(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体像を所定位置に結像するフォーカスレンズ系を含むレンズ系と、
前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、
前記撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段と、
前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、
前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段と、
前記第１の合焦位置検出手段の実行を指示する第１合焦位置検出実行指示部材と、
前記撮像手段とは異なる光電変換手段に入力される光量を検出する光量検出手段と、
前記第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出手段が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出手段を動作させるか否かを判断し、
前記第１の合焦位置検出手段を動作させると判断した場合であって、前記光量検出手段により光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出手段が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、
前記光量検出手段により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に前記第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置に基づいて、前記第１の合焦位置検出手段が前記レンズ系を移動させる際の前記レンズの移動開始位置を決定する制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動合焦装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記光量検出手段より光量が不足していないと判断した場合は、前記第１の合焦位置検出手段が検出した合焦位置と前記第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置から、最終的な合焦位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
【請求項３】
前記第２の合焦位置検出手段は、被写体との距離を複数回検出することにより被写体の動きを検出した場合には、前記第１の合焦位置検出手段を実行せずに、最終的な合焦位置を検出すること、若しくは、移動している被写体の位置を予測して前記第１の合焦位置検出手段の開始位置を演算することを特徴とする請求項１または２に記載の自動合焦装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動合焦装置を適用したことを特徴とするデジタルカメラ。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の自動合焦装置を適用したことを特徴とする携帯情報入力装置。
【請求項６】
フォーカスレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、
撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出する被写体輝度検出工程と、
前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出工程と、
前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レン
ズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出工程と、
前記撮像手段とは異なる光電変換手段に入力される光量を検出する光量検出工程と、
前記第１の合焦位置検出工程の実行を指示する第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出工程が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出工程を動作させるか否かを判断し、
前記第１の合焦位置検出工程を動作させると判断した場合であって、前記光量検出工程により光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出工程が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、
前記光量検出工程により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に前記第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置に基づいて、前記第１の合焦位置検出工程が前記レンズ系を移動させる際の前記レンズの移動開始位置を決定する制御工程と、
を含むことを特徴とする合焦位置検出方法。
【請求項７】
前記制御工程は、前記光量検出工程により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１の合焦位置検出工程が検出した合焦位置と前記第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置から、最終的な合焦位置を決定することを特徴とする請求項６に記載の合焦位置検出方法。
【請求項８】
