしてステップｓ３２０へ進むと、位相差ＡＦのレンズ位置目標演算部１０５で距離からレンズ位置目標を演算する。そして、次のステップｓ３２１にて、フォーカスイン効果をかける時間を取得する。続くステップｓ３２２では、現在のレンズ位置とレンズ位置目標とフォーカスイン効果をかける時間から、レンズ移動速度と移動方向を決めるフォーカスイン時のレンズ移動目標演算処理を行う。

例えば、図４（Ａ）のように、被写体距離からレンズ位置目標Ｌ０を位相差ＡＦで検出できるので、現在のレンズ位置Ｌ２とフォーカスイン時間Ｔ１から速度Ｖ２を決める。

図７に戻り、次のステップｓ３２３では、現在のレンズ位置が速度制御からコントラストＡＦへの切換条件に等しくなっているかを判定し、等しくなければ直ちに後述のステップｓ３３５へ進む。また、切換条件に等しければステップｓ３２４へ進み、ＡＦモードを２（コントラストＡＦ）に設定して後述のステップｓ３３５へ進む。

図４（Ａ）の時刻Ｔ１のように、レンズ位置が切換条件に到達していたら、コントラストＡＦに切り換える。上記切換条件がステップｓ３０７におけるコントラストＡＦへの切換条件に内包されるように設定しておけば、速度制御からコントラストＡＦへ切り換わる。

以上のように、ＡＦモードが０→４→１→２→３と遷移して、手動フォーカスからフォーカスインしてハイブリッドＡＦへ切り換わるようになっている。

図７において、ステップｓ３１９にてフォーカスインでないとしてステップｓ３２５へ進むと、ここではＡＦモードが５（フォーカスアウト）であるかどうかを判定し、フォーカスアウトであればステップｓ３２６へ進み、そうでなければステップｓ３３１へ進む。

フォーカスアウトであるとしてステップｓ３２６へ進むと、位相差ＡＦのレンズ位置目標演算部で距離からレンズ位置目標を演算する。そして、次のステップｓ３２７にて、フォーカスアウト効果をかける速度を取得する。続くステップｓ３２８では、現在のレンズ位置とレンズ位置目標とフォーカスアウト効果をかける速度から、レンズ移動速度と移動方向を決めるフォーカスアウト時のレンズ移動目標演算処理を行う。

例えば、図５（Ａ）のように、現在のレンズ位置Ｌ６からぼける方向を位相差ＡＦで検出できるのでフォーカスアウト時間Ｔ１から速度Ｖ６を決める。

次のステップｓ３２９では、現在のレンズ位置がフォーカスアウトレンズ移動から手動フォーカスへの切換条件に等しくなっているかを判定し、等しくなければ後述のステップｓ３３５へ進む。また、切換条件に等しければステップｓ３３０へ進み、ＡＦモードを０（手動フォーカス）に設定して後述のステップｓ３３５へ進む。

例えば、図６（Ａ）のように、現在のレンズ位置Ｌ６から所定ぼけ量をレンズ移動させた後、手動フォーカスに移る。

以上のように、ＡＦモードが３→５→０と遷移して、ＡＦ評価値ピークからフォーカスアウトして手動フォーカスで待機に切り換わるようになっている。フォーカスアウト動作終了に記録装置の記録終了信号を接続して連動させることも可能であるのは明らかである。

上記ステップｓ３２５にてフォーカスアウトでなければステップｓ３３１へ進み、フォーカス送り効果をかける速度を取得する。そして、ステップｓ３３２へ進み、現在のレンズ位置と位相差ＡＦのレンズ位置目標とフォーカス送りをかける速度から、レンズ移動速度と移動方向を決めるフォーカス送りレンズ移動目標演算処理を行う。

図６（Ａ）のように、予め被写体距離からレンズ位置目標Ｌ１２を位相差ＡＦで検出できるので、現在レンズ位置Ｌ１１とフォーカス送り時間Ｔ１から速度Ｖ１１を決める。

次のステップｓ３３３では、現在のレンズ位置がフォーカス送りレンズ移動からハイブリッドＡＦへの切換条件に等しくなっているかを判定し、等しくなければ後述のステップＳ３３５へ進む。また、切換条件に等しければステップｓ３３４へ進み、ＡＦモードを２（コントラストＡＦ）に設定して後述のステップｓ３３５へ進む。

