特許 6788404 焦点調節装置及び焦点調節方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6788404

(24)【登録日】2020年11月4日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】焦点調節装置及び焦点調節方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/36 20060101AFI20201116BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20201116BHJP

   G02B 7/04 20060101ALI20201116BHJP

   G02B 7/08 20060101ALI20201116BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/36

   G03B13/36

   G02B7/04 E

   G02B7/08 C

   H04N5/232 120

【請求項の数】6

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2016-139387(P2016-139387)

(22)【出願日】2016年7月14日

(65)【公開番号】特開2018-10190(P2018-10190A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2019年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000376

【氏名又は名称】オリンパス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100189913

【弁理士】

【氏名又は名称】鵜飼 健

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 慎吾

【審査官】 登丸 久寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０８５９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２９２５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−２６５６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０７４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００８９１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２３６１９８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／３６

Ｇ０２Ｂ ７／０４

Ｇ０２Ｂ ７／０８

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、
前記撮像素子における所定のフレームレートで取得されるフレーム毎に、前記光束が受光される領域に設定された焦点検出領域の画像信号に基づく評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、
前記方向判断部により判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部と、
を具備し、
前記制御部は、前記フレーム毎に前記方向判断部による駆動方向の判断を繰り返し実行させ、第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に前記フォーカスレンズを所定の駆動量だけ微小駆動させた後で続けて算出される第２の評価値に基づいて前記第１の方向と異なる第２の方向にフォーカスレンズを前記微小駆動させた場合には、さらに続けて算出される第３の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向であっても、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動を所定の時間又は所定のフレーム数だけ禁止し、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動を禁止している間は、前記第２の方向への前記微小駆動を行い、前記禁止が解除されて、さらに続けて算出される第４の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向である場合は、前記第１の方向に前記微小駆動を行い、前記微小駆動の駆動方向が前記第１の方向から前記第２の方向へ変化した回数と前記第２の方向から前記第１の方向へ変化した回数の和が所定回数となった場合に合焦可能と判断する
ことを特徴とする焦点調節装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記第２の評価値が算出された時の前記フォーカスレンズの位置と前記第４の評価値が算出された時の前記フォーカスレンズの位置に基づいて合焦位置を求めることを特徴とする請求項１に記載の焦点調節装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第２の評価値が算出された時の前記フォーカスレンズの位置と前記第４の評価値が算出された時の前記フォーカスレンズの位置の中点を合焦位置とすることを特徴とする請求項２に記載の焦点調節装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記フォーカスレンズの前記微小駆動の駆動量が所定値を越える場合には、前記第３の評価値に基づく前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動を禁止しないことを特徴とする請求項１の焦点調節装置。

【請求項5】

前記所定値は、前記撮影レンズの焦点深度に相当するフォーカスレンズの駆動量であることを特徴とする請求項４に記載の焦点調節装置。

【請求項6】

フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、
前記撮像素子における所定のフレームレートで取得されるフレーム毎に、前記光束が受光される領域に設定された焦点検出領域の画像信号に基づく評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、
前記判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御することと、
を具備し、
前記駆動方向の判断は前記フレーム毎に繰り返し実行され、第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に前記フォーカスレンズを所定の駆動量だけ微小駆動させた後で続けて算出される第２の評価値に基づいて前記第１の方向と異なる第２の方向にフォーカスレンズが前記微小駆動された場合には、さらに続けて算出される第３の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向であっても、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動は所定の時間又は所定のフレーム数だけ禁止され、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動が禁止されている間は、前記第２の方向への前記微小駆動が行われ、前記禁止が解除されて、さらに続けて算出される第４の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向である場合には、前記第１の方向に前記微小駆動が行われ、前記微小駆動の駆動方向が前記第１の方向から前記第２の方向へ変化した回数と前記第２の方向から前記第１の方向へ変化した回数の和が所定回数となった場合に合焦可能と判断される
ことを特徴とする焦点調節方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、焦点調節装置及び焦点調節方法に関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置に備えられた撮影レンズの自動焦点調節技術として、コントラストＡＦ方式が知られている。コントラストＡＦ方式は、撮影レンズを介して撮像素子で受光された光束に応じて生成された画像信号から算出される評価値に基づいてフォーカスレンズの焦点調節を行う方式である。このようなコントラストＡＦ方式では、フォーカスレンズの反転駆動が必要になるときがある。この反転駆動の際に、フォーカスレンズの駆動機構におけるバックラッシュの影響により、狙い通りのレンズ駆動が行えないことがある。特許文献１ではこのようなフォーカスレンズ駆動の際のバックラッシュの影響に対する対策についての提案がなされている。特許文献１におけるレンズの駆動装置は、フォーカスレンズの駆動伝達系のガタ量（バックラッシュ量）に応じて反転後の駆動量を大きくしたり、駆動回数を増やしたりしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−８９１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、バックラッシュ量が分かっていることが前提になっている。しかしながら、バックラッシュ量を正確に測定することは困難である。特に、レンズ交換式の撮像装置においては、本体とレンズとの組み合わせを最適化することができないので、バックラッシュ量を知ることはさらに困難である。

【0005】

本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、バックラッシュ量が測定できなくとも、バックラッシュによるＡＦ性能の低下を抑制することが可能な焦点調節装置及び焦点調節方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の焦点調節装置は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節装置において、前記撮像素子における所定のフレームレートで取得されるフレーム毎に、前記光束が受光される領域に設定された焦点検出領域の画像信号に基づく評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断する方向判断部と、前記方向判断部により判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御する制御部とを具備し、前記制御部は、前記フレーム毎に前記方向判断部による駆動方向の判断を繰り返し実行させ、第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に前記フォーカスレンズを所定の駆動量だけ微小駆動させた後で続けて算出される第２の評価値に基づいて前記第１の方向と異なる第２の方向にフォーカスレンズを前記微小駆動させた場合には、さらに続けて算出される第３の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向であっても、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動を所定の時間又は所定のフレーム数だけ禁止し、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動を禁止している間は、前記第２の方向への前記微小駆動を行い、前記禁止が解除されて、さらに続けて算出される第４の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向である場合は、前記第１の方向に前記微小駆動を行い、前記微小駆動の駆動方向が前記第１の方向から前記第２の方向へ変化した回数と前記第２の方向から前記第１の方向へ変化した回数の和が所定回数となった場合に合焦可能と判断することを特徴とする。

【0007】

前記の目的を達成するために、本発明の第２の態様の焦点調節方法は、フォーカスレンズを含む撮影レンズを通過する光束を受光して画像信号を生成する撮像素子を有し、前記画像信号に基づいて焦点調節を実行する焦点調節方法において、前記撮像素子における所定のフレームレートで取得されるフレーム毎に、前記光束が受光される領域に設定された焦点検出領域の画像信号に基づく評価値を算出して合焦に向かう前記フォーカスレンズの駆動方向を判断することと、前記判断された駆動方向に基づいて焦点調節動作を制御することとを具備し、前記駆動方向の判断は前記フレーム毎に繰り返し実行され、第１の評価値に基づいて判断された第１の方向に前記フォーカスレンズを所定の駆動量だけ微小駆動させた後で続けて算出される第２の評価値に基づいて前記第１の方向と異なる第２の方向にフォーカスレンズが前記微小駆動された場合には、さらに続けて算出される第３の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向であっても、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動は所定の時間又は所定のフレーム数だけ禁止され、前記第１の方向へのフォーカスレンズの前記微小駆動が禁止されている間は、前記第２の方向への前記微小駆動が行われ、前記禁止が解除されて、さらに続けて算出される第４の評価値に基づいて判断された駆動方向が前記第１の方向である場合には、前記第１の方向に前記微小駆動が行われ、前記微小駆動の駆動方向が前記第１の方向から前記第２の方向へ変化した回数と前記第２の方向から前記第１の方向へ変化した回数の和が所定回数となった場合に合焦可能と判断されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、バックラッシュ量が測定できなくとも、バックラッシュによるＡＦ性能の低下を抑制することが可能な焦点調節装置及び焦点調節方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態に焦点調節装置の適用例としての撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。

【図2】大領域、中領域、小領域のそれぞれについて示す図である。

【図3】動画ＡＦ時の処理の概要を示す図である。

【図4】ステップフェーズにおける全体処理について示すフローチャートである。

【図5】方向判断処理の概念図である。

【図6】方向判断処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】方向判断演算処理について示すフローチャートである。

【図8】時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す図である。

【図9】ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について示すフローチャートである。

【図10】個々の焦点検出領域の方向判断処理について示すフローチャートである。

【図11】ＨＰＦの優先順位判定処理に用いられるテーブルを示す図である。

【図12】全体の方向判断処理について示すフローチャートである。

【図13】焦点検出領域の優先順位判定処理に用いられるテーブルを示す図である。

【図14】フォーカス状態の状態遷移図である。

【図15】フォーカス状態更新処理について示すフローチャートである。

【図16】コントラスト変化検出処理について説明するための図である。

【図17】現在のフォーカス状態と、判定の内容と、フォーカス状態の遷移先とを対応付けたテーブルを示す図である。

【図18】合焦付近判定処理について説明するための図である。

【図19】遠近混在判定処理について示すフローチャートである。

【図20】小領域方向判断結果確認処理について示すフローチャートである。

【図21】レンズ駆動処理について示すフローチャートである。

【図22】フォーカス状態とステップ係数との対応を示すテーブルを示す図である。

【図23】ステップ方向設定処理について示すフローチャートである。

【図24】反転直後判定処理を示すフローチャートである。

【図25】合焦判断処理について示すフローチャートである。

【図26】反転合焦判断処理について示すフローチャートである。

【図27】方向不定合焦判断処理について示すフローチャートである。

【図28】図２８（ａ）は反転合焦判断処理が適用される場合のコントラストカーブを示す図であり、図２８（ｂ）は方向不定合焦判断処理が適用される場合のコントラストカーブを示す図である。

