(57)【要約】【課題】  高速かつ高精度なオートフォーカス動作及び、パララックスの無い測距位置の表示。【解決手段】  アクティブＡＦの受光手段としてＣＣＤを用い、その測距結果に相当する位置を中心として設定された範囲内において、正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行うハイブリットＡＦにおいて、投光素子の反射像の位置の測距マークを表示することで、パララックスの無い測距位置表示を可能にした。【選択図】  図１
2006215311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段と、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、被写体に向けて光束を照射する投光手段とこの投光手段により反射光を受光する受光手段とからなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離に応じた出力信号を形成する測距手段と、撮像手段によって生成された画像信号を表示する表示手段を有する自動焦点調整装置において、前記撮像手段を前記受光手段として用い、前記撮像手段の複数の画素列の信号から反射像の撮像手段上の位置を検出し、被写体までの距離に応じた出力信号を形成するとともに、検出された反射像を有する撮像手段によって形成された画像信号を表示手段に表示することを特徴とする自動焦点調整装置。
【請求項２】
投光手段より被写体に向けて光束を照射した際に撮像手段に形成される被写体像のみを画像表示手段に表示することを特徴とする１項記載の自動焦点調整装置。
【請求項３】
投光手段より被写体に向けて十字状の光束を照射することを特徴とする２項記載の自動焦点調整装置。
【請求項４】
撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段と、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、被写体に向けて光束を照射する投光手段とこの投光手段により反射光を受光する受光手段とからなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離に応じた出力信号を形成する測距手段と、撮像手段によって生成された画像信号を表示する表示手段を有する自動焦点調整装置において、前記撮像手段を前記受光手段として用い、前記撮像手段の複数の画素列の信号から反射像の撮像手段上の位置を検出し、被写体までの距離に応じた出力信号を形成するとともに、検出された反射像の位置に測距位置を表わすマークを表示することを特徴とする自動焦点調整装置。
【請求項５】
投光手段より被写体に向けて光束を照射しない際に撮像手段に形成される被写体像のみを画像表示手段に表示することを特徴とする４項記載の自動焦点調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点調整装置、詳しくは撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う自動焦点調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して、焦点調整を行う自動焦点調整装置に関する従来の発明としては特開平５−１１９２５０、特開２０００―１１１７９２などがある。
【０００３】
特開平５−１１９２５０には以下のような発明が開示されている。
【０００４】
コントラスト検出を用いたオートフォーカスと赤外光検出を用いたオートフォーカスを併用し、通常の撮影動作時にはコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段を用いて焦点調整動作を行う一方で、このコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段による焦点調整動作が困難となる撮影環境下においてのみ赤外光検出を用いたオートフォーカス手段に切換えて、所望の被写体に対する測距動作及びオートフォーカス動作を行うようにしている。従ってこれによれば被写体の明るさによらず適切なオートフォーカスを行うことができる。
【０００５】
特開２０００―１１１７９２には以下のような発明が開示されている。
【０００６】
被写体を光電変換して画像信号を生成し生成された画像信号から所定の高周波成分を検出しそれにより焦点調節を行うコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段と、赤外光を照射する発光手段（ＬＥＤ）と被写体からの反射光を受光し被写体距離に応じた出力信号を検出する赤外光検出を用いたオートフォーカス手段を併用し、環境温度を検出する温度検出手段の出力に応じて、コントラスト検出を用いたオートフォーカス手段と赤外光検出を用いたオートフォーカス手段のいずれか一方を選択し、オートフォーカス動作を行うようにしている。従ってこれによれば使用環境温度の変化によらず適切なオートフォーカスを行うことができる。
【特許文献１】特開平５−１１９２５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１１７９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述従来例では、被写体の明るさや使用環境温度に応じてコントラスト検出を用いたオートフォーカス手段と赤外光検出を用いたオートフォーカス手段のいずれか一方を選択し、オートフォーカス動作を行っている。
【０００８】
