(57)【要約】【課題】短時間でかつ正確に合焦位置を検出することができる自動合焦装置を提供する。【解決手段】本発明に係る自動合焦装置は、受光面に結像した被写体像を撮像するＣＣＤ１０３と、被写体像を受光面に結像させるフォーカスレンズ系１０１ａを含むレンズ系１０１と、被写体までの距離を三角測量に基づいて測定し、レンズ系１０１の合焦位置を検出する外部ＡＦセンサー１３６と、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸に沿って移動させながら受光面に結像した被写体像のコントラストをサンプリングし、レンズ系１０１の合焦位置を検出するＩＰＰ１０７とを備え、外部ＡＦセンサー１３６により検出された合焦位置近傍へフォーカスレンズ系１０１ａを移動させた後、ＩＰＰ１０７によりその合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって最終的な合焦位置を検出する。【選択図】  図１
2004151183.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面に結像した被写体像を撮像する撮像手段と、
前記被写体像を前記受光面に結像させるフォーカスレンズを含むレンズ系と、
被写体までの距離を三角測量に基づいて測定し、前記レンズ系の合焦位置を求める第１の合焦位置検出手段と、
前記フォーカスレンズ又は前記撮像手段を光軸に沿って移動させながら前記受光面に結像した被写体像のコントラストをサンプリングし、前記レンズ系の合焦位置を求める第２の合焦位置検出手段とを備え、
前記第１の合焦位置検出手段により求められた合焦位置近傍へ前記フォーカスレンズを移動させた後、前記第２の合焦位置検出手段により前記合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって合焦位置を求め、この位置を最終的な合焦位置として検出することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
温度を測定する測温手段を備え、
前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング条件が、前記測温手段による測温結果に応じて設定され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】
前記レンズ系の焦点距離若しくはＦ値又は前記撮像手段の記録画素数を判断する撮像条件判断手段を備え、
前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング条件が、前記撮像条件判断手段による判断結果に応じて設定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記サンプリング条件として、前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング範囲、サンプリング間隔若しくはサンプリング開始位置、又は前記受光面において前記サンプリングに使用される領域が設定されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自動合焦装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動合焦装置を有することを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動合焦装置を有することを特徴とする携帯型情報端末機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合焦位置の自動検出を行う自動合焦装置と、この自動合焦装置を有するデジタルカメラ及び携帯型情報端末機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子スチルカメラ等における自動合焦には、フォーカスレンズ又はＣＣＤ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コントラストのピーク（合焦位置）を見つけるＣＣＤ−ＡＦ方式か、三角測量に基づくＡＦ方式（以下、この撮像光学系外部で行う三角測量に基づく自動合焦を「外部ＡＦ」といい、これに対してＣＣＤ−ＡＦを「内部ＡＦ」という。）が単独で採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＣＣＤ−ＡＦ方式は、図１２に示すように、ピントが無限遠から最至近まで変化するようにフォーカスレンズ又はＣＣＤを駆動し、コントラストを細かくサンプリングすることによってそのピークを見つけ出す方式であるため、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った。これに対して、図１３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求め、その概略の合焦位置近傍で細かく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が、このような方式によれば合焦位置の検出時間を若干は短縮することができるものの、それでも実用上十分とは言い難い。