前記第２の合焦位置検出手工程は、被写体との距離を複数回検出することにより被写体の動きを検出した場合には、前記第１の合焦位置検出工程を実行せずに、最終的な合焦位置を検出すること、若しくは、移動している被写体の位置を予測して前記第１の合焦位置検出工程の開始位置を演算することを特徴とする請求項６または７に記載の合焦位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動合焦装置、デジタルカメラ、および携帯情報入力装置に関し、詳細には、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦで合焦位置の検出を行う自動合焦装置、デジタルカメラ、携帯情報入力装置および合焦位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子スチルカメラのＡＦ方式としては、ＣＣＤもしくはフォーカスレンズを光軸方向に駆動しながらＣＣＤに蓄積される輝度信号によりピントのピークを見つけるＣＣＤ−ＡＦ方式か、三角測量方式の自動焦点調節機構が単独で使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ＣＣＤ−ＡＦ方式は、図１２に示すように、無限遠から最至近まで、ＣＣＤまたはフォーカスレンズを駆動して、ピントの山を見つける方式であるため、合焦位置を検出するまでに時間がかかるという問題がある。上述の問題を解決するために、ＣＣＤ−ＡＦ方式では、図１３（ａ）に示すように、粗サンプリングを無限遠から最至近まで行って概略の合焦位置を検出し、つづいて、図１３（ｂ）に示すように、概略の合焦位置近傍で細かいサンプリングを行って最終的な合焦位置を検出する方式も提案されている。かかる方式によれば、若干合焦位置の検出時間を短縮できるが、十分とは言えない。
【０００４】
また、上述の三角測量方式では、至近距離側での測距のパララックスずれが発生しやすく、また、望遠側での性能が低いなどの問題がある。さらに、撮影者が合焦位置検出手段を指で塞ぐなどのミスにより合焦位置検出手段が遮断されてしまい高精度な合焦位置検出が困難になる場合がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、各種の被写体に対して、高精度に合焦位置を検出することが可能な自動合焦装置、デジタルカメラ、携帯情報入力装置および合焦位置検出方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、被写体像を所定位置に結像するフォーカスレンズ系を含むレンズ系と、前記レンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力する撮像手段と、前記撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出する被写体輝度検出手段と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段と、前記第１の合焦位置検出手段の実行を指示する第１合焦位置検出実行指示部材と、前記撮像手段とは異なる光電変換手段に入力される光量を検出する光量検出手段と、前記第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出手段が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出手段を動作させるか否かを判断し、前記第１の合焦位置検出手段を動作させると判断した場合であって、前記光量検出手段より光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出手段が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、前記光量検出手段により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に前記第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置に基づいて、前記第１の合焦位置検出手段が前記レンズ系を移動させる際の前記レンズの移動開始位置を決定する制御手段と、を備えたものである。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明は、請求項１に記載の自動合焦装置において、前記制御手段は、前記光量検出手段より光量が不足していないと判断した場合は、前記第１の合焦位置検出手段が検出した合焦位置と前記第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置から、最終的な合焦位置を決定する。
【００１０】
また、請求項３にかかる発明は、請求項１または２に記載の自動合焦装置において、前記第２の合焦位置検出手段は、被写体との距離を複数回検出することにより被写体の動きを検出した場合には、前記第１の合焦位置検出手段を実行せずに、最終的な合焦位置を検出すること、若しくは、移動している被写体の位置を予測して前記第１の合焦位置検出手段の開始位置を演算する。
【００１１】
また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用したものである。上記発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置をデジタルカメラに適用する。
【００１２】
また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用したものである。上記発明によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置を携帯情報入力装置に適用する。
【００１３】
また、請求項６にかかる発明は、フォーカスレンズ系を含むレンズ系の被写体に対する合焦位置を検出する合焦位置検出方法において、撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出する被写体輝度検出工程と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出する第１の合焦位置検出工程と、前記撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出して前記レンズ系の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出工程と、前記撮像手段とは異なる光電変換手段に入力される光量を検出する光量検出工程と、前記第１の合焦位置検出工程の実行を指示する第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出工程が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出工程を動作させるか否かを判断し、前記第１の合焦位置検出工程を動作させると判断した場合であって、前記光量検出工程より光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出工程が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、前記光量検出工程により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に前記第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置に基づいて、前記第１の合焦位置検出工程が前記レンズ系を移動させる際の前記レンズの移動開始位置を決定する制御工程とを含むものである。
