(57)【要約】【課題】高速で高精度な合焦結果を得る山登り式、位相差式併用の自動合焦装置を提供すること。【解決手段】被写体を電気的に撮像するための撮像レンズ１０１と、この撮像レンズから得られる画像データを評価する信号評価部１０８と、この信号評価部１０８にて評価した評価値が極値になるよう撮影レンズを駆動して合焦させる山登り式合焦手段と、被写体光を１対の像として再結像させるＡＦ光学系１１０と、この１対の像を電気信号に変換する位相差ＡＦセンサ１１１とによって、１対の像の相対位置関係から焦点ずれ量を算出する演算部１１３を有する位相差式焦点検出手段とによって、前記演算部１１３にて算出した焦点ずれ量が所定の範囲内か否かを判定する評価・合焦判定部１１４と、前記演算部１１３にて算出した焦点ずれ量の結果に基づいて、山登り式合焦手段の作動を判定する構成である。【選択図】図１
2004191674.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、
前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、
前記第２の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第２の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする自動合焦装置。
【請求項３】
前記１対の像の一方と他方の照合度を判定する照合度判定手段と、前記変換手段から入力する入力信号の大きさを判定する信号量判定手段とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の自動合焦装置。
【請求項４】
前記第1の合焦手段又は前記第２の合焦手段の少なくとも作動前に、前記照合判定手段と信号量判定手段の少なくとも一方の評価に対応して前記第1の合焦手段及び前記第2の合焦手段を同時に作動することを特徴とする請求項３記載の自動合焦装置。
【請求項５】
前記照合度判定手段にて前記１対の像の一方と他方の照合度が設定する所定の範囲より小さいとの判定、または前記信号量判定手段から設定する所定の信号量より小さいとの判定に基づいて前記第1の合焦手段および第2の合焦手段を作動することを特徴とする請求項４記載の自動合焦装置。
【請求項６】
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、
前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする撮影装置。
【請求項７】
被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、
前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、
前記第２の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第２の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子カメラ、ビデオカメラ等の電気的に被写体を撮影する機器における自動合焦装置及び撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、被写体を撮影する際に自動合焦装置にてピントを合せ、良好な画像を得る電子カメラ等が開発されている。この自動合焦装置の方式には何種類かの方法があり、例えば、特許文献１の如くビデオカメラ等で用いられる山登り式、特許文献２に示す如く一眼レフカメラ等で用いられる位相差式が用いられている。
【０００３】
この山登り式と位相差式について図７乃至図１０にて説明する。
【０００４】
図７は山登り式自動合焦装置のブロック図であり、図８はフォーカスレンズ位置と焦点評価信号との関係を表す図である。図９は位相差式の自動合焦装置の構成図であり、図１０は撮影レンズとＡＦモジュールの構成図である。
【０００５】
山登り式の自動合焦装置は、図７に示す如く被写体を撮像する光電変換素子５０１からの映像信号をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）５０２を通し高周波成分を取り出し、レンズ駆動制御部５０４により微少ステップでレンズを駆動しながら高周波信号を得る。同時に信号評価部５０３で合焦かどうかを評価し、その結果により合焦で無ければ更に駆動を続ける。
【０００６】
