(57)【要約】【課題】  フォーカスレンズの駆動可能範囲の内、合焦可能なフォーカスレンズ位置よりも端部側において十分な駆動距離がとれない撮像装置においても、合焦速度を落とさず、かつ、合焦精度を確保すること。【解決手段】  フォーカスレンズを駆動しながら、複数のフォーカスレンズ位置において被写体のコントラスト情報を取得し、取得したコントラスト情報に基づいて合焦位置を判定する焦点調節方法であって、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の端部近辺において、当該範囲の中央近辺よりもコントラスト情報取得位置間隔が狭くなるように前記複数のフォーカスレンズ位置を制御する。【選択図】  図３
2006184312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを駆動しながら、複数のフォーカスレンズ位置において被写体のコントラスト情報を取得し、取得したコントラスト情報に基づいて合焦位置を判定する焦点調節方法であって、
前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の端部近辺において、当該範囲の中央近辺よりもコントラスト情報取得位置間隔が狭くなるように前記複数のフォーカスレンズ位置を制御することを特徴とする焦点調節方法。
【請求項２】
前記範囲の端部近辺において、少なくとも、無限遠位置と、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の無限遠側の端部位置においてコントラスト情報を取得するように制御することを特徴とする請求項１に記載の焦点調節方法。
【請求項３】
前記範囲の端部近辺において、少なくとも、至近位置と、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の至近側の端部位置においてコントラスト情報を取得するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の焦点調節方法。
【請求項４】
前記端部近辺における前記コントラスト情報取得位置間隔から、前記中央近辺における前記コントラスト情報取得位置間隔まで徐々に変化するように、前記コントラスト情報取得位置間隔を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項５】
前記コントラスト情報は、被写体を撮影して得た画像信号のうち、所定周波数成分の輝度信号に基づいて得られた評価値であり、前記評価値が最も大きい前記フォーカスレンズの位置を合焦点として判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項６】
前記コントラスト情報取得位置を予め記憶した記憶手段から、前記コントラスト情報取得位置を読み出す工程を更に有し、
当該読み出した情報に基づいて前記コントラスト情報取得位置を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項７】
前記フォーカスレンズの無限遠位置と、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の無限遠側の端部位置の情報を取得するステップと、
前記取得した情報に基づいて、前記コントラスト情報取得位置を決定するステップを更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項８】
前記フォーカスレンズの至近位置と、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の至近側の端部位置の情報を取得するステップと、
前記取得した情報に基づいて、前記コントラスト情報取得位置を決定する工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項９】
前記コントラスト情報取得位置間隔を、前記フォーカスレンズを当該コントラスト情報取得位置間隔分駆動するために要する時間として設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の焦点調節方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の焦点調節方法を実現するためのプログラムコードを有することを特徴とする情報処理装置が実行可能なプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のプログラムを記憶したことを特徴とする情報処理装置が読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどに用いられるオートフォーカス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどに用いられるオートフォーカス装置として、撮像素子から得られる画像信号を用いて合焦状態を評価するコントラスト信号（ＡＦ評価値）を作成し、その信号を用いて合焦位置を決定するものがある。このような装置では、所定の範囲内についてフォーカスレンズを一定間隔で駆動し、各フォーカスレンズの複数位置で画像信号のＡＦ評価値を演算し、ＡＦ評価値が最も高い位置を合焦位置と決定する（例えば、特許文献１参照）。なお、フォーカスレンズ位置に対してＡＦ評価値をグラフにすると山の形状を描くため、その山の最も高い点（ピーク）における位置が合焦位置となる。
【０００３】
