(57)【要約】【課題】  無駄なフォーカスレンズ駆動をなくし、AF時間を短縮することがきる自動合焦装置を提供する。【解決手段】  被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、上記フォーカスレンズを駆動するフォーカスレンズ駆動手段と、フォーカスレンズを光軸方向前後に微小駆動させるフォーカスレンズ微小駆動手段と、上記フォーカスレンズ微小駆動手段によりフォーカスレンズを微小駆動させている間に求めた上記AF評価値の増減傾向から被写体に対する光学系の合焦位置を検出する微小駆動検出手段を備え、上記微小駆動検出手段により上記撮影光学系の合焦位置が検出できなかった場合、被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ上記フォーカスレンズを駆動させたあと、被写体に焦点があうと思われる方向に上記フォーカスレンズを駆動させて合焦位置を検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系及び撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて所定エリア内の被写体のコントラストを示すAF評価値を求め、上記AF評価値が最大になるように上記フォーカスレンズの位置を調節する焦点検出手段を備えた自動合焦装置において、上記フォーカスレンズを光軸方向前後に微小駆動させるフォーカスレンズ微小駆動手段と、上記フォーカスレンズ微小駆動手段によりフォーカスレンズを微小駆動させている間に求めた上記AF評価値の増減傾向から被写体に対する上記光学系の合焦位置を検出する微小駆動検出手段を備え、上記微小駆動検出手段により上記撮影光学系の合焦位置が検出できなかった場合、被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ上記フォーカスレンズを駆動させたあと、被写体に焦点があうと思われる方向に上記フォーカスレンズを駆動させて合焦位置を検出することを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
上記被写体に焦点があうと思われる方向は、上記微小駆動手段により微小駆動させている間に求めた上記AF評価値の増減傾向より判定することを特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。
【請求項３】
上記微小駆動検出手段により上記撮影光学系の合焦位置が検出できなかった場合、そのあとの、被写体に焦点があうと思われる方向へのスキャン間隔においては、上記微小駆動手段におけるスキャン間隔とは異なった間隔で上記AF評価値を求めることを特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。
【請求項４】
上記被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ駆動するときの駆動量は、そのあと被写体に焦点があうと思われる方向へのスキャン間隔に基づいて決定することを特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。
【請求項５】
フォーカスレンズ位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段をさらに有し、上記フォーカスレンズ位置検出手段により検出した上記フォーカスレンズ位置に基づいて、上記被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ駆動するときの駆動量を決定することを特徴とする請求項１記載の自動合焦装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動合焦装置に関しており、特に電子スチルカメラ等に利用されるオートフォーカスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子スチルカメラなどにおいて、フォーカスレンズ位置を動かして被写体に焦点を合わせる方法として、CCDなどの撮像素子から得られる輝度信号を用いて自動的に合焦動作を行うオートフォーカス方式が用いられている。このオートフォーカス方式を用いた自動合焦装置では、フォーカスレンズを駆動させながら、各画面内に設定された測距領域内における信号の高周波成分を積分したAF評価値を求め、そのAF評価値の増減に基づいて、最もコントラストの高いフォーカスレンズ位置を検出し、合焦点を求めることが一般的に行われている。
【０００３】