このため撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素の他に赤外光検出を用いたオートフォーカス手段を別個に設ける必要があり、コストアップになるという欠点がある。またいずれか一方を選択しオートフォーカス動作を行っている場合、高速かつ高精度なオートフォーカス動作ができないという欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これに対して本発明においては 、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して電気的な画像信号を得る撮像手段と、撮像手段に形成される被写体像の焦点を調整する焦点調節手段を有し、焦点調整手段を駆動しながら撮像手段によって生成された画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段と、被写体に向けて光束を照射する投光手段とこの投光手段により反射光を受光する受光手段とからなり、この受光手段の出力に基づいて被写体までの距離に応じた出力信号を形成する測距手段を有する自動焦点調整装置において、前記撮像手段を前記受光手段として用い、前記撮像手段の複数の画素列の信号から反射像の撮像手段上の位置を検出し、その反射像の位置に基づいて被写体までの距離に応じた出力信号を形成するようにした。さらに検出された反射像を含む撮像手段によって形成された画像信号を表示手段に表示することや、検出された反射像の重心位置に測距位置を示すマークを表示することにより、パララックスの無い測距位置の表示を行うようにした。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明してきたように本発明においては、アクティブＡＦの受光手段としてＣＣＤ５を用い、受光手段の出力から被写体までの距離を概算し、その概算された距離に相当する位置を中心として設定された範囲内において、フォーカスレンズ群３を移動しながらＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行うことにより、投光手段を追加するだけでの低コストな構成で高速かつ正確に合焦位置を検出することを可能にした。さらに、撮像手段の複数の画素列の信号から反射像の撮像手段上の位置を検出し、その反射像の位置に基づいて被写体までの距離に応じた出力信号を形成することによりＡＦ精度を向上させた。さらに検出された反射像を含む撮像手段によって形成された画像信号を表示手段に表示することや、検出された反射像の重心位置に測距位置を示すマークを表示することにより、パララックスの無い測距位置の表示を行うことを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（第一の実施例）
図１に本発明の実施例のブロック図を示す。１は撮像装置、２はズームレンズ群、３はフォーカスレンズ群、４はズームレンズ群２フォーカスレンズ群３等からなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段である絞り、３１はズームレンズ群２フォーカスレンズ群３絞り４等からなる撮影レンズ鏡筒、５は撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換するＣＣＤ等の固体撮像素子（以下ＣＣＤ）、６はこのＣＣＤ５によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する撮像回路、７はこの撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変化するＡ／Ｄ変換回路、８はこのＡ／Ｄ変換回路７の出力を受けてこの画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）、９はこのＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出してこれをアナログ信号に変換するとともに再生出力に適する形態の画像信号に変換するＤ／Ａ変換回路、１０はこの画像信号を表示する液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置（以下ＬＣＤ）、１２は半導体メモリ等からなる画像データを記憶する記憶用メモリ、１１はＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ１２に対する記憶に適した形態にするために画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生表示等をするのに最適な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路、１３はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路、１４はＡ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うスキャンＡＦ処理回路、１５は撮像装置の制御を行う演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ、１６は所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータ（以下ＴＧ）、１７はＣＣＤドライバー、２１は絞り４を駆動する絞り駆動モータ、１８は絞り駆動モータ２１を駆動制御する第一モータ駆動回路、２２はフォーカスレンズ群３を駆動するフォーカス駆動モータ、１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第ニモータ駆動回路、２３はズームスレンズ群２を駆動するズーム駆動モータ、２０はズーム駆動モータ２３を駆動制御する第三モータ駆動回路、２４は各種のスイッチ群からなる操作スイッチ、２５は各種制御等を行うプログラムや各種動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであるＥＥＰＲＯＭ、２６は電池、２８はストロボ発光部、２７はストロボ発光部２８の閃光発光を制御するスイッチング回路、３０は被写体に向けて十字状の光束を照射する投光レンズ、十字状のマスク及び発光ダイオードなどの発光素子からなる発光手段、３２は赤外光を遮断するｉＲカットフィルターである。
【００１２】
なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリは、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリの他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。
【００１３】
