(57)【要約】【課題】ズームレンズ系を備えた自動合焦装置において、短時間でかつ正確な合焦位置を検出することが可能な自動合焦装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかる自動合焦装置は、被写体像を所定位置に結像するフォーカスレンズ１０１ａおよびズームレンズ系１０１ｂを含むレンズ系１０１と、レンズ系１０１を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力するＣＣＤ１０３と、ＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦの検出結果に基づいて最終的な合焦位置を決定するＣＰＵ１２１とを備え、レンズ系１０１ｂの焦点距離に応じてＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件を設定する。【選択図】        図１
2006293383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を所定位置に結像する、フォーカスレンズ系およびズームレンズを含むレンズ系と、
前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、
前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、
前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段と、
前記第１の合焦位置検出手段および前記第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する合焦位置決定手段と、を備え、
前記合焦位置決定手段は、前記第１の合焦位置検出手段の被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第２の合焦位置検出手段によって検出された被写体との距離に基づいてサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレ側になるに従い広く設定することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項３】
さらに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系の焦点距離に基づき、前記第１の合焦位置検出手段または前記第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置を最終的な合焦位置と決定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
【請求項５】
前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系がワイドの場合には、前記第１の合焦位置検出手段および前記第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定することを特徴とする請求項４に記載の自動合焦装置。
【請求項６】
前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系がテレの場合には、前記第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定することを特徴とする請求項４に記載の自動合焦装置。
【請求項７】
合焦動作の動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で前記第２の合焦位置検出手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の自動合焦装置を適用したことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項９】
請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の自動合焦装置を適用したことを特徴とする携帯情報入力装置。
【請求項１０】
フォーカスレンズ系およびズームレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、
撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第１の工程と、
前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置の検出を行う第２の工程と、
前記第１の工程とおよび前記第２の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する第３の工程と、を含み、
前記第３の工程は、前記第２の工程による被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第１の工程によって検出された被写体との距離に基づいてサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定することを特徴とする合焦位置検出方法。
【請求項１１】
さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することを特徴とする請求項１０に記載の合焦位置検出方法。
【請求項１２】
さらに、被写体のコントラストを検出する際の、サンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することを特徴とする請求項１１に記載の合焦位置検出方法。
【請求項１３】
前記第３の工程では、前記レンズ系の焦点距離に基づき、前記第１の工程または前記第２の工程で検出された合焦結果を最終的な合焦位置と決定することを特徴とする請求項１０〜請求項１２のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
【請求項１４】
前記第３の工程では、前記レンズ系がワイドの場合には、前記第１の工程および前記第２の工程で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定することを特徴とする請求項１３に記載の合焦位置検出方法。
【請求項１５】
前記第３の工程では、前記レンズ系がテレの場合には、前記第２の工程で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定することを特徴とする請求項１３に記載の合焦位置検出方法。
【請求項１６】
フォーカスレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、
合焦動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出する第１の工程と、
前記合焦動作操作部材が操作された場合には、前記第１の工程の測距結果を使用して基準位置を算出するとともに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第１の工程によって検出された被写体との距離に基づいてサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定する第２の工程と、
前記撮像手段を使用して、前記第２の工程で算出された基準位置の近傍で、前記レンズ系を移動させて前記設定されたサンプリング範囲で合焦位置の検出を行う第３の工程と、
前記光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第４の工程と、
前記第３の工程および前記第４の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する第５の工程と、
を含み、
前記第３の工程と前記第４の工程とを略同時に実行することを特徴とする合焦位置検出方法。
【請求項１７】
請求項１０〜請求項１６のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータが読取可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動合焦装置、デジタルカメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体に関し、詳細には、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦで合焦位置の検出を行う自動合焦装置、デジタルカメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子スチルカメラのＡＦ方式としては、ＣＣＤ、もしくは、フォーカスレンズを光軸方向に駆動しながらＣＣＤに蓄積される輝度信号によりピントのピークを見つけるＣＣＤ−ＡＦ方式か、若しくは、三角測量方式の自動焦点調節機構が単独で使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記ＣＣＤ−ＡＦ方式は、図１７に示すように、無限遠から最至近まで、ＣＣＤまたはフォーカスレンズを駆動して、ピントの山を見つける方式であるため、合焦位置を検出するまでに時間がかかるという問題がある。上述の問題を解決するために、図１８（ａ）に示すように、粗サンプリングを無限遠から最至近まで行って概略の合焦位置を検出し、つづいて、図１８（ｂ）に示すように、概略の合焦位置近傍で細かいサンプリングを行って最終的な合焦位置を検出する方式も提案されている。かかる方式によれば、若干合焦位置の検出時間を短縮できるが、十分とは言えない。
