JP2004109358A

JP2004109358A - コントラスト検出方式オートフォーカス装置、及び合焦位置検出方法

Info

Publication number: JP2004109358A
Application number: JP2002270302A
Authority: JP
Inventors: Tetsuaki Kato; 加藤　哲明
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】合焦精度を高くしつつ、合焦速度も速くすることができるコントラスト検出方式オートフォーカス装置、およびコントラスト検出方式の合焦位置検出方法を提供する。
【解決手段】フォーカスレンズが所定間隔移動する度に、コントラストと、それらのコントラストそれぞれに対応したフォーカスレンズの位置であるコントラスト位置を検出し、検出されたコントラストが最大となるコントラスト位置を表す最大コントラスト位置と、複数のコントラスト位置と、それぞれのコントラスト位置に対応する検出されたコントラストとを用いて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの近似位置を演算する。
【選択図】　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被写体像の画像信号のコントラストに基づいて、フォーカスレンズの合焦位置を検出するコントラスト検出方式オートフォーカス装置、及びコントラスト検出方式の合焦位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子カメラのオートフォーカス装置には、被写体像の画像信号のコントラストを検出して合焦動作を行うコントラスト検出方式があり、広く実用に供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
コントラスト検出方式とは、詳しくは、ＣＣＤなどの固体撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラスト（言い換えると、画像信号の高周波成分）が、合焦時において最も高くなるという性質を利用したものである。すなわち、このコントラスト検出方式は、フォーカスレンズを少しずつ移動させることによって、コントラストを検出する焦点検出領域内の固体撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラストを変化させていき、そして、変化していくコントラストを検出し、このコントラストがピークとなるようなフォーカスレンズの位置を判定し、合焦位置を設定する合焦位置検出方式である。
【０００４】
また合焦位置検出方式には、赤外線アクティヴ方式を用いたオートフォーカス装置がある。この方式の場合、被写体に赤外線を投光し、被写体から反射してきたこの赤外線をＰＳＤなどの受光素子によって受光し、三角測距の原理によって、被写体までの距離を測定する。
【０００５】
【特許文献１】
特公平６−２０２６７号公報（第４〜６項、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コントラスト検出方式の場合、コントラストがピークとなるようなフォーカスレンズの位置を検出するまで、フォーカスレンズを駆動させ、複数のデータをサンプリングして測距を行っているため、赤外線アクティヴ方式よりも合焦速度が遅い。合焦速度を赤外線アクティヴ方式に近づけようと、コントラストを検出するフォーカスレンズの駆動間隔を大きくすると、測距の分解能が荒くなり、合焦精度が低下してしまう。また、合焦精度を上げようと、該駆動間隔を細かくすると、測距の分解能は向上し、合焦精度は上がるが、測距するデータが多くなってしまい、合焦速度を低下させてしまうという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の事情に鑑み、被写体像の画像信号のコントラストに基づいて、フォーカスレンズの合焦位置を検出するコントラスト検出方式オートフォーカス装置、およびコントラスト検出方式の合焦位置検出方法において、合焦精度を高くしつつ、合焦速度も速くすることができるコントラスト検出方式オートフォーカス装置、およびコントラスト検出方式の合焦位置検出方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、撮像素子と、撮像素子に被写体像を結像させる結像光学系とを有し、撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラストを検出し、結像光学系の一部であるフォーカスレンズを移動させることによるコントラストの増減に基づいて、合焦位置