(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子により撮影される映像のコントラストが最大となるように結像系の位置を決定する焦点位置決定方法において、
前記結像系の位置を決定する方法として少なくとも二つの方法を用意し、
前記方法のうちいずれを採用するかを、撮影された映像のコントラストに関する評価値を算出し、当該評価値を閾値と比較することで決定することを特徴とする焦点位置決定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焦点位置決定方法において、
少なくとも二つの方法のうち、
一つは、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を、撮影された映像のコントラストに関する評価値の関数として予め設定し、前記映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を求める場合は、先ず、撮像素子で撮影される映像の評価値を求め、次に、当該評価値から前記関数に基づいて当該移動量を決定する方法であり、
もう一つは、互いに異なる三つの結像系の位置において撮影された映像のコントラストに関する評価値をそれぞれ算出し、この各位置および各評価値に基づいて、映像のコントラストが最大となる結像系の位置を算出し決定する方法であることを特徴とする焦点位置決定方法。
【請求項３】
撮像素子により撮影される映像のコントラストが最大となるように結像系の位置を決定する焦点位置決定装置において、
前記結像系の位置を決定する手段として設けられた少なくとも二つの手段と、
前記少なくとも二つの手段のうちいずれを採用するかを、撮影された映像のコントラストに関する評価値を算出し、当該評価値を閾値と比較することで決定するスイッチ部とを備えたことを特徴とする焦点位置決定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の焦点位置決定装置において、
少なくとも二つの手段のうち、
一つの手段は、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を、撮影された映像のコントラストに関する評価値の関数として予め設定し、前記映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を求める場合は、先ず、撮像素子で撮影される映像の評価値を求め、次に、当該評価値から前記関数に基づいて当該移動量を決定する第１の移動量算出部であり、
もう一つの手段は、互いに異なる三つの結像系の位置において撮影された映像のコントラストに関する評価値をそれぞれ算出し、この各位置および各評価値に基づいて、映像のコントラストが最大となる結像系の位置を算出し決定する第２の移動量算出部であることを特徴とする焦点位置決定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの映像機器のおいて、ピントのあった画像を撮影するための焦点位置決定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピントのあった画像を撮影するための焦点位置を決定する方法は従来より種々のものが知られている。第１の方法としては、例えば特開昭６２−２３８５１０９号公報に開示されているように、焦点位置を最も物体側の位置と最も撮影者側の位置のどちらか一方から他方へと移動させながら、一つ手前の位置での画像のコントラストと次の位置でのコントラストとの差を求め、この差が正から０または負に転じる時点の焦点位置を合焦の得られる位置とするものであった。このコントラストは画像信号から求めた高周波成分などにより算出され、ピントが合っている程、高い値を示すものである。
【０００３】