【０００４】
また、ＣＣＤ−ＡＦでは、撮影（撮像）画面中のピントを合わせたいエリアに高輝度な被写体（電球、ろうそくの炎、反射している看板等）があると、コントラストのピークを発見することができずに疑合焦してしまうおそれがあり、暗い場面においては誤合焦の可能性があるという問題もあった。
【０００５】
一方、三角測量による外部ＡＦでは、被写体までの距離を高速に測距することができるが、至近距離側でパララックスが生じて測定距離にずれが発生しやすく、ＣＣＤ−ＡＦ方式に比べて精度が劣る等の問題があった。
【０００６】
さらに、環境温度に左右されやすく、高温又は低温になると、三角測量を行う外部ＡＦセンサー（図５参照）のレンズ部が変形して測定距離が変化したり、鏡胴が変形してフォーカスレンズの合焦点が変化したりすることにより、合焦精度の悪化を来していた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、短時間でかつ正確に合焦位置を検出することができる自動合焦装置と、この自動合焦装置を有するデジタルカメラ及び携帯型情報端末機器を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明は、受光面に結像した被写体像を撮像する撮像手段と、前記被写体像を前記受光面に結像させるフォーカスレンズを含むレンズ系と、被写体までの距離を三角測量に基づいて測定し、前記レンズ系の合焦位置を求める第１の合焦位置検出手段と、前記フォーカスレンズ又は前記撮像手段を光軸に沿って移動させながら前記受光面に結像した被写体像のコントラストをサンプリングし、前記レンズ系の合焦位置を求める第２の合焦位置検出手段とを備え、前記第１の合焦位置検出手段により求められた合焦位置近傍へ前記フォーカスレンズを移動させた後、前記第２の合焦位置検出手段により前記合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって合焦位置を求め、この位置を最終的な合焦位置として検出する自動合焦装置を特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の自動合焦装置において、温度を測定する測温手段を備え、前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング条件が、前記測温手段による測温結果に応じて設定されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載の自動合焦装置において、前記レンズ系の焦点距離若しくはＦ値又は前記撮像手段の記録画素数を判断する撮像条件判断手段を備え、前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング条件が、前記撮像条件判断手段による判断結果に応じて設定されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３に記載の自動合焦装置において、前記サンプリング条件として、前記第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング範囲、サンプリング間隔若しくはサンプリング開始位置、又は前記受光面において前記サンプリングに使用される領域が設定されることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動合焦装置を有するデジタルカメラを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動合焦装置を有する携帯型情報端末機器を特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、第１の合焦位置検出手段により求められた合焦位置近傍へフォーカスレンズを移動させた後、第２の合焦位置検出手段によりその合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって合焦位置を求め、この位置を最終的に合焦位置として検出するので、短時間でかつ正確に合焦位置を特定することができる。すなわち、第１の合焦位置検出手段により被写体までの距離を三角測量に基づいて高速に測定し、暫定的に合焦位置を把握した後に、第２の合焦位置検出手段によりその概略の合焦位置の近傍のみでサンプリングを行い合焦位置を高精度に求めることによって、合焦位置が短時間で正確に検出される。
【００１５】
特に請求項２に係る発明によれば、測温手段による測定温度に応じてサンプリング条件が設定されるので、高温又は低温の環境下でも合焦位置を高精度に検出することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、レンズ系の焦点距離若しくはＦ値又は撮像手段の記録画素数に応じてサンプリング条件が設定されるので、合焦位置検出の精度と速度とを高次元で両立させることができ、そのための具体的なサンプリング条件としては、請求項４に係る発明におけるように、第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング範囲、サンプリング間隔若しくはサンプリング開始位置、又は受光面においてサンプリングに使用される領域（サンプリング周期）を挙げることができる。
