JP2004361484A

JP2004361484A - オートフォーカスカメラ

Info

Publication number: JP2004361484A
Application number: JP2003156809A
Authority: JP
Inventors: Toshimi Watanabe; 利巳渡邉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】少ない処理でマルチエリア内の被写体に正確に合焦させるようにしたオートフォーカスカメラを得る。
【解決手段】カメラは、フォーカスレンズを至近端から∞端に粗調節用の移動速度で移動させながら、複数のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５（図３）のそれぞれについて焦点評価値を複数のレンズ位置に対応して取得し、複数の焦点評価値履歴を得る。カメラは、複数のフォーカスエリアに関して合焦レンズ位置計算をそれぞれ行い、複数の合焦レンズ位置の中から最至近の合焦レンズ位置に対応するフォーカスエリアを選択する。カメラは、最至近の合焦レンズ位置±ＦＬＰの範囲でフォーカスレンズを微調節用の移動速度で移動させながら、上記選択エリアについて焦点評価値を複数のレンズ位置に対応して取得し、焦点評価値履歴を得る。カメラは、選択エリアに関して合焦レンズ位置計算を行い、合焦レンズ位置Ｄ１を得る。
【選択図】図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オートフォーカスカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＣＤなどの撮像素子を用いて被写体像を撮像し、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出するカメラの焦点検出方法が知られている。いわゆる「山登り方式」と呼ばれる焦点検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に進退駆動しながら、撮像信号の高周波数成分によるデータ、すなわち、焦点評価値が極大値をとるように合焦位置を検出する。
【０００３】
一般に、フォーカスレンズの駆動速度を速くすると、フォーカスレンズを正確に合焦位置で停止させるのが困難になり、フォーカスレンズの駆動速度を遅くすると、合焦位置を検出するための時間が長くなる。そこで、特許文献１には、第１の速度でレンズを駆動しておおよその合焦位置を算出し（粗調節）、粗調節による合焦位置の近傍で第１の速度より遅い第２の速度でレンズを駆動することにより、正確な合焦位置を算出する（微調節）技術が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、撮影画面内の複数の領域ごとにそれぞれ焦点評価値を演算し、最至近の被写体に対して合焦させる、いわゆる「マルチエリア」に対応するオートフォーカス技術が記載されている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−７４８５６号公報
【特許文献２】
特許第３３０２００３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１の技術と特許文献２の技術とを組み合わせると、マルチエリアごとに粗調節および微調節が必要になり、焦点検出処理に要する時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、少ない処理でマルチエリア内の被写体に正確に合焦させるようにしたオートフォーカスカメラを提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によるオートフォーカスカメラは、撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第１の移動領域内で第１の単位距離を移動されるごとに、撮影画面内の複数の領域について撮像信号の積算値をそれぞれ演算する第１の評価値演算手段と、第１の評価値演算手段による複数の領域の積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する第１のレンズ位置演算手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第２の移動領域内で第１の単位距離より短い第２の単位距離を移動されるごとに、複数の領域のうち一部について撮像信号の積算値を演算する第２の評価値演算手段と、第２の評価値演算手段による積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する第２のレンズ位置演算手段とを備えることを特徴とする。
請求項１に記載のオートフォーカスカメラにおいて、第２の移動領域内におけるフォーカスレンズの移動速度を第１の移動領域内における移動速度よりも遅くするようにレンズ駆動制御手段を構成してもよい。この場合の第１の評価値演算手段および第２の評価値演算手段はともに、所定間隔ごとに演算を行うとよい。