を検出するコントラスト検出方式オートフォーカス装置において、コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、フォーカスレンズが所定間隔移動する度に、コントラストと、それらのコントラストそれぞれに対応したフォーカスレンズの位置であるコントラスト位置を検出し、検出されたコントラストが最大となるコントラスト位置を表す最大コントラスト位置と、複数のコントラスト位置と、それぞれのコントラスト位置に対応する検出されたコントラストとを用いて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの近似位置を演算することを特徴とする。このようにコントラストが最大となるフォーカスレンズの位置データ、および複数のフォーカスレンズの位置データを用いて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの位置を近似演算すると、コントラストを検出する度に移動するフォーカスレンズの間隔を大きくしても、該位置を近似演算で算出することができるため、精度の高い合焦位置を得ることができる。
【０００９】
また、請求項２に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、検出されたコントラストが連続して低下すると、合焦動作を停止し、検出された最も高いコントラストを有するコントラスト位置を、最大コントラスト位置とすることを特徴とする。このように最大コントラスト位置を決定すると、フォーカスレンズの駆動を途中で停止させて、合焦位置を得ることが可能となるため、合焦速度を速くすることができる。
【００１０】
また、請求項３に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、コントラストが最大となるフォーカスレンズの近似位置の演算に用いられる複数のコントラスト位置は、少なくとも最大コントラスト位置の前後で検出されたコントラスト位置であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、フォーカスレンズが所定の間隔を移動することによって、結像光学系の像側焦点位置は移動し、像側焦点位置の移動の間隔は、結像光学系が有する焦点深度より大きな値であることを特徴とする。このようにフォーカスレンズが所定の間隔を移動することによる結像光学系の像側焦点位置の移動間隔を、焦点深度より大きな値に設定することによって、合焦速度を速くすることができる。
【００１２】
また、請求項５に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、フォーカスレンズが移動可能な範囲であるフォーカスレンズ移動範囲を有し、フォーカスレンズ移動範囲の一部の範囲では、一部の範囲以外の範囲よりも、フォーカスレンズが短い間隔で移動することを特徴とする。このようにフォーカスレンズ移動範囲の一部の範囲を他の範囲よりも、フォーカスレンズが短い間隔で移動するよう構成することによって、フォーカスレンズ移動範囲全体を短くすることが可能となり、装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、請求項６に記載のコントラスト検出方式の合焦位置検出方法は、撮像素子と、撮像素子に被写体像を結像させる結像光学系とを有し、撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラストを検出し、結像光学系の一部であるフォーカスレンズを移動させることによるコントラストの増減に基づいて、合焦位置を検出するコントラスト検出方式の合焦位置検出方法において、コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、複数のコントラストと、複数のコントラストにそれぞれ対応したフォーカスレンズの位置であるコントラスト位置を検出し、検出されたコントラストが最大となるコントラスト位置を表す最大コントラスト位置と、複数のコントラスト位置と、それぞれのコントラスト位置に対応する検出されたコントラストとを用いて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの近似位置を演算することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態のコントラスト検出方式オートフォーカス装置（以下、ＡＦ装置と略す。）１００を示す図である。ＡＦ装置１００は、ズーム機能を有する結像光学系１１０と、ＣＣＤ１２０と、ＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ　ｆｒｏｎｔ　ｅｎｄ）１３０と、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）１４０と、メモリ１５０と、ＣＰＵ１６０から構成されている。
