JP2001255452A - 自動合焦装置、デジタルカメラ、および携帯情報入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の被写体に対して、高速かつ高精度に合
焦位置を検出することが可能な自動合焦装置を提供する
こと。 【解決手段】 本発明にかかる自動合焦装置は、被写体
像を所定位置に結像するフォーカスレンズ系１０１ａを
含むレンズ系１０１と、レンズ系１０１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ＣＣＤ１
０３とを備え、ＣＰＵ１２１は、検出された被写体の明
るさに基づいて、外部ＡＦおよび／またはＣＣＤ−ＡＦ
を実行する。

Description

【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、および携帯情報入力装
置に関する。

【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Ｃ
ＣＤ−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１
３（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、ＣＣＤ−ＡＦ方式は、ピントを合わ
せたいエリアに高輝度な被写体（電球、ろうそくの炎、
反射している看板など）があると、ピントの山を発見で
きず、疑合焦してしまうという問題がある。さらに、暗
い場面でも、誤合焦の可能性があるという問題がある。
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。

【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、高速かつ高精度に合焦位置
を検出することが可能な自動合焦装置、デジタルカメ
ラ、および携帯情報入力装置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
いて被写体の状態を検出する被写体状態検出手段と、撮
影を指示するための撮影操作部材と、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、前記撮影
操作部材が操作された場合には、前記被写体状態検出手
段に被写体の状態を検出させ、当該検出結果に基づい
て、前記第１の合焦位置検出手段および／または第２の
合焦位置検出手段を動作させる制御手段と、を備えたも
のである。

【０００７】上記発明によれば、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、被写体状
態検出手段は撮像手段の出力に基づいて被写体の状態を
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、撮影操作部材が操作された場合には、被写体
状態検出手段に被写体の状態を検出させ、当該検出結果
に基づいて、第１の合焦位置検出手段および／または第
２の合焦位置検出手段を動作させる。

【０００８】また、請求項２にかかる発明は、請求項１
にかかる発明において、前記被写体状態検出手段は、被
写体の明るさを検出するものである。上記発明によれ
ば、被写体状態検出手段は、被写体の状態として被写体
の明るさを検出する。

【０００９】また、請求項３にかかる発明は、請求項２
にかかる発明において、前記制御手段は、前記被写体状
態検出手段で検出された被写体の明るさが所定値以下の
場合には、前記第２の合焦位置検出手段を優先的に動作
させるものである。上記発明によれば、制御手段は、被
写体状態検出手段で検出された被写体の明るさが第１の
所定値以下の場合には、第２の合焦位置検出手段を優先
的に動作させる。

【００１０】また、請求項４にかかる発明は、請求項２
にかかる発明において、前記制御手段は、前記被写体状
態検出手段で検出された被写体の明るさが所定値よりも
大きい場合において、前記第２の合焦位置検出手段の検
出結果が適正でないと判断した場合には、前記第１の合
焦位置検出手段を優先的に動作させるものである。上記
発明によれば、制御手段は、被写体状態検出手段で検出
された被写体の明るさが所定値よりも大きい場合におい
て、第２の合焦位置検出手段の検出結果が適正でないと
判断した場合には、第１の合焦位置検出手段を優先的に
動作させる。

【００１１】また、請求項５にかかる発明は、請求項１
にかかる発明において、前記被写体状態検出手段は、被
写体の動きを検出するものである。上記発明によれば、
被写体状態検出手段は、被写体の状態として被写体の動
きを検出する。

【００１２】また、請求項６にかかる発明は、請求項１
〜請求項５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
５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。

【００１３】また、請求項７にかかる発明は、請求項１
〜請求項５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
５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。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる自動合焦装置、デジタルカメラ、および携
帯情報端末装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【００１５】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１０
９、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１２
９、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１
５０が接続されている。

【００１６】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。

【００１７】フォーカスドライバ１３１は、ＣＰＵ１２
１から供給される制御信号に従って、パルスモータ１３
２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。

【００１８】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。

【００１９】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、ＣＰＵ１
２１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１
０５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。

【００２０】また、デジタル信号処理部であるＩＰＰ
（Image Pre-Processor)１０７、ＤＣＴ（Discrete Cos
ine Transform)１０８、およびコーダー（Huffman Enco
der/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。

【００２１】さらに、ＭＣＣ（Memory Card Controlle
r）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。

【００２２】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。

【００２３】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、Ｄ
Ｃ−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。

【００２４】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。ＥＥＰＲＯＭ１
３０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。

【００２５】上記したデジタルカメラ１００（ＣＰＵ１
２１）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１５
０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。

【００２６】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１
２２に出力するビデオ信号処理部１０７８と、を備えて
いる。

【００２７】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１
０７９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Ｃ
ＰＵ１２１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ＣＰＵ１２
１に出力するＡＷＢ評価値回路１０８４と、ＣＰＵ１２
１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ＤＣ
ＴＩ／Ｆ１０８６等を備えている。

【００２８】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＋Ｘ
２）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。