焦点ずれ量が大きいと光電変換素子５０１上の像はぼけているので、取り出した高周波信号の振幅も小さい、しかし、レンズが駆動され合焦地点に近づくにつれ光電変換素子５０１上の像はピントが合ってくるので高周波信号の振幅も大きくなる。図７に示す通りＰ１からレンズ駆動がスタートすると合焦点Ｐ２に近づくにつれ信号振幅は増加する。そして、合焦点Ｐ２を通り越すと再び像はぼけるので、信号振幅は小さくなる。小さくなるとレンズを逆方向に駆動しＰ２点へ戻り合焦に至る。これが山登り式の基本動作である。
【０００７】
次に位相差式の自動合焦装置について説明すると、図９に示すように撮像用光電変換素子７０４と等価の位置に位相差検出用ＡＦ光学モジュール７０１を配置し、光路の被写体側には撮影レンズ７０２を配置し、この撮影レンズ７０２を通過する光をプリズム７０３にて撮像用光電変換素子７０４とＡＦ光学モジュール７０１へ分割する。このプリズムで被写体光を位相差ＡＦ用、撮像用に分割する。
【０００８】
ＡＦ光学モジュール７０１について更に詳述すると、図１０に示す如く基本構成は視野マスク８０１、コンデンサレンズ８０２，絞りマスク８０３、再結像レンズ８０４、位相差用光電変換素子８０５で構成し、撮影レンズ７０２の特定の射出面を通過した光束８０６a、８０６ｂは図１０のように１対の像として光電変換素子８０５上に結像する。
【０００９】
そして、光電変換素子８０５上に表示された一対の像の一方と他方の像間隔により合焦をすることができる。
【００１０】
すなわち、ＡＦ光学モジュールの設計により合焦時の像間隔が決まり、焦点ずれが前ピンの場合には像間隔が広がり、後ピンの場合は像間隔が狭くなる。設計上決まる合焦時の像間隔と焦点ずれ時の像間隔の差から、焦点ずれ量とずれ方向が算出され、撮影レンズ７０２を駆動して合焦状態を得ることができる。
【００１１】
かくして、これら山登り式の合焦装置や位相差式の合焦装置により、ピントの合った画像を撮影することができる。
【００１２】
〔特許文献１〕
特開平７−１４３３８１号公報
〔特許文献２〕
特開２００１−４２２０６号公報
【００１３】
【発明が解決する課題】
しかしながら、それぞれの山登り方式と位相差式の合焦装置には、長所と短所がある。山登り式については、長所として撮像用素子そのものの出力信号を加工して使用するため、合焦装置の結果と実際の撮像した映像のずれが発生しにくく、撮像素子の取り付け誤差のばらつきによるピントの影響をうち消すことが出来る。しかし、短所としてレンズを微少ステップで駆動しながら撮像を行い焦点ずれ信号を得るので、撮像タイミングとの関係であまり駆動速度を上げることができないとともに、図８で示したように信号のピーク位置を探すことになるので必ず合焦ポイントを通りすぎなければならず、合焦までに時間がかかる問題がある。
【００１４】
また、位相差式については、合焦装置の光電変換素子は多くてもせいぜい数百画素であり撮像用素子と比べると圧倒的に少ないためデータの読み出しに時間がかからない。また、ピントのずれ量をダイレクトに検出できるので、直接合焦点にレンズを駆動することが出来、山登り式より高速に合焦が得られる。しかし、その短所として、撮像用素子と別素子で検出する位相差式においてはおけるピント精度が焦点検出用素子に依存してしまい、素子によっては撮像結果のピントは必ずしも適正ではない問題がある。
【００１５】
本発明は叙上に鑑みて鋭意研究の結果完成されたものであり、その目的は、高速で高精度な合焦結果を得る山登り式合焦装置と位相差式合焦装置を併用した自動合焦装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動合焦装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【００１７】
本発明の自動合焦装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、前記第２の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第２の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の自動合焦装置は、前記１対の像の一方と他方の照合度を判定する照合度判定手段と、前記変換手段から入力する入力信号の大きさを判定する信号量判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の自動合焦装置は、前記第1の合焦手段又は前記第２の合焦手段の作動前に、前記照合判定手段と信号量判定手段の少なくとも一方の評価に対応して前記第1の合焦手段及び前記第2の合焦手段を同時に作動することを特徴とする。
