(57)【要約】  【課題】焦点評価値が判定閾値より小さい場合でも合焦位置の検出を行うカメラの焦点検出装置を提供する。  【解決手段】合焦制御回路８は、フォーカスレンズ３を至近端から無限遠端に移動させながら、焦点評価値演算器９で算出された焦点評価値履歴を取得する。合焦制御回路８は、焦点評価値の少なくともひとつが判定閾値を超える場合に合焦位置決定処理を行う。判定閾値は、当該カメラで標準反射紙を撮像した場合のノイズレベルに対応する焦点評価値とする。合焦制御回路８は、焦点評価値の全てが判定閾値以下の場合にロー・コントラスト用処理を行う。ロー・コントラスト用処理では、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値の最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎの比が閾値ｔｈより大の場合に最大位置決定処理を行う。ｍａｘ／ｍｉｎが閾値ｔｈ以下の場合には撮影モードに応じた所定の位置をフォーカスレンズ位置とする。  【選択図】図１
2005189634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、
フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが所定の単位距離を移動されるごとに、前記撮像信号の評価値を演算する評価値演算手段と、
前記評価値演算手段による前記単位距離ごとの評価値の全てを所定の判定閾値と比較する評価値比較手段と、
前記評価値比較手段による比較結果に応じて合焦レンズ位置を検出するために異なる演算を行うレンズ位置演算手段とを備えることを特徴とするカメラの焦点検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラの焦点検出装置において、
前記レンズ位置演算手段は、前記評価値比較手段によって前記全ての評価値が前記判定閾値以下と判定された場合、前記全ての評価値の最大値および最小値の比が所定値を超えていれば前記全ての評価値に基づいて合焦レンズ位置を検出し、前記最大値および最小値の比が所定値を超えていなければ前記検出するための演算を行わないことを特徴とするカメラの焦点検出装置。
【請求項３】
請求項１に記載のカメラの焦点検出装置において、
前記レンズ位置演算手段は、前記評価値比較手段によって前記全ての評価値のいずれかが前記判定閾値を超えると判定された場合、前記全ての評価値に基づいて合焦レンズ位置を検出することを特徴とするカメラの焦点検出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のカメラの焦点検出装置において、
前記判定閾値は、前記撮像素子で標準反射率部材を撮像した場合に前記評価値演算手段によって演算される焦点評価値に対応することを特徴とするカメラの焦点検出装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のカメラの焦点検出装置において、
前記評価値比較手段によって前記全ての評価値が前記判定閾値以下と判定された場合にこれを報知するように指示する報知指示手段をさらに備えることを特徴とするカメラの焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オートフォーカスカメラの焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの撮像素子を用いて被写体像を撮像し、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出するカメラの焦点検出方法が知られている。いわゆる「山登り方式」と呼ばれる焦点検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に進退駆動しながら、撮像信号の高周波数成分によるデータ、すなわち、焦点評価値が極大値をとる合焦位置を検出する。
【０００３】
焦点評価値は、被写体像のコントラストが高くなるとその値が大きくなり、コントラストが低下するとその値が小さくなる。また、焦点評価値は、撮像信号に含まれる高周波ノイズが多い場合にもその値が大きくなる。そこで、特許文献１には判定閾値を設けて焦点評価値を判定する技術が開示されている。特許文献１によれば、ラフサーチと詳細サーチの２回に分けてフォーカスレンズを進退駆動し、判定閾値を超える焦点評価値について極大値が検出される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１８３４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