【００１７】
さらに、請求項５又は請求項６に係る発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明の効果をデジタルカメラ又は携帯型情報端末において得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本実施の形態に係る自動合焦装置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、メカ機構１０２、ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３、ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４、ＡＧＣアンプ（可変利得増幅器）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＩＰＰ（Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｅ−Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１０７、ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）１０８、コーダー（Ｈｕｆｆｍａｎ  Ｅｎｃｏｄｅｒ／Ｄｅｃｏｄｅｒ）１０９、ＭＣＣ（Ｍｅｍｏｒｙ  Ｃａｒｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０、ＤＲＡＭ１１１、ＰＣカードインターフェース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、バッテリー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及び温度センサー１３７を備えている。
【００２０】
また、デジタルカメラ１００にはＰＣカードインターフェース１１２にＰＣカード１５０が着脱可能に接続され、デジタルカメラ１００（ＣＰＵ１２１）は被写体を撮影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に記録された画像を表示する表示モードと、撮影画像を表示部１２２に直接表示するモニタリングモード等を備えている。
【００２１】
レンズ系１０１及びメカ機構１０２はデジタルカメラ１００のレンズユニットを構成し、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とを有する。メカ機構１０２はメカニカルシャッターや絞り・フィルター部等を含み、そのメカニカルシャッターは図示を略す２つのフィールドの同時露光を行う。
【００２２】
フォーカスドライバ１３１はＣＰＵ１２１からの制御信号に従ってパルスモータ１３２を駆動し、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸に沿って移動させる。ズームドライバ１３３はＣＰＵ１２１からの制御信号に従ってパルスモータ１３４を駆動し、ズームレンズ系１０１ｂを光軸に沿って移動させる。モータドライバ１３５はＣＰＵ１２１からの制御信号に従ってメカ機構１０２を駆動し、例えば絞り値の設定を行う。なお、パルスモータ１３４のパルス数Ｚｐ（モータ等差１８分割）とズームレンズ系１０１ｂのレンズ繰出し量（ｍｍ）とは例えば図２に示すような関係にあり、ズーム位置がＷｉｄｅ（ワイド）〜Ｔｅｌｅ（テレ）の場合の撮影距離（１／Ｌ）とズームレンズ系１０１ｂのレンズ繰出し量（ｍｍ）とは例えば図３に示すような関係にある。
【００２３】
ＣＣＤ１０３は、上記レンズユニットを通じて入力された映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。ＣＤＳ回路１０４は、そのＣＣＤ型撮像素子に対するノイズ低減化のための回路である。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。このＡＧＣアンプ１０５のゲインは、ＣＰＵ１２１が内蔵するＤ／Ａ変換器を通じてＡＧＣアンプ１０５に設定データ（コントロール電圧）が設定されることにより決定される。Ａ／Ｄ変換器１０６は、ＡＧＣアンプ１０５から入力された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、ＣＰＵ１２１からの指示によりＳＧ部１２６から送出される制御信号に基づいて、ＣＣＤ１０３の出力信号はＣＤＳ回路１０４、ＡＧＣアンプ１０５及びＡ／Ｄ変換器１０６を経て、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）によりデジタル信号に変換される。
【００２４】
ＩＰＰ１０７、ＤＣＴ１０８及びコーダー１０９はデジタル信号処理部であり、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力されたデジタル画像データについて色差（Ｃｒ，Ｃｂ）と輝度（Ｙ）とに分けて各種処理（補正及び画像圧縮／伸長のためのデータ処理等）を施す。ＤＣＴ１０８及びコーダー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・逆直交変換や、同じく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。