請求項１または２に記載のオートフォーカスカメラにおいて、第２の移動領域は、仮合焦レンズ位置を含み、第１の移動領域より狭くするとよい。
請求項４に記載の発明によるオートフォーカスカメラは、撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号の積算値を演算する評価値演算手段と、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第１の単位距離を移動されるごとに、撮影画面内の複数の領域について評価値演算手段でそれぞれ演算される積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する粗調節手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第２の単位距離を移動されるごとに、複数の領域より少ない領域について評価値演算手段で演算される積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する微調節手段とを備えることを特徴とする。
請求項４に記載のオートフォーカスカメラにおいて、所定時間ごとに撮像信号の積算値を演算するように評価値演算手段を構成してもよい。この場合のレンズ駆動制御手段は、フォーカスレンズに第２の単位距離を移動させる際の移動速度を、フォーカスレンズに第１の単位距離を移動させる際の移動速度より遅くするとよい。
また、請求項４に記載のオートフォーカスカメラにおいて、フォーカスレンズを所定速度で移動させるようにレンズ駆動制御手段を構成してもよい。この場合の評価値演算手段は、本合焦レンズ位置を演算するための積算値の算出間隔を、仮合焦レンズ位置を演算するための積算値の算出間隔より短くするとよい。
請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、単位距離は、撮影レンズの焦点深度が深いほど長くしてもよい。
また、請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、単位距離は、撮影レンズの開放Ｆ値が大きいほど長くすることもできる。
さらにまた、請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、単位距離は、フォーカスレンズの位置および積算値の関係を示す焦点評価値曲線上で、合焦位置を示す波形の半値幅に対応するレンズ移動距離より狭くしてもよい。
請求項１０に記載の発明によるオートフォーカスカメラは、撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、撮像信号の積算値を演算する評価値演算手段と、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第１のレンズ移動範囲を移動するとき、撮影画面内の複数の領域について評価値演算手段でそれぞれ演算される積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する粗調節手段と、レンズ駆動制御手段によりフォーカスレンズが第１のレンズ移動範囲より狭い第２のレンズ移動範囲を移動するとき、仮合焦位置に対応する領域について評価値演算手段で演算される積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する微調節手段とを備えることを特徴とする。
第２の移動範囲に仮合焦レンズ位置を含めるとよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、電子カメラは、レンズユニット１と、撮像素子２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ４と、画像処理回路５と、コントロール回路８と、ＣＰＵ１２と、モータ１３と、フォーカス制御機構１４とを有する。
【００１０】
レンズユニット１は、フォーカスレンズを含む。フォーカスレンズは、レンズユニット１を通過した被写体光による像が撮像素子２の撮像面上に結像するように、焦点位置を調節するレンズである。モータ１３がフォーカス制御機構１４を駆動することにより、フォーカス制御機構１４がフォーカスレンズを光軸方向に進退移動させる。モータ１３は、ＣＰＵ１２から出力されるレンズ駆動信号によって駆動される。
【００１１】
撮像素子２は、たとえば、二次元ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子２は、撮像面上の被写体像を撮像し、各画素に対応する撮像信号を出力する。撮像素子２から出力される撮像信号は、各画素に入射される光の強さに応じてその信号レベルが異なる。なお、撮像素子２は、ＣＣＤの代わりにＭＯＳセンサやＣＩＤなどを用いて構成してもよい。コントロール回路８は、撮像素子２に対するタイミング信号を生成して撮像素子２へ送出する。
【００１２】
