(57)【要約】【課題】誤検出を減らし、高精度で主要被写体に合焦させることができる自動焦点調節装置及び同装置を備えたカメラを提供する。【解決手段】被写体光束を瞳分割して一対の被写体像をセンサ列の異なる領域に投影し、該センサ列上に投影された一対の被写体像を電気的な画像信号に変換してその位相差からデフォーカス量を求める自動焦点調節装置及び同装置を備えたカメラであって、交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲について対応するセンサ列のコントラスト値をそれぞれ検出し、コントラスト値が大きい方のデフォーカス量を選択する。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光束を瞳分割して一対の被写体像をセンサ列の異なる領域に投影し、センサ列上に投影された一対の被写体像を電気的な画像信号に変換してその位相差からデフォーカス量を求める自動焦点調節装置であって、
検出領域が一部重複する交差焦点検出エリアおよび該交差焦点検出エリアに対応するセンサ列と、
前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲について、対応するセンサ列のコントラスト値をそれぞれ検出するコントラスト検出手段と、
前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列により得られたデフォーカス量について、前記コントラスト値が大きい方のデフォーカス量を選択する選択手段と、
を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１記載の自動焦点調節装置において、前記交差焦点検出エリアに対応する各センサ列から出力された一対の画像信号列について相関演算を実行し、該一対の画像信号列の一致度を示す相関値が極小になるときのシフト量を求める相関演算手段を備え、
前記コントラスト検出手段は、さらに、前記相関演算手段が求めたシフト量だけシフトさせた一対の画像信号列のコントラスト平均値を検出し、
前記選択手段は、前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列のコントラスト値の差が所定未満である場合は、前記一対の画像信号列のコントラスト平均値が大きい方のデフォーカス量を選択する自動焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の自動焦点調節装置において、前記コントラスト検出手段は、前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲の画像信号列において隣接する画素の輝度差の絶対値を全画素に対して求め、その総和を前記コントラスト値として検出する自動焦点調節装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の自動焦点調節装置において、前記コントラスト検出手段は、前記相関演算手段が求めたシフト量だけシフトさせた一対の画像信号列のそれぞれにおいて、隣接する画素の輝度差の絶対値を前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲の全画素に対して求め、その総和の平均値を前記コントラスト平均値として検出する自動焦点調節装置。
【請求項５】
被写体像をセンサ列の異なる領域で受光し電気的な画像信号に変換してその出力から合焦位置を求める自動焦点調節装置を備えたカメラであって、
検出領域が一部重複する交差焦点検出エリアおよびそれぞれの交差焦点検出エリアに対応するセンサ列と、
前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲について、対応するセンサ列のコントラスト値をそれぞれ検出するコントラスト検出手段と、
前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列により得られたデフォーカス量について、前記コントラスト値が大きい方のデフォーカス量を選択する選択手段と、
を特徴とする自動焦点調節装置を備えたカメラ。
【請求項６】
請求項５記載の自動焦点調節装置を備えたカメラにおいて、前記交差焦点検出エリアに対応する各センサ列から出力された一対の画像信号列について相関演算を実行し、該一対の画像信号列の一致度を示す相関値が極小になるときのシフト量を求める相関演算手段を備え、
前記コントラスト検出手段は、さらに、前記相関演算手段が求めたシフト量だけシフトさせた一対の画像信号列のコントラスト平均値を検出し、
前記選択手段は、前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列のコントラスト値の差が所定未満である場合は、前記一対の画像信号列のコントラスト平均値が大きい方のデフォーカス量を選択する自動焦点調節装置を備えたカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出領域内の被写体に対して合焦させることができる自動焦点調節装置及び同装置を備えたカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