【００２５】
ＭＣＣ１１０は、圧縮処理された画像を一旦蓄えてＰＣカードインターフェース１１２を介してＰＣカード１５０への記録を行い、あるいは、ＰＣカード１５０からの読出しを行う。
【００２６】
ＣＰＵ１２１は、ＥＥＰＲＯＭ１３０に格納されたプログラムに従ってＤＲＡＭ１１１を作業領域として使用し、後述の操作部１２３又は図示しないリモコン等を通じたユーザーからの指示に従いデジタルカメラ１００の各種動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、撮影動作、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。また、カメラ電源はＮｉＣｄ、ニッケル水素又はリチウム電池等からなるバッテリー１２８からＤＣ−ＤＣコンバータ１２９に入力され、ＣＰＵ１２１を始めとするデジタルカメラ１００の各部に供給される。
【００２７】
表示部１２２は、ＬＣＤ、ＬＥＤ又はＥＬ等により構成され、撮影により得られるデジタル画像データや、ＰＣカード１５０の記録データを伸張処理して得られる画像データ等を表示する。操作部１２３は、機能選択や撮影指示、その他の各種設定等をユーザーが行うために使用され、ボタンやタッチパネル等により構成されている。具体的には、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〜Ｗｉｄｅ）を設定するためのズームキー、ＣＣＤ１０３の記録画素数（１８００×１２００、９００×６００又は６４０×４８０）を設定するための画質キー等を備えている。ＣＰＵ１２１は、上記レリーズキーが半押しされて図示を略すセンサー（以下「センサーＲＬ−１」という。）がＯＮになるとＡＦ動作等を実行し、レリーズキーが全押しされて図示を略すセンサー（以下「センサーＲＬ−２」という。）がＯＮになると撮影動作を実行する。
【００２８】
ストロボ装置１２７は、撮影時に自動で又はユーザーの指示により発光し、ＥＥＰＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２１がデジタルカメラ１００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。また、温度センサー１３７には公知のものが用いられ、温度センサー１３７の測定温度はＣＰＵ１２１に出力される。
【００２９】
図４は、上記ＩＰＰ１０７の具体的構成の一例を示し、同図において、ＩＰＰ１０７は、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力され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（Ｃｒ，Ｃｂ）と輝度信号（Ｙ）とに分離するマトリクス部１０７７と、色差信号（Ｃｒ，Ｃｂ）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。
【００３０】
さらに、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ＣＰＵインターフェース１０８５と、ＤＣＴ１０８とのインターフェースであるＤＣＴインターフェース１０８６とを備えている。
【００３１】
図１の外部ＡＦセンサー１３６は、被写体までの距離をパッシブ方式で測距し、図５はその概略構成を示す。この外部ＡＦセンサー１３６は、レンズ１５１ａ（左側），１５１ｂ（右側）と、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左側），１５２ｂ（右側）と、図示を略す演算回路とを備えている。外部ＡＦセンサー１３６の測距原理を説明すると、被写体までの距離をｄ、レンズ１５１ａとフォトセンサーアレイ１５２ａとの距離及びレンズ１５１ｂとフォトセンサーアレイ１５２ｂとの距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５２ａ，１５２ｂに入射する光の幅をそれぞれｘ１，ｘ２、並びにフォトセンサーアレイ１５２ａ，１５２ｂの光の入射部間の距離をＢとしたとき、距離ｄは三角測量によりｄ＝Ｂ・ｆ／（ｘ１＋ｘ２）と算出することができる。図６は、左右のフォトセンサーアレイ１５２ａ，１５２ｂの被写体像を示しており、上記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、左右のセンサーで得られるデータのずれを演算することによって、被写体までの距離ｄを算出してＣＰＵ１２１に出力する。
【００３２】
なお、上述したように、外部ＡＦセンサー１３６を使用して合焦位置を検出する場合を外部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、フォーカスレンズ系１０１ａのレンズを移動させて、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（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採用する。また、次述の動作例のようにデジタルカメラ１００は外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦとを併用するが、このように外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦとを使用してＡＦを行うことをハイブリットＡＦという。
