(57)【要約】【課題】撮影者の意図する被写体に正確に撮影レンズのピントを合わせる。【解決手段】被写界の複数の焦点検出エリアに対する撮影レンズの焦点調節状態を複数検出し、検出した複数の焦点調節状態の中から、該焦点調節状態に信頼性があると判定するための信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を抽出し、抽出した焦点調節状態に基づいて撮影レンズを駆動する、一連の焦点調節動作を繰り返し実行する焦点調節装置において、焦点調節動作が終了した後に信頼性判定しきい値を信頼性ありと判定されにくい値に変更し、次回の焦点調節動作を実行する。【選択図】図６
2008065206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写界の複数の焦点検出エリアに対する撮影レンズの焦点調節状態を複数検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した複数の焦点調節状態の中から、該焦点調節状態に信頼性があると判定するための信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出した焦点調節状態に基づいて前記撮影レンズを駆動する駆動手段と、
前記検出手段、前記抽出手段および前記駆動手段による一連の焦点調節動作を繰り返し実行する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記焦点調節動作が終了した後に前記信頼性判定しきい値を信頼性ありと判定されにくい値に変更し、次回の前記焦点調節動作を実行することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点調節装置において、
前記抽出手段は、前記検出手段により検出した焦点調節状態の中から、前記信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を複数抽出し、
前記決定手段は、前記抽出手段により抽出した複数の焦点調節状態に基づいて最終的な焦点調節状態を決定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の焦点調節装置において、
前記決定手段は、１回目の前記焦点調節動作では、前記抽出手段により抽出された焦点調節状態の中から最至近を示す焦点調節状態を優先的に用いて最終的な焦点調節状態を決定し、次回の前記焦点調節動作では、前記抽出手段により抽出された焦点調節状態をグループ化処理して最終的な焦点調節状態を決定することを特徴とする焦点調節装置。
【請求項４】
被写界の複数の焦点検出エリアに対する撮影レンズの焦点調節状態を検出し、検出した焦点調節状態の中から、該焦点調節状態に信頼性があると判定するための信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を抽出し、抽出した焦点調節状態に基づいて前記撮影レンズを駆動する、一連の焦点調節動作を繰り返し実行する焦点調節方法において、
前記焦点調節動作が終了した後に前記信頼性判定しきい値を信頼性ありと判定されにくい値に変更し、次回の前記焦点調節動作を実行することを特徴とする焦点調節方法。
【請求項５】
請求項４に記載の焦点調節方法において、
焦点調節状態の中から前記信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を複数抽出し、抽出した複数の焦点調節状態に基づいて最終的な焦点調節状態を決定す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および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の焦点検出エリアで検出されたデフォーカス量を同一の被写体と見られるグループにまとめるとともに、複数のグループの中から撮影者の意図に最も合致していると思われるグループを選択し、選択されたグループの中で統計平均を行って最終的なデフォーカス量を決定するようにした焦点調節装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開平０２−１７８６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