一眼レフカメラに搭載されている自動焦点調節装置は、瞳分割位相差方式の場合、瞳分割された一対の被写体像をラインセンサ上に照射し、ラインセンサ上の一対の被写体像の位相差からデフォーカスを求める構成である。近年では、同一の焦点検出エリア内の被写体像のデフォーカスを、横方向のラインセンサおよび縦方向のラインセンサで検出する縦横検出方式が開発されている。この縦横センサによって焦点検出した場合、基本的には同一の被写体について焦点検出しているので、どちらに合焦させても問題ないはずである。そこで、本出願人は、デフォーカス量が小さいほどレンズ移動量が少なくなることに着目し、縦横センサにより得られたデフォーカス量のうち、絶対値が小さい方のデフォーカス量を選択する多点自動焦点調節装置および同装置を備えたカメラを提案している（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４５６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、絶対値が小さい方のデフォーカス量を選択する構成では、仮に縦センサ側のデフォーカス量の絶対値の方が小さいと想定すると、例えば縦センサではセンサ列の一端のみにコントラストの低い被写体像が形成され、横センサではセンサ列の中央に縦センサよりもコントラストの高い被写体像が形成されている場合であっても、縦センサ側のデフォーカス量を選択してしまう。一般的に、撮影者は、交差焦点検出エリアの重複領域に主要被写体を位置合わせすることが多いので、この場合には主要被写体にピントを合わせられない。また、位相差検出方式ではコントラストの高い被写体ほど検出精度が高くなるので、デフォーカス量の絶対値の大小のみで選択すると、逆に検出精度が低下してしまう場合もあった。
【０００５】
本発明は、誤検出を減らし、高精度で主要被写体に合焦させることができる自動焦点調節装置及び同装置を備えたカメラ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】
本発明は、撮影者が主要被写体を位置合わせすることが多い交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲のコントラストを縦横センサのそれぞれで検出し、コントラスト値の高い方のデフォーカス量を選択すれば、選択した方の焦点検出エリアに主要被写体が含まれている可能性が高く、主要被写体に対して高精度に合焦できることに着目して完成されたものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、被写体光束を瞳分割して一対の被写体像をセンサ列の異なる領域に投影し、センサ列上に投影された一対の被写体像を電気的な画像信号に変換してその位相差からデフォーカス量を求める自動焦点調節装置であって、検出領域が一部重複する交差焦点検出エリアおよび該交差焦点検出エリアに対応するセンサ列と、前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲について、対応するセンサ列のコントラスト値をそれぞれ検出するコントラスト検出手段と、前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列により得られたデフォーカス量について、前記コントラスト値が大きい方のデフォーカス量を選択する選択手段と、を備えたことに特徴を有している。
【０００８】
上記自動焦点調節装置は、前記交差焦点検出エリアに対応する各センサ列から出力された一対の画像信号列について相関演算を実行し、該一対の画像信号列の一致度を示す相関値が極小になるときのシフト量を求める相関演算手段を備え、前記コントラスト検出手段は、さらに、前記相関演算手段が求めたシフト量だけシフトさせた一対の画像信号列のコントラスト平均値を検出し、前記選択手段は、前記交差焦点検出エリアのそれぞれのセンサ列のコントラスト値の差が所定未満である場合は、前記一対の画像信号列のコントラスト平均値が大きい方のデフォーカス量を選択することが好ましい。この態様によれば、焦点調節用レンズの位置によらず、主要被写体が含まれている可能性の高い焦点検出エリアに対応するセンサ列を特定でき、該センサ列から得られたデフォーカス量を選択できる。
【０００９】
コントラスト検出手段は、より具体的には、前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲の画像信号列において隣接する画素の輝度差の絶対値を全画素に対して求め、その総和を前記コントラスト値として検出することが好ましい。また、前記相関演算手段が求めたシフト量だけシフトさせた一対の画像信号列のそれぞれにおいて、隣接する画素の輝度差の絶対値を前記交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲の全画素に対して求め、その総和の平均値を前記コントラスト平均値として検出することが好ましい。
【００１０】
本発明の自動焦点調節装置は、被写体像をセンサ列の異なる領域で受光し電気的な画像信号に変換してその出力から合焦位置を求める自動焦点調節装置を備えるカメラに適用可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、交差焦点検出エリアの縦方向及び横方向に対応するデフォーカス量のうち、交差焦点検出エリアの重複領域を含む特定範囲のコントラスト値が高い方のデフォーカス量を選択するので、誤検出が減少し、主要被写体に対して高精度に合焦できる自動焦点調節装置及び同装置を備えたカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用したＡＦ一眼レフカメラの実施形態の主要部をブロックで示す図である。
【図２】撮影画面とＣＣＤ焦点検出素子の関係の一実施例を示す図である。
【図３】（ａ）横センサと輝度検出範囲の関係の一例を示す図である。（ｂ）縦センサと輝度検出範囲の関係の一例を示す図である。
【図４】交差焦点検出エリア内に撮影距離の異なる複数の被写体（主要被写体Ｘ、背景Ｙ、背景Ｚ、背景Ｗ）が存在する場合の一例を説明する図である。
【図５】図４の撮影状態で焦点調節用レンズが近端側に位置している場合のセンサ出力の一例を示す図である。
【図６】図４の撮影状態で焦点調節用レンズが無限端に位置している場合のセンサ出力の一例を示す図である。
【図７】図６のセンサ出力から輝度検出範囲のコントラスト平均値を算出する手順を説明する図である。
