JP2006065337A - 自動合焦装置、カメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間でかつ正確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ＣＣＤ１０３とを備え、ＣＣＤ１０３を使用するＣＣＤ−ＡＦとＣＣＤ１０３以外の充電変換手段を使用して、被写体との距離を測距する外部ＡＦを実行し、レリーズキーの操作に先行して、所定の時間間隔で外部ＡＦを実行する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、自動合焦装置、カメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体に関し、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、カメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体に関する。

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。

しかしながら、上記ＣＣＤ−ＡＦ方式は、図１５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１６（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１６（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。

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。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、短時間でかつ正確に合焦位置を検出することが可能な自動合焦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。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、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、撮影の実行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合焦位置を検出する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する測距手段と、を備え、前記撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で前記測距手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする。

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、前記測距手段は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする。

また、請求項３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、前記測距手段は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする。

また、請求項４にかかる発明は、請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出手段は、前記測距手段の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することを特徴とする。

また、請求項５にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止して再度測距処理を実行し、再度測距処理を行って得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする。

また、請求項６にかかる発明は、請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする。

また、請求項７にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出手段で検出された合焦位置または前記測距手段で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする。

また、請求項８にかかる発明は、請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする。

また、請求項９にかかる発明は、請求項１〜８のいずれか１つに記載の自動合焦装置において、前記測距手段は、被写体との距離をパッシブ方式の測距センサーにより検出することを特徴とする。

また、請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載の自動合焦装置において、前記パッシブ方式の測距センサーは、被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出する第１の検出手段と、被写体に対して垂直方向のコントラスト差を検出する第２の検出手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、請求項１１にかかる発明は、請求項１〜１０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カメラである。

また、請求項１２にかかる発明は、請求項１〜１０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である。

また、請求項１３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する測距工程と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて合焦位置の検出を行う合焦位置検出工程と、を含み、前記測距工程は、撮影を指示するための撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で測距を行うことを特徴とする。

また、請求項１４にかかる発明は、請求項１３に記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で実行されることを特徴とする。

また、請求項１５にかかる発明は、請求項１３に記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に所定の時間間隔で実行されることを特徴とする。

また、請求項１６にかかる発明は、請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出工程は、前記測距工程の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することを特徴とする。

また、請求項１７にかかる発明は、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止することを特徴とする。

また、請求項１８にかかる発明は、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする。

また、請求項１９にかかる発明は、請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置または前記測距工程で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置と決定することを特徴とする。

また、請求項２０にかかる発明は、請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法において、前記測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする。

また、請求項２１にかかる発明は、請求項１３〜２０のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータが読取可能な記録媒体である。

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、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合焦位置を検出し、測距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、撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で前記測距手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行することとしたので、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でき、また、高精度な合焦位置の検出が可能な自動合焦装置を提供することが可能となる。

また、請求項２にかかる自動合焦装置によれば、測距手段は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行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、電源がＯＮ後、ただちに、第２の合焦位置検出手段を動作させることが可能となる。

また、請求項３にかかる自動合焦装置によれば、測距手段は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行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、電源ＯＮ後に、ただちに、第２の合焦位置検出手段を動作せる場合に比して消費電力を低減させることができる。

また、請求項４にかかる自動合焦装置によれば、撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出手段は、前記測距手段の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することとしたので、請求項１〜請求項３にかかる自動合焦装置の効果に加えて、レリーズ前の被写体の動き（近づいてくる場合や／遠ざかっていく場合）を検出でき、動体予測ＡＦが可能となり、動きのある被写体に対しても的確に合焦可能となる。