また、第２の方法としては、例えば、特開平６−１１８２９７号公報に示されているように、焦点位置の可動範囲の中央とその両端位置の位置との３点について先ずコントラストを求め、中央の位置でのコントラストが最大であればこれを合焦の得られる位置と判定し、そうでない場合にはコントラストの高い側がどちらの側であるかを判定し、コントラストの検出範囲を前記コントラストの高い位置の側に移行しながら、最大コントラスト位置であるかどうかによって順次合焦を判定するものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の方法では、求めたコントラストが他の位置で求めたコントラストよりも高い場合に、その焦点位置を合焦の得られる位置とするものであるため、合焦の得られる位置を正確に求めるためにはコントラストを求める焦点位置の間隔を小さくしなければならない。このため、特に焦点の移動開始位置と合焦の得られる位置が離れている場合には、焦点の移動とコントラストの検出を相当数繰り返す必要があるため、自動焦点調節に時間がかかるという問題点があった。
【０００５】
このような点から、短時間で自動焦点調節を行うことのできる焦点位置決定方法および装置の実現が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
撮像素子により撮影される映像のコントラストが最大となるように結像系の位置を決定する焦点位置決定方法において、結像系の位置を決定する方法として少なくとも二つの方法を用意し、方法のうちいずれを採用するかを、撮影された映像のコントラストに関する評価値を算出し、評価値を閾値と比較することで決定することを特徴とする焦点位置決定方法。
【００１１】
〈構成２〉
構成１記載の焦点位置決定方法において、少なくとも二つの方法のうち、一つは、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を、撮影された映像のコントラストに関する評価値の関数として予め設定し、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を求める場合は、先ず、撮像素子で撮影される映像の評価値を求め、次に、評価値から関数に基づいて移動量を決定する方法であり、もう一つは、互いに異なる三つの結像系の位置において撮影された映像のコントラストに関する評価値をそれぞれ算出し、この各位置および各評価値に基づいて、映像のコントラストが最大となる結像系の位置を算出し決定する方法であることを特徴とする焦点位置決定方法。
【００１６】
〈構成３〉
撮像素子により撮影される映像のコントラストが最大となるように結像系の位置を決定する焦点位置決定装置において、結像系の位置を決定する手段として設けられた少なくとも二つの手段と、少なくとも二つの手段のうちいずれを採用するかを、撮影された映像のコントラストに関する評価値を算出し、評価値を閾値と比較することで決定するスイッチ部とを備えたことを特徴とする焦点位置決定装置。
【００１７】
〈構成４〉
構成３に記載の焦点位置決定装置において、少なくとも二つの手段のうち、一つの手段は、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を、撮影された映像のコントラストに関する評価値の関数として予め設定し、映像のコントラストが最大となる結像系の位置までの移動量を求める場合は、先ず、撮像素子で撮影される映像の評価値を求め、次に、評価値から関数に基づいて移動量を決定する第１の移動量算出部であり、もう一つの手段は、互いに異なる三つの結像系の位置において撮影された映像のコントラストに関する評価値をそれぞれ算出し、この各位置および各評価値に基づいて、映像のコントラストが最大となる結像系の位置を算出し決定する第２の移動量算出部であることを特徴とする焦点位置決定装置。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて詳細に説明する。
《具体例１》
〈構成〉
図１は本発明の焦点位置決定方法の具体例１を示すフローチャートであるが、これに先立ち、本発明の焦点位置決定方法を実現するための焦点位置決定装置の説明を行う。
【００１９】
図２は、本発明の具体例１の焦点位置決定装置を示す構成図である。