【０００４】
また、上述の三角測量方式では、至近距離側での測距のパララックスずれが発生しやすい。望遠側での性能が低いなどの問題がある。ところで、近時、ズームレンズを備えたデジタルカメラも普及している。一般に、ＡＦの精度は焦点距離により必要とされる精度が異なる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ズームレンズ系を備えた自動合焦装置および合焦位置検出方法において、短時間でかつ正確な合焦位置を検出することが可能な自動合焦装置および合焦位置検出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】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、被写体像を所定位置に結像する、フォーカスレンズ系およびズームレンズを含むレンズ系と、前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段と、前記第１の合焦位置検出手段および前記第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する合焦位置決定手段と、を備え、前記合焦位置決定手段は、前記第１の合焦位置検出手段の被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第２の合焦位置検出手段によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレ側になるに従い広く設定するものである。
【０００７】
上記発明によれば、フォーカスレンズ系およびズームレンズ系を含むレンズ系と、被写体像を所定位置に結像し、撮像手段はレンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力し、第１の合焦位置検出手段は撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出し、第２の合焦位置検出手段は撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、合焦位置決定手段は第１の合焦位置検出手段および第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第１の合焦位置検出手段の被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第２の合焦位置検出手段によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレ側になるに従い広く設定する。
【０００８】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定する。
【０００９】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、さらに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定する。
【００１０】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる発明において、前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系の焦点距離に基づき、前記第１の合焦位置検出手段または前記第２の合焦位置検出手段の合焦結果を最終的な合焦位置と決定するものである。上記発明によれば、合焦位置決定手段は、レンズ系の焦点距離に基づき、第１の合焦位置検出手段または第２の合焦位置検出手段の合焦結果を最終的な合焦位置と決定する。
【００１１】
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明において、前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系がワイドの場合には、前記第１の合焦位置検出手段および前記第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定するものである。上記発明によれば、合焦位置決定手段は、レンズ系がワイドの場合には、第１の合焦位置検出手段および第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定する。
【００１２】
また、請求項６にかかる発明は、請求項４にかかる発明において、前記合焦位置決定手段は、前記レンズ系がテレの場合には、前記第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定するものである。上記発明によれば、合焦位置決定手段は、レンズ系がテレの場合には、第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定する。
【００１３】
また、請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか１つにかかる発明において、合焦動作の動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で前記第２の合焦位置検出手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行するものである。上記発明によれば、合焦動作の動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で第２の合焦位置検出手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行する。
【００１４】
また、請求項８にかかる発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる発明を適用したものである。上記発明によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる自動合焦装置をデジタルカメラに適用した。
【００１５】
また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる発明を適用したものである。上記発明によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる自動合焦装置を携帯情報入力装置に適用した。
【００１６】
また、請求項１０にかかる発明は、フォーカスレンズ系およびズームレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第１の工程と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置の検出を行う第２の工程と、前記第１の工程とおよび前記第２の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する第３の工程と、を含み、前記第３の工程は、前記第２の工程による被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第１の工程によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定するものである。
【００１７】
上記発明によれば、第１の工程では、撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、第２の工程では、撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置の検出を行い、第３の工程では、第１の工程とおよび第２の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第２の工程による被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第１の工程によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定する。
【００１８】
また、請求項１１にかかる発明は、請求項１０にかかる発明において、さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定する。
【００１９】
また、請求項１２にかかる発明は、請求項１１にかかる発明において、さらに、被写体のコントラストを検出する際の、サンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定する。
【００２０】
また、請求項１３にかかる発明は、請求項１０〜請求項１２のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記第３の工程では、前記レンズ系の焦点距離に基づき、前記第１の工程または前記第２の工程で検出された合焦結果を最終的な合焦位置と決定することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４にかかる発明は、請求項１３にかかる発明において、前記第３の工程では、前記レンズ系がワイドの場合には、前記第１の工程および前記第２の工程で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定することとした。上記発明によれば、第３の工程では、レンズ系がワイドの場合には、第１の工程および第２の工程で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定する。
