(57)【要約】【課題】コントラスト検出方式のオートフォーカス制御において、合焦位置の検出精度を大幅に低下させることなくＡＦ評価値のピーク位置をより短時間にて検出することが可能となるオートフォーカス方法、オートフォーカス装置を提供する。【解決手段】ステッピングモータによりフォーカスレンズを光軸方向に移動させながら、各位置でＣＣＤの出力信号に含まれる高周波数成分に基づきＡＦ評価値を算出し、それが最も大きくなるピーク位置へフォーカスレンズを移動する方式である。サーチ範囲内でのフォーカスレンズの移動を継続して行い、その移動途中に所定の周期でＣＣＤによる露光を行う。ＡＦ評価値を取得するＡＦ評価サイクルを短縮することにより、オートフォーカス動作の高速化を図ることができる。しかも、ＡＦ評価サイクル毎にフォーカスレンズの振動が増大しないため、オートフォーカス制御時のフォーカスレンズ等の動作音を低減させることができる。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス制御に際し、
前記光学系を光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行うことを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項２】
前記光学系の合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御に際して、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行うことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス方法。
【請求項３】
前記光学系の移動中に前記撮像素子により所定周期で行う露光のタイミングを、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるときの周期的な駆動タイミングと同期させることを特徴とする請求項１又は２記載のオートフォーカス方法。
【請求項４】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置において、
駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に継続して移動させる第１の移動制御手段と、
この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記撮像素子による露光を断続的に行わせる第１の露光制御手段と
を備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項５】
前記第１の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置の近傍へ移動させる第１の位置制御手段と、
前記合焦位置の近傍において前記駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に断続的に移動させる第２の移動制御手段と、
この第２の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の断続的な移動中における停止タイミングにおいて、前記撮像素子による露光を行わせる第２の露光制御手段と、
この第２の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置へ移動させる第２の位置制御手段とを備えたことを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
【請求項６】
前記第１の移動制御手段は、前記駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより前記光学系を光軸方向に継続して移動させ、前記第１の露光制御手段は、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で行わせることを特徴とする請求項４又は５記載のオートフォーカス装置。
【請求項７】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置が有するコンピュータを、
駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に継続して移動させる移動制御手段と、
この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記撮像素子による露光を断続的に行わせる露光制御手段と
して機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等のカメラ装置に用いて好適なオートフォーカス方法、及びオートフォーカス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤ型やＭＯＳ型の固体撮像素子を用いて被写体を撮像し、それを画像データに変換し記録するデジタルカメラのオートフォーカス制御（ＡＦ制御）には、コントラスト検出方式が多く採用されている。かかる方式はデジタルビデオカメラや、ＣＣＤをセンサとして使用する銀塩カメラ等においても採用されている。コントラスト検出方式では、ステッピングモータによってフォーカスレンズを光軸方向に断続的に移動させながら各位置で露光を行い、ＣＣＤ等の出力信号（撮像信号）に含まれる高周波数成分に基づきＡＦ評価値を算出する。そして、それが最も大きくなるピーク位置を合焦位置と判断して、その位置へフォーカスレンズを移動させる。
【０００３】