【００３３】
つぎに、このデジタルカメラ１００の自動合焦に関する動作例を図７〜図１１を参照して説明する。
【００３４】
図７は、ＣＰＵ１２１による制御例を示すフローチャートである。ＣＰＵ１２１は、まず、レリーズキーが半押しされてセンサーＲＬ−１がＯＮされたか否かを判断する（ステップ１（図７においては「Ｓ１」と記載。以下同様））。そして、センサーＲＬ−１がＯＮされたと判断した場合には温度センサー１３７による測温処理及び外部ＡＦセンサー１３７による測距処理を実行し（ステップ２、ステップ３）、センサーＲＬ−１がＯＮされていないと判断した場合には再度ステップ１に戻る。
【００３５】
続いて、ＣＰＵ１２１はズームレンズ系１０１ｂのズーム位置（焦点距離）、レンズ系１０１の絞り値（Ｆ値）、設定された画質（記録画素数）及び測定温度を判断し（ステップ４）、後に実行するＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件を設定する（ステップ５）。
【００３６】
ここで、ＣＰＵ１２１は、ズーム位置についてはズームレンズ系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。また、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▼ＡＦ評価値をサンプリングする際のＣＣＤ１０３の受光面のＡＦエリアの範囲、▲３▼ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のサンプリング間隔（あるサンプリング点から隣接するサンプリング点までのフォーカスレンズ系１０１ｂの移動量）、▲４▼ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のサンプリング開始位置（フォーカスレンズ系１０１ａの移動開始位置）等があり、ＣＰＵ１２１はステップ５において▲１▼〜▲４▼のサンプリング条件のうち少なくとも一つを設定するが（設定しない条件については既定とする。）、以下ではそれらの条件について説明する。
▲１▼  ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のＡＦ評価値のサンプリング範囲
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）を説明するための図である。同図において、横軸はレンズ位置（至近〜無限遠）を示し、縦軸は被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）を示し、符号ａはサンプリング範囲を示す。ＣＰＵ１２１が焦点距離、Ｆ値及び記録画素数に応じてそのサンプリング範囲（サンプリング幅）を適切に設定することにより、合焦位置検出の精度と速度とを両立させることが可能となる。
【００３７】
例えば、外部ＡＦでも精度的に対応可能なＷｉｄｅ、小絞り又は低画素数設定の場合には、ＣＰＵ１２１はＣＣＤ−ＡＦのサンプリング範囲を狭く設定して合焦位置検出の高速化を図る。一方、外部ＡＦでは精度不足のＴｅｌｅ、開放絞り又は高画素数設定の場合には、ＣＰＵ１２１はＣＣＤ−ＡＦのサンプリング範囲を広く設定する。また、測定温度が高温又は低温の場合（常温を含む所定の温度範囲に入らない場合）には、外部ＡＦの精度が悪くなり鏡胴も変形して合焦点がずれるため、ＣＰＵ１２１はサンプリング範囲を広く設定する。
【００３８】
なお、このサンプリング範囲の拡大率は、高温になればなるほど、あるいは、低温になればなるほど大きくなるものとしてもよく、これにより常温からの温度変化が大きい場合にも合焦位置の検出を高精度に行うことができる。
▲２▼  ＡＦ評価値をサンプリングする際の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（ＡＦ評価値を取得するための領域）を説明するための図である。同図において、１０３１はＣＣＤ１０３の受光面を、１０３２はＡＦエリアを示しており、ＣＰＵ１２１がＡＦエリア１０３２を焦点距離に応じて受光面１０３１の内部で適切に設定することにより、合焦位置検出の精度と速度とを両立させることが可能となる（なお、図９においては受光面１０３１が水平方向に１５分割、垂直方向に１０分割の計１５０分割され、ＡＦエリア１０３２はその１５０分割された領域を単位として設定される。）。
【００３９】
例えば、撮影画面における被写体の占有面積が低いと考えられるＷｉｄｅの場合には、ＣＰＵ１２１は同図（ａ）に示すように受光面１０３１全体にＡＦエリア１０３２を設定し、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。一方、撮影画面における被写体の占有面積が高いと考えられるＴｅｌｅの場合には、ＣＰＵ１２１は同図（ｂ）に示すように受光面１０３１の中央部分にＡＦエリア１０３２を設定し、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い、早いサンプリング周期でＡＦ評価値をサンプリングする。なお、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング周期は画像処理時間によって決定されるので、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。
