(57)【要約】  【課題】複数のＡＦ手段を備える省電力のオートフォーカスカメラを提供する。  【解決手段】電子カメラは撮影シーンの変化の有無を検出し、変化有りを判定した場合（ステップ＃４を肯定判定）にのみ位相差検出方式による測距処理（第２測距処理）でフォーカスレンズ位置Ｄ２を検出し（ステップ＃５）、シーン変化無しを判定した場合（ステップ＃４を否定判定）には第２測距処理を省略する。第２測距処理をしない場合は、測距センサおよび第２測距回路での電力消費を停止させる。電子カメラは、撮影シーンの変化有りを判定した場合（ステップ＃４を肯定判定）は、第２測距処理で検出されたレンズ位置Ｄ２の近傍について、コントラスト方式による測距処理（第１測距処理）を行って合焦レンズ位置Ｄ１を検出する（ステップ＃７）。  【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通して被写体光束による像を撮像し、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が前記フォーカスレンズを所定距離移動させるごとに前記撮像信号の積算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積算値に基づいて焦点調節情報を演算する第１のＡＦ手段と、
前記撮影レンズと異なる光学系を通過した被写体光束を用いて主要被写体に対する焦点調節情報を演算する第２のＡＦ手段と、
撮影シーンの変化の有無を判定するシーン変化判定手段と、
前記シーン変化判定手段で変化有りが判定された場合、前記第２のＡＦ手段をオンして焦点調節情報を演算させ、この焦点調節情報に基づく範囲で前記フォーカスレンズを移動するように前記レンズ駆動制御手段を制御し、前記シーン変化判定手段で変化無しが判定された場合、前記第２のＡＦ手段がオフされた状態で前記フォーカスレンズを所定の範囲で移動するように前記レンズ駆動制御手段を制御するＡＦ制御手段とを備えることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【請求項２】
請求項１に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記シーン変化判定手段は、前記撮像信号から得られる輝度情報およびコントラスト情報の少なくとも一方が変化した場合に撮影シーンの変化を判定することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の方式によるオートフォーカス（ＡＦ）装置を備えたハイブリッドＡＦカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
撮影レンズを透過した被写体光束を用いて焦点調節情報を取得する第１のＡＦ手段と、撮影レンズの透過光以外の被写体光束を用いて焦点調節情報を取得する第２のＡＦ手段とを備えるハイブリッドＡＦカメラが知られている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に記載のカメラは、主要被写体までの距離情報を検出し、検出した距離情報に基づいていずれか一方のＡＦ手段から焦点調節情報を取得する。特許文献２に記載のカメラは、マクロ撮影モードか否かによって２つのＡＦ手段から焦点調節情報を取得するか、第１のＡＦ手段から焦点調節情報を取得するかが切り換えられる。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２３９５５号公報
【特許文献２】特開平１０−２９３２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および特許文献２に記載のカメラはともに、距離情報や設定モードによって常に２つのＡＦ手段が動作するので、カメラで消費される電力が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によるオートフォーカスカメラは、撮影レンズを通して被写体光束による像を撮像し、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がフォーカスレンズを所定距離移動させるごとに撮像信号の積算値を演算する評価値演算手段と、評価値演算手段による積算値に基づいて焦点調節情報を演算する第１のＡＦ手段と、撮影レンズと異なる光学系を通過した被写体光束を用いて主要被写体に対する焦点調節情報を演算する第２のＡＦ手段と、撮影シーンの変化の有無を判定するシーン変化判定手段と、シーン変化判定手段で変化有りが判定された場合、第２のＡＦ手段をオンして焦点調節情報を演算させ、この焦点調節情報に基づく範囲でフォーカスレンズを移動するようにレンズ駆動制御手段を制御し、シーン変化判定手段で変化無しが判定された場合、第２のＡＦ手段がオフされた状態でフォーカスレンズを所定の範囲で移動するようにレンズ駆動制御手段を制御するＡＦ制御手段とを備えることを特徴とする。