焦点評価値が判定閾値を超えた場合にのみ合焦位置の検出を行うと、焦点評価値が低い場合には合焦位置の検出ができない。合焦位置の検出ができない状態でフォーカスレンズを所定位置へ駆動するように構成されている場合には、不所望の合焦状態にされることもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるカメラの焦点検出装置は、撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが所定の単位距離を移動されるごとに、撮像信号の評価値を演算する評価値演算手段と、評価値演算手段による単位距離ごとの評価値の全てを所定の判定閾値と比較する評価値比較手段と、評価値比較手段による比較結果に応じて合焦レンズ位置を検出するために異なる演算を行うレンズ位置演算手段とを備えることを特徴とする。
上記焦点検出装置のレンズ位置演算手段は、評価値比較手段によって全ての評価値が判定閾値以下と判定された場合、全ての評価値の最大値および最小値の比が所定値を超えていれば全ての評価値に基づいて合焦レンズ位置を検出し、最大値および最小値の比が所定値を超えていなければ検出するための演算を行わないようにすることもできる。また、評価値比較手段によって全ての評価値のいずれかが判定閾値を超えると判定された場合、全ての評価値に基づいて合焦レンズ位置を検出することもできる。
上記判定閾値は、撮像素子で標準反射部材を撮像した場合に評価値演算手段によって演算される焦点評価値に対応させるとよい。
カメラの焦点検出装置はさらに、評価値比較手段によって全ての評価値が判定閾値以下と判定された場合にこれを報知するように指示する報知指示手段を備えてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるカメラの焦点検出装置では、焦点評価値が判定閾値より小さい場合でも合焦位置の検出を行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラにおける焦点検出ブロックの要部構成を説明する図である。図１において、電子カメラは、レンズユニット（１，２，３）と、撮像素子１０と、焦点評価値演算器９と、合焦制御回路８と、ズームモータ４と、ズームモータドライバ５と、フォーカスモータ６と、フォーカスモータドライバ７と、レリーズスイッチ１１と、ズームスイッチ１２とを有する。
【０００９】
レンズユニットは、レンズ群１、ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３によって構成される。フォーカスレンズ３は、レンズ群１を通過した被写体光による像が撮像素子１０の撮像面上に結像するように、焦点位置を調節するレンズである。フォーカスモータ６がフォーカス制御機構３Ａを駆動することにより、フォーカス制御機構３Ａがフォーカスレンズ３を光軸方向に進退移動させる。フォーカスモータ６は、フォーカスモータドライバ７から出力されるフォーカスレンズ駆動信号によって駆動される。フォーカスモータドライバ７は、合焦制御回路８から出力されるフォーカス調節指令に応じてフォーカスレンズ駆動信号を生成する。
【００１０】
ズームレンズ２は、焦点距離を変化させるレンズである。ズームモータ４がズーム制御機構４Ａを駆動することにより、ズーム制御機構４Ａがズームレンズ２を光軸方向に進退移動させる。ズームモータ４は、ズームモータドライバ５から出力されるズームレンズ駆動信号によって駆動される。ズームモータドライバ５は、合焦制御回路８から出力されるズーム調節指令に応じてズームレンズ駆動信号を生成する。
【００１１】
レリーズスイッチ１１は、レリーズボタン（不図示）の操作に連動してオン／オフするスイッチである。レリーズスイッチ１１からのレリーズ操作信号は、合焦制御回路８へ入力される。ズームスイッチ１２は、ズームボタン（不図示）の操作に連動してズームアップ操作信号／ズームダウン操作信号を発生するスイッチである。ズームスイッチ１２からのズーム操作信号は、合焦制御回路８へ入力される。
【００１２】
撮像素子１０は、たとえば、二次元ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１０は、撮像面上の被写体像を撮像し、各画素に対応する撮像信号を出力する。撮像素子１０から出力される撮像信号は、各画素に入射される光の強さに応じてその信号レベルが異なる。なお、撮像素子１０は、ＣＣＤの代わりにＭＯＳセンサやＣＩＤなどを用いて構成してもよい。
【００１３】
撮像素子１０から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器（不図示）によってディジタル信号に変換され、焦点評価値演算器９へ送出される。焦点評価値演算回路９は、フィルタ回路および積算回路を含む。フィルタ回路は、ディジタル変換後の画像データのうち、焦点検出用の領域（フォーカスエリア）に対応する画像データから高周波数成分を抽出する。フィルタ回路によるフィルタ処理後の画像データは、フィルタ処理前の画像データに比べて、低周波数成分、とくに直流成分が除去されている。
