(57)【要約】　　　（修正有）【課題】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。【解決手段】撮像手段１０３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する第１の合焦位置検出手段１２１と、撮像手段１０３を使用し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２の合焦位置検出手段１２１とを備え、第１の合焦位置検出手段１２１で検出された合焦位置近傍へのフォーカスレンズの移動後に、さらに、合焦位置近傍において、第２の合焦位置検出手段１２１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、絞りを切り換える絞り制御手段により設定されたレンズ系１０１の絞り値又は画像を記録する際の撮像手段１０３の記録画素数を設定する記録画素数設定手段により設定された記録画素数に応じて、第２の合焦位置検出手段１２１のサンプリング条件を設定する。【選択図】　図１
2004085964.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の合焦位置検出手段と、
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で検出された合焦位置近傍へのフォーカスレンズの移動後に、さらに、前記合焦位置近傍において、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自動合焦装置であって、
絞りを切り換える絞り制御手段により設定された前記レンズ系の絞り値又は画像を記録する際の前記撮像手段の記録画素数を設定する記録画素数設定手段により設定された前記記録画素数に応じて、前記第２の合焦位置検出手段のサンプリング条件を設定することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
前記サンプリング条件は、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であ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】
前記レンズ系の絞りが小さい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合には、前記サンプリング範囲を狭く設定することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記レンズ系の絞りが大きい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合には、前記サンプリング範囲を広く設定することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦装置。
【請求項５】
前記サンプリング条件は、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であ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６】
前記レンズ系の絞りが小さい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合には、前記サンプリング間隔を粗く設定することを特徴とする請求項５に記載の自動合焦装置。
【請求項７】
前記レンズ系の絞りが大きい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合には、前記サンプリング間隔を細かく設定することを特徴とする請求項５に記載の自動合焦装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の自動合焦装置が適用されたことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の自動合焦装置が適用されたことを特徴とする携帯情報入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、携帯情報入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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（例えば、特許文献１参照）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。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４９２６７号公報（第１図）。
【０００４】
【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、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。
【０００５】
上述の問題を解決するために、図１３（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１３（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。
【０００６】
また、ＣＣＤ−ＡＦ方式は、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、反射している看板など）があると、ピントの山を発見できず、疑合焦してしまうという問題がある。さらに、暗い場合にも、誤合焦の可能性があるという問題がある。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。
【０００７】
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、絞り値、許容錯乱円（記録画素数）により必要とされる精度が異なる。
【０００８】
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を目的とする。
【０００９】
【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、前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用しかつ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の合焦位置検出手段と、前記撮像手段を使用しかつ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で検出された合焦位置近傍へのフォーカスレンズの移動後さらに前記合焦位置近傍で前記第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自動合焦装置であって、
絞りを切り換える絞り制御手段により設定された前記レンズ系の絞り値又は画像を記録する際の前記撮像手段の記録画素数を設定する記録画素数設定手段により設定された前記記録画素数に応じて前記第２の合焦位置検出手段のサンプリング条件を設定するものである。
【００１０】
上記発明によれば、第１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、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出する。フォーカスレンズ系を含むレンズ系は、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する。フォーカスレンズは第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置近傍へ移動され、第２の合焦位置検出手段は、撮像手段を使用して、レンズ系の移動による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、その合焦位置近傍での第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、最終的な合焦位置が決定される。
【００１１】
その際、第２の合焦位置検出手段はそのサンプリング条件を、絞りを切り換える絞り制御手段により設定されたレンズ系の絞り値又は画像を記録する際の撮像手段の記録画素数を設定する記録画素数設定手段により設定された記録画素数に応じて設定する。
【００１２】
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、前記サンプリング条件が、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であることとした。この発明によれば、サンプリング条件として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が変更される。
【００１３】
また、請求項３にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合には、前記サンプリング範囲を狭く設定するものである。この発明によれば、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数が少ない場合、サンプリング範囲が狭く設定される。
【００１４】
また、請求項４にかかる発明は、請求項２にかかる発明において、前記レンズ系の絞りが大きい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合には、前記サンプリング範囲を広く設定するものである。この発明によれば、レンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数が多い場合、サンプリング範囲が広く設定される。
【００１５】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、前記サンプリング条件が、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である。この発明によれば、サンプリング条件として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が変更される。
【００１６】
また、請求項６にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、前記レンズ系の絞りが小さい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合には、前記サンプリング間隔を粗く設定するものである。この発明によれば、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数が少ない場合、サンプリング間隔が粗く設定される。
【００１７】
また、請求項７にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、前記レンズ系の絞りが大きい場合又は前記記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合には、前記サンプリング間隔を細かく設定するものである。この発明によれば、レンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数が多い場合、サンプリング間隔が細かく設定される。
【００１８】
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項にかかる自動合焦装置をデジタルカメラに適用したものである。
【００１９】
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項にかかる自動合焦装置を携帯情報入力装置に適用したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
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、携帯情報入力装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかか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、絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２、ＣＣＤ（撮像手段）１０３、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。そのモータドライバ１３５は絞りを切り換える絞り制御手段の一部としての役割を有する。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１０５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。
【００２７】
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）とに分けて各種処理、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