【００２２】
また、請求項１５にかかる発明は、請求項１３にかかる発明において、前記第３の工程では、前記レンズ系がテレの場合には、前記第２の工程で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定することとした。上記発明によれば、第３の工程では、レンズ系がテレの場合には、第２の工程で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定する。
【００２３】
また、請求項１６にかかる発明は、フォーカスレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、合焦動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出する第１の工程と、前記合焦動作操作部材が操作された場合には、前記第１の工程の測距結果を使用して基準位置を算出するとともに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、前記第１の工程によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、前記レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定する第２の工程と、前記撮像手段を使用して、前記第２の工程で算出された基準位置の近傍で、前記レンズ系を移動させて前記設定されたサンプリング範囲で合焦位置の検出を行う第３の工程と、前記光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第４の工程と、前記第３の工程および前記第４の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定する第５の工程と、を含み、前記第３の工程と前記第４の工程とを略同時に実行するものである。
【００２４】
上記発明によれば、第１の工程では、合焦動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出し、第２の工程では、合焦動作操作部材が操作された場合には、第１の工程の測距結果を使用して基準位置を算出するとともに、レンズ系の焦点距離に応じてサンプリング条件を設定し、第３の工程では、撮像手段を使用して、第２の工程で算出された基準位置の近傍で、レンズ系を移動させて設定されたサンプリング範囲で合焦位置の検出を行い、第４の工程では、光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、第５の工程では、第３の工程および第４の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第３の工程と第４の工程とを略同時に実行する。
【００２５】
また、請求項１７にかかる発明は、請求項１０〜請求項１６のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されているものである。上記発明によれば、コンピュータで記録媒体に記録されているプログラムを実行することにより、請求項１１〜請求項１６のいずれか１つに記載の発明の各工程を実現する。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、請求項１にかかる自動合焦装置によれば、フォーカスレンズ系およびズームレンズ系を含むレンズ系と、被写体像を所定位置に結像し、撮像手段はレンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力し、第１の合焦位置検出手段は撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出し、第２の合焦位置検出手段は撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、合焦位置決定手段は第１の合焦位置検出手段および第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第１の合焦位置検出手段の被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、第２の合焦位置検出手段によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、前記レンズ系の焦点距離に応じて、レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレ側になるに従い広く設定することとしたので、焦点位置に応じて、第１の合焦位置検出手段のサンプリング範囲の設定を行うことでき、ズームレンズ系を備えたシステムにおいても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００２７】
また、請求項２にかかる自動合焦装置によれば、請求項１にかかる自動合焦装置において、さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することとしたので、請求項１にかかる自動合焦装置の効果に加えて、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００２８】
また、請求項３にかかる自動合焦装置によれば、請求項１にかかる自動合焦装置において、さらに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することとしたので、請求項１にかかる自動合焦装置の効果に加えて、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００２９】
また、請求項４にかかる自動合焦装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置において、合焦位置決定手段は、レンズ系の焦点距離に基づき、第１の合焦位置検出手段または第２の合焦位置検出手段の合焦結果を最終的な合焦位置と決定することとしたので、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置の効果に加えて、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００３０】
また、請求項５にかかる自動合焦装置によれば、請求項４にかかる自動合焦装置において、合焦位置決定手段は、レンズ系がワイドの場合には、第１の合焦位置検出手段および第２の合焦位置検出手段で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定することとしたので、請求項４にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系がワイドの場合でも、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００３１】
また、請求項６にかかる自動合焦装置によれば、請求項４にかかる自動合焦装置において、合焦位置決定手段は、レンズ系がテレの場合には、第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定することとしたので、請求項４にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系がテレの場合でも、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００３２】
また、請求項７にかかる自動合焦装置によれば、請求項１〜６のいずれか１つにかかる自動合焦装置において、合焦動作の動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で第２の合焦位置検出手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行することとしたので、請求項１〜請求項６のいずれか１つにかかる自動合焦装置の効果に加えて、より高速度に合焦位置の検出が可能となる。
【００３３】
また、請求項８にかかるデジタルカメラによれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用することとしたので、ズームレンズ系を備えたデジタルカメラにおいても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００３４】
また、請求項９にかかる携帯情報入力装置によれば、請求項１〜請求項７のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用することとしたので、ズームレンズ系を備えた携帯情報入力装置においても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００３５】
