(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調節を行うフォーカスレンズによって結像された被写体像を電気信号に変換する光電変換手段と、
前記光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する抽出手段と、
複数の撮影モードから所定の撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、
前記フォーカスレンズを移動させながら前記抽出手段の出力に応じて合焦点検出を行い、検出した合焦点へフォーカスレンズを移動させる制御手段とを有し、
前記複数の撮影モードには、第１の撮影モードと当該第１の撮影モードとは異なる第２の撮影モードを含み、
前記第１の撮影モードにおいては、フォーカスレンズを移動させながら第１の所定間隔で合焦点を検出する第１の合焦点検出動作を行い、引き続き前記第１の合焦点検出動作の結果に基づいてフォーカスレンズを移動させる第２の合焦点検出動作を前記第１の所定間隔よりも狭い第２の所定間隔で行い前記第２の合焦点検出動作で得られた合焦点へフォーカスレンズを移動させ、
前記第２の撮影モードにおいては、前記第１の合焦点検出動作を行った後に前記第１の合焦点検出動作の結果に基づく前記第２の合焦点検出動作を行わずに前記第１の合焦点検出動作で得られた合焦点へフォーカスレンズを移動させることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数の撮影モードは、通常撮影モードと高画質撮影モードとを含み、前記第１の撮影モードとは、高画質撮影モードであることを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記第２の合焦検出は、前記第１の合焦検出におけるフォーカスレンズの移動範囲よりも狭い範囲で合焦検出するように制御されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２において、
記録媒体の残量を検出する残量検出手段を備え、前記制御手段は、前記記録媒体に残量がないとき、前記第１及び第２の合焦検出を非動作とするように構成されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子スチルカメラやビデオカメラなどに用いられる自動焦点調節装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子スチルカメラやビデオカメラなどではＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号の高域成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする方式において、測距範囲の全域にわたりレンズを駆動しながら撮像素子から得られる輝度信号の高域成分（以下焦点評価値と言う）を記憶していき、記憶した値の最大値に相当するレンズ位置を合焦位置とする方式が知られている。この方式では通常、図５のように撮影画面に対して中央部分を測距エリアとし、この範囲内の被写体に対して焦点評価値が最大になるレンズ位置を合焦位置としている。このようにして得られたレンズ位置と焦点評価値の関係は図６のような山の形になる。
【０００３】
またこの方式では通常、まず焦点評価値を得るレンズ位置の間隔を大きくして、つまり図７のようにサンプリングの間隔を粗くして全域をスキャンした後、この時のピーク前後について、焦点評価値を得るレンズ位置の間隔を小さくして、つまりサンプリングの間隔を細かくして一定の範囲をスキャンし、この時のピーク位置を合焦位置としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のような構成ではフォーカスレンズを全域にわたって駆動し焦点評価値を得てそのピークを算出し、その後算出したピークの前後について焦点評価値を得てそのピークを算出するといった２回のスキャンを行う為合焦動作に時間がかかってしまい、シャッターチャンスを逃してしまうなどの不都合がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために本願における請求項１記載の発明によれば、焦点調節を行うフォーカスレンズによって結像された被写体像を電気信号に変換する光電変換手段と、前記光電変換手段からの出力信号から被写体の輝度の高周波成分を表わす信号を抽出する抽出手段と、複数の撮影モードから所定の撮影モードを選択する撮影モード選択手段と、