【００１５】
結像光学系１１０は、フォーカスレンズ１１０ａを備え、被写体の像をＣＣＤ１２０に結像させる光学系である。結像光学系１１０は、後述するＣＰＵ１６０の制御によって駆動されるフォーカスレンズ用アクチュエータ１１１により、フォーカスレンズ１１０ａを光軸方向に移動して、ピント調節を行っている。
【００１６】
また、結像光学系１１０は、レンズシャッタ１１０ｂを備えている。レンズシャッタ１１０ｂは、絞り機構を兼ね備えており、プログラムＡＥによって決定した露光量に応じて駆動するレンズシャッタ用アクチュエータ１１２によって、絞りが設定されたり、シャッタが開閉されたりする。
【００１７】
また、レンズシャッタ１１０ｂ近傍には、図示しない絞り検出回路が設けられており、ＣＰＵ１６０は、この検出回路によって、レンズシャッタ１１０ｂの絞りのＦ値を知ることができる。ＣＰＵ１６０は、このＦ値に基づいて、現在の被写体像のＡＦ装置１００に対する焦点深度を知ることができるデータテーブルを有する。
【００１８】
ＣＣＤ１２０は、ＣＰＵ１６０の制御によって駆動され、結像光学系１１０を介して入射する被写体の像を受光して、その受光した像を光電変換し、画像信号に変換させる。この画像信号は、ＡＦＥ１３０に入力する。
【００１９】
ＡＦＥ１３０は、ＣＣＤ１２０から入力された画像信号を増幅し、サンプリング、及びホールド処理する。そして、その信号は、図示しないＡ／Ｄ変換器に入力し、デジタル画像信号に変換され、ＤＳＰ１４０に入力する。
【００２０】
ＤＳＰ１４０は、ホワイトバランスの調整、ブランキング、クランプ、ガンマ補正などの信号処理を行う回路である。ＤＳＰ１４０は、信号処理を施した画像信号をメモリ１５０に出力し、算出したコントラストデータを、ＣＰＵ１６０に出力する。以下に、ＤＳＰ１４０によるコントラストデータ算出方法を説明する。
【００２１】
ＤＳＰ１４０は、図示しないデジタルフィルタを備えている。デジタルフィルタは、ハイパスフィルタ、両波検波回路、および積分回路として機能する。デジタルフィルタは、Ａ／Ｄ変換器から出力されたデジタル画像信号を微分することによって、デジタル画像信号の高周波成分（言い換えると、コントラスト成分）を取り出す。そして、この高周波成分を取り出すと共に、この高周波成分の信号の正および負の成分を同一方向に揃えて検波し、この検波信号を積分する。この積分された検波信号は、算出されたコントラストデータとして、ＣＰＵ１６０に出力される。ＣＰＵ１６０は後述するように、この積分値に基づいて合焦位置を求め、フォーカスレンズ１１０ａの位置決め制御を行う。つまり、デジタルフィルタは、コントラスト検出方式のオートフォーカスにおいて用いられるデジタル画像信号の高周波成分に対応するコントラストデータを出力する。
【００２２】
図２は、パルス位置、すなわちフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐとコントラストデータの関係を示すグラフである。本発明の実施形態において、フォーカスレンズ１１０ａは、ステッピングモータであるフォーカスレンズ用アクチュエータ１１１によって駆動され、その移動範囲は、至近側から無限遠側の−２０パルス〜１２０パルスとなっている。
【００２３】
また、−２０パルス≦位置Ｐ＜０パルス、１００パルス＜位置Ｐ≦１２０パルスでは１０パルスおきに、０パルス≦位置Ｐ≦１００パルスでは２０パルスおきに、ＣＣＤ１２０の画像取り込みを、それぞれ積分時間Ｔ［ｍｓ］間隔で行っている。−２０パルス≦位置Ｐ＜０パルス、１００パルス＜位置Ｐ≦１２０パルス時のフォーカスレンズ１１０ａの移動速度は、（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］となり、０パルス≦位置Ｐ≦１００パルス時のフォーカスレンズ１１０ａの移動速度は、（ΔＰｉ／Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］となる。ここで、ΔＰｉは、結像光学系１１０の焦点深度に対応したフォーカスレンズ１１０ａの移動間隔として定義する。結像光学系１１０の結像倍率が変化した場合、結像光学系１１０の像側の焦点距離ｆは変化する。そのため、結像光学系１１０の焦点深度は変化する。また、レンズシャッタ１１０ｂの絞りのＦ値が変化した場合も、結像光学系１１０の焦点深度は変化する。
【００２４】