また、請求項１０にかかる合焦位置検出方法によれば、第１の工程では、撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、第２の工程では、撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置の検出を行い、第３の工程では、第１の工程とおよび第２の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第２の工程による被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、第１の工程によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、レンズ系の焦点距離に応じて、レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定することとしたので、ズームレンズ系を備えたシステムにおいても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００３６】
また、請求項１１にかかる合焦位置検出方法によれば、請求項１０にかかる合焦位置検出方法において、さらに、被写体のコントラストを検出するための前記撮像手段の受光画面内のエリアの大きさを、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することとしたので、請求項１０にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００３７】
また、請求項１２にかかる合焦位置検出方法によれば、請求項１１にかかる合焦位置検出方法において、さらに、被写体のコントラストを検出する際の、サンプリング間隔を、前記レンズ系がワイドの場合には大きく設定し、テレになるに従い小さく設定することとしたので、請求項１０にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００３８】
また、請求項１３にかかる合焦位置検出方法によれば、請求項１０〜請求項１２のいずれか一つにかかる合焦位置検出方法において、第３の工程では、レンズ系の焦点距離に基づき、第１の工程または第２の工程で検出された合焦結果を最終的な合焦位置と決定することとしたので、請求項１０〜請求項１２のいずれか１つにかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００３９】
また、請求項１４にかかる合焦位置検出方法によれば、請求項１３にかかる合焦位置検出方法において、第３の工程では、レンズ系がワイドの場合には、第１の工程および第２の工程で検出された合焦位置のうち、当該合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定することとしたので、請求項１３にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、レンズ系がワイドの場合でも、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００４０】
また、請求項１５にかかる合焦位置検出方法によれば、請求項１３にかかる合焦位置検出方法において、第３の工程では、レンズ系がテレの場合には、第２の工程で検出された合焦位置を最終の合焦位置と決定することとしたので、請求項１３にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系がテレの場合でも、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００４１】
また、請求項１６にかかる合焦位置検出方法によれば、第１の工程では、合焦動作を指示するための合焦動作操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出し、第２の工程では、合焦動作操作部材が操作された場合には、第１の工程の測距結果を使用して基準位置を算出するとともに、被写体のコントラストを検出する際のサンプリング範囲を、第１の工程によって検出された被写体との距離に相当するサンプリング位置の前後の範囲となるように設定し、さらに、レンズ系の焦点距離に応じて、レンズ系がワイドの場合には狭く設定し、テレになるに従い広く設定し、第３の工程では、撮像手段を使用して、第２の工程で算出された基準位置の近傍で、レンズ系を移動させて設定されたサンプリング範囲で合焦位置の検出を行い、第４の工程では、光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、第５の工程では、第３の工程および第４の工程で検出された合焦位置に基づいて、最終的な合焦位置を決定し、第３の工程と第４の工程とを略同時に実行する。
【００４２】
また、請求項１７にかかるコンピュータが読取可能な記録媒体によれば、請求項１０〜請求項１６のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されているので、コンピュータで記録媒体に記録されているプログラムを実行することにより、ズームレンズ系を備えたシステムにおいても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自動合焦装置、デジタルカメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本発明にかかる自動合焦装置および合焦位置検出方法を適用したデジタルカメラの構成図である。同図において、１００はデジタルカメラを示しており、デジタルカメラ１００は、レンズ系１０１、絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２、ＣＣＤ１０３、ＣＤＳ回路１０４、可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＩＰＰ１０７、ＤＣＴ１０８、コーダー１０９、ＭＣＣ１１０、ＤＲＡＭ１１１、ＰＣカードインタフェース１１２、ＣＰＵ１２１、表示部１２２、操作部１２３、ＳＧ（制御信号生成）部１２６、ストロボ装置１２７、バッテリ１２８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９、ＥＥＰＲＯＭ１３０、フォーカスドライバ１３１、パルスモータ１３２、ズームドライバ１３３、パルスモータ１３４、モータドライバ１３５、外部ＡＦセンサー１３６を具備して構成されている。また、ＰＣカードインタフェース１１２を介して着脱可能なＰＣカード１５０が接続されている。
【００４５】
レンズユニットは、レンズ１０１系、絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２からなり、メカ機構１０２のメカニカルシャッタは２つのフィールドの同時露光を行う。レンズ系１０１は、例えば、バリフォーカルレンズからなり、フォーカスレンズ系１０１ａとズームレンズ系１０１ｂとで構成されている。
【００４６】
フォーカスドライバ１３１は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３２を駆動して、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸方向に移動させる。ズームドライバ１３３は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３４を駆動して、ズームレンズ系１０１ｂを光軸方向に移動させる。また、モータドライバ１３５は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従ってメカ機構１０２を駆動し、例えば、絞りの絞り値を設定する。
【００４７】
図２は、パルスモータ１３４のパルス数Ｚｐ（モータ等分１８分割）とズームレンズ系１０１ｂのレンズ繰り出し量（ｍｍ）の関係の一例を示す図である。図３は、ズーム位置がＷｉｄｅ〜Ｔｅｌｅの場合の撮影距離（１／Ｌ）とズームレンズ系１０１ｂのレンズ繰り出し量（ｍｍ）の関係の一例を示す図である。
【００４８】
ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４は、ＣＣＤ型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。
【００４９】
また、ＡＧＣアンプ１０５は、ＣＤＳ回路１０４で相関２重サンプリングされた信号のレベルを補正する。尚、ＡＧＣアンプ１０５のゲインは、ＣＰＵ１２１により、ＣＰＵ１２１が内蔵するＤ／Ａ変換器を介して設定データ（コントロール電圧）がＡＧＣアンプ１０５に設定されることにより設定される。さらにＡ／Ｄ変換器１０６は、ＡＧＣアンプ１０５を介して入力したＣＣＤ１０３からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち、ＣＣＤ１０３の出力信号は、ＣＤＳ回路１０４およびＡＧＣアンプ１０５を介し、またＡ／Ｄ変換器１０６により、最適なサンプリング周波数（例えば、ＮＴＳＣ信号のサブキャリア周波数の整数倍）にてデジタル信号に変換される。
【００５０】