実際の制御では、例えば図６に示したように、制御開始当初はフォーカスレンズの一回の移動量が大きい概略サーチにより、フォーカスレンズのサーチ範囲の片側端から反対方向へ向けてレンズ移動と露光（ＡＦ評価値算出）とを繰り返してＡＦ評価値のピーク付近（合焦位置の近傍）をいったん確定する。しかる後、確定したピーク付近でフォーカスレンズの一回の移動量が小さい（１〜数ステップ）詳細サーチを行い、ピーク付近におけるＡＦ評価値の分布状態からＡＦ評価値のピーク位置（合焦位置）を確定する。これによりピント合わせの高速化が図られている。また、概略サーチを行うピーク付近確定期間、及び詳細サーチを行うピント位置確定期間を通したサーチ動作中は、図７及び図８に示したように、前回の露光に伴うＣＣＤデータの転送とＡＦ評価値の算出、及びそれと並行したフォーカスレンズの移動と、フォーカスレンズの停止、停止後におけるフォーカスレンズの振動の収束待ち（図にＷで示した期間）、次の露光をＡＦ評価サイクルとして、それを複数サイクル繰り返し、その間に得られた何点かのＡＦ評価値を基にピーク位置を選出する処理が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したオートフォーカス方法にあっては、サーチ動作中にフォーカスレンズが停止する毎に、その振動を収束させる振動収束待ちの期間Ｗが不可欠であり、１回のＡＦ評価値の取得に時間がかかる。このためオートフォーカス動作の高速化にも限界があった。
【０００５】
無論、フォーカスレンズ停止後の振動収束時間を短くすれば、ＡＦ評価値の取得時間が短縮できるが、振動収束時間は十分に確保する必要がある。これはステッピングモータをアクチュエータとしたフォーカスレンズの駆動機構のバックラッシュが大きい場合には、振動収束期間ＷがＡＦ評価サイクル期間を超えると、検出するＡＦ評価値に振動によるノイズ成分が加わることとなり、ピーク位置すなわち合焦位置の検出精度を大幅に低下させてしまうこととなるためである。
【０００６】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、合焦位置の検出精度を大幅に低下させることなくオートフォーカス動作の高速化が可能となるオートフォーカス方法、オートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス制御に際し、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行う方法とした。
【０００８】
かかる方法においては、光学系が移動している間に、それと並行して撮像素子による露光を行うため、ＡＦ評価値を取得する度毎に光学系に振動を生じさせることがない。したがって、ＡＦ評価値の取得に際して光学系の振動収束期間を確保する必要がなく、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間の短縮化が可能となる。しかも、光学系が継続して移動されるため、移動により発生する振動が僅かとなる。
【０００９】
また、請求項２の発明にあっては、前記光学系の合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御に際して、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行う方法とした。
【００１０】
かかる方法によれば、光学系の合焦位置の近傍への位置制御に際して、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間の短縮化が可能となる。
【００１１】
また、請求項３の発明にあっては、前記光学系の移動中に前記撮像素子により所定周期で行う露光のタイミングを、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるときの周期的な駆動タイミングと同期させる方法とした。
【００１２】
かかる方法によれば、光学系の移動中に繰り返し取得される各ＡＦ評価値に含まれる、光学系の振動に起因するノイズの影響が均一化される。したがって、光学系の合焦位置への位置制御、または合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御の精度を向上させることができる。
【００１３】
また、請求項４の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置において、駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に継続して移動させる第１の移動制御手段と、この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記撮像素子による露光を断続的に行わせる第１の露光制御手段とを備えたものとした。
【００１４】
かかる構成においては、第１の移動制御手段によって光学系が光軸方向に継続して移動され、光学系が移動している間に、それと並行して、第１の露光制御手段により撮像素子による露光が断続的に行われる。そして、それに伴い撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値が取得され、取得されたＡＦ評価値に基づき光学系の位置が制御される。したがって、ＡＦ評価値の取得に際して光学系の振動収束期間を確保する必要がなく、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間が短くなる。しかも、精度が大幅に低下することもない。しかも、光学系が継続して移動されるため、光学系の移動により発生する振動が僅かとなる。
【００１５】