また、請求項５にかかる自動合焦装置によれば、測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止して再度測距処理を実行し、再度測距処理を行って得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することとしたので、請求項１〜請求項４のいずれか１つ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が測距処理を行っている途中で、撮影操作部材が操作された場合でも高速でかつ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項６にかかる自動合焦装置によれば、測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することとしたので、第２の合焦位置検出手段が測距処理を行っている途中で、撮影操作部材が操作された場合でも高速でかつ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項７にかかる自動合焦装置によれば、測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出手段で検出された合焦位置または前記測距手段で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置に決定することとしたので、請求項１〜６のいずれか１つにかかる自動合焦装置の効果に加えて、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項８にかかる自動合焦装置によれば、測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することとしたので、請求項１〜６のいずれか１つにかかる自動合焦装置の効果に加えて、処理を簡略化することが可能となる。

また、請求項９にかかる自動合焦装置によれば、測距手段は、被写体との距離をパッシブ方式の測距センサーにより検出することとしたので、請求項１〜請求項８のいずれか１つにかかる自動合焦装置の効果に加えて、汎用の外部ＡＦモジュールを使用することができ、小型化・低コスト化・処理の簡略化が可能となる。

また、請求項１０にかかる自動合焦装置によれば、パッシブ方式の測距センサーは、被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出する第１の検出手段と、被写体に対して垂直方向のコントラスト差を検出することとしたので、請求項９にかかる自動合焦装置の効果に加えて、被写体の種類やカメラの撮影角度（横位置や縦位置）によらず、正確な測距が可能となる。

また、請求項１１にかかるカメラによれば、請求項１〜請求項１０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、カメラにおいて、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。

また、請求項１２にかかる携帯情報入力装置によれば、請求項１〜請求項１０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、携帯情報入力装置において、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。

また、請求項１３にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程は、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、合焦位置検出工程によって、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて合焦位置の検出を行い、前記測距工程は、撮影を指示するための撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で測距を行うこととしたので、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でき、また、高精度な合焦位置の検出が可能な合焦位置検出方法を提供することが可能となる。

また、請求項１４にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で実行されることとしたので、請求項１３にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、電源がＯＮ後、ただちに、測距工程を実行することが可能となる。

また、請求項１５にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に所定の時間間隔で実行されることとしたので、請求項１３にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、電源がＯＮ後、ただちに、測距工程を実行することが可能となる。

また、請求項１６にかかる合焦位置検出方法によれば、撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出工程は、前記測距工程の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することとしたので、請求項１３〜請求項１５にかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、レリーズ前の被写体の動き（近づいてくる場合や／遠ざかっていく場合）を検出でき、動体予測ＡＦが可能となり、動きのある被写体に対しても的確に合焦可能となる。

また、請求項１７にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止することとしたので、請求項１３〜請求項１６のいずれか１つにかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、測距工程で測距処理を行っている途中で、撮影操作部材が操作された場合でも高速でかつ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項１８にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することとしたので、請求項１３〜請求項１６のいずれか１つにかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、測距工程で測距処理を行っている途中で、撮影操作部材が操作された場合でも高速でかつ高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項１９にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置または前記測距工程で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置と決定することとしたので、請求項１３〜１８のいずれか１つにかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、より高精度な合焦位置の検出が可能となる。

また、請求項２０にかかる合焦位置検出方法によれば、測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することとしたので、請求項１３〜１８のいずれか１つにかかる合焦位置検出方法の効果に加えて、処理を簡略化することが可能となる。

また、請求項２１にかかるコンピュータが読取可能な記録媒体によれば、請求項１３〜請求項２０のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されているので、コンピュータで記録媒体に記録されているプログラムを実行することにより、高精度かつ高速な合焦位置検出が可能となる。

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、カメラ、携帯情報入力装置、合焦位置検出方法、およびコンピュータが読取可能な記録媒体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる自動合焦装置および合焦位置検出方法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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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からの指示、或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い、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。上述の操作部１２３は、操作者が撮影を指示するレリーズキーを備えている。

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。

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等の表示を行う。操作部１２３は、撮影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。

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。

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。

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。

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（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）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（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）との距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）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。

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、フォーカスレンズ系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。

つぎに、上記構成のデジタルカメラのＡＦに関する動作例（動作例１、動作例２）を説明する。動作例１はＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦを略同時に実行する場合の動作例を示し、動作例２はