JP2000152065A - 自動焦点調節装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置に対する負担を軽減するとともに、より
短い時間で高精度な合焦結果が得られる自動焦点調節装
置を提供。 【解決手段】 撮像部12における撮像素子(CCD) 18にて
撮像された画像データに基づいて焦点調節のための評価
値が評価値取得回路42にて算出され、これら評価値が撮
像レンズ14のフォーカシングレンズが無限遠位置から最
至近位置に移動される間の所定間隔にて複数求められ、
制御部(CPU) 40では、その評価値が連続して減少する減
少回数を計数して、焦点距離に応じてあらかじめ設定さ
れたCCDAF 中断判断値Ｃよりもその連続減少回数が超え
た場合かつ評価値の最大最小との差が所定の値を超えて
いる場合に、評価値の最大値がすでに求められたとして
レンズ移動および評価値の取得処理が中断され、最大値
が得られたレンズ位置にフォーカシングレンズが移動さ
れて合焦状態に制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像レンズにより
結像される焦点位置を調節する自動焦点調節装置および
方法に係り、たとえばCCD 固体撮像素子などの撮像素子
にて得られる画像情報に基づいて、撮像レンズの焦点位
置を調節し、所望の合焦状態を得る自動焦点調節装置お
よび方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】被写界を撮像してその撮像映像を出力す
るビデオカメラでは、撮像レンズのフォーカシングレン
ズを動かしながら撮像し、その出力映像信号から高周波
成分を抽出して合焦のための評価値を算出し、フォーカ
シングレンズの移動の結果、評価値が増加する場合は同
方向の移動を継続し、逆に評価値が減少する場合は逆方
向にレンズを移動させることを繰り返して、評価値が最
大となる位置にフォーカシングレンズを追い込んでい
く、いわゆる山登りサーボ方式が採用されている。

【０００３】たとえば、特許第2677036 号公報では、山
登りAFにおける合焦動作中に焦点評価値に偽山が生じて
も合焦点であるとは判断せずに合焦動作を継続する山登
りオートフォーカス方式が開示されている。この方式に
おける合焦制御は、フォーカスレンズを任意の方向に起
動し、評価値が増加するならば同方向に駆動し続け反対
であれば逆方向に駆動し、評価値の増加方向から減少方
向への変化により評価値の頂上を通過したことを検出記
憶し、記憶した合焦点の位置へフォーカシングレンズを
戻し、さらに評価値の変化状態を監視し、変化が生じた
ときに必要に応じて合焦制御を再開するアルゴリズムに
よるものである。この方式では、焦点評価値の山が現わ
れた際に閾値以上のエッジ成分がある場合にそれを真の
山と判断し、評価値の変動があっても閾値以上のエッジ
成分がある場合には、ピントがはずれない限り合焦動作
を停止しておく。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の山
登りサーボ方式では、評価値の増加および減少を常に認
識しながらフォーカスレンズを移動させるので、ハンチ
ングするなどにより合焦結果が得られるまでに多くの時
間を要し、処理負担が大きいという問題があった。また
この方式は、フォーカスレンズを合焦位置に追い込んで
いくため、被写体像を連続的に撮像し動画としてモニタ
出力するビデオカメラにとっては有効に適用可能である
が、たとえば、レリーズスイッチオンに応動する撮影命
令によって瞬時にフォーカシングする必要があるスチル
カメラでは、この追い込みのための時間が余分となっ
て、合焦位置にフォーカスレンズが制御されるまでにタ
イムラグが生じてしまうという問題があった。このため
シャッタチャンスを逃してしまう可能性が高く、スチル
カメラにそのまま適用することができない。

【０００５】そこでスチルカメラでは、迅速なフォーカ
シングを行なうために、フォーカシングレンズをたとえ
ば無限遠位置から至近位置間での全域にピントが合うよ
うにスキャンさせて、その間に撮像される複数コマの画
像情報に基づいて合焦のための評価値を求め、その評価
値が最大となった位置にフォーカシングレンズを移動さ
せて撮影記録を行なうことが行なわれる。この場合、撮
像レンズの焦点距離が長くなればなるほど被写界深度が
浅くなるので、高精度な合焦結果を得るためには多くの
評価値算出ポイントを設けてフォーカシング段数を多く
する必要があり、このためフォーカシングに所要する時
間が多くかかり、処理負担も大きいという問題が発生す
る。