【図８】相関演算について説明する図である。
【図９】相関関数の極小値検出について説明する図である。
【図１０】図１のＡＦ一眼レフカメラのスタート処理に関するフローチャートである。
【図１１】図１０のＡＦ処理に関するフローチャートである。
【図１２】図１１の積分処理に関するフローチャートである。
【図１３】図１２のデフォーカス演算処理に関するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明をＡＦ一眼レフカメラの自動焦点検出装置に適用した実施形態であって、その主要構成をブロックで示した図である。このＡＦ一眼レフカメラは、自動焦点調節装置としてＡＦモジュール（自動焦点検出モジュール）６０を内蔵したカメラボディ１１と、このカメラボディ１１に着脱可能なＡＦ対応の撮影レンズ５１とを備えている。
【００１４】
カメラボディ１１は、カメラボディ１１及び撮影レンズ５１を総括的に制御し、コントラスト検出手段、選択手段、相関演算手段としても動作するボディＣＰＵ３１を備えている。
【００１５】
一方、撮影レンズ５１は、レンズ機能を制御するレンズＣＰＵ５７と、焦点調節用レンズ５２を光軸方向に駆動するギヤブロック５３と、撮影レンズ５１のマウント部に設けられた、カメラボディ１１のジョイント３５と着脱自在に連結するジョイント５５を備えている。レンズＣＰＵ５７は、電気接点群５６、３６の接続を介してカメラボディ１１の周辺制御回路２１と接続されていて、この周辺制御回路２１を介してボディＣＰＵ３１との間で、開放、最大Ｆ値情報、焦点距離情報、レンズ位置（距離）情報などを通信する所定のデータ通信を行う。
【００１６】
撮影レンズ５１からカメラボディ１１内に入射した被写体光束は、大部分がメインミラー１３により、ファインダ光学系を構成するペンタプリズム１７に向かって反射され、ペンタプリズム１７で反射されてアイピースから射出する。ペンタプリズム１７から射出された被写体光束の一部は測光ＩＣ１８の受光素子に入射する。一方、メインミラー１３の中央部に形成されたハーフミラー部１４に入射した光束の一部はハーフミラー部１４を透過し、メインミラー１３の背面に設けられたサブミラー１５により下方に反射され、ＡＦモジュール６０に入射する。
【００１７】
測光ＩＣ１８は、受光量に応じて光電変換した電気信号を、周辺制御回路２１を介してボディＣＰＵ３１に測光信号として出力する。ボディＣＰＵ３１は、測光信号等に基づいて所定の露出演算を実行し、露出用の適正シャッタ速度及び絞り値を算出する。そして、撮影処理の際に周辺制御回路２１は、ミラーモータドライバ２４を介してミラーモータ２５を駆動してメインミラー１３をアップするとともに、絞り機構２２を駆動して撮影レンズ５１の絞り（図示せず）を算出した絞り値に設定し、算出したシャッタ速度に基づいて露光機構２３を駆動して露光する。さらに露光終了後、周辺制御回路２１は、ミラーモータドライバ２４を介してミラーモータ２５を駆動してメインミラー１３をダウンする。
【００１８】
ボディＣＰＵ３１は、制御プログラム等をメモリしたＲＯＭ３１ａ、演算用、制御用の所定のデータを一時的にメモリするＲＡＭ３１ｂ、計時用のタイマ３１ｃ、カウンタ３１ｄ、ＡＦモジュール６０から入力した出力ＶＯＵＴ信号（積分終了信号／ビデオ信号Ｖｉｄｅｏ）をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１ｅ、モニタ基準ＶＭＳ信号をＤ／Ａ変換してＡＦモジュール６０へ出力するＤ／Ａ変換器３１ｆを内蔵している。
【００１９】
ＡＦモジュール６０は、いわゆる瞳分割位相差方式であって、ＣＣＤラインセンサとモニタセンサを備えたＣＣＤ焦点検出素子６１と、図示されていないが撮像面と等価な焦点検出面において、被写体像を形成する被写体光束を二分割に瞳分割して、対応するＣＣＤラインセンサ上に投影するＡＦ光学系とを備えている。
【００２０】
このＡＦモジュール６０は、被写体７０の焦点状態を検出して画素単位のビデオ信号ＶｉｄｅｏをボディＣＰＵ３１に出力する。ボディＣＰＵ３１は、ＡＦモジュール６０から入力したビデオ信号Ｖｉｄｅｏを内蔵Ａ／Ｄ変換器３１ｅでデジタル信号に変換し、焦点検出エリアに対応するデジタル信号に基づいて所定の演算を実行してデフォーカス量を算出する。さらに、算出したデフォーカス量に基づいてＡＦモータ３３の回転方向を決定し、回転数を、ＡＦモータ３３の回転数を検出するエンコーダ３７が出力するＡＦパルス数として算出し、内蔵のカウンタ３１ｄにセットする。そしてボディＣＰＵ３１は、その回転方向及びパルス数に基づき、ＡＦモータドライバ３２を介してＡＦモータ３３を駆動する。この駆動に際してボディＣＰＵ３１は、ＡＦモータ３３の回転に連動してエンコーダ３７が出力するパルスを内蔵のカウンタ３１ｄでダウンカウントし、カウント値が０になったらＡＦモータ３３を停止させる。ＡＦモータ３３の回転は、ギヤブロック３４により減速され、カメラボディ１１のマウント部に設けられたジョイント３５と撮影レンズ５１のマウント部に設けられたジョイント５５との接続を介して撮影レンズ５１のギヤブロック５４に伝達され、ギヤブロック５４を介して焦点調節用レンズ５２を進退移動させる。
【００２１】
ボディＣＰＵ３１には、フォーカスモードをマニュアルモード、ＡＦ（ワンショット／コンティニュアスＡＦ）モードの間で切り換えるフォーカススイッチＳＷＡＦ、マニュアルレリーズ釦の半押しでオンする測光スイッチＳＷＳ及び全押しでオンするレリーズスイッチＳＷＲ、周辺制御回路２１等への電源をオン／オフするメインスイッチＳＷＭが接続されている。
【００２２】
ボディＣＰＵ３１には、設定されたＡＦ、露出、撮影などのモード、シャッタ速度、絞り値などの各種撮影情報を表示する表示パネル３９と、外部不揮発性メモリ手段としてカメラボディ１１特有の各種定数などがメモリされたＥＥＰＲＯＭ３８が接続されている。表示パネル３９は、通常、カメラボディ１１の外面及びファインダ視野内の２ヶ所に設けられた表示器を含む。