撮像素子２から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によってディジタル信号に変換された後でメモリ４に格納される。画像処理回路５は、メモリ４に格納された画像データに対して所定の方式（たとえば、ＪＰＥＧ）で圧縮処理を施し、圧縮処理後の画像データを外部記憶回路６に記憶させる。画像処理回路５は、外部記憶回路６に記録されている圧縮データを読み出して伸長する際の伸長処理も行う。外部記憶回路６は、たとえば、メモリカードなどのデータストレージ部材によって構成される。
【００１３】
ＣＰＵ１２は、ＡＥ／ＡＷＢ回路７と、バンドパスフィルタ９と、積算回路１０と、ＡＦ回路１１とを含む。ＣＰＵ１２は、コントロール回路８、メモリ４などと接続され、電子カメラの焦点検出（ＡＦ）や測光（ＡＥ）、ホワイトバランス調整（ＡＷＢ）などの各種演算とカメラ動作のシーケンス制御とを行う。ＣＰＵ１２には、不図示の操作部材から各種操作信号が入力される。ＣＰＵ１２は、操作部材から入力される操作信号に応じて、電子カメラの焦点検出制御、露出制御、およびカラーバランス制御を総括的に管理する。
【００１４】
ＡＥ／ＡＷＢ回路７は、周知の露出演算やホワイトバランス調整処理を行う。ホワイトバランス調整処理は、メモリ４に格納されている画像データに対して行われる。
【００１５】
バンドパスフィルタ９は、メモリ４に格納されている画像処理前の画像データのうち、焦点検出用の領域（フォーカスエリア）に対応する画像データから高周波数成分を抽出するフィルタである。バンドパスフィルタ９によるフィルタ処理後の画像データは、フィルタ処理前の画像データに比べて、低周波数成分、とくに直流成分が除去されている。
【００１６】
積算回路１０は、フォーカスエリアに含まれる画素に対応する画像データに関して、上記フィルタ処理後の高周波数成分による差分の絶対値を積算する。
【００１７】
ＡＦ回路１１は、積算回路１０による積算値を用いて焦点評価値を得る。図２は、撮影レンズ１内のフォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。図２において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸は焦点評価値である。焦点評価値を最大にするレンズ位置Ｄ１は、主要被写体に対するフォーカスレンズの合焦位置である。
【００１８】
焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカスレンズを至近端から∞（無限遠）端に向けて移動させながら行う。ＡＦ回路１１が繰り返し焦点評価値を算出する場合の算出レートは、撮像素子２による撮像時間、フィルタ処理および積算値演算に要する時間によって決定される。したがって、図２において黒丸で示すように、焦点評価値は算出レートごとの離散データとしてプロットされる。横軸方向の黒丸の間隔は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。ＡＦ回路１１は、焦点評価値曲線の最大点を含むＰ１〜Ｐ３の３点について、いわゆる３点内挿演算を行って焦点評価値曲線の極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する。レンズ位置Ｄ１は、最大点Ｐ２と点Ｐ３とを通る傾きαの直線と、点Ｐ１を通る傾き−αの直線との交点に対応する。このレンズ位置Ｄ１は、撮像素子２によって撮像される被写体像のエッジのボケをなくし、画像のコントラストを最大にする位置である。
【００１９】
以上の焦点評価値算出処理は、撮影画面内に複数のフォーカスエリアを設け、各フォーカスエリアに対応してそれぞれ行う。本実施の形態では、図３に示すように、撮影画面内に５つのフォーカスエリアＡ１〜Ａ５を設ける。各フォーカスエリアに対応して焦点評価値算出をそれぞれ行うことにより、５つのフォーカスエリアＡ１〜Ａ５に関する焦点評価値がそれぞれ算出される。図４は、各フォーカスエリアに対応する焦点評価値の一例を示す図である。図４において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸は焦点評価値である。通常、フォーカスエリアごとに異なる被写体が存在するので、各フォーカスエリアに対応する焦点評価値は異なる値になる。各横軸方向の黒四角の間隔は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。
【００２０】
一般に、フォーカスエリアを複数有する場合は、主として合焦させるべき領域を選択する必要がある。この選択には、撮影者が操作部材を操作して選択する方法や、ＣＰＵ１２が複数のフォーカスエリアのうち最至近の被写体に対応するフォーカスエリアを自動的に選択する方法などがある。ここでは、ＣＰＵ１２が最至近の被写体に対応するフォーカスエリアを選ぶものとする。
【００２１】
本発明は、複数のフォーカスエリアから主として合焦させるフォーカスエリアを選択するためにフォーカスレンズを第１の速度で駆動し（粗調節）、選択したフォーカスエリアに対応する焦点評価値の極大値を得るためにフォーカスレンズを第１の速度より遅い第２の速度で駆動する（微調節）ことに特徴を有する。