焦点検出エリアにおける被写体像のコントラストが低いと、信頼性の高いデフォーカス量が得られないので、グループ化処理ではデフォーカス量の信頼性が低い焦点検出エリアをグループに入れないようにしている。しかし、撮影レンズのピントが大きくずれていると、被写体自体のコントラストは高くても焦点検出エリアにおける被写体像のコントラストが低くなり、その焦点検出エリアはグループから除外されるので、同一の被写体と見なせる複数のデフォーカス量を一つのグループにまとめるグループ化処理が正しく行えなくなり、撮影者が意図する被写体に対する焦点調節が行えなくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）  請求項１の発明は、被写界の複数の焦点検出エリアに対する撮影レンズの焦点調節状態を複数検出する検出手段と、検出手段により検出した複数の焦点調節状態の中から、該焦点調節状態に信頼性があると判定するための信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を抽出する抽出手段と、抽出手段により抽出した焦点調節状態に基づいて撮影レンズを駆動する駆動手段と、検出手段、抽出手段および駆動手段による一連の焦点調節動作を繰り返し実行する制御手段とを備え、制御手段は、焦点調節動作が終了した後に信頼性判定しきい値を信頼性ありと判定されにくい値に変更し、次回の焦点調節動作を実行する。
（２）  請求項２の焦点調節装置は、抽出手段によって、検出手段により検出した焦点調節状態の中から、信頼性判定しきい値に基づいて信頼性の高い焦点調節状態を複数抽出し、決定手段によって、抽出手段により抽出した複数の焦点調節状態に基づいて最終的な焦点調節状態を決定する。
（３）  請求項３の焦点調節装置は、決定手段によって、１回目の焦点調節動作では、抽出手段により抽出された焦点調節状態の中から最至近を示す焦点調節状態を優先的に用いて最終的な焦点調節状態を決定し、次回の焦点調節動作では、抽出手段により抽出された焦点調節状態をグループ化処理して最終的な焦点調節状態を決定する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、撮影者の意図する被写体に正確に撮影レンズのピントを合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の焦点調節装置を一眼レフカメラに適用した一実施の形態を説明する。なお、本発明は一眼レフカメラに限定されない。図１は一実施の形態のカメラの断面図である。撮影レンズ１を透過した被写体からの光はメインミラー２のハーフミラー部を透過し、サブミラー３で反射されて焦点検出装置４に導かれる。また、撮影レンズ１を透過した被写体からの光はメインミラー２で反射され、カメラ上部のファインダー５へ導かれる。なお、メインミラー２およびサブミラー３は、撮影前は図示するように撮影光路中に置かれ、撮影時は上方に跳ね上げられて撮影光路から退避される。制御装置６は図示しないマイクロコンピューターとメモリなどの周辺部品から構成され、焦点検出装置４の焦点検出結果に基づいてレンズ駆動装置７を駆動制御し、撮影レンズ１の焦点調節を行う。
【０００８】
図２に示すように、焦点検出装置４は撮影画面内に１１点の焦点検出エリアを有している。各焦点検出エリアは、図３に示すような焦点検出光学系を備えている。図３において、撮影レンズ１の領域１０１を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０１および再結像レンズ５０１を通り、イメージセンサーアレイ６００のＡ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＡ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。また同様に、撮影レンズ１の領域１０２を介して入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞り開口部４０２および再結像レンズ５０２を通り、イメージセンサーアレイ６００のＢ列上に結像する。このイメージセンサーアレイ６００のＢ列は、入射強度に応じた出力を発生する複数の光電変換画素を一次元状に並べたものである。
【０００９】
これらイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上に結像した一対の被写体像は、撮影レンズ１が予定焦点面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに遠ざかり、逆に予定焦点面より後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに近づき、ちょうど予定焦点面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時にはイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列上の被写体像は所定の間隔になる。したがって、この一対の被写体像をイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列で光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算処理して一対の被写体像の相対位置ずれ量を求めることにより撮影レンズ１００の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向（以後、デフォーカス量と呼ぶ）が分かる。