【図29】本発明の一実施形態における効果を説明するための図である。

【図30】本発明の一実施形態における効果を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る焦点調節装置の適用例としての撮像装置の一例の構成を示すブロック図である。撮像装置は、デジタルカメラ及びスマートフォンといった機器の他、フォーカスレンズを有する各種の撮像装置を含む。

【0011】

図１に示すように、撮像装置１００は、撮影レンズ１０２と、焦点調節機構１０４と、絞り１０６と、絞り駆動機構１０８と、シャッタ１１０と、シャッタ駆動機構１１２と、撮像素子１１４と、撮像素子インターフェイス（ＩＦ）回路１１６と、ＲＡＭ１１８と、表示素子１２０と、表示素子駆動回路１２２と、タッチパネル１２４と、タッチパネル駆動回路１２６と、記録メディア１２８と、システムコントローラ１３０と、操作部１３２と、ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４と、ジャイロセンサ回路１３６とを有している。

【0012】

撮影レンズ１０２は、図示しない被写体からの光束を撮像素子１１４の受光面に導くための光学系である。撮影レンズ１０２は、フォーカスレンズを有している。フォーカスレンズは、撮影レンズ１０２の焦点位置を変化させるためのレンズである。撮影レンズ１０２は、ズームレンズとして構成されていてもよい。また、撮影レンズ１０２は、撮像装置１００に対して着脱自在に構成されていてもよい。

【0013】

焦点調節機構１０４は、フォーカスレンズを駆動するための駆動機構を有している。焦点調節機構１０４は、システムコントローラ１３０のＡＦ制御回路１３０２の制御に従ってフォーカスレンズをその光軸方向（図示一点鎖線方向）に駆動する。

【0014】

絞り１０６は、撮影レンズ１０２を介して撮像素子１１４に入射する光束の量を調節する。

【0015】

絞り駆動機構１０８は、絞り１０６を駆動するための駆動機構を有している。絞り駆動機構１０８は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って絞り１０６を駆動する。

【0016】

シャッタ１１０は、撮像素子１１４の受光面を遮光状態又は露光状態とするように構成されている。シャッタ１１０は、撮像素子１１４の受光面を遮光している時間によって撮像素子１１４の露光時間を調節する。

【0017】

シャッタ駆動機構１１２は、シャッタ１１０を駆動するための駆動機構を有している。シャッタ駆動機構１１２は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従ってシャッタ１１０を駆動する。

【0018】

撮像素子１１４は、撮影レンズ１０２を介して導かれた光束を受光するための受光面を有している。撮像素子１１４の受光面には、２次元状に配置された複数の画素が設けられている。また、受光面の光入射側には、カラーフィルタが設けられている。このような撮像素子１１４は、受光面において受光された光束に応じた電気信号（以下、画像信号という）を生成する。

【0019】

撮像素子ＩＦ回路１１６は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って撮像素子１１４を駆動する。また、撮像素子ＩＦ回路１１６は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１の制御に従って、撮像素子１１４で得られた画像信号を読み出す。そして、撮像素子ＩＦ回路１１６は、読み出した画像信号に対してＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理及びＡＧＣ（自動利得制御）処理等のアナログ処理を施す。さらに、撮像素子ＩＦ回路１１６は、アナログ処理した画像信号に基づくデジタル信号（以下、画像データという）を生成する。

【0020】

ＲＡＭ１１８は、例えばＳＤＲＡＭであり、ワーク領域を有している。ワーク領域は、撮像装置１００の各部で発生したデータを一時記憶しておくための記憶領域である。

【0021】

表示素子１２０は、例えば液晶ディプレイ（ＬＣＤ）である。表示素子１２０は、各種の画像を表示する。表示素子駆動回路１２２は、システムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１から入力された画像データに基づいて表示素子１２０を駆動する。

【0022】

タッチパネル１２４は、表示素子１２０の表示画面上に一体的に形成されており、表示画面上へのユーザの指等の接触位置を検出する。タッチパネル駆動回路１２６は、タッチパネル１２４を駆動するとともに、タッチパネル１２４からの接触検出信号をシステムコントローラ１３０のＣＰＵ１３０１に出力する。ＣＰＵ１３０１は、接触検出信号から、ユーザの表示画面上への接触操作を検出し、その接触操作に応じた処理を実行する。

【0023】

記録メディア１２８は、例えばメモリカードである。記録メディア１２８には、動画撮影動作によって得られた動画ファイルが記録される。

【0024】

システムコントローラ１３０は、撮像装置１００の動作を制御するための制御回路として、ＣＰＵ１３０１と、ＡＦ制御回路１３０２と、ＡＥ制御回路１３０３と、画像処理回路１３０４と、顔認識回路１３０５と、動画記録回路１３０６とを有している。システムコントローラ１３０と同様の機能は、ソフトウェアによって実現されてもよい。

【0025】

ＣＰＵ１３０１は、絞り駆動機構１０８、シャッタ駆動機構１１２、表示素子駆動回路１２２、タッチパネル駆動回路１２６等のシステムコントローラ１３０の外部の各ブロック、及びシステムコントローラ１３０の内部の各制御回路の動作を制御する。

【0026】

焦点検出装置としてのＡＦ制御回路１３０２は、コントラストＡＦ方式によってＡＦ処理を制御する。ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断部の機能と、制御部との機能を有している。ＡＦ制御回路１３０２は、画像データに対して焦点検出領域を設定する。そして、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカスレンズの駆動に伴って撮像素子１１４を介して逐次に得られる焦点検出領域の画像データから評価値を算出する。評価値は、例えば焦点検出領域における画像データをハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ）することによって得られる。また、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値に基づいて合焦に向かうフォーカスレンズの駆動方向を判断し、方向判断結果に従ってフォーカスレンズを合焦位置まで駆動する。

【0027】

ＡＥ制御回路１３０３は、画像データ等から得られる被写体輝度に基づいてＡＥ処理を制御する。

【0028】

画像処理回路１３０４は、画像データに対する各種の画像処理を行う。画像処理としては、色補正処理、ガンマ（γ）補正処理、圧縮処理等が含まれる。また、画像処理回路１３０４は、圧縮されている画像データに対する伸張処理も施す。

【0029】

顔認識回路１３０５は、例えばテンプレートマッチングを用いて、画像データにおける人物の顔を認識する。顔の認識結果に基づいてＡＦ処理及びＡＥ処理が行われ得る。

【0030】

動画記録回路１３０６は、動画記録の動作を制御する。

【0031】

操作部１３２は、ユーザによって操作される各種の操作部材である。操作部１３２としては、例えば、レリーズボタン、動画ボタン、モードボタン、選択キー、電源ボタン等が含まれる。レリーズボタンは、静止画撮影の指示をするための操作部材である。動画ボタンは、動画撮影の指示をするための操作部材である。モードボタンは、撮像装置１００の撮影設定を選択するための操作部材である。選択キーは、例えばメニュー画面上での項目の選択や決定をするための操作部材である。電源ボタンは、撮像装置の電源をオン又はオフするための操作部材である。

【0032】

ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４は、ＣＰＵ１３０１が種々の処理を実行するためのプログラムコードを記憶している。また、ＦｌａｓｈＲｏｍ１３４は、撮影レンズ１０２、絞り１０６、及び撮像素子１１４等の動作に必要な制御パラメータ、並びに画像処理回路１３０４での画像処理に必要な制御パラメータ等の、各種の制御パラメータを記憶している。

【0033】

ジャイロセンサ回路１３６は、撮像装置１００の姿勢変化を検出するセンサである。ジャイロセンサ回路１３６は、例えば撮像装置１００に発生した角速度を検出することによって撮像装置１００の姿勢変化を検出する。

【0034】

以下、本実施形態に係る焦点検出装置の適用例としての撮像装置１００の動作を説明する。以下で説明する動作は、動画記録時のＡＦ処理である動画ＡＦ時の動作である。勿論、撮像装置１００は、静止画記録も可能に構成されていてもよい。

【0035】

本実施形態において、評価値は、画面内に対して設定された複数の焦点検出領域である大領域、中領域、小領域のそれぞれに対して算出される。図２は、大領域、中領域、小領域のそれぞれについて示す図である。大領域２０２は、演算の負荷等を考慮して決定された所定のサイズを有するように画面内に設定される。中領域２０４は、大領域２０２と少なくとも一部において重なっており、かつ、大領域２０２よりも小さいサイズを有するように画面内に設定される。小領域２０６は、大領域２０２及び中領域２０４の両方と少なくとも一部において重なっており、かつ、中領域２０４よりも小さいサイズを有するように画面内に設定される。図２では、大領域２０２は、画面中央に設定されている。また、中領域２０４は、大領域２０２の内部に設定されている。さらに、小領域２０６は、中領域２０４の上段左側、上段中央、上段右側、中段左側、中段中央、中段右側、下段左側、下段中央及び下段右側にそれぞれ設定されている。図２においては、それぞれの小領域には、（１）−（９）の番号が付されている。