また、請求項５の発明にあっては、前記第１の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置の近傍へ移動させる第１の位置制御手段と、前記合焦位置の近傍において前記駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に断続的に移動させる第２の移動制御手段と、この第２の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の断続的な移動中における停止タイミングにおいて、前記撮像素子による露光を行わせる第２の露光制御手段と、この第２の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置へ移動させる第２の位置制御手段とを備えたものとした。
【００１６】
かかる構成においては、合焦位置の近傍への位置制御に際して、前記光学系が光軸方向に継続して移動されるとともに、光学系の移動中に撮像素子による露光が断続的に行われる。したがって、光学系の合焦位置の近傍へ位置制御を高速に行うことができる。引き続き、合焦位置の近傍へ移動された光学系は、さらに光軸方向に断続的に移動されるとともに、その移動中の停止タイミングにおいて撮像素子により断続的に行われる露光によって取得される複数のＡＦ評価値に基づき合焦位置へ移動される。つまり、合焦位置の近傍へ移動された光学系は、従来と同様の手法により合焦位置へ移動される。
【００１７】
また、請求項６の発明にあっては、前記第１の移動制御手段は、前記駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより前記光学系を光軸方向に継続して移動させ、前記第１の露光制御手段は、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で行わせるものとした。
【００１８】
かかる構成においては、光学系の移動中に繰り返し取得される各ＡＦ評価値に含まれる、光学系の振動に起因するノイズの影響が均一化される。したがって、光学系の合焦位置への位置制御、または合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御の精度を向上させることができる。
【００１９】
また、請求項７の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置が有するコンピュータを、駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に継続して移動させる移動制御手段と、この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記撮像素子による露光を断続的に行わせる露光制御手段として機能させるためのプログラムとした。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明の方法及び装置においては、オートフォーカス制御でのＡＦ評価値の取得に際して光学系の振動収束期間を確保する必要がなく、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間の短縮化が可能となる。よって、オートフォーカス動作の高速化を図ることができる。しかも、光学系が継続して移動されるため、移動により発生する振動が僅かとなることから、オートフォーカス動作時における光学系等の動作音を低減させることができる。
【００２１】
また、光学系の合焦位置の近傍への位置制御に際して、各ＡＦ評価値の取得に要する時間の短縮化が可能となるようにした。よって、光学系の合焦位置の近傍への位置制御を高速化することにより、オートフォーカス動作の高速化を図ることができる。しかも、続く光学系の合焦位置への位置制御に際しては従来と同様の手法を用いるので従来と全く同一の精度で光学系を合焦位置へ制御することも可能である。
【００２２】
また、光学系の移動中に繰り返し取得されるＡＦ評価値のそれぞれに含まれる、光学系の振動に起因するノイズの影響が均一化されるようにした。よって、光学系の合焦位置への位置制御、または合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御の精度を向上させることができる。その結果、オートフォーカス動作を高速かつ高精度で行うことが可能となる。
【００２３】
また、本発明のプログラムを用いることにより、コンピュータを有するオートフォーカス装置において本発明の方法及び装置の実施が可能となる。また、既存するオートフォーカス装置においてもそれが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の一実施の形態を示すデジタルカメラ１のブロック図である。このデジタルカメラ１は、従来技術で既説したコントラスト検出方式によるＡＦ機能を備えたものである。デジタルカメラ１は、フォーカスレンズ２、ズームレンズ３、ＣＣＤ４、ＣＤＳ／ＡＤブロック５、ＴＧ（Timing Generator）６、ＣＣＤデータ前処理ブロック７、色処理（ＣＰ）ブロック８、ＪＰＥＧ符号化器９、ＤＲＡＭ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、ＣＰＵ１３、画像表示部１４、キーブロック１５、カード・インターフェイス１６、モータ駆動ブロック１７を備えており、カード・インターフェイス１６には、図示しないカメラ本体のカードスロットに着脱自在に装着されたメモリカード１８が接続されている。
【００２５】