また、操作スイッチ２４としては、本撮像装置１を起動させ電源供給を行うための主電源スイッチや撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチ、再生動作を開始させる再生スイッチ、撮影光学系のズームレンズ群２を移動させズームを行わせるズームスイッチ等がある。
【００１４】
本実施例では、発光素子としては赤色のＬＥＤを用いることとするが、発光素子はこれにかぎる必要はなく、他の色（緑、黄色など）や赤外光のＬＥＤ、電灯などを用いることが可能である。その場合は色分離のためのフィルターの特性を考慮して、被写体まで距離を演算する際に用いる画素が異なってくる。またその発光形状はモニターに測距位置として表示されることを考慮して十字状にしているが、この形状もこれに限る必要は無い。
【００１５】
そしてレリーズスイッチは撮影動作に先立ち行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第一ストローク（以下ＳＷ１）と実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第ニストローク（以下ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。
【００１６】
このように構成された本実施例における動作を以下に説明する。
【００１７】
まず、撮像装置１の撮影レンズ鏡筒３１を透過した被写体光束は絞り部４によってその光量が調整された後、ＣＣＤ５の受光面に結像される。この被写体像は、ＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に出力されデジタル信号（画像データ）に変換された後、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。
【００１８】
ＶＲＡＭ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。一方ＶＲＡＭ８に格納された画像データは圧縮伸長回路１１にも出力される。この圧縮伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。
【００１９】
また、例えば操作スイッチ２４のうち不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮伸長回路１１に出力され、伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、ＶＲＡＭ８に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。
【００２０】
他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、上述のＶＲＡＭ８とは別にＡＥ処理回路１３及びスキャンＡＦ処理回路１４に対しても出力される。まずＡＥ処理回路１３においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。
【００２１】
またスキャンＡＦ処理回路１４においては、入力されたデジタル画像信号を受けて一画面分の画像データの高周波成分がハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出され、更に累積加算等の演算処理が行われる。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値が算出される。このようにスキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出手段の役割を担っている。
【００２２】
一方、ＴＧ１６からは所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、ＣＣＤドライバー１７へ出力されており、ＣＰＵ１５はこのタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。また撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。さらにＣＣＤドライバー１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受けこれに同期してＣＣＤ５を駆動する。
【００２３】
またＣＰＵ１５は、第一モータ駆動回路１８、第ニモータ駆動回路１９、第三モータ駆動回路２０をそれぞれ制御することにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３、ズームスレンズ群２を駆動制御する。すなわちＣＰＵ１５はＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき第一モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正になるように調整するＡＥ制御を行う。またＣＰＵ１５はスキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値や、後述するアクティブＡＦ手段によって得られた出力に基づき第ニモータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また操作スイッチ２４のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてＣＰＵ１５は、第三モータ駆動回路２０を制御してズームモータ２３を駆動制御することによりズームレンズ群２を移動させ、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。
【００２４】
次に本撮像装置の実際の撮影動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
本撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。
【００２６】