【０００６】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、たとえば長焦点距離側であっても、装置に対する負
担を軽減するとともに、より短い時間で高精度な合焦結
果が得られる自動焦点調節装置および方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、撮像手段から出力される撮像信号に基づ
いて、撮像手段に被写界の像を結像させる撮像レンズの
焦点位置を調節する自動焦点調節装置において、この装
置は、焦点調節を行なうためのレンズを焦点調節領域内
で移動させる移動手段と、撮像素子から出力される画像
信号から被写界のうち所定のフォーカシング領域におけ
るコントラスト成分を抽出し、コントラスト成分に応じ
た評価値をレンズの各移動位置ごとに算出する評価値算
出手段と、フォーカシング領域における被写体に対し合
焦するレンズの位置を評価値に基づいて求め、移動手段
を制御する制御手段とを有し、制御手段は、レンズを移
動させた際に評価値が連続して減少する連続減少回数を
計数する計数手段と、評価値のうち被写界における最大
値が得られたことを減少回数に基づいて判定する第１の
判定手段と、評価値の最大値とレンズの他の移動位置に
て得られた評価値とに基づいて評価値が所定値以上ある
ことを判定する第２の判定手段と、第１および第２の判
定手段の判定結果に従って移動手段を制御し、レンズの
移動を停止させ、評価値の取得を中断する中断手段と、
中断手段によって処理が中断されると、評価値の最大値
が得られた位置に移動手段によってレンズを移動させて
合焦状態とする合焦決定手段とを含むことを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明は上述の課題を解決するため
に、撮像手段から出力される撮像信号に基づいて、撮像
手段に被写界の像を結像させる撮像レンズの焦点位置を
調節する自動焦点調節方法において、この方法は、焦点
調節を行なうためのレンズを焦点調節領域内で移動させ
る移動工程と、撮像素子から出力される画像信号から被
写界のうち所定のフォーカシング領域におけるコントラ
スト成分を抽出し、コントラスト成分に応じた評価値を
レンズの各移動位置ごとに算出する評価値算出工程と、
フォーカシング領域における被写体に対し合焦するレン
ズの位置を評価値に基づいて求める制御工程とを有し、
制御工程は、レンズを移動させた際に評価値が連続して
減少する連続減少回数を計数する計数工程と、評価値の
うち被写界における最大値が得られたことを減少回数に
基づいて判定する第１の判定工程と、評価値の最大値と
レンズの他の移動位置にて得られた評価値とに基づいて
評価値が所定値以上あることを判定する第２の判定工程
と、第１および第２の判定工程における判定結果に従っ
て、レンズの移動を停止させ、評価値の取得を中断する
中断工程と、中断工程によって処理が中断されると、評
価値の最大値が得られた位置にレンズを移動させて合焦
状態とする合焦決定工程とを含むことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に添付図面を参照して本発明が
適用されたディジタルカメラの一実施例を詳細に説明す
る。図１を参照すると、自動焦点調節機能を有するディ
ジタルカメラ10が示されている。このカメラ10は、撮像
部12に備えられた撮像レンズ14、絞り16および撮像素子
(CCD) 18よって被写界を連続的に撮像するムービー機能
を有するスチルカメラであり、動画モードにおける撮像
映像を表示部20に備えられた液晶モニタ装置に表示して
撮像時におけるファインダ機能を提供する。また、レリ
ーズ釦22の第１ストロークでスイッチS1がオンとなると
撮像レンズを駆動して焦点調節を行ない、撮像画像が合
焦状態となってレリーズ釦22の第２ストロークでスイッ
チS2がオンとなると静止画像モードにおける撮影・記録
処理に移行する。撮像部12にて撮像された１コマの静止
画像信号は信号処理回路24、A/D 変換回路26、バッファ
メモリ28および圧縮処理回路30を通して記録処理部32に
入力されて、カメラ10本対に着脱自在に装填されるメモ
リカード34に記録される。

【００１０】撮像部12に配置された撮像レンズ14は、焦
点距離が短焦点側の7mm から長焦点側の21mmまで連続的
に可変とするバリエータレンズ系を有するズームレンズ
が適用されており、内部に焦点位置を調節するためのフ
ォーカシングレンズ系を有するインターナルフォーカシ
ングレンズである。なお、撮像レンズ12は、レンズ全体
もしくは一部を繰り出して焦点位置を調節する機構によ
るものでもよい。この撮像レンズは図４に示すように、
たとえば、焦点距離7mm のときには無限遠から最至近距
離までのフォーカシングレンズの移動距離、つまりフォ
ーカス領域が81.7μｍとなっており、焦点距離21mmのと
きのフォーカシング距離は735 μｍである。この撮像レ
ンズ14の焦点距離および焦点位置は、モータの回転等に
より調節されて、そのモータを駆動する駆動信号は図１
に示す駆動回路36より供給される。

【００１１】撮像レンズ14の後方のアフォーカル部分に
は、入射光量を調節する絞り16が配置されており、この
絞り量は駆動回路36から供給される制御信号によって調
節される。絞り16の奥の焦点面には、撮像素子(CCD) 18
が配置されており、撮像素子18は、たとえば、R,G,B カ
ラーフィルタおよびマイクロレンズがその撮像面に配置
されて、撮像面に結像された光学像を電荷に変換するフ
ォトダイオードと、電荷を垂直および水平走査方向に転
送する電荷結合素子(CCD) とを含む構成により、撮像画
素を出力アンプにて読み出して電気信号として出力す
る。本実施例における撮像素子18は、80万〜150 万画素
を構成するフォトダイオードを有し、CCD駆動回路38よ
り供給される駆動信号に応じて、全画素および間引き画
素の撮像信号を出力する。撮像素子18は、間引き画素を
出力する動画像モードでは、たとえば水平および垂直方
向に各1/2 画素ずつ間引いて画素を転送することによ
り、高画素密度の撮像素子であっても高速な信号出力を
行なう。

【００１２】図２は撮像素子の出力信号による画面形成
を概念的に示しており、全画素読出しを行なう静止画像
モードの場合には、撮像信号の出力信号のうち有効画素
による画面200 は、たとえば水平方向に1280画素、垂直
方向に960 画素にて形成される。また、動画像モードで
は、水平および垂直方向に各640 ×480 画素にて形成さ
れる画面202 を表わす画像信号が各フレームごとに出力
される。電源が投入されてモニタ表示機能が有効状態と
なっている場合には、実際の撮影記録に先立つレリーズ
釦22の第２ストロークまでの間に画像信号が撮像素子18
から間引き読み出しされ、間引き読み出しされた画像信
号は表示部20に供給されるとともに、レリーズ釦22が押
下されて第１ストロークが発生しスイッチS1がグランド
Ｇに接続されると後述のフォーカシング段数（ステッ
プ）に応じた複数フレームの画像信号に基づいて撮像レ
ンズ14のフォーカシングが調整される。また、レリーズ
釦22が押下されて第２ストロークが発生しスイッチS2が
オンとなってグランドＧに接続されると、１フレームの
画像信号が撮像素子18から全画素読み出しされて、この
静止画像に対する信号処理および圧縮符号化処理の後、
その符号化データがメモリカード34に記録される。