本発明の実施形態において、ＡＦ装置１００の合焦速度を上げるために、フォーカスレンズ１１０ａが移動間隔ΔＰｉで所定の間隔を移動することによる結像光学系１１０の像側焦点位置の移動間隔が、結像光学系１１０の焦点深度より大きな値になるように設定されている。そのため、移動間隔ΔＰｉは、結像光学系１１０の焦点深度に対応して変化する。また、積分時間Ｔは、画像データの飽和や、画像がノイズによって不鮮明になることを防止するため、被写体の輝度に応じて変化する。つまり、フォーカスレンズ１１０ａの移動速度は、被写体のコントラスト検出時の種々の条件によって変化する。積分時間Ｔが変化し、フォーカスレンズ１１０ａの移動速度が変化しても、上記移動速度の式によって、−２０パルス≦位置Ｐ＜０パルス、１００パルス＜位置Ｐ≦１２０パルスでは１０パルスおきに、０パルス≦位置Ｐ≦１００パルスでは２０パルスおきに、ＣＣＤ１２０の画像取り込みが行われる。
【００２５】
図３は、ＡＦ装置１００の動作を説明するためのタイミングチャートである。図３（ａ）はＣＰＵ１６０が出力する垂直同期信号、図３（ｂ）はＤＳＰ１４０で生成される映像信号、図３（ｃ）はＣＰＵ１６０が出力する撮影画面内の任意箇所を設定するための画面ゲート信号、図３（ｄ）はＤＳＰ１４０で生成される画面ゲート信号で決定された任意箇所におけるコントラストデータ（すなわち、焦点電圧）、図３（ｅ）はＣＰＵ１６０が出力するコントラストデータを検出するタイミング信号であるコントラスト検出タイミング信号、図３（ｆ）は図示しないモータドライバが出力するフォーカスレンズ用アクチュエータ１１１の駆動タイミングパルス、図３（ｇ）はフォーカスレンズ用アクチュエータ１１１によって移動したフォーカスレンズ１１０ａのパルス位置を示す。
【００２６】
図３に示されるようにＡＦ装置１００の各信号は、図３（ａ）の垂直同期信号に同期して生成されたり、出力されたりしている。図３（ｄ）のコントラストデータは、垂直同期信号でリセットされ、図３（ｅ）のコントラスト検出タイミング信号Ａ’〜Ｅ’は、各コントラストデータに対応したタイミングで発信している。このコントラスト検出タイミング信号Ａ’〜Ｅ’は、図２に示す点Ａ〜Ｅに対応した信号である。
【００２７】
また、図３（ｆ）の駆動タイミングパルスは、一定のタイミングで出力している。そのため、図３（ｇ）に示されるようにフォーカスレンズ１１０ａは、コントラストがピークとなるパルス位置が検出されるまで、連続的に駆動される。フォーカスレンズ１１０ａを連続的に駆動させてこのピークとなるパルス位置を検出する場合、フォーカスレンズ１１０ａを断続的に駆動させてピークとなるパルス位置を検出する場合に比べて、消費電力が減少する。また、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１の起動・停止によって発生する騒音や振動がなくなる。また、コントラストを検出する領域を大きく設定したり、同フレームの画像データに対してコントラストを検出する領域を離れた２つ以上の領域に分離させたりして、画像データの積分終了から次の積分開始までの時間が短い場合においても、常にフォーカスレンズ用アクチュエータ１１１を駆動させているため、積分データを無効にすることがなくなる。
【００２８】
図４は、図３に示す期間Ｘにおける経過時間とフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐの関係を示すグラフである。上述したようにフォーカスレンズ１１０ａの駆動速度は、（ΔＰｉ／Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］、または（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］であり、被写体のコントラスト検出時の種々の条件によって変化する。また、従来のコントラスト方式のＡＦ装置と異なり、撮像素子の露光中（すなわち、積分期間中）もフォーカスレンズは移動している。コントラスト検出中にズーム倍率が変化したり、移動速度が（ΔＰｉ／Ｔ）×１０^３から（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３、またはその逆に切り替わったりした場合、フォーカスレンズ１１０ａは、コントラスト検出中にその移動速度が変化するため、図４に示すように、ある加減速度で移動する。そのため、その加減速度を加味し、より正確なコントラストがピークとなるパルス位置を検出しなければならない。つまり、図３（ｅ）のコントラスト検出タイミング信号Ａ’〜Ｅ’に基づいて得られたコントラストデータに対応するフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐを算出する必要がある。以下にその算出方法を説明する。
【００２９】