前記フォーカスレンズを移動させながら前記抽出手段の出力に応じて合焦点検出を行い、検出した合焦点へフォーカスレンズを移動させる制御手段とを有し、前記複数の撮影モードには、第１の撮影モードと当該第１の撮影モードとは異なる第２の撮影モードを含み、前記第１の撮影モードにおいては、フォーカスレンズを移動させながら第１の所定間隔で合焦点を検出する第１の合焦点検出動作を行い、引き続き前記第１の合焦点検出動作の結果に基づいてフォーカスレンズを移動させる第２の合焦点検出動作を前記第１の所定間隔よりも狭い第２の所定間隔で行い前記第２の合焦点検出動作で得られた合焦点へフォーカスレンズを移動させ、前記第２の撮影モードにおいては、前記第１の合焦点検出動作を行った後に前記第１の合焦点検出動作の結果に基づく前記第２の合焦点検出動作を行わずに前記第１の合焦点検出動作で得られた合焦点へフォーカスレンズを移動させるものである。
【０００６】
また本願における請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明において、前記複数の撮影モードは、通常撮影モードと高画質撮影モードとを含み、前記第１の撮影モードとは、高画質撮影モードであることを特徴とする。
【０００８】
また本願における請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２において、前記第２の合焦検出は、前記第１の合焦検出におけるフォーカスレンズの移動範囲よりも狭い範囲で合焦検出するように制御されていることことを特徴とする。
【０００９】
また本願における請求項５に記載の発明によれば、請求項２の発明において、記録媒体の残量を検出する残量検出手段を備え、前記制御手段は、前記記録媒体に残量がないとき、前記第１及び第２の合焦検出を非動作とするように構成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について、説明する。図１は本発明を適用した電子カメラのブロック図である。１０１は固定レンズ、１０２は絞り及びシャッターなどの光量制御部材、１０３は絞り及びシャッターなどを動かすモータ、１０４は絞りやシャッターなどを駆動するメカ系駆動回路、１０５は後述する撮像素子上に焦点を合わせるためのフォーカスレンズ、１０６はフォーカスレンズ１０５のリセット位置を検出するフォトインタラプタ、１０７はフォーカスレンズ１０５を動かすモータ、１０８はモータ１０７を駆動してフォーカスレンズを動かすフォーカスレンズ駆動回路、１０９は被写体からの反射光を電気信号に変換するＣＣＤ等の撮像素子、１１０は撮像素子１０９を動作させるために必要なタイミング信号を発生するタイミング信号発生回路（以降ＴＧとする）、１１１は撮像素子１０９の出力ノイズ除去のためのＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路、１１２はＡ／Ｄ変換器、１１３はバッファメモリ、１１４はメモリの読み書きやＤＲＡＭのリフレッシュ動作を制御するためのメモリコントローラ、１１５は撮影シーケンスなどシステムを制御するための制御手段としてのシステム制御ＣＰＵ、１１６は操作補助のための表示やカメラの状態を表わす操作表示部、１１７はカメラを外部から操作するための操作部、１１８は電気的に書き換え可能な不揮発性メモリ、１１９は後述する拡張ユニットとのインターフェース、１２０は電子カメラ本体に接続して各種処理や操作を行うための着脱自在な拡張ユニット、１２１は後述する記録媒体との接続のためのインターフェース、１２２はメモリカードやハードディスクなどの記録媒体、１２３はシステムに電源を投入するためのメインスイッチ、１２４はＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチ（以下ＳＷ１とする）、１２５は撮影スタンバイスイッチ１２４の操作後、撮影を行う撮影スイッチ（以下ＳＷ２とする）、１２６は撮影モードを設定するモードスイッチ、１２７はストロボ、１２８はＬＥＤ等を光源とする補助光発生部である。
【００１４】
次に図２のフローチャートを使って本実施形態のＡＦ装置を用いた電子カメラの動作について説明する。まず、Ｓ２０１ではメインスイッチ１２３の状態を検出し、ＯＮであればＳ２０２へ進む。Ｓ２０２では記録媒体１２２の残容量を調べ、残容量が０であればＳ２０３へ進み、そうでなければＳ２０４へ進む。Ｓ２０３では記録媒体１２２の残容量が０であることを警告してＳ２０１へ進む。
【００１５】
警告は操作表示部１１６に表示するか又は図示しない音声出力部から警告音を出すか、又はその両方をおこなってもよい。