上記オートフォーカスカメラのシーン変化判定手段は、撮像信号から得られる輝度情報およびコントラスト情報の少なくとも一方が変化した場合に撮影シーンの変化を判定してもよい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、複数のＡＦ手段を備える省電力のオートフォーカスカメラを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
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ハイブリッドオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラのＡＦ部の構成を説明するブロック図である。図１において電子カメラは、レンズユニット２と、撮像センサ３と、Ａ／Ｄ変換器４と、画像記録回路５と、第１測距回路６と、測距センサ７と、第２測距回路８と、ＡＦ制御回路９と、シーン変化判定回路１０と、モータ１１と、フォーカス制御機構１２とを有する。
【０００８】
レンズユニット２はフォーカスレンズを含む。フォーカスレンズは、レンズユニット２を通過した被写体光束が撮像センサ３の撮像面上に主要被写体１の像を結ぶように、レンズユニット２の焦点位置を調節するレンズである。モータ１１がフォーカス制御機構１２を駆動することにより、フォーカス制御機構１２がフォーカスレンズを光軸方向に進退移動させる。モータ１１は、ＡＦ制御回路９から出力されるレンズ駆動信号によって駆動される。
【０００９】
撮像センサ３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。撮像センサ３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。撮像センサ３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、撮像センサ３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。撮像センサ３は、不図示のコントロール回路で生成されるタイミング信号によって駆動される。
【００１０】
撮像センサ３から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器４によってディジタル信号に変換された後で、メモリなどで構成される画像記録回路５に画像データとして格納される。撮像センサ３による画像データは、第１測距回路６で焦点調節情報の検出に用いられる他に、撮影画像として用いられる。画像データを撮影画像として記録する場合は、画像データに所定の処理を施してから不図示の記録媒体へ記録する。本発明はオートフォーカス処理に特徴を有するので、撮影画像を記録する処理についての説明は省略する。
【００１１】
第１測距回路６は、バンドパスフィルタ、積算回路および焦点評価値演算回路（いずれも不図示）を含み、いわゆるコントラスト方式の測距処理を行う。第１測距回路６内のバンドパスフィルタは、画像記録回路５に格納されている画像データのうち、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。バンドパスフィルタ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。
【００１２】
第１測距回路６内の積算回路は、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。第１測距回路６内の焦点評価値演算回路は、上記積算値を用いて焦点評価値を演算する。図２は、撮影レンズ２内の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２において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、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の合焦位置である。
【００１３】
焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカスレンズを至近端から∞（無限遠）端に向けてサーチ移動させながら行う。第１測距回路６で繰り返し焦点評価値を算出する場合の算出レートは、撮像センサ３による撮像時間、フィルタ処理および積算値算出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。横軸方向の黒丸の間隔は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。第１測距回路６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合焦レンズ位置Ｄ１を算出する。
【００１４】