【0036】

図３は、本実施形態における動画ＡＦ時の処理の概要を示す図である。本実施形態における撮像装置による動画ＡＦ時の処理では、状態が「ステップ（ｓｔｅｐ）フェーズ」、「サーチフェーズ」、「待機フェーズ」からなる３つの制御フェーズの間で遷移する。ステップフェーズは、至近方向と無限方向のうちの何れかの方向（第１の方向）への微小量のフォーカスレンズの相対駆動と第１の方向の逆方向（第２の方向）への微小量のフォーカスレンズの相対駆動とを併用してフォーカスレンズを合焦位置まで駆動するフェーズである。ステップフェーズの詳細については後で詳しく説明する。サーチフェーズは、フォーカスレンズを至近方向又は無限方向に連続駆動させながらフォーカスレンズを合焦位置まで駆動するフェーズである。待機フェーズは、フォーカスレンズを駆動せずに処理を待機するフェーズである。

【0037】

ステップフェーズでは、フォーカスレンズのレンズ位置が合焦位置から遠いと判定されたとき、すなわち、評価値のピーク位置が遠いと判定されたとき、制御フェーズはサーチフェーズに遷移する。サーチフェーズに遷移することによって、フォーカスレンズは素早く合焦位置付近へと移動する。一方、ステップフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判定されたとき、すなわち、評価値のピークが検出されたと判定されたとき、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。また、ステップフェーズにおいて、フォーカスレンズが端点位置に達したと判定されたときも、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。

【0038】

サーチフェーズでは、レンズ位置が合焦位置付近だと判定されたとき、すなわち、評価値のピーク付近であると判断されたとき、制御フェーズはステップフェーズに遷移する。この後、ステップ駆動によって、フォーカスレンズは合焦位置まで移動させられる。一方、サーチフェーズにおいて、レンズ位置は合焦位置であると判定されたとき、すなわち、評価値がピークとなって安定した状態にあると判定されたとき、制御フェーズは待機フェーズに遷移し、レンズ駆動は停止される。

【0039】

待機フェーズでは、撮像装置１００の動きの検出があったときや、画像のコントラストの変化、顔情報の変化等があったとき、すなわち、撮像装置又は被写体の状況の変化が検出されたとき、制御フェーズはステップフェーズに遷移する。このとき、フォーカスレンズを合焦状態とするようにステップ駆動が開始される。

【0040】

以下、ステップフェーズについてさらに説明する。図４は、ステップフェーズにおける全体処理について示すフローチャートである。図４の処理は、例えばユーザによって動画ボタンが押された後、ＡＦ制御回路１３０２によって動画記録の１フレーム毎に行われる処理である。以下で説明する処理は、ＣＰＵ１３０１等のＡＦ制御回路１３０２以外の回路によって行われてもよい。また、特定の回路だけでなく、分散処理によって行われてもよい。

【0041】

ステップＳ１において、ＡＦ制御回路１３０２は、端点判断処理を行う。端点判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在のフォーカスレンズの位置が端点位置であるか否かを判断する。現在のフォーカスレンズの位置が至近側又は無限側の端点位置であると判断されたときに、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させるか又はステップフェーズのままとするかを判断する。例えば、ステップフェーズの実行回数が所定回数を超えても合焦に至らなかった場合には、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させると判断する。待機フェーズにおいて、被写体状況の変化が検出されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップフェーズに遷移させる。被写体状況の変化は、例えばコントラストの変化、動きベクトルの変化又は撮像装置１００の動きの変化である。

【0042】

現在のフォーカスレンズの位置が端点位置でないと判断されたとき又はステップフェーズを継続すると判断されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップＳ２に移行させる。ステップＳ２において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断処理を行う。合焦判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカスレンズが合焦に至ったか否かを判断する。合焦判断処理において、合焦判断が成立したときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理を待機フェーズに遷移させる。合焦判断処理の詳細については後で説明する。

【0043】

合焦判断処理において、合焦判断が成立していないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップＳ３に移行させる。ステップＳ３において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断処理を行う。方向判断処理は、焦点検出領域の全体としてのフォーカスレンズの駆動方向を判断する処理である。方向判断処理の詳細については後で説明する。

【0044】

ステップＳ４において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態更新処理を行う。その後、処理はステップＳ５に移行する。フォーカス状態更新処理は、現在の動画ＡＦにおけるフォーカス状態を更新する処理である。本実施形態ではフォーカス状態に応じた異なる処理が行われる。フォーカス状態更新処理の詳細については後で説明する。

【0045】

ステップＳ５において、ＡＦ制御回路１３０２は、レンズ駆動処理を行う。その後、処理はステップＳ６に移行する。レンズ駆動処理は、合焦のためのレンズ駆動を行う処理である。レンズ駆動処理の詳細については後で説明する。

【0046】

ステップＳ６において、ＡＦ制御回路１３０２は、サーチ遷移判断処理を行う。その後、図４の処理は終了する。サーチ遷移判断処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、過去からの方向判断結果の履歴とレンズ駆動の履歴等から、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させるか否かを判断する。例えば、ステップフェーズにおけるフォーカスレンズの駆動方向の反転回数が閾値を超えたと判定されたとき、ＡＦ制御回路１３０２は、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させると判断する。サーチフェーズにおいて、フォーカスレンズの位置が合焦位置付近であると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、処理をステップフェーズに遷移させる。また、サーチ遷移判断処理において、制御フェーズをサーチフェーズに遷移させないと判断されたときには、処理はステップＳ１に戻る。

【0047】

次に、方向判断処理を説明する。図５は、方向判断処理の概念図である。フォーカスレンズの駆動すべき方向は、大領域２０２と、中領域２０４と、９個の小領域２０６との焦点検出領域のそれぞれにおいて得られた方向判断結果に基づいて決定される。１１個の焦点検出領域のそれぞれでは、図５に示すように、３種類のハイパスフィルタ処理（ＨＰＦ）によって得られた評価値に基づいてフォーカスレンズの駆動方向が判断される。このように、本実施形態における方向判断処理は、階層的に行われる。以下では、３種類のＨＰＦを、カットオフ周波数が低いものから順にＨＰＦ１、ＨＰＦ２及びＨＰＦ３と言うこととする。

【0048】

図６は、方向判断処理の一例を示すフローチャートである。まず、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理を行う。焦点検出領域は、例えば右上の小領域から左下の小領域の順で選択され、その後に中領域、大領域の順で選択される。焦点検出領域の選択順は、異なる選択順であってもよい。

【0049】

それぞれの焦点検出領域に対するループ処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれのＨＰＦに対するループ処理を行う。ＨＰＦは、例えばＨＰＦ１、ＨＰＦ２、ＨＰＦ３の順で選択される。ＨＰＦの選択順は、異なる選択順であってもよい。

【0050】

それぞれのＨＰＦに対する処理の開始であるステップＳ１１において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断演算処理を行う。方向判断演算処理について説明する。図７は、方向判断演算処理について示すフローチャートである。ステップＳ２１において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されているか否かを判定する。一例では、方向判断の演算には、少なくとも２フレーム分の評価値が必要である。ただし、２フレーム分の評価値では方向判断を行うことができない可能性もあるので、本実施形態では３フレーム分の評価値を用いて方向判断が行われるものとする。ステップＳ２１において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていないと判定されたときには、図７の処理は終了する。ステップＳ２１において、方向判断の演算に必要な数の評価値が蓄積されていると判定されたときには、処理はステップＳ２２に移行する。

【0051】

ステップＳ２２において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理を行う。その後、処理はステップＳ２３に移行する。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ演算処理は、評価値Afval[n-1]及びAfval[n]（ｎはフレーム番号）の差分及び評価値Afval[n-2]及びAfval[n]の差分、すなわち以下の（式１）のAfval_dlt_1及びAfval_dlt_2を演算する処理である。なお、ここでは現フレームの評価値と２フレーム前までの評価値との差分が演算されるが、現フレームの評価値と３フレーム以降前までの評価値との差分が演算されてもよい。
Afval_dlt_1＝Afval[n]−Afval[n-1]
Afval_dlt_2＝Afval[n]−Afval[n-2] （式１）
図８は、時間（フレーム）の経過と評価値の変化との関係を示す。被写体のコントラストが正しく捉えられており、かつ、フォーカスレンズが合焦付近にないときには、評価値は、図８に示すように、時間の経過、すなわちフォーカスレンズの位置の変化に伴って単調増加又は単調減少する。

【0052】

ステップＳ２３において、ＡＦ制御回路１３０２は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理を行う。その後、図７の処理は終了する。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理は、現在の選択中の焦点検出領域におけるフォーカスレンズの駆動方向を判断するための処理である。ステップＳ２３のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について説明する。図９は、ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理について示すフローチャートである。

【0053】

ステップＳ３１において、ＡＦ制御回路１３０２は、被写体のコントラストが十分であるか否かを判定する。例えば、評価値の大きさが閾値以上であれば、被写体のコントラストが十分であると判定される。ステップＳ３１において、被写体のコントラストが十分であると判定されたときには、処理はステップＳ３２に移行する。ステップＳ３１において、被写体のコントラストが十分でないと判定されたときには、処理はステップＳ３８に移行する。