【００１０】
ここで、デフォーカス量を算出するための焦点検出演算について説明する。イメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列はそれぞれ複数の光電変換画素から構成されており、複数の出力信号列ａ［１］，．．．，ａ［ｎ］、ｂ［１］，．．．ｂ［ｎ］を出力する（図４（ａ），（ｂ））。そして、この一対の出力信号列の内の、所定範囲のデータを相対的に所定のデータ分Ｌずつシフトしながら相関演算を行う。最大シフト数をｌｍａｘとするとＬの範囲は−ｌｍａｘから＋ｌｍａｘとなる。具体的には、相関量Ｃ［Ｌ］を次式で算出する。
Ｃ［Ｌ］＝Σ｜ａ［ｉ＋Ｌ］−ｂ［ｉ］｜  ・・（１）
（１）式において、Σはｉ＝ｋ〜ｒの総和を示し、初項ｋと最終項ｒは例えば次式のようにシフト量Ｌに依存して変化させる。また、Ｌは上述したデータ列のシフト量に当たる整数であり、Ｌ＝−ｌmax，．．．，−２，−１，０，１，２，．．．，ｌmaxである。
Ｌ≧０の時；
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛−Ｌ／２｝，
Ｌ＜０の時；
ｋ＝ｋ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝，
ｒ＝ｒ０＋ＩＮＴ｛（−Ｌ＋１）／２｝  ・・・（２）
ここで、ｋ０、ｒ０はシフト量Ｌが０の時の初項と最終項である。
【００１１】
相対位置ずれ量は一対のデータが一致したときのシフト量Ｌとなるので、こうして得られた相関量Ｃ［Ｌ］の中で極小値となる相関量を与えるシフト量を検出し、これに図３に示す光学系およびイメージセンサーアレイ６００の光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数とを掛けたものがデフォーカス量となる。よって、最大シフト数ｌmaxが大きいほど大きなデフォーカス量でも検出できることになる。
【００１２】
ところで、相関量Ｃ［Ｌ］は図４（ｃ）に示すように離散的な値であり、検出可能なデフォーカス量の最小単位はイメージセンサーアレイ６００のＡ列、Ｂ列の光電変換画素のピッチ幅によって制限されてしまう。そこで、離散的な相関量Ｃ［Ｌ］に基づいて補間演算を行うことによって新たに真の極小値Ｃｅｘを算出し、綿密な焦点検出を行う方法を説明する。この方法は、図５に示すように、極小値である相関量Ｃ［Ｌｅ］と、その両側のシフト量における相関量Ｃ［Ｌｅ＋１］、Ｃ［Ｌｅ−１］とを用いて、真の極小値Ｃｅｘとこれを与えるずれ量Ｌｓを次式により算出するものである。
ＤL＝（Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ＋１］）／２，
Ｃex＝Ｃ［Ｌｅ］−｜ＤL｜，
Ｅ＝ＭＡＸ｛Ｃ［Ｌｅ＋１］−Ｃ［Ｌｅ］，Ｃ［Ｌｅ−１］−Ｃ［Ｌｅ］｝，
Ｌｓ＝Ｌｅ＋ＤL／Ｅ  ・・・（３）
（３）式において、ＭＡＸ｛Ｃａ，Ｃｂ｝はＣａとＣｂの内の大なる方を選択することを意味する。そして、デフォーカス量ＤＦは上記ずれ量Ｌｓから次式によって算出される。
ＤＦ＝Ｋｆ・Ｌｓ  ・・・（４）
（４）式において、Ｋｆは図３に示す光学系およびイメージセンサーアレイ６００の光電変換画素のピッチ幅によって定まる定数である。
【００１３】
こうして得られたデフォーカス量が真にデフォーカス量を示しているのか、ノイズなどによる相関量の揺らぎによるものなのかを判定する必要があり、次式に示す条件を満たしたとき、デフォーカス量は信頼ありとする。
Ｅ＞Ｅ１  ・・・（５）、
Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１  ・・・（６）
（５）、（６）式において、Ｅ１、Ｇ１は信頼性判定しきい値である。数値Ｅは相関量の変化の様子を示し、被写体のコントラストに依存する値であり、値が大きいほどコントラストが高く信頼性が高いことになる。Ｃｅｘは、一対のデータが最も一致したときの差分であり本来は０となる。しかしながら、ノイズの影響、さらに領域１０１と領域１０２とで視差が生じているために、一対の被写体像に微妙な差が生じて０にならない。このようなノイズと被写体像の差の影響は被写体のコントラストが高いほど小さいので、一対のデータの一致度を表す数値としてはＣｅｘ／Ｅを用いている。当然ながらＣｅｘ／Ｅが０に近いほど、一対のデータの一致度が高く信頼性が高いことになる。
【００１４】
この一実施の形態では、図２に示す１１点の焦点検出エリアの番号をｉ＝１〜１１とし、それらの焦点検出エリアで得られたデフォーカス量をＤef(ｉ)とする。また、各デフォーカス量の信頼性を、上記（５）式に示す被写体のコントラストに依存する値Ｅ(ｉ)、または（６）式に示す一対のデータの一致度を表す数値Ｃｅｘ／Ｅ(ｉ)とする。