【００１５】
また、請求項７にかかる発明は、請求項６に記載の合焦位置検出方法において、前記制御工程は、前記光量検出工程により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１の合焦位置検出工程が検出した合焦位置と前記第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置から、最終的な合焦位置を決定する。
【００１６】
また、請求項８にかかる発明は、請求項６または７に記載の合焦位置検出方法において、前記第２の合焦位置検出手工程は、被写体との距離を複数回検出することにより被写体の動きを検出した場合には、前記第１の合焦位置検出工程を実行せずに、最終的な合焦位置を検出すること、若しくは、移動している被写体の位置を予測して前記第１の合焦位置検出工程の開始位置を演算する。
【００１７】
図１は、本発明にかかる自動合焦装置を適用したデジタルカメラの構成図である。同図において、１００はデジタルカメラを示しており、デジタルカメラ１００は、レンズ系１０１、絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２、ＣＣＤ１０３、ＣＤＳ回路１０４、可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）１０５、Ａ／Ｄ変換器１０６、ＩＰＰ１０７、ＤＣＴ１０８、コーダー１０９、ＭＣＣ１１０、ＤＲＡＭ１１１、ＰＣカードインターフェース１１２、ＣＰＵ１２１、表示部１２２、操作部１２３、ＳＧ（制御信号生成）部１２６、ストロボ装置１２７、バッテリ１２８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９、ＥＥＰＲＯＭ１３０、フォーカスドライバ１３１、パルスモータ１３２、ズームドライバ１３３、パルスモータ１３４、モータドライバ１３５、外部ＡＦセンサー１３６を具備して構成されている。また、ＰＣカードインターフェース１１２を介して着脱可能なＰＣカード１５０が接続されている。
【００１８】
レンズユニットは、レンズ系１０１、絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２からなり、メカ機構１０２のメカニカルシャッタは２つのフィールドの同時露光を行う。レンズ系１０１は、例えば、バリフォーカルレンズからなり、フォーカスレンズ系１０１ａとズームレンズ系１０１ｂとで構成されている。
【００１９】
フォーカスドライバ１３１は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３２を駆動して、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸方向に移動させる。ズームドライバ１３３は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３４を駆動して、ズームレンズ系１０１ｂを光軸方向に移動させる。また、モータドライバ１３５は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従ってメカ機構１０２を駆動し、例えば、絞りの絞り値を設定する。
【００２０】
ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３は、レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４は、ＣＣＤ型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。
【００２１】
また、ＡＧＣアンプ１０５は、ＣＤＳ回路１０４で相関２重サンプリングされた信号のレベルを補正する。尚、ＡＧＣアンプ１０５のゲインは、ＣＰＵ１２１により、ＣＰＵ１２１が内蔵するＤ／Ａ変換器を介して設定データ（コントロール電圧）がＡＧＣアンプ１０５に設定されることにより設定される。さらにＡ／Ｄ変換器１０６は、ＡＧＣアンプ１０５を介して入力したＣＣＤ１０３からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち、ＣＣＤ１０３の出力信号は、ＣＤＳ回路１０４およびＡＧＣアンプ１０５を介し、またＡ／Ｄ変換器１０６により、最適なサンプリング周波数（例えば、ＮＴＳＣ信号のサブキャリア周波数の整数倍）にてデジタル信号に変換される。
【００２２】
また、デジタル信号処理部であるＩＰＰ（Image Pre-Processor)１０７、ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)１０８、およびコーダー（Huffman Encoder/Decoder)１０９は、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データについて、色差（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度（Ｙ）に分けて各種処理、補正および画像圧縮／伸長のためのデータ処理を施す。ＤＣＴ１０８およびコーダー１０９は、例えばＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程である直交変換・逆直交変換、並びに、ＪＰＥＧ準拠の画像圧縮・伸長の一過程であるハフマン符号化・復号化等を行う。
【００２３】
さらに、ＭＣＣ（Memory Card Controller）１１０は、圧縮処理された画像を一旦蓄えてＰＣカードインターフェース１１２を介してＰＣカード１５０への記録、或いはＰＣカード１５０からの読み出しを行う。
【００２４】
ＣＰＵ１２１は、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭを作業領域として使用して、操作部１２３からの操作、或いは図示しないリモコン等の外部動作操作に従い、上記デジタルカメラ内部の全動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、撮像動作、自動露出（ＡＥ）動作、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）調整動作や、ＡＦ動作等の制御を行う。
【００２５】