【００２３】
カメラボディ１１には、撮像手段としてのＣＣＤイメージセンサ４５が設けられている。ＣＣＤイメージセンサ４５による撮像面とＡＦモジュール６０による焦点検出面は等価に設定されている。ＣＣＤイメージセンサ４５の出力信号は、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）４６でデジタル化され、ＤＳＰ４１でＬＣＤ４２に表示可能なビデオ信号に加工される。ＤＳＰ４１は、ボディＣＰＵ３１との間で撮影に関する情報を授受する。
【００２４】
図２には、撮影画面７０とＣＣＤ焦点検出素子６１の関係の一実施例を模式的に示してある。この実施例では、撮影画面７０内の中央に交差焦点検出エリアＣＣが設定され、この交差焦点検出エリアＣＣに対応させてＣＣＤラインセンサが縦センサＩＶおよび横センサＩＨとして設けられている。図２の太線で囲んだ領域は、交差焦点検出エリアＣＣの縦焦点検出エリアと横焦点検出エリアが重複する重複領域ＣＣＨＶを示している。
【００２５】
交差焦点検出エリアＣＣに対応する縦センサＩＶ及び横センサＩＨはそれぞれ、参照領域と基準領域の二つの領域に区分けされていて、それぞれの領域に二分割された一対の被写体像の一方が投影され、それぞれの領域の画素（光電変換素子）が積分、つまり被写体像の照度に応じた電荷に光電変換して電気的な信号として蓄積される。積分が終了したら、各画素、センサ単位のビデオ信号（画像信号）Ｖｉｄｅｏとして出力される。さらに縦センサＩＶおよび横センサＩＨの基準領域に隣接して、不図示のモニタセンサが設けられている。各モニタセンサは、隣接する縦センサＩＶ及び横センサＩＨの受光量をモニタし、モニタ信号（電圧）を出力する。このＣＣＤ焦点検出素子６１は、同一の出力ポート（ＶＯＵＴ）から、縦センサＩＶ及び横センサＩＨの両方の積分が終了するまでは、ビデオ信号Ｖｉｄｅｏの代わりにセンサ毎にモニタ信号（モニタ電圧）を所定周期で繰り返し出力し、縦センサＩＶ及び横センサＩＨのいずれかの積分が終了すると積分終了信号を出力し、縦センサＩＶ及び横センサＩＨの両方の積分が終了すると、縦センサＩＶ及び横センサＩＨが積分した電荷を順番に、所定のビデオ信号Ｖｉｄｅｏに変換して出力する。
【００２６】
本実施形態における自動焦点調節処理は、次の通りである。測光スイッチＳＷＳが半押しされると、交差焦点検出エリアＣＣの縦センサＩＶ及び横センサＩＨについて積分し、ビデオ信号Ｖｉｄｅｏを入力してデフォーカス量を演算する。そして、縦センサＩＶ及び横センサＩＨの輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈが大きい方のデフォーカス量を選択し、そのデフォーカス量に基づいて焦点調節する。
【００２７】
輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨは、交差焦点検出エリアＣＣの重複領域ＣＣＶＨを含んで設定されている。図３（ａ）に横センサの基準領域ＩＨ−Ａと輝度検出範囲ＢＨの関係の一例を、図３（ｂ）に縦センサの基準領域ＩＶ−Ａと輝度検出範囲ＢＶの関係の一例を示した。横センサＩＨは、総数ｎ個の光電変換素子を水平方向（図示左右方向）に配列したＣＣＤラインセンサであって、図３（ａ）に示すように左端から順に各画素に対して画素番号ｎ＝１〜Ｎが付されている。輝度検出の開始画素番号ｎ＝ｎｓとし、終了画素番号ｎ＝ｎｅとすると、輝度検出範囲ＢＨは図３（ａ）のハッチングを付した領域で示される。同様に、縦センサＩＶは、総数ｎ個の光電変換素子を垂直方向（図示上下方向）に配列したＣＣＤラインセンサであって、図３（ｂ）に示すように上端から順に各画素に対して画素番号ｎ＝１〜Ｎが付されている。輝度検出の開始画素番号ｎ＝ｎｓとし、終了画素番号ｎ＝ｎｅとすると、輝度検出範囲ＢＶは図３（ｂ）のハッチングを付した領域で示される。輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨの開始画素番号ｎｓ及び終了画素番号ｎｅは、重複領域ＣＣＶＨを含むことを条件として、任意に設定可能である。
【００２８】
コントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈは、輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨ(開始画素番号ｎｓから終了画素番号ｎｅまで)について、縦センサＩＶ、横センサＩＨの基準領域から出力された画像信号列ＩＶ−Ａ、ＩＶ−Ｂ（Ａセンサ列Ａｎ）の隣り合う画素の輝度差の総和を求めたものであり、数式１で示すことができる。
【数１】
2011242678.tif 000003
【００２９】
ここで、図４に示すように交差焦点検出エリアＣＣに撮影距離の異なる主要被写体（鳥）Ｘと背景（窓枠）Ｙ、背景（壁）Ｚ、背景（空）Ｗが混在している場合について考える。この構図で、焦点調節用レンズ５２が近端寄りに位置していて、ＡＦモジュール６０のＣＣＤラインセンサからの出力が図５のようになった場合を想定する。図５（ａ）は横センサＩＨから出力された画像信号列を示しており、主要被写体Ｘに対応する画素範囲Ｘ１、背景（窓枠）Ｙに対応する画素範囲Ｙ１、Ｙ２、背景（壁）Ｚに対応する画素範囲Ｚ１、Ｚ２及び背景（空）Ｗに対応する画素範囲Ｗ１、Ｗ２が存在している。一方、図５（ｂ）は縦センサＩＶから出力された画像信号列を示しており、主要被写体Ｘに対応する画素範囲Ｘ２と背景（空）Ｗに対応する画素範囲Ｗ３、Ｗ４が存在している。図４及び図５の実施例では、デフォーカス量の絶対値は横センサＩＨの方が小さく、コントラスト値は縦センサＩＶの方が大きくなった。このとき、デフォーカス量の絶対値の小さい方のセンサを選択して焦点調節すると、横センサＩＨが選択され、より近距離側にある背景Ｙまたは背景Ｚに合焦してしまう（前ピン）。これに対し、本実施形態では、交差焦点検出エリアＣＣの重複領域ＣＣＶＨを含む輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈを比較し、コントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈの大きい方のセンサを選択する。よって、縦センサＩＶが選択されるので、図４の構図で主要被写体Ｘに合焦させることができる。