まずステップＳ１においてＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過しＣＣＤ５上に結像した像をＬＣＤ１０に画像として表示する。次いでステップＳ２において、レリーズスイッチの状態を確認する。撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１（レリーズスイッチの第一ストローク）がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると、次のステップＳ３に進み、通常のＡＥ処理が実行される。続いてステップＳ４においてアクティブＡＦ処理が行われる。これはＣＰＵ１５が、発光手段３０を制御し被写体に向けて光束を照射し、その反射光を撮影レンズ鏡筒３１を介してＣＣＤ５で受光する。そしてＣＰＵ１５は、ＣＣＤ５で得られた画像よりその反射像の位置を求め、更にその反射像の位置より被写体まで距離を演算する。但し、実際には外光除去動作を行ったのちにその反射像の位置を求め、距離の演算を行う。
【００２７】
そしてこの時にＡＦポイントの表示を行う。前述のように発光素子として十字状の赤色ＬＥＤを用いているので、ＣＣＤ５上に十字状の赤色ＬＥＤの反射像が形成される。その反射像を含む被写体像は、ＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力され、撮像回路６で入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に出力されデジタル信号（画像データ）に変換された後、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。その結果、十字状の測距位置がＬＣＤ１０に表示される。ただし外光除去動作が行われるので、表示されるのは照明蓄積時のみとなる。
【００２８】
このようにして行われるアクティブＡＦ処理は、所望の被写体に対するおおまかな被写体距離（フォーカスレンズ群３の合焦位置）を検出するための処理であって、いわゆる粗調整のためのＡＦ処理である。この後正確な合焦位置を検出する微調整のためのスキャンＡＦ処理を行う。
【００２９】
すなわちＣＰＵ１５は、ステップＳ５でアクティブＡＦ処理の測距結果に求められた合焦位置付近までにフォーカスレンズ群３を移動する。その後ステップＳ６で、正確な合焦位置を検出する微調整のためのスキャンＡＦ処理を行う。これはフォーカスレンズ群３を微小に駆動しながらスキャンＡＦ処理回路の出力をモニターし、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。
【００３０】
このようにして所定のＡＦ処理が終了したならば、ＣＰＵ１５はステップＳ７において、ＳＷ２（レリーズスイッチの第ニストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになっていたならば、ステップＳ８に進み、実際の露光処理を実行する。
【００３１】
ここで図２ステップＳ４にて実行されるアクティブＡＦの詳細について説明する。
【００３２】
図３にそのフローチャートを示す。
【００３３】
上述のように撮像装置１においてＳＷ１がオンとなるとＡＥ処理、ＡＦ処理が実行される。このうちＡＦ処理は、まずアクティブＡＦ処理によって粗調整がなされた後、この測距結果に基づいて、その測距結果を中心値とする所定の範囲において正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行う。
【００３４】
まずＳ２１において照明蓄積を行う。ＣＰＵ１５は発光素子３０を発光させ被写体に向けて赤色光を照射する。と同時に、絞り部４によってＣＣＤ５に受光する光量を調整する。明るいときは絞り４を絞り発光素子３０の発光量を増し、暗いときは絞り４を開き発光素子３０の発光量を減らすように制御を行う。受光された被写体像はＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力される。ステップＳ２２において読み出しが行われ、絞り部４によってその光量が調整された後ＣＣＤ５の受光面に結像した被写体像は、ＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。この画像信号はＡ／Ｄ変換回路７に出力されデジタル信号（画像データ）に変換された後、ステップ２３においてＶＲＡＭ８に一時的に格納される。そしてＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。その結果、十字状の測距位置がＬＣＤ１０に表示される。
【００３５】
ステップＳ２４に進み、スッテプＳ２１の照明蓄積の時と同じ絞りで非照明蓄積を行う。ステップ２５において、ＣＰＵ１５は撮像回路６を制御しＣＣＤ５からの出力信号の中央部分に相当する部分のみを読み出す。そしてスッテプＳ２６において、その出力をＡ／Ｄ変換回路７に出力させデジタル信号（画像データ）に変換された後、読み込み内蔵メモリに記憶される。これは被写体からの赤色ＬＥＤの反射像が結像する部分のみを記憶すればよいからである。またこのように一部分だけを読み出すことで処理の高速化も実現できる。
【００３６】
ステップＳ２７に進み外光除去動作を行う。これは照明蓄積のデータと非照明蓄積のデータの差を求めることで、発光素子による反射像のみをデータを求める行為である。外光によって形成された像を除去することができるので、反射像の中心を求めることが容易になる。実際にはＶＲＡＭ８に格納されているデータのＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶されたデータに相当する部分のデータをＣＰＵ１５は読み込み、ＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶されたデータとの差を演算することで、外光除去を行う。この外光除去された演算結果はＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶される。
【００３７】
次いでステップＳ２８において、反射像を抽出しその重心を演算する。急峻な立ち上がり立下りを持つ比較的輝度の高い光像を抽出し、その光像の重心を求める。
【００３８】