また、カメラ電源はバッテリ１２８、例えば、ＮｉＣｄ、ニッケル水素、リチウム電池等から、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９に入力され、当該デジタルカメラ内部に供給される。
【００２６】
表示部１２２は、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＥＬ等で実現されており、撮影したデジタル画像データや、伸長処理された記録画像データ、設定画面等の表示を行う。操作部１２３は、撮影の指示を行うためのレリーズキー、機能選択およびその他の各種設定を外部から行うためのボタン等を備えている。ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされてＲＬ−１がＯＮとなるとＡＦ動作等を実行し、また、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると撮影動作を実行する。ＥＥＰＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２１がデジタルカメラの動作を制御する際に使用する調整データ等が書き込まれている。
【００２７】
上記したデジタルカメラ１００（ＣＰＵ１２１）は、被写体を撮像して得られる画像データをＰＣカード１５０に記録する記録モードと、ＰＣカード１５０に記録された画像データを表示する表示モードと、撮像した画像データを表示部１２２に直接表示するモニタリングモード等を備えている。
【００２８】
図２は、上記ＩＰＰ１０７の具体的構成の一例を示す図である。ＩＰＰ１０７は、図２に示す如く、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データをＲ・Ｇ・Ｂの各色成分に分離する色分離部１０７１と、分離されたＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補間する信号補間部１０７２と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データの黒レベルを調整するペデスタル調整部１０７３と、Ｒ、Ｂの各画像データの白レベルを調整するホワイトバランス調整部１０７４と、ＣＰＵ１２１により設定されたゲインでＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補正するデジタルゲイン調整部１０７５と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データのγ変換を行うガンマ変換部１０７６と、ＲＧＢの画像データを色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに分離するマトリクス部１０７７と、色差信号（Ｃｂ、Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに基づいてビデオ信号を作成し表示部１２２に出力するビデオ信号処理部１０７８と、を備えている。
【００２９】
更に、ＩＰＰ１０７は、ペデスタル調整部１０７３によるペデスタル調整後の画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０７９と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）の所定周波数成分のみを通過させるＢＰＦ１０８０と、ＢＰＦ１０８０を通過した輝度データ（Ｙ）の積分値をＡＦ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＦ評価値回路１０８１と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）に応じたデジタルカウント値をＡＥ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＥ評価値回路１０８２と、ホワイトバランス調整部１０７４による調整後のＲ・Ｇ・Ｂの各画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０８３と、Ｙ演算部１０８３で検出した各色の輝度データ（Ｙ）をそれぞれカウントして各色のＡＷＢ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＷＢ評価値回路１０８４と、ＣＰＵ１２１とのインターフェースであるＣＰＵＩ／Ｆ１０８５と、及びＤＣＴ１０８とのインターフェースであるＤＣＴＩ／Ｆ１０８６等を備えている。
【００３０】
図１の外部ＡＦセンサー１３６は、パッシブ方式の測距センサーからなり、被写体の距離を測距するためのものである。図３は、外部ＡＦセンサーの概略構成を示す図である。外部ＡＦセンサー１３６は、レンズ１５１と、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左側）、１５２ｂ（右側）と、演算回路（不図示）を備えている。図３および図４を参照して外部ＡＦセンサー１３６の測距原理を説明する。図３において、被写体までの距離をｄ、レンズ１５１とフォトセンサーアレイ１５２ａ（左側）、１５２ｂ（右側）との距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左側）、１５２ｂ（右側）に入力する光の幅をそれぞれ、Ｘ１、Ｘ２、光の入射されるフォトセンサーアレイ１５２ａ、１５２ｂ間の距離をＢとすると、外部ＡＦセンサー１３６の前面から被写体までの距離ｄは、三角測量により、ｄ＝Ｂ・ｆ／（Ｘ１＋Ｘ２）で算出できる。図４は、左右のフォトセンサーアレイの被写体像を示しており、演算回路は、各フォトセンサーアレイの被写体像の光量を積分し、左右センサーデータのずれを演算することで、被写体の距離ｄを算出し、ＣＰＵ１２１に出力する。
【００３１】
本明細書において、外部ＡＦセンサー１３６を使用して合焦位置を検出する動作を外部ＡＦといい、ＣＣＤ１０３を使用して合焦位置を検出する場合をＣＣＤ−ＡＦ（内部ＡＦ）という。ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ１０１ａを移動して、ＣＣＤ１０３から出力される画像信号に応じた被写体のコントラストを示すＡＦ評価値をサンプリングし、ＡＦ評価値のピーク位置を合焦位置とする山登りサーボ方式を使用する。外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを使用してＡＦを行うことをハイブリットＡＦという。
【００３２】