また、デジタル信号処理部であるＩＰＰ（Image Pre-Processor)１０７、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)１０８、およびコーダー（Huffman Encoder/Decoder)１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データについて、色差（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度（Ｙ）に分けて各種処理、補正および画像圧縮／伸長のためのデータ処理を施す。ＤＣＴ１０８およびコーダー１０９は、例えばＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換・逆直交変換、並びに、ＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。
【００５１】
さらに、ＭＣＣ（Memory Card Controller）１１０は、圧縮処理された画像を一旦蓄えてＰＣカードインタフェース１１２を介してＰＣカード１５０への記録、或いはＰＣカード１５０からの読み出しを行う。
【００５２】
ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭを作業領域として使用して、操作部１２３からの指示、或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い、上記デジタルカメラ内部の全動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、撮像動作、自動露出（ＡＥ）動作、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）調整動作や、ＡＦ動作等の制御を行う。
【００５３】
また、カメラ電源はバッテリ１２８、例えば、ＮｉＣｄ、ニッケル水素、リチウム電池等から、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９に入力され、当該デジタルカメラ内部に供給される。
【００５４】
表示部１２２は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＥＬ等で実現されており、撮影したデジタル画像データや、伸長処理された記録画像データ等の表示を行う。操作部１２３は、撮影指示を与えるためのレリーズキー、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置（Ｔｅｌｅ（テレ）〜Ｗｉｄｅ（ワイド））を設定するためのズームキー、機能選択およびその他の各種設定を外部から行うためのボタン等を備えている。ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされてＲＬ−１がＯＮとなるとＡＦ動作等を実行し、また、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると撮影動作を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２１がデジタルカメラの動作を制御する際に使用する調整データ等が書き込まれている。
【００５５】
上記したデジタルカメラ１００（ＣＰＵ１２１）は、被写体を撮像して得られる画像データをＰＣカード１５０に記録する記録モードと、ＰＣカード１５０に記録された画像データを表示する表示モードと、撮像した画像データを表示部１２２に直接表示するモニタリングモード等を備えている。
【００５６】
図４は、上記ＩＰＰ１０７の具体的構成の一例を示す図である。ＩＰＰ１０７は、図４に示す如く、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データをＲ・Ｇ・Ｂの各色成分に分離する色分離部１０７１と、分離されたＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補間する信号補間部１０７２と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データの黒レベルを調整するペデスタル調整部１０７３と、Ｒ、Ｂの各画像データの白レベルを調整するホワイトバランス調整部１０７４と、ＣＰＵ１２１により設定されたゲインでＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補正するデジタルゲイン調整部１０７５と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データのγ変換を行うガンマ変換部１０７６と、ＲＧＢの画像データを色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに分離するマトリクス部１０７７と、色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに基づいてビデオ信号を作成し表示部１２２に出力するビデオ信号処理部１０７８と、を備えている。
【００５７】
更に、ＩＰＰ１０７は、ペデスタル調整部１０７３によるペデスタル調整後の画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０７９と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）の所定周波数成分のみを通過させるＢＰＦ１０８０と、ＢＰＦ１０８０を通過した輝度データ（Ｙ）の積分値をＡＦ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＦ評価値回路１０８１と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）に応じたデジタルカウント値をＡＥ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＥ評価値回路１０８２と、ホワイトバランス調整部１０７４による調整後のＲ・Ｇ・Ｂの各画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０８３と、Ｙ演算部１０８３で検出した各色の輝度データ（Ｙ）をそれぞれカウントして各色のＡＷＢ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＷＢ評価値回路１０８４と、ＣＰＵ１２１とのインターフェースであるＣＰＵＩ／Ｆ１０８５と、及びＤＣＴ１０８とのインターフェースであるＤＣＴＩ／Ｆ１０８６等を備えている。
【００５８】
図１の外部ＡＦセンサー１３６は、パッシブ方式の測距センサーからなり、被写体の距離を測距するためのものである。図５は、外部ＡＦセンサーの概略構成を示す図である。外部ＡＦセンサー１３６は、レンズ１５１と、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左側）、１５２ｂ（右側）と、演算回路（不図示）を備えている。図５および図６を参照して外部ＡＦセンサー１３６の測距原理を説明する。図５において、被写体までの距離をｄ、レンズ１５１とフォトセンサーアレイ１５２ａ（左側）、１５２ｂ（右側）との距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５２ａに入力する光の幅をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、光の入射されるフォトセンサーアレイ１５２ａ、１５２ｂ間の距離をＢとすると、外部ＡＦセンサー１３６の前面から被写体までの距離ｄは、三角測量により、ｄ＝Ｂ・ｆ／（Ｘ１＋Ｘ２）で算出できる。図６は、左右のフォトセンサーアレイの被写体像を示しており、演算回路は、各フォトセンサーアレイの被写体像の光量を積分し、左右センサーデータのずれを演算することで、被写体の距離ｄを算出し、ＣＰＵ１２１に出力する。
【００５９】
本明細書において、外部ＡＦセンサー１３６を使用して合焦位置を検出する動作を外部ＡＦといい、ＣＣＤ１０３を使用して合焦位置を検出する場合をＣＣＤ−ＡＦ（内部ＡＦ）という。ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ１０１ａを移動して、ＣＣＤ１０３から出力される画像信号に応じた被写体のコントラストを示すＡＦ評価値をサンプリングし、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置とする山登りサーボ方式を使用する。外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを使用してＡＦを行うことをハイブリットＡＦという。
【００６０】
つぎに、上記構成のデジタルカメラのＡＦに関する動作例（動作例１、動作例２）を説明する。動作例１はＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦを略同時に実行する場合の動作例を示し、動作例２はＣＣＤ−ＡＦに先行して外部ＡＦを実行する場合の動作例を示す。
【００６１】
（動作例１）
デジタルカメラのＡＦに関する動作例１を図７〜図１５を参照して説明する。図７は、ＣＰＵ１２１の制御により実行されるデジタルカメラのＡＦに関する動作例１を説明するためのフローチャートである。
【００６２】