図６（Ａ）の時刻Ｔ１のように、レンズ位置が切換条件に到達していたら、コントラストＡＦに切り換える。前記切換条件がステップｓ３０７におけるコントラストＡＦへの切換条件に内包されるように設定しておけば、速度制御からコントラストＡＦへ切り換わる。

以上のように、ＡＦモードが３→６→１→２→３と遷移して、ＡＦ評価値ピークからフォーカス送りしてコントラストＡＦへ切り換わるようになっている。

ステップｓ３３５へ進むと、制御目標発生部１１０の速度と方向と位置設定値を更新して、次回の周期先頭処理であるステップｓ３０１に戻る。

図８は、図７のステップｓ３２３での切換条件判定の詳細を示すフローチャートである。

ステップｓ８０１では、現在のレンズ位置がフォーカスイン時のレンズ目標位置から所定距離以内に近づいているかを判定する。その結果、所定距離以内に近づいていればステップｓ８０３へ進み、切換条件は成立していると決定して、処理を終える。一方、所定距離以内に近づいていなければステップｓ８０２へ進み、現在のＡＦ評価値が所定評価値以上であるかを判定し、所定評価値以上であれば上記のステップｓ８０３へ進む。所定評価値以上でなければステップｓ８０４へ進み、切換条件は成立していないと決定して、処理を終える。

図９は、図７のステップｓ３２９での切換条件判定の詳細を示すフローチャートである。

ステップｓ９０１では、現在のレンズ位置がフォーカスアウト時のレンズ移動目標位置から所定距離以内に近づいているかを判定する。その結果、所定距離以内に近づいていればステップｓ９０３へ進み、切換条件は成立していると決定して、処理を終える。一方、所定距離以内に近づいていなければステップｓ９０２にて、フォーカスアウト移動開始から所定時間経過したか判定し、所定時間以上経過であれば上記のステップｓ９０３へ進む。所定時間以上経過していなければステップｓ９０４へ進み、切換条件は成立していないと決定して、処理を終える。

図１０は、図７のステップｓ３３３での切換条件判定の詳細を示すフローチャートである。

ステップｓ１００１では、現在のレンズ位置がフォーカス送り時のレンズ移動目標位置から所定距離以内に近づいているかを判定する。その結果、所定距離以内に近づいていればステップｓ１００３へ進み、切換条件は成立していると決定して、処理を終える。一方、所定距離以内に近づいていなければステップｓ１００２へ進み、現在のＡＦ評価値が所定評価値以上であるかを判定し、所定評価値以上であれば上記のステップｓ１００３へ進む。所定評価値以上でなければステップｓ１００４へ進み、切換条件は成立していないと決定して、処理を終える。

以上のように、位相差ＡＦでの距離情報を、エフェクト撮影時のレンズ目標位置にフィードフォワードしてからコントラストＡＦに切り換えるようにしている。

よって、予め合焦レンズ位置を記憶させずとも、任意の速度制御下で自動フォーカスインできる。同様に、任意の速度制御下で自動フォーカス送りできる。また、必ずぼけが発生する方向に、自動的にフォーカスアウトすることができる。また、被写体が動いて画面から消え、フォーカス送り、フォーカスイン撮影ができない時も、撮影を開始する時点で警告を出すことが可能になる。また、被写体が増えて、フォーカスアウト撮影ができない時も、撮影を開始する時点で警告を出すことが可能になる。

上記の実施例によれば、位相差ＡＦによる距離検出手段による距離検出によって合焦する移動方向と移動速度を決定し、移動終了後にコントラストＡＦに切り換えるようにしている。そのため、被写体コントラスト、レンズ位置に影響されずに一定時間でフォーカスイン、フォーカス送りを発生できるという効果がある。

また、位相差ＡＦによる距離検出手段による距離検出によってぼける移動方向と移動速度を決定し、移動終了後に手動フォーカスに切り換えるようにしている。そのため、被写体コントラスト、レンズ位置に影響されずに一定時間でフォーカスアウトを発生できるという効果がある。また、フォーカスイン、フォーカス送り、フォーカスアウトができない被写体条件であることをエフェクト撮影実行前に判定できるという効果がある。