図４に示すサンプリング時間ｔ_０を上述した検波信号の積分開始時間とし、サンプリング時間ｔ_９を検波信号の積分終了時間とする。そして、一回の積分処理、すなわち図３のコントラストデータＹの積分時間をサンプリング時間ｔ_０〜ｔ_９に１０等分割し、各サンプリング時間に対応するフォーカスレンズ１１０ａの位置ＰをＰ_０〜Ｐ_９とする。そして、コントラスト検出タイミング信号Ａ’によって得られたコントラストデータＡに対応するフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐｓは、
【数１】

（ただし、ｎ＝０〜９）で算出される。１０等分割された時間に対する位置Ｐ_０〜Ｐ_９の平均値の位置が、フォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐｓとなる。つまり、図２のコントラストデータＡは、期間Ｘにおけるコントラストデータとそのデータに対応したフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐｓを示す点である。
【００３０】
他のコントラストデータＢ〜Ｅは、コントラストデータＡと同様に得ることができる。また、コントラストデータが５個以上取得され、かつコントラストデータの低下が連続して検出された場合、ＡＦ装置１００は、コントラストデータの取得を終了するよう制御されている。図２においてＡＦ装置１００は、６０パルスでコントラストデータの取得を終了している。このようにＡＦ装置１００を制御することによって、フォーカスレンズ１１０ａを一方の駆動端部から他方の駆動端部まで駆動させることなく、コントラストがピークとなるパルス位置を検出することが可能となり、つまり、合焦速度が速くなる。
【００３１】
コントラストがピークとなるパルス位置は、最小二乗法による近似演算によって求められる。図２において演算に用いられるコントラストデータは、最大のコントラストを有するコントラストデータ（コントラストデータＣ）、及び最大のコントラストを有するコントラストデータを中心とした±２個のコントラストデータ（コントラストデータＡ、Ｂ、Ｄ、Ｅ）である。この５個のデータを用いて二次関数で近似演算を行う。
【数２】

（ただし、ａ＜０）に近似されるとすると、式（２）の右辺と左辺の差分の総和、
【数３】

（ただし、ｍ≧３）が最小となるようにａ、ｂ、ｃを求める。また、ｙ_ｉをコントラストデータＤ（ｉ）、ｘ_ｉをフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐ（ｉ）、Ｎｐ−２≦ｉ≦Ｎｐ＋２とする。ここで、Ｎｐは、コントラストがピークとなるコントラストデータ、及びそのフォーカスレンズ１１０ａの位置を表す。そして、コントラストがピークとなるフォーカスレンズ１１０ａの最大値近似位置Ｐｍａｘは、式（２）の極大値を表し、その傾きは０となる（図２において点Ｚが傾き０となる）。そのため、式（２）を微分し、ｘについて解くと、
【数４】

となる。つまり、最大値近似位置Ｐｍａｘは、（−ｂ／２ａ）となる。この近似演算が終了すると、フォーカスレンズ１１０ａを最大値近似位置Ｐｍａｘに駆動し、合焦動作が完了する。
【００３２】
図５は、本発明の実施形態のＡＦ装置１００の合焦位置検出処理のフローチャートである。以下に、この処理について説明する。
【００３３】
ＡＦ装置１００の合焦位置検出が開始されると、フォーカスレンズ１１０ａ、及びカウンタが初期状態にセットされる。そして、至近側端部（−２０パルス）のパルス位置が取得される（Ｓ１、Ｓ２）。ＣＣＤ１２０は被写体光を受光し、受光された光に光電変換処理を施し、積分を開始する（Ｓ３）。
【００３４】
上述した積分が終了しておらず、かつフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐのサンプリング時間ｔ_ｎが経過していない場合は、積分処理を継続する（Ｓ１１：Ｎ、Ｓ２１：Ｎ）。フォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐの１回のサンプリング時間ｔ_ｎが経過した場合は、現在のパルス位置（フォーカスレンズ１１０ａの位置）を取得し、積分処理を継続する（Ｓ１１：Ｎ、Ｓ２１：Ｙ、Ｓ２２）。積分が終了し（Ｓ１１：Ｙ）、判定回数ｎ＞０でない場合（つまり、ｎ＝０）、Ｓ３５に進み（Ｓ３１：Ｎ）、後述するピーク値検出を行う。また、積分が終了し、判定回数ｎ＞０の場合（Ｓ３１：Ｙ）、現在のパルス位置を取得する（Ｓ３２）。つまり、１回目のパルス位置取得、及び積分処理においては、コントラストデータは取得しない。
【００３５】