【００１３】撮像素子18の出力は撮像部12の出力を構成
し信号処理回路24に接続されている。信号処理回路24
は、入力される画像信号に対して、明るさ、色および階
調などに関わる信号レベルを補正および調整する処理を
行なう。また信号処理回路24は、静止画モードにおいて
RGB 画像信号の各画素を画素補間し、さらに輝度および
色成分からなるＹＣ形式の画像信号を形成する機能を有
する。信号処理回路24の出力は、アナログ・ディジタル
(A/D) 変換回路26に接続され、A/D 変換回路26は、画像
信号をたとえば８ないし10ビットのディジタル画像デー
タに変換して出力する。

【００１４】A/D 変換回路26の出力は一方は、入力され
る画像データをカラー画像表示する液晶パネルを有する
表示部20に接続され、他方の出力はバッファメモリ28に
接続されている。バッファメモリ28は、画像データを一
時記憶して出力するラインバッファである。本実施例で
は、動画モードでは評価値算出回路42にて必要とされる
出力タイミングにて画像データを出力する。またバッフ
ァメモリ28は静止画モードでは圧縮処理回路30にて必要
とされるタイミングにてＹＣ画像データを出力する。

【００１５】圧縮処理回路30は、静止画モードにおいて
入力される画像データを、記録処理部32に装填される記
録媒体34に応じた所定の形式にて圧縮符号化する符号化
回路である。本実施例における圧縮処理回路30は、画像
データを8x8 画素のブロックごとに２次元DCT 処理を施
し、処理された変換係数をハフマン符号化するたとえば
JPEG方式などの圧縮符号化処理により、制御部40から設
定される圧縮率にて画像データを符号化する。圧縮処理
回路30の出力は記録処理部32に接続され、記録処理部30
は、符号化された画像データおよびその付属情報をメモ
リカード34に書き込み、また、メモリカード34に記録さ
れた情報を読み出す記録読出機能を有する。

【００１６】評価値取得回路42は、レリーズ釦22の第１
ストロークが押下された際に、制御部40の制御により、
動画モードに入力される画像信号のうちＧ成分のデータ
をサンプリングしてフォーカシングエリア内での高域周
波数成分を抽出し、被写体像のコントラスト情報を取得
する回路である。このコントラスト情報は、図２に示し
た480x640 画素の撮像範囲（被写界）を複数のブロック
204 に分割し、そのうち、１つもしくは複数ブロックに
おける部分をフォーカシングエリア206 として、そのエ
リアに対応するＧ成分画像データに基づいて算出される
撮像レンズ14の合焦位置を制御するための評価値であ
り、算出された評価値は制御部40に出力される。このフ
ォーカシングエリア206 は制御部40の制御により任意の
位置に複数のエリアが設定可能であるが、本実施例では
図２に斜線で示すように、画面202の中央部における４
ブロックをフォーカシングエリア206 としている。ま
た、評価値取得回路42は、入力される画像データに基づ
いて、被写界全体およびフォーカシングエリア206 内の
明るさを判定する機能を有しており、検出した明るさを
示す情報を制御部40に通知して、撮像部12におけるシャ
ッタ速度および絞り値等の露出制御や信号処理回路24に
おける信号増幅をゲイン制御させる。

【００１７】各部を制御する制御部40は、レリーズ釦22
の操作状態を検出して動画モードと静止画モードを切り
換え、カメラ10の各部は、設定された動作モードに応じ
て動作する。たとえばCCD 駆動回路38は設定されたモー
ドに従って撮像素子18を全画素読出または間引き読出で
駆動する。また、制御部40は、評価値取得回路42より供
給される輝度情報に従って撮像部12におけるシャッタ速
度および絞り値を制御する。CCD 駆動回路38は、撮像素
子18にて光電変換される電荷を制御信号に応じて垂直転
送路にシフトする駆動信号を生成して、制御信号に応じ
た露光時間にて撮像された画像信号を撮像素子から出力
させる電子シャッタ制御機能を有する。

【００１８】また、制御部40は、信号処理回路24にて信
号処理する際の処理パラメータを生成してパラメータに
応じた信号処理を行なわせる。制御部40は、たとえば輪
郭強調処理、色バランス補正およびガンマ補正処理等を
制御する。また、制御部40は、圧縮処理回路30における
圧縮符号化処理の圧縮率を設定する機能を有し、たとえ
ば、メモリカード34の記憶容量に応じて操作者から指定
される圧縮率にて画像データを圧縮符号化させる機能を
有する。符号化された画像データをメモリカード34に記
憶させる際に、記録処理部32にその画像の付属情報を供
給して、メモリカード34の記録形式に応じた領域に、撮
影日および時刻および露出などの撮影情報や圧縮率およ
び圧縮形式情報、さらには、記録画像をプリントする際
にプリント指定するためのプリント情報等を記録させ
る。