つぎに、上記構成のデジタルカメラのＡＦに関する動作を図５〜図１１を参照して説明する。図５〜図８はＣＰＵ１２１の制御により実行されるデジタルカメラのＡＦに関する動作を説明するためのフローチャートである。
【００３３】
図５において、まず、電源が投入されると（ステップＳ１）、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの実行タイミングであるか否かを判断し（ステップＳ２）、この判断の結果、外部ＡＦの実行タイミングでない場合には、ステップＳ４に移行する一方、外部ＡＦの実行タイミングであれば、外部ＡＦによる測距処理を実行して（ステップＳ３）、外部ＡＦセンサー１３６は被写体との距離を測距して、ステップＳ４に移行する。
【００３４】
ステップＳ４では、ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１キーがＯＮされたか否かを判断する。ＲＬ−１がＯＮでない場合には、ステップＳ２に戻り、ＲＬ−１がＯＮされるまで、外部ＡＦの実行タイミングで、外部ＡＦの測距処理が行われる。他方、ステップＳ４で、ＲＬ−１がＯＮされた場合には、ＣＰＵ１２１はＩＰＰ１０７を介して被写体の明るさを示すＡＥ評価値を取得し、ＡＥ評価値に基づいてＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさであるか否かを判断する（ステップＳ５）。具体的には、ＡＥ評価値が所定値（第１の基準値）よりも大きい場合には、ＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさであると判断し、ＡＥ評価値が所定値（第１の基準値）以下の場合には、ＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさでないと判断する。そして、ＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさであると判断した場合には、ステップＳ６に移行する。
【００３５】
他方、ステップＳ５で、ＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさでないと判断した場合には、図６のステップＳ３１に移行して、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦを実行しないで、外部ＡＦのみの合焦結果に基づいて最終的な合焦位置を決定する（ステップＳ３１〜Ｓ３３）。具体的には、ステップＳ３１では、外部ＡＦの測距処理を実行する。この外部ＡＦの測距処理では、外部ＡＦセンサー１３６により、被写体との距離の測定が行われ合焦位置の検出が行われる。そして、ＣＰＵ１２１は外部ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ３２）、外部ＡＦが終了した場合にはステップＳ３３に移行し、適正な外部ＡＦの測定結果が得られたか否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦセンサー１３６に入力される光量に基づいて、被写体が所定値（第２の基準値）よりも暗い、もしくは、コントラストが低いと判断した場合には、外部ＡＦの結果が適正でないと判定する。そして、適正な測定結果が得られたと判断した場合には、図８のステップＳ１９に移行して、外部ＡＦで検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定する。他方、ステップＳ３３で、適正な外部ＡＦの測定結果が得られなかったと判断した場合には、図８のステップＳ２１に移行して、常焦点位置を最終的な合焦位置に決定する。
【００３６】
さて、ステップＳ６では、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの結果が適正か否かを判断する。具体的には、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦセンサー１３６に入力される光量に基づいて、被写体が所定値（第２の基準値）よりも暗い、もしくは、コントラストが低いと判断した場合には、外部ＡＦの結果が適正でないと判定する。外部ＡＦの結果が適正であると判断した場合には、ステップＳ７に移行する。
【００３７】
他方、ステップＳ６で、外部ＡＦの結果が適正でないと判断した場合には、図７のステップＳ４１に移行して、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦのみの合焦結果に基づいて最終的な合焦位置を決定する（ステップＳ４１〜Ｓ４４）。具体的には、ステップＳ４１では、フォーカスレンズ１０１ａの移動可能な全領域でＡＦ評価値のサンプリングを行うべく、ＣＰＵ１２１は、フォーカスレンズ１０１ａを全領域でＡＦ評価値のサンプリングを行う場合のＣＣＤ−ＡＦ開始位置（基準位置）に移動させ、全領域についてＣＣＤ−ＡＦを開始させる（ステップＳ４２）。ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ系１０１ａを開始位置から移動させて、全領域でＡＦ評価値を取得し、合焦位置の検出が行われる。そして、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ４３）、ＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、ステップＳ４４に移行し、適正なＣＣＤ−ＡＦの検出結果が得られたか否かを判断する。ここで、適正な検出結果とは、ＡＦ評価値にピークがある場合等をいい、適正でない検出結果とはＡＦ評価値にピークがなく被写体にコントラストがない場合等をいう。適正な検出結果が得られたと判断した場合には、図８のステップＳ２０に移行して、ＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定する。他方、ステップＳ４４で、適正な外部ＡＦの検出結果が得られなかったと判断した場合には、図８のステップＳ２１に移行して、常焦点位置を最終的な合焦位置に決定する。
【００３８】