【0054】

ステップＳ３２において、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値の差分Afval_dlt_1の絶対値及び符号から方向判断を行う。まず、評価値の差分Afval_dlt_1の絶対値が予め定められた方向判断基準値を超えるある範囲外であるときには、方向判断は確定されない。この場合には、処理はステップＳ３５に移行する。一方、評価値の差分Afval_dlt_1の絶対値が方向判断基準値を超えるある範囲内であって、評価値の差分Afval_dlt_1の符号が正であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と同方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「無限から至近（Ｎｅａｒ）」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「至近から無限（Ｆａｒ）」である。さらに、評価値の差分Afval_dlt_1の絶対値が方向判断基準値によって定まる範囲内であって、評価値の差分Afval_dlt_1の符号が負であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と逆方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｆａｒ」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｎｅａｒ」である。ステップＳ３２において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３３に移行する。ステップＳ３２において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３４に移行する。

【0055】

ステップＳ３３において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。ステップＳ３４において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｆａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。

【0056】

ステップＳ３５において、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値の差分Afval_dlt_2の絶対値及び符号から方向判断を行う。評価値の差分Afval_dlt_1を用いた判断と同様、評価値の差分Afval_dlt_2の絶対値が予め定められた方向判断基準値を超えるある範囲外であるときには、方向判断は確定されない。この場合には、処理はステップＳ３８に移行する。一方、評価値の差分Afval_dlt_2の絶対値が方向判断基準値を超えるある範囲内であって、評価値の差分Afval_dlt_2の符号が正であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と同方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｎｅａｒ」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｆａｒ」である。さらに、評価値の差分Afval_dlt_2の絶対値が方向判断基準値によって定まる範囲内であって、評価値の差分Afval_dlt_2の符号が負であるときには、方向判断結果は今回のａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理の直前のフォーカスレンズの駆動方向と逆方向である。すなわち、フォーカスレンズが無限側から至近側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｆａｒ」である。また、フォーカスレンズが至近側から無限側に駆動されていたときには、方向判断結果は「Ｎｅａｒ」である。ステップＳ３５において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３６に移行する。ステップＳ３５において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ３７に移行する。

【0057】

ステップＳ３６において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。ステップＳ３７において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「Ｆａｒ」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。

【0058】

ステップＳ３８において、現在の選択中の焦点検出領域の現在の選択中の評価値に対する方向判断結果を「不定」に設定する。その後、図９の処理は終了し、処理は、図６のＨＰＦに対するループ処理の終了判定に移行する。

【0059】

このように、本実施形態では、直近の３フレームの評価値を用いて２段階の方向判断が行われるので、方向判断の精度を高めることが可能である。なお、図９では、３フレーム分の評価値から方向判断が行われる例が示されているが、４フレーム以上分の評価値を用いて方向判断が行われてもよい。ａｆ＿ｖａｌ＿ｄｌｔ判定処理において用いられる評価値の数は、方向判断の精度とＡＦの処理時間とのトレードオフによって適宜決定され得る。

【0060】

ここで、図６の説明に戻る。ステップＳ１１の方向判断演算の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれのＨＰＦに対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、現在の選択中の焦点検出領域についてのすべてのＨＰＦの結果に対してステップＳ１１の処理が終了したと判定されたときには、それぞれのＨＰＦに対するループ処理は終了する。この場合、処理はステップＳ１２に移行する。一方、現在の選択中の焦点検出領域についてのすべてのＨＰＦの結果に対してステップＳ１１の処理が終了していないと判定されたときには、ＨＰＦの切り替え後、処理はステップＳ１１に戻る。

【0061】

ステップＳ１２において、ＡＦ制御回路１３０２は、選択中の焦点検出領域の方向判断処理を行う。その後、処理はそれぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定に移行する。焦点検出領域全体の方向判断処理について説明する。図１０は、個々の焦点検出領域の方向判断処理について示すフローチャートである。ステップＳ４１において、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦの優先順位判定処理を行う。その後、処理は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定に移行する。

【0062】

ＨＰＦの優先順位判定処理は、例えば図１１に示すテーブルに従って行われる。図１１において、「○」は、対応するＨＰＦの結果を用いて方向判断が確定されたことを示す。また、「同一」は、他のＨＰＦの結果に基づく方向判断結果と同一の方向判断結果となったことを示す。

【0063】

図１１の例では、ＡＦ制御回路１３０２は、まず、ＨＰＦ３の結果を用いて方向判断が確定されているか否かを判定する。ＨＰＦ３の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ３による方向判断結果を採用する。

【0064】

ＨＰＦ３による方向判断が確定されていないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一であるか否かを判定する。ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果を採用する。

【0065】

ＨＰＦ２による方向判断結果とＨＰＦ１による方向判断結果とが同一でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されたか否かを判定する。ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ２による方向判断結果を採用する。ＨＰＦ２の結果を用いて方向判断が確定されていないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ１の結果を用いて方向判断が確定されたか否かを判定する。ＨＰＦ１の結果を用いて方向判断が確定されているときには、ＡＦ制御回路１３０２は、ＨＰＦ１による方向判断結果を採用する。

【0066】

このように、図１１の例では、カットオフ周波数が高いＨＰＦの結果に基づく方向判断結果を重視するように優先順位が設定されている。これは、カットオフ周波数が高いＨＰＦの結果に基づく方向判断結果は、撮影画像がより高周波成分をより多く含む合焦付近では、より精度が高いためである。

【0067】

ここで、図６の説明に戻る。ステップＳ１２の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、すべての焦点検出領域に対してステップＳ１１−Ｓ１２の処理が終了したと判定されたときには、それぞれの焦点検出領域に対するループ処理は終了する。この場合、処理はステップＳ１３に移行する。一方、すべて焦点検出領域に対してステップＳ１１−Ｓ１２の処理が終了していないと判定されたときには、焦点検出領域の切り替え後、処理はステップＳ１１に戻る。

【0068】

ステップＳ１３において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断処理を行う。これにより、方向判断処理は終了する。その後、処理は、図４のステップＳ４に移行する。全体の方向判断処理について説明する。図１２は、全体の方向判断処理について示すフローチャートである。ステップＳ５１において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の優先順位判定処理を行う。その後、図１２の処理は終了する。

【0069】

焦点検出領域の優先順位判定処理は、例えば図１３に示すテーブルに従って行われる。図１３に示すテーブルにおいては、小領域の、また、中央に近い「Ｎｅａｒ」の結果を優先するように優先順位が設定されている。ただし、小領域についての方向判断結果は、以下の条件のすべてを満たしているときにしか考慮されない。
（１）追尾中でない
（２）顔検出中でない
（３）デジタルテレコン中でない
（４）ムービーテレコン中でない
（５）ジャイロセンサ回路１３６の出力取得中でない
（６）（方向判断結果が「Ｎｅａｒ」の小領域にのみ適用）現在のフォーカスレンズの位置が光学至近よりも至近位置にない
（７）被写体が点光源でない
図１３の例では、ＡＦ制御回路１３０２は、まず、小領域（５）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。小領域（５）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（８）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。小領域（８）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（４）についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。以下同様に、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（６）、小領域（２）、小領域（７）、小領域（９）、小領域（１）、小領域（３）、中領域の順に方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。

【0070】

中領域についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（５）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。小領域（５）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないときには、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（８）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるときには、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。小領域（８）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（４）についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。以下同様に、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域（６）、小領域（２）、小領域（７）、小領域（９）、小領域（１）、小領域（３）、中領域の順に方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。

【0071】

中領域についての方向判断結果が「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、大領域についての方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。「Ｎｅａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｎｅａｒ」に決定する。「Ｎｅａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、大領域についての方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。「Ｆａｒ」であるとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「Ｆａｒ」に決定する。「Ｆａｒ」でないとき、ＡＦ制御回路１３０２は、全体としての方向判断結果を「不定」に決定する。

【0072】

このように、図１３の例では、小領域、中領域、大領域の順に優先順位が高く設定されている。これは、小領域であれば、遠近混在被写体の影響を低減することができるためである。また、小領域同士では、中央ほど優先順位が高く、上よりも下の方で優先順位が高く設定されている。これは、中央に注目する被写体が配置されるように構図が決定されることが多く、また、画像の上よりも下の方に注目する被写体があることが多いためである。また、画像の上よりも下の方に、手前側の被写体が存在することが多いためである。

【0073】

次に、フォーカス状態更新処理について説明する。動画ＡＦでは、パン又はチルトといったユーザによる撮像装置１００の移動操作のような焦点調節に影響を与え得る変化がある。また、撮像装置１００は移動していなくても、被写体のコントラストの変化や被写体の移動といった焦点調節に影響を与え得る被写体状態の変化もある。フォーカス状態更新処理では、これらの撮像装置１００の状態の変化や被写体状態の変化から、現在のフォーカス状態が図１４の状態遷移図の中の何れかの状態に更新される。図１４の例では、フォーカス状態は、「パン中」、「動きベクトル」、「通常」、「遠近混在」、「不明」、「合焦付近」の何れかを含む。「パン中」は、ジャイロセンサ回路１３６の出力によって撮像装置１００のパン移動（撮像装置１００を地表に対して平行な方向に略等速移動させるユーザ操作）又はチルト移動（撮像装置１００を地表に対して垂直な方向に略等速移動させるユーザ操作）が検出されている状態である。「動きベクトル」は、動きベクトルの変化から被写体の移動が検出されている状態である。「通常」は、被写体が遠近混在被写体でない通常被写体である、すなわち１つの焦点検出領域内に複数の距離の異なる被写体が存在していないと判定された状態である。「遠近混在」は、被写体が遠近混在被写体である、すなわち１つの焦点検出領域内に複数の距離の異なる被写体が存在していると判定された状態である。「不明」は、被写体が遠近混在被写体であるか通常被写体であるかが判定されていない状態である。「合焦付近」は、フォーカスレンズの位置が合焦付近にあると判定された状態である。図１４に示すように、フォーカス状態が「パン中」又は「動きベクトル」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「不明」に遷移し得る。フォーカス状態が「不明」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「遠近混在」或いは「通常」に遷移し得る。フォーカス状態が「遠近混在」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「通常」に遷移し得る。フォーカス状態が「通常」であるとき、フォーカス状態は元の状態を維持するか又は「合焦付近」に遷移し得る。また、全てのフォーカス状態において、評価値変化が大きいときには、「不明」に遷移し得る。

