(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評価値として検出することによりオートフォーカス動作を行うオートフォーカスカメラにおいて、
第１フォーカスエリアと前記第１フォーカスエリアを含み且つ前記第１フォーカスエリアよりも大きい第２フォーカスエリアを撮像画面上に設定するフォーカスエリア設定手段と、
前記第１フォーカスエリアから得られる撮像映像信号の高域成分レベルを第１焦点評価値として検出し、前記第２フォーカスエリアから得られる撮像映像信号の高域成分レベルを第２焦点評価値として検出する焦点評価値検出手段と、
フォーカスレンズを遠点側から近点側に所定ステップで移動せしめ、各ステップ毎の前記フォーカスレンズの位置と前記第１焦点評価値および前記第２焦点評価値との関係を得るサーチ手段と、
前記サーチ手段の動作中に、前記フォーカスレンズが第１所定位置よりも近点側に位置し、且つ前記サーチ手段によって前記第２焦点評価値のピークが既に検出された状態で、少なくとも第１閾値よりも小さい前記第１焦点評価値が得られ、且つそれまでに得られた前記第１焦点評価値の最大値が第２閾値よりも小さいことを検出することにより前記サーチ手段の動作中断を判断する動作中断判断手段と、
前記動作中断判断手段の判断結果を基に前記サーチ手段の動作を中断させた後、前記サーチ手段によって得られたフォーカスレンズの位置と前記第２焦点評価値との関係を用い、前記第２焦点評価値がピークとなった位置に前記フォーカスレンズを移動させる合焦手段と、
を具備することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
【請求項２】
ズームレンズをさらに具備し、前記動作中断判断手段は、前記ズームレンズが第２所定位置よりもテレ側にあることも前記サーチ手段の動作中断を判断する条件とすることを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカスカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカス機能を備えた電子スチルカメラなどのオートフォーカスカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、たとえばビデオカメラ、電子スチルカメラなどのオートフォーカスカメラにおいては、被写体に焦点が合うほど被写体の映像はハイコントラストとなり、映像信号の高域成分が増大することに鑑み、撮像素子から得られる撮像映像信号自体を焦点制御状態の評価に用いる方法が開発されている。
【０００３】
このような方法では、本質的にパララックスが存在せず、また被写界深度の浅い場合や被写体が遠方に位置する場合においても正確にピントが合わせられるなどの多くの優れた特徴を有している。しかもこの方法によれば、オートフォーカス用の特別なセンサを別途設ける必要がなく、機械的にも極めて簡単である。
【０００４】
このような撮像映像信号を用いたオートフォーカスカメラの一例が特開平3−68280号公報（H04N5/232）に開示されている。この従来技術では、被写体の画像を静止画として取り込む電子スチルカメラに好適であるとして、フォーカスレンズを被写体距離の無限遠から至近点に亘って所定のステップで移動せしめることによって、各ステップ毎のフォーカスレンズの位置と撮像映像信号の高域成分レベル（焦点評価値）を得ることにより合焦動作を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のオートフォーカスカメラでは、フォーカスレンズを被写体距離の無限遠から至近点に亘って移動せしめるため、ズームレンズのテレ側ではフォーカスレンズの移動量が大きくなる傾向があり、オートフォーカス処理に時間を要してしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、オートフォーカスカメラにおいて、オートフォーカス処理を高速化することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評価値として検出することによりオートフォーカス動作を行うオートフォーカスカメラにおいて、第１フォーカスエリアと前記第１フォーカスエリアを含み且つ前記第１フォーカスエリアよりも大きい第２フォーカスエリアを撮像画面上に設定するフォーカスエリア設定手段と、前記第