【００１９】制御部40はまた、評価値算出回路42に対し
フォーカスエリア206 を指定する機能を有している。制
御部40は、撮影状況および操作者の指定に応じたフォー
カスエリア206 を評価値取得回路42に設定し、設定した
エリア206 にて得られる自動焦点調節のための評価値に
基づいて撮像レンズ12の焦点位置を制御する。具体的に
は、レリーズ釦22の第１ストロークによって、フォーカ
シングレンズを無限遠から最至近方向に、フォーカス領
域内で移動するAFサーチを駆動する制御信号を駆動回路
36に供給するとともに、評価値取得回路42から得られる
評価値に基づいて、その移動を中断するか否かを判定す
る。中断すると判定した場合は、有効な評価値がすでに
得られている場合でありフォーカシングレンズの移動を
停止させる制御信号を駆動回路36に供給する。そして制
御部40は、最大値を示す評価値が得られた場所へフォー
カシングレンズを逆行させてその位置にレンズを保持さ
せる。

【００２０】制御部40は、図３および図４に示すように
撮像レンズ14の焦点距離に対応して変化するフォーカス
領域300 に応じて、評価値を算出するフォーカスレンズ
位置の幅を示すAFステップ幅302 を決定してステップ幅
302 に応じたフォーカス段数304 を設定する。このフォ
ーカス段数は図３に示すように、各焦点距離におけるフ
ォーカス領域300 をステップ幅302 で等分割してもよい
が、近距離（至近限界）側のステップ幅302 を無限遠側
よりも短くして、近距離側での評価値算出ポイントを多
くし、焦点精度を上げるように設定してもよい。なお、
本実施例における撮像レンズ14は、焦点距離が可変のズ
ームレンズであるが、撮像レンズ14はこれに限らず、た
とえば、短焦点側から長焦点側に複数ラインアップされ
た単焦点レンズであって、カメラ本体10に着脱可能にレ
ンズ交換することのできる単焦点レンズであってもよ
い。この場合、各単焦点レンズの焦点距離および明るさ
(F値) は、電気的もしくは機械的に本体10の制御部40に
伝達される。

【００２１】駆動回路36では、制御部40から供給される
制御信号に応動して、撮像レンズ14の被写界上のピント
位置が無限遠位置から最至近位置方向に一定方向に移動
するようフォーカシングレンズの位置を移動させてAFサ
ーチを行なう。本実施例では、無限遠位置から至近位置
に焦点が合うようにフォーカシングレンズを移動させて
評価値を得るためのAFサーチを行なうがこれに限らず、
たとえば撮像レンズ14の構成に応じて逆に至近位置から
無限遠位置に焦点が合うようにレンズを移動開始させる
ようにしてもよい。この場合、撮影者の撮影目的および
被写体に応じて、遠距離側もしくは近距離側を優先して
撮影する頻度が高いかどうかにしたがってレンズ移動の
向きを切り換えるように構成するとよい。たとえば、マ
クロ撮影（近距離撮影）を多用する場合には、至近距離
側から遠距離側にフォーカシングレンズを移動させて評
価値を算出し中断判定を行なうと、中断処理により無限
遠側までフォーカシングレンズを駆動させることなく合
焦状態が得られる。また、本実施例のように無限縁側か
ら最至近位置に焦点を結ぶようにしてフォーカシングレ
ンズを移動させて評価値を得る場合には、たとえば0.5
ないし1.5,もしくは２メートル位までの近距離側に焦点
を結ぶように、フォーカシングレンズを移動させること
なく合焦のためのレンズ位置を求めることができるので
中距離ないし遠距離にある被写体をメインに撮影する際
に好適である。このように本実施例では自動焦点調節機
能におけるフォーカスリミット機能を有しているので、
迅速な撮影を行なうことができるとともに、リミット位
置が固定されておらず、撮像画像データに応じて可変的
に、つまり撮影状況に応じて適切な状態にてレンズ移動
を中断させることにより自動焦点調節を高速化させる。

【００２２】制御部40は、焦点距離に応じた複数のフォ
ーカス段の位置にて作成される評価値に基づいてフォー
カシングレンズをその最大値となった場所へ最終的には
移動させる。このため、制御部40は撮像レンズ14におけ
る現在の焦点距離を認識する機能を有し、焦点距離に応
じたフォーカス段数を決定する。このフォーカス段数は
評価値取得回路42に供給され、取得回路42は、段数に応
じたタイミングにて入力される画像データから評価値を
それぞれ算出する。制御部40は、取得回路42にて得られ
た評価値の最大値と最小値とを各フォーカス段にて認識
してゆく。

【００２３】制御部40は、各フォーカス段にて算出され
る評価値が、フォーカス段が変化するたびに連続して何
回連続して減少したかどうかを判定する機能を有してい
る。制御部40は、その連続減少回数がこの自動焦点調節
(CCDAF) を中断処理するための中断判定値Ｃと比較し、
連続減少回数が中断判定値を超えるまでは、各フォーカ
ス段における評価値取得を継続する。逆に連続減少回数
が中断判定値Ｃを超えた場合には、制御部40はさらに、
それまで得られている評価値の最大値および最小値の差
を演算し、さらにその差と所定の閾値Ｋとを比較して評
価値に有効な高低差があるかどうかを判定する。この結
果、フォーカスエリア206 内の被写体に焦点調節を行な
うための充分なコントラストがあるかどうかが判定され
る。最大と最小との差が閾値Ｋ超えるまでは各フォーカ
ス段における評価値取得を継続し、その差が閾値Ｋを超
えた場合には、フォーカスレンズの移動および評価値の
取得処理を中断する。このようにして制御部40は、フォ
ーカシングレンズの移動中に得られる評価値の高低差を
検出し、中断判定値の回数分連続して評価値が減少し、
さらに所定以上のコントラストが検出されると、評価値
の最大がすでに検出されたと判定してフォーカシングレ
ンズの移動を中断させ、さらに評価値算出を終了させ
る。制御部40は、その後直ちに、評価値の最大が得られ
たフォーカシング段の位置にフォーカシングレンズを移
動させて合焦状態を維持する。

【００２４】なお、本実施例における制御部40は、評価
値の最小値を認識してその最大値と最小値との差を演算
しているがこれに限らず、たとえば、前記連続減少回数
が中断判定値Ｃを超えて、この中断判定が成立した際の
レンズ位置にて取得された評価値を前記最小値に代えて
用いてもよい。つまり制御部40は、最大値を取得したレ
ンズ位置以外の他の移動位置にて得られた評価値と最大
値との差に基づいてフォーカスエリア内のコントラスト
を判定するとよい。

【００２５】本実施例では、制御部40は、評価値の値が
所定回数以上減少する場合に、山をすでに検出したこと
を認識する。この減少回数を判定するための判定回数(C
CDAF中断判定値）は、撮像レンズ14の焦点距離に応じて
変化するので、制御部40は格納しているテーブルを参照
して判定する。また、これら各焦点距離にてフォーカス
領域に設定されるステップ幅に応じたフォーカス段数
は、短焦点側から長焦点側に変化するに従って多くの値
となるように設定されており、特に被写界深度の浅い長
焦点側での合焦精度を高めるように設定されている。

【００２６】また、本実施例における判定回数（CCDAF
中断判定値Ｃ）は、図４に示したように短焦点側ではフ
ォーカス段数と同じ数値"4" かもしくはそれに近い値"
4"(約100 ％）が設定されて、中断処理を実質的に行な
わないように設定されている。また、判定回数Ｃは、長
焦点側に近づくにつれて、"4,4,5,6,7,8" となってフォ
ーカシング段数"8,11,13,16,19,22"の約50〜30％の整数
値に設定される。これは、短焦点側ではフォーカス領域
が短くフォーカス段数も少なくてすむので、焦点調節時
間がそれほど多くかからず、逆に長焦点側ではフォーカ
ス領域が長くフォーカス段数も多く必要となるので、多
くの焦点調節時間が必要となってくるためである。この
判定回数Ｃは全フォーカシング領域におけるフォーカス
段数の約20〜50％程度が好ましい。たとえば図４に示し
たように焦点距離が22mmのときではフォーカス段数22に
対してCCDAF 中断判定値は"8" となっており、この場
合、連続して評価値が減少した回数が８回となると評価
値の山をすでに検出したことを認識する。ここでフォー
カシングレンズの駆動が停止されて最大の評価値が得ら
れた場所にフォーカシングレンズが駆動される。この場
合、各評価値が得られた位置をフォーカス段に対応して
記憶しておきその記憶位置にフォーカシングレンズを制
御してよく、また、たとえば焦点距離が22mmではCCDAF
中断判定値"8" と同値のフォーカス段数分だけフォーカ
シングレンズの位置を逆に移動させて戻してもよい。ま
た、最大値に匹敵する値が複数発生した場合には、それ
らのうち至近側の評価値に対応する位置をフォーカシン
グレンズを移動すべき位置とすることにより後ピン状態
となるのを防止する。

【００２７】なお、被写界の輝度（明るさ）が低く（暗
く）低コントラストの場合に制御部40は、CCDAF 中断判
定値Ｃを図４に示した値よりも大きい値のテーブルを用
い、逆に被写界の輝度が高く高コントラストの被写体で
ある場合にはこれを判定してCCDAF 中断判定値Ｃを図４
に示した値よりも小さい値のテーブルを索出するように
するとよい。より小さな値にて構成されるテーブルを用
いて中断判定する場合には、フォーカシングレンズを移
動させる時間および距離をさらに短縮化させることがで
きる。

【００２８】制御部40は、合焦状態を満足する位置にフ
ォーカシングレンズが制御されると撮影を許可し、レリ
ーズ釦22の第２ストロークが押下されているか否かに応
じて第２ストロークオンの場合には静止画モードを設定
する。静止画モードでは、合焦状態にて撮像された画像
信号に、静止画像用の画像処理を加えて圧縮符号化し、
符号化データをメモリカード34に書き込み、また制御部
40からは、日付や撮影条件および圧縮率等の撮影記録に
関する各種情報を記録処理部32に出力してメモリカード
34に記録させる。

【００２９】以上のような構成で、カメラ10のオートフ
ォーカス動作を説明すると、レリーズ釦22が押下されて
その第１ストロークにより、撮像素子18が間引き駆動さ
れて640x480 画素の画像データが評価値取得手段42に入
力される。評価値取得手段42ではその画像データの表わ
す画面のうち制御部40より設定される一部の領域をフォ
ーカスエリア206 として、そのフォーカスエリア206 内
の評価値が算出される。本実施例では撮像画面を等面積
で64個ブロックに分割し、撮影条件、撮影状況および操
作者からの指定に応じた箇所の複数ブロックが評価値を
算出するフォーカシングエリア206 に設定される。次に
ステップ602 において撮像レンズ14の焦点距離の現在値
が制御部40に取得されてステップ604 に進み、フォーカ
スレンズの位置が無限遠位置にあることが確認され、無
限遠位置ではない場合にはフォーカスレンズが無限遠位
置に移動される。