【００３０】
また、図４の構図で、焦点調節用レンズ５２が無限端に位置していて、ＡＦモジュール６０のＣＣＤラインセンサからの出力が図６のようになった場合を想定する。図６（ａ）横センサＩＨからの出力波形を、図６（ｂ）は縦センサＩＶからの出力波形を示しており、縦センサＩＶ及び横センサＩＨのコントラスト値はＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈはほぼ同じであった。このようにコントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈに所定以上の差がない場合には、どちらのセンサを選択するかの判断が難しい。
【００３１】
そこで本実施形態では、コントラスト値ＢＮＣ−Ｖ、ＢＮＣ−Ｈに所定以上の差がない場合には、図７に示すように、さらにコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖ、ＯＬＣ−Ｈを比較し、そのコントラスト平均値が大きい方のデフォーカス量を選択する。コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖ、ＯＬＣ−Ｈは、交差焦点検出エリアＣＣに対応する縦センサＩＶ及び横センサＩＨから出力された一対の画像信号列（基準領域に対応するＡセンサ列Ａｎ（ＩＨ−Ａ、ＩＶ−Ａ）このＡセンサ列Ａｎとの一致度が最も高くなるシフト量ｉだけ基準領域からずらした参照領域に対応するＢセンサ列Ｂｎ（ＩＨ−Ｂ、ＩＶ−Ｂ）のコントラスト値の平均値であり、数式２で示すことができる。
【数２】
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【００３２】
コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖ、ＯＬＣ−Ｈを比較して高い方を選択することで、焦点調節用レンズ５２の位置によらず、主要被写体Ｘに対して合焦する可能性の高い方のセンサを判定及び選択することが可能になる。
【００３３】
図７（ａ）は横センサＩＨから出力された一対の画像信号列ＩＨ−Ａ、ＩＨ−Ｂを、図７（ｂ）は縦センサＩＶから出力された一対の画像信号列ＩＶ−Ａ、ＩＶ−Ｂを示しており、コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖ、ＯＬＣ−Ｈは縦センサＩＶのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖのほうが大きくなった。よって、縦センサＩＶが選択されるので、図４の構図で主要被写体Ｘに合焦させることができる。
【００３４】
上記数式２のシフト量ｉは、一対の画像信号列（ＩＶ−ＡとＩＶ−ＢまたはＩＨ−ＡとＩＨ−Ｂ）の一致度を示す相関値が極小になるとき、すなわち、一対の画像信号列の一致度が最も高くなるときの値である。図８及び図９を参照し、コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈ、ＯＬＣ−Ｖを求める際のシフト量ｉを算出する相関演算動作について説明する。ボディＣＰＵ３１は、ＡＦモジュール６０から画素単位のビデオ信号Ｖｉｄｅｏを入力すると、一対のビデオ信号Ｖｉｄｅｏに基づいて相関関数ＳＣＯ（ｉ）を求める。相関関数ＳＣＯ（ｉ）は、ＣＣＤラインセンサ（縦センサＩＶ、横センサＩＨ）の基準領域に対応するＡセンサ列Ａｎと参照領域に対応するＢセンサ列Ｂｎの一致度を示すもので、Ａセンサ列ＡｎとＢセンサ列Ｂｎを重ね合わせて各画素毎の差分の絶対値の総和（これを「相関値ＳＣＯ」という。）を求める演算を、Ａセンサ列Ａｎを基準としてＢセンサ列Ｂｎを１画素分ずつシフトしながら実行することで得られる。図８（ａ）は、シフト数Ｉ＝０でＣＣＤラインセンサの基準領域と参照領域が一致している初期状態を示している。最大シフト数を±ｉｍａｘとすれば、図８（ａ）の初期状態から図８（ｂ）（ｃ）に示すようにＡセンサ列Ａｎに対してＢセンサ列Ｂｎを±１画素分シフトさせていき、シフト数Ｉ＝±ｉｍａｘとなるまでシフト及び演算を繰り返す。図８（ｄ）（ｅ）は、シフト数Ｉ＝±ｉの状態を示している。
【００３５】
ここで、相関関数ＳＣＯ（ｉ）は数式３で示すことができる。
【数３】
2011242678.tif 000005
【００３６】
一対の被写体像の相対的な位置ずれ量は、Ａセンサ列ＡｎとＢセンサ列Ｂｎが一致したときのシフト量である。そこで、ボディＣＰＵ３１は、相関関数ＳＣＯ（ｉ）の極小値を検出し、この極小値をとるときのＡセンサ列Ａｎに対するＢセンサ列Ｂｎのシフト量ｉ（像間隔）を、相関演算結果として検出する。図９に示された相関関数ＳＣＯ（ｉ）では、シフト量Ｉ＝ｉのとき極小値ＳＣＯ（ｉ）をとる。なお、相関関数ＳＣＯ（ｉ）からはＣＣＤラインセンサの光電変換素子単位でしか相関値を求めることができないため、通常は、さらに、求めた相関関数ＳＣＯ（ｉ）について補間演算を実行し、より精度の高い極小値を求める。このような補間演算は周知であるから、その説明は省略する。
【００３７】
次に、この一眼レフカメラの自動焦点検出及び焦点調節動作について、さらに図１０〜図１３に示したフローチャートを参照して、より詳細に説明する。
【００３８】