【００１４】
積算回路は、フォーカスエリアに含まれる画素に対応する画像データに関して、上記フィルタ処理後の高周波数成分による差分の絶対値を積算する。焦点評価値演算回路９は、積算回路による積算値を用いて焦点評価値を得る。図２は、レンズユニット内のフォーカスレンズ３の位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。図２において、横軸はフォーカスレンズ３の位置であり、縦軸は焦点評価値である。焦点評価値を最大にするレンズ位置Ｄ１は、主要被写体に対するフォーカスレンズ３の合焦位置である。
【００１５】
焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカスレンズ３を至近端から∞（無限遠）端に向けて移動させながら行う。焦点評価値演算回路９が繰り返し焦点評価値を算出する場合の算出レートは、撮像素子１０による撮像時間、フィルタ処理および評価値演算に要する時間によって決定される。したがって、図２において黒丸で示すように、焦点評価値は算出レートごとの離散データとしてプロットされる。焦点評価値の算出レートが一定の場合、レンズ移動速度を遅くすると図２におけるプロット数が多くなり、レンズ移動速度を速くするとプロット数が少なくなる。レンズ移動速度は、図２において焦点評価値曲線の「山」を構成するプロット数が少なくとも３点以上になるように設定するのが好ましい。
【００１６】
黒丸に対応するフォーカスレンズ位置をＬＰ１、ＬＰ２、…ＬＰｎで表すと、横軸方向の間隔（ＬＰｎ−ＬＰ（ｎ−１））は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズ３が移動した距離（単位距離）を示す。合焦制御回路８は、焦点評価値曲線の最大点を含むＰ１〜Ｐ３の３点について、いわゆる３点内挿演算を行って焦点評価値曲線の極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する。レンズ位置Ｄ１は、最大点Ｐ２と点Ｐ１とを通る傾きαの直線Ｌ１と、点Ｐ３を通る傾き−αの直線Ｌ２との交点に対応する。このレンズ位置Ｄ１は、撮像素子１０によって撮像される被写体像のエッジのボケをなくし、画像のコントラストを最大にする位置である。
【００１７】
以上の焦点評価値算出処理は、撮影画面内に設定されるフォーカスエリアに対応して行われる。フォーカスエリアは、複数のフォーカスエリアの中から撮影者によって選択されたエリアを用いてもよいし、合焦制御回路８が最至近の被写体に対応するフォーカスエリアを自動的に選択してもよい。
【００１８】
本発明は、１回のフォーカスレンズ移動の間に得られた焦点評価値が所定の判定閾値より大か否かで、焦点評価値を用いて異なる処理を行うことに特徴を有する。
【００１９】
以上のＡＦ電子カメラの合焦制御回路８で行われるＡＦ処理について、図３および図４のフローチャートを参照して説明する。図３による処理は、たとえば、レリーズスイッチ１１から半押し操作信号が合焦制御回路８に入力されると開始される。図３のステップＳ１において、合焦制御回路８は、撮像面ＡＦ処理を行ってステップＳ２へ進む。
【００２０】
撮像面ＡＦ処理は、上述したようにフォーカスレンズ３を至近端から無限遠端に向けて移動させながら、焦点評価値演算回路９に焦点評価値演算を繰り返し行わせる処理である。合焦制御回路８は、演算された焦点評価値をフォーカスレンズ３の位置情報に関連づけて合焦制御回路８内のメモリに記憶する。フォーカスレンズ３の位置情報は、たとえば、フォーカス制御機構３Ａからレンズ位置を示す信号として取得する。
【００２１】
ステップＳ２において、合焦制御回路８は、メモリに記憶した複数の焦点評価値(焦点評価値履歴)について、全ての値があらかじめ定められている判定閾値以下か否かを判定する。合焦制御回路８は、至近端から無限遠端までの全ての焦点評価値が判定閾値以下である場合にステップＳ２を肯定判定してステップＳ４へ進み、ひとつでも判定閾値を上回る焦点評価値が存在する場合には、ステップＳ２を否定判定してステップＳ３へ進む。
【００２２】
ステップＳ４へ進む場合は、被写体像のコントラストが低いとみなし、ロー・コントラスト用の処理を行う。ステップＳ３へ進む場合は、通常のコントラスト用の処理を行う。なお、ステップＳ２で用いられる判定閾値については後述する。
【００２３】
ステップＳ３において、合焦制御回路８は、合焦位置決定処理を行ってステップＳ５へ進む。具体的には、上述した３点内挿演算を行って焦点評価値曲線の極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する。決定されるフォーカスレンズ位置は、合焦位置Ｄ１である。
【００２４】
ステップＳ５において、合焦制御回路８は、フォーカスモータドライバ７へ指令を送出し、決定されているフォーカスレンズ位置へフォーカスレンズ３を移動させて図３による処理を終了する。
【００２５】
ロー・コントラスト用の処理（Ｓ４）の詳細について、図４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１０１において、合焦制御回路８は、ロー・コントラスト状態を報知する指示を行うとともに、複数の焦点評価値の中で最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎを求める。ローコントラスト状態の報知は、たとえば、合焦時に点灯させるＬＥＤ（不図示）を点滅させたり、モニタ用ＬＣＤ（不図示）に警告表示させたりすることによって行われる。最大値および最小値は、メモリに記憶されている複数の焦点評価値について、その最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎを抽出する。
【００２６】
ステップＳ１０２において、合焦制御回路８は、上記最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎの比と、あらかじめ定められている閾値ｔｈとを比較する。合焦制御回路８は、ｍａｘ／ｍｉｎ＞ｔｈが成立する場合にステップＳ１０２を肯定判定してステップＳ１０３へ進み、ｍａｘ／ｍｉｎ＞ｔｈが成立しない場合には、ステップＳ１０２を否定判定してステップＳ１０４へ進む。
【００２７】
ステップＳ１０２へ進む場合は、コントラストが低いながらも焦点評価値曲線が「山」を形成する（すなわち、合焦位置に対応する極大値が存在する）とみなす。ステップＳ１０４へ進む場合は、合焦位置に対応する「山」が存在しないとみなす。
【００２８】
ステップＳ１０３において、合焦制御回路８は、最大位置決定処理を行って図４のロー・コントラスト用処理を終了し、図３のステップＳ５へ進む。具体的には、上述した３点内挿演算を行って焦点評価値曲線の極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する。決定されるフォーカスレンズ位置は、合焦位置Ｄ１である。なお、ステップＳ１０３は図３のステップＳ３と同様の処理であるが、ステップＳ３の場合に比べて扱う焦点評価値レベルが低い。
【００２９】
ステップＳ１０４において、合焦制御回路８は、設定位置決定処理を行って図４のロー・コントラスト用処理を終了し、図３のステップＳ５へ進む。具体的には、電子カメラに設定されている撮影モードに応じてフォーカスレンズ位置を決定する。たとえば、風景撮影モードの場合は、無限遠の撮影距離に対応するフォーカスレンズ位置とする。ポートレート撮影モードの場合は、１．５ｍの撮影距離に対応するフォーカスレンズ位置とする。閃光装置を発光する撮影モードの場合は、３ｍの撮影距離に対応するフォーカスレンズ位置とする。このような撮影モードとフォーカスレンズ位置との対応関係は、参照テーブルとして合焦制御回路８内に記憶されている。
【００３０】
上述したステップＳ２で用いられる判定閾値は、電子カメラの組み立て時やメンテナンス時などに個別に設定され、合焦制御回路８内のメモリに保存されている値である。この判定閾値は、標準反射紙などの低コントラストの被写体を撮像した場合に得られる焦点評価値に相当する。
【００３１】
一般に、低コントラストの場合の焦点評価値は、撮像信号に含まれるノイズによってその値が変化する。撮像信号に含まれるノイズは、撮像装置（撮像素子１０および不図示の増幅回路）の個体差や当該撮像装置に設定されるゲイン（すなわち、撮像感度）などに応じて異なる値をとる。そこで、標準反射紙（所定の反射率を有する部材）の輝度を段階的に変化させ、この標準反射紙を撮像感度を変えて撮像した場合に得られる焦点評価値を記録し、この結果に基づいて撮像感度ごとの判定閾値を定め、合焦制御回路８内のメモリに閾値テーブルとして記憶しておく。つまり、ステップＳ２で用いられる判定閾値は、当該電子カメラで標準反射紙を撮像した場合のノイズレベルに対応する。
【００３２】
図５は、撮像感度および焦点評価値の関係を示す曲線の一例である。曲線＃１および曲線＃２は、それぞれ異なる電子カメラで得られた曲線である。図５から明らかなように、電子カメラごとに個別に判定閾値を定めるので、ノイズレベルが高いカメラには判定閾値が高く設定され、ノイズレベルが低いカメラには判定閾値が低く設定される。
【００３３】
以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）フォーカスエリアに対応する撮像信号を用いて焦点評価値を演算するオートフォーカス電子カメラは、以下のように焦点検出処理を行う。フォーカスレンズ３を至近端から∞端に移動させながら、低周波数成分を除去した撮像信号による積算値（焦点評価値）を複数のレンズ位置（ＬＰ１、ＬＰ２、…ＬＰｎ）に対応させて取得し、焦点評価値履歴を得る。
【００３４】