【００１６】
Ｓ２０４ではフォーカスレンズ１０５をリセットし初期位置へ移動する。Ｓ２０５ではレリーズスイッチの１段目の押圧によってＯＮするＳＷ１の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０７へ進み、そうでなければＳ２０６へ進む。Ｓ２０６ではメインスイッチ１２３の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０５へ、そうでなければＳ２０１へ進む。
【００１７】
Ｓ２０５でＳＷ１がＯＮされていた場合には、Ｓ２０７では撮像素子１０９の出力信号から被写体輝度を算出する。Ｓ２０８では後述する図３のフローチャートにしたがってフォーカスレンズ１０５を駆動する。Ｓ２０９ではＳＷ２の状態を調べ、ＯＮであればＳ２１１へ、そうでなければＳ２１０へ進む。Ｓ２１０ではＳＷ１の状態を調べ、ＯＮであればＳ２０９へ進み、そうでなければＳ２０５へ進む。Ｓ２１１では図４のフローチャートにしたがって撮影動作をおこなう。Ｓ２１２では記録媒体１２２の残容量を調べ、残容量が０であればＳ２０３へ進み、そうでなければＳ２１３へ進む。Ｓ２１３ではＳＷ２の状態を調べ、ＯＮでなければＳ２１０へ進む。
【００１８】
図３は図２におけるＳ２０８のＡＦ動作を表すサブルーチンである。まずＳ３０１ではフォーカスレンズ１０５を第１スキャン開始位置に移動する。この第１のスキャンは本発明の第１の合焦検出（第１の合焦検出手段）に相当する。ここでは第１スキャン開始位置は合焦可能範囲内の無限遠端として説明する。もちろん最至近端を第１スキャン開始位置としてもよい。
【００１９】
次にＳ３０２では第１スキャンフラグを１とする。この第１スキャンフラグが１の時は現在のスキャンが第１スキャンである事を示す。Ｓ３０３では第２スキャン終了フラグを０にする。この第２スキャン終了フラグは後述するように、第２スキャンが終了すると１になるものである。この第２のスキャンは本発明の第２の合焦検出（第２の合焦検出手段）に相当する。
【００２０】
次にＳ３０４では焦点評価値とフォーカスレンズ１０５の位置を記憶する。フォーカスレンズ１０５の位置の検出はフォーカスレンズ駆動モータ１０７にステッピングモータを用いている場合は、リセット位置検出用のフォトインタラプタ１０６によって検出されるリセット位置からの相対位置として検出される。
【００２１】
以下の説明ではフォーカスレンズ駆動モータとしてステッピングモータを用いるものとする。Ｓ３０５では現在のレンズ位置がスキャン終了位置にあるかどうか調べ、終了位置にあればＳ３０９へ、そうでなければＳ３０６へ進む。ここではスキャン終了位置を第１スキャンの時は最至近端とし、第２スキャンの時は後述するＳ３１１で抽出するレンズ位置からステップモータの所定パルス分無限遠端側に位置するものとする。
【００２２】
Ｓ３０６では第１スキャンフラグが１であるかどうか調べ、１であればＳ３０７に進み、そうでなければＳ３０８に進む。Ｓ３０７ではフォーカスレンズ１０５をｍパルス移動しＳ３０４へ進む。Ｓ３０８ではフォーカスレンズ１０５をｎパルス移動してＳ３０４へ進む。この時ｍ＞ｎである。
【００２３】
Ｓ３０９では第１スキャンフラグが０であるかどうか調べ、０であればＳ３１０に進み、そうでなければＳ３１１に進む。Ｓ３１０では第２スキャン終了フラグを１にする。Ｓ３１１ではＳ３０４で記憶した焦点評価値の中の最大値を示すレンズ位置を抽出する。
【００２４】
Ｓ３１２では現在設定されている画質モードが高画質モードであるかどうかを調べ、高画質モードであればＳ３１４へ、そうでなければＳ３１３へ進む。Ｓ３１３ではフォーカスレンズ１０５をＳ３１１で抽出した位置に移動しＡＦ動作を終了する。Ｓ３１４では第２スキャン終了フラグが１であるかどうか調べ、１であれば（Ｙ）Ｓ３１３へ進みレンズを合焦点へと移動して停止させ、そうでなければ（Ｎ）Ｓ３１５へ進む。Ｓ３１５ではフォーカスレンズ１０５を第２スキャン開始位置に移動する。ここで第２スキャン開始位置はＳ３１１で抽出したレンズ位置から所定パルス分最至近端側に位置するものとする。Ｓ３１６では第１スキャンフラグを０にしてＳ３０４へ進む。
【００２５】
前述の説明において、第１スキャン及び第２スキャンにおけるスキャン範囲は図８のようになる。図８において（ａ）は第１スキャンにおけるスキャン範囲、（ｂ）は第２スキャンにおけるスキャン範囲を表す。前述のように第１スキャンではスキャン開始位置である無限遠端からスキャン終了位置である最至近端までの全域をｍパルスの移動量でフォーカスレンズ１０５を動かしながら焦点評価値を得る。一方、第２スキャンでは第１スキャンにおいて得られた焦点評価値の中の最大値を示すレンズ位置を中心として前後数パルス（図８の（ｂ）では前後３パルス）をスキャン範囲とする。この範囲内をｎパルスの移動量でフォーカスレンズ１０５を動かしながら焦点評価値を得る。この時ｍ＞ｎである（図８の例ではｍ＝３、ｎ＝１である）。