【００２９】本明細書において、外部ＡＦセンサー１３
６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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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Ｃ
ＣＤ−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。

【００３３】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Ａ
Ｆ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Ｓ２
１に移行して、常焦点位置を最終的な合焦位置に決定す
る。

【００３４】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。

【００３５】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Ａ
Ｆ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Ｓ
２０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。

【００３６】また、図５のステップＳ５で、ＣＣＤ−Ａ
Ｆ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−Ａ
Ｆ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１０
１ａ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Ａ
Ｆ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。

【００３７】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。

【００３８】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）。

【００３９】ステップＳ１４では、ＣＰＵ１２１は、Ｃ
ＣＤ−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。

【００４０】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Ｓ１
８）、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）。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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（）
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（）を再実行する
（上記ステップＳ１３）。

【００４４】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。

【００４５】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、高速でかつ高
精度な合焦位置の検出が可能となる。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】また、本実施の形態においては、電源のＯ
Ｎ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Ｃ
ＣＤ−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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】

【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、被写体状態検出手段は撮像手段の出力
に基づいて被写体の状態を検出し、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、撮影操作部材が操
作された場合には、被写体状態検出手段に被写体の状態
を検出させ、当該検出結果に基づいて、第１の合焦位置
検出手段および／または第２の合焦位置検出手段を動作
させることとしたので、被写体に応じて、第１の合焦位
置検出手段と第２の合焦位置検出手段とを選択でき、各
種の被写体に対して、高速でかつ高精度な合焦位置の検
出が可能となる。

【００５２】また、請求項２にかかる自動合焦装置によ
れば、請求項１にかかる自動合焦装置において、被写体
状態検出手段は、被写体の状態として被写体の明るさを
検出することとしたので、請求項１にかかる自動合焦装
置の効果に加えて、被写体の明るさに応じて、第１の合
焦位置検出手段と第２の合焦位置検出手段とを選択で
き、様々な明るさの被写体に対して、高速でかつ高精度
な合焦位置の検出が可能となる。

【００５３】また、請求項３にかかる自動合焦装置によ
れば、請求項２にかかる自動合焦装置において、制御手
段は、被写体状態検出手段で検出された被写体の明るさ
が所定値以下の場合には、第２の合焦位置検出手段を優
先的に動作させることとしたので、請求項２にかかる自
動合焦装置に効果に加えて、暗い被写体についても、高
速かつ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

【００５４】また、請求項４にかかる自動合焦装置によ
れば、請求項２にかかる自動合焦装置において、制御手
段は、被写体状態検出手段で検出された被写体の明るさ
が所定値よりも大きい場合において、第２の合焦位置検
出手段の検出結果が適正でないと判断した場合には、第
１の合焦位置検出手段を優先的に動作させることとした
ので、請求項２にかかる自動合焦装置の効果に加えて、
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。

【００５５】また、請求項５にかかる自動合焦装置によ
れば、請求項１にかかる自動合焦装置において、被写体
状態検出手段は、被写体の状態として被写体の動きを検
出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、高速か
つ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

【００５６】また、請求項６にかかるデジタルカメラに
よれば、請求項１〜請求項５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、高速かつ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。

【００５７】また、請求項７にかかる携帯情報入力装置
によれば、請求項１〜請求項５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、高速かつ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。

【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

フロントページの続き (72)発明者 北島 達敏 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 吉田 彰宏 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 入沢 茂 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内. Ｆターム(参考） 2H011 AA03 BA14 BA31 BB03 CA24 DA01 2H051 BA47 BB20 CC19 CE14 DA02 DA22 EB03 FA48 5C022 AA13 AB02 AB15 AB27 AB40 AB66 AC03 AC42 AC54 AC73 AC74

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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状態を検出する
   被写体状態検出手段と、 撮影を指示するための撮影操作部材と、 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、 前記撮影操作部材が操作された場合には、前記被写体状
   態検出手段に被写体の状態を検出させ、当該検出結果に
   基づいて、前記第１の合焦位置検出手段および／または
   第２の合焦位置検出手段を動作させる制御手段と、 を備えたことを特徴とする自動合焦装置。
2. 【請求項２】 前記被写体状態検出手段は、被写体の明
   るさを検出することを特徴とする請求項１に記載の自動
   合焦装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記被写体状態検出手
   段で検出された被写体の明るさが所定値以下の場合に
   は、前記第２の合焦位置検出手段を優先的に動作させる
   ことを特徴とする請求項２に記載の自動合焦装置。
4. 【請求項４】 前記制御手段は、前記被写体状態検出手
   段で検出された被写体の明るさが所定値より大きい場合
   において、前記第２の合焦位置検出手段の検出結果が適
   正でないと判断した場合には、前記第１の合焦位置検出
   手段を優先的に動作させることを特徴とする請求項２に
   記載の自動合焦装置。
5. 【請求項５】 前記被写体状態検出手段は、被写体の動
   きを検出することを特徴とする請求項１に記載の自動合
   焦装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５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。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項５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。