フォーカスレンズ２及びズームレンズ３はそれぞれが図示しないレンズ群から構成されるものである。モータ駆動ブロック１７は、フォーカスレンズ２を光軸方向に駆動するフォーカスモータ１７０ａ、及びズームレンズ３を光軸方向に駆動するズームモータ１７０ｂと、ＣＰＵ１３から送られる制御信号に従いフォーカスモータ１７０ａ及びズームモータ１７０ｂをそれぞれ駆動するモータドライバ１７１ａ，１７１ｂとから構成されている。フォーカスモータ１７０ａ及びズームモータ１７０ｂは、ステッピングモータであって、ＣＰＵ１３から送られる制御信号によってステップ駆動することによりフォーカスレンズ２及びズームレンズ３を光軸上で精密に移動させる。本実施の形態においては、フォーカスレンズ２が本発明の光学系であり、フォーカスモータ１７０ａ及びモータドライバ１７１ａが本発明の駆動手段である。
【００２６】
ＣＣＤ４は、フォーカスレンズ２とズームレンズ３を介して投影された被写体像を光電変換し撮像信号として出力する。ＴＧ６は、所定周波数のタイミング信号を生成してＣＣＤ４を駆動する。ＣＤＳ／ＡＤブロック５は、ＣＣＤ４からの出力信号からノイズを除去するとともに、撮像信号をデジタル信号に変換する。ＣＣＤデータ前処理ブロック７は、デジタル信号に変換された撮像信号に対し輝度信号処理等のデータ処理を行う。色処理（ＣＰ）ブロック８は、輝度信号処理等が行われた画像信号に対して色分離等の色処理を行い、Ｙ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを生成する。ＤＲＡＭ１０は、色処理後のＹ，Ｃｂ，Ｃｒの画像データを逐次記憶する。
【００２７】
画像表示部１４は、カラーＬＣＤと、それを駆動する駆動回路等からなり、撮影モードが設定された状態でシャッターキーが押されていない間（撮影待機状態）には、ＣＣＤ４から取り込まれＤＲＡＭ１０に蓄積された１フレーム（画面）分の画像データに基づくスルー画像を表示し、再生モードが設定された状態では、メモリカード１８から読み出されるとともに伸張された画像データに基づく記録画像を表示する。ＪＰＥＧ符号化器９は、画像記録時には、色処理（ＣＰ）ブロック７から入力した画像データをＪＰＥＧ圧縮する。メモリカード１８は、カード・インターフェイス１６を介して送られた圧縮後の画像データを記録する。記録された画像データは、記録画像の再生時に読み出され、ＪＰＥＧ符号化器９により伸張された後、画像表示部１４において表示される。
【００２８】
また、キーブロック１５は、撮影モードと再生モードとの動作切り替えに使用される切替キーや、シャッターキー等の各種の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ１３へ送る。ＣＰＵ１３は、キーブロック１５からの操作信号と、所定の制御プログラムに従いＲＡＭ１２を作業用メモリとして動作し、デジタルカメラ１の全体の動作を制御する。ＲＯＭ１１には上記制御プログラムとともに、ＣＰＵ１３による各種の制御すなわちＡＦ制御、ＡＥ制御、ＡＷＢ制御に必要とする各種データが格納されている。そして、ＣＰＵ１３は、上記制御プログラムに従い動作することにより本発明の第１及び第２の移動制御手段、第１及び第２の露光制御手段、第１及び第２の位置制御手段として機能する。なお、上記制御プログラムは、必ずしもＲＯＭ１１に格納されている必要はなく、例えば前記メモリカード１８の所定領域に格納された構成であってもよい。また、前記メモリカード１８以外にもＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能なメモリを備えた構成であれば、上記制御プログラムがそれらのメモリに他の装置から通信等の任意の方法で供給される構成としてもよい。
【００２９】
次に、以上の構成からなるデジタルカメラ１の本発明にかかる動作を、図２に示したＣＰＵ１３による撮影処理手順を示すフローチャートにしたがって説明する。
【００３０】
ＣＰＵ１３は、使用者により撮影モードが設定されることにより処理を開始し、シャッターキーが半押しされたか否かを判別する（ステップＳ１）。シャッターキーが半押しされたら（ステップＳ１でＹＥＳ）、ステップＳ２〜ステップＳ６で概略サーチにかかる処理を行う。図３は、概略サーチが行われているときのデジタルカメラ１の動作を示すタイミングチャートである。概略サーチにおいてＣＰＵ１３は、まずフォーカスモータ１７０ａの連続駆動を開始する（ステップＳ２）。これによりフォーカスレンズ２を、予め決められているフォーカスサーチ範囲（１ｍ〜∞等）の中で片側端から反対方向に向け継続して移動させる。その間に所定の露光時期が到来したら（ステップＳ３）、露光処理すなわちＣＣＤ４を駆動して被写体像に応じた画像信号を取り出す処理を行う（ステップＳ４）。なお、このとき画像信号をＣＣＤデータとして取り込む転送処理も行われる、さらに画像信号に含まれる高周波成分に基づきＡＦ評価値を算出する（ステップＳ５）。ここでは、例えば上記画像信号に含まれる高周波数成分を１フィールド期間積分し、その結果をＡＦ評価値とするとともに、それに含まれるノイズを除去する計算を行う。
【００３１】
そして、フォーカスレンズ２がフォーカスサーチ範囲のレンズ端（∞等）に達するまでは（ステップＳ６でＮＯ）、前述した露光処理、ＡＦ評価値の算出を周期的に繰り返す（ステップＳ３〜ステップＳ５）。これにより、フォーカスレンズ２の異なる位置にあるときの複数のＡＦ評価値を複数取得する。やがてフォーカスレンズ２がフォーカスサーチ範囲のレンズ端（∞等）に達したら（ステップＳ６でＹＥＳ）、その時点で取得した複数のＡＦ評価値の中で一番値の高いＡＦ評価値を検出し、検出したＡＦ評価値を取得したレンズ位置に基づきピーク付近（合焦位置の近傍）を判別し（ステップＳ７）、その位置へフォーカスレンズ２を移動させる（ステップＳ８）。なお、フォーカスレンズ２をレンズ端（∞等）まで移動させずに、概略サーチしながらＡＦ評価値のピークを検出する処理を行い、ピークを検出した時点でフォーカスレンズ２の移動を停止させるようにしてもよい。