合焦レンズ位置Ｄ１は、最大点Ｐ２と点Ｐ３とを通る傾きαの直線と、点Ｐ１を通る傾き−αの直線との交点に対応する。このレンズ位置Ｄ１は、撮像センサ３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。なお、第１測距回路６で得られる焦点調節情報（合焦レンズ位置Ｄ１）は、主要被写体１までの距離を示す距離情報となる。
【００１５】
測距センサ７は、レンズユニット２を通過しない被写体光束による主要被写体１の像を撮像する。第２測距回路８は、測距センサ７による撮像信号を用いて焦点調節情報を検出する。
【００１６】
図３は、測距センサ７および測距光学系の要部構成を示す図である。図３において、不図示の対物レンズの所定領域を介して入射された測距用光束Ｌａがセパレータレンズ３１ａを通り、イメージセンサ３２ａ（図１において測距センサ７）上に結像する。同様に、不図示の対物レンズの所定領域を介して入射された測距用光束Ｌｂがセパレータレンズ３１ｂを通り、イメージセンサ３２ｂ（図１において測距センサ７）上に結像する。
【００１７】
これらイメージセンサ３２ａおよび３２ｂ上にそれぞれ結像された主要被写体１の像は、イメージセンサ３２ａ上の像とイメージセンサ３２ｂ上の像との相対間隔が主要被写体１までの距離に応じて変化する。したがって、第２測距回路８はいわゆる位相差方式の測距演算を行うことにより、主要被写体１までの距離情報を取得する。
【００１８】
第２測距回路８は、たとえば、イメージセンサ３２ａおよび３２ｂのそれぞれでセンサ信号の最大値を検出し、両信号に対応するそれぞれの画素の相対間隔（すなわち、一対の像の間隔）を求める。第２測距回路８は、あらかじめ第２測距回路８内に格納されているテーブルデータを参照して主要被写体１までの距離を取得する。テーブルデータは、あらかじめ実測された被写体距離と一対の像の間隔との関係がテーブル化されたものである。第２測距回路８によって得られる主要被写体１までの距離情報は、焦点調節情報に対応する。
【００１９】
なお、セパレータレンズ３１ａおよび３１ｂによってイメージセンサ３２ａおよび３２ｂ上に投影される一対の像は、撮影画面における焦点検出領域（フォーカスエリア）に対応する。
【００２０】
測距センサ７および第２測距回路８は、ＡＦ制御回路９から送出される作動オン指令および作動オフ指令によって作動を開始したり、作動を停止したりするように構成されている。作動停止中は、測距センサ７および第２測距回路８による電力消費も停止する。
【００２１】
ＡＦ制御回路９は、第１測距回路６もしくは第２測距回路８によって検出された焦点調節情報に基づいてモータ１１に駆動信号を出力し、フォーカスレンズを合焦位置へ駆動させる。ＡＦ制御回路９はさらに、第２測距回路８に対する作動オン指令および作動オフ指令を送出する。
【００２２】
シーン変化判定回路１０は、画像記録回路５に格納されている画像データを用いて、撮影シーンの変化の有無を検出する。撮影シーンの変化は、画像の輝度変化およびコントラスト変化によって検出する。シーン変化判定回路１０は、たとえば、撮像センサ３から出力される信号を用いて撮影画面における複数の所定領域ごとの輝度情報を算出し、輝度変化をチェックする。シーン変化判定回路１０は、新たに取得した画像による輝度情報と前回取得した画像による輝度情報とを比較し、上記複数の領域のうち少なくとも１つで所定の輝度判定閾値より大きく差異が生じた場合に輝度変化が生じたと判定する。
【００２３】
また、シーン変化判定回路１０は、撮像センサ３の所定の画素間の信号レベルの差をコントラスト情報としてモニタする。シーン変化判定回路１０は、新たに取得した画像によるコントラスト情報と前回取得した画像によるコントラスト情報とを比較し、両者が所定のコントラスト判定閾値より大きく異なる場合にコントラスト変化が生じたと判定する。
【００２４】
ＡＦ制御回路９は、シーン変化判定回路１０によって輝度変化およびコントラスト変化の少なくとも一方が検出された場合に、焦点調節情報の取得時に測距センサ７および第２測距回路８の作動開始を指示する。この場合には、第１測距回路６による焦点調節情報の取得に先立って第２測距回路８によって焦点調節情報が取得される。
【００２５】
一方、ＡＦ制御回路９は、輝度変化およびコントラスト変化のいずれも検出されない場合には、測距センサ７および第２測距回路８の作動開始を指示しない。この場合には、第１測距回路６のみで焦点調節情報が取得される。
【００２６】
以上のＡＦ電子カメラのＡＦ制御回路９で行われる処理の流れについて、図４のフローチャートを参照して説明する。図４による処理は、たとえば、カメラのメインスイッチがオン操作されることによって開始される。図４のステップ＃１において、ＡＦ制御回路９は、処理に必要なフラグ類を初期化してステップ＃２へ進む。
【００２７】