【００２２】
以上のＡＦ電子カメラのＣＰＵ１２で行われるＡＦ処理について、図５および図６のフローチャートを参照して説明する。図５による処理は、たとえば、不図示のレリーズスイッチから半押し操作信号がＣＰＵ１２に入力されると開始される。ステップ＃１において、ＣＰＵ１２は、処理に必要なフラグ類を初期化してステップ＃２へ進む。
【００２３】
ステップ＃２において、ＣＰＵ１２は、粗調節用のサーチ位置設定１を行ってステップ＃３へ進む。粗調節のサーチ位置設定では、サーチ開始位置ＳＳＬＰ１を至近端に、サーチ終了位置ＳＥＬＰ１を∞端に、それぞれ設定する。なお、サーチ開始位置ＳＳＬＰ１を∞端に、サーチ終了位置ＳＥＬＰ１を至近端に設定してもよい。
【００２４】
ステップ＃３において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力し、フォーカスレンズ（不図示）をサーチ開始位置ＳＳＬＰ１に移動させてステップ＃４へ進む。図７は、ＡＦ処理の経過時間（横軸）およびフォーカスレンズ位置（縦軸）の関係を示す図である。図７において、タイミングｔ１からモータ１３が移動開始され、タイミングｔ２においてフォーカスレンズがサーチ開始位置ＳＳＬＰ１（ここでは至近端）に到達する。
【００２５】
図５のステップ＃４において、ＣＰＵ１２は、粗調節用のレンズ移動速度設定１を行ってステップ＃５へ進む。サーチ開始位置からサーチ終了位置までのフォーカスレンズの移動時間は、ここで設定する移動速度ＬＭＶ１によって決定される。焦点評価値の算出レートを一定にする場合、レンズ移動速度ＬＭＶ１を遅くすると図４におけるプロット数が多くなり、レンズ移動速度ＬＭＶ１を速くするとプロット数が少なくなる。後述する微調節用のレンズ移動速度ＬＭＶ２は、図２において焦点評価値曲線の「山」を構成するプロット数が少なくとも３点以上になるように設定するのが好ましい。これに対して粗調節用のレンズ移動速度ＬＭＶ１は、微調節用のレンズ移動速度ＬＭＶ２よりも十分速く設定し、図４において焦点評価値曲線の「山」を構成するプロット数が１〜２点になるように設定するのが好ましい。具体的には、焦点評価値曲線の「山」の半値幅よりプロット間隔を狭くする。
【００２６】
なお、レンズ移動速度ＬＭＶ１（レンズ移動速度ＬＭＶ２）は、撮像素子２による撮像時間（撮像間隔＝フレームレート）に応じて変更する。具体的には、フレームレートが速いほどレンズ移動速度ＬＭＶ１（レンズ移動速度ＬＭＶ２）を速く、フレームレートが遅いほどレンズ移動速度ＬＭＶ１（レンズ移動速度ＬＭＶ２）を遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離を所定の距離に調節することができる。
【００２７】
ステップ＃５において、ＣＰＵ１２は、積算回路１０による積算値、すなわち焦点評価値ＡＦｖａｌを取得する。ＣＰＵ１２はさらに、焦点評価値ＡＦｖａｌをフォーカスレンズの位置を示す情報に関連づけてＡＦ回路１１内に記憶し、ステップ＃６へ進む。フォーカスレンズの位置は、たとえば、フォーカス制御機構１４からレンズ位置を示す情報を入力して取得する。なお、焦点評価値ＡＦｖａｌは各フォーカスエリアＡ１〜Ａ５ごとに取得する。積算回路１０は、メモリ４に格納されている画像データ（すなわち、同一フレームの画像データ）に基づいて、各フォーカスエリアに対応するデータを用いて各エリアの焦点評価値ＡＦｖａｌを算出する。
【００２８】
ステップ＃６において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力してステップ＃７へ進む。これにより、フォーカスレンズが上記粗調節用のレンズ移動速度ＬＭＶ１で移動開始される。ステップ＃７において、ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズの位置がサーチ終了端ＳＥＬＰ１か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズ位置がサーチ終了位置ＳＥＬＰ１の場合にステップ＃７を肯定判定してステップ＃８へ進み、フォーカスレンズ位置がサーチ終了位置ＳＥＬＰ１に到達していない場合にステップ＃７を否定判定し、ステップ＃５へ戻る。
【００２９】
以上のステップ＃５〜ステップ＃７の処理により、フォーカスレンズがサーチ開始位置ＳＳＬＰ１からサーチ終了位置ＳＥＬＰ１まで移動する間（図７のタイミングｔ３〜タイミングｔ４）に、図４のように焦点評価値曲線を表す複数の焦点評価値が、フォーカスエリアＡ１〜Ａ５のそれぞれに関して得られる。ここでは、焦点評価値曲線を構成する複数の焦点評価値を焦点評価値履歴と呼ぶ。図７において黒丸は、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値が算出されるタイミングを表す。
【００３０】