【００３０】続くステップ606 にて制御部40のレジスタ
ｎに初期値"0" がセットされると、ステップ608 に進ん
で現在の焦点位置における評価値が算出され、算出され
た評価値は制御部40に入力される。制御部40ではこのフ
ォーカス段における評価値が記憶格納されて図７に示す
中断判定処理に移行する。

【００３１】ステップ700 における中断判定処理では、
レジスタＣに現在の焦点距離[ZOOMPOS] に対応するテー
ブル値C_TABLE がセットされる。この場合、焦点距離が
7mm〜13mmであるときには値４がレジスタＣにセットさ
れ、13mmを超え15mm以内では値５、15mmを超え17mm以内
では値６、17mmを超え19mm以内では値７、19mmを超え21
mm以内では値８がそれぞれレジスタＣにセットされる。

【００３２】ついでステップ702 に進んで、評価値取得
部42にて算出される評価値が、レジスタＣにセットした
値の回数分連続して減少したか否かが判定される。ここ
で、連続減少していないと判定された場合にはステップ
704 にて、焦点調節処理の継続が決定されて図６に示し
たステップ612 に進む。

【００３３】ステップ612 では中断判定における決定結
果に応じて処理を継続するかどうかを制御する。継続の
場合にはステップ614 に移行して、フォーカスレンズの
段数が最後の位置、つまり最至近位置における評価値が
算出されたかどうかが確認され、最至近位置での評価値
がまだ得られていない場合にはステップ616 に進む。ス
テップ616 ではフォーカスレンズがそのときの焦点距離
に応じたAFステップの１ステップ分移動されてステップ
608 に戻る。ステップ608 では焦点位置の異なるフレー
ムの画像データから評価値が算出され、これ基づいて本
ステップ以降の処理が繰り返される。また、ステップ61
4 にてフォーカシングレンズが最終段の位置でその評価
値が得られている場合や、ステップ612 にて中断であっ
た場合にはステップ618 に進む。

【００３４】一方、図７に示したステップ702 におい
て、評価値の連続減少がレジスタＣにセットされた値の
回数分検出された場合には、ステップ706 に進んでレジ
スタｎの値に１が加算され、ステップ708 ではそのレジ
スタｎの値がレジスタＣの値を超えているか否かが判定
される。レジスタｎの値がレジスタＣの値を超えている
場合にはステップ710 に進み、それ以外の場合にはステ
ップ704 にて継続が決定される。

【００３５】ステップ710 に進むと、算出された評価値
の最大値(AFmax) と最小値(AFmin)との差が、所定の値
Ｋよりも大きいかどうかが判定される。ここで評価値の
差が値Ｋよりも大きい場合には所定のコントラストがあ
ることを示しているのでステップ712 にて焦点調節の中
断が決定され、図６に示したステップ618 に進む。ま
た、評価値の差が値Ｋよりも大きくはない場合には前述
と同様にステップ704 に進んで処理の継続が決定され
る。

【００３６】ステップ612 により中断処理に移行する
と、ステップ618 において最大評価値が得られた場所へ
フォーカシングレンズが移動され、第１ストローク状態
が解除されるまでその移動位置に保持される。それとと
もに評価値取得回路42の動作が停止されて自動焦点調節
の処理が終了し、ステップ620 に進んで撮影記録許可が
得られる。撮影記録許可が得られると、レリーズ釦22の
操作状態が確認され、ここで第２ストロークがすでに発
生していたかもしくは発生する場合に静止画モードに移
行される。静止画モードでは、現在の焦点距離および焦
点位置によって被写界が撮像されて、処理された画像デ
ータが圧縮符号化され、その付属情報とともにメモリカ
ード34に書き込まれる。この撮像処理が終了すると撮像
レンズ14のフォーカシングレンズは無限遠位置に復帰さ
れて続く撮影に備える。また１コマの撮影後にレリーズ
釦22が所定の時間以上継続して押下されている場合に
は、新たな第１ストロークおよび第２ストロークが再度
あったものと見なして自動焦点調節を再開して繰り返
す。

【００３７】これらの様子を図５に示した評価値の変化
状態に従って説明すると、同図に示すように、最初無限
遠位置にて得られた評価値500 が、フォーカシングレン
ズの移動に伴って上昇し、その最大値502 を過ぎてもさ
らにレンズが移動する。そして評価値が減少してその減
少回数が６回連続した場合の評価値504 が得られて、こ
のとき評価値の最大値502 と評価値500 との差が設定値
Ｋよりも大きい場合に中断が決定される。その後、フォ
ーカシングレンズが評価値502 が得られたフォーカス段
506 の位置に制御されて制御部40より撮影許可が下り
る。この例では一般的に理想的に得られる評価値の状態
にて説明しているが、コントラスト差が低い場合であっ
ても、またフォーカス領域300 の中央部に山がなくて片
側のみ（図の右または左）が高く他方が低い場合であっ
ても正常に機能する。本実施例では、無限縁側からフォ
ーカシングレンズの移動を開始するので、遠距離側にピ
ントが合う場合ほど中断による効果が高まる。逆に最至
近側からフォーカシングレンズを移動開始させる場合に
は、近距離側にピントが合う状態であるほど中断による
効果が高まる。