ステップ＃２において、ＡＦ制御回路９はシーン変化判定回路１０へ指令を送り、輝度情報およびコントラスト情報をチェックさせてステップ＃３へ進む。ステップ＃３において、ＡＦ制御回路９は、Ｓ１スイッチがオン操作されたか否かを判定する。ＡＦ制御回路９は、不図示のレリーズスイッチから半押し操作信号が入力される（Ｓ１オン）と、ステップ＃３を肯定判定してステップ＃４へ進み、半押し操作信号が入力されない場合にはステップ＃３を否定判定し、ステップ＃２へ戻る。ステップ＃２へ戻る場合は、シーン変化判定を繰り返す。
【００２８】
ステップ＃４において、ＡＦ制御回路９は、シーン変化が有るか否かを判定する。ＡＦ制御回路９は、ステップ＃２において輝度変化およびコントラスト変化の少なくとも一方が生じたと判定されているとき、ステップ＃４を肯定判定してステップ＃５へ進む。反対に、ステップ＃２において輝度変化およびコントラスト変化のいずれも判定されていないとき、ステップ＃４を否定判定してステップ＃７へ進む。
【００２９】
ステップ＃５において、ＡＦ制御回路９は測距センサ７および第２測距回路８へ指令を送り、測距処理（第２測距処理とよぶ）を行わせてステップ＃６へ進む。これにより、測距センサ７および第２測距回路８に電力供給が開始され、第２測距回路８が上述した位相差検出方式による測距処理を行って被写体距離情報を取得する。
【００３０】
ステップ＃６において、ＡＦ制御回路９は、第２測距処理が終了したか否かを判定する。ＡＦ制御回路９は、第２測距回路８から被写体距離情報が入力された場合にステップ＃６を肯定判定してステップ＃７へ進み、第２測距回路８から被写体距離情報が入力されない場合にはステップ＃６を否定判定し、当該判定処理を繰り返す。ステップ＃７へ進む場合は、測距センサ７および第２測距回路８への電力供給が停止される。
【００３１】
ステップ＃７において、ＡＦ制御回路９は第１測距回路６へ指令を送り、測距処理（第１測距処理とよぶ）を行わせてステップ＃８へ進む。ＡＦ制御回路９がフォーカスレンズをサーチ移動させる範囲、すなわち、サーチ開始位置およびサーチ終了位置と、フォーカスレンズの移動速度（サーチ移動速度）とを決定してモータ１１を駆動すると、第１測距回路６が処理を開始する。
【００３２】
ここで、第２測距回路８から被写体距離情報が入力されている場合のサーチ開始位置は、被写体距離情報が示す被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置Ｄ２（図５）より所定量至近端寄りの位置Ｄｆ（図５）とする。また、第２測距回路８から被写体距離情報が入力されている場合のサーチ終了位置は、フォーカスレンズ位置Ｄ２より所定量無限遠端寄りの位置Ｄｒ（図５）とする。図５は、ＡＦ処理の経過時間（横軸）およびフォーカスレンズ位置（縦軸）の関係を示す図である。図５において、タイミングｔ１からモータ１３が移動開始され、タイミングｔ２においてフォーカスレンズがサーチ開始位置（ここではレンズ位置Ｄｆ）に到達する。
【００３３】
なお、第２測距回路８で測距処理をしていない場合のサーチ開始位置は至近端とし、サーチ終了位置は無限遠端とする。
【００３４】
第１測距回路６は、フォーカスレンズがサーチ開始位置からサーチ終了位置までサーチ移動する間（図５のタイミングｔ３〜タイミングｔ４）に、図２のような焦点評価値曲線を表す焦点評価値を取得する。焦点評価値曲線を構成する複数の焦点評価値を焦点評価値履歴と呼ぶ。図５において黒丸は、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値が算出されるタイミングを表す。
【００３５】
第１測距回路６は、焦点評価値履歴の極大値、およびその両隣りの３点について、３点内挿演算を行って焦点評価値履歴曲線の極大点に対応する合焦レンズ位置Ｄ１を算出する。合焦レンズ位置Ｄ１は、焦点調節情報としてＡＦ制御回路９へ送られる。
【００３６】
図４のステップ＃８において、ＡＦ制御回路９はモータ１１にレンズ駆動信号を出力し、フォーカスレンズをサーチ終了位置から合焦レンズ位置Ｄ１へ移動させ、図４による処理を終了する。図５において、タイミングｔ５からモータ１１が駆動開始され、フォーカスレンズが合焦レンズ位置Ｄ１に到達する（タイミングｔ６）。なお、図５では第２測距回路８によるレンズ位置Ｄ２と、第１測距回路６によるレンズ位置Ｄ１とが合致する例を示している。
【００３７】
図６は、シーン変化有りを判定した場合（ステップ＃４を肯定判定して第２測距処理を行う場合）のＡＦシーケンスを示す図である。ＡＦ処理を開始すると、先に第２測距動作を行って被写体距離に対応するフォーカスレンズ位置Ｄ２を検出し（粗調）、このレンズ位置Ｄ２の近傍（レンズ位置Ｄｆ〜レンズ位置Ｄｒ）についての焦点評価値履歴を求め、合焦レンズ位置Ｄ１を検出する（微調）。
【００３８】
図７は、シーン変化無しを判定した場合（ステップ＃４を否定判定して第２測距処理を行わない場合）のＡＦシーケンスを示す図である。ＡＦ処理を開始すると、レンズ可動範囲全域についての焦点評価値履歴を求め、合焦レンズ位置Ｄ１を検出する（微調）。
【００３９】