図５のステップ＃８において、ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴の最大値があらかじめ定められる所定のレベル以上か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴に所定レベル以上の焦点評価値が含まれる場合にステップ＃８を肯定判定してステップ＃１０へ進み、焦点評価値履歴に所定レベル以上の焦点評価値が含まれていない場合にステップ＃８を否定判定し、ステップ＃９へ進む。ステップ＃１０へ進む場合は、焦点検出処理に必要なコントラスト情報が得られる場合である。ステップ＃９へ進む場合は、被写体が白壁や黒壁などのためコントラストが低い場合である。この場合には、焦点評価値の最大点がノイズなどによって生じるため、擬合焦のおそれがある。
【００３１】
ステップ＃９において、ＣＰＵ１２は、焦点調節不能とみなしていわゆるローコントラスト処理を行う。ＣＰＵ１２は、モータ１３にレンズ駆動信号を出力し、フォーカスレンズ（不図示）をサーチ終了位置ＳＥＬＰ１から所定のレンズ位置（たとえば、撮影距離１ｍ〜３ｍのいずれか）に移動させ、図５による処理を終了する。
【００３２】
ステップ＃１０において、ＣＰＵ１２は、フォーカスエリアＡ１〜Ａ５のうち、所定レベル以上の焦点評価値が含まれる焦点評価値履歴に対応するフォーカスエリアのそれぞれに関して、合焦レンズ位置計算１を行う。ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴の最大値、およびその両隣りの３点について、３点内挿演算を行って焦点評価値履歴曲線の極大点に対応するレンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］をそれぞれ算出する。ＣＰＵ１２は、各フォーカスエリアの合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］を算出するとステップ＃１１へ進む。
【００３３】
ステップ＃１１において、ＣＰＵ１２は、ステップ＃１０で算出した合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］の中で合焦レンズ位置が最至近のフォーカスエリアを選択し、微調節用のエリアＳａｒｅａに決定して図６のステップ＃１２へ進む。各フォーカスエリアＡ１〜Ａ５の焦点評価値履歴が図４で示される場合には、ＣＰＵ１２は最も至近側に「山」を有するフォーカスエリアＡ２を微調節用のエリアＳａｒｅａに決定する。
【００３４】
図６のステップ＃１２において、ＣＰＵ１２は、エリアＳａｒｅａに対応する合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］に基づいて、微調節用のサーチ位置設定２を行ってステップ＃１３へ進む。微調節では、サーチ開始位置ＳＳＬＰ２をＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］＋ＦＬＰに、サーチ終了位置ＳＥＬＰ２をＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］−ＦＬＰに、それぞれ設定する。ＦＬＰは、あらかじめ定められる値である。
【００３５】
ステップ＃１３において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力し、フォーカスレンズ（不図示）をサーチ終了位置ＳＥＬＰ１からサーチ開始位置ＳＳＬＰ２に移動させてステップ＃１４へ進む。図７において、タイミングｔ５からモータ１３が移動開始され、フォーカスレンズがサーチ開始位置ＳＳＬＰ２に到達する。
【００３６】
図６のステップ＃１４において、ＣＰＵ１２は、微調節用のレンズ移動速度設定２を行ってステップ＃１５へ進む。上述したように、粗調節時の移動速度ＬＭＶ１より遅い（たとえば、移動速度ＬＭＶ１の１／２）レンズ移動速度ＬＭＶ２を設定する。
【００３７】
ステップ＃１５において、ＣＰＵ１２は、積算回路１０によって得られた焦点評価値ＡＦｖａｌをフォーカスレンズの位置を示す情報に関連づけてＡＦ回路１１内に記憶し、ステップ＃１６へ進む。この場合の焦点評価値ＡＦｖａｌは、エリアＳａｒｅａに関する評価値のみである。
【００３８】
ステップ＃１６において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力してステップ＃１７へ進む。これにより、フォーカスレンズが上記微調節用のレンズ移動速度ＬＭＶ２で移動開始される。ステップ＃１７において、ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズの位置がサーチ終了端ＳＥＬＰ２か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズの位置がサーチ終了位置ＳＥＬＰ２の場合にステップ＃１７を肯定判定してステップ＃１８へ進み、フォーカスレンズがサーチ終了位置ＳＥＬＰ２に到達していない場合にステップ＃１７を否定判定し、ステップ＃１５へ戻る。
【００３９】
以上のステップ＃１５〜ステップ＃１７の処理により、フォーカスレンズがサーチ開始位置ＳＳＬＰ２からサーチ終了位置ＳＥＬＰ２まで移動する間（図７のタイミングｔ６〜タイミングｔ７）に、図２のように合焦位置近傍の焦点評価値曲線を表す複数の焦点評価値が、エリアＳａｒｅａに関して得られる。
【００４０】
ステップ＃１８において、ＣＰＵ１２は、エリアＳａｒｅａに関して合焦レンズ位置計算２を行う。ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴の最大値、およびその両隣りの３点について、３点内挿演算を行って焦点評価値履歴曲線の極大点に対応するレンズ位置Ｄ１を算出する（図２）。ＣＰＵ１２は、合焦レンズ位置Ｄ１を算出するとステップ＃１９へ進む。
【００４１】
ステップ＃１９において、ＣＰＵ１２は、モータ１３にレンズ駆動信号を出力し、フォーカスレンズをサーチ終了位置ＳＥＬＰ２から合焦レンズ位置Ｄ１に移動させ、図６による処理を終了する。図７において、タイミングｔ８からモータ１３が移動開始され、フォーカスレンズが合焦レンズ位置Ｄ１に到達する。
【００４２】
以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）フォーカスエリアに対応する撮像信号を用いて焦点評価値を演算するオートフォーカス電子カメラは、以下のように焦点検出処理を行う。フォーカスレンズを至近端から∞端に粗調節用の移動速度ＬＭＶ１で移動させながら、撮像信号から低周波数成分を除去した撮像信号による積算値（焦点評価値）を複数のレンズ位置に対応して取得し、焦点評価値履歴を得る。カメラは、このような焦点評価値履歴を複数のフォーカスエリアＡ１〜Ａ５のそれぞれで得る。移動速度ＬＭＶ１を微調節用の移動速度ＬＭＶ２より速くしたので、粗調節に要する時間を短縮できる。また、１回のレンズ移動で５つの焦点評価値履歴を得るので、マルチエリアにするために所要時間が増加することがない。
【００４３】
（２）カメラは、フォーカスエリアＡ１〜Ａ５のうち、所定レベル以上の焦点評価値が含まれる焦点評価値履歴に対応するフォーカスエリアに関して合焦レンズ位置計算１をそれぞれ行う。合焦レンズ位置計算１では、焦点評価値履歴の極値を３点内挿演算で求め、極値に対応するレンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］を算出する。カメラは、算出された複数の合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］の中から最至近の合焦レンズ位置に対応するフォーカスエリアを選択し、微調節用のエリアＳａｒｅａとする。以上の（１）および（２）の処理を粗調節とよぶ。
【００４４】
（３）カメラは、微調節用のエリアＳａｒｅａに関し、フォーカスレンズをＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］＋ＦＬＰからＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］−ＦＬＰに微調節用の移動速度ＬＭＶ２で移動させながら、焦点評価値を複数のレンズ位置に対応して取得し、焦点評価値履歴を得る。微調節をエリアＳａｒｅａに関してのみ行うので、全てのエリアで行う場合に比べて処理時間を短縮できる。加えて、微調節時のフォーカスレンズの移動範囲を合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］の近傍に制限したので、微調節に要する時間をさらに短縮できる。また、移動速度ＬＭＶ２を粗調節用の移動速度ＬＭＶ１より遅くしたので焦点評価値履歴を構成する離散データ間隔が狭くなり、焦点評価値曲線を正確に得ることができるから、焦点検出精度が向上する。
【００４５】
（４）カメラは微調節用のエリアＳａｒｅａに関して合焦レンズ位置計算２を行う。合焦レンズ位置計算２では、焦点評価値履歴の極値を３点内挿演算で求め、極値に対応する合焦レンズ位置Ｄ１を得る。以上（３）および（４）を微調節とよぶ。
【００４６】
以上の説明では、一旦メモリ４に格納された画像データを用いてフィルタ処理および積算処理を行うようにしたが、Ａ／Ｄ変換器３から出力されるデータを逐次入力してフィルタ処理および積算処理を行うようにしてもよい。
【００４７】
上述した説明では、焦点評価値の算出レートを一定にして粗調節時と微調節時とでレンズ移動速度を変化させることにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離を変えるようにした。この代わりに、レンズ移動速度を一定にして焦点評価値の算出レートを変えるようにしてもよい。
【００４８】
レンズ移動速度（ＬＭＶ１、ＬＭＶ２）は、撮影レンズの焦点深度に応じて変更してもよい。この場合には、焦点深度が深いほどレンズ移動速度を速く、焦点深度が浅いほどレンズ移動速度を遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離（単位距離）は、焦点深度が深いほど長くなる。一般に、焦点深度が深い場合は焦点評価値曲線の「山」の半値幅が広くなるので、レンズ移動速度を速めることによって焦点検出処理に要する時間を短縮できる。
【００４９】
また、レンズ移動速度（ＬＭＶ１、ＬＭＶ２）を撮影レンズの開放Ｆ値に応じて変更してもよい。この場合には、開放Ｆ値が大きいほどレンズ移動速度を速く、開放Ｆ値が小さいほどレンズ移動速度を遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離（単位距離）は、開放Ｆ値が大きいほど長くなる。一般に、開放Ｆ値が大きいと焦点深度が深くなるので焦点評価値曲線の「山」の半値幅が広くなる。したがって、レンズ移動速度を速めることによって焦点検出処理に要する時間を短縮できる。
【００５０】
微調節用のエリアＳａｒｅａとして最も至近側に合焦レンズ位置を有するフォーカスエリアＡ２を選択する例を説明したが、最も∞側に合焦レンズ位置を有するフォーカスエリアＡ１を選択するようにしてもよい。なお、∞端の焦点評価値が焦点評価値曲線の「山」の途中であっても、∞端における焦点評価値が最大値であれば合焦レンズ位置が∞側とみなす。
【００５１】
微調節用のエリアＳａｒｅａを１つ選択するようにしたが、たとえば、２つのエリアを選択してもよい。この場合には、双方のエリアに関してそれぞれ微調節を行って２つの合焦レンズ位置を求め、たとえば、これら合焦レンズ位置の中間を合焦位置とする。
【００５２】
電子カメラに限らず、銀塩カメラの焦点検出装置に本発明を適用してもよい。
【００５３】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明の実施の形態における各構成要素との対応について説明する。レンズ駆動制御手段は、たとえば、モータ１３およびフォーカス制御機構１４によって構成される。第１の移動領域（範囲）は、たとえば、∞端から至近端までが対応する。第１の単位距離は、フォーカスレンズが移動速度ＬＭＶ１で移動するとき、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離が対応する。第１の評価値演算手段、第２の評価値演算手段、粗調節手段および微調節手段は、たとえば、ＣＰＵ１２によって構成される。仮合焦レンズ位置は、たとえば、複数の合焦レンズ位置ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］のうち最至近の合焦レンズ位置が対応する。
【００５４】
第２の移動領域（範囲）は、たとえば、ＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］＋ＦＬＰからＲＦＬＰ［ＡＲＥＡ］−ＦＬＰまでが対応する。第２の単位距離は、フォーカスレンズが移動速度ＬＭＶ２で移動するとき、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離が対応する。本合焦レンズ位置は、たとえば、レンズ位置Ｄ１が対応する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によるオートフォーカスカメラでは、少ない処理でマルチエリア内の被写体に正確に合焦させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるオートフォーカス電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。
【図２】フォーカスレンズ位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。
【図３】複数のフォーカスエリアを説明する図である。
【図４】各フォーカスエリアに対応する焦点評価値の一例を示す図である。
【図５】ＡＦ処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】ＡＦ処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】ＡＦ処理の経過時間およびフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。
【符号の説明】
１…レンズユニット、２…撮像素子、
３…Ａ／Ｄ変換器、４…メモリ、
５…画像処理回路、７…ＡＥ／ＡＷＢ回路、
８…コントロール回路、９…バンドパスフィルタ、
１０Ａ、１０Ｂ…積算回路、１１…ＡＦ回路、
１２…ＣＰＵ、１３…モータ、
１４…フォーカス制御機構

Claims

撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、
フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが第１の移動領域内で第１の単位距離を移動されるごとに、撮影画面内の複数の領域について前記撮像信号の積算値をそれぞれ演算する第１の評価値演算手段と、
前記第１の評価値演算手段による前記複数の領域の前記積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する第１のレンズ位置演算手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが第２の移動領域内で前記第１の単位距離より短い第２の単位距離を移動されるごとに、前記複数の領域のうち一部について前記撮像信号の積算値を演算する第２の評価値演算手段と、