【００２０】
本発明の自動合焦装置は、前記照合度判定手段にて前記１対の像の一方と他方の照合度が設定する所定の範囲より小さいとの判定、または前記信号量判定手段から設定する所定の信号量より小さいとの判定に基づいて前記第1の合焦手段および第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【００２１】
本発明の撮影装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、前記演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して第1の合焦手段または第2の合焦手段を作動することを特徴とする。
【００２２】
本発明の撮影装置は、被写体を撮影レンズを介して電気的に撮像するための撮像手段と、該撮像手段から得られる画像データを評価する評価手段と、該評価手段にて評価した評価値に基づいて合焦を行う第1の合焦手段と、前記撮影レンズを介した被写体像を１対の像として再結像する光学手段と、該１対の像に関する光量分布を検出し電気信号に変換する変換手段と、該変換手段の検出結果に基づいて前記撮影レンズの焦点ずれ量を検出する演算手段とを有し、前記焦点ずれ量に基づいて合焦を行う第２の合焦手段とを備え、前記第２の合焦手段を作動した後、前記演算手段により算出した焦点ずれ量に応じて、第２の合焦手段から第1の合焦手段に切り替えることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（自動合焦装置）
以下、図でもって本発明の実施例を説明する。
【００２４】
図１は、本発明における自動合焦装置を搭載した撮像装置のブロック図である。
【００２５】
まず、被写体からの光は撮影レンズ１０１を通過し、プリズム１０２にて撮像用光電変換素子１０３とＡＦ光学系１１０とに分割される。なお、光の分割比はカメラ等の撮像装置の仕様に応じて変えるが、ここでは５：５の均等分割にする。分割比を変えると光の増加した方には光に対する装置の反応が高くなり、光が減少した方は反応が低下することになる。
【００２６】
ここで、光の分割経路の一方である撮像用光電変換素子１０３側の制御について述べる。
【００２７】
駆動信号を送出して光電変換動作及び信号の取出しの制御を行う光電変換素子駆動部１０４と、実際に撮影を行った際に、撮像用光電変換素子１０３の信号をＡＤ変換後デジタルデータとして画像処理を行いメモリに記憶する画像処理・記憶部１０５と、撮像用光電変換素子１０３から高周波信号を抽出する高周波抽出部１０６とをＣＣＤエリアセンサやＣＭＯＳエリアセンサ等からなる撮像用光電変換素子１０３に接続する。
【００２８】
また、前記高周波抽出部１０６から抽出された高周波の出力を増加方向または減少方向であるのかを評価する信号評価部１０８を高周波抽出部１０６に接続し、光電変換素子駆動部１０４と画像処理・記憶部１０５に双方を総合的にコントロールする撮影コントロール部１０７を接続し、このコントロール部１０７に撮像装置が撮影動作の間被写体の画像を表示するモニター表示１０９を接続する。
【００２９】
さらに、前記コントロール部１０７と前記信号評価部１０８にピント位置を総合的に評価するピント制御部１１５を接続し、このピント制御部１１５に撮影レンズ１０１を移動するレンズ駆動制御部１１６が接続されている。
【００３０】
かくして上記構成によれば、被写体からの光をプリズム１０２を介して撮像用光電変換素子１０３に入射し、撮像用光電変換素子１０３にて信号に変換し、被写体の画像をモニター表示１０９に表示するとともに、高周波信号抽出部１０６にて高周波信号が抽出し、信号評価部１０８にて出力を評価し、その結果をピント制御部１１５に送信し、山登り式の合焦を行うことができ、撮影時には画像処理・記録部１０５等により画像を記録することができる。
【００３１】
次に、光の他方の分割経路であるＡＦ光学系１１０側について詳述する。
【００３２】
プリズム１０２により分割した光をＡＦ光学系１１０に入射し、位相差用ＡＦセンサ１１１に結像させる。
【００３３】
その構成は図９に示す従来の構成と同様であり、ＡＦ光学系１１０が従来の視野マスク８０１，コンデンサレンズ８０２，絞りマスク８０３及び再結像レンズ８０４とを組み合わせた構成であり、位相差ＡＦセンサ１１１が光電変換素子８０５である。なお、これらの部材がＡＦ光学系１１０および位相差ＡＦセンサ１１１のどちらに属するかは適宜変更可能である。