１フォーカスエリアから得られる撮像映像信号の高域成分レベルを第１焦点評価値として検出し、前記第２フォーカスエリアから得られる撮像映像信号の高域成分レベルを第２焦点評価値として検出する焦点評価値検出手段と、フォーカスレンズを遠点側から近点側に所定ステップで移動せしめ、各ステップ毎の前記フォーカスレンズの位置と前記第１焦点評価値および前記第２焦点評価値との関係を得るサーチ手段と、前記サーチ手段の動作中に、前記フォーカスレンズが第１所定位置よりも近点側に位置し、且つ前記サーチ手段によって前記第２焦点評価値のピークが既に検出された状態で、少なくとも第１閾値よりも小さい前記第１焦点評価値が得られ、且つそれまでに得られた前記第１焦点評価値の最大値が第２閾値よりも小さいことを検出することにより前記サーチ手段の動作中断を判断する動作中断判断手段と、前記動作中断判断手段の判断結果を基に前記サーチ手段の動作を中断させた後、前記サーチ手段によって得られたフォーカスレンズの位置と前記第２焦点評価値との関係を用い、前記第２焦点評価値がピークとなった位置に前記フォーカスレンズを移動させる合焦手段と、を具備した。
【０００８】
さらに、ズームレンズを具備し、前記動作中断判断手段は、前記ズームレンズが第２所定位置よりもテレ側にあることも前記サーチ手段の動作中断を判断する条件とするようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面に従い、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の実施の形態による、電子スチルカメラの機能ブロック図である。図１を参照して、ズームレンズ１ｚ、フォーカスレンズ１ｆを介して入射された入射光は、撮像素子２によって光電変換され、撮像映像信号が生成される。生成された撮像映像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によりデジタル信号に変換された後、信号処理回路４に与えられる。
【００１０】
信号処理回路４は、与えられたデジタルの撮像映像信号に、周知の自動露出補正および自動ホワイトバランス補正を施し、撮像映像信号のフィールドごと（１画面ごと）に画像データを順次形成してＤＲＡＭ５に与える。なお、自動露出補正として信号処理回路４における撮像映像信号のゲインを調整するだけでなく、図示しない絞り機構を用いても調整されるが、詳細な説明は割愛する。
【００１１】
ＤＲＡＭ５は、入力されたフィールド単位の画像データを次から次へと順次記憶し、記憶した各フィールドごとの画像データを処理回路６およびゲート回路８に与える。
【００１２】
処理回路６は、ＤＲＡＭ５から読出した１フィールド分の画像データに、色分離処理などの周知の信号処理を施した後、画像データをソフトウェア的に圧縮して、後段のフラッシュメモリ７に格納する。フラッシュメモリ７に格納された圧縮画像データは、図示しない信号処理回路によって読出されて伸張処理が施され、図示しない液晶モニタ上に表示される。
【００１３】
一方、ＤＲＡＭ５に記憶された１フィールド単位の画像データは、ゲート回路８にも与えられる。ゲート回路8および後段の輝度信号生成回路９、ＨＰＦ１０、デジタル積分器１１、ＣＰＵ１２およびステッピングモータで構成されたフォーカスモータ１３は、オートフォーカス動作のために設けられた回路構成である。
【００１４】
電子スチルカメラには、レリーズスイッチのオン・オフとに関係なく、常時これらの回路構成８−１３を用いてオートフォーカス動作を行なっているタイプのものと、撮影時にレリーズスイッチがオンされてから始めてこれらの回路構成８−１３を用いてオートフォーカス動作を行なうタイプのものとがあるが、本発明の実施の形態は、レリーズスイッチがオンされてからオートフォーカス動作を行なうタイプの電子スチルカメラである。
【００１５】
ユーザによってレリーズスイッチがオン(または半押し状態)にされると、その後信号処理回路４からＤＲＡＭ５に次々記憶される１フィールド単位の画像データはゲート回路８にも順次与えられる。
【００１６】
ゲート回路８は、図２に示すように、撮像画面の中央部に設定されたフォーカスエリアＡと該フォーカスエリアＡを含むフォーカスエリアＢ内の画像データを夫々抽出して輝度信号生成回路９に与える。
【００１７】
ゲート回路８によって設定された撮像画面上のフォーカスエリアＡ、Ｂ内の画像データが抽出されて輝度信号生成回路９に与えられる。輝度信号生成回路９は、与えられた画像データから夫々輝度信号を生成し、ＨＰＦ１０に与える。