【0074】

図１５は、フォーカス状態更新処理について示すフローチャートである。ステップＳ６１において、ＡＦ制御回路１３０２は、ジャイロ判定処理を行う。ジャイロ判定処理は、フォーカス状態更新処理において最も優先順位の高い処理である。ジャイロ判定処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、ジャイロセンサ回路１３６の出力から撮像装置１００がパン移動又はチルト移動しているか否かを判定する。例えば、パン方向（地表に平行な方向）の移動を検出するジャイロセンサ回路１３６の出力からパン方向への略等速移動が検出されたときには、パン移動していると判定される。また、チルト方向（地表に垂直な方向）の移動を検出するジャイロセンサ回路１３６の出力からチルト方向への略等速移動が検出されたときには、チルト移動していると判定される。撮像装置１００がパン移動又はチルト移動していると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「パン中」に遷移させる。その後、図１５の処理は終了する。撮像装置１００がパン移動もチルト移動もしていないと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、現在のフォーカス状態が「パン中」であるか否かを判定する。現在のフォーカス状態が「パン中」であると判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図１５の処理は終了する。現在のフォーカス状態が「パン中」でないと判定されたときには、処理はステップＳ６２に移行する。

【0075】

ステップＳ６２において、ＡＦ制御回路１３０２は、コントラスト変化検出処理を行う。コントラスト変化検出処理は、ステップ駆動によらない評価値の変化を検出するための処理である。ここで、コントラスト変化検出処理では、大領域の評価値の変化が判定される。コントラスト変化検出処理では、図１６に示すように、コントラストを示す値である評価値Afval[n]の一定値以上の減少が一定期間継続したか否かが判定される。そして、評価値Afval[n]の一定値以上の減少が一定期間継続したと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図１５の処理は終了する。評価値Afval[n]の一定値以上の減少がない又は評価値Afval[n]の減少が一定期間継続していないと判定されたときには、処理はステップＳ６３に移行する。なお、評価値Afval[n]の減少のみで判定が行われるのは、フォーカスレンズの駆動による評価値Afval[n]の増加によって評価値Afval[n]が変化していると判定されないようにするためである。

【0076】

ステップＳ６３において、ＡＦ制御回路１３０２は、動きベクトル判定処理を行う。動きベクトル判定処理において、ＡＦ制御回路１３０２は、複数フレームの画像データから一定の大きさを超える動きベクトルが検出されたか否かを判定する。一定の大きさを超える動きベクトルが検出されたと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「動きベクトル」に遷移させる。その後、図１５の処理は終了する。一定の大きさを超える動きベクトルが検出されていないと判定されたときには、処理はステップＳ６４に移行する。

【0077】

ステップＳ６４において、ＡＦ制御回路１３０２は、マトリクス判定処理を行う。マトリクス判定処理では、現在のフォーカス状態によって異なる判定が行われる。そして、この判定の結果に従ってフォーカス状態が更新される。図１７は、現在のフォーカス状態と、判定の内容と、フォーカス状態の遷移先とを対応付けたテーブルを示す図である。図１７の例では、現在のフォーカス状態が「通常」であるときには、合焦付近判定処理が行われる。合焦付近判定処理では、フォーカス状態は、「合焦付近」に遷移し得る。また、現在のフォーカス状態が「遠近混在」であるときには、通常被写体判定処理が行われる。通常被写体判定処理では、フォーカス状態は、「通常」に遷移し得る。また、現在のフォーカス状態が「不明」であるときには、遠近混在判定処理が行われる。遠近混在判定処理では、フォーカス状態は、「遠近混在」又は「通常」に遷移し得る。

【0078】

合焦付近判定処理について説明する。合焦付近判定処理は、ステップフェーズにおける駆動方向の履歴と評価値の変化とからフォーカスレンズが合焦位置に近づいているかを判定する処理である。合焦付近判定処理では、以下の４つの条件をすべて満たすか否かが判定される。
（１）同一の駆動方向のステップ駆動が一定回数以上行われている
（２）対象の焦点検出領域の方向判断基準値に対する評価値の変化が閾値以上である
（３）対象の焦点検出領域の現在のＨＰＦ１の結果が閾値以上である
（４）対象の焦点検出領域の方向判断結果はＨＰＦ３の結果が採用されている
合焦付近判定処理では、（１）−（４）の条件をすべて満たすと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「合焦付近」に遷移させる。その後、図１５の処理は終了する。図１８は、（１）−（４）の条件を満たしているときのレンズ位置及び評価値の状態の一例を示している。図１８のグラフの横軸はフレーム番号を示している。図１８の上のグラフの縦軸はレンズ位置ＬＤＰを示し、下のグラフの縦軸は評価値Afval[n]を示している。

【0079】

また、合焦付近判定処理では、（１）―（４）の条件をすべて満たさないと判定されたときには、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」のままにする。その後、図１５の処理は終了する。

【0080】

通常被写体判定処理について説明する。通常被写体判定処理は、被写体が通常被写体であるか又は遠近混在被写体であるか否かを判定する処理である。通常被写体判定処理においては、中領域と小領域の方向判断結果が同一であるフレームが連続しているときには、被写体は通常被写体であると判定される。

【0081】

具体的な処理として、ＡＦ制御回路１３０２は、通常被写体判定処理を行う毎に、現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であるか否かを判定する。図１３からも分かるように、方向判断処理においては、小領域の方向判断結果は中領域の方向判断結果よりも重視される。したがって、現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であれば、中領域と小領域の方向判断結果が同一であると考えることができる。

【0082】

現在の焦点検出領域全体の方向判断結果と中領域の方向判断結果とが同一であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、カウント値general_sbj_cntをカウントアップする。カウント値general_sbj_cntは、中領域と小領域の方向判断結果が同一であるフレームの連続数を示すカウント値である。カウント値general_sbj_cntは、例えばステップフェーズの開始時及びフォーカス状態の更新時に更新される。カウント値general_sbj_cntのカウントアップ後、ＡＦ制御回路１３０２は、カウント値general_sbj_cntが閾値以上であるか否かを判定する。カウント値general_sbj_cntが閾値以上であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。カウント値general_sbj_cntをカウントアップしていないとき又はカウント値general_sbj_cntが閾値未満であると判定したとき、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「遠近混在」のままにする。その後、図１５の処理は終了する。

【0083】

遠近混在判定処理について説明する。遠近混在判定処理は、フォーカス状態が「不明」であるときに、被写体が通常被写体であるのか又は遠近混在被写体であるのかを判定するための処理である。図１９は、遠近混在判定処理について示すフローチャートである。ステップＳ７１において、ＡＦ制御回路１３０２は、遠近混在判定処理を実施するか否かを判定する。以下の条件をすべて満たすときには、遠近混在判定処理を実施すると判定される。
（１）フォーカスレンズの駆動による像倍率変動が大きくない
（２）絞り１０６が絞り込まれていない
（３）被写界深度が深くない
（４）フォーカスレンズの無限端から至近端までの像面距離が単位デフォーカス像面移動量（フォーカスレンズが単位距離だけ移動したときの像面上での像の移動量）と比較して長くない
ステップＳ７１において遠近混在判定処理を実施しないと判定されたときに、処理はステップＳ７２に移行する。ステップＳ７１において遠近混在判定処理を実施すると判定されたときに、処理はステップＳ７５に移行する。

【0084】

ステップＳ７２において、ＡＦ制御回路１３０２は、被写体を通常被写体と確定するか否かを判定する。ステップＳ７２においては、反転駆動の回数が閾値よりも多くなって方向判断の性能が低下してきたときに、被写体を通常被写体と確定すると判定される。ステップＳ７２において被写体を通常被写体と確定すると判定されたときに、処理はステップＳ７３に移行する。ステップＳ７２において被写体を通常被写体と確定しないと判定されたときに、処理はステップＳ７４に移行する。

【0085】

ステップＳ７３において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。その後、図１９の処理は終了する。このとき、図１５の処理も終了する。ステップＳ７４において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「不明」に遷移させる。その後、図１９の処理は終了する。このとき、図１５の処理も終了する。

【0086】

ステップＳ７５において、ＡＦ制御回路１３０２は、小領域方向判断結果確認処理を行う。図２０は、小領域方向判断結果確認処理について示すフローチャートである。ステップＳ８１において、ＡＦ制御回路１３０２は、至近方向小領域カウントを０に初期化する。至近方向小領域カウントは、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」である小領域の数を示すカウント値である。

【0087】

続いて、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの小領域に対するループ処理を行う小領域は、例えば右上の小領域から左下の小領域の順で選択される。小領域の選択順は、異なる選択順であってもよい。