また、図５のステップＳ５で、ＣＣＤ−ＡＦが可能な明るさであると判断され、かつ、図５のステップＳ６で、外部ＡＦの結果が適正であると判断された場合には、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦを略同時に実行して合焦位置の検出を行う。具体的には、まず、図５のステップＳ７では、ＣＰＵ１２１は、ステップＳ３の外部ＡＦの測距結果に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出し、算出したＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる。つづいて、ＣＰＵ１２１は、フォーカスレンズ系１０１ａを基準位置に移動した後、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを略同時にスタートさせる（ステップＳ８）。外部ＡＦでは、外部ＡＦセンサー１３６により、被写体との距離の測定が行われ合焦位置の検出が行われる。また、ＣＣＤ−ＡＦでは、フォーカスレンズ系１０１ａを基準位置の近傍で移動させて、ＡＦ評価値を取得し、合焦位置の検出が行われる。
【００３９】
その後、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ９）、外部ＡＦが終了した場合には、外部ＡＦの結果が適正か否かを判断する（ステップＳ１０）。具体的には、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦセンサー１３６に入力される光量に基づいて、被写体が所定値（第２の基準値）よりも暗い、もしくは、コントラストが低いと判断した場合には、外部ＡＦの結果が適正でないと判定する。外部ＡＦの結果が適正であると判断した場合には、ステップＳ１１に移行する。他方、外部ＡＦの結果が適正でないと判断した場合には、図７のステップＳ４１に移行して、ＣＰＵ１２１は、全域でＣＣＤ−ＡＦを実行して、ＣＣＤ−ＡＦのみの合焦結果に基づいて最終的な合焦位置を決定する。
【００４０】
ステップＳ１１では、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの距離測定結果に変化があるか否かを判断する。具体的には、上記ステップＳ３で検出した被写体距離と、ステップＳ８で検出した被写体距離とで変化があるか否かを判断する。ここで変化があるということは被写体が移動していることを示している。外部ＡＦの距離測定結果に変化がないと判断した場合にはステップＳ１４に移行する。他方、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの距離測定結果に変化があると判断した場合には、ＣＣＤ−ＡＦを中断させて、上記ステップＳ３で検出した被写体距離とステップＳ８で検出した被写体距離とに基づいて、移動している被写体の位置を予測して、ＣＣＤ−ＡＦの新たな開始位置（基準位置）を演算し、当該演算した開始位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる（ステップＳ１２）。そして、この新たな開始位置の近傍で、ＣＣＤ−ＡＦを再実行する（ステップＳ１３）。
【００４１】
ステップＳ１４では、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦが終了したか否かを判断し、ＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、図８のステップＳ１５に移行し、適正なＣＣＤ−ＡＦの検出結果が得られたか否かを判断する。ここで、適正な検出結果とは、ＡＦ評価値にピークがある場合等をいい、適正でない検出結果とはＡＦ評価値にピークがなく被写体にコントラストがない場合等をいう。適正なＣＣＤ−ＡＦの結果が得られなかったと判断した場合には、ステップＳ１９に移行して、外部ＡＦで検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定する。他方、ステップＳ１５で適正なＣＣＤ−ＡＦの検出結果が得られたと判断した場合には、ステップＳ１６に移行して、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する被写体距離と外部ＡＦで検出された被写体距離の差が所定範囲内であるか否かを判断する。この判断の結果、ＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する被写体距離と外部ＡＦで検出された被写体距離の差が所定範囲内にない場合には、ステップＳ２１に移行して、常焦点位置を最終的な合焦位置に決定する。
【００４２】
他方、ステップＳ１６で、ＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する被写体距離と外部ＡＦで検出された被写体距離の差が所定範囲内にあると判断した場合には、ステップＳ１７に移行して、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦのＡＦ評価値のサンプリング結果（被写体のコントラストの状態）に基づいて、高輝度被写体があるか否かを判定する。そして、ＣＰＵ１２１は、高輝度被写体があると判断した場合には（ステップＳ１８）、ステップＳ１９に移行して、外部ＡＦで検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定する。また、ステップＳ１８で高輝度被写体がないと判断した場合には、ＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定する（ステップＳ２０）。
【００４３】
この後、ＣＰＵ１２１は、決定した合焦位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させる。そして、レリーズキーが全押しされてＲＬ−２がＯＮとなると、撮影動作を行い、被写体の画像データを取り込み、ＰＣカード１５０に記録する。
【００４４】
図９および図１０は、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す。図９に示すように、ＲＬ−１のＯＮに先行して、外部ＡＦによる測距処理が実行され、ＲＬ−１がＯＮされると、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを略同時に実行する。
【００４５】
図１０はＣＣＤ−ＡＦの実行を中断して、再実行する場合を説明するためのタイミングチャートを示す。外部ＡＦの距離測定結果に変化がある場合には（上記ステップＳ１１）、実行中のＣＣＤ−ＡＦ（▲１▼））を中断して、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を再演算して、当該演算した開始位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動させ（上記ステップＳ１２）、当該再演算した開始位置からＣＣＤ−ＡＦ（▲２▼）を再実行する（上記ステップＳ１３）。