図７において、まず、ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１がＯＮされたか否かを判断する（ステップＳ１）。ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１がＯＮされた場合には、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置を判定して（ステップＳ２）、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置（焦点距離）に応じてＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件を設定する（ステップＳ３）。ＣＰＵ１２１は、ズーム位置をズームレンズ系１０１ｂを駆動するパルスモータ１３４の駆動パルス数で判定する。
【００６３】
ここで、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件としては、（１）ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のＡＦ評価値のサンプリング範囲（フォーカスレンズ系１０１ａの移動範囲）、（２）ＣＣＤ−ＡＦでＡＦ評価値をサンプリングを行う場合のＣＣＤ１０３の受光面のＡＦエリアの範囲、（３）ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のフォーカスレンズ１０１ａの移動量に対するＡＦ評価値のサンプリング間隔等がある。ＣＰＵ１２１は、ズームレンズ系０１ｂのズーム位置（焦点距離）に応じて、（１）〜（３）のサンプリング条件の１又は複数を設定する。
【００６４】
（１）ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のＡＦ評価値のサンプリング範囲（フォーカスレンズ系１０１ａの移動範囲）
図８はＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のサンプリング範囲（フォーカスレンズ系１０１ａの移動範囲）を説明するための説明図である。同図において、横軸はレンズ位置（至近〜無限）を示し、縦軸は被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）を示し、同図のａはサンプリング範囲を示す。焦点距離に応じて、適切なＣＣＤ−ＡＦのサンプリング範囲（サンプリング幅）を設定することにより、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。ＣＰＵ１２１は、必要精度に対して外部ＡＦ精度でも対応可能なワイドの場合はＣＣＤ−ＡＦのサンプリング範囲を狭く設定して、ＣＣＤ−ＡＦの高速化を図る。他方、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの精度では能力不足のテレの場合には、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング幅を広く設定する。
【００６５】
（２）ＣＣＤ−ＡＦでＡＦ評価値をサンプリングを行う場合のＣＣＤ１０３の受光面のＡＦエリアの範囲
図９はＣＣＤ１０３の受光面のＡＦエリアを説明するための図である。同図はＣＣＤ１０３の受光面内を示しており、ＣＰＵ１２１は、この受光面内でＡＦ評価値を取得するためのＡＦエリアを設定する。同図はＣＣＤ１０３の受光面を水平１５、垂直１０分割した場合を示しており、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ１０３の受光面内で任意の大きさのＡＦエリアを設定できる。焦点距離に応じて、適切なＣＣＤ−ＡＦのＡＦエリアを設定することにより、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。ＣＰＵ１２１は、画面における被写体の占有面積が低いと思われるワイドの場合には、同図（ａ）に示すように、画面全体をＡＦエリアに設定して、画面全体についてＡＦ評価値のサンプリングを行い、遅いサンプリング周期でＡＦ評価値をサンプリングする。他方、ＣＰＵ１２１は、画面における被写体の占有面積が高いと思われるテレの場合には、同図（ｂ）に示すように、画面の中央部分のみをＡＦエリアに設定して、画面の中央部分についてのみＡＦ評価値のサンプリングを行って、早いサンプリング周期でＡＦ評価値をサンプリングする。付言すると、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング周期は画像処理時間によって決まってくるため、処理すべき画像の範囲を狭くすると、その分、速い周期でサンプリング可能となる。
【００６６】
（３）ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のフォーカスレンズ系１０１ａの移動量に対するＡＦ評価値のサンプリング間隔
図１０はＣＣＤ−ＡＦのフォーカスレンズ系１０１ａの移動量に対するＡＦ評価値のサンプリング間隔を説明するための説明図である。同図において、横軸はレンズ位置（至近〜無限）を示し、縦軸は被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）を示し、同図のｂはＡＦ評価値のサンプリング間隔を示す。焦点距離に応じて、適切なＣＣＤ−ＡＦのサンプリング間隔を設定することにより、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。ＣＰＵ１２１は、例えば、焦点深度が深い焦点距離では、レンズ移動間隔を大きくしてＡＦ評価値のサンプリング間隔を大きくし、サンプリングするポイント数を減らしてＣＣＤ−ＡＦの高速化を図る。
【００６７】
そして、ＣＰＵ１２１は、フォーカスレンズ系１０１ａをＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に設定する（ステップＳ４）。ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）としては、例えば、レンズ系の現ポジションを使用することができる。通常、同一の条件で連続して撮影する頻度が高いと考えられるからである。
【００６８】
そして、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを同時にスタートさせる（ステップＳ５）。外部ＡＦでは、外部ＡＦセンサー１３６により、測距処理が行われ、被写体との距離の測定が行われ合焦位置の検出が行われる。また、ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ系１０１ａを基準位置の近傍で移動させて、設定されたサンプリング条件でＡＦ評価値が取得されて合焦位置の検出が行われる。
【００６９】
そして、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ６）、外部ＡＦが終了した場合には、外部ＡＦの距離測定結果が、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離と所定値以上異なるか否かを判断する（ステップＳ７）。ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの距離測定結果が、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離と所定値以上異なる場合には、ＣＣＤ−ＡＦを中断して、外部ＡＦセンサー１３６で測定された距離に対応する位置（合焦位置）にフォーカスレンズ系１０１ｂを移動させる（ステップＳ８）。その後、その位置の近傍でＣＣＤ−ＡＦを再実行する（ステップＳ９）。
【００７０】
ステップＳ１０では、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦが終了したか否かを判断し、ＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、ズーム位置（焦点距離）に基づいて、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する（ステップＳ１１）。
【００７１】
ここで、ズーム位置に基づいて、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する場合の具体的な方法を説明する。ＣＣＤ−ＡＦの方が一般に精度が高いが、Ｗｉｄｅの場合は、外部ＡＦの結果でも十分な精度が確保できる。従って、Ｗｉｄｅに関してはＣＣＤ−ＡＦを優先させる必要はない。本実施の形態においては、Ｗｉｄｅの場合には、合焦位置に対応する被写体距離が近い方を最終の合焦位置と決定し、他方、Ｔｅｌｅの場合には、ＣＣＤ−ＡＦの合焦位置を最終の合焦位置と決定する。なお、Ｗｉｄｅ〜Ｔｅｌｅの間で外部ＡＦの精度でぎりぎり合焦可能なポイントを基準として、このポイントもワイド側では、”近い方”、Ｔｅｌｅ側ではＣＣＤ−ＡＦ”を優先的に選択することにしても良い。以上は、双方の測距結果がそれぞれ信用できる場合の処理であり、結果の信頼性が低い場合は、両者の信頼性に関する情報を考慮して、最終の合焦位置を決定するのが好ましい。
【００７２】
そして、図７において、ＣＰＵ１２１は、決定した合焦位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ１２）。その後、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると、撮影動作を行い、被写体の画像データを取り込み、ＰＣカード１５０に記録する。
【００７３】