図の装置は、レンズ１０１、撮像素子１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、評価値算出部１０４、移動量算出部１０５、評価値記憶部１０６、焦点位置移動部１０７からなる。
【００２０】
レンズ１０１は、焦点位置移動部１０７によって移動し、焦点調節を行うための光学系である。撮像素子１０２はレンズ１０１を介して入力した映像を撮影し、映像信号として出力するための素子である。
【００２１】
Ａ／Ｄ変換部１０３は、撮像素子１０２から出力されたアナログの映像信号をデジタル画像信号に変換する機能部である。評価値算出部１０４は、Ａ／Ｄ変換部１０３で変換されたデジタル画像からコントラストの程度を示す評価値としてのインデックス値を算出する機能部である。移動量算出部１０５は、評価値算出部１０４で求められたインデックス値を入力し、これを現在の画像のインデックス値として評価値記憶部１０６に記憶させ、また、評価値記憶部１０６に記憶されている前回のインデックス値に基づき、次の焦点位置の移動量および移動方向を決定する機能を有している。評価値記憶部１０６は、評価値としてのインデックス値を少なくとも過去１回分記憶するための記憶部である。また、焦点位置移動部１０７は、移動量算出部１０５の出力に基づきレンズ１０１の移動を行う制御部である。
【００２２】
〈動作〉
先ず、Ａ／Ｄ変換部１０３の動作について説明する。
映像は撮像素子１０２で撮影され、撮像素子１０２からの出力は電圧値の変化によって１フレームの情報として出力される。Ａ／Ｄ変換部１０３では、この電圧値の変化を、通常０から２５５までの整数値（濃度値）に変換し、この整数値の並びとして映像の１フレームを表現する。以降、この整数値の並びとして表現された映像の１フレームをデジタル画像と呼ぶ。また、デジタル画像の構成要素を画素と呼ぶ。
【００２３】
一般には、整数値への変換に際し、明るさ調整パラメータｂおよびコントラスト調整パラメータｃの二つのパラメータが存在する。即ち、電圧値ｖはパラメータｂおよびｃによって、変換後の値ｃ（ｖ＋ｂ）に一旦変換され、この値がある電圧範囲を２５６等分した区間のどこに入るかによって０から２５５の整数に変換する。尚、明るさ調整パラメータｂは電圧値ｖのオフセット、コントラスト調整パラメータｃは電圧値ｖの拡大率である。
【００２４】
以降の説明では、Ａ／Ｄ変換部１０３によって得られるデジタル画像をＷ×Ｈ画素（横Ｗ画素、縦Ｈ画素）から構成されるものとし、この画素位置を画像左上端の画素を原点とするｘ，ｙ座標系によって表現する。そして位置（ｘ，ｙ）にある画素の濃度値をＩ（ｘ，ｙ）と表す。
【００２５】
次に、評価値算出部１０４、移動量算出部１０５および評価値記憶部１０６の処理を図１に沿って説明する。先ず、評価値算出部１０４の処理を説明する。
【００２６】
評価値算出部１０４は、評価値であるインデックス値を算出する（図１のステップＳ１）。このインデックス値は画像中央部に設定した横ｗ画素、縦ｈ画素の処理範囲において、２ｓ画素間隔で設定した注目画素（ｘ，ｙ）と、その上下左右にｓ画素間隔で隣接する参照画素との濃度差に基づいて、次式で算出する。
【００２７】
Ｉｎｄｅｘ=Σ｛（Ｉ（ｘ−ｓ，ｙ）−Ｉ（ｘ，ｙ））2＋（Ｉ（ｘ＋ｓ，ｙ）−Ｉ（ｘ，ｙ））2＋（Ｉ（ｘ，ｙ−ｓ）−Ｉ（ｘ，ｙ））2＋（Ｉ（ｘ，ｙ＋ｓ）−Ｉ（ｘ，ｙ））2｝  …（１）
但し、総和は全注目画素について行う。
【００２８】
図３は、注目画素の設定位置の説明図である。
図において、処理範囲は位置（ｘ，ｙ）を左上画素の位置とする横ｗ画素、縦ｈ画素の矩形領域である。注目画素は黒丸で、参照画素は白丸で示されている。注目画素は横方向に２ｓ画素間隔で設定されており、この設定位置が互いにｓ画素ずつずれているものが縦方向にｓ画素ずつ交互に設定されている。
【００２９】
尚、この処理範囲や注目画素の位置は撮影対象等によって事前に設定しておくものであり、例えば処理範囲は画面全体ではなく、画像中央部の限定された領域などとしてもよい。また、隣接画素間の間隔ｓ＝２（１画素おき）などにしてもよい。
【００３０】