カメラボディ１１に図示しない電池が装填され、メインスイッチＳＷＭがＯＮされると、図１０に示したスタート処理に入る。スタート処理に入ると、まず、ボディＣＰＵ３１は、カメラ動作全般を統括的に制御するシステムのイニシャライズを実行する（ステップ（以下「Ｓ」と称する）１０１）。システムのイニシャライズには、ボディＣＰＵ３１の起動、ＲＯＭからマイクロプログラムの読み込み、キャッシュ、入出力ポート、フラグ等のイニシャライズが含まれる。その後、電池から所定の電圧が供給されている間、Ｓ１０３〜Ｓ１３９の処理を実行する。
【００３９】
まず、ボディＣＰＵ３１以外の部材への電力供給を停止するパワーダウン処理（Ｓ１０３）を実行する。そして、測光スイッチＳＷＳがＯＮしたかどうかをチェックし（Ｓ１０５）、ＯＮしていなければ（Ｓ１０５；Ｎ）、パワーダウン処理（Ｓ１０３）を実行してパワーダウン状態を維持する。測光スイッチＳＷＳがＯＮすると（Ｓ１０５；Ｙ）、パワーオン（Ｓ１０７）してＰＨＯＮループ処理に入る。パワーオン処理（Ｓ１０７）は、ボディＣＰＵ３１以外の部材へも電池の電力を供給する処理であって、例えば表示パネル３９に撮影モードなどを表示する。
【００４０】
『ＰＨＯＮループ』
ＰＨＯＮループ処理に入ると、ＰＨＯＮループ時間タイマをスタートさせる（Ｓ１０９）。ＰＨＯＮループ時間は、主にＡＦ処理を所定間隔で繰り返し実行するためのインターバル時間である。次に、スイッチチェック（Ｓ１１１）、つまり各スイッチの状態を入力し、レンズ通信（Ｓ１１３）を実行して撮影レンズ５１からレンズ情報を入力する。
【００４１】
続いて、周辺制御回路２１から、測光ＩＣ１８によって測光した被写体輝度信号Ｂｖを入力してＡ／Ｄ変換し（Ｓ１１５）、選択された露出モードによるアルゴリズムでＡＥ演算処理（Ｓ１１７）を実行してシャッタ速度及び絞り値を求め、これらの値を表示パネル３９に表示する（Ｓ１１９）。
【００４２】
表示後は、レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしているかどうかをチェックし、ＯＮしていれば（Ｓ１２１；Ｙ）、レリーズ処理（Ｓ１３９）を実行してＰＨＯＮループ処理に戻る。レリーズスイッチＳＷＲがＯＮしていない場合（Ｓ１２１；Ｎ）は、ＡＦ処理（Ｓ１２３）を、ループ時間が経過するまで繰り返し実行する（Ｓ１２５；Ｎ、Ｓ１２３）。ループ時間が経過したら（Ｓ１２５；Ｙ）、測光スイッチＳＷＳがＯＮしているかどうかをチェックし（Ｓ１２７）、ＯＮしていたら（Ｓ１２７；Ｙ）ＰＨＯＮループ処理の最初のステップに戻る。
【００４３】
測光スイッチＳＷＳがＯＮしていなかったら（Ｓ１２７；Ｎ）、パワーホールド中フラグが“１”かどうかをチェックし（Ｓ１２９）、“１”でなければパワーホールドタイマをスタートさせ（Ｓ１３１）、パワーホールド中フラグに“１”をセットして（Ｓ１３３）、Ｓ１３５に進む。パワーホールド中フラグに“１”がセットされていたとき（Ｓ１２９；Ｙ）は、Ｓ１３１、Ｓ１３３をスキップしてＳ１３５に進む。
【００４４】
Ｓ１３５では、パワーホールド時間が経過したかどうかをチェックし、経過しているとき（Ｓ１３５；Ｙ）はパワーホールド中フラグをクリア（Ｓ１３７）してからＰＨＯＮループ処理の最初のステップに戻り、経過していないとき（Ｓ１３５；Ｎ）はそのままＰＨＯＮループ処理の最初のステップに戻る。つまり、測光スイッチＳＷＳがオフしてからパワーホールド時間が経過するまではＳ１０９〜Ｓ１３５の処理を繰り返し実行し、測光スイッチＳＷＳがオフしてからパワーホールド時間が経過したら、パワーホールド中フラグをクリアしてＳ１０３に戻ってパワーダウン処理を実行し、パワーダウン状態で測光スイッチＳＷＳがＯＮするのを待つ（Ｓ１０５）。
【００４５】
Ｓ１２３で実行するＡＦ処理の詳細について、図１１に示したフローチャートを参照して説明する。ＡＦ処理に入ると、測光スイッチＳＷＳがＯＮしているかどうかをチェックする（Ｓ２０１）。測光スイッチＳＷＳがオフしていたとき（Ｓ２０１；Ｎ）は、ＡＦロックフラグ、ＡＧＣレベルシフトフラグ及び時間短縮要求フラグの全てに“０”をセット（フラグクリア）して（Ｓ２１５、Ｓ２１７、Ｓ２１９）、リターンする（ＲＥＴ）。
【００４６】
測光スイッチＳＷＳがＯＮしているとき（Ｓ２０１；Ｙ）は、ＡＦロックフラグが“１”かどうかをチェックする（Ｓ２０３）。ＡＦロックフラグは、ワンショットＡＦモードにおいて合焦したときにその合焦状態を維持するためにセットされるフラグである。
【００４７】
ＡＦロックフラグに“１”がセットされていない場合（Ｓ２０３；Ｎ）は、ＣＣＤ焦点検出素子６１に積分処理を実行させ、ＣＣＤ焦点検出素子６１からビデオ信号Ｖｉｄｅｏを入力してデフォーカス演算を実行する（Ｓ２０５）。そして、演算したデフォーカス量（絶対値）が合焦幅未満であるかどうかチェックする（Ｓ２０７）。合焦幅とは、焦点深度により合焦と見なせるデフォーカス量の範囲である。この合焦幅は、一定値、または撮影レンズから入力した焦点距離、開放絞り情報から演算して設定することができる。
【００４８】
デフォーカス量が合焦幅未満でなかった場合（Ｓ２０７；Ｎ）は、デフォーカス量に基づいてＡＦモータ３３を駆動するパルス数を演算（Ｓ２１１）し、ＡＦモータ３３を駆動して（Ｓ２１３）、リターンする（ＲＥＴ）。デフォーカス量が合焦未満であった場合（Ｓ２０７；Ｙ）は、ＡＦロックフラグに“１”をセットし（Ｓ２０９）、リターンする（ＲＥＴ）。ＡＦロックフラグに“１”をセットすると、次にＡＦ処理に入っても、Ｓ２０３からリターンする。
【００４９】
『積分処理』
積分処理について、図１２に示したフローチャートを参照して説明する。積分処理に入ると、まず、積分を開始するタイミングを図る積分タイミングチェック処理を実行し（Ｓ３０１）、ＣＣＤ焦点検出素子６１に対して積分開始通信処理を実行して（Ｓ３０３）、ＣＣＤ焦点検出素子６１に縦、横センサＩＶ、ＩＨおよびモニタセンサに積分処理を開始させる。
【００５０】
縦、横センサＩＶ、ＩＨのいずれかの積分が終了したかどうかを、ＣＣＤ焦点検出素子６１から出力される積分終了信号によりチェックする（Ｓ３０５）。縦、横センサＩＶ、ＩＨのいずれかの積分が終了していなければ（Ｓ３０５；Ｎ）、各センサ毎に積分時間を内蔵ＲＡＭ３１ｂにメモリし（Ｓ３０７）、最大積分時間が経過したかどうかをチェックし（Ｓ３１５）、経過していなければ（Ｓ３１５；Ｎ）縦、横センサＩＶ、ＩＨ両方の積分が終了したかどうかをチェックし（Ｓ３１７）、終了していなければ（Ｓ３１７；Ｎ）、Ｓ３０５に戻る。
【００５１】
縦、横センサＩＶ、ＩＨのいずれかのセンサの積分が終了した場合（Ｓ３０５；Ｙ）は積分終了情報通信処理（Ｓ３０９）を実行し、積分中のセンサがある場合（Ｓ３１１；Ｙ）は積分中のセンサの積分時間をＲＡＭ３１ｂにメモリ（Ｓ３１３）してＳ３１５に進み、積分中のセンサが無い場合（Ｓ３１１；Ｎ）はＳ３１３をスキップしてＳ３１５に進む。
【００５２】
以上のＳ３０５〜Ｓ３１７の処理を繰り返し、縦、横センサＩＶ、ＩＨの両方の積分が終了した場合（Ｓ３１７；Ｙ）はこのループを抜けてＳ３２１に進み、縦、横センサＩＶ、ＩＨの両方の積分が終了する前に最大積分時間が経過した場合（Ｓ３１５；Ｙ）はＧａｉｎ設定（ゲインアップ設定）（Ｓ３１９）を実行してからＳ３２１に進む。Ｇａｉｎ設定は、ＣＣＤラインセンサから出力された信号の増幅倍率の設定である。
【００５３】
Ｓ３２１では、ＣＣＤ焦点検出素子６１に対して積分終了通信を実行してＣＣＤ焦点検出素子６１に積分を終了させ、ＣＣＤ焦点検出素子６１からビデオ信号Ｖｉｄｅｏを入力してＡ／Ｄ変換し（Ｓ３２３）、デフォーカス演算を実行して（Ｓ３２５）、リターンする（ＲＥＴ）。
【００５４】
『デフォーカス演算処理』
次に、Ｓ３２５で実行されるデフォーカス演算処理の実施形態について、図１３に示したフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
デフォーカス演算処理に入ると、先ず、交差焦点検出エリアＣＣの重複領域ＣＣＶＨを含む輝度検出範囲ＢＨについて、横センサＩＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｈを上述の数式１により算出する（Ｓ４０１）。
【００５６】
次に、交差焦点検出エリアＣＣに対応する横センサＩＨから出力された一対の画像信号列ＩＨ−Ａ（基準センサ列Ａｎ）、ＩＨ−Ｂ（参照センサ列Ｂｎ）を用いて相関演算を実行し、該一対の画像信号列の一致度を示す相関関数ＳＣＯ（ｉ）が極小となるシフト量ｉ（像間隔）を求め、このシフト量ｉに基づいてデフォーカス量を算出する（Ｓ４０３）。
【００５７】
続いて、輝度検出範囲ＢＨについて、横センサＩＨから出力された一対の画像信号列のコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈを算出する（Ｓ４０５）。コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈは、Ｓ４０３で求めた相関関数ＳＣＯ（ｉ）が極小値をとるシフト量ｉだけ基準領域に対して参照領域をシフトさせた一対の画像信号列ＩＨ−Ａ、ＩＨ−Ｂ（図７（ａ）参照）の隣り合う画素の輝度差の絶対値を、輝度検出範囲ＢＨの全画素について求め、その合計を１／２したもので、上述の数式２により算出する。
【００５８】
続いて、Ｓ４０１〜Ｓ４０５で有効な演算結果が得られたか否かを判定する（Ｓ４０７）。演算ＯＫであれば横センサ演算ＮＧフラグに“０”をセットし（Ｓ４０７；Ｙ、Ｓ４０９）、演算ＯＫでなければ横センサ演算ＮＧフラグに“１”をセットして（Ｓ４０７；Ｎ、Ｓ４１１）、Ｓ４１３へ進む。
【００５９】
以上のＳ４０１〜Ｓ４０９は交差焦点検出エリアＣＣに対応する横センサＩＨに関する処理であり、続いて、Ｓ４１３〜Ｓ４２１、Ｓ４３５で交差焦点検出エリアＣＣに対応する縦センサＩＶに関する処理を行う。
【００６０】
Ｓ４１３では、交差焦点検出エリアＣＣの重複領域ＣＣＶＨを含む輝度検出範囲ＢＶについて、縦センサＩＶのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖを上述の数式１により算出する。
【００６１】
続いて、交差焦点検出エリアＣＣに対応する縦センサＩＶから出力された一対の画像信号列ＩＶ−Ａ（基準センサ列Ａｎ）、ＩＶ−Ｂ（参照センサ列Ｂｎ）を用いて相関演算を実行し、該一対の画像信号列の一致度を示す相関関数ＳＣＯ（ｉ）値が極小となるシフト量ｉ（像間隔）を求め、このシフト量ｉに基づいてデフォーカス量を算出する（Ｓ４１５）。
【００６２】
続いて、輝度検出範囲ＢＶについて、縦センサＩＶから出力された一対の画像信号列ＩＶ−Ａ、ＩＶ−Ｂのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖを算出する（Ｓ４１７）。コントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖは、Ｓ４１５で求めた相関関数ＳＣＯ（ｉ）が極小となるシフト量ｉだけ基準領域に対して参照領域をシフトさせた一対の画像信号列ＩＶ−Ａ、ＩＶ−Ｂ（図７（ｂ）参照）の隣り合う画素の輝度差の絶対値を、輝度検出範囲ＢＨの全画素について求め、その合計を１／２したもので、上述の数式２により算出する。
【００６３】
そして、Ｓ４１３〜Ｓ４１７で有効な演算結果が得られたか否かを判定する（Ｓ４１９）。
【００６４】
演算ＯＫであれば（Ｓ４１９；Ｙ）、縦センサ演算ＮＧフラグに“０”をセットし（Ｓ４２１）、横センサ演算ＮＧフラグが“１”であるか否かをチェックする（Ｓ４２３）。
【００６５】
横センサ演算ＮＧフラグが“１”であれば（Ｓ４２３；Ｙ）、Ｓ４１５で縦センサＩＶについて求めたデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４２９、ＲＥＴ）。この場合は、縦センサ演算ＯＫで横センサ演算ＮＧであったので、演算ＯＫと判定された縦センサＩＶによるデフォーカス量を選択する。
【００６６】