【0088】

ステップＳ８２において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の選択中の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ８２において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときに、処理はステップＳ８３に移行する。ステップＳ８２において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないと判定されたときには、処理は小領域に対するループ処理の終了判定に移行する。

【0089】

ステップＳ８３において、ＡＦ制御回路１３０２は、至近方向小領域カウントを１だけ増加させる。その後、処理は小領域に対するループ処理の終了判定に移行する。

【0090】

ステップＳ８２又はＳ８３の後、ＡＦ制御回路１３０２は、それぞれの小領域に対するループ処理の終了判定を行う。すなわち、すべての小領域に対してステップＳ８２−Ｓ８３の処理が終了したと判定されたときには、それぞれの小領域に対するループ処理は終了する。その後、図２０の処理は終了する。

【0091】

ここで、図１９の説明に戻る。ステップＳ７６において、ＡＦ制御回路１３０２は、現在の被写体が遠近混在状態であるか否かを判定する。例えば、至近方向小領域カウントの値が閾値（例えば過半数）よりも大きいときには、現在の被写体が遠近混在状態であると判定される。方向判断結果「Ｎｅａｒ」の小領域が多いということは、中領域又は大領域で見たときに複数の被写体が混在している状態であると考えることができる。ステップＳ７６において、現在の被写体が遠近混在状態でないと判定されたときには、処理はステップＳ７７に移行する。ステップＳ７６において、現在の被写体が遠近混在状態であると判定されたときには、処理はステップＳ７８に移行する。

【0092】

ステップＳ７７において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「通常」に遷移させる。その後、図１９の処理は終了する。このとき、図１５の処理も終了する。ステップＳ７８において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態を「遠近混在」に遷移させる。その後、図１９の処理は終了する。このとき、図１５の処理も終了する。

【0093】

次に、レンズ駆動処理について説明する。図２１は、レンズ駆動処理について示すフローチャートである。ステップＳ９１において、ＡＦ制御回路１３０２は、フォーカス状態によるステップ係数の選択処理を行う。ステップ係数の選択処理では、フォーカス状態によってレンズ駆動の際のステップ量を決めるためのステップ係数が選択される。図２２は、フォーカス状態とステップ係数との対応を示すテーブルを示す図である。ステップ係数は、図２２に示すように、デフォーカス量及び像倍率変動量として表わされている。デフォーカス量及び像倍率変動量は、レンズ駆動の際のライブビューの見えに関連する量である。したがって、デフォーカス量又は像倍率変動量に基づいてステップ量を決定することにより、ＡＦの追従性とライブビューの見えを両立させることが可能である。

【0094】

図２２において、フォーカス状態が「通常」であるときのデフォーカス量は、他のフォーカス状態よりも大きな値である１Ｆδから４Ｆδ（Ｆ：Ｆナンバー、δ：許容錯乱円径）の間の値で設定され得る。また、フォーカス状態が「通常」であるときの像倍率変動量は、他のフォーカス状態よりも大きな値に設定されている。フォーカス状態が「通常」である場合には、まだ合焦付近ではなく像がボケている可能性が高いため、ステップ量をある程度に大きくしてもライブビューの見えは悪くならない。したがって、選択されるデフォーカス量及び像倍率変動量は他のフォーカス状態のものよりも大きな値に設定される。これにより、ＡＦの追従性が向上する。

【0095】

一方、フォーカス状態が「合焦付近」、「パン中」、「遠近混在」のときには、合焦精度が重視されるためにステップ量は小さく設定される。また、フォーカス状態が「不明」のときには、固定のステップ量でレンズ駆動が行われる。

【0096】

ステップＳ９２において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ量算出処理を行う。ステップ量算出処理では、ステップＳ９１で選択されたデフォーカス量及び像倍率変動量のそれぞれがステップ量に変換される。ステップ量は、例えば焦点調節機構１０４がフォーカスレンズを駆動する際のパルス数として表される。ステップ量は、例えばＡＦ制御回路１３０２に予め記憶されているデフォーカス量からステップ量を求めるための変換式及び像倍率変動量からステップ量を求めるための変換式に基づいて算出される。ステップ量の算出後、ＡＦ制御回路１３０２は、２つのステップ量のうちの何れか小さいほうを最終的なステップ量として採用する。

【0097】

ステップＳ９３において、ＡＦ制御回路１３０２は、最大値クリップ処理を行う。ステップ量は、例えばＡＦ制御回路１３０２に予め記憶されているデフォーカス量等のパラメータにステップ係数を掛けたものとして算出される。このため、算出されるステップ量は焦点調節機構１０４に設定可能な最大のステップ量よりも大きくなる可能性がある。したがって、最大値クリップ処理では、算出されたステップ量が焦点調節機構１０４に設定可能な最大値よりも大きいときには、算出されたステップ量は最大値にクリップされる。

【0098】

ステップＳ９４において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向設定処理を行う。その後、図２１の処理は終了する。ステップ方向設定処理について説明する。図２３は、ステップ方向設定処理について示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、ＡＦ制御回路１３０２は、反復直後判定処理を行う。反転直後判定処理の後、処理はステップＳ１０２に移行する。図２４は、反転直後判定処理を示すフローチャートである。ステップＳ１２１において、ＡＦ制御回路１３０２は、直前の２回のステップ方向設定処理の結果から、ステップ方向が「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」に反転されているか否かを判定する。ステップＳ１２１においては、前々回のステップ方向が「Ｆａｒ」で、かつ、前回のステップ方向が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、ステップ方向が「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」に反転されていると判定される。ステップＳ１２１において、ステップ方向が「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」に反転されていると判定されたときには、処理はステップＳ１２２に移行する。ステップＳ１２１において、ステップ方向が「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」に反転されていないと判定されたときには、処理はステップＳ１２３に移行する。

【0099】

ステップＳ１２２において、ＡＦ制御回路１３０２は、「Ｆａｒ」へのステップ駆動を禁止するように設定する。例えば、「Ｆａｒ」へのステップ駆動を禁止する旨のフラグを設定する。その後、図２４の処理は終了する。

【0100】

ステップＳ１２３において、ＡＦ制御回路１３０２は、直前の２回のステップ方向設定処理の結果から、ステップ方向が「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」に反転されているか否かを判定する。ステップＳ１２３においては、前々回のステップ方向が「Ｎｅａｒ」で、かつ、前回のステップ方向が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、ステップ方向が「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」に反転されていると判定される。ステップＳ１２３において、ステップ方向が「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」に反転されていると判定されたときには、処理はステップＳ１２４に移行する。ステップＳ１２３において、ステップ方向が「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」に反転されていないと判定されたときには、処理はステップＳ１２５に移行する。

【0101】

ステップＳ１２４において、ＡＦ制御回路１３０２は、「Ｎｅａｒ」へのステップ駆動を禁止するように設定する。例えば、「Ｎｅａｒ」へのステップ駆動を禁止する旨のフラグを設定する。その後、図２４の処理は終了する。

【0102】

ステップＳ１２５において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ駆動の禁止を解除する。その後、図２４の処理は終了する。

【0103】

ここで、図２３の説明に戻る。ステップＳ１０２において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｆａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ１０２において、方向判断結果が「Ｆａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１０３に移行する。ステップＳ１０２において、方向判断結果が「Ｆａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１０６に移行する。

【0104】

ステップＳ１０３において、ＡＦ制御回路１３０２は、例えばフラグの参照によって、「Ｆａｒ」へのステップ駆動が禁止されているか否かを判定する。ステップＳ１０３において、「Ｆａｒ」へのステップ駆動が禁止されていると判定されたときには、処理はステップＳ１０４に移行する。ステップＳ１０３において、「Ｆａｒ」へのステップ駆動が禁止とされていないと判定されたときには、処理はステップＳ１０５に移行する。

【0105】

ステップＳ１０４において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、処理はステップＳ１１１に移行する。すなわち、前回のステップ駆動において「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」への反転駆動が行われているときには（前々回のステップ駆動方向が「Ｆａｒ」で前回のステップ駆動方向が「Ｎｅａｒ」の場合には）、その次の今回のステップ駆動では、方向判断がＦａｒであっても、反転駆動が行われないようにステップ方向が「Ｎｅａｒ」に設定される。

【0106】

ステップＳ１０５において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｆａｒ」に設定する。その後、処理はステップＳ１１１に移行する。すなわち、前回のステップ駆動において「Ｆａｒ」から「Ｎｅａｒ」への反転駆動が行われていないときには（前々回のステップ駆動方向が「Ｆａｒ」、かつ前回のステップ駆動方向が「Ｎeａｒ」ではない場合には）、今回の方向判断結果に応じてステップ方向は「Ｆａｒ」に設定される。

【0107】

ステップＳ１０６において、ＡＦ制御回路１３０２は、今回の焦点検出領域の全体の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であるか否かを判定する。ステップＳ１０６において、方向判断結果が「Ｎｅａｒ」であると判定されたときには、処理はステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０６において、今回の方向判断結果が「Ｎｅａｒ」でないと判定されたときには、処理はステップＳ１１０に移行する。

【0108】

ステップＳ１０７において、ＡＦ制御回路１３０２は、例えばフラグの参照によって、「Ｎｅａｒ」へのステップ駆動が禁止されているか否かを判定する。ステップＳ１０７において、「Ｎｅａｒ」へのステップ駆動が禁止されていると判定されたときには、処理はステップＳ１０８に移行する。ステップＳ１０７において、「Ｎｅａｒ」へのステップ駆動が禁止されていないと判定されたときには、処理はステップＳ１０９に移行する。