【００１８】
ＨＰＦ１０は、輝度信号から高周波成分を抽出してデジタル積分器１１に与え、デジタル積分器１１は、１画面分(１フィールド期間)の高周波成分を積分して焦点評価値Ａ、ＢとしてＣＰＵ１２に与える。
【００１９】
ＣＰＵ１２は、後述するオートフォーカスプログラムに従って、撮像素子２に対するフォーカスレンズ１ｆの位置関係を移動させるべくフォーカスモータ１３を駆動する。フォーカスモータ１３はステッピングモータにて構成され、駆動ステップの数によってＣＰＵ１２はフォーカスレンズ１ｆの位置を認識している。ズームレンズ１ｚにはズームエンコーダ１４が設けられ、ＣＰＵ１２にズームレンズ１ｚの位置情報を伝えている。なお、ズームレンズ１ｚの駆動は手動又はモータにて行われるが、図示及び詳細な説明は割愛する。
【００２０】
図３は、図１に示した電子スチルカメラの基本動作を説明するフローチャートである。図に示すように、レリーズスイッチが押されることにより行われる撮影処理は、信号処理回路４による自動露出補正（Ｓ１０１）、回路構成８−１３によるオートフォーカス（Ｓ１０２）、信号処理回路４による自動ホワイトバランス補正（Ｓ１０３）を行った後、記録される画像信号の取り込み、いわゆる本露光を行い（Ｓ１０４）、処理回路６により画像信号処理として色分離処理などの信号処理や画像データの圧縮を行い（Ｓ１０５）、最後にフラッシュメモリ７への画像データの記録を行う（Ｓ１０６）。
【００２１】
図４、図５、図６は、図３のステップＳ１０２で示したオートフォーカス処理の詳細を示すフローチャートである。オートフォーカス処理を開始するに当たり、先ず初期設定としてフォーカスレンズ１ｆを被写体距離の無限遠側の端に移動させ、後述するオートフォーカス処理に用いる各種変数をクリアする（Ｓ１）。初期設定終了後、撮像映像信号の先頭である垂直同期信号Ｖによる割込みに応じて焦点評価値を作成するのに必要な撮像映像信号を得るために露光を行う（Ｓ３、Ｓ５）。そして次の垂直同期信号Ｖによる割込みに応じてフォーカスレンズ１ｆを被写体距離の至近点の方向に微小ステップ移動させ、露光を行う（Ｓ７、Ｓ９）。そして次の垂直同期信号Ｖによる割込みに応じてフォーカスレンズ１ｆを被写体距離の至近点の方向に微小ステップ移動させ、露光を行う（Ｓ１１、Ｓ１３）。ステップＳ１３終了までに、撮像画面の中央部に設定されたフォーカスエリアＡ内の画像データより作成された焦点評価値Ａと、フォーカスエリアＡを含むフォーカスエリアＢ内の画像データより作成された焦点評価値Ｂを、夫々評価値Ａ、評価値Ｂとして取り込む（Ｓ１５）。
【００２２】
なお、撮像素子２から撮像映像信号を出力させ画像データを得るのに１Ｖ期間、得られた画像データよりゲート回路８、輝度信号生成回路９、ＨＰＦ１０、デジタル積分器１１を用いて焦点評価値とするまでに１Ｖ期間を要するため、焦点評価値を作成するには、２Ｖ期間が必要となる。よって、ステップＳ１５にて取り込まれた評価値Ａ、Ｂは２Ｖ期間前のフォーカスレンズ１ｆの位置にて得られた撮像映像信号によるものである。
【００２３】
次に評価値Ａが焦点評価値Ａの最大値を記憶している最大値Ａよりも大きいか否かを検出する（Ｓ１７）。大きければ最大値Ａをその時点での評価値Ａの値とし（Ｓ１９）、最大となった焦点評価値Ａが得られたフォーカスレンズ１ｆの位置を示すように位置ポインタＡを更新する（Ｓ２１）。ステップＳ１７において、評価値Ａが最大値Ａよりも大きくなければステップＳ１９、Ｓ２１は行わない。
【００２４】
次に、評価値Ａが１Ｖ期間前の焦点評価値Ａを記憶している前評価値Ａよりも小さいか否かを検出する（Ｓ２３）。小さければカウンタｉをインクリメントし（Ｓ２５）、次の条件Ａを満足するか否かを検出する（Ｓ２７）。
【００２５】
【数１】
0003869689.tif 000002
【００２６】
条件Ａを満足すればフォーカスレンズ１ｆの合焦位置を位置ポインタＡが示す位置に設定し（Ｓ２８）、フォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了し、フォーカスレンズ１ｆを該合焦位置に移動し（Ｓ６１）、オートフォーカス処理を終了する。満足しなければステップＳ３１の前段に移行する。一方、ステップＳ２３において、評価値Ａが前評価値Ａよりも小さくなければカウンタｉをリセットする（Ｓ２９）。
【００２７】