ここで、例えば、図５に示すように、上述した所定の範囲が、被写体が無限遠にある場合に合焦できるフォーカスレンズの位置（以下、「無限遠位置」と呼ぶ。）を超えて、更に上述した一定間隔以上の距離を余裕をもってフォーカスレンズを駆動可能である場合、被写体が無限遠にあったとしても、ＡＦ評価値のピークの検出が可能となる。同様に、被写体に合焦可能な至近限界でのフォーカスレンズの位置（以下、「至近位置」と呼ぶ。）を超えて、更に上述した一定間隔以上の距離を余裕をもってフォーカスレンズを駆動可能である場合には、たとえ被写体が合焦限界の至近位置にあったとしても、ＡＦ評価値のピークの検出が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１４３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、カメラサイズが小型化される傾向にあり、無限遠位置及び至近位置を超えてフォーカスレンズを駆動できる距離が短くなってきている。例えば、図６（ａ）に示すように、無限遠位置を超えて駆動できる距離が上述した一定間隔よりも短い場合には、ＡＦ評価値のピークの検出が不可能となり、フォーカス精度が劣化する。しかしながら、フォーカス精度を確保するために図６（ｂ）に示すようにＡＦ評価値の取得間隔を狭くすると、フォーカス精度は確保できるものの、ＡＦ評価値の取得総数が増える分時間が延びるため、合焦にかかる時間が長くなってしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、フォーカスレンズの駆動可能範囲の内、合焦可能なフォーカスレンズ位置よりも端部側において十分な駆動距離がとれない撮像装置においても、合焦速度を落とさず、かつ、合焦精度を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、フォーカスレンズを駆動しながら、複数のフォーカスレンズ位置において被写体のコントラスト情報を取得し、取得したコントラスト情報に基づいて合焦位置を判定する本発明の焦点調節方法は、前記フォーカスレンズを駆動可能な範囲の端部近辺において、当該範囲の中央近辺よりもコントラスト情報取得位置間隔が狭くなるように前記複数のフォーカスレンズ位置を制御する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、フォーカスレンズの駆動可能範囲の内、合焦可能なフォーカスレンズ位置よりも端部側において十分な駆動距離がとれない撮像装置においても、合焦速度を落とさず、かつ、合焦精度を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
【００１０】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態におけるオートフォーカス装置を利用したデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【００１１】
本第１の実施形態におけるデジタルカメラは、フォーカスレンズ２を含む光学系１を有し、光学系１を介して結像した光を撮像素子３により光電変換して画像信号を出力する。出力された画像信号は、出力ノイズを除去する相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路やＡ／Ｄ変換前の画像信号に対して処理を行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路４と、Ａ／Ｄ変換器５を通してデジタル化され、メモリコントローラ６を介してメモリ７に格納し、不図示の信号処理回路によって任意のフォーマットの画像データに変換してから記録媒体８に記録する。
【００１２】
フォーカス動作は制御部１１により制御され、制御部１１は、サーチ間隔設定部１３により後述するように設定されたフォーカスレンズ位置に応じて、フォーカスレンズ駆動回路１２を介してフォーカスレンズ２を駆動する。なお、本実施の形態では、フォーカスレンズ２の駆動可能範囲の内、無限遠に被写体があるときに合焦可能なフォーカスレンズ２の位置を「無限遠位置」、駆動可能範囲の無限遠側の端部位置を「無限遠端」、合焦可能なフォーカスレンズ２の至近位置を「至近位置」、駆動可能範囲の至近側の端部位置を「至近端」と呼ぶ。また、本実施の形態で「間隔」と言う場合、後述するＡＦ制御値を取得する位置間の距離のことを言うものとする。
【００１３】
フォーカスレンズ２の各位置で撮像素子３により撮像した画像信号を用いて、画像のコントラストの状態を示す信号（ＡＦ評価値）をＡＦ評価値演算回路１４において演算する。次に、合焦位置決定部１５において、演算したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を決定した後、その位置にフォーカスレンズ２を駆動するよう動作する。なお、ＳＷ１（９）が操作された場合に上述したフォーカス動作が行われ、ＳＷ２（１０）が操作された場合に本撮影および画像の記録が行われる。
【００１４】
コントラストの状態を示す信号（ＡＦ評価値）の演算は、本実施の形態においては次のように行う。
【００１５】
まず、撮像素子３から得られる画像信号のうち、予め設定された測距枠内の画像信号の輝度信号に対して、各水平ライン毎に水平方向のバンドパスフィルタを適用し、所定の周波数成分の輝度信号を抽出する。次に、水平ライン毎に抽出された輝度信号中から絶対値の最も大きいものを選択し、選択した輝度信号を垂直方向に積分する。この輝度信号を積分した値をＡＦ評価値とする。なお、このように水平方向のコントラストが大きい輝度信号を検出し、垂直方向に積分することで、信号のＳ／Ｎ比の向上につながる。このようにして得たＡＦ評価値は、合焦状態で最も値が大きくなり、デフォーカス状態にすると値が小さくなる。したがって、ＡＦ評価値が極大となる位置にフォーカスレンズ２を駆動して撮影を行うことで、合焦した画像を得ることができる。