【００３４】
位相差ＡＦセンサ１１１はＣＣＤやＣＭＯＳのラインセンサ、エリアセンサ等からなりセンサ制御部１１２に接続し、このセンサ制御部１１２に送出される駆動信号で動作する。
【００３５】
また、位相差ＡＦセンサ１１１には、センサ制御部１１２の他に像間隔を算出する演算部１１３も接続し、この演算部１１３に焦点ずれ量及びセンサ制御部１１２に入射される光の光量分布状態等を算出する演算部１１３を接続し、この演算部１１３にて算出する光量分布等の結果から焦点ずれ量がノイズ等の影響を受けてどの程度誤差があるのかを評価するとともに、評価の結果焦点ずれ量の合焦の範囲内であるかの判定もする評価・合焦判定部１１４を接続し、この評価・合焦判定部１１４と前記センサ制御部１１２とに前記ピント制御部１１５を接続し、さらにこのピント制御部１１５にレンズ駆動制御部１１６を接続して、評価・合焦判定部１１４の判定結果に基づいて前記ピント制御部１１６にてレンズを駆動し、位相差式の合焦を行うことができる。
【００３６】
なお、評価・合焦判定部１１４にて、焦点ずれ量及び焦点ずれ量の評価を行っているが、独立して行うようにしてもよい。
【００３７】
ここで、前記した像間隔の求め方及び焦点ずれ量の評価について説明する。
【００３８】
位相差式焦点検出装置では再結像レンズで２分割した同一像がセンサ上に結像し、位相差ＡＦセンサ１１１で出力されたそれぞれの出力データをＡｉ、Ｂｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。同一像が結像されているので、Ａデータ列とＢデータ列はどこかの部分で一致する。それを式１の計算で探し出し、一致したときの像間隔を求める。
【００３９】
ＳＸｊ＝ΣＡｋ＋ｌ−Ｂｊ＋ｌ    （ｌ＝０〜ｍ、ｊ＝１〜ｍｍ）      式１
式１はＡ列データのｋ番目からｍ個分を１データずつＢ列の１番目のデータから差し引いてその結果を加算している。ｍ個分終了した時点でＳＸがひとつ求まる。次にＡ列データは同じままで、Ｂ列データの開始位置を１データシフトしてｍ個分同様に差し引き、結果を加算する。これをｍｍ回繰り返す。Ａ列のデータｍ個分の領域がＢ列のデータと一致すると、そのときのＳＸ値は理想状態ではゼロになり、このときのｍｍの値が間接的に像間隔を表す。なお、ＳＸ値は一致するとゼロになると述べたがセンサノイズ等の誤差要因によってゼロにはならない。従って最小値の部分を一致点と見る。
【００４０】
ｍｍの値はセンサデータ１画素ピッチで決まる分解能でしかない、これでは焦点検出精度に不十分であるので、ｍｍのＳＸ値、ｍｍ前後のＳＸ値で補間演算を行い、精度を高める。なお、補間演算式については省略する。
【００４１】
なお、本発明では判定結果に応じて山登り式合焦装置を動作させるか位相差式の結果を採用するかの判定にも使用する。判定のもととなる判定値はＳＸ値から求める。
【００４２】
図２はＳＸ値の変化を表すグラフである。
【００４３】
ｍｍの総数は７で、ｍｍ=３で最小を示す例である。判定値は図中のｋｍａｘ、ｓｘｍｉｎである。被写体にコントラストがありセンサ信号が十分に得られるような被写体ではｋｍａｘは大きくなり、ｓｘｍｉｎは小さくなる。被写体が低コントラストであったり暗くなったりするとセンサ信号が十分では無くなり、ｋｍａｘは小さくｓｘｍｉｎは大きくなる。また被写体の状態によってはｓｘｍｉｎが小さいものの、ｋｍａｘも小さい場合もある。
【００４４】
したがって、ｋｍａｘまたはｓｘｍｉｎの判定値より被写体からの光によりセンサ信号やコントラスト等が十分に得られると焦点ずれ量の算出誤差の大きさは小さくなり、逆にセンサ信号やコントラスト等が十分に得られていなければ焦点ずれ量の算出誤差の大きさは大きくなることから、焦点ずれ量の誤差が大きいか否かの評価にｋｍａｘ及びｓｘｍｉｎを用いる。
【００４５】
ここで、上記山登り式合焦装置と位相差式合焦装置を併用した本発明の焦点検出動作についてフローチャートを使って説明する。図３は本発明の基本動作のフローチャートである。
【００４６】
まず、位相差用ＡＦセンサ１１１にて入射する光の蓄積動作を行い（ステップ３０１）、センサデータを得る（ステップ３０２）。そのデータから上述した式１によりＳＸ値を演算部１１３にて算出し（ステップ３０３）、この算出したＳＸ値から焦点ずれ量、ｓｘｍｉｎ及びｋｍａｘを抽出し、ｓｘｍｉｎから位相差ＡＦセンサ１１１に入射した一対の光の一方と他方の光の照合度を判定し（ステップ３０４）、ｋｍａｘより光の入射量からセンサ信号が十分得られているかの判定（ステップ３０５）をおこなう。本実施例ではｓｘｍｉｎが５０以上またはｋｍａｘが１５０以下で不能フラグをセット（ステップ３０６）する。不能時の処理は後述する。