上述したコントラスト検出タイミング信号Ａ’〜Ｅ’に基づいて現在取得中の１つ前の積分処理結果からコントラストデータＤ（ｎ−１）が算出される（Ｓ３４）。また、このコントラストデータ算出処理と並列して積分処理が行われ、その積分処理結果（次回算出されるコントラストデータ）に対応するフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐが上述したように算出される（Ｓ３、Ｓ１１、Ｓ３１〜Ｓ３３）。例えば、３回目のパルス位置取得、及び積分処理中の場合、その処理と並列して２回目の積分処理結果から２回目のコントラストデータが算出されるということである。そして、今回算出したコントラストデータＤ（ｎ−１）が、ピークのコントラストを有するパルス位置であるかどうかの判定が行われる。詳しくは、図６のサブルーティンにおいて後述する（Ｓ３５）。
【００３６】
判定回数ｎに＋１を加えてｎ＋１にする（Ｓ３６）。そして、Ｓ３５においてピークのコントラストを有するパルス位置の検出が完了したと判定された場合は（Ｓ４１：Ｙ）、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１を駆動停止させる（Ｓ５１）。Ｓ３５においてピークのコントラストを有するパルス位置の検出が完了していないと判定された場合は（Ｓ４１：Ｎ）、現在のパルス位置が無限遠側端部であるかどうかの判定が行われる（Ｓ６１）。
【００３７】
ピークのコントラストを有するパルス位置の検出が完了したと判定され、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１が駆動停止した場合（Ｓ４１：Ｙ、Ｓ５１）、コントラストデータＤ（Ｎｐ−２）〜コントラストデータＤ（Ｎｐ＋２）、及びフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐ（Ｎｐ−２）〜フォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐ（Ｎｐ＋２）を用いて、上述した最小二乗法によって、コントラストがピークとなるフォーカスレンズ１１０ａの最大値近似位置Ｐｍａｘが算出される（Ｓ５２）。ここで、コントラストデータＤ（Ｎｐ−２）〜コントラストデータＤ（Ｎｐ＋２）、及びフォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐ（Ｎｐ−２）〜フォーカスレンズ１１０ａの位置Ｐ（Ｎｐ＋２）は、ピークのコントラストデータ、及びそのデータに対応したパルス位置を中心とした±２個のコントラストデータ、及びそれらのデータに対応したパルス位置である。
【００３８】
最大値近似位置Ｐｍａｘが算出されると（Ｓ５２）、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１を駆動させ、フォーカスレンズ１１０ａを最大値近似位置Ｐｍａｘへ移動させる（Ｓ５３）。そこで、合焦動作は完了する。
【００３９】
ピークのコントラストを有するパルス位置の検出が完了していないと判定され、現在のパルス位置が無限遠側端部である場合（Ｓ４１：Ｎ、Ｓ６１：Ｙ）、フォーカスレンズ１１０ａが駆動中でなければ（Ｓ６２：Ｎ）、ピーク検出失敗となり、例外処理が行われる（Ｓ７１）。例外処理とは、コントラストデータの再取得、またはパンフォーカスで撮影を行うための処理である。そこで、合焦動作は完了する。また、フォーカスレンズ１１０ａが駆動中であれば（Ｓ６２：Ｙ）、フォーカスレンズ１１０ａを停止させ（Ｓ６３、Ｓ９１：Ｙ）、Ｓ３４に進む。そして、積分処理を行わず、最後に取得した積分処理結果を用いてコントラストデータを算出する。
【００４０】
ピークのコントラストを有するパルス位置の検出が完了していないと判定され、現在のパルス位置が無限遠端部でない場合（Ｓ４１：Ｎ、Ｓ６１：Ｎ）、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１の駆動状態の判定が行われる（Ｓ８１）。フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１が駆動していない場合（Ｓ８１：Ｎ）、低速度の（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］での駆動が開始され（Ｓ８２）、Ｓ９１に進む。つまりこれは、フォーカスレンズ１１０ａが初期位置の至近側端部から無限遠側端部に向かって駆動開始することを表す。
【００４１】