横センサ演算ＮＧフラグが“１”でなければ（Ｓ４２３；Ｎ）、Ｓ４２５に進む。この場合は縦センサＩＶ及び横センサＩＨとも演算ＯＫであるから、Ｓ４２５〜Ｓ４３３の処理により、縦センサＩＶ及び横センサＩＨのうちコントラスト値の高い方のデフォーカス量を選択する。
【００６７】
Ｓ４２５では、輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨにおける縦センサＩＶ及び横センサＩＨのコントラスト値の差｜（ＢＮＣ−Ｈ）−（ＢＮＣ−Ｖ）｜が所定の閾値α以上あるか否かをチェックする。閾値α以上あれば（Ｓ４２５；Ｙ）、縦センサＩＶのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖと横センサＩＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｈの大きさを比較する（Ｓ４２７）。そして、縦センサＩＶのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖが横センサＩＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｈより大きければ、縦センサＩＶを選択、すなわち、縦方向のデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４２７；Ｙ、Ｓ４２９、ＲＥＴ）。一方、横センサＩＨのコントラスト値ＢＮＣ−Ｈが縦センサＩＶのコントラスト値ＢＮＣ−Ｖより大きければ、横センサＩＨを選択、すなわち、横方向のデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４２７；Ｎ、Ｓ４３１、ＲＥＴ）。
【００６８】
Ｓ４２５でコントラスト値の差｜（ＢＮＣ−Ｈ）−（ＢＮＣ−Ｖ）｜が閾値α以上でなかった場合は（Ｓ４２５；Ｎ）、Ｓ４０５及びＳ４１７で算出したコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈ、ＯＬＣ−Ｖの大小関係を比較する（Ｓ４３３）。縦センサＩＶのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖが横センサＩＨのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈより大きければ（Ｓ４３３；Ｙ）、縦センサＩＶを選択、すなわち、縦方向のデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４２９、ＲＥＴ）。一方、横センサＩＨのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｈが縦センサＩＶのコントラスト平均値ＯＬＣ−Ｖが大きければ（Ｓ４３３；Ｎ）、横センサＩＨを選択、すなわち、横方向のデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４３１、ＲＥＴ）。
【００６９】
一方、Ｓ４１９で演算ＯＫでなければ（Ｓ４１９；Ｎ）、縦センサ演算フラグに“１”をセットし（Ｓ４３５）、横センサ演算ＮＧフラグが“０”か否かをチェックする（Ｓ４３７）。
【００７０】
横センサ演算ＮＧフラグが“０”であれば（Ｓ４３７；Ｙ）、横センサＩＨを選択、すなわち、横方向のデフォーカス量を選択してリターンする（Ｓ４３１、ＲＥＴ）。この場合には、横センサ演算ＯＫで縦センサ演算ＮＧであったので、演算ＯＫと判定された横センサＩＨによるデフォーカス量を選択する。
【００７１】
横センサ演算ＮＧフラグが“０”でなければ（Ｓ４３７；Ｎ）、デフォーカス演算ＮＧとしてリターンする（Ｓ４３９、ＲＥＴ）。この場合には、縦センサＩＶ及び横センサＩＨともに演算ＮＧであったので、Ｓ４３９でＡＦサーチ処理を実行させることが好ましい。
【００７２】
以上の処理により、交差焦点検出エリアＣＣの縦方向及び横方向のデフォーカス量のうち、該縦方向と横方向の焦点検出エリアが重複する重複領域ＣＣＶＨを含む輝度検出範囲ＢＶ、ＢＨでのコントラストが高い方が選択されるので、主要被写体を含む可能性の高い方向の焦点検出エリアを選択でき、主要被写体に対して高精度で合焦させることができる。また本実施形態では、縦、横センサＩＶ、ＩＨのコントラスト値の差が小さい場合には、縦、横センサＩＶ、ＩＨから出力された一対の画像信号列のコントラスト平均値ＯＬＣを用いて判定するので、焦点調節用レンズの位置によらず、コントラストのより高い方、すなわち、主要被写体が含まれる可能性の高い方を選択できる。
【符号の説明】
【００７３】
１１  カメラボディ
３１  ボディＣＰＵ
３２  ＡＦモータドライバ
３３  ＡＦモータ
３４  ギヤブロック
３５  ジョイント
３７  エンコーダ
３８  ＥＥＰＲＯＭ
５１  撮影レンズ
５２  焦点調節レンズ群
５３  ギヤブロック
５５  ジョイント
５７  レンズＣＰＵ
６０  ＡＦモジュール
６１  ＣＣＤ焦点検出素子
７０  撮影範囲
ＢＶ、ＢＨ  輝度検出範囲
ＣＣ  交差焦点検出エリア
ＣＣＶＨ  重複領域
ＩＨ  横センサ
ＩＶ  縦センサ
【図１】
2011242678.tif 000006
【図２】
2011242678.tif 000007
【図３】
2011242678.tif 000008
【図４】
2011242678.tif 000009
【図５】
2011242678.tif 000010
【図６】
2011242678.tif 000011
【図７】
2011242678.tif 000012
【図８】
2011242678.tif 000013
【図９】
2011242678.tif 000014
【図１０】
2011242678.tif 000015
【図１１】
2011242678.tif 000016
【図１２】
2011242678.tif 000017
【図１３】
2011242678.tif 000018