光像の検出は検出領域の複数ラインを加算し１ライン化したラインで行う。また赤外光に対する感度の最も高い色フィルターの赤色に対応する部分だけを使うようにする。これにより全画素を使う場合のようにフィルターの各色成分に対する赤色光の感度を補正する必要がなくなるため、感度補正による不確実性を避けることができ、かつ処理が高速化される。
【００３９】
また１ライン化により、十字投光した光像のクロス部分に相当する部分の信号値が非常に高くなるので、十字投光した光像のクロス部分の検出が容易になる。
【００４０】
詳細を、図４を用いて説明する。
【００４１】
まずＳ４００において複数のラインの１ライン化を行う。
【００４２】
色分離のためのフィルターは図５に示すようになっており、赤色に対応する部分は１ラインおき、１画素おきに配列されている。そこで１ライン化は以下のように行う。
【００４３】
今Ｌ番目のラインのｊ番目の画素の信号値をａ［Ｌ，ｊ］とする。また１ライン化された光像検出用のデータのｉ番目の信号値をｄ［ｉ］とする。奇数番目のラインの奇数番目の画素の部分に赤色に対応する部分が存在するので、ｄ［ｉ］は
ｄ［ｉ］＝Σａ［２ｍ−１，２ｉ−１］
ｍ
ｍの範囲は１から検出領域のライン数の１／２（但し小数点以下は切り上げ）までである。すなわちｍ＝１から２ｍ−１が検出領域のライン数に等しくなるまで加算を行う。またｉの範囲はｉ＝１から、検出領域の水平方向の画素数の１／２（但し小数点以下は切り上げ）まで、すなわち２ｉ−１が検出領域の水平方向の画素数に等しくなるまである。
【００４４】
例えば、図５に示すように７ラインがアクティブＡＦにおける照明蓄積時の読み出し領域の場合は、
ｄ［１］＝ａ［１，１］＋ａ［３，１］＋ａ［５，１］＋ａ［７，１］
となる。
【００４５】
このようにして内蔵メモリに記憶された外光除去後のデータの１ライン化を行い、その結果を内蔵メモリに記憶した後に光像の検出を行う。
【００４６】
ステップＳ４０１においてＣＰＵ１５は、演算に用いる変数の初期化を行う。すなわちカウンターｉ、ｋや光像のデータを記憶するワークエリアをクリアする。また反射像と思われる光像が複数検出されることも考えられるので、光像のデータを記憶する演算用のメモリエリアは複数個用意する。
【００４７】
次いでステップＳ４０２において、内蔵メモリに記憶された１ライン化されたデータを読み出す。この値をｄ［ｉ］とする。そしてステップＳ４０３において、ｄ［ｉ］を第一のしきい値Ｔｈ１と比較する。第一のしきい値以上のデータが検出された場合はステップＳ４０４において、複数画素（例えば２画素）隣の画素の値との差をとり光像の立ち上がりの傾斜を求め、その傾斜が第二のしきい値Ｔｈ２以上かを調べる。光像の立ち上がりの傾斜が第二のしきい値以上ならば、この光像のデータをＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶するステップＳ４０５に進む。これにより急峻な立ち上がりを持つ比較的輝度の高い光像が検出されたことになる。ステップＳ４０３、Ｓ４０４で条件を満たさなかった場合は、ステップＳ４１３に進む。
【００４８】
ステップ７４０５では、光像のデータの記憶は以下のように、信号の輝度ｄ［ｉ］の和、信号の輝度と座標の積の和ｄ［ｉ］×ｉを求め記憶する。またｉを光像の左側の座標としてＬ［ｋ］にして記憶する。今、ｋ番目の光像の輝度の和をＳｄ［ｋ］、輝度と座標の積の和をＳｅ［ｋ］とした時
Ｓｄ［ｋ］＝ｄ［ｉ］＋ｄ［ｉ−１］
Ｓｅ［ｋ］＝ｄ［ｉ］×ｉ＋ｄ［ｉ−１］×（ｉ−１）
となる。
【００４９】
ステップＳ４０６ではカウンターｉを＋１して次の画素を演算の対象とする。そしてステップＳ４０７にて、内蔵メモリに記憶された外光除去された演算結果のデータを読み出す。この値をｄ［ｉ］とする。そしてステップＳ４０８において、ｄ［ｉ］を第一のしきい値Ｔｈ１と比較する。第一のしきい値以上のデータが検出された場合はまだ光像が継続しているので、ステップＳ４０９に進み光像のデータを以下の式に従い更新する。
【００５０】
Ｓｄ［ｋ］＝Ｓｄ［ｋ］＋ｄ［ｉ］
Ｓｅ［ｋ］＝Ｓｅ［ｋ］＋ｄ［ｉ］×ｉ
この光像のデータを更新する作業をステップＳ４０８の条件を満たさなくなるまで、ステップＳ４０６でカウンターｉを更新しながら行う。但し、この処理を行っている途中に全画素に対する検出が終了し場合は、立下りの条件を満足していないので、検出を行っている光像は不適当なものと判断し、そのデータをクリアし、ただちにステップＳ４１６に進む。
【００５１】
ステップＳ４０８の条件を満たさない場合（第一のしきい値以上のデータが検出されなかった場合）は、光像が終了したと判断できるので、急峻な立下りを持つか否かのチェックを行う。ステップＳ４１０において、複数画素（例えば２画素）隣の画素の値との差をとり光像の立ち下がりの傾斜を求め、その傾斜が第二のしきい値Ｔｈ２以上かを調べる。光像の立ち下がりの傾斜が第二のしきい値以上ならば、急峻な立ち上がり立下りを持つ比較的輝度の高い光像が抽出されたことになるので、ステップＳ４１１に進み光像のデータを以下の式に従い更新する。
【００５２】
Ｓｄ［ｋ］＝Ｓｄ［ｋ］＋ｄ［ｉ］＋ｄ［ｉ＋１］
Ｓｅ［ｋ］＝Ｓｅ［ｋ］＋ｄ［ｉ］×ｉ＋ｄ［ｉ＋１］×（ｉ＋１）
さらにｉを光像の右側の座標としてＲ［ｋ］にして記憶する。そしてカウンターｋを＋１して、光像のデータを記憶するメモリのアドレスを更新する。一方ステップＳ４１０で条件を満たさなかった場合は、急峻な立ち上がり立下りを持つ比較的輝度の高い光像が抽出されなかったことになるので、それまでに記憶された光像のデータをクリアする。
【００５３】
そしてステップＳ４１４に進み、カウンターｉを＋１して次の画素を演算の対象とした後、ステップＳ４１５において全画素に対する検出が終了しかた否かをチェックする。
【００５４】
全画素に対する検出が終了したならば、ステップＳ４１６にて検出された光像の重心を求める。光像の重心の座標Ｐｘは
Ｐｘ＝Ｓｅ［ｋ］／Ｓｄ［ｋ］
となる。
【００５５】
但し、複数個光像が検出されたときは、Ｒ［ｋ］−Ｌ［ｋ］が所定の範囲内のものを選択する。これはＣＣＤ５面上での発光素子の反射像の大きさはほぼ一定になるはずなので、誤差を想定した一定範囲内にはいるもののみが正しい発光素子による反射像と考えられるからである。なおも複数個の光像が残った場合はＳｄ［ｋ］／（Ｒ［ｋ］−Ｌ［ｋ］）の値が最も大きいものを選択する。Ｓｄ［ｋ］／（Ｒ［ｋ］−Ｌ［ｋ］）の値が最も大きいものを選択するのは、外光除去を行っているので、発光素子による反射像の輝度が最大になると考えられるからである。