近年では、このオートフォーカス方式にかかる時間をできるだけ短くすることが求められてる。それは、オートフォーカスに時間がかかってしまうと、動いている被写体に合焦させようとした場合、測距領域から被写体が出入りしてしまうため正確なAF評価値が得られず合焦させることができないからである。オートフォーカスにかかる時間を短くする方法は色々あるが、その一つとして、オートフォーカスにおけるフォーカスレンズ駆動量を減らすという方法がある。
【０００４】
従来の自動合焦装置では、一度ある被写体に合焦させた直後のオートフォーカスにおいて被写体距離が変化していないと判断すれば、無限遠から至近までの全域をスキャンせずに、前回合焦した位置付近でフォーカスレンズを微小駆動させて合焦位置を求める（以下、微小駆動スキャンと呼ぶ）ことでフォーカスレンズ駆動量を減らし、オートフォーカスにかかる時間を短縮させている（例えば、特許文献１参照）。また、一度ある被写体に合焦させた直後のオートフォーカスにおいて、微小駆動スキャンにより求めたAF評価値の増減傾向より現在の合焦している被写体よりも至近側に被写体があるかどうかを判別しているものがある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１０２１３５号公報
【特許文献２】特開平０９−１９７２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来例では以下の問題点があった。
【０００６】
特許文献１では、微小駆動スキャンで合焦位置が検出できる場合には、オートフォーカスにかかる時間が短縮されるが、被写体距離が変化する等が原因で合焦位置が検出できなかった場合には、その後に全域スキャンを行うため、微小駆動スキャンの分だけ余計に時間がかかってしまうという問題がある。
【０００７】
特許文献２では、微小駆動スキャンで合焦位置が検出できなかった場合には、そのときのAF評価値の増減傾向よりその位置よりも至近側に被写体があるかどうかを判別しているが、至近側に被写体があると判断しても、その後は微小駆動スキャン端を中心として微小駆動スキャンする、という動作を繰り返しながら被写体の合焦位置へと近づけていくため、時間がかかってしまうという問題がある。
【０００８】
本出願に係る発明の目的は、一度被写体に合焦したあとの微小駆動スキャンで合焦位置が検出できなかった場合、微小駆動で求めたAF評価値の増減傾向より被写体が遠側か近側のどちらの方向にあるかを判別したあと、まず被写体方向と逆方向に少しだけフォーカスレンズを駆動させてから、被写体方向へとAFスキャンをすることで、無駄なフォーカスレンズ駆動量を減らし、AFにかかる時間が短い自動合焦装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本出願に係る第１の発明は、フォーカスレンズを含む撮影光学系及び撮像素子を介して得られた映像出力信号に基づいて所定エリア内の被写体のコントラストを示すAF評価値を求め、上記AF評価値が最大になるように上記フォーカスレンズの位置を調節する焦点検出手段を備えた自動合焦装置において、上記フォーカスレンズを光軸方向前後に微小駆動させるフォーカスレンズ微小駆動手段と、上記フォーカスレンズ微小駆動手段によりフォーカスレンズを微小駆動させている間に求めた上記AF評価値の増減傾向から被写体に対する上記光学系の合焦位置を検出する微小駆動検出手段を備え、上記微小駆動検出手段により上記撮影光学系の合焦位置が検出できなかった場合、被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ上記フォーカスレンズを駆動させたあと、被写体に焦点があうと思われる方向に上記フォーカスレンズを駆動させて合焦位置を検出することを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、上記被写体に焦点があうと思われる方向においては、上記微小駆動手段により微小駆動させている間に求めた上記AF評価値の増減傾向より判定することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、上記微小駆動検出手段により上記撮影光学系の合焦位置が検出できなかった場合、そのあとの、被写体に焦点があうと思われる方向へのスキャン間隔においては、上記微小駆動手段におけるスキャン間隔とは異なった間隔で上記AF評価値を求めることを特徴とする。
【００１２】
第４の発明は、上記被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ駆動するときの駆動量は、そのあと被写体に焦点があうと思われる方向へのスキャン間隔に基づいて決定することを特徴とする。
【００１３】