【００１５】
上述したように、焦点検出エリアにおける被写体像のコントラストが低いと、信頼性の高いデフォーカス量が得られないので、グループ化処理ではデフォーカス量の信頼性が低い焦点検出エリアをグループに入れないようにする。しかし、撮影レンズ１のピントが大きくずれていると、被写体自体のコントラストは高くても焦点検出エリアにおける被写体像のコントラストは低くなり、その焦点検出エリアはグループから除外されるので、同一の被写体と見なせる複数のデフォーカス量を一つのグループにまとめるグループ化処理が正しく行えなくなる。
【００１６】
そこで、この一実施の形態では、焦点検出とその焦点検出結果に基づく焦点調節を前後２回行う。１回目の焦点検出では、撮影レンズ１のピントが大きくずれている確率が高いので、１１点の焦点検出エリアｉ（＝１〜１１）から得られた１回目の複数のデフォーカス量Ｄef１(ｉ)の中から、信頼性Ｅ(ｉ)またはＣｅｘ／Ｅ(ｉ)が次式を満たすデフォーカス量の焦点検出エリアを抽出する。
Ｅ＞Ｅ１１  ・・・（７）、
Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１１  ・・・（８）
（７）、（８）式においてＥ１１、Ｇ１１は１回目の焦点検出時の信頼性判定しきい値である。
【００１７】
１回目の焦点検出において、（７）式または（８）式により信頼性有りとして抽出されたデフォーカス量を用いて１回目の最終デフォーカス量Ｓdef１を決定する。この決定方法には種々の方法が考えられる。まず、信頼性ありとして抽出された複数のデフォーカス量の中から最至近のデフォーカス量を最終デフォーカス量Ｓdef１に選択する決定方法がある。一般的な撮影シーンにおいては、最至近の人物などを主要被写体とすることが多いので、最至近のデフォーカス量を検出した焦点検出エリアで撮影者が意図する主要被写体を捕捉していると判定することができる。また、信頼性ありとして抽出された複数のデフォーカス量の単純平均あるいは統計平均を求め、最終デフォーカス量Ｓdef１としてもよい。
【００１８】
１回目の最終デフォーカス量Ｓdef１を決定したら、その最終デフォーカス量Ｓdef１に基づいて撮影レンズ１の１回目の焦点調節を行う。１回目の焦点調節後、２回目の焦点検出を行い、１１点の焦点検出エリアｉ（＝１〜１１）から２回目のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)を検出する。少なくとも２回目の焦点検出では、１回目の焦点検出時よりも撮影レンズ１のピントが合っているから、２回目のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)は１回目のデフォーカス量Ｄef１(ｉ)よりも小さい値になる。
【００１９】
次に、１１点の焦点検出エリアｉ（＝１〜１１）から得られた２回目のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)の中から、信頼性Ｅ(ｉ)またはＣｅｘ／Ｅ(ｉ)が次式を満たすデフォーカス量の焦点検出エリアを抽出する。
Ｅ＞Ｅ１２  ・・・（９）、
Ｃｅｘ／Ｅ＜Ｇ１２  ・・・（１０）
（９）、（１０）式においてＥ１２、Ｇ１２は２回目の焦点検出時の信頼性判定しきい値である。
【００２０】
ここで、１回目の信頼性判定しきい値には、２回目の信頼性判定しきい値よりも信頼性ありと判定されやすくなる値を設定する。
Ｅ１２＞Ｅ１１  ・・・（１１）、
Ｇ１２＜Ｇ１１  ・・・（１２）
つまり、信頼性Ｅの１回目のしきい値Ｅ１１には、２回目のしきい値Ｅ１２よりも小さい値、すなわち信頼性ありと判定され易い値を設定する。あるいは、信頼性Ｃｅｘ／Ｅの１回目のしきい値Ｇ１１には、２回目のしきい値Ｇ１２よりも大きい値、すなわち信頼性ありと判定され易い値を設定する。
【００２１】
これは、１回目の焦点検出時のほうが２回目の焦点検出時よりも撮影レンズ１のピントがぼけているから、１回目の焦点検出において主要被写体を捕捉している焦点検出エリアであるにも拘わらず、撮影レンズ１のピンボケによって信頼性のないエリアと誤認されるのを避けるためである。
【００２２】
次に、１１点の焦点検出エリアｉ（＝１〜１１）から得られた２回目のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)の中から、信頼性Ｅ(ｉ)またはＣｅｘ／Ｅ(ｉ)が（９）または（１０）式を満たし、信頼性ありとして抽出されたデフォーカス量を用いて２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２を決定する。この決定方法には種々の方法が考えられる。まず、信頼性ありとして抽出された複数のデフォーカス量の中から最至近のデフォーカス量を最終デフォーカス量Ｓdef２に選択する決定方法がある。上述したように、一般的な撮影シーンにおいては、最至近の人物などを主要被写体とすることが多いので、最至近のデフォーカス量を検出した焦点検出エリアで撮影者が意図する被写体を捕捉していると判定することができる。