次に移動量算出部１０５の処理として、事前に設定する関数について説明する。
移動量算出部１０５は、インデックス値を用いて焦点位置の移動量と移動方向を決定するものである。この移動量決定を行うため、焦点位置Ｐで得られる画像のインデックス値Ｉｎｄｅｘ（Ｐ）を、焦点位置Ｐと合焦の得られる位置からのずれの量ΔＰによる関数として、次式のようにモデル化する。
【００３１】
Ｉｎｄｅｘ（Ｐ）＝ｆ（ΔＰ）                              …（２）
そして、この関数ｆの逆関数Ｆを用い、現在のインデックス値Ｉｎから移動量を決定する。
移動量＝Ｆ（Ｉｎ）                                        …（３）
【００３２】
また、移動方向はインデックス値の高い方に向かうものとする。ここでは、算出したインデックス値と、前回算出した評価値記憶部１０６に記憶させていたインデックス値とを比較し、現在のものが前回のものより大きい場合には前回の移動と同方向とし、現在のものが小さい場合には逆方向とする。
【００３３】
図４は、インデックス値の変化と関数とを示す説明図である。
この図は、ある被写体に関する焦点位置とインデックス値との関係を示すものである。インデックス値は焦点位置が最もピントの合う位置においてピークとなるように変化する。その変化の様子は双曲線等を用いて近似することができる。同図では、ｙ＝２００，０００／ΔＰによりモデル化したインデックス値の変化を示している。ΔＰは最もピントの合う焦点距離までの移動量であり、同図ではΔＰ＝｜５０−Ｐ｜である。
【００３４】
このようなモデル化の式により、ΔＰ＝２００，０００／ｙとして移動量を決定することができる。このように式（２）は被写体に関する焦点位置とインデックス値の変化を事前に求めておき、この変化を近似するものとして事前に設定しておくものである。
【００３５】
次に移動量算出部１０５における移動量算出処理について説明する。
移動量算出部１０５は、評価値算出部１０４から出力される現在のインデックス値Ｉｎを受け取る（ステップＳ２）。次に、ステップＳ３では、このＩｎが事前に設定した閾値Ｉｅ以上であるかどうかを検査することにより、終了判定を行う。
【００３６】
ステップＳ３の検査の結果、インデックス値Ｉｎが閾値Ｉｅ未満であった場合には、評価値算出部１０４より受け取ったインデックス値Ｉｎを評価値記憶部１０６に記憶させ（ステップＳ４）、次いで、上述した式（３）に従って焦点位置の移動量ΔＰを算出する（ステップＳ５）。
【００３７】
次に、前回算出し、評価値記憶部１０６に記憶されている前回のインデックス値Ｉｐを読み出す（ステップＳ６）。そして、最新のインデックス値Ｉｎと前回のインデックス値Ｉｐを比較し、移動方向を決定する。即ち、Ｉｎ≧Ｉｐである場合には焦点位置の移動方向を前回と同じ方向とし、そうでない場合は逆方向とする。移動方向はカメラ側から被写体側に向かう方向をプラス方向、被写体側からカメラ側に向かう方向をマイナス方向とし、この方向を表す符号が移動量ΔＰに付加される。この符号付き移動量は移動量算出部１０５の内部において記憶され、次回の移動量決定において参照される。そして、ステップＳ８において、符号付き移動量ΔＰが出力される。
【００３８】
〈効果〉
以上のように、本具体例では、予め、撮影された映像のコントラストに関するインデックス値を算出し、このインデックス値と合焦位置までの移動量とを示す関数を設定し、この関数に基づき合焦位置までの移動量を決定するようにしたので、少ない回数の焦点移動により結像系を合焦の得られる位置に移動させることができ、従って、ピントの合った映像が高速に撮影できる。
【００３９】
図５は図４に示す近似式を用いた場合に、移動前の各焦点位置について求められた移動量分だけ移動した場合の焦点位置を示す。
【００４０】
移動先の焦点位置は概ね合焦の得られる焦点位置±１０の範囲内に収まっており、１回の移動でほぼピントの良好な位置に焦点位置が移動できていることが分かる。ここで、モデル化に用いた関数が実際のインデックス値の変化を正確に再現できている程、その逆関数によって算出した焦点位置はより良好なピントの得られる位置となる。