（２）カメラは、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値の少なくともひとつが判定閾値を超える場合（ステップＳ２を否定判定）に合焦位置決定処理を行う（ステップＳ３）。判定閾値は、当該電子カメラで標準反射紙を撮像した場合のノイズレベルに対応する焦点評価値とする。したがって、コントラストを有する被写体像が得られれば、その焦点評価値は必ず判定閾値より高くなるので、確実に合焦位置決定処理へ進めることができる。
【００３５】
（３）上記（２）の判定閾値を電子カメラごとに定めるようにしたので、全ての電子カメラに対して共通の判定閾値を定める場合と異なり、必要以上のマージンを確保する必要がないので、判定閾値を低くすることができる。この結果、全ての電子カメラに対して共通の判定閾値を定める場合に比べて被写体像のコントラストが低い場合でも合焦位置決定処理へ進めることができる。
【００３６】
（４）カメラは、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値の全てが判定閾値以下の場合（ステップＳ２を肯定判定）にロー・コントラスト用処理を行う（ステップＳ４）。ロー・コントラスト用処理では、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値の最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎの比が閾値ｔｈより大の場合（ステップＳ１０２を肯定判定）に最大位置決定処理を行う（ステップＳ１０３）。ｍａｘ／ｍｉｎを閾値ｔｈと比較するので、焦点評価値曲線のレベル変化が小さい状態（すなわち、ノイズしか存在しない状態）を除外できる。一般に、焦点評価値曲線の極大値が合焦によるものか、ノイズ成分によるものかを判定することが困難である。しかしながら、ステップＳ１０２の判定処理を行うことで、低コントラストでありながらも大位置決定処理へ進めることができる。
【００３７】
（５）上記（４）のｍａｘ／ｍｉｎが閾値ｔｈ以下の場合（ステップＳ１０２を否定判定）には撮影モードに応じた所定の位置へフォーカスレンズを移動させるようにしたので、合焦位置決定処理へ進められない場合（すなわち、焦点検出不能）でも、撮影目的に適した位置へフォーカスレンズを移動させることができる。
【００３８】
（６）ロー・コントラスト用処理ではロー・コントラスト状態を報知するようにしたので、主要被写体にピントが合わないにもかかわらず合焦位置とみなしてしまう偽合焦が生じるおそれがあることを撮影者に知らせることができる。
【００３９】
上記の説明では、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値の最大値ｍａｘおよび最小値ｍｉｎの比を閾値ｔｈと比較するようにした。この代わりに、焦点評価値の最大値から大きい順に所定数（たとえば１０個）の和ｇｍａｘ、および最小値から小さい順に所定数（たとえば１０個）の和ｇｍｉｎの比を閾値ｔｈと比較してもよい。
【００４０】
焦点評価値の判定閾値について、撮像感度に応じて変化させるだけでなく、ズームレンズによるズーム倍率に応じて変化させるようにしてもよい。この場合には、標準反射紙の輝度を段階的に変化させ、この標準反射紙を撮像感度およびズーム倍率をそれぞれ変えて撮像した場合に得られる焦点評価値を記録し、この結果に基づいて各条件ごとの判定閾値を定め、合焦制御回路８内のメモリに閾値テーブルとして記憶しておけばよい。
【００４１】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。レンズ駆動制御手段、評価値比較手段、レンズ位置演算手段および報知指示手段は、たとえば、合焦制御回路８によって構成される。評価値演算手段は、たとえば、焦点評価値演算器９によって構成される。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラにおける焦点検出ブロックの要部構成を説明する図である。
【図２】フォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。
【図３】合焦制御回路で行われるＡＦ処理を説明するフローチャートである。
【図４】ロー・コントラスト用の処理を説明するフローチャートである。
【図５】撮像感度および焦点評価値の関係を示す曲線の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…レンズ群
２…ズームレンズ
３…フォーカスレンズ
４…ズームモータ
６…フォーカスモータ
８…合焦制御回路
９…焦点評価値演算器
１０…撮像素子
【図１】
2005189634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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