▲３▼  ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合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図である。同図において、横軸はレンズ位置（至近〜無限遠）を示し、縦軸は被写体のコントラスト（ＡＦ評価値）を示し、符号ｂはＡＦ評価値のサンプリング間隔を示す。ＣＰＵ１２１が焦点距離に応じてそのサンプリング間隔を適切に設定することにより、合焦位置検出の精度と速度とを両立させることが可能となる。
【００４０】
例えば、ＣＰＵ１２１は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合焦位置検出の高速化を図る。小絞り及び低画素数設定の場合も、焦点深度が深くなるため、ＣＰＵ１２１は同様に合焦位置検出の高速化を図る。
▲４▼  ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のサンプリング開始位置
鏡胴の一般的温度特性により、常温（２５℃）時に比べて高温時にはフォーカスレンズ系１０１ａの合焦点が近距離側にずれ、低温時には遠距離側にずれる傾向があるため、そのような場合でも正確な合焦位置をＣＣＤ−ＡＦのサンプリング時にカバーすべく（サンプリング範囲に含めるべく）、ＣＰＵ１２１はサンプリング開始位置をシフトする。すなわち、ＣＰＵ１２１は測定温度が常温付近の所定範囲内にあるか否かを判断し、所定範囲内にあれば既定の位置をサンプリング開始位置とし、所定範囲外の高温であればサンプリング範囲を遠距離側にずらすとともに、所定範囲外の低温であればサンプリング範囲を近距離側にずらす。これにより、高温又は低温の環境下でも合焦位置検出の精度を保つことが可能であり、また、サンプリング範囲を拡大するのではなくサンプリング開始位置を変化させるだけなので、合焦位置検出の高速化が図られる。
【００４１】
なお、このサンプリング開始位置のシフト量（ずらし量）は、高温になればなるほど、あるいは、低温になればなるほど大きくなるものとしてもよく、これにより常温からの温度変化が大きい場合にも合焦位置の検出を高精度に行うことができる。
【００４２】
続くステップ６において、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。このＣＣＤ−ＡＦの開始位置は、例えば外部ＡＦによる合焦位置をサンプリング範囲の中心として求めることができ、ステップ５において▲４▼の条件を設定した場合には、ＣＰＵ１２１は当該条件も考慮して算出する。すなわち、外部ＡＦによる合焦位置をＦａｆ、サンプリング範囲をＦｓａｍｐ、温度による開始位置のシフト量をＦｓｈｉｆｔとすれば、求める開始位置Ｆｓｔａｒｔは、Ｆｓｔａｒｔ＝Ｆａｆ−Ｆｓａｍｐ／２＋Ｆｓｈｉｆｔとなる。
【００４３】
そして、ＣＰＵ１２１は、フォーカスレンズ系１０１ａを前ステップで求めた開始位置に移動させ（ステップ７）、ＣＣＤ−ＡＦをスタートさせる（ステップ８）。このＣＣＤ−ＡＦにおけるサンプリングは、フォーカスレンズ系１０１ａを上記基準位置の近傍で移動させ、ステップ５で設定されたサンプリング条件でＡＦ評価値を取得することによって行われる。その際、ＣＰＵ１２１はＡＦ評価値のピークが見つかるごとにそれを記憶し、サンプリング処理が終了する段階でピークに対応する位置として記憶している位置を合焦位置と特定する。
【００４４】
ＣＰＵ１２１は、サンプリング範囲の全域に渡ってサンプリングを終了するとＣＣＤ−ＡＦが終了したと判断し（ステップ９）、合焦位置として特定されている位置（記憶している位置）にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させて合焦位置の検出を終了する（ステップ１０）。その後、レリーズキーが全押しされて上記センサーＲＬ−２がＯＮとなると、ＣＰＵ１２１は撮影動作を行い、被写体の画像データを取り込み所定の処理をしてＰＣカード１５０に記録する。
【００４５】
図１１は、以上の動作例をまとめて説明するための図であり、縦軸はコントラスト（ＡＦ評価値）、横軸はレンズ位置（至近〜無限遠）を示している。まず、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦにより概略の合焦位置を求め、次いでその概略の合焦位置の近傍で設定されたサンプリング条件（サンプリング範囲、サンプリング間隔（サンプリングポイント数）、サンプリング開始位置等）に基づいてＣＣＤ−ＡＦ方式によりサンプリングを行い、最終的な合焦位置を検出する。
【００４６】
本実施の形態によれば、外部センサー１３６及びＣＰＵ１２１により求められた合焦位置近傍へフォーカスレンズ系１０１ａを移動させた後、ＩＰＰ１０７及びＣＰＵ１２１によりその合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって合焦位置を求め、この位置を最終的に合焦位置として決定するので、短時間でかつ正確に合焦位置を検出することができる。