第５の発明は、フォーカスレンズ位置を検出するフォーカスレンズ位置検出手段をさらに有し、上記フォーカスレンズ位置検出手段により検出した上記フォーカスレンズ位置に基づいて、上記被写体に焦点があうと思われる方向に対して逆方向に少しだけ駆動するときの駆動量を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、一度被写体に合焦したあとの微小駆動スキャンで合焦位置が検出できなくても、その後、無駄にフォーカスレンズ駆動をすることなくAFスキャンすることで、従来よりもAFにかかる時間を短くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、第１の実施例について、図１から図６を参照しながら説明する。
【００１７】
図１に、本発明の実施例を適用した撮像装置のブロック図を示す。
【００１８】
１が、フォーカスレンズを含む光学レンズ群および絞りからなる光学系、２が、メカニカルシャッタ（メカシャッタと図示する）、３が、撮像素子、４が、アナログ信号処理を行うＣＤＳ回路、５が、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、６が、撮像素子３、ＣＤＳ回路４およびＡ／Ｄ変換器５を動作させる信号を発生するタイミング信号発生回路、７が、光学系１、メカニカルシャッタ２および撮像素子３の駆動回路、８が、撮影した画像データに必要な信号処理を行う信号処理回路であり、オートフォーカス時には、信号処理回路８に入力された輝度信号より被写体画像の鮮鋭度を示すAF評価値が算出され、後述するシステム制御部１４へと送られる。９が、信号処理された画像データを記憶する画像メモリ、１０が、撮像装置から取り外し可能な画像記録媒体、１１が、信号処理された画像データを画像記録媒体１０に記録する記録回路、１２が、信号処理された画像データを表示する画像表示装置、１３が、画像表示装置１１に画像を表示する表示回路、１４が、撮像装置全体を制御するシステム制御部、１５が、システム制御部１４で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、および、キズアドレス等の補正データを記憶しておく不揮発性メモリ（ＲＯＭ）、１６が、不揮発性メモリ１５に記憶されたプログラム、制御データおよび補正データを転送して記憶しておき、システム制御部１４が撮像装置を制御する際に使用する揮発性メモリ（ＲＡＭ）となっている。
【００１９】
次に、第１の実施例を適用したオートフォーカス動作について図１から図６を参照しながら説明する。ここに図２は本発明の実施例を適用したAF動作を示すフローチャート図、図３は微小駆動スキャンで検出したＡＦ評価値の増減傾向より近側に被写体があるかどうかの判定方法例を示すための概略図、図４は本発明の実施例を適用するオートフォーカス動作の必要性を説明するための概略図、図５は本発明の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図、図６は第１の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図である。
【００２０】
オートフォーカス動作時、まず図２に示すようにステップＳ２００１において、前回でのオートフォーカス動作で合焦した被写体距離と同じ距離であるかどうかを輝度、前回のオートフォーカス動作からの時間等の条件より判定してステップＳ２００２へと進む。ステップS２００２で前回でのオートフォーカス動作で合焦した被写体距離と同じ被写体距離であると判定されなければステップＳ２００３へと進む。ステップＳ２００３では、無限遠端までフォーカスレンズを駆動したあと、無限遠端から至近端へ向かってＡＦスキャン（全域ＡＦスキャン）を行い、ステップＳ２００４へと進む。ステップＳ２００４で、全域ＡＦスキャンにより被写体の合焦位置が検出できた場合はステップＳ２００５へと進み、合焦動作を行う。また、ステップＳ２００４で合焦位置が検出できなかった場合はステップＳ２００６へと進み、非合焦動作を行う。
【００２１】