【００３２】
引き続き、ＣＰＵ１３は、ステップＳ９〜ステップＳ１３で詳細サーチにかかる処理を行う。詳細サーチは従来技術で説明した方法と同一であり、ＡＦ評価値のピーク付近で、フォーカスモータ１７０ａによりフォーカスレンズ２を細かな移動量（１〜数ステップ）だけ移動させて（ステップＳ９）、露光処理を行い（ステップＳ１０）、ＡＦ評価値を算出する（ステップＳ１１）。これをピーク付近の全域におけるＡＦ評価値の算出が完了するまで繰り返す（ステップＳ１２でＮＯ）。つまりフォーカスレンズ２を断続的に移動させながら、各停止位置でＡＦ評価値を取得する処理を繰り返す。やがて、ピーク付近の全域におけるＡＦ評価値が取得できたら（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ピーク付近で取得したＡＦ評価値の分布状態からＡＦ評価値のピーク位置（合焦位置）を決定し（ステップＳ１３）、決定した位置へフォーカスレンズ２を移動する（ステップＳ１４）。これによりＡＦ制御を完了する。
【００３３】
そして、シャッターキーが全押しされたら（ステップＳ１５でＹＥＳ）、撮影処理により被写体像を画像信号として取り込んだ後（ステップＳ１６）、記録処理により被写体像を画像データとしてメモリカード１８に記録し（ステップＳ１７）、１回の撮影処理を終了する。
【００３４】
ここで、本実施の形態においては、前述した概略サーチ（ステップＳ２〜Ｓ６）に際して、フォーカスレンズ２を継続して移動させている間に、それと並行してＣＣＤ４による露光処理を行うため、図３に示したように、露光処理の直前においてフォーカスレンズ２の振動が増大することがなく、ＡＦ評価値を取得する期間すなわちＡＦ評価サイクル内に、従来技術で説明した振動収束待ちの期間Ｗ（図８）を確保する必要がない。したがって、ＡＦ評価サイクルを前述した露光処理に必要な時間（例えば３３．３ｍｓ前後）まで短縮することが可能となる。その結果、図４に示したように、ＡＦ制御期間内におけるＡＦ評価値のピーク付近の確定に要する期間すなわち概略サーチ期間ｔを短縮することにより、１回のＡＦ制御時間Ｔを短縮してオートフォーカス動作の高速化を図ることができる。
【００３５】
しかも、ＡＦ評価サイクル毎にフォーカスレンズ２の振動が増大しないため、フォーカスレンズ２に生じる振動周波数をフォーカスモータ１７０ａの共振点以下とすることができる。したがって、概略サーチ期間におけるフォーカスレンズ２等の動作音を低減させることができる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、概略サーチを行った後に、ＡＦ評価値のピーク位置を確定する詳細サーチを従来と同一の方法で行うため、最終的なオートフォーカスの制御精度を全く低下させることなくＡＦ制御の高速化を図ることができる。なお、例えばフォーカスレンズ２やズームレンズ３といった光学系の特性が、仮にフォーカスレンズ２の位置に正規の合焦位置と僅かなズレが生じているときであっても実用的な合焦状態が確保できるようなものである場合や、フォーカスレンズ２の移動中における振動を、それに起因するＡＦ評価値に反映されるノイズの影響がごく僅かとなるまで低減させることができたり、ＡＦ評価値の算出に際してノイズの影響を解消することが可能であったりする場合においては、前述した詳細サーチを省いたＡＦ制御が可能となる。すなわち、ＡＦ評価サイクル（露光時間）を最大限に短縮して前述した概略サーチと同様の動作を行い、フォーカスレンズ２を継続して移動させた状態でＡＦ評価値のピーク位置を検出し、その位置を合焦位置としてフォーカスレンズ２を移動させるだけでもオートフォーカスが実現可能となる。
【００３７】
また、本実施の形態における動作は、デジタルカメラ１の機械的構成を従来のままとしてＣＰＵ１３の制御プログラムを変更するだけで実施可能である。したがって、ＡＦ制御に関する制御プログラムが変更可能な構成であれば、既存するデジタルカメラにおいても本発明を容易に実施することが可能である。
【００３８】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態において図２で説明したステップＳ２〜ステップＳ６における概略サーチにかかる処理に際して、ＣＰＵ１３がステップＳ４の露光処理を以下のタイミングで行うものである。
【００３９】
すなわち図５は、図３に対応する図であって、本実施の形態の概略サーチにおいては、前述したＡＦ評価サイクルの開始タイミングとフォーカスモータ１７０ａによりフォーカスレンズ２の駆動タイミングとが常に一致するようにして、ＣＣＤ４の露光をフォーカスレンズ２の駆動周期（駆動パルス）に合わせて行う。つまり異なる周期で行われるフォーカスレンズ２の駆動とＣＣＤ４の露光との時間関係が一定となるタイミングで露光を行う。あるいは異なる周期で行われるフォーカスレンズ２の駆動とＣＣＤ４の露光との時間関係が一定となる駆動速度でフォーカスレンズ２を移動させる。なお、これ以外の処理については第１の実施の形態と同様である。
【００４０】
かかる実施の形態においては、ＡＦ評価値に含まれるフォーカスレンズ２の移動中の振動に起因したノイズをＡＦ評価サイクル毎に均一化されるため、概略サーチの精度を向上させることができる。よって、概略サーチに続いて実施する詳細サーチおいてサーチすべきＡＦ評価値のピーク付近の範囲を狭くすることにより、１回のＡＦ制御時間Ｔのさらなる短縮化によりオートフォーカス動作のより一層の高速化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施の形態における上記処理は、第１の実施の形態で説明した詳細サーチを省いたＡＦ制御を行う場合に実施しても有効であって、その場合には、各ＡＦ評価サイクルで取得するＡＦ評価値の精度を向上させることにより、結果としてオートフォーカスの制御精度を向上させることが可能となる。