【００４６】
図１１はハイブリットＡＦに関する基本動作を説明するための説明図を示す。同図において、縦軸はコントラスト（ＡＦ評価値）、横軸はレンズ位置（至近〜無限）を示している。まず、外部ＡＦにより合焦位置を検出し、ついで、当該検出された合焦位置の近傍で、ＣＣＤ−ＡＦで細かいサンプリングを行って、合焦位置を検出する。そして、両合焦位置に基づいて最終的な合焦位置を決定する。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態においては、被写体の明るさがＣＣＤ−ＡＦを実行可能なレベルでないと判断した場合には、ＣＣＤ−ＡＦを実行しないで、外部ＡＦを優先的に実行して合焦位置を決定することとしたので、暗い被写体についても、高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００４８】
また、本実施の形態においては、被写体の明るさがＣＣＤ−ＡＦを実行可能なレベルである場合に、外部ＡＦの検出結果が適正でないと判断した場合には、ＣＣＤ−ＡＦを優先的に全域で実行して合焦位置を決定することとしたので、外部ＡＦセンサー１３６を何かが遮っている場合でも、正確な合焦位置の検出が可能となる。付言すると、撮影者が外部ＡＦセンサー１３６を指で塞ぐなどのミスを犯しても、高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００４９】
なお、ＣＣＤ−ＡＦは時間がかかるため、動きのある被写体は比較的苦手である。そこで、上記ステップＳ３で所定時間間隔で行われる外部ＡＦの測距処理の複数回の距離測定結果に基づいて、被写体の動きを検出し、被写体の動きがある場合には、ＣＣＤ−ＡＦを実行しないで、外部ＡＦを優先的に実行して合焦位置を決定することしても良い。これにより、動きのある被写体に対しても高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、電源のＯＮがなされると、レリーズキーの押下に先行して、すなわち、レリーズキーが押下されない状態においても、所定の間隔で外部ＡＦで測距処理を行い、レリーズキーが押下された場合には、外部ＡＦの測距結果に基づいてＣＣＤ−ＡＦを行う場合の基準位置を算出して、当該基準位置の近傍でＣＣＤ−ＡＦを行うこととしたので、レリーズキーが押下された後に、外部ＡＦを実行し、その後、外部ＡＦの結果に基づいてＣＣＤ−ＡＦを実行する場合に比して、ＡＦ時間を短縮することが可能となる。
【００５１】
また、本実施の形態では、外部ＡＦセンサーとして、パッシブ方式の測距センサーを使用することとしたので、小型化、低コスト化、処理の簡略化が可能となる。
【００５２】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実行可能である。例えば、本実施の形態においては、本発明にかかる自動合焦装置をデジタルカメラに適用した例を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ＰＤＡ等の携帯情報入力装置等にも適用可能である。要は、画像を入力する際にＡＦを行う全ての装置に適用可能である。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１にかかる自動合焦装置によれば、レンズ系は被写体像を所定位置に結像し、撮像手段はレンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力し、被写体輝度検出手段は撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出し、第１の合焦位置検出手段は撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出し、第２の合焦位置検出手段は撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、制御手段は、第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出手段が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出手段を動作させるか否かを判断し、前記第１の合焦位置検出手段を動作させると判断した場合であって、前記光量検出手段より光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出手段が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、光量検出手段により光量が不足していないと判断した場合は、第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置に基づいて、第１の合焦位置検出手段がレンズ系を移動させる際のレンズの移動開始位置を決定することとしたので、各種の被写体に対して、高精度な合焦位置の検出が可能となる。また、第２の合焦位置検出手段を何かが遮っている場合でも、正確な合焦位置の検出が可能となる。付言すると、撮影者が第２の合焦位置検出手段を指で塞ぐなどのミスを犯しても、高精度な合焦位置の検出が可能となる。さらに、第１合焦位置検出実行指示部材の操作に先行して第２の合焦位置検出手段が検出した合焦位置に基づいて第１の合焦位置検出手段を行うこととしたので、第１合焦位置検出実行指示部材の操作後に、第２の合焦位置検出手段を実行し、その後、第２の合焦位置検出手段の結果に基づいて第１の合焦位置検出手段を実行する場合に比して、時間を短縮することが可能となる。
【００５４】
また、請求項３にかかる自動合焦装置によれば、請求項１または２にかかる自動合焦装置において、第２の合焦位置検出手段は、被写体との距離を複数回検出することにより被写体の動きを検出した場合には、第１の合焦位置検出手段を実行せずに、最終的な合焦位置を検出すること、若しくは、移動している被写体の位置を予測して第１の合焦位置検出手段の開始位置を演算することとしたので、請求項１にかかる自動合焦装置に効果に加えて、動きのある被写体に対しても、高精度な合焦位置の検出が可能となる。
【００５５】
また、請求項４にかかるデジタルカメラによれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用することとしたので、各種の被写体に対して、高精度に合焦位置を検出することが可能なデジタルカメラを提供することができるという効果を奏する。
【００５６】