【００２６】
また本発明では、設定されている画質モードが高画質モードの時のみ第２スキャンを行うように構成されている。また、第２スキャンにおけるレンズ移動量ｎは第１スキャンにおけるレンズ移動量ｍよりも小さい。つまり、高画質モードの時にはより細かくレンズを動かし、焦点評価値を記憶していく事により、第１スキャンでは停止しなかったレンズ位置の焦点評価値も得る事ができるのでより正確な焦点調節が可能になる。一方、高画質モードでない時には第２スキャンを行わないのでＡＦ動作にかかる時間を短縮できる。
【００２７】
図４は図２におけるＳ２１１の撮影動作の内容を表わすサブルーチンである。まずＳ４０１では被写体輝度を測定する。Ｓ４０２ではＳ４０１で測定した被写体輝度に応じて絞り値、シャッタ速度、撮像素子の蓄積時間を制御して撮像素子１０９への露光を行う。Ｓ４０３では撮像素子１０９の出力ノイズ除去やＡ／Ｄ変換前に行う非線形処理などを行う。Ｓ４０４では前置処理回路１１１からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。Ｓ４０５ではＡ／Ｄ変換器１１２からの出力データをメモリコントローラ１１４を介してバッファメモリ１１３へ一時的に格納する。Ｓ４０６ではバッファメモリ１１３内のデータをメモリコントローラ１１４、記録媒体インターフェース１２１を介してカメラ本体に装着されたメモリカードなどの記録媒体１２２へ転送する。
【００２８】
前述の説明では高画質モードの時に第２スキャンを行うよう構成されていたが、これを近接撮影モード時に第２スキャンを行うようにしてもよい。すなわち原稿等を撮影するときなど、通常近接撮影となるため、これに応じて高画質モードへと切り換えるわけである。
【００２９】
また近接撮影モード時でなくても、第１スキャンの結果、最大値を示すレンズ位置が所定の距離より近い位置にある場合のみ第２スキャンを行うよう構成してもよい。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮影モードに応じて、高精度の焦点調節を行って画質を向上し、合焦スピードを高める事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における実施例を示す電子カメラのブロック図。
【図２】本発明における実施例を示す電子カメラの基本的な動作を表わすフローチャート。
【図３】本発明における実施例を示す電子カメラのＡＦ動作を表わすフローチャート。
【図４】図２における画像の記録動作を表わすフローチャート。
【図５】撮影画面中の測距エリアを表す図。
【図６】通常のＡＦ動作を行った場合のレンズ位置に対する焦点評価値の関係を表す図。
【図７】サンプリング間隔を広くしてスキャンを行った場合のレンズ位置に対する焦点評価値の関係を表す図。
【図８】第１スキャンと第２スキャンのサンプリング点を表す図。
【符号の説明】
１０１  固定レンズ
１０２  絞り及びシャッターなどの光量制御部材
１０３  絞り及びシャッターなどを動かすモータ
１０４  絞りやシャッターなどを駆動するメカ系駆動回路
１０５  フォーカスレンズ
１０６  フォーカスレンズ１０５のリセット位置を検出するフォトインタラプタ
１０７  モータ
１０８  フォーカスレンズ駆動回路
１０９  撮像素子
１１０  タイミング信号発生回路（ＴＧ）
１１１  前置処理回路
１１２  Ａ／Ｄ変換器
１１３  バッファメモリ
１１４  メモリコントローラ
１１５  マイクロコントローラ
１１６  操作表示部
１１７  操作部
１１８  不揮発性メモリ
１１９  インターフェース
１２０  拡張ユニット
１２１  インターフェース
１２２  記録媒体
１２３  メインスイッチ
１２４  スイッチ（ＳＷ１）
１２５  撮影スイッチ（ＳＷ２）
１２６  モードスイッチ
１２７  ストロボ
１２８  補助光発生部
【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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【図８】
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