本発明の実施例に係るレンズ制御装置の回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施例におけるＡＦモードを決める際の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例におけるＡＦモードの遷移を示す図である。 本発明の実施例におけるフォーカスインについて説明するための図である。 本発明の実施例におけるフォーカスアウトについて説明するための図である。 本発明の実施例におけるフォーカス送りについて説明するための図である。 本発明の実施例におけるＡＦモードを遷移していく際の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施例においてフォーカスインからコントラストＡＦへの切換判定を示すフローチャートである。 本発明の実施例においてフォーカスアウトから手動フォーカスへの切換判定を示すフローチャートである。 本発明の実施例においてフォーカス送りからコントラストＡＦへの切換判定を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ コントラストＡＦ部
１０１ ＡＦ評価値処理部
１０２ 山登り制御位置目標演算部
１０３ 位相差ＡＦ部
１０４ 距離算出部
１０５ レンズ位置目標演算部
１０６ レンズ移動目標演算部
１０７ ＡＦ入切選択部
１０８ ＡＦ入切スイッチ
１０９ ＡＦ切換スイッチ
１１０ 制御目標発生部
１１１ エラー算出器
１１２ レンズ制御部
１１３ レンズ部
１１４ レンズ位置検出部
１１５ エフェクト撮影選択部
１１６ エフェクト撮影レンズ移動目標演算部
１１７ ＡＦモード判定部
１１８ レンズ制御マイコン

Claims (5)

1. 撮像素子の出力信号から画像のコントラストを表わす焦点評価信号を生成する信号生成手段と、
   被写体距離に対応する情報を検出する距離検出手段と、
   前記焦点評価信号に基づいてフォーカスレンズの制御を行い、前記被写体距離に対応する情報に基づいてフォーカスレンズの制御を行うレンズ制御手段とを有し、
   フォーカスインとフォーカスアウトとフォーカス送りを含むフォーカスエフェクト機能に応じたフォーカスレンズ制御を可能にするフォーカス制御装置において、
   前記レンズ制御手段は、前記フォーカスインが選択されている際は、前記被写体距離に対応する情報によって前記フォーカスレンズが合焦する移動方向と移動速度をフォーカスイン時間が一定になるように決定し、前記被写体距離に対応する情報に基づく前記フォーカスレンズの合焦方向への移動を制御した後、前記焦点評価信号に基づく合焦制御に切り換わり、
   前記フォーカスアウトが選択されている際には、前記被写体距離に対応する情報によって非合焦状態になるフォーカスレンズ位置を検出し当該フォーカスレンズ位置と現在のフォーカスレンズ位置から前記フォーカスレンズの移動量を求め、該移動量を所定のフォーカスアウト時間で割った速度でフォーカスレンズを移動させるように制御した後手動フォーカス制御切り換わり、
   前記フォーカス送りが選択されている際には、前記被写体距離に対応する情報によって現在と別の被写体に前記フォーカスレンズが合焦状態になるフォーカスレンズ位置を検出し前記フォーカスレンズの移動量を求め、該移動量を所定のフォーカス送り時間から求めた移動速度で当該別の被写体に合焦となるように制御した後前記焦点評価信号に基づくフォーカスレンズ制御を行うことを特徴とするフォーカス制御装置。
2. 前記レンズ制御手段は、前記フォーカスエフェクト機能としてフォーカスインが選択されている際は、非合焦状態で前記被写体距離に対応する情報と現在のフォーカスレンズ位置から合焦点までのレンズ移動量を求め、該レンズ移動量を所定のフォーカスイン時間で割った移動速度で前記フォーカスレンズを非合焦状態から合焦点へ移動させるフォーカスレンズ制御を行い、
   前記移動中の所定条件において、前記被写体距離に対応する情報に基づくフォーカスレンズ制御から前記焦点評価信号に基づくフォーカスレンズ制御に切り換わることを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
3. 前記所定条件とは、前記焦点評価信号が所定レベルを超えることであることを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。
4. 前記所定条件とは、フォーカスレンズ位置が合焦点までの所定距離内に入ることであることを特徴とする請求項２に記載のフォーカス制御装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフォーカス制御装置を有することを特徴とする撮像装置。

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