【００４１】
尚、本具体例では、移動方向を決定するため、前回のインデックス値を算出しておく必要があるが、最初の移動については前回算出したインデックス値が利用できない。この場合には初期焦点位置を最もカメラよりの焦点位置とし、初回の移動方向を物体側方向とすればよい。
【００４２】
《具体例２》
具体例２は、焦点位置を移動させながらインデックス値の変化を観測し、その結果に基づいて合焦の得られる位置を決定するものである。
【００４３】
〈構成〉
図６は、具体例２における焦点位置決定装置の構成図である。
図の装置は、レンズ２０１、撮像素子２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３、評価値算出部２０４、移動量算出部２０５、履歴保存部２０６、焦点位置移動部２０７からなる。
【００４４】
ここで、レンズ２０１、撮像素子２０２、Ａ／Ｄ変換部２０３、評価値算出部２０４および焦点位置移動部２０７は、具体例１におけるレンズ１０１、撮像素子１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、評価値算出部１０４および焦点位置移動部１０７と同様である。
【００４５】
移動量算出部２０５は、評価値算出部２０４で算出された互いに異なる三つの結像系の位置において撮影された映像のインデックス値に基づき、合焦位置を算出する機能を有する。即ち、移動量算出部２０５では、合焦位置の算出を、互いに異なる三つの焦点位置のうち、中央の位置において撮影された映像のインデックス値が、残る二つの位置において撮影された映像のインデックス値よりも高い場合について行い、この条件が成立する場合に関し、中央の位置から残る二つの位置までのインデックス値の単位区間幅当たりの変化量を求め、この変化量が大きい区間となる前記二つの位置のうちのいずれかの位置を一方の位置として、残りの位置を他方の位置とし、かつ、焦点位置に対するインデックス値の関係をＸＹ座標系の点として考えた場合、一方の位置のインデックス値を示す点から中央の位置のインデックス値を示す点を結んだ直線を延長して一方の直線とし、かつ、この一方の直線とは逆の傾きで他方の位置のインデックス値を示す点を通る直線を他方の直線として、一方の直線と他方の直線とが交わる点の焦点位置を合焦位置として算出する機能を有している。
【００４６】
履歴保存部２０６は、焦点位置とその時のインデックス値とを、少なくとも過去３回分に渡って記憶できる記憶部である。
【００４７】
〈動作〉
撮像素子２０２で得られた画像をＡ／Ｄ変換部２０３でデジタル画像信号に変換し、これに基づきインデックス値を算出するのは具体例１と同様であるため、ここでの説明は省略し、移動量算出部２０５以降の動作を説明する。
【００４８】
図７は、焦点位置決定装置における移動量算出部２０５の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
移動量算出部２０５は評価値算出部２０４より最新のインデックス値Ｉｎを受け取る（ステップＳ２１）。これにより、移動量算出部２０５は、このインデックス値Ｉｎが事前に設定した閾値以上であるかどうかを検査し（ステップＳ２２）、そうであった場合は終了する。尚、この閾値は、何らかの原因で存在しないようなインデックス値が入力されることにより、合焦位置を誤算出してしまうのを防止するための閾値である。
【００５０】
次に、現在の焦点位置Ｐｎとインデックス値Ｉｎを履歴保存部２０６に保存する（ステップＳ２３）。そして、ステップＳ２４において過去２回分の焦点位置とインデックス値をそれぞれ履歴保存部２０６から読み出す。尚、以降の説明においては、前回と前々回の焦点位置をそれぞれＰｐ、Ｐｏとし、また、前回と前々回のインデックス値をそれぞれＩｐ、Ｉｏとする。
【００５１】
次に、前々回の焦点位置から前回の焦点位置への移動と、前回の焦点位置から現在の焦点位置への移動が同方向であったかどうかを調べ（ステップＳ２５）、合焦の得られる焦点位置が決定できるかどうかを判断する。これは、以下の値Ｖの符号が正であるかどうかを判定することで行う。