【００４７】
不能で無い場合はステップ３０７へ進み、合焦かどうかの判定をピント制御部１１５にて行う。ここでは焦点ずれ量が、装着レンズの（開放焦点深度／２）以内であれば合焦とする。開放焦点深度とは装着レンズの開放絞り値に最小錯乱円を乗じた値で一般的にいわれている。３５ｍｍフィルムの場合最小錯乱円は約３０μｍといわれるが、デジタルカメラの場合、撮像素子の画素サイズでいわれる場合が多い。
【００４８】
この焦点深度内にピント位置がくればピントのボケを写真上で感じない範囲である。しかし、前後のボケ具合が異なるので、焦点検出装置の検出精度はできるだけ深度の中心を狙うのが望ましい。従って本実施例では１／２の深度で判定している。もっと厳しくするならば１／３、１／４としても良い。
【００４９】
ステップ４０７で合焦と判定できれば合焦フラグをセットし（ステップ３０８）、焦点検出動作は終了する。
【００５０】
一方、合焦ではない場合は、ステップ３０９にてこのまま位相差式の焦点検出結果を基にレンズ駆動制御部１１６にてレンズを駆動するか、山登り式に切り替えるかをピント制御手段１１６にて判定する。その判定基準は開放焦点深度にて評価し、開放焦点深度が焦点ずれ量より小さければ山登り式合焦装置を起動する（ステップ３１３）。
【００５１】
これは、最初から合焦であればレンズ駆動させる必要は無いが、レンズ駆動させるならば山登り式合焦装置でしっかりピントのピークをつかもうという目的によるものである。ただし、駆動量が多くなる場合は合焦近くまでは速度の速い位相差式でＡＦを行うとよく、そのためステップ３０９でＮＯと判定されれば、位相差式の焦点ずれ量の結果からレンズ駆動制御部１１６にてレンズ駆動を行い、最初のステップへ戻り位相差式の焦点検出を続行し（ステップ３１０、３１１、３１２）、上記ステップを再び繰り返すことで、位相差式の合焦から山登り式の合焦への切り替えや位相差式の合焦から位相差式及び山登り式の合焦への切り替えが行われる。
【００５２】
なお、上述のように判定基準を開放焦点深度としたが、位相差式、山登り式それぞれの検出精度に応じて開放焦点深度を２倍、３倍にして精度を高めてもよい。
【００５３】
そして、好ましくは、合焦する際に初めは位相差式行い、最後の合焦点付近のみ山登り式の合焦動作することによって、合焦時間の短縮化をすることができる。
【００５４】
次に位相差式焦点検出結果が不能の場合の処理について述べる。
【００５５】
不能な場合には、レンズを動作させながら焦点検出動作も同時に行う、不能サーチ駆動を行う。この場合は位相差式と山登り式を両方とも作動させて、焦点検出確率を高める。
【００５６】
すなわち、山登り式合焦装置を用いることで、合焦点までのレンズ移動方向を知ることがきるとともに、位相差式の合焦装置にて、すばやく合焦点までのレンズの移動距離を判定し、所要の合焦点を得ることができる。
【００５７】
不能サーチ中に位相差の結果が求まれば図３、あるいは図５のフローで示した流れに制御を移行させる。
【００５８】
山登り式合焦装置については従来の図６および図７で説明した動作をおこなうのでここでの動作の説明は省略する。
【００５９】
なお、山登り式合焦装置を動作している間に、焦点ずれ量と開放焦点深度の関係がステップ３０７の関係になったことがピント制御部１１５で判定された場合に、再び位相差式の合焦装置を作動させるようにすることもできる。
【００６０】
かくして、上記構成の自動合焦装置によれば、被写体からの光をプリズム１０２で分割し、位相差ＡＦセンサ１１１に入射させ、焦点ずれ量を演算部１１３にて算出し、この算出結果から山登り式の合焦を行うかどうかの判断をピント制御部１１５にて行うことで、レンズの合焦速度を向上させることができるとともに、合焦の精度も向上することができ、操作者にとって使い勝手の向上した自動合焦装置を提供することができた。
【００６１】
次に、本発明の他の実施例について図にて説明する。図４および図５は本発明の他の基本動作フローである。
【００６２】
なお、図３と同一ステップを行うものには同一符号を付す。
【００６３】