以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）電子カメラは撮影シーンの変化の有無を検出し、変化有りを判定した場合（ステップ＃４を肯定判定）にのみ位相差検出方式による測距処理（第２測距処理）でフォーカスレンズ位置Ｄ２を検出し（ステップ＃５）、シーン変化無しを判定した場合（ステップ＃４を否定判定）には第２測距処理を省略するようにした。第２測距処理をしない場合は、測距センサ７および第２測距回路８での電力消費が常に停止される。したがって、シーン変化が無い状態では撮影距離や撮影モードにかかわらずカメラの消費電力を抑えることができる。
【００４０】
（２）撮影シーンの変化有りを判定した場合（ステップ＃４を肯定判定）は、第２測距処理で検出されたレンズ位置Ｄ２の近傍（レンズ位置Ｄｆ〜レンズ位置Ｄｒ）について、コントラスト方式による測距処理（第１測距処理）を行って合焦レンズ位置Ｄ１を検出する（ステップ＃７）ようにした。したがって、至近端から無限遠端までサーチ移動させる場合に比べて第１測距処理におけるサーチ移動時間を短縮できるので、第２測距処理および第１測距処理を含めた全体のＡＦ処理時間を短縮することができる。さらに、フォーカスレンズのサーチ移動範囲が狭くなるので、モータ１１などで消費される電力を低減することもできる。
【００４１】
シーン変化判定回路１０が比較に用いる「前回取得した画像」は、最新のスルー画像の１つ前に取得されたスルー画像、直近の合焦状態で得られたスルー画像、およびこれら２つのスルー画像のいずれでもよい。２つのスルー画像と比較する場合には、両スルー画像のうち少なくとも一方との間で輝度情報もしくはコントラスト情報の変化を検出した場合に撮影シーンの変化有りを判定する。
【００４２】
上述した説明では、輝度情報やコントラスト情報の変化によって撮影シーンの変化有りを判定するようにしたが、輝度情報やコントラスト情報の他に、動きベクトルの変化によって撮影シーンの変化有りを判定するようにしてもよい。
【００４３】
シーン変化無しを判定した場合（ステップ＃４を否定判定）に行う第１測距処理において、フォーカスレンズのサーチ移動範囲を至近端から無限遠端まで行うようにしたが、前回求めた合焦レンズ位置Ｄ１の近傍についてのみサーチ移動させるようにしてもよい。
【００４４】
第２測距回路８が行う焦点調節情報の検出方式は、第１測距回路６が行うコントラスト方式と異なる方式であればよく、外光パッシブ方式、アクティブ方式、ＴＴＬ位相差検出方式、および超音波方式などのうちいずれの方式でもよい。
【００４５】
以上の説明では電子カメラを例にあげて説明したが、銀塩カメラの場合にも本発明を適用してもよい。
【００４６】
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。撮影レンズは、たとえば、レンズユニット２によって構成される。撮像素子は、たとえば、撮像センサ３によって構成される。レンズ駆動制御手段は、たとえば、モータ１１およびフォーカス制御機構１２によって構成される。評価値演算手段および第１のＡＦ手段は、たとえば、第１測距回路６によって構成される。第２のＡＦ手段は、たとえば、第２測距回路８によって構成される。シーン変化判定手段は、たとえば、シーン変化判定回路１０によって構成される。ＡＦ制御手段は、たとえば、ＡＦ制御回路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】
【００４７】
【図１】本発明の一実施の形態によるハイブリッドオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラのＡＦ部の構成を説明するブロック図である。
【図２】撮影レンズ内の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】測距センサおよび測距光学系の要部構成を示す図である。
【図４】ＡＦ制御回路で行われる処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】ＡＦ処理の経過時間（横軸）およびフォーカスレンズ位置（縦軸）の関係を示す図である。
【図６】シーン変化有りを判定した場合のＡＦシーケンスを示す図である。
【図７】シーン変化無しを判定した場合のＡＦシーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
２…レンズユニット
３…撮像センサ
４…Ａ／Ｄ変換器
５…画像記録回路
６…第１測距回路
７…測距センサ
８…第２測距回路
９…ＡＦ制御回路
１０…シーン変化判定回路
１１…モータ
１２…フォーカス制御機構
Ｄ１…合焦レンズ位置
Ｄ２…レンズ位置
【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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【図７】
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