【0109】

ステップＳ１０８において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｆａｒ」に設定する。その後、処理はステップＳ１１１に移行する。すなわち、前回のステップ駆動において「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」への反転駆動が行われているときには（前々回のステップ駆動方向が「Ｎｅａｒ」で前回のステップ駆動方向が「Ｆａｒ」の場合には）、その次の今回のステップ駆動では、方向判断がＮｅａｒであっても、反転駆動が行われないようにステップ方向は「Ｆａｒ」に設定される。

【0110】

ステップＳ１０９において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を「Ｎｅａｒ」に設定する。その後、処理はステップＳ１１１に移行する。すなわち、前回のステップ駆動において「Ｎｅａｒ」から「Ｆａｒ」への反転駆動が行われていないときには（前々回のステップ駆動方向が「Ｎｅａｒ」、かつ前回のステップ駆動方向が「Ｆａｒ」ではない場合には）、今回の方向判断結果に応じてステップ方向は「Ｎｅａｒ」に設定される。

【0111】

ステップＳ１１０において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ方向を前回のステップ方向設定処理で設定された方向と同じに設定する。その後、処理はステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１０の処理は、焦点検出領域の全体の方向判断結果が「不定」であるときの処理である。

【0112】

ステップＳ１１１において、ＡＦ制御回路１３０２は、焦点調節機構１０４に対してステップ量及びステップ方向を含むフォーカスレンズの駆動を指示する。その後、図２３の処理は終了する。焦点調節機構１０４は、ＡＦ制御回路１３０２からの指令を受けてフォーカスレンズを駆動する。

【0113】

次に、合焦判断処理について説明する。図２５は、合焦判断処理について示すフローチャートである。ステップＳ１３１において、ＡＦ制御回路１３０２は、反転合焦判断処理を行う。反転合焦判断処理の後、処理はステップＳ１３２に移行する。図２６は、反転合焦判断処理を示すフローチャートである。ステップＳ１４１において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ駆動の履歴から、ステップ駆動の軌跡が反転軌跡であるか否かを判定する。ステップＳ１４１においては、評価値のピークを確定するための所定回数（例えば３回）の反転駆動が行われているか否かが判定される。そして、所定回数の反転駆動が行われているときには、ステップ駆動の軌跡が反転軌跡であると判定される。ステップＳ１４１において、ステップ駆動の軌跡が反転軌跡であるときには、処理はステップＳ１４２に移行する。ステップＳ１４１において、ステップ駆動の軌跡が反転軌跡でないときには、処理は、ステップＳ１４６に移行する。

【0114】

ステップＳ１４２において、ＡＦ制御回路１３０２は、外乱判定がＯＫであるか否かを判定する。ステップＳ１４２においては、ステップ駆動の履歴から、反転駆動が外乱のない状態で行われていたか否かが判定される。例えば、ジャイロセンサ回路１３６の出力が不安定でなく、動きベクトルが不安定でなく、ズームや絞り等の変化中でない状態で、反転駆動が行われているときには外乱判定がＯＫであると判定される。ステップＳ１４２において、外乱判定がＯＫであるときには、処理はステップＳ１４３に移行する。ステップＳ１４２において、外乱判定がＯＫでないときには、処理はステップＳ１４６に移行する。すなわち、外乱がある場合には偽合焦の可能性があるので、合焦位置の算出は行われないようにする。

【0115】

ステップＳ１４３において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向判断処理で得られた方向判断結果がＯＫであるか否かを判定する。ステップＳ１４３においては、評価値の絶対値及び差分が十分な大きさで方向判断結果が得られているときには、方向判断結果がＯＫであると判定される。ステップＳ１４３において、方向判断処理で得られた方向判断結果がＯＫであると判定されたときには、処理はステップＳ１４４に移行する。ステップＳ１４３において、方向判断処理で得られた方向判断結果がＯＫでないと判定されたときには、処理はステップＳ１４６に移行する。

【0116】

ステップＳ１４４において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断が成立したことを確定する。そして、ステップＳ１４５において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦位置を算出する。合焦位置は、反転駆動の振幅の中心位置である。その後、図２６の処理は終了する。

【0117】

ステップＳ１４６において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断が成立しなかったことを確定する。その後、図２６の処理は終了する。

【0118】

ここで、図２５の説明に戻る。ステップＳ１３２において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向不定合焦判断処理を行う。方向不定合焦判断処理の後、図２５の処理は終了する。図２７は、方向不定合焦判断処理を示すフローチャートである。ステップＳ１５１において、ＡＦ制御回路１３０２は、方向不定合焦判断処理の実施条件を満たしているか否かを判定する。ステップＳ１５１においては、以下の４つの条件の何れかを満たすか否かが判定される。以下の４つの条件の何れかを満たすと判定されたときには、処理はステップＳ１５２に移行する。以下の４つの条件の何れも満たさないと判定されたときには、処理はステップＳ１５７に移行する。
（１）開放基準１Ｆδ当たりの像倍率変動が所定値（例えば０．０４９％）以上、かつ、焦点距離が所定値（例えば３５ｍｍ）以下である（像倍率変動が大きくなると、方向判断が難しくなるため）
（２）現在の絞り値が所定値（例えばＦ１０）よりも大きい（絞り１０６が絞り込まれていると、方向判断が難しくなるため）
（３）現在の絞り値が所定値（例えばＦ８）よりも大きく、かつ、ＬＤストローク（フォーカス調整に必要なレンズ駆動量。至近端から無限端までのパルス数を１Ｆδ（焦点深度）相当のパルス数で割ったもの）が所定値（例えば１１０）未満のとき（被写界深度がある程度に深く、ＬＤストロークが短いので、ある程度のレンズ駆動誤差があっても大ぼけ状態になりにくいため）
（４）被写界深度が所定値（１ｍ）以下のとき（被写界深度が深いときにはある程度のレンズ駆動誤差が許容されるため）

【0119】

ステップＳ１５２において、ＡＦ制御回路１３０２は、外乱判定がＯＫであるか否かを判定する。ステップＳ１５２においては、ステップ駆動の履歴から、個々の反転駆動が外乱のない状態で行われていたか否かが判定される。例えば、ジャイロセンサ回路１３６の出力が不安定でなく、動きベクトルが不安定でなく、ズームや絞り等の変化中でない状態でないときには外乱判定がＯＫであると判定される。ステップＳ１５２において、外乱判定がＯＫであるときには、処理はステップＳ１５３に移行する。ステップＳ１５２において、外乱判定がＯＫでないときには、処理はステップＳ１５７に移行する。すなわち、外乱がある場合には偽合焦の可能性があるので、合焦位置の算出は行われないようにする。

【0120】

ステップＳ１５３において、ＡＦ制御回路１３０２は、ステップ駆動の履歴から、ステップ駆動の軌跡が反転なし軌跡であるか否かを判定する。ステップＳ１５３においては、一定期間、反転駆動が行われなかったことが判定される。ステップＳ１５３においては、以下の（１）の条件を満たし、かつ、（２）又は（３）の条件を満たすときに、ステップ駆動の軌跡が反転なし軌跡であると判定される。ステップＳ１５３において、ステップ駆動の軌跡が反転なし軌跡であるときには、処理はステップＳ１５４に移行する。ステップＳ１５３において、ステップ駆動の軌跡が反転なし軌跡でないときには、処理はステップＳ１５７に移行する。
（１）方向判断結果が「不定」である
（２）フォーカス状態が「合焦付近」である
（３）反転駆動後の同一方向へのステップ駆動の回数が２回よりも多い

【0121】

ステップＳ１５４において、ＡＦ制御回路１３０２は、評価値がＯＫであるか否かを判定する。ステップＳ１５４においては、以下の（１）の条件を満たし、かつ、（２）又は（３）の条件を満たし、かつ、（４）の条件を満たすときに、評価値がＯＫであると判定される。すなわち、方向判断結果が「不定」であったとしても、評価値が増加している間は、まだ合焦位置の手前であると考えることができる。したがって、評価値が減少するまでは合焦判断を確定しないことにする。ステップＳ１５４において、評価値がＯＫであるときには、処理はステップＳ１５５に移行する。ステップＳ１５４において、評価値がＯＫであるときには、処理はステップＳ１５７に移行する。
（１）Afval[n]がAfval[n-1]以下である
（２）Afval[n]が閾値以上である
（３）Afval[n-1]が閾値以上である
（４）９つの小領域の何れかのAfval[n]が閾値以上である

【0122】

ステップＳ１５５において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断が成立したことを確定する。そして、ステップＳ１５６において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦位置を算出する。合焦位置は、現在のフォーカスレンズの位置である。合焦位置の算出後、図２７の処理は終了する。

【0123】

ステップＳ１５７において、ＡＦ制御回路１３０２は、合焦判断が成立しなかったことを確定する。その後、図２７の処理は終了する。

【0124】

図２８は、合焦判断処理についてさらに説明するための図である。ここで、図２８（ａ）は反転合焦判断処理が適用される場合のコントラストカーブを示しており、図２８（ｂ）は方向不定合焦判断処理が適用される場合のコントラストカーブを示している。すなわち、図２８（ａ）に示す例では、ステップ駆動の前後での評価値の変化が大きく、図２８（ｂ）に示す例では、ステップ駆動の前後での評価値の変化が小さい。