【００４７】
また、測温センサー１３７による測定温度に応じてサンプリング条件が設定されるので、高温又は低温の環境下でも合焦位置を高精度に検出することができ、レンズ系１０１（ズームレンズ系１０１ｂ）の焦点距離若しくはＦ値又はＣＣＤ１０３の記録画素数に応じてサンプリング条件が設定されるので、合焦位置検出の精度と速度とを高次元で両立させることができる。このとき、具体的なサンプリング条件として、サンプリング範囲、サンプリング間隔若しくはサンプリング開始位置、又は受光面１０３１におけるＡＦエリア１０３２が設定されることにより、合焦位置検出の精度及び速度を非常に効率よくバランスさせることが可能となっている。
【００４８】
さらに、本実施の形態に係るデジタルカメラ１００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用いているので、小型化、低コスト化及び処理の簡略化を図ることができる。
【００４９】
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、自動合焦装置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、パソコン等の携帯型情報端末機器にも適用可能である。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、第１の合焦位置検出手段により求められた合焦位置近傍へフォーカスレンズを移動させた後、第２の合焦位置検出手段によりその合焦位置近傍を含む範囲でサンプリングを行うことによって合焦位置を求め、この位置を最終的に合焦位置として検出するので、短時間でかつ正確に合焦位置を特定することができる。すなわち、第１の合焦位置検出手段により被写体までの距離を三角測量に基づいて高速に測定し、暫定的に合焦位置を把握した後に、第２の合焦位置検出手段によりその概略の合焦位置の近傍のみでサンプリングを行い合焦位置を高精度に求めることによって、合焦位置が短時間で正確に検出される。
【００５１】
特に請求項２に係る発明によれば、測温手段による測定温度に応じてサンプリング条件が設定されるので、高温又は低温の環境下でも合焦位置を高精度に検出することができる。
【００５２】
また、請求項３に係る発明によれば、レンズ系の焦点距離若しくはＦ値又は撮像手段の記録画素数に応じてサンプリング条件が設定されるので、合焦位置検出の精度と速度とを高次元で両立させることができ、そのための具体的なサンプリング条件としては、請求項４に係る発明におけるように、第２の合焦位置検出手段によるサンプリングのサンプリング範囲、サンプリング間隔若しくはサンプリング開始位置、又は受光面においてサンプリングに使用される領域（サンプリング周期）を挙げることができる。
【００５３】
さらに、請求項５又は請求項６に係る発明によれば、請求項１乃至請求項４のいずれかに係る発明の効果をデジタルカメラ又は携帯型情報端末において得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るデジタルカメラの概略構成を示す図である。
【図２】パルスモータのパルス数Ｚｐ（モータ等差１８分割）とズームレンズ系のレンズ繰出し量（ｍｍ）と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出し量（ｍｍ）と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図である。
【図７】デジタルカメラのＡＦに関する動作例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図である。
【図１１】図７の動作例を説明するための図を示す。
【図１２】従来のＣＣＤ−ＡＦ方式の一例を示す説明図である。
【図１３】従来のＣＣＤ−ＡＦ方式の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
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
１０３    ＣＣＤ（撮像手段）
１０７    ＩＰＰ
１２１    ＣＰＵ
１３６    外部ＡＦセンサー
１３７    温度センサー
【図１】
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【図２】
2004151183.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004151183.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004151183.tif 000008
【図７】
2004151183.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004151183.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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