【００５２】
Ｖ＝（Ｐｎ−Ｐｐ）×（Ｐｐ−Ｐｏ）                        …（４）
そして、同方向（Ｖ＞０）であった場合には、次のステップＳ２６において前回のインデックス値Ｉｐと現在のインデックス値Ｉｎとを比較する。そして、Ｉｐ＞Ｉｎであった場合には、更にステップＳ２７に移行し、前回のインデックス値Ｉｐと前々回のインデックス値Ｉｏとを比較する。このステップＳ２７においてＩｐ＞Ｉｏであった場合、即ちＩｐがＩｎやＩｏよりも大きい場合には、次のステップＳ２８において合焦位置の推定を行う。
【００５３】
ここで、ステップＳ２８で行われる焦点位置決定方法について説明する。
ステップＳ２６やステップＳ２７での判定の結果、前々回から今回までの焦点位置とインデックス値は次のような状況である。
【００５４】
図８は、移動量算出部２０５の動作説明図であり、インデックス値の状況を示している。
図８（ａ），（ｂ）は、ｘ軸が焦点位置、ｙ軸がインデックス値を表すものであり、点Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ前々回、前回、現在の焦点位置とインデックス値を表している。このとき、インデックス値の変化が同図に示すように左右対称であることを考えると、傾きの大きさが互いに等しく符号の異なる２本の直線Ｌ１，Ｌ２を同図に示すように当てはめることにより、その交点Ｐのｘ座標として合焦の得られる焦点位置を決定することができる。直線Ｌ１は線分ＡＢとＢＣのうち、傾きの大きい方を延長したものとし、直線Ｌ２は残りの１点を通るように引いたものである。
【００５５】
図８（ａ）のように、直線Ｌ１が線分ＡＢに一致する場合は、次式の値Ｓが正である場合である。
Ｓ＝（Ｐｐ−Ｐｎ）（Ｉｐ−Ｉｏ）＋（Ｉｐ−Ｉｎ）（Ｐｐ−Ｐｏ）…（５）
【００５６】
Ｓ＞０のとき、交点Ｐのｘ座標Ｘｐは次式で求められる。
Ｘｐ＝｛（Ｐｐ−Ｐｎ）Ｉｏ＋（Ｉｐ−Ｉｎ）Ｐｏ−ＩｎＰｐ＋ＩｐＰｎ｝／２（Ｉｐ−Ｉｎ）                                                …（６）
【００５７】
また、図８（ｂ）のように直線Ｌ１が線分ＢＣに一致する場合、点Ｐのｘ座標Ｘｐは次式で求められる。
Ｘｐ＝｛（Ｐｐ−Ｐｏ）Ｉｎ＋（Ｉｐ−Ｉｏ）Ｐｎ−ＩｏＰｐ＋ＩｐＰｏ｝／２（Ｉｐ−Ｉｏ）                                                …（７）
この値ＸｐがステップＳ２８で決定される焦点位置である。
【００５８】
次に、ステップＳ２９において、現在の焦点位置から決定された焦点位置への移動量を出力する。これはＸｐ−Ｐｎである。
【００５９】
尚、ステップＳ２５およびステップＳ２６の判定で合焦の得られる焦点位置が決定できないと判断された場合には、ステップＳ３２において標準移動量を出力する。この標準移動量はインデックス値の観測を行うためのパラメータとして事前に設定しておく。但し、移動方向はＩｐ≦Ｉｎの場合、逆方向とする。
【００６０】
また、ステップＳ２７における判定の結果、Ｉｐ≦Ｉｏである場合、インデックス値が次第に低下している。この場合はステップＳ３１において、履歴保存部２０６に保存した前回の焦点位置Ｐｐ並びにインデックス値Ｉｐと、現在の焦点位置Ｐｎ並びにインデックス値Ｉｎとを入れ替える。そして、ステップＳ３２において、標準移動量を出力する。但し、移動方向は前回の焦点位置から現在の焦点位置と逆方向とする。これは、焦点位置の移動がインデックス値の増加する方向に向かったように履歴を変更するものである。
【００６１】
そして、ステップＳ３０において、移動先の位置を移動量算出部２０５内で保持する。この値は次回の動作における現在の焦点位置として用いられるものである。
【００６２】
〈効果〉
以上のように具体例２によれば、焦点位置を標準移動量だけ動かしながら順次インデックス値を算出していき、この位置が合焦の得られる位置を過ぎれば移動量算出部２０５において合焦の得られる位置が決定され、その位置へ焦点位置が移動される。従って、基本移動量を大きくして粗い移動を行っても合焦の得られる位置が決定でき、高速かつ精度のよい自動焦点調節が可能となる。