図４のフローにおいては、ほとんどの処理フローが図３と同じであるが、ステップ３０７で合焦判定をおこない、ステップ３０９で位相差、山登り選択判定を行う前にステップ４０１として焦点ずれ量の誤差の程度の評価を再び行っている。この判定は、焦点ずれ量の誤差の程度が所定範囲より小さい場合、あえて山登り式合焦装置を起動せず位相差の結果で合焦点までレンズを駆動するものである。この判定を追加するといたずらに時間をかけることなく、精度も落とさずに合焦させることができる。実施例では判定基準をｋｍａｘが５００以上、ｓｘｍｉｎが２０以下の両方を満足する場合とした。この値も各焦点検出装置の能力に応じて最良の値を選択すればよい。
【００６４】
また、図５では図４に別の処理を加えたものであり、ステップ３１１でレンズが駆動されているか判定した後、駆動中であればステップ４０２で残り駆動パルス数が開放焦点深度未満であれば山登り式合焦装置を動作させるものである。図３では位相差式の結果でのみ判定していたが、残り駆動パルスでも山登り式の起動判定を行うことができる。
【００６５】
すなわち、残り駆動パルスによって、合焦点までのレンズの残り移動量が判定され、この残りの移動量が開放焦点深度未満であれば山登り式の合焦動作をさせることなく、位相差式の合焦動作を行うものである。
【００６６】
したがって、合焦時間を短くすることができ操作者にとっては、すぐに被写体を撮影する状態にすることができるものである。この構成を図３に対してステップ４０２を追加することもできる。
【００６７】
なお、上述したフローにおいてステップ３０９でＮＯと判定され、最初へ戻り繰り返す場合に、最初からステップ３０９までのステップを複数行っても合焦点が特定されない場合は、所要の回数に達したらステップ３１３に進むように設定することができる。
【００６８】
また、ステップ３０７にて合焦と判断された後に、さらに焦点ずれ量を小さくしたい場合に、ステップ３１２に進むようにすることもできる。
【００６９】
かくして、本発明の合焦装置によれば、演算部１１３にて算出した焦点ずれ量に対応して山登り式合焦手段の作動を行うか否かの判定をする評価・合焦判定部１１４を備えたことで、位相差式焦点検出結果が合焦であれば、合焦動作をせずともよく、位相差式合焦手段にて合焦近傍になれば山登り式合焦装置を起動することにより合焦点の精度を高めることができると共に、合焦速度を向上させることができる。
【００７０】
また、位相差式焦点検出結果が不能の場合は、不能サーチ駆動時に位相差式、山登り式を同時に動作させ検出確率を上げることができる。
【００７１】
このように、位相差式焦点検出結果をもとに、位相差式と山登り式を状況に応じて組み合わせることにより、高速で精度の良い焦点検出装置とすることができる。
【００７２】
（撮影装置）
次に本発明の撮影装置について図６でもって説明する。
【００７３】
図６は本発明の撮影装置を示すカメラの上面図であり、（ａ）は電源ＯＦＦ時、（Ｂ）は電源ＯＮ時、（Ｃ）は被写体に対応してレンズが繰り出された時である。
【００７４】
カメラ上面４０１には、レリーズボタン４０６，メインスイッチ４０７，表示パネル４０２，メニューボタン４０４，ストロボモードボタン４０３が設けられている。メニューボタン４０４を押すと、表示パネル４０２には順番に露出補正モード，セルフモード，ロングタイム（ＬＴ）モードおよびＭＦ／ＡＦ設定のモードが表示され各モードを選択することができる。メニューボタン４０４によってＭＦ／ＡＦ設定を選択すると、表示パネル４０２にはＡＦの文字のみが点滅し、ＪＯＧダイヤル４０５を回転させるとＭＦの文字が点滅するとともに最初の設定距離が表示される。ＪＯＧダイヤル４０５は、上述したようにメニューボタン４０４で選択され表示パネル（ＬＣＤ）２に表示される露出補正モード，セルフモード，ロングタイムモード，ＭＦ／ＡＦ設定のモード，撮影データの編集モードや撮影モード等、各値を１つずつ順番に表示させるダイヤルである。
【００７５】
メニューボタン４０４によってＭＦ／ＡＦ設定において、ＡＦに設定するとＡＦのモードをＪＯＧダイヤル４０５によって選択し、環境に適した撮影を行う。
【００７６】
次に、カメラの動作について説明すると、メインスイッチ４０７によって装置の電源をＯＮすると、図6に示す如く、レンズが装置本体から繰り出され、表示パネル４０２には、撮影枚数やＭＦ／ＡＦ等の設定状態などが表示される。
【００７７】
このとき、ＪＯＧダイヤル４０５により撮影モードであると、図示しない撮影装置のレンズの背面側に設けた表示パネル等により被写体が表示され、各種装置の設定や露出設定等が表示され、レリーズボタン４０６を押すことにより撮影され、撮影装置に内臓または外部より装置本体に着脱可能な記憶装置に撮影データが記憶される。レリーズボタン４０６が２段式の押しボタンである場合は、１段階目まで押すことで、図６の（Ｃ）に示す如くレンズを矢印の如く動作させ、フォーカスをあわせる。もちろんこのときは、ＭＦ／ＡＦの設定はＡＦモードである。