表示部１２２は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＥＬ等で構成されており、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，機能選択、撮影指示、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。具体的には、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、ＣＣＤ１０３の記録画素（１８００×１２００、９００×６００、および６４０×４８０のいずれか）を設定するためのキー等を備えている。その操作部１２３は、画像を記録する際の撮像手段の記録画素数を設定する記録画素数設定手段としての役割を有する。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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・Ｇ・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、Ｒ・Ｇ・Ｂ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。
【００３５】
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。
【００３６】
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（光電変換手段）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、レンズ１５１から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により被写体の距離ｄを算出し、ＣＰＵ１２１に出力する。
【００３７】
本明細書においては、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。
【００３８】
つぎに、上記構成のデジタルカメラのＡＦに関する動作例を説明する。
（動作例）
デジタルカメラのＡＦに関する動作例を図７〜図１０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に関する動作例を説明するためのフローチャートである。
【００３９】
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、外部ＡＦ測距処理を行う（ステップＳ２）。すなわち、ＣＰＵ１２１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する第１の合焦位置検出手段として機能する。
【００４０】
次に、ＣＰＵ１２１は、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置、レンズ系１０１の絞り、および、設定された記録画素数を判定して（ステップＳ３）、ズームレンズ系１０１ｂのズーム位置（焦点距離）、レンズ系の絞り値（Ｆ値）、および記録時の画素数に応じてＣＣＤ−ＡＦのサンプリング条件を設定する（ステップＳ４）。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。
【００４１】
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１０１ｂのズーム位置（焦点距離）、レンズ系の絞り値（Ｆ値）、および、記録時の画素数に応じて，▲１▼〜▲３▼のサンプリング条件の１又は複数を設定する。
【００４２】
▲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、Ｆ値、画素数に応じて、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、小絞り、または、低画素数設定の場合は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、開放絞り、高画素数設定の場合には、ＣＣＤ−ＡＦのサンプリング幅を広く設定する。
【００４３】
▲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分割と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。
【００４４】
▲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。小絞りおよび低画素数設定の場合も深度が深くなるため同様にＣＣＤ−ＡＦの高速化が図れる。
【００４５】
次に、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（ステップＳ５）。ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）としては、例えば、設定されたサンプリング範囲の中心が外部ＡＦによる合焦位置として求めることができる。
【００４６】
すなわち、外部ＡＦによる合レンズ系の合焦位置をＦａｆ、サンプリング範囲をＦｓａｍｐとすれば、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置Ｆｓｔａｒｔは、Ｆｓｔａｒｔ＝Ｆａｆ−Ｆｓａｍｐ／２となる。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Ｓ６）。
【００４７】
そして、ＣＰＵ１２１はＣＣＤ−ＡＦをスタートさせる（ステップＳ７）。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。
【００４８】
ステップＳ８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、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Ｓ９）。
【００４９】
すなわち、ＣＰＵ１２１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する第２の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段としての役割と、第１の合焦位置検出手段で検出された合焦位置近傍へのフォーカスレンズの移動後に、さらに、合焦位置近傍において、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役割とを有する。
【００５０】
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。
【００５１】
図１１は上記動作例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、最終的な合焦位置を決定する。
【００５２】
以上説明したように、本発明の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、Ｆ値、設定画素数に応じて、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、Ｆ値、設定画素数に応じて、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。
【００５３】
また、本発明の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、Ｆ値、設定画素数に応じて適切な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。
【００５４】
また、本発明の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。
【００５５】
また、本発明の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。
【００５６】
また、本発明の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。
【００５７】
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。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１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系を含むレンズ系と、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、前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用しかつ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の合焦位置検出手段と、前記撮像手段を使用しかつ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で検出された合焦位置近傍へのフォーカスレンズの移動後さらに前記合焦位置近傍で前記第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ときに、絞りを切り換える絞り制御手段により設定された前記レンズ系の絞り値又は画像を記録する際の前記撮像手段の記録画素数を設定する記録画素数設定手段により設定された前記記録画素数に応じて前記第２の合焦位置検出手段のサンプリング条件を設定するものであるから、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００５９】
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、サンプリング条件として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変更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。
【００６０】
また、請求項３にかかる自動合焦装置によれば、請求項２にかかる自動合焦装置において、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合にはサンプリング範囲を狭く設定することとしたので、請求項２にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数が少ない場合にも高速な合焦位置の検出を行うことが可能となる。
【００６１】
また、請求項４にかかる自動合焦装置によれば、請求項２にかかる自動合焦装置において、レンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合には、サンプリング範囲を広く設定することとしたので、請求項２にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数が多い場合にも高精度な合焦位置の検出を行うことが可能となる。
【００６２】
また、請求項５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、サンプリング条件として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変更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。
【００６３】
また、請求項６にかかる自動合焦装置によれば、請求項５にかかる自動合焦装置において、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数設定手段により設定された記録画素数が少ない場合にはサンプリング間隔を粗く設定することとしたので、請求項５にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レンズ系の絞りが小さい場合又は記録画素数が少ない場合にも高速な合焦位置の検出を行うことが可能となる。
【００６４】
また、請求項７にかかる自動合焦装置によれば、請求項５にかかる自動合焦装置において、レンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数設定手段により設定された記録画素数が多い場合にはサンプリング間隔を細かく設定することとしたので、請求項５にかかる自動合焦装置の効果に加えてレンズ系の絞りが大きい場合又は記録画素数が多い場合にも高精度な合焦位置の検出を行うことが可能となる。
【００６５】
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項にかかる自動合焦装置を適用することとしたので、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【００６６】
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項にかかる自動合焦装置を適用することとしたので、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の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）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２を説明するための説明図を示す。
【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
１０２　オートフォーカス等を含むメカ機構
１０３　ＣＣＤ（撮像手段）
１１１　ＲＡＭ（内部メモリ）
１２１　ＣＰＵ（第１の合焦検出手段、第２の合焦検出手段）
１２３　操作部（記録画素数設定手段）
１３５　モータドライバ（絞り制御手段）
１３６　外部ＡＦセンサー（第１の合焦検出手段）
１０８１　ＡＦ評価値回路（第２の合焦位置検出手段）
【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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