【００１６】
図６を参照して上述したように、フォーカスレンズ２の駆動可能範囲として無限遠位置と無限遠端間の距離が十分に無い場合、従来のように一定間隔でフォーカスレンズを駆動すると、無限遠に被写体があるときにフォーカスレンズ２の無限遠位置でＡＦ評価値の山のピークを検出することができず、十分な合焦精度を確保できないことがある。同様に、フォーカスレンズ２の駆動可能範囲として至近位置と至近端間の距離が十分に無い場合、フォーカスレンズ２が合焦できる限界の至近位置に被写体があるときにも、同様にＡＦ評価値の山のピークを検出できないことがる。本第１の実施形態では、無限遠位置と無限遠端間及び至近位置と至近端間の距離がそれぞれ十分に無い場合に、フォーカスレンズ２の駆動距離間隔を変更することによって合焦速度を落とさずに合焦精度を確保する。
【００１７】
以下、上記構成を有するデジタルカメラにおける、本第１の実施形態のフォーカスレンズ２の駆動制御方法について、図２のフローチャートおよび図３を参照して詳しく説明する。なお、ここではＡＦ評価値を全駆動可能範囲に亘って取得し、無限遠端から至近端へ向かってフォーカスレンズ２を駆動するものとするが、至近端から無限端へ向けてフォーカスレンズ２を駆動する場合にも同様の制御を行うことが可能であることは言うまでもない。
【００１８】
まず、図２のステップＳ１において、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズ２の位置、すなわち、ＡＦ評価値の取得間隔を設定する。ここでは、図３のようにＡＦ評価値を取得する間隔をフォーカスレンズ２の駆動可能範囲の無限遠端から中心部に向かってΔ１、Δ２、Δ３のように徐々に広げ、中心部から至近端部に向かってΔ３、Δ４、Δ５のように徐々に狭くするように設定する。
【００１９】
ここで、間隔の決定の仕方の具体例を以下に説明する。
【００２０】
まず、無限遠端が１カ所目のＡＦ評価値取得位置、無限遠位置が２カ所目のＡＦ評価値取得位置となるように設定する。１カ所目と２カ所目のＡＦ評価値取得位置の間隔がΔ１となる。３カ所目以降のＡＦ評価値取得位置の間隔としては、駆動範囲に制約がないため、合焦精度と合焦速度を考慮して決定した所定間隔（例えば、図３のΔ３）となるよう設定すればよいが、Δ１とΔ３の間隔が極端に変化する場合には合焦精度が劣化することがあるため、滑らかに取得間隔が変化するように間隔が図３のΔ２となるように３カ所目のＡＦ評価値取得位置を設定することが好ましい。もちろん、Δ２の一段階だけではなく、多くの段階で徐々に取得間隔が変化するようにしても良く、Δ１からΔ３への変化の仕方は上述したものに限られるものではない。
【００２１】
更に、至近端が最後のＡＦ評価値取得位置、至近位置が最後から２カ所目のＡＦ評価値取得位置となるように設定する。これら最後と最後から２カ所目のＡＦ評価値取得位置の間隔がΔ５となる。そして、最後から３カ所目のＡＦ評価値取得位置と、至近位置との間隔がΔ４となる。なお、Δ４についても、一段階だけではなく、多くの段階で徐々に取得間隔が変化するようにしても良く、Δ３からΔ５への変化の仕方は上述したものに限られるものではない。
【００２２】
次にステップＳ２において、上記設定した位置でＡＦ評価値が取得できるようフォーカスレンズ２の駆動制御およびＡＦ評価値の取得を行う。具体的には、図３の黒点で示した位置に順次フォーカスレンズを駆動し、各位置において撮像素子３を露光し、取得した画像信号からＡＦ評価値を演算することを繰り返す。
【００２３】
ステップＳ３において、ステップＳ２で演算したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を決定する。合焦位置は取得した評価値の最大値位置を採用しても良いし、推測アルゴリズムを用いてより精度よく山のピーク位置を推測しても良い。そして、ステップＳ４においてステップＳ３で決定した合焦位置へフォーカスレンズ２を駆動することで合焦状態を得る。
【００２４】
上記のように本第１の実施形態によれば、フォーカスレンズの駆動可能範囲において無限遠位置と無限遠端、及び至近位置と至近端との間に十分な距離がとれない場合においても、合焦速度を落とさず、かつ、合焦精度を確保したオートフォーカス動作が可能となる。
【００２５】
なお、上記第１の実施形態では、フォーカスレンズの駆動可能範囲の両端部においてＡＦ評価値取得位置間隔を制御する場合について説明したが、必ず両端部で間隔を制御せずにいずれか一方の端部のみで制御してもよく、例えば、フォーカスレンズの駆動を開始する側の端部においてのみ、ＡＦ評価値取得位置の間隔を制御するようにしても良い。また、デジタルカメラが複数の撮影モードを有し、例えば風景モードが設定された場合には無限遠側のみ、接写モードが設定された場合には至近側のみのＡＦ評価値取得位置間隔を制御すると言うように、撮影モードに応じて、制御する端部を適宜選択するようにしても良い。
【００２６】
また、上記第１の実施形態では、ステップＳ１においてサーチ間隔設定部１３によりＡＦ評価値取得位置を設定したが、光学系１がデジタルカメラに固定されているものであれば、デジタルカメラの生産時に予めＡＦ評価値取得位置を決定して、サーチ間隔設定部１３の代わりに不図示のメモリを備えて記憶しておき、フォーカス動作時にそれを読み出すように構成することも勿論可能である。
【００２７】
また、上記第１の実施形態では、無限遠端と無限点位置がＡＦ評価値取得位置となるように設定したが、これらの位置は厳密な位置では無く、その近辺であっても良い。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００２９】