前記第２の評価値演算手段による前記積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する第２のレンズ位置演算手段とを備えることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記レンズ駆動制御手段は、前記第２の移動領域内における前記フォーカスレンズの移動速度を前記第１の移動領域内における移動速度よりも遅くし、
前記第１の評価値演算手段および前記第２の評価値演算手段はともに、所定間隔ごとに前記演算を行うことを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１または２に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記第２の移動領域は、前記仮合焦レンズ位置を含み、前記第１の移動領域より狭いことを特徴とするオートフォーカスカメラ。
撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像信号の積算値を演算する評価値演算手段と、
フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが第１の単位距離を移動されるごとに、撮影画面内の複数の領域について前記評価値演算手段でそれぞれ演算される積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する粗調節手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが第２の単位距離を移動されるごとに、前記複数の領域より少ない領域について前記評価値演算手段で演算される積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する微調節手段とを備えることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項４に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記評価値演算手段は、所定時間ごとに前記撮像信号の積算値を演算し、
前記レンズ駆動制御手段は、前記フォーカスレンズに前記第２の単位距離を移動させる際の移動速度を、前記フォーカスレンズに前記第１の単位距離を移動させる際の移動速度より遅くすることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項４に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記レンズ駆動制御手段は、前記フォーカスレンズを所定速度で移動させ、
前記評価値演算手段は、前記本合焦レンズ位置を演算するための前記積算値の算出間隔を、前記仮合焦レンズ位置を演算するための前記積算値の算出間隔より短くすることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記単位距離は、前記撮影レンズの焦点深度が深いほど長くすることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記単位距離は、前記撮影レンズの開放Ｆ値が大きいほど長くすることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１〜６のいずれかに記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記単位距離は、前記フォーカスレンズの位置および前記積算値の関係を示す焦点評価値曲線上で、合焦位置を示す波形の半値幅に対応するレンズ移動距離より狭くすることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、
前記撮像信号の積算値を演算する評価値演算手段と、
フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが第１のレンズ移動範囲を移動するとき、撮影画面内の複数の領域について前記評価値演算手段でそれぞれ演算される積算値に基づいて仮合焦レンズ位置を演算する粗調節手段と、
前記レンズ駆動制御手段により前記フォーカスレンズが前記第１のレンズ移動範囲より狭い第２のレンズ移動範囲を移動するとき、前記仮合焦位置に対応する領域について前記評価値演算手段で演算される積算値に基づいて本合焦レンズ位置を演算する微調節手段とを備えることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１０に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記第２の移動範囲は、前記仮合焦レンズ位置を含むことを特徴とするオートフォーカスカメラ。