【0125】

図２８（ａ）の例において、最初は、評価値が増加し続けているので、同方向のステップ駆動が継続される。そして、８ステップのステップ駆動の後、フォーカスレンズの位置が評価値のピーク位置を超え、反転方向への方向判断が確定される。ここで、図では７ステップ目でピーク位置を超えているが、評価値の差分が小さいために方向判断結果は不定となり、結果として前回と同方向にステップ駆動がされる。この一連のステップ駆動の間、まだ、所定回数（例えば３回）の反転が行われていないので合焦判断は成立しない。

【0126】

１回目の反転駆動により、評価値が減少から増加に転じる。そして、４ステップのステップ駆動の後、フォーカスレンズの位置が評価値のピーク位置を再び超え、反転方向への方向判断が確定される。この一連の反転駆動の間も、まだ、所定回数（例えば３回）の反転が行われていないので合焦判断は成立しない。

【0127】

２回目の反転駆動により、評価値が再び減少から増加に転じる。４ステップのステップ駆動の後、フォーカスレンズの位置が評価値のピーク位置を再び超え、反転方向への方向判断が確定される。この一連の反転駆動の間も、まだ、所定回数（例えば３回）の反転が行われていないので合焦判断は成立しない。

【0128】

３回目の反転駆動の後の合焦判断処理において合焦判断が成立する。このとき、算出される合焦位置は、反転駆動の振幅の中心位置である、反転駆動の開始位置から２ステップ分の位置になる。

【0129】

一方、図２８（ｂ）の例において、ステップ駆動の前後の評価値の変化は小さいものの、フォーカスレンズが合焦位置に向かっている限りにおいては、評価値は増加を続ける。そして、フォーカスレンズが合焦位置を超えたときに評価値は増加から減少に転じる。このときに、評価値がＯＫとなり、合焦判断が成立する。被写体のコントラストが低い場合等では、評価値の差分が十分に大きくならない場合がある。しかしながら、フォーカスレンズが合焦位置に近づいている限りにおいては評価値の絶対値は大きくなる。さらに、フォーカスレンズの位置が合焦付近であるときには、評価値の変化は特に小さくなる。したがって、不定方向合焦判断処理では、基本的には方向判断ができなくなったときに、すなわち方向判断結果が「不定」となり、かつ、評価値の絶対値が閾値以上となったときにフォーカスレンズを停止させる。ただし、実際には方向判断結果が「不定」であっても評価値が増加し続ける可能性はあるので、評価値が減少したときにフォーカスレンズを停止させる。この場合、フォーカスレンズは真の合焦位置には停止しないことになるが、方向不定合焦判断処理ではあまり問題にはならない。

【0130】

以上説明したように本実施形態では、第１の方向へのフォーカスレンズの微小駆動と第２の方向へのフォーカスレンズの微小駆動とを組み合わせてＡＦが行われる。このとき、第１の方向から第２の方向への反転駆動が行われた直後は、続く方向判断処理において判断された方向が第１の方向であったとしても、第１の方向への駆動は禁止されて第２の方向への駆動が行われる。これにより、バックラッシュ量が分からなくても、また、反転時のレンズ駆動量がバックラッシュ量よりも小さい場合であっても、続く同方向へのレンズ駆動によってバックラッシュの影響が低減されるので、それ以降のＡＦ性能の低下を抑制することができる。

【0131】

以下、この効果について図２９を参照してさらに説明する。なお、図２９は、バックラッシュを概念的に示す図であって、実際の機構とは異なる。フォーカスレンズの駆動機構におけるバックラッシュとは、例えばフォーカスレンズを駆動するためのレンズモータのギア（レンズモータに連結されているギア）とフォーカスレンズの玉のギア（レンズの玉と一体的に固定されたギア）との間の隙間のことである。このようなバックラッシュが機構的に存在することにより、フォーカスレンズをその光軸方向に駆動する際に、レンズモータを回転させてもフォーカスレンズが移動しない状態が発生する。

【0132】

ここで、図２９（ａ）に示すように、レンズ駆動方向側のバックラッシュが詰められている状態では、レンズモータの回転はすべてレンズの玉に伝わるので、レンズ駆動量がバックラッシュ以下のときであっても、フォーカスレンズはレンズモータの回転量に応じた分だけ動く。

【0133】

一方、図２９（ａ）の状態から反転駆動が行われた場合には、バックラッシュが詰められておらず、レンズモータの回転のすべてはレンズの玉に伝わらない。特に、レンズ駆動量がバックラッシュ以下であるときには、図２９（ｂ）のようにバックラッシュを詰めきることができずにフォーカスレンズは動かない。この場合、本来、反転駆動によって増加するはずの評価値は増加しない。したがって、以降の方向判断結果には誤りが生じてＡＦ性能が劣化してしまう。

【0134】

これに対し、本実施形態では、反転直後には同方向へのステップ駆動が行われる。図２９（ｂ）でも示したように、反転駆動で、かつ、レンズ駆動量がバックラッシュ以下であっても、レンズ駆動された分については、バックラッシュは詰められる。したがって、図２９（ｃ）に示すように、同方向に複数回（たとえば２回）の駆動を行うことでバックラッシュを詰めきって狙い通りの位置までフォーカスレンズを駆動することが可能である。このため、以降もＡＦ性能は維持される。

【0135】

ここで、本実施形態における反転駆動の直後に同方向へのステップ駆動を行うことは、本実施形態のような山登り式のコントラストＡＦでは、図３０のような反転駆動の直後に反転駆動が行われることは通常はありえない（反転駆動によって通常は評価値が増加するはずなので、その直後に方向判断が反転されることはない）という考えに基づいている。一方で、反転駆動の直後に撮像装置又は被写体の状況の変化といった外乱があった場合には、方向判断が反転されることも起こり得る。しかしながら、本実施形態では、反転駆動の直後の再度の反転駆動を禁止することによってこのような外乱の影響も排除できる。

【0136】

さらに、本実施形態では、合焦判断処理において方向不定合焦判断処理が行われる。基本的には、本実施形態では、反転直後の再度の同方向へのレンズ駆動によってバックラッシュは詰められて、狙い通りのレンズ駆動が行われる。しかしながら、再度の同方向へのレンズ駆動が行われてもなおバックラッシュが詰めきれない場合等もあり得る。このような場合であっても方向不定合焦判断処理により、ある程度の精度でフォーカスレンズを合焦位置まで駆動することが可能である。

【0137】

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。

【0138】

例えば、前述の実施形態では、バックラッシュ以下の微小なレンズ駆動量で反転駆動が行われることが前提になっている。ここで、前述の反転駆動の禁止は、バックラッシュによって狙い通りのレンズ駆動ができないことに対する対策である。所定値よりも大きなステップ量であれば、１回の反転駆動でバックラッシュが詰められる可能性があるので、このような場合には反転駆動の禁止を行わないようにしてもよい。例えば、ステップＳ１０３及びステップＳ１０７の判定において、フラグによって反転駆動が禁止されており、かつ、ステップ量が所定値（例えば焦点深度（１Ｆδ）相当駆動量）未満であるときのみ、反転駆動を禁止すると判定されるようにしてもよい。

【0139】

また、前述した反転直後判定処理では、１回前と２回前のステップ方向設定処理の結果から反転駆動の直後であるか否かの判定がなされる。これに対し、３回前と２回前のステップ方向設定処理の結果から反転駆動の直後であるか否かの判定もさらに行うようにし、前回のステップ駆動と前々回のステップ駆動の何れかで反転駆動があるときには、反転直後であると判定されるようにしてもよい。この場合、反転駆動の後の２回、同方向の駆動が行われることになる。これにより、レンズ駆動量がさらに微小になったとしても狙い通りのレンズ駆動を行うことが可能である。また、一旦、反転駆動の直後であるとの判定がされたときには、それ以後の数フレームの間は同方向への駆動がなされるようにしてもよい。あるいは、反転駆動の直後であるとの判定がされたときには、所定フレーム数に相当する所定時間だけ、同方向への駆動を実行するようにしてもよい。このようにしても、レンズ駆動量がさらに微小になったときにより確実に狙い通りのレンズ駆動を行うことが可能である。

【0140】

また、前述の各動作フローチャートの説明において、便宜上「まず」、「次に」等を用いて動作を説明しているが、この順で動作を実施することが必須であることを意味するものではない。

【0141】

また、上述した実施形態による各処理は、コンピュータとしてのＣＰＵ等に実行させることができるプログラムとして記憶させておくこともできる。この他、メモリカード、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の外部記憶装置の記憶媒体に格納して配布することができる。そして、ＣＰＵ等は、この外部記憶装置の記憶媒体に記憶されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行することができる。

【0142】

さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

【符号の説明】

【0143】

１００ 撮像装置、１０２ 撮影レンズ、１０４ 焦点調節機構、１０６ 絞り、１０８ 絞り駆動機構、１１０ シャッタ、１１２ シャッタ駆動機構、１１４ 撮像素子、１１６ 撮像素子ＩＦ回路、１１８ ＲＡＭ、１２０ 表示素子、１２２ 表示素子駆動回路、１２４ タッチパネル、１２６ タッチパネル駆動回路、１２８ 記録メディア、１３０ システムコントローラ、１３２ 操作部、１３４ ＦｌａｓｈＲｏｍ、１３６ ジャイロセンサ回路、１３０１ ＣＰＵ、１３０２ ＡＦ制御回路、１３０３ ＡＥ制御回路、１３０４ 画像処理回路、１３０５ 顔認識回路、１３０６ 動画記録回路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】