図１１は、動作例１における外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。同図の（ａ）は、外部ＡＦの距離測定結果とＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離とが所定値以上異なるかった場合のタイミングを示す。同図（ｂ）は、外部ＡＦの距離測定結果とＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離とが所定値以上異なり、ＣＣＤ−ＡＦを中断して、外部ＡＦセンサー１３６で測定された距離に対応する位置を新たな基準位置とし、再度ＣＣＤ−ＡＦを実行した場合（（２））を示している。
【００７４】
（動作例２）
デジタルカメラのＡＦに関する動作例２を図１２〜図１６を参照して説明する。図１２は、ＣＰＵ１２１の制御により実行されるデジタルカメラのＡＦに関する動作例２を説明するためのフローチャートである。
【００７５】
図１２において、まず、電源が投入されると（ステップＳ２１）、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ実行タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ２２）。この判断の結果、外部ＡＦの実行タイミングでない場合には、ステップＳ２４に移行する。他方、外部ＡＦの実行タイミングである場合には、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦによる測距処理を実行して（ステップＳ２３）、外部ＡＦセンサー１３６は被写体との距離を測距して、ステップＳ２４に移行する。
【００７６】
ステップＳ２４では、ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１がＯＮされたか否かを判断する。ＲＬ−１がＯＮでない場合には、ステップＳ２２に戻り、ＲＬ−１がＯＮされるまで、外部ＡＦの実行タイミングで、外部ＡＦ測距処理が行われる。他方、ステップＳ２４で、ＲＬ−１がＯＮされた場合には、ＣＰＵ１２１は、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置を判定して（ステップＳ２５）、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置（焦点距離）に応じてＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件を設定する（ステップＳ２６）。ＣＰＵ１２１は、ズーム位置をズームレンズ系１０１ｂを駆動するパルスモータ１３４の駆動パルス数で判定する。ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件は実施の形態１と同様であるのでその説明は省略する。
【００７７】
そして、ステップＳ２７では、ＣＰＵ１２１は外部ＡＦの測距結果に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する。ここで、外部ＡＦの測距結果に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する方法を説明する。例えば、外部ＡＦの過去２点の測距結果から基準位置を予測する方法を使用することができる。これによれば、被写体が、近づいてくるか、遠ざかっているか、また、止まっているかを判断することが可能となる。
【００７８】
図１３は、外部ＡＦの直近の過去２点の距離測定結果からＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する場合を説明するための説明図を示す。同図において、Ｌｃｃｄは予測される被写体距離（ＣＣＤ−ＡＦの基準位置）、Ｌ２はレリーズ操作直前の外部ＡＦによる被写体距離、Ｌ１はＬ２よりさらに１回前の外部ＡＦによる被写体距離、ｔ１はコンティニュアス外部ＡＦの間隔、ｔ２はレリーズ操作直前の外部ＡＦからレリーズまでの時間を示す。予測される被写体距離（ＣＣＤ−ＡＦの基準位置）Ｌｃｃｄは、下式により算出する。そして、算出された予測される被写体距離Ｌｃｃｄに対応するレンズ系の位置をＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）と決定する。
【００７９】
Ｌｃｃｄ＝Ｌ２＋ｔ２×（Ｌ２−Ｌ１）／ｔ１
例えば、ｔ１＝ｔ２とした場合に、過去２回が２ｍ、３ｍの場合には、次は４ｍ、他方、過去２回が４ｍ、３ｍの場合には、次は２ｍと予測される。よって、それぞれ４ｍ前後、２ｍ前後に対応するレンズ系の位置でＣＣＤ−ＡＦを実施することになる。
【００８０】
なお、ここでは、過去２点からＣＣＤ−ＡＦの基準位置を決定することにしたが、過去３点もしくはそれ以上の時系列データを用いることにしても良い。これにより、より細かい動体予測が可能となる。例えば、過去３点からＣＣＤ−ＡＦの基準位置を決定する場合は、被写体が、近づいてくるか、遠ざかっているか、止まっているか、前後に揺れているかを判断することも可能となる。例えば、１回目と２回目、２回目と３回目の被写体距離を比較することにより、被写体移動の加速度成分も検出可能である。この場合、２次曲線で近似する方法や（上から落ちてくる被写体とか）、三角関数で近似する方法（ブランコに乗っている被写体とか）等を使用することができる。
【００８１】
そして、ＣＰＵ１２１は、算出したＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ２８）。フォーカスレンズ系１０１ａを基準位置に移動した後、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを同時にスタートさせる（ステップＳ２９）。外部ＡＦでは、外部ＡＦセンサー１３６により、被写体との距離の測定が行われ合焦位置の検出が行われる。また、ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ系１０１ａを基準位置の近傍で移動させて、設定されるサンプリング条件でＡＦ評価値を取得し、合焦位置の検出が行われる。
【００８２】
つづいて、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦおよびＣＣＤ−ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ３０）、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、ズーム位置（焦点距離）に基づいて、外部ＡＦで検出された合焦位置とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する（ステップＳ３１）。ズーム位置（焦点距離）に基づいて、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する方法は動作例１と同様であるのでその説明は省略する。
【００８３】
そして、ＣＰＵ１２１は、決定した合焦位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ３２）。その後、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると、撮影動作を行い、被写体の画像データを取り込みＰＣカード１５０に記録する。
【００８４】
図１４を参照して、動作例２における、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明する。図１４は、動作例２における外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。同図の（ａ）は、外部ＡＦの実行タイミングでレリーズが押された場合、（ｂ）は、外部ＡＦの休止中にレリーズが押された場合、（ｃ）は、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合（その１）、（ｄ）は、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合（その２）のタイミングを示す。
【００８５】
同図（ａ）に示すように、外部ＡＦの実行タイミングでレリーズが押された場合には、レリーズのＯＮのタイミングで外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを実行する。また、同図（ｂ）に示すように、外部ＡＦ休止中にレリーズが押された場合には、外部ＡＦの休止を終了して、レリーズのＯＮのタイミングで外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを実行する。また、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｃ）に示すタイミングと、同図（ｄ）に示すタイミングが考えられ、いずれのタイミングを使用することにしても良い。
【００８６】
外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｃ）に示すように、レリーズの時点で外部ＡＦ（３）を中止し、再駆動することにしても良い。この場合は、外部ＡＦ（３）のデータは取得しないで、外部ＡＦの▲４▼のデータとＣＣＤ−ＡＦとの結果に基づいて、最終的な合焦位置を判断することになる。
【００８７】