【００２３】
また、２回目の焦点検出で信頼性ありとして抽出された複数のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)を用いて上述したようにグループ化処理を行い、２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２を決定してもよい。すなわち、複数のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)を同一の被写体を捕捉していると見なせるデフォーカス量グループにまとめるとともに、複数のデフォーカス量グループの中から撮影者の意図に最も合致していると思われるデフォーカス量グループを選択し、選択されたデフォーカス量グループの中で統計平均を行って２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２を決定する。
【００２４】
（１１）、（１２）式から明らかなように、２回目の焦点検出では１回目の焦点検出時よりも信頼性ありと判定されにくい信頼性判定しきい値Ｅ１２またはＧ１２を用いて各デフォーカス量の信頼性判定を行うので、２回目の焦点検出においては１回目の焦点検出で得られたデフォーカス量よりも信頼性の高いデフォーカス量が得られる。このような信頼性の高いデフォーカス量を用いて最終デフォーカス量Ｓdef２を決定するので、従来の焦点調節装置のように、１回目の焦点検出結果に基づいて直ちにグループ化処理を行う場合に比べ、より信頼性の高い最終デフォーカス量Ｓdef２が得られる。
【００２５】
さらに、このような信頼性の高い２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２に基づいて撮影レンズ１の焦点調節を行うことによって、撮影者の意図する主要被写体を捕捉している焦点検出エリアの被写体に正確に撮影レンズ１のピントを合わせることができる。
【００２６】
図６は一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャートである。制御装置６はカメラの電源がオンされるとこの焦点調節動作を開始する。ステップ１においてシャッターボタン（不図示）が半押しされたか否かを確認し、シャッターボタンが半押しされるとステップ２へ進む。ステップ２で１回目の焦点検出を行い、１１点の測距エリアｉ（＝１〜１１）のデフォーカス量Ｄef１(ｉ)を検出する。続くステップ３では、１回目のデフォーカス量Ｄef１(ｉ)の中から信頼性Ｅ(ｉ)またはＣｅｘ／Ｅ(ｉ)が（７）、（８）を満たすデフォーカス量を抽出し、抽出したデフォーカス量を用いて上述したように１回目の最終デフォーカス量Ｓdef１を決定する。そして、ステップ４で１回目の最終デフォーカス量Ｓdef１にしたがって撮影レンズ１の焦点調節を行う。
【００２７】
１回目の焦点調節後のステップ５において、２回目の焦点検出を行い、１１点の測距エリアｉ（＝１〜１１）のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)を検出する。続くステップ６では、２回目のデフォーカス量Ｄef２(ｉ)の中から信頼性Ｅ(ｉ)またはＣｅｘ／Ｅ(ｉ)が（９）、（１０）を満たすデフォーカス量を抽出し、抽出したデフォーカス量を用いて上述したように２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２を決定する。そして、ステップ７で２回目の最終デフォーカス量Ｓdef２にしたがって撮影レンズ１の焦点調節を行う。
【００２８】
以上説明したように、一実施の形態によれば撮影者の意図する被写体に正確に撮影レンズのピントを合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】一実施の形態の構成を示す図
【図２】撮影画面内の焦点検出エリアの配置図
【図３】焦点検出光学系を示す図
【図４】焦点検出結果の信頼性を説明する図
【図５】焦点検出結果の信頼性を説明する図
【図６】一実施の形態の焦点調節動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３０】
１  撮影レンズ
４  焦点検出装置
６  制御装置
７  レンズ駆動装置
【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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