ステップＳ２００２で前回でのオートフォーカス動作で合焦した被写体距離と同じ被写体距離であると判定されれば、ステップＳ２００７へと進む。ステップＳ２００７では、前回の合焦位置を中心として遠側・近側両方向に微小駆動スキャンを行い、ステップＳ２００８へと進む。ステップＳ２００８で、微小駆動スキャンにより被写体の合焦位置が検出できた場合はステップＳ２００５へと進み、合焦動作を行う。また、ステップ２００８で合焦位置が検出できなかった場合はステップＳ２００９へと進む。ステップＳ２００９では、微小駆動スキャンでのＡＦ評価値の増減傾向を検出して、現在の位置よりも近側に被写体があるかどうかを判定し、ステップＳ２０１０へと進む（ここでの判定方法についてはこのあと述べる）。ステップＳ２０１０で現在の位置よりも近側に被写体があると判定されなければ、ステップＳ２００３へと進み、上述している全域ＡＦスキャンを行う。ステップＳ２０１０で現在の位置よりも近側に被写体があると判定されれば、ステップＳ２０１１へと進む。ステップＳ２０１１では、ステップＳ２００９で判定した被写体の方向とは逆の方向（ここでは遠側方向）に少しだけフォーカスレンズを駆動してステップＳ２０１２へと進む（ここでの遠側への駆動の必要性及び駆動量についてはこのあと述べる）。ステップＳ２０１２では、ステップＳ２０１１でフォーカスを駆動した位置から近側方向にＡＦスキャンを行い、ステップＳ２０１３へと進む。ステップＳ２０１３では、ステップＳ２０１２でのＡＦスキャンで合焦位置が検出できればステップＳ２００５へ進み、合焦動作を行い、合焦位置が検出できなければステップＳ２００６へ進み、非合焦動作を行う。
【００２２】
次に、図２のステップＳ２００９において近側に被写体があると判定する方法について、図３を参照しながら説明する。図２のステップＳ２００７の微小駆動スキャンにおいて、図３に示すように前回の合焦位置を中心として間隔Lで５点のＡＦ評価値を求めたとする。また、図３に示すように５点のＡＦ評価値の最大値と最小値の差をM、５点のＡＦ評価値を遠側からそれぞれＸ1、Ｘ2、Ｘ3、Ｘ4、Ｘ5として隣り合う２点のＡＦ評価値の差をそれぞれＸ2-1、Ｘ3-2、Ｘ4-3、Ｘ5-4とする。
【００２３】
ここで、ＡＦ評価値５点中、L0回連続で近側に登っているという条件を近側に被写体があると判断する最低条件とし（ここではL0=3とする）、近側に被写体があると判断する５点のＡＦ評価値の最大値と最小値の差の閾値をM0、間隔L進む間に近側に登ったと判断する閾値をＸ0とすると、
[条件１]  Ｘ5が５点中で最大値
[条件２]  M ≧ M0 
[条件３]  Ｘ5-4 ≧Ｘ0  かつ  Ｘ4-3≧Ｘ0  かつ  Ｘ3-2≧Ｘ0
上記の[条件１]〜[条件３]をすべて満たしているときに、近側に被写体があると判定する。
【００２４】
次に、図２のステップ２０１１において、被写体の方向とは逆方向に少しだけフォーカスレンズを駆動する理由について、図４、図５を参照しながら説明する。ここで、図４に示すaは前回でのオートフォーカス動作で合焦した被写体のピーク、図４に示すbは微小駆動スキャン時の被写体ピークを示している。また、図４の○は微小駆動スキャン（ステップＳ２００７）、黒塗り三角は微小駆動スキャン後の近側へのスキャン（ステップＳ２０１２）を示している。
【００２５】
図２のステップＳ２００７での微小駆動スキャンにおいて、微小駆動スキャンの終了位置が被写体ピークの頂上付近（図4のbに示す状態）であり、図２のステップＳ２００９で微小駆動スキャン中のＡＦ評価値の増減傾向より近側に被写体があると判定した場合を考える。ここで、もし微小駆動スキャンの終了位置から近側の方向へＡＦスキャンを行うと（つまりステップＳ２０１１を省く）、図４の黒塗り三角で示すように被写体ピークが遠側方向に登り止まるようなピークとなり、被写体の合焦位置が検出できなくなってしまうという問題が発生してしまう。
【００２６】
そこで、本発明の第１の実施例においては、図５に示すように微小駆動スキャンの終了位置から被写体のある方向とは逆方向（遠側方向）に少しだけ駆動したあとに、被写体のある方向（近側方向）へとＡＦスキャンすることで、被写体ピークが遠側方向に登り止まるという上記の問題を解決している。この遠側方向に少しだけ駆動する駆動量は、その後の近側方向へのスキャン間隔を基準に決定する。例えば、微小駆動スキャン後の近側方向へのスキャン間隔をαとすると、Yαだけ戻ってから近側方向へスキャンする（Yは任意の数字）。ここで、本発明の第１の実施例に適用するYの値について図６を参照しながら説明する。まず、本発明の実施例におけるＡＦスキャンにおいて合焦位置を判定するには最低でも4点のスキャンポイントが必要である。もし、微小駆動スキャンの終了位置が至近端の位置であった場合、微小駆動スキャン後の近側へのスキャンにおいて4点以上のスキャンポイントを確保するには、図6を参照しても分かるように、Yは3以上である必要がある。よって、本発明の第１の実施例においては、Y＝3であることが好ましい。
【００２７】
本実施例により、微小駆動スキャンにおいて合焦位置が検出できなかった場合でも、現在位置よりも近側に被写体があると判断した場合に、遠側方向に少しだけフォーカスレンズを駆動したあとに近側へスキャンすることにより、無駄なフォーカスレンズ駆動を省くことができ、ＡＦにかかる時間を短縮することが可能となる。
【実施例２】