【００３８】以上説明したように、上記実施例では自動
焦点調節を行なう際、撮像レンズ14の焦点距離が長くな
ってくるにつれて、フォーカス領域内で相対的にフォー
カシングレンズの移動中断をより早めるように設定され
ており、フォーカシング領域が長く、また、合焦判定の
ための評価値が必要となるフォーカシング段数が多い場
合であっても、すでに最大の評価値が得られたと判断す
るとレンズ移動を中断するので、焦点調節の際にフォー
カス領域の全域をスキャンすることなく、焦点調節に必
要な情報が得られて、フォーカシングレンズを精度よく
合焦位置に制御する。この結果、従来より迅速にピント
を合わせることができ、静止画像を得るためのタイムラ
グが減少するとともに、レンズ駆動に伴う電力消費およ
び制御に関わる処理負担が低減される。これは、たとえ
ば短焦点レンズであっても評価値算出ポイントをより多
くしてフォーカシング段数を多くして合焦精度を高める
場合、さらには被写界深度の浅い近距離撮影および長焦
点レンズを使用した場合等にとくに有効である。

【００３９】

【発明の効果】このように本発明によれば、フォーカシ
ングのためのレンズを移動して評価値を得る際に、有効
な評価値を求めてその最大値をすでに取得したと判断す
ると、レンズ移動および評価値の取得処理を中断して、
すでに最大の評価値を取得したことを認識し、その位置
にレンズを駆動するので、フォーカス領域の全域にわた
ってレンズを駆動させることがなく、精度のよい合焦位
置を得ることができる。また、レンズ移動を中断するこ
とにより、処理負担、制御負担が軽減され、さらに消費
電力までもが低減されるので、携帯して使用されるディ
ジタルカメラ等に好適な自動焦点調節装置が提供され
る。

【００４０】この場合、評価値取得ポイントであるフォ
ーカス段の数をより多くして焦点調節の精度を高めた場
合であっても、撮像信号に基づいて得られるフォーカシ
ングエリア内の評価値に従って焦点調節を行なう際に、
その評価値の状態に応じてフォーカシングレンズの移動
処理が途中で中断されるので、このような高性能な焦点
調節を行なう場合であっても、焦点調節に要する時間が
その精度を高めた場合であっても短縮化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたディジタルカメラの一実施
例を示すブロック図である。