また、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｄ）に示すように、レリーズの時点でも外部ＡＦ（３）を中断せず、外部ＡＦ（３）のデータとＣＣＤ−ＡＦとの結果に基づいて、最終的な合焦位置を判断することになる。通常は、外部ＡＦ作動時間は０．１秒以下であるため、（ｄ）の方式でも実使用上問題は無い。ただし、被写体が低輝度時等の場合は、外部ＡＦでも０．１秒前後の時間がかかるため、（ｃ）方式の方が確実である。
【００８８】
なお、上記ステップＳ２８において、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なる場合には、図１５に示すように、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を変えて、再度ＣＣＤ−ＡＦを行うことにしても良い。
【００８９】
図１６は上記動作例２を説明するための説明図を示す。同図において、縦軸はコントラスト（ＡＦ評価値）、横軸はレンズ位置（至近〜無限）を示している。まず、外部ＡＦにより合焦位置を検出し、ついで、当該検出された合焦位置の近傍で、ＣＣＤ−ＡＦでサンプリングを行って、合焦位置を検出する。そして、両合焦位置に基づいて最終的な合焦位置を決定する。
【００９０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ズームレンズ系を備え、外部ＡＦでは外部ＡＦセンサー１３６を使用して合焦位置を検出し、ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ１０１ａを移動して、ＣＣＤ１０３から出力される画像信号に応じた被写体のコントラストを示すＡＦ評価値をサンプリングし、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置として検出し、ＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦで検出された合焦位置に基づいて最終的な合焦位置を決定するデジタルカメラにおいて、レンズ系（ズームレンズ系）の焦点距離に応じて、ＣＣＤ−ＡＦでＡＦ評価値をサンプリングする際のサンプリング条件を設定することとしたので、焦点位置に応じて、適切なＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件の設定を行うことでき、ズームレンズ系を備えたシステムにおいても、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００９１】
また、本実施の形態においては、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件としてＡＦ評価値をサンプリングする際のサンプリング範囲を変更することとしたので、焦点距離に応じて適切なＡＦ評価値をサンプリングする際のサンプリング範囲を設定でき、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００９２】
また、本実施の形態においては、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件として、ＡＦ評価値をサンプリングするためのＣＣＤ１０３の受光画面のＡＦエリアの大きさ（サンプリング周期）を変更することとしたので、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００９３】
また、本実施の形態においては、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件として、ＡＦ評価値をサンプリングする際のサンプリング間隔を変更することとしたので、合焦位置検出の精度と速度を両立させることが可能となる。
【００９４】
また、本実施の形態においては、レンズ系の焦点距離に基づいて、外部ＡＦとまたはＣＣＤ−ＡＦで検出された検出結果を最終的な合焦位置を決定することとしたので、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００９５】
また、本実施の形態のデジタルカメラは、外部ＡＦセンサーとして、パッシブ方式の測距センサーを使用することとしたので、小型化、低コスト化、処理の簡略化が可能となる。
【００９６】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実行可能である。例えば、本実施の形態においては、本発明にかかる自動合焦装置および自動合焦方法をデジタルカメラに適用した例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＰＤＡ等の情報携帯入力装置等にも適用可能である。要は、画像を入力する際にＡＦを行う全ての装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本実施の形態に係るデジタルカメラの構成図である。
【図２】パルスモータのパルス数Ｚｐ（モータ等分１８分割）とズームレンズ系のレンズ繰り出し量（ｍｍ）の関係の一例を示す図である。
【図３】ズーム位置がＷｉｄｅ〜Ｔｅｌｅの場合の撮影距離（１／Ｌ）とズームレンズ系のレンズ繰り出し量（ｍｍ）の関係の一例を示す図である。
【図４】図１のＩＰＰの具体的構成の一例を示す図である。
【図５】図１の外部ＡＦセンサーの概略構成を示す図である。
【図６】外部ＡＦセンサーの測距原理を説明するための説明図である。
【図７】デジタルカメラのＡＦに関する動作例１を説明するためのフローチャートである。
【図８】ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のサンプリング範囲を説明するための説明図である。
【図９】ＣＣＤの受光面のＡＦエリアを説明するための図である。
【図１０】ＣＣＤ−ＡＦのフォーカスレンズ系の移動量に対するＡＦ評価値のサンプリング間隔を説明するための説明図である。
【図１１】動作例１における外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。
【図１２】デジタルカメラのＡＦに関する動作例２を説明するためのフローチャートである。
【図１３】外部ＡＦの直近の過去２点の距離測定結果からＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する場合を説明するための説明図である。
【図１４】動作例２における外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。
【図１５】動作例２における外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。
【図１６】動作例２を説明するための説明図を示す。
【図１７】従来のＣＣＤ−ＡＦ方式を説明するための説明図である。
【図１８】従来のＣＣＤ−ＡＦ方式を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
１００    デジタルカメラ
１０１    レンズ系
１０１ａ  フォーカスレンズ系
１０１ｂ  ズームレンズ系
１０２    オートフォーカス等を含むメカ機構
１０３    ＣＣＤ（電荷結合素子）
１０４    ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路
１０５    可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）
１０６    Ａ／Ｄ変換器
１０７    ＩＰＰ（Image Pre-Processor)
１０８    ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)
１０９    コーダー（Huffman Encoder/Decoder)
１１０    ＭＣＣ（Memory Card Controller）
１１１    ＲＡＭ（内部メモリ）
１１２    ＰＣカードインタフェース
１２１    ＣＰＵ
１２２    表示部
１２３    操作部
１２５    モータドライバ
１２６    ＳＧ部
１２７    ストロボ
１２８    バッテリ
１２９    ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３０    ＥＥＰＲＯＭ
１３１    フォーカスドライバ
１３２    パルスモータ
１３３    ズームドライバ
１３４    パルスモータ
１３５    モータドライバ
１３６    外部ＡＦセンサー
１５０    ＰＣカード
１５１    レンズ
１５２    フォトセンサーアレイ
１０７１  色分離部
１０７２  信号補間部
１０７３  ペデスタル調整部
１０７４  ホワイトバランス調整部
１０７５  デジタルゲイン調整部
１０７６  γ変換部
１０７７  マトリクス部
１０７８  ビデオ信号処理部
１０７９  Ｙ演算部
１０８０  ＢＰＦ
１０８１  ＡＦ評価値回路
１０８２  ＡＥ評価値回路
１０８３  Ｙ演算部
１０８４  ＡＷＢ評価値回路
１０８５  ＣＰＵＩ／Ｆ
１０８６  ＤＣＴＩ／Ｆ
１０７５ｒ、１０７５ｇ、１０７５ｂ  乗算器
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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