すなわち、ステップＳ２３〜Ｓ２９、及びＳ６１により、撮影画面中央に設定されたフォーカスエリアＡ内の画像データより得られた焦点評価値Ａが最大となってからＫＡ回連続して減少し、かつ焦点評価値Ａの最大値の信頼性を判定するために定められた判定値よりも該最大値が大きければ、フォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了する。そして、最大となった焦点評価値Ａが得られたフォーカスレンズ１ｆの位置にフォーカスレンズ１ｆを移動しオートフォーカス動作を終了する。
【００２８】
次に、ステップＳ３１にて条件Ｂを満足するか否か、ステップＳ３３にて条件Ｃを満足するか否かを検出する。条件Ｂは次のとおりである。
【００２９】
【数２】
0003869689.tif 000003
【００３０】
条件Ｃは次のとおりである。
【００３１】
【数３】
0003869689.tif 000004
【００３２】
なお、条件ＣにおけるフラグＢは、フォーカスエリアＢ内の画像データから得られる焦点評価値Ｂのピークが検出されたときにセットされるフラグであり、詳細は後述する。
【００３３】
条件Ｂと条件Ｃを共に満足すればフォーカスレンズ１ｆの合焦位置を位置ポインタＢが示す位置に設定し（Ｓ３４）、フォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了し、フォーカスレンズ１ｆを該合焦位置に移動し（Ｓ６１）、オートフォーカス処理を終了する。そうでなければステップＳ３５の前段に移行する。
【００３４】
ステップＳ３１〜Ｓ３４、及びＳ６１により、ズームレンズ１ｚの位置が所定位置よりもテレ側にあり、かつフォーカスレンズ１ｆの現在位置が被写体距離１ｍの位置よりも至近点側にあり、かつ最大値Ａが前記判定値よりも小さく、最新の評価値Ａが前記判定値の２分の１よりも小さく、かつフォーカスエリアＢ内の画像データから得られる焦点評価値Ｂのピーク検出が行われていた場合、フォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了する。そして、最大となった焦点評価値Ｂが得られたフォーカスレンズ１ｆの位置にフォーカスレンズ１ｆを移動しオートフォーカス動作を終了する。
【００３５】
ここで、ステップＳ３１、Ｓ３４にて検出される条件Ｂ、条件Ｃについて詳細に説明する。図７に示すように、一般的にズームレンズを含む光学系では、ズームレンズの位置がテレ側にあるほどフォーカスレンズの可動範囲が広くなる。よって、オートフォーカス処理において、焦点評価値Ａのピークが検出されなければフォーカスレンズ１ｆは無限遠から至近点まで全域に渡って移動するので、ズームレンズの位置がテレ側にあるほど時間を要してしまう。また、通常の撮影では被写体距離が１ｍ未満となる可能性は小さいので、フォーカスレンズ１ｆがオートフォーカス処理に伴い無限遠から至近点方向に移動しフォーカスレンズ１ｆの位置が被写体距離１ｍの位置よりも至近点側となるまで焦点評価値Ａのピークが検出されなければ、それ以降も検出される可能性は小さい。よって、ズームレンズ１ｚの位置が所定位置よりもテレ側にあり、かつフォーカスレンズ１ｆの現在位置が被写体距離１ｍの位置よりも至近点側にある場合、フォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了できないか否かを条件Ｃを用いて判断する。
【００３６】
焦点評価値Ａの最大値が、焦点評価値Ａの最大値の信頼性を判定するために定められた判定値よりも小さく、かつ現時点の焦点評価値Ａが前記判定値の２分の１よりも小さい場合、焦点評価値Ａからは現時点以降も合焦判断に必要な情報が得られる確率は小さいと判断する。確率が小さいと判断し、更にフォーカスエリアＡよりも大きいフォーカスエリアＢからの画像データより得られる焦点評価値Ｂのピークが検出されていればフォーカスレンズ１ｆの微小ステップ移動と焦点評価値算出を終了し、最大となった焦点評価値Ｂが得られたフォーカスレンズ１ｆの位置にフォーカスレンズ１ｆを移動しオートフォーカス動作を終了する。
よって、従来であれば焦点評価値Ａのピークが検出されなければフォーカスレンズ１ｆは無限遠から至近点まで全域に渡って移動してしまい、特にズームレンズの位置がテレ側にあるほどフォーカスレンズの可動範囲が広くなるためオートフォーカス処理に時間を要していたが、上述の条件を満たす場合には処理を終了させ、時間短縮することを実現している。