【００４２】
なお、以上の説明においては、本発明をデジタルカメラに採用した場合について説明したが、ＣＣＤ及びその他の撮像素子をセンサとして使用して、コントラスト検出方式のＡＦ制御を行う他のカメラ装置に採用してもよく、その場合においても本実施の形態と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の各実施の形態に共通するデジタルカメラの要部を示すブロック構成図である。
【図２】第１の実施の形態のＣＰＵによる撮影処理手順を示すフローチャートである。
【図３】同実施の形態における概略サーチ期間内の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】同実施の形態におけるオートフォーカス制御に関する動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるフォーカスサーチ動作の詳細を示すタイミングチャートである。
【図６】従来の技術におけるオートフォーカス制御に関する動作を示すタイミングチャートである。
【図７】従来の技術におけるレンズ位置とＡＦ評価値との関係、及び概略サーチ期間内の動作を示す図である。
【図８】従来の技術における概略サーチ期間内の動作の詳細を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４４】
１  デジタルカメラ
２  フォーカスレンズ
４  ＣＣＤ
１１  ＲＯＭ
１２  ＲＡＭ
１３  ＣＰＵ
１７  モータ駆動ブロック
１８  メモリカード
１７０ａ  フォーカスモータ
１７１ａ  モータドライバ
【図１】
2007193359.tif 000003
【図２】
2007193359.tif 000004
【図３】
2007193359.tif 000005
【図４】
2007193359.tif 000006
【図５】
2007193359.tif 000007
【図６】
2007193359.tif 000008
【図７】
2007193359.tif 000009
【図８】
2007193359.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月16日(2007.4.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス制御に際し、
前記光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行い、
前記光学系の移動中に前記撮像素子により所定周期で行う露光のタイミングを、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるときの周期的な駆動タイミングと同期させることを特徴とするオートフォーカス方法。
【請求項２】
前記光学系の合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御に際して、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行うことを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス方法。
【請求項３】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置において、
駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより、該光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させる第１の移動制御手段と、
この第１の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で断続的に行わせる第１の露光制御手段と
を備えたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【請求項４】
前記第１の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置の近傍へ移動させる第１の位置制御手段と、
前記合焦位置の近傍において前記駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に断続的に移動させる第２の移動制御手段と、
この第２の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の断続的な移動中における停止タイミングにおいて、前記撮像素子による露光を行わせる第２の露光制御手段と、
この第２の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置へ移動させる第２の位置制御手段とを備えたことを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
【請求項５】
光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置が有するコンピュータを、
駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより、該光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させる移動制御手段と、