また、フォーカスレンズ用アクチュエータ１１１が駆動している場合（Ｓ８１：Ｙ）で、低速度の（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］で駆動し、かつ０パルス≦位置Ｐ≦１００パルスにフォーカスレンズ１１０ａが位置する場合（Ｓ８３：Ｙ）、高速度の（ΔＰｉ／Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］での駆動に切り替えて（Ｓ８４）、Ｓ９１に進む。Ｓ８３において上記条件を満たさない場合（Ｓ８３：Ｎ）で、高速度の（ΔＰｉ／Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］で駆動し、かつ１００パルス＜位置Ｐ≦１２０パルスにフォーカスレンズ１１０ａが位置する場合（Ｓ８５：Ｙ）、低速度の（ΔＰｉ／２Ｔ）×１０^３［ｐｐｓ］での駆動に切り替えて（Ｓ８６）、Ｓ９１に進む。Ｓ８５において上記条件を満たさない場合（Ｓ８５：Ｎ）、駆動条件を変更しないで、Ｓ９１に進む。Ｓ９１においてフォーカスレンズ１１０ａが無限遠側端部にあれば、上述したようにＳ３４に進み、無限遠側端部になければ（Ｓ９１：Ｎ）、Ｓ３に進み、積分処理を行い、ピーク位置検出の処理を継続する。
【００４２】
図６は、図５に示すＳ３５のピーク値検出のフローチャートである。Ｓ３４で取得したコントラストデータがピークのコントラストを有するパルス位置であるかとうかの判定が開始されると、判定回数ｎが０であるかどうかの判定が行われる（Ｓ１０１）。判定回数ｎ＝０の場合（Ｓ１０１：Ｙ）、ピークのコントラストデータを算出するためのデータが不足しているため、このフローチャートを終了し、図５のＳ３６に進む。判定回数ｎ＝１の場合（Ｓ１０１：Ｎ、Ｓ１０２：Ｙ）、各変数が初期化される（Ｓ１１１）。その初期化内容は、コントラストデータＤｍａｘ＝Ｄ（ｎ−１）、コントラストデータＤ_０＝Ｄ（ｎ−１）、ピークのコントラストを有するパルス位置Ｎｐ＝ｎ−１、カウンタｃ＝０である。各変数が初期化されると、ピーク値検出が継続され、図５のＳ３６に進む。
【００４３】
Ｓ１０１、及びＳ１０２において判定回数ｎ≠０、１で（Ｓ１０１：Ｎ、Ｓ１０２：Ｎ）、ｎ回目に取得したコントラストデータＤ（ｎ−１）が、最大値を有するコントラストデータＤｍａｘより大きい場合（Ｓ１２１：Ｙ）、Ｄｍａｘ＝Ｄ（ｎ−１）、Ｄ_０＝Ｄｍａｘに更新される（Ｓ１３１）。そして、ピークのコントラストを有するパルス位置（更新されたＤｍａｘのパルス位置）Ｎｐ＝ｍが記憶される（Ｓ１３２）。そして、カウンタｃ＝０とし（Ｓ１３３）、ピーク値検出が継続され、図５のＳ３６に進む。
【００４４】
ｎ回目に取得したコントラストデータＤ（ｎ−１）が、最大値を有するコントラストデータＤｍａｘ以下で（Ｓ１２１：Ｎ）、かつＤ_０以上の場合（Ｓ１２２：Ｎ）、つまり、１回低下したコントラストデータが再び増加した場合、カウンタｃ＝０とし（Ｓ１３３）、ピーク値検出が継続され、図５のＳ３６に進む。
【００４５】
ｎ回目に取得したコントラストデータＤ（ｎ）が、最大値を有するコントラストデータＤｍａｘ以下で（Ｓ１２１：Ｎ）、かつＤ_０より小さい場合（（Ｓ１２２：Ｙ）、Ｄ_０＝Ｄ（ｎ−１）とし（Ｓ１２３）、カウンタｃに＋１を加えてｃ＋１にする（Ｓ１２４）。そして、カウンタｃが２より小さい場合（Ｓ１２５：Ｎ）は、ピーク値検出が継続され、図５のＳ３６へ進む。カウンタｃが２以上（Ｓ１２５：Ｙ）、つまり、コントラストデータが２回以上連続して低下し、かつ判定回数ｎ−１が５より小さい場合（Ｓ１２６：Ｎ）は、ピーク値検出が継続され、図５のＳ３６に進む。カウンタｃが２以上（Ｓ１２５：Ｙ）で、かつ判定回数ｎ−１が５以上の場合（Ｓ１２６：Ｙ）は、ピーク値検出が完了したフラグを立てて図５のフローチャートに戻る。
【００４６】
以上が本発明の実施形態である。本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。
【００４７】
上記実施形態は、最大のコントラストを有するコントラストデータ、及びそのコントラストデータを中心とした±２個のコントラストデータの５個のデータを用いて近似演算処理を行っているが、最大のコントラストを有するコントラストデータ、及びそのコントラストデータを中心とした少なくとも前後のコントラストデータ（つまり、３つ以上のコントラストデータ）があれば近似演算処理を行い、ピークのコントラストを有するフォーカスレンズの近似位置を算出することができる。
【００４８】
上記実施形態は、フォーカスレンズ移動範囲が−２０パルス〜１２０パルスとなっているが、−４０パルス〜１４０パルスにして、駆動開始から駆動停止まで２０パルス毎にコントラストデータを取得するよう設定してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように本発明のコントラスト検出方式オートフォーカス装置は、コントラストが最大となるデータ、およびその他の複数のデータを用いて、コントラストが最大となるフォーカスレンズの位置を近似演算している。そのため、コントラストを検出するフォーカスレンズの駆動間隔を大きくしても、該位置を近似演算で算出することができる。その結果、精度の高い合焦位置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のコントラスト検出方式オートフォーカス装置を示す図である。