【００６３】
また、インデックス値は被写体に依存して様々な値となるため、具体例１を様々な被写体に対して一律に適用するのは困難であるが、具体例２は図８で示したようなインデックス値の変化における左右対称性だけを利用しており、この性質は様々な被写体に共通に存在するため、対象物を限定しない自動焦点調節が実現できる。
【００６４】
更に、本具体例では、移動量算出処理で用いるのは常に３点のみのデータであるため、履歴保存部２０６の記憶容量および評価値算出部２０４や移動量算出部２０５の処理量も少なくて済むという効果が得られる。
【００６５】
《具体例３》
具体例３は、少なくとも二つの結像系の位置を決定する手段を用意し、これらの手段のうちいずれを採用するかを、インデックス値を閾値と比較することで決定するようにしたものである。
【００６６】
〈構成〉
図９は、具体例３の焦点位置決定装置の構成図である。
図の装置は、レンズ３０１、撮像素子３０２、Ａ／Ｄ変換部３０３、評価値算出部３０４、スイッチ部部３０５、第１の移動量算出部３０６、第２の移動量算出部３０７、履歴保存部３０８、焦点位置移動部３０９からなる。
【００６７】
ここで、レンズ３０１、撮像素子３０２、Ａ／Ｄ変換部３０３、評価値算出部３０４および焦点位置移動部３０９は、具体例１におけるレンズ１０１、撮像素子１０２、Ａ／Ｄ変換部１０３、評価値算出部１０４および焦点位置移動部１０７と同様である。
【００６８】
第１の移動量算出部３０６は、具体例１における移動量算出部１０５と同様の構成である。即ち、合焦位置までの移動量を、撮影された映像のインデックス値の関数として予め設定し、合焦位置までの移動量を求める場合は、先ず、撮像素子３０２で撮影される映像のインデックス値を求め、次に、このインデックス値から前記の関数に基づいて移動量を決定する機能を有している。
【００６９】
また、第２の移動量算出部３０７は、具体例２における移動量算出部２０５と同様の機能を有している。即ち、互いに異なる三つの焦点位置において撮影された映像のインデックス値をそれぞれ算出し、この各位置および各インデックス値に基づいて、合焦位置を算出し決定する機能を有している。
【００７０】
また、スイッチ部３０５は、ある閾値を保持し、この閾値と、評価値算出部３０４で得られたインデックス値とを比較して、第１の移動量算出部３０６と第２の移動量算出部３０７のどちらで移動量の算出処理を行うかを選択するためのスイッチ処理を行う機能部である。
【００７１】
更に、履歴保存部３０８は、具体例２と同様に、焦点位置とその時のインデックス値とを、少なくとも過去３回分に渡って記憶できる記憶部である。
【００７２】
〈動作〉
先ず、評価値算出部３０４までの動作は、具体例１、２と同様であるため、それ以降の動作について説明する。
【００７３】
スイッチ部３０５は、二つの移動量算出部３０６，３０７のどちらを駆動するかを制御する部分であり、この判断は評価値算出部３０４で算出される現在のインデックス値Ｉｎを、事前に設定した閾値Ｉｔと比較することで行われる。
【００７４】
即ち、Ｉｎ≦Ｉｔであれば第１の移動量算出部３０６を駆動し、Ｉｎ＞Ｉｔであれば第２の移動量算出部３０７を駆動する。但し、スイッチ部３０５は現在駆動している移動量算出部を記憶し、第２の移動量算出部３０７を駆動した後は、Ｉｎ≦Ｉｔとなっても第１の移動量算出部３０６を駆動せずにそのまま第２の移動量算出部３０７を駆動するよう設定されている。ここで、閾値Ｉｔは、図３で示した被写体のインデックス値変化における最大値に対して、その１／２〜１／３程度として事前に設定すればよい。
【００７５】
第１の移動量算出部３０６は、具体例１における移動量算出部１０５と同様に動作する。但し、具体例１における移動量算出部１０５は内部で移動先の焦点位置を記憶し、また、受け取った現在のインデックス値を評価値記憶部１０６に記憶させていたが、本具体例における第１の移動量算出部３０６は、それぞれを履歴保存部３０８に記憶させる。