【００７８】
ここで、ＡＦのモード設定による動作について詳述する。
【００７９】
ＡＦのモードの設定は、環境等により山登り式合焦手段のみの動作、位相差式合焦手段のみの動作、山登り式合焦手段及び位相差式合焦手段の両方の動作の３つのモードがあり、これを選択することで装置の合焦を行う。
【００８０】
まず、山登り式の合焦手段では図1に示す如く、位相差式の合焦手段に関する装置への電力供給のストップや省電力モードにすることにより、作動をさせず、前記した方法により合焦を行う。例えば、山登り式検出動作を行っている際は、位相差ＡＦセンサ１１１の動作や演算部１１３等の動作を行わないようにする。
【００８１】
また、位相式合焦手段においても同様に山登り式合焦手段に関する装置への電力供給のストップや省電力モードにすることにより、山登り式の合焦動作をさせず、前記した方法により合焦を行う。例えば、高周波信号抽出部１０６等の動作をとめる。
【００８２】
そして、山登り式及び位相差式の合焦装置を用いる場合は、前述した図３乃至図５の動作を行うことで合焦動作を行う。
【００８３】
かくして、本発明の撮影装置においては、環境に応じて合焦手段を変えることができることで、ユーザは環境に応じてすばやく撮影したい被写体を撮影する事ができた。
【００８４】
また、合焦モードに応じて電力の消費も違うことから、合焦モードを選択することで消費電力を抑え、長時間撮影を可能とする撮影装置を提供することができた。
【００８５】
なお、本発明は上記実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の改良や変更等は何ら差し支えない。
【００８６】
例えば本実施例では、焦点ずれ量の誤差の大きさの評価に相関演算の結果より求まるｓｘｍｉｎ、ｋｍａｘを定義したが、これらの値の他に、センサデータそのものの振幅や周波数成分等、焦点ずれ量の評価を計ることの可能な値を組み合わせて判定することもできる。
【００８７】
また、本発明の自動合焦装置は携帯電話やＰＤＡ等の通信端末に撮像端末を設けたものにも使用できる。
【００８８】
さらに、撮影装置においては、その構成を実施例に限定されず、例えば保養時パネルに表示される設定やモード、各種スイッチによって行われるそれぞれのモード等の設定は適宜変更することができる。
【００８９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、演算手段にて算出した焦点ずれ量に対応して山登り式合焦手段の作動を行うか否かの判定をする判定手段を備えたことで、高速で高精度な合焦装置を提供できた。
【００９０】
また、撮影装置においては装置の環境に対応し、すばやく撮影を行うことのできる高精度な撮影装置を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における自動合焦装置を搭載した撮像装置のブロック図である。
【図２】ＳＸ値の変化を表すグラフである。
【図３】本発明の基本動作のフローチャートである。
【図４】本発明の他の基本動作のフローチャートである。
【図５】本発明のさらに他の基本動作のフローチャートである。
【図６】本発明の撮影装置を示すカメラの上面図であり、（ａ）は電源ＯＦＦ時、（Ｂ）は電源ＯＮ時、（Ｃ）は被写体に対応してレンズが繰り出された時である。
【図７】山登り式自動合焦装置のブロック図である。
【図８】フォーカスレンズ位置と焦点評価信号との関係を表す図である。
【図９】位相差式の自動合焦装置の構成図である。
【図１０】撮影レンズとＡＦモジュールの構成図である。
【符号の説明】
１０１・・・撮影レンズ
１０２・・・プリズム
１０３・・・撮像用光電変換素子
１０４・・・光電変換素子駆動部
１０５・・・画像処理・記録部
１０６・・・高周波信号抽出部
１０７・・・撮影コントロール部
１０８・・・信号評価部
１０９・・・モニター表示
１１０・・・ＡＦ光学系
１１１・・・位相差ＡＦセンサ
１１２・・・センサ制御部
１１３・・・焦点ずれ量演算部
１１４・・・評価・合焦判定部
１１５・・・ピント制御部
１１６・・・レンズ駆動制御部
【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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