【図２】パルス位置（フォーカスレンズの位置）とコントラストデータの関係を示すグラフである。
【図３】コントラスト検出方式オートフォーカス装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】図３に示す期間Ｘにおける経過時間とフォーカスレンズの位置の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態のコントラスト検出方式オートフォーカス装置の合焦位置検出のフローチャートである。
【図６】図５に示すＳ３５のピーク値検出のフローチャートである。
【符号の説明】
１００　コントラスト検出方式オートフォーカス装置
１１０　結像光学系
１１０ａ　フォーカスレンズ

Claims

撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を結像させる結像光学系と、を有し、
前記撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラストを検出し、前記結像光学系の一部であるフォーカスレンズを移動させることによる前記コントラストの増減に基づいて、合焦位置を検出するコントラスト検出方式オートフォーカス装置において、
前記コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、前記フォーカスレンズが所定間隔移動する度に、コントラストと、前記コントラストにそれぞれ対応した前記フォーカスレンズの位置であるコントラスト位置を検出し、
検出されたコントラストが最大となる前記コントラスト位置を表す最大コントラスト位置と、
複数の前記コントラスト位置と、
それぞれの前記コントラスト位置に対応する検出されたコントラストと、を用いて、コントラストが最大となる前記フォーカスレンズの近似位置を演算すること、を特徴とするコントラスト検出方式オートフォーカス装置。
前記コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、検出されたコントラストが連続して低下すると、合焦動作を停止し、検出された最も高いコントラストを有する前記コントラスト位置を、前記最大コントラスト位置とすること、を特徴とする請求項１に記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置。
コントラストが最大となる前記フォーカスレンズの近似位置の演算に用いられる複数の前記コントラスト位置は、少なくとも前記最大コントラスト位置の前後で検出された前記コントラスト位置であること、を特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置。
前記フォーカスレンズが前記所定の間隔を移動することによって、前記結像光学系の像側焦点位置は移動し、
前記像側焦点位置の移動の間隔は、前記結像光学系が有する焦点深度より大きな値であること、を特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置。
前記コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、前記フォーカスレンズが移動可能な範囲であるフォーカスレンズ移動範囲を有し、
前記フォーカスレンズ移動範囲の一部の範囲では、前記一部の範囲以外の範囲よりも、前記フォーカスレンズが短い間隔で移動すること、を特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のコントラスト検出方式オートフォーカス装置。
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体像を結像させる結像光学系と、を有し、
前記撮像素子で生成される被写体像の画像信号のコントラストを検出し、前記結像光学系の一部であるフォーカスレンズを移動させることによる前記コントラストの増減に基づいて、合焦位置を検出するコントラスト検出方式の合焦位置検出方法において、
前記コントラスト検出方式オートフォーカス装置は、複数のコントラストと、前記複数のコントラストにそれぞれ対応した前記フォーカスレンズの位置であるコントラスト位置を検出し、
検出されたコントラストが最大となる前記コントラスト位置を表す最大コントラスト位置と、
複数の前記コントラスト位置と、
それぞれの前記コントラスト位置に対応する検出されたコントラストと、を用いて、コントラストが最大となる前記フォーカスレンズの近似位置を演算すること、を特徴とするコントラスト検出方式の合焦位置検出方法。