また、請求項５にかかる携帯情報入力装置によれば、請求項１〜請求項３のいずれか１つにかかる自動合焦装置を適用することとしたので、各種の被写体に対して、高精度に合焦位置を検出することが可能な携帯情報入力装置を提供することができるという効果を奏する。
【００５７】
また、請求項６にかかる合焦位置検出方法によれば、レンズ系は被写体像を所定位置に結像し、撮像手段はレンズ系を介して入力される被写体像を撮像して画像データを出力し、被写体輝度検出工程は撮像手段の出力に基づいて被写体の輝度を検出し、第１の合焦位置検出工程は撮像手段を使用して、レンズ系を移動させて被写体のコントラストをサンプリングして合焦位置を検出し、第２の合焦位置検出工程は撮像手段とは異なる光電変換手段を使用して、被写体との距離を検出してレンズ系の合焦位置を検出し、制御工程は、第１合焦位置検出実行指示部材が操作された場合に、前記被写体輝度検出工程が検出した被写体輝度に基づき、前記第１の合焦位置検出工程を動作させるか否かを判断し、前記第１の合焦位置検出工程を動作させると判断した場合であって、前記光量検出手段より光量が不足していると判断した場合は、前記第１の合焦位置検出工程が検出した合焦位置を最終的な合焦位置とし、前記光量検出工程により光量が不足していないと判断した場合は、前記第１合焦位置検出実行指示部材の操作前に前記第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置に基づいて、前記第１の合焦位置検出工程が前記レンズ系を移動させる際の前記レンズの移動開始位置を決定することとしたので、各種の被写体に対して、高精度な合焦位置の検出が可能となる。また、第２の合焦位置検出手段を何かが遮っている場合でも、正確な合焦位置の検出が可能となる。付言すると、撮影者が第２の合焦位置検出手段を指で塞ぐなどのミスを犯しても、高精度な合焦位置の検出が可能となる。さらに、第１合焦位置検出実行指示部材の操作に先行して第２の合焦位置検出工程が検出した合焦位置に基づいて第１の合焦位置検出工程を行うこととしたので、第１合焦位置検出実行指示部材の操作後に、第２の合焦位置検出工程を実行し、その後、第２の合焦位置検出工程の結果に基づいて第１の合焦位置検出工程を実行する場合に比して、時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態に係るデジタルカメラの構成図である。
【図２】  図１のＩＰＰの具体的構成の一例を示す図である。
【図３】  図１の外部ＡＦセンサーの概略構成を示す図である。
【図４】  外部ＡＦセンサーの測距原理を説明するための説明図である。
【図５】  ＡＦに関する動作を説明するためのフローチャートである（その１）。
【図６】  ＡＦに関する動作を説明するためのフローチャートである（その２）。
【図７】  ＡＦに関する動作を説明するためのフローチャートである（その３）。
【図８】  ＡＦに関する動作を説明するためのフローチャートである（その４）。
【図９】  外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートである（その１）。
【図１０】  外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明するためのタイミングチャートである（その２）。
【図１１】  ハイブリットＡＦの基本動作を説明するための説明図である。
【図１２】  従来のＣＣＤ−ＡＦ方式を説明するための説明図である。
【図１３】  従来のＣＣＤ−ＡＦ方式を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１００    デジタルカメラ
１０１    レンズ系
１０１ａ  フォーカスレンズ系
１０１ｂ  ズームレンズ系
１０２    オートフォーカス等を含むメカ機構
１０３    ＣＣＤ（電荷結合素子）
１０４    ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路
１０５    可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）
１０６    Ａ／Ｄ変換器
１０７    ＩＰＰ（Image Pre-Processor)
１０８    ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform)
１０９    コーダー（Huffman Encoder/Decoder)
１１０    ＭＣＣ（Memory Card Controller）
１１１    ＲＡＭ（内部メモリ）
１１２    ＰＣカードインターフェース
１２１    ＣＰＵ
１２２    表示部
１２３    操作部
１２５    モータドライバ
１２６    ＳＧ部
１２７    ストロボ
１２８    バッテリ
１２９    ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３０    ＥＥＰＲＯＭ
１３１    フォーカスドライバ
１３２    パルスモータ
１３３    ズームドライバ
１３４    パルスモータ
１３５    モータドライバ
１３６    外部ＡＦセンサー
１５０    ＰＣカード
１５１    レンズ
１５２    フォトセンサーアレイ
１５３    演算回路
１０７１  色分離部
１０７２  信号補間部
１０７３  ペデスタル調整部
１０７４  ホワイトバランス調整部
１０７５  デジタルゲイン調整部
１０７６  γ変換部
１０７７  マトリクス部
１０７８  ビデオ信号処理部
１０７９  Ｙ演算部
１０８０  ＢＰＦ
１０８１  ＡＦ評価値回路
１０８２  ＡＥ評価値回路
１０８３  Ｙ演算部
１０８４  ＡＷＢ評価値回路
１０８５  ＣＰＵＩ／Ｆ
１０８６  ＤＣＴＩ／Ｆ
１０７５ｒ、１０７５ｇ、１０７５ｂ  乗算器
【図１】
0003795723.tif 000002
【図２】
0003795723.tif 000003
【図３】
0003795723.tif 000004
【図４】
0003795723.tif 000005
【図５】
0003795723.tif 000006
【図６】
0003795723.tif 000007
【図７】
0003795723.tif 000008
【図８】
0003795723.tif 000009
【図９】
0003795723.tif 000010
【図１０】
0003795723.tif 000011
【図１１】
0003795723.tif 000012
【図１２】
0003795723.tif 000013
【図１３】
0003795723.tif 000014