【図２】静止画モードおよび動画モードにおける撮像画
面およびフォーカシングエリアを概念的に示す図であ
る。

【図３】ズーミングおよびフォーカシング位置に応じた
ステップ幅の変化を示す図である。

【図４】図３に示した図の基礎となる値が記憶されたテ
ーブルの一例を示す表を示す図である。

【図５】フォーカシングレンズの移動に伴って変化する
評価値の一例を示すグラフである。

【図６】実施例における自動焦点調節の動作を示すフロ
ーチャートである。

【図７】図６に示した動作における中断判定処理の詳細
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

10 ディジタルカメラ 12 撮像部 14 撮像レンズ 18 撮像素子(CCD) 40 制御部(CPU) 42 評価値取得回路

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像手段から出力される撮像信号に基づ
   いて、該撮像手段に被写界の像を結像させる撮像レンズ
   の焦点位置を調節する自動焦点調節装置において、該装
   置は、 焦点調節を行なうためのレンズを焦点調節領域内で移動
   させる移動手段と、 前記撮像素子から出力される画像信号から前記被写界の
   うち所定のフォーカシング領域におけるコントラスト成
   分を抽出し、該コントラスト成分に応じた評価値を前記
   レンズの各移動位置ごとに算出する評価値算出手段と、 前記フォーカシング領域における被写体に対し合焦する
   前記レンズの位置を前記評価値に基づいて求め、前記移
   動手段を制御する制御手段とを有し、 該制御手段は、前記レンズを移動させた際に前記評価値
   が連続して減少する連続減少回数を計数する計数手段
   と、 前記評価値のうち被写界における最大値が得られたこと
   を前記減少回数に基づいて判定する第１の判定手段と、 前記評価値の最大値と前記レンズの他の移動位置にて得
   られた評価値とに基づいて前記評価値が所定値以上ある
   ことを判定する第２の判定手段と、 前記第１および第２の判定手段の判定結果に従って前記
   移動手段を制御し、前記レンズの移動を停止させ、前記
   評価値の取得を中断する中断手段と、 該中断手段によって処理が中断されると、前記評価値の
   最大値が得られた位置に前記移動手段によって前記レン
   ズを移動させて合焦状態とする合焦決定手段とを含むこ
   とを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記制御手段は、前記レンズが移動される焦点調
   節領域内における評価値算出位置を規定するためのフォ
   ーカス段数値と、前記連続減少回数に応じて前記評価値
   算出を中断するか否か判定するための中断判定値とを格
   納するテーブルを含み、前記第１の判定手段は、前記連
   続減少回数と前記中断判定値とを比較して、該連続減少
   回数が該中断判定値を超えた場合に前記最大値が得られ
   たことを判定することを特徴とする自動焦点調節装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記撮像レンズは、焦点距離が可変のズームレン
   ズであり、前記テーブルには、前記フォーカス段数値と
   中断判定値とが該撮像レンズの焦点距離に応じて複数格
   納されており、 前記第１の判定手段は、現在の焦点距離に応じたフォー
   カス段数値および中断判定値に基づいて前記最大値が取
   得されていることを判定することを特徴とする自動焦点
   調節装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記フォーカス段数値は、前記焦点距離が長くな
   るほど多くの段数となる値が設定されていることを特徴
   とする自動焦点調節装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記中断判定値は、前記撮像レンズが短焦点側で
   は前記中断処理を実質的に行なわず、長焦点側にて前記
   中断処理を行なうように設定されていることを特徴とす
   る自動焦点調節装置。
6. 【請求項６】 請求項２に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記テーブルには、前記撮像レンズの前記焦点調
   節領域を所定のステップ幅にて分割するステップ幅情報
   が格納され、 前記評価値算出手段は、前記ステップ幅情報に応じた前
   記レンズの各位置にて撮像された画像データに基づいて
   前記評価値を算出することを特徴とする自動焦点調節装
   置。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記撮像レンズは、焦点距離が可変のズームレン
   ズであり、前記テーブルには、前記ステップ幅情報が該
   撮像レンズの焦点距離に応じて複数格納されており、前
   記評価値算出手段は、現在の焦点距離に応じたステップ
   幅情報に応じた前記レンズの位置にて撮像された画像デ
   ータに基づいて前記評価値を算出することを特徴とする
   自動焦点調節装置。
8. 【請求項８】 請求項１に記載の自動焦点調節装置にお
   いて、前記移動手段は、前記焦点調節領域内の一方の端
   から他方の端まで一定方向に移動させ、前記中断手段に
   よりそのレンズ移動を停止し、前記合焦決定手段によ
   り、前記最大の評価値が得られた位置へ前記レンズを移
   動させることを特徴とする自動焦点調節装置。
9. 【請求項９】 撮像手段から出力される撮像信号に基づ
   いて、該撮像手段に被写界の像を結像させる撮像レンズ
   の焦点位置を調節する自動焦点調節方法において、該方
   法は、 焦点調節を行なうためのレンズを焦点調節領域内で移動
   させる移動工程と、 前記撮像素子から出力される画像信号から前記被写界の
   うち所定のフォーカシング領域におけるコントラスト成
   分を抽出し、該コントラスト成分に応じた評価値を前記
   レンズの各移動位置ごとに算出する評価値算出工程と、 前記フォーカシング領域における被写体に対し合焦する
   前記レンズの位置を前記評価値に基づいて求める制御工
   程とを有し、 該制御工程は、前記レンズを移動させた際に前記評価値
   が連続して減少する連続減少回数を計数する計数工程
   と、 前記評価値のうち被写界における最大値が得られたこと
   を前記減少回数に基づいて判定する第１の判定工程と、 前記評価値の最大値と前記レンズの他の移動位置にて得
   られた評価値とに基づいて前記評価値が所定値以上ある
   ことを判定する第２の判定工程と、 前記第１および第２の判定工程における判定結果に従っ
   て、前記レンズの移動を停止させ、前記評価値の取得を
   中断する中断工程と、 該中断工程によって処理が中断されると、前記評価値の
   最大値が得られた位置に前記レンズを移動させて合焦状
   態とする合焦決定工程とを含むことを特徴とする自動焦
   点調節方法。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の自動焦点調節方法に
    おいて、前記第１の判定工程は、前記レンズが移動され
    る焦点調節領域内における評価値算出位置を規定するた
    めのフォーカス段数値と、前記連続減少回数に応じて前
    記評価値算出を中断するか否か判定するための中断判定
    値とを格納するテーブルに基づいて、前記連続減少回数
    と前記中断判定値とを比較し、該連続減少回数が該中断
    判定値を超えた場合に前記最大値が得られたことを判定
    することを特徴とする自動焦点調節方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載の自動焦点調節方法
    において、前記撮像レンズは、焦点距離が可変のズーム
    レンズであり、前記テーブルには、前記フォーカス段数
    値と中断判定値とが該撮像レンズの焦点距離に応じて複
    数格納されており、前記第１の判定工程は、現在の焦点
    距離に応じたフォーカス段数値および中断判定値に基づ
    いて前記最大値が取得されていることを判定することを
    特徴とする自動焦点調節方法。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載の自動焦点調節方法
    において、前記フォーカス段数値は、前記焦点距離が長
    くなるほど多くの段数となる値が設定されていることを
    特徴とする自動焦点調節方法。
13. 【請求項１３】 請求項１１に記載の自動焦点調節方法
    において、前記中断判定値は、前記撮像レンズが短焦点
    側では前記中断処理を実質的に行なわず、長焦点側にて
    前記中断処理を行なうように設定されていることを特徴
    とする自動焦点調節装置。
14. 【請求項１４】 請求項１０に記載の自動焦点調節方法
    において、前記テーブルには、前記撮像レンズの前記焦
    点調節領域を所定のステップ幅にて分割するステップ幅
    情報が格納され、前記評価値算出工程は、前記ステップ
    幅情報に応じた前記レンズの各位置にて撮像された画像
    データに基づいて前記評価値を算出することを特徴とす
    る自動焦点調節方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の自動焦点調節方法
    において、前記撮像レンズは、焦点距離が可変のズーム
    レンズであり、前記テーブルには、前記ステップ幅情報
    が該撮像レンズの焦点距離に応じて複数格納されてお
    り、前記評価値算出工程は、現在の焦点距離に応じたス
    テップ幅情報に応じた前記レンズの位置にて撮像された
    画像データに基づいて前記評価値を算出することを特徴
    とする自動焦点調節方法。
16. 【請求項１６】 請求項９に記載の自動焦点調節方法に
    おいて、前記移動工程は、前記焦点調節領域内の一方の
    端から他方の端まで一定方向に移動させ、前記中断工程
    によりそのレンズ移動を停止し、前記合焦決定工程によ
    り、前記最大の評価値が得られた位置へ前記レンズを移
    動させることを特徴とする自動焦点調節方法。