【００５６】
そしてステップＳ２９において、反射像の重心の位置から被写体までの距離を求める。被写体までの距離Ｌは三角測量の原理から
Ｌ＝（ｆ＋Δｚ）×Ｂ／ｘ
と求められる。但し、ｆは撮影レンズの焦点距離、Δｚは撮影レンズの繰り出し量、Ｂは基線長（発光手段の光軸と撮影レンズの光軸の間隔）、ｘは反射像の光軸中心からのずれ量である。そしてこの距離Ｌに相当するフォーカスレンズ群３の位置を示す設定値を求め、それをアクティブＡＦの合焦位置Ｇ１とする。
【００５７】
またステップＳ２８で反射像の重心が求められない場合は、被写体が遠方のあり反射像の強度が小さい場合と予測されるので、スキャンＡＦ処理による焦点位置の検出動作の開始位置を無限遠とするため、アクティブＡＦの合焦位置を無限遠から変数Ｇｓを減じた値とする。
【００５８】
また無限遠に被写体がある場合は反射光がＣＣＤ５上に結像しないため、十字状の測距位置がＬＣＤ１０に表示されない。そこでＶＲＡＭ８に格納されているデータを読み出し、それに十字状の測距位置を重畳し、そのデータをＶＲＡＭ８に格納する。ＶＲＡＭ８に格納された十字状の測距位置を重畳された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。その結果、十字状の測距位置がＬＣＤ１０に表示される。
【００５９】
被写体が無限遠にある場合の反射光の結像位置は理論的に計算が出来、十字状の反射像の大きさは反射像が検出される限界の距離の大きさにあわせれば良い。これにより無限遠に被写体がある場合でも測距位置を表示することができる。
【００６０】
場合によってはこのステップＳ２１〜Ｓ２９までの処理を複数回行い、その平均をアクティブＡＦの合焦位置としても良い。
【００６１】
そして前述のようにステップＳ５において、このアクティブＡＦ処理の測距結果に求められた合焦位置付近までにフォーカスレンズ群３を移動する。
【００６２】
次いで、図２ステップＳ６にて実行されるスキャンＡＦの詳細について説明する。
【００６３】
図６にスキャンＡＦのシーケンスのフローチャートを示す。また図７にスキャンＡＦが実行される際の高周波成分量とフォーカスレンズ位置の関係を示す。
【００６４】
図６のステップＳ５１において、ＣＰＵ１５はスキャンＡＦ処理による焦点位置の検出動作を行うためにフォーカスレンズ群３を駆動させる開始位置及び停止位置を、アクティブＡＦ処理演算結果から設定する。ここで設定される開始位置の設定値は、アクティブＡＦ合焦位置（アクティブＡＦ処理演算結果の被写体距離に相当するフォーカスレンズ群３の位置を示す設定値）Ｇ１から変数Ｇｓを減じた値となる。また停止位置の設定値は、アクティブＡＦ合焦位置（アクティブＡＦ処理演算結果の被写体距離に相当するフォーカスレンズ群３の位置を示す設定値）Ｇ１に変数Ｇｓを加えた値となる。すなわち、スキャンＡＦを実行する範囲は、アクティブＡＦ処理演算結果による被写体距離を中心とする所定の範囲となる。
【００６５】
なおこの変数Ｇｓは、撮影レンズの焦点距離・アクティブＡＦ処理演算結果（被写体距離）、パララックス、アクティブＡＦ処理において想定される測距誤差等を考慮して決定される。
【００６６】
一般的に撮像装置における焦点調節動作は、撮影光学系によって集光された所望の被写体からの光束を撮像素子（ＣＣＤなど）の撮像面（受光面）上に合焦状態で結像させるための動作である。そのために撮影光学系の一部であるフォーカスレンズ群を光軸方向に動かし合焦状態を得る。この光軸方向の移動量は被写体が近づくほど多くなる傾向にある。また撮影レンズの焦点距離が長くなるほど多くなる傾向にある。
【００６７】
またパララックスも被写体が近づくほど、撮影レンズの焦点距離が長くなるほど大きくなる傾向にある。
【００６８】
測距誤差としては撮像装置の製造時の調整誤差、撮影レンズ鏡筒３１の環境温度変化によって生じる歪などの温度誤差、アクティブＡＦ手段を構成する各部材（ＣＣＤ５、発光手段３０など）の機械的誤差に起因する測距誤差、フォーカスレンズ群３の移動誤差などが考えられる。
【００６９】
従って、アクティブＡＦ処理演算結果から得られる被写体まで距離及び撮影レンズの焦点距離から求められた値に、測距誤差を考慮して変数Ｇｓを設定する。
【００７０】
ついでステップＳ５２において、ＣＰＵ１５は第二モータ駆動回路１９を介してフォーカスモータ２２を駆動させ、フォーカスレンズ群３をステップＳ５１において設定された開始位置に移動させる。そして開始位置を起点として所定の移動量でフォーカスレンズ群３を移動させながら合焦位置を探すスキャンＡＦ処理を実行する。
【００７１】
ステップＳ５３においてＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３がステップＳ５１において設定された終了位置に到達したか否かを判定する。ここでフォーカスレンズ群３が終了位置に到達していない場合は、ＣＰＵ１５は撮像手段等を制御して、その時点におけるフォーカスレンズ群３の位置に対応する画像データを取得する。この画像データは撮像回路６及びＡ／Ｄ変換回路７を介してＡＦ処理回路１４に出力され、ステップＳ５４に示すようにＡＦ評価値が算出される。このＡＦ評価値はＣＰＵ１５に出力され、ＣＰＵ１５に内蔵された演算用メモリに記憶される。次のステップＳ５５においてＣＰＵ１５は所定の移動量だけフォーカスレンズ群３を移動させる。その後ステップＳ５３に戻り、フォーカスレンズ群３が設定された終了位置に到達するまで同様の処理を繰り返す。
【００７２】
そしてステップＳ５３においてフォ−カスレンズ群３が終了位置に到達したと判定されたならば、ステップＳ５６に進む。ステップＳ５６において、ＣＰＵ１５はステップＳ５５において算出されたＡＦ評価値に基づいて合焦位置の演算を行う。そしてこの演算結果に基づいてＣＰＵ１５は、ステップＳ５７において第二モータ駆動回路１９を介してフォーカスモータ２２を駆動させ、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動し、この位置に停止鶴と一連のシーケンスを終了する。その後、図２のステップＳ７に進む。
【００７３】