【００２８】
以下、本発明の第2の実施例について図2、図７〜図１０を参照しながら説明する。ここで、図７は第２の実施例を適用する遠側への駆動量(Yα)の決定の仕方を示すフローチャート図、図８〜１０は第２の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図である。
【００２９】
本発明の第２の実施例では、図２のステップＳ２０１１における遠側方向への駆動量が第１の実施例とは異なる。第１の実施例では、ステップＳ２００７における微小駆動スキャンの終了位置が至近端にある場合を考慮して一律にY＝3としたが、微小駆動スキャンの終了位置が至近端にない場合においては、Y＝3では遠側方向へ余分に駆動してしまう場合がある。そこで、第２の実施例では、フォーカスレンズ位置に基づいてYの値を決定することで余分なフォーカスレンズの駆動をなくす。以下、詳細を説明する。
【００３０】
第２の実施例では、図２のステップＳ２０１１において、まず図７のＳ７００１に示すように現在のフォーカスレンズ位置（微小駆動スキャンの終了位置）と至近端の間隔を求めて（Ａとする）、ステップＳ７００２へと進む。ステップＳ７００２では、Ａ＜αであるかどうかを判定し、Ａ＜αであれば、ステップＳ７００３へと進み、ステップＳ７００３でY＝3と決定され、そのあと、ステップＳ７００７へと進み、図８に示すように遠側へ3αだけ駆動する。Ａ≧αであればステップＳ７００４へと進む。ステップＳ７００４では、Ａ＜２αであるかどうかを判定し、Ａ＜２αであれば、ステップＳ７００５へと進み、Y＝2と決定され、そのあと、ステップＳ７００７へと進み、図９に示すように遠側へ２αだけ駆動する。Ａ≧２αであれば、ステップＳ７００６へと進み、Y＝1と決定され、そのあと、ステップＳ７００７へと進み、図１０に示すように遠側にαだけ駆動する。
【００３１】
本実施例により、微小駆動の終了位置が至近端にない場合は、至近端にある場合よりも、そのあとの遠側への駆動量を減らして、余分なフォーカスレンズの駆動をなくすことで、第１の実施例の場合よりもさらにＡＦにかかる時間を短縮することが可能となる。
【００３２】
※本発明の実施例において、近側方向と遠側方向は逆であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例を適用した撮像装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例を適用したAF動作を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の実施例を適用した微小駆動スキャンで検出したＡＦ評価値の増減傾向より近側に被写体があるかどうかの判定方法例を示すための概略図である。
【図４】本発明の実施例を適用するオートフォーカス動作の必要性を説明するための概略図である。
【図５】本発明の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図である。
【図６】第１の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図である。
【図７】第２の実施例を適用する遠側への駆動量(Yα)の決定の仕方を示すフローチャート図である。
【図８】第２の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図(Y＝3)である。
【図９】第２の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図(Y＝2)である。
【図１０】第２の実施例を適用するオートフォーカス動作を示す概略図(Y＝1)である。
【符号の説明】
【００３４】
１  光学系
２  メカニカルシャッタ
３  撮像素子
４  ＣＤＳ回路
５  Ａ／Ｄ変換器
６  タイミング信号発生回路
７  光学系・メカシャッタ・撮像素子の駆動回路
８  信号処理回路
９  画像メモリ
１０  画像記録媒体
１１  記録回路
１２  画像表示装置
１３  画像を表示する表示回路
１４  システム制御部
１５  不揮発性メモリ（ＲＯＭ）
１６  揮発性メモリ（ＲＡＭ）
【図１】
2007310138.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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【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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