本第２の実施形態では、デジタルカメラの本体に対して光学系１が交換可能である場合について説明する。なお、本第２の実施形態におけるデジタルカメラの構成は、光学系１が交換可能であることを除いては図１に示す構成と同様であるため、図１を参照して説明する。
【００３０】
図４は、本第２の実施形態におけるフォーカスレンズの駆動制御方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
まずステップＳ１０において、現在装着されている光学系１のフォーカスレンズ２の駆動可能範囲、無限遠位置及び至近位置を取得する。
【００３２】
次に、ステップＳ１１において、図１０で取得した情報に基づいて無限遠位置と無限遠端間の距離、及び、至近位置と至近端間の距離を求め、各端部において、十分な駆動距離（具体的には、予め設定したＡＦ評価値取得位置間隔Δ３）があるかどうかを判断する。
【００３３】
十分な駆動距離がある場合には、ステップＳ１２において、ＡＦ評価値取得位置間隔を全領域に亘って一定（例えばΔ３）に設定し、ステップＳ２に進む。
【００３４】
十分な駆動距離が無い場合には、ステップＳ１に進んで、第１の実施形態で説明したようにしてサーチ間隔設定部１３によりＡＦ評価値取得位置間隔Δ１〜Δ５を設定し、ステップＳ２に進む。
【００３５】
ステップＳ２以降の処理は、図２で説明した同じステップ番号の処理と同様であるため、説明を省略する。
【００３６】
このように、本第２の実施形態によれば、光学系１が交換可能な場合であっても、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記第１及び第２の実施形態では、ＡＦ評価値取得位置を設定する場合について説明したが、ＡＦ評価値取得位置の代わりに、ＡＦ評価値取得位置間をフォーカスレンズ２が動くためにかかる時間をフォーカスレンズ２の駆動特性に応じて決定し、設定するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記第１及び第２の実施形態では、本発明のオートフォーカス装置をデジタルカメラに適用した場合について説明したが、デジタルカメラに限るものではなく、銀塩フィルムを用いたカメラを含む、ＡＦ評価値を取得可能な構成を有する撮像装置に適用することが可能であることは言うまでもない。
【００３９】
＜他の実施形態＞
なお、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置に適用してもよい。
【００４０】
また、本発明の目的は、前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（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。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、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、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、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働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）など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ことは言うまでもない。ここでプログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ、光ディスク、光磁気ディスク、ＭＯなどが考えられる。また、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）やＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワーク）などのコンピュータネットワークを、プログラムコードを供給するために用いることができる。
【００４１】
さらに、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カ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込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなど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ことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係るデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態におけるＡＦ評価値の取得位置の例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態におけるフォーカス動作を示すフローチャートである。
【図５】フォーカス駆動可能範囲端部に十分な駆動距離がある場合の、従来のＡＦ評価値の取得位置の例を示す図である。
【図６】フォーカス駆動可能範囲端部に十分な駆動距離が無い場合の、従来のＡＦ評価値の取得位置の例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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