図７を用いてこの一連の動作を説明すると以下のようになる。
【００７４】
例えば、フォーカスレンズ群３が図７のＡで示す位置にある状態において、フォーカスレンズ群３はまずＡの位置から、開始位置であるアクティブＡＦの測距結果からＧｓを減じた位置Ｂまで移動する（スッテプＳ４２）。この開始位置を起点としフォーカスレンズ群３が、終了位置であるアクティブＡＦの測距結果にＧｓを加えた位置Ｃに達するまで、スキャンＡＦ処理が実行される（ステップＳ５２〜Ｓ５５）。そしてこれにより取得されたＡＦ評価に基づいてＣＰＵ１５は合焦位置の演算を行う（ステップＳ５６）。この演算により図７のＤの位置、即ち高周波成分のピーク値に対応するフォーカスレンズ群３の位置が合焦位置として求められる。その後ＣＰＵ１５はその位置へフォーカスレンズ群３を駆動する（ステップＳ５７）。
【００７５】
このように、アクティブＡＦの受光手段としてＣＣＤ５を用い、その複数の画素列の出力から被写体までの距離を概算し、その概算された距離に相当する位置を中心として設定された範囲内において、フォーカスレンズ群３を移動しながらＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行うことにより、投光手段を追加するだけでの低コストな構成で高速かつ正確に合焦位置を検出することを可能にした。
【００７６】
また検出された反射像を含む撮像手段によって形成された画像信号を表示手段に表示することにより、パララックスの無い測距位置の表示を可能にした。
【００７７】
さらに１ライン化により、十字投光した光像のクロス部分に相当する部分の信号値が非常に高くなるので、十字投光した光像のクロス部分の検出が容易にした。
【００７８】
本実施例では、発光素子としては赤色のＬＥＤを用いることとするが、発光素子はこれにかぎる必要はなく、他の色（緑、黄色など）や赤外光のＬＥＤ、電灯などを用いることが可能である。その場合は色分離のためのフィルターの特性を考慮して、被写体まで距離を演算する際に用いる画素が異なってくる。またその発光形状はモニターに測距位置として表示されることを考慮して十字状にしているが、この形状もこれに限る必要は無い。
【００７９】
（第二の実施例）
この実施例の基本的構成や基本的な動作手順は第一実施例と同様であり、図１の本発明撮像装置のブロック図、図２のフローチャートによって示されている。本実施例においては、アクティブＡＦの手順、測距位置の表示方法が異なるのでそれについて説明を行う。
【００８０】
第二実施例では、発光素子としては赤色のＬＥＤを用いるが、第一実施例のように十字状などの特殊な図形を形成することはせずに投光する。これは特殊な図形を形成することによる投光光量のロスを避けるためである。よって図１における発光手段３０は、第一実施例のように十字状のマスクは有さず、被写体に向けて光束を照射する投光レンズ及び発光ダイオードなどの発光素子から構成されている。第一実施例と同様に発光素子はこれにかぎる必要はなく、他の色（緑、黄色など）や赤外光のＬＥＤ、補助光に用いる電灯などを使用することが可能である。その場合は色分離のためのフィルターの特性を考慮して、被写体まで距離を演算する際に用いる画素が異なってくる。
【００８１】
そして反射像を抽出しその重心を演算し、求められた位置に測距位置を表わすマークを表示する。
【００８２】
図８にそのフローチャートを示す。
【００８３】
上述のように撮像装置１においてＳＷ１がオンとなるとＡＥ処理、ＡＦ処理が実行される。このうちＡＦ処理は、まずアクティブＡＦ処理によって粗調整がなされた後、この測距結果に基づいて、その測距結果を中心値とする所定の範囲において正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行う。
【００８４】
まずＳ８１において照明蓄積を行う。ＣＰＵ１５は発光素子３０を発光させ被写体に向けて赤色光を照射する。と同時に、絞り部４によってＣＣＤ５に受光する光量を調整する。明るいときは絞り４を絞り発光素子３０の発光量を増し、暗いときは絞り４を開き発光素子３０の発光量を減らすように制御を行う。受光された被写体像はＣＣＤ５による光電変換処理により電気的な信号に変換され撮像回路６に出力される。ステップＳ８２において、ＣＰＵ１５は撮像回路６を制御しＣＣＤ５からの出力信号の中央部分に相当する部分のみを読み出す。そしてスッテプＳ８３において、その出力をＡ／Ｄ変換回路７に出力させデジタル信号（画像データ）に変換された後、読み込み内蔵メモリに記憶される。これは被写体からの反射像が結像する部分のみを記憶すればよいからである。またこのように一部分だけを読み出すことで処理の高速化も実現できる。この際はＡ／Ｄ変換回路７の出力はＣＰＵ１５に入力するように制御されるので、Ａ／Ｄ変換回路７の出力はＶＲＡＭ８に一時記憶されない。よってＬＣＤ１０には照明蓄積時の画像は表示されず、その直前に一時記憶された画像が表示される。
【００８５】
ステップＳ８４に進み、スッテプＳ８１の照明蓄積の時と同じ絞りで非照明蓄積を行う。絞り部４によってその光量が調整された後ＣＣＤ５の受光面に結像した被写体像は、ステップＳ２５、Ｓ２６において画像の読み出し、ＶＲＡＭ８への記憶が行われる。
【００８６】
ステップＳ８７に進み外光除去動作を行う。これは照明蓄積のデータと非照明蓄積のデータの差を求めることで、発光素子による反射像のみをデータを求める行為である。外光によって形成された像を除去することができるので、反射像の中心を求めることが容易になる。実際にはＶＲＡＭ８に格納されているデータのＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶されたデータに相当する部分のデータをＣＰＵ１５は読み込み、ＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶されたデータとの差を演算することで、外光除去を行う。この外光除去された演算結果はＣＰＵ１５の内蔵メモリに記憶される。
【００８７】
次いでステップＳ８８において、反射像を抽出しその重心を演算する。急峻な立ち上がり立下りを持つ比較的輝度の高い光像を抽出し、その光像の重心を求める。
【００８８】
そしてステップＳ８９において、反射像の重心の位置から被写体までの距離を求める。被写体までの距離Ｌは三角測量の原理から