この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で断続的に行わせる露光制御手段として機能させるためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
前記課題を解決するために請求項１の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス制御に際し、前記光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させるとともに、前記光学系の移動中に前記撮像素子による露光を断続的に行い、前記光学系の移動中に前記撮像素子により所定周期で行う露光のタイミングを、前記光学系を光軸方向に継続して移動させるときの周期的な駆動タイミングと同期させる方法とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
かかる方法においては、光学系が移動している間に、それと並行して撮像素子による露光を行うため、ＡＦ評価値を取得する度毎に光学系に振動を生じさせることがない。したがって、ＡＦ評価値の取得に際して光学系の振動収束期間を確保する必要がなく、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間の短縮化が可能となる。しかも、光学系が継続して移動されるため、移動により発生する振動が僅かとなる。
加えて、光学系の移動中に繰り返し取得される各ＡＦ評価値に含まれる、光学系の振動に起因するノイズの影響が均一化される。したがって、光学系の合焦位置への位置制御、または合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御の精度を向上させることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
また、請求項３の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置において、駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより、該光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させる第１の移動制御手段と、この第１の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で断続的に行わせる第１の露光制御手段とを備えたものとした。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
かかる構成においては、第１の移動制御手段によって光学系が光軸方向に継続して移動され、光学系が移動している間に、それと並行して、第１の露光制御手段により撮像素子による露光が断続的に行われる。そして、それに伴い撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値が取得され、取得されたＡＦ評価値に基づき光学系の位置が制御される。したがって、ＡＦ評価値の取得に際して光学系の振動収束期間を確保する必要がなく、１回のＡＦ評価値の取得に要する時間が短くなる。しかも、精度が大幅に低下することもない。しかも、光学系が継続して移動されるため、光学系の移動により発生する振動が僅かとなる。
加えて、光学系の移動中に繰り返し取得される各ＡＦ評価値に含まれる、光学系の振動に起因するノイズの影響が均一化される。したがって、光学系の合焦位置への位置制御、または合焦位置への位置制御に先立つ合焦位置の近傍への位置制御の精度を向上させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、請求項４の発明にあっては、前記第１の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置の近傍へ移動させる第１の位置制御手段と、前記合焦位置の近傍において前記駆動手段を介して前記光学系を光軸方向に断続的に移動させる第２の移動制御手段と、この第２の移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の断続的な移動中における停止タイミングにおいて、前記撮像素子による露光を行わせる第２の露光制御手段と、この第２の露光制御手段により断続的に行われる露光により取得される複数のＡＦ評価値に基づき光学系を前記駆動手段を介して合焦位置へ移動させる第２の位置制御手段とを備えたものとした。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、請求項５の発明にあっては、光学系を光軸方向に移動させながら撮像素子による露光を行い、撮像素子から出力される画像信号に基づくＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づき光学系の位置を制御するオートフォーカス装置が有するコンピュータを、駆動手段により前記光学系を周期的に駆動することにより、該光学系を前記撮像素子による露光タイミングにおいて停止させることなく光軸方向に継続して移動させる移動制御手段と、この移動制御手段における前記駆動手段の制御に伴う前記光学系の移動中に、前記駆動手段による前記光学系の周期的な駆動タイミングと同期させて前記撮像素子による露光を所定の周期で断続的に行わせる露光制御手段として機能させるためのプログラムとした。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】