【００３７】
一方、条件Ｂ、条件Ｃを満たさなければ、焦点評価値Ｂのピーク検出処理が行われる。先ず、評価値Ｂが焦点評価値Ｂの最大値を記憶している最大値Ｂよりも大きいか否かを検出する（Ｓ３５）。大きければ最大値Ｂをその時点での評価値Ｂの値とし（Ｓ３７）、最大となった焦点評価値Ｂが得られたフォーカスレンズ１ｆの位置を示すように位置ポインタＢを更新する（Ｓ３９）。ステップＳ３５において、評価値Ｂが最大値Ｂよりも大きくなければステップＳ３７、Ｓ３９は行わない。
【００３８】
次に、評価値Ｂが１Ｖ期間前の焦点評価値Ｂを記憶している前評価値Ｂよりも小さいか否かを検出する（Ｓ４１）。小さければカウンタｊをインクリメントし（Ｓ４３）、カウンタｊが所定値ＫＢよりも大きいか否かを検出する（Ｓ４５）。大きければ、焦点評価値Ｂが最大となってからＫＢ回連続して減少したことになり、焦点評価値Ｂがピークを示すフォーカスレンズ１ｆの位置が検出されたことを示すフラグＢをセットし（Ｓ４７）、大きくなければステップＳ４７は行わない。一方、ステップＳ４１において、評価値Ｂが前評価値Ｂよりも小さくなければカウンタｊをリセットする（Ｓ４９）。
【００３９】
次にフォーカスレンズ１ｆが被写体距離の至近点まで移動することにより移動が終了したか否かを検出する（Ｓ５１）。移動が終了していなければ前評価値Ａとして評価値Ａを記憶し（Ｓ５３）、前評価値Ｂとして評価値Ｂを記憶し（Ｓ５３）、ステップＳ１１の前段に移行することによりオートフォーカス処理を続行する。移動が終了していれば、最大値Ａが所定の閾値よりも大きいか否かを検出する（Ｓ５７）。大きければ、合焦判断に必要な焦点評価値が得られたとしてフォーカスレンズ１ｆの合焦位置を位置ポインタＡが示す位置に設定し（Ｓ５９）、フォーカスレンズ１ｆを該合焦位置に移動し（Ｓ６１）、オートフォーカス処理を終了する。大きくなければ、合焦判断に必要な焦点評価値が得られなかったとしてフォーカスレンズ１ｆの合焦位置を強制的に被写体距離２ｍの位置に設定し（Ｓ６３）、フォーカスレンズ１ｆを該合焦位置に移動し（Ｓ６１）、オートフォーカス処理を終了する。
【００４０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、ズーム光学系を具備しない電子スチルカメラでは、ステップＳ３１に示した条件Ｂにおける「ズームレンズ１ｚの位置が所定位置よりもテレ側」という条件を外し、本発明を実施することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、ある一定条件を満たす場合には処理を終了させ、時間短縮することにより、オートフォーカス処理の高速化が実現でき、その効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である電子スチルカメラを示した機能ブロック図である。
【図２】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示した説明図である。
【図３】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示したフローチャートである。
【図４】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示したフローチャートである。
【図６】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示したフローチャートである。
【図７】本発明の実施例である電子スチルカメラの動作を示した説明図である。
【符号の説明】
１ｚ  ズームレンズ
１ｆ  フォーカスレンズ
２  撮像素子
３  Ａ／Ｄ変換器
４  信号処理回路
５  ＤＲＡＭ
６  処理回路
８  ゲート回路
９  輝度信号生成回路９
１０  ＨＰＦ１０
１１  デジタル積分器１１
１２  ＣＰＵ１２
１３  フォーカスモータ
１４  ズームエンコーダ
【図１】
0003869689.tif 000005
【図２】
0003869689.tif 000006
【図３】
0003869689.tif 000007
【図４】
0003869689.tif 000008
【図５】
0003869689.tif 000009
【図６】
0003869689.tif 000010
【図７】
0003869689.tif 000011