【００７６】
一方、第２の移動量算出部３０７は、具体例２における移動量算出部２０５と同様に動作する。第２の移動量算出部３０７も現在の焦点位置とインデックス値をそれぞれ履歴保存部３０８に記憶させる。従って、スイッチ部３０５によって駆動する移動量算出部が、第１の移動量算出部３０６から第２の移動量算出部３０７に切り替えられた後でも、第２の移動量算出部３０７は第１の移動量算出部３０６によって決定された過去の焦点位置とインデックス値を参照することができる。
【００７７】
〈効果〉
以上のように、具体例３によれば、移動量算出部として、具体例１の移動量算出部１０５と同様の処理を行う第１の移動量算出部３０６と、具体例２の移動量算出部２０５と同様の処理を行う第２の移動量算出部３０７を設け、これらを、予め設けた閾値と現在のインデックス値とを比較することによって、選択駆動するようにしたので、被写体に合わせた自動焦点調節を行うことができる。
【００７８】
即ち、具体例１の移動量算出部では現在の焦点位置が合焦の得られる位置より相当離れていても、一回の移動で高速に合焦の得られる位置を決定することができる。但し、被写体の違いなどにより、インデックス値のモデル化に用いた関数が実際のインデックス値の変化と異なっていれば、決定された位置には若干の誤差が含まれる。このとき、スイッチ部３０５によって、第２の移動量算出部３０７を駆動するようにすれば、合焦の得られる位置を被写体に限定されない方法で決定することができる。ここで、スイッチ部３０５における閾値Ｉｔを適宜設定することにより、想定する被写体については高速に、また、想定外の被写体についても精度よく自動焦点調節を行うことができる。
【００７９】
尚、上記具体例３では、移動量算出部を、第１の移動量算出部３０６と第２の移動量算出部３０７の二つにしたが、更に、他の方法により移動量を算出する移動量算出部を設けるようにしてもよい。例えば、他の移動量算出部としては、音波や赤外線等を用いて被写体までの距離計測を行い、その距離計測結果に基づいて移動量を算出するような構成が考えられる。
【００８０】
また、上記各具体例では、評価値として、式（１）で示すようなインデックス値としたが、映像のコントラストの度合いを示すものであれば、どのような値を用いてよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焦点位置決定方法の具体例１を示すフローチャートである。
【図２】本発明の焦点位置決定方法の具体例１を実現するための焦点位置決定装置の構成図である。
【図３】本発明の焦点位置決定方法および装置における注目画素の設定位置の説明図である。
【図４】本発明の焦点位置決定方法および装置の具体例１におけるインデックス値の変化と関数とを示す説明図である。
【図５】本発明の焦点位置決定方法および装置の具体例１における移動前焦点位置と移動後焦点位置の関係を示す説明図である。
【図６】本発明の焦点位置決定装置の具体例２の構成図である。
【図７】本発明の焦点位置決定装置の具体例２における移動量算出部の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の焦点位置決定装置の具体例２における移動量算出部の動作説明図である。
【図９】本発明の焦点位置決定装置の具体例３の構成図である。
【符号の説明】
１０１、２０１、３０１  レンズ
１０２、２０２、３０２  撮像素子
１０４、２０４、３０４  評価値算出部
１０５、２０５  移動量算出部
１０７、２０７、３０９  焦点位置移動部
３０５  スイッチ部
３０６  第１の移動量算出部
３０７  第２の移動量算出部
【図１】
0004228430.tif 000002
【図２】
0004228430.tif 000003
【図３】
0004228430.tif 000004
【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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