Ｌ＝（ｆ＋Δｚ）×Ｂ／ｘ
と求められる。但し、ｆは撮影レンズの焦点距離、Δｚは撮影レンズの繰り出し量、Ｂは基線長（発光手段の光軸と撮影レンズの光軸の間隔）、ｘは反射像の光軸中心からのずれ量である。そしてこの距離Ｌに相当するフォーカスレンズ群３の位置を示す設定値を求め、それをアクティブＡＦの合焦位置Ｇ１とする。
【００８９】
またステップＳ８８で反射像の重心が求められない場合は、被写体が遠方のあり反射像の強度が小さい場合と予測されるので、スキャンＡＦ処理による焦点位置の検出動作の開始位置を無限遠とするため、アクティブＡＦの合焦位置を無限遠から変数Ｇｓを減じた値とする。
【００９０】
場合によってはこのステップＳ８１〜Ｓ８９までの処理を複数回行い、その平均をアクティブＡＦの合焦位置としても良い。
【００９１】
そして前述のようにステップＳ５において、このアクティブＡＦ処理の測距結果に求められた合焦位置付近までにフォーカスレンズ群３を移動する。
【００９２】
また合焦位置が算出されたならば、求められた反射像の重心の位置を用いて測距位置の表示を行う。
【００９３】
これはＶＲＡＭ８に格納されている画像データを読み出し、それに測距位置を示すマークをその中心の位置が反射像の重心の位置と一致するように重畳し、そのデータを再びＶＲＡＭ８に格納することで行う。この測距位置を示すマークは任意のマークで構わない。例えば、図９に示すような十字、楕円、四角などが考えられる。測距位置を表わすマークの大きさは被写体までの距離によらず一定とする。また四角の場合は、スキャンＡＦを行う領域の形・大きさに合わせても良い。
【００９４】
反射像の重心が求められない場合は、被写体が無限遠にあると仮定して良いので、この場合の反射光の結像位置は理論的に計算が出来る。この計算で求められる位置に測距位置を示すマークを重畳する。
【００９５】
ＶＲＡＭ８に格納された測距位置を示すマークを重畳された画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。その結果、測距位置マークがＬＣＤ１０に表示される。
【００９６】
このように、アクティブＡＦの受光手段としてＣＣＤ５を用い、その複数の画素列の出力から被写体までの距離を概算し、その概算された距離に相当する位置を中心として設定された範囲内において、フォーカスレンズ群３を移動しながらＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより正確な合焦位置を検出するスキャンＡＦ処理を行うことにより、投光手段を追加するだけでの低コストな構成で高速かつ正確に合焦位置を検出することを可能にした。
【００９７】
また検出された反射像の重心をもとに測距位置を示すマークを重畳した画像を表示手段に表示することにより、パララックスの無い測距位置の表示を可能にした。
【００９８】
本実施例では、発光素子としては赤色のＬＥＤを用いることとするが、発光素子はこれにかぎる必要はなく、他の色（緑、黄色など）や赤外光のＬＥＤ、補助光に用いる電灯などを使用することが可能である。その場合は色分離のためのフィルターの特性を考慮して、被写体まで距離を演算する際に用いる画素が異なってくる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は第一第二実施例のブロック図
【図２】図２は第一第二実施例の動作の説明図
【図３】図３は第一実施例のアクティブＡＦの動作の説明図
【図４】図４はアクティブＡＦにおける光像検出の動作の説明図
【図５】図５は色フィルターの配置の一例を示す図
【図６】図６は第一第二実施例のスキャンＡＦの動作の説明図
【図７】図７は第一第二実施例のスキャンＡＦが実行される際の高周波成分量とフォーカスレンズ位置の関係を示す図
【図８】図８は第二実施例のアクティブＡＦの動作の説明図
【図９】図９は第二実施例における測距位置表示マークの例を示す図
【符号の説明】
【０１００】
１  撮像装置
２  ズームレンズ群
３  フォーカスレンズ群
４  絞り
５  ＣＣＤ等の固体撮像素子
６  撮像回路
７  Ａ／Ｄ変換回路
８  画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）
９  Ｄ／Ａ変換回路
１０  液晶表示装置（ＬＣＤ）等の画像表示装置
１１  ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出して記憶用メモリ１２に画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路及び復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路とからなる圧縮伸長回路
１２  画像データを記憶する記憶用メモリ
１３  ＡＥ処理回路
１４  スキャンＡＦ処理回路
１５  演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ
１６  タイミングジェネレータ
１７  ＣＣＤドライバー
１８  絞り駆動モータ２１を駆動制御する第一モータ駆動回路
１９  フォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第二モータ駆動回路
２０  ズーム駆動モータ２３を駆動制御する第三モータ駆動回路
２１  絞り駆動モータ
２２  駆動するフォーカス駆動モータ
２３  ズーム駆動モータ
２４  操作スイッチ
２５  ＥＥＰＲＯＭ
２６  電池
２７  閃光発光を制御するスイッチング回路
２８  ストロボ発光部
３０  投光レンズ及び発光素子からなる発光手段
３１  撮影レンズ鏡筒
３２  赤外光を遮断するｉＲカットフィルター
【図１】
2006215311.tif 000003
【図２】
2006215311.tif 000004
【図３】
2006215311.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006215311.tif 000008
【図７】
2006215311.tif 000009
【図８】
2006215311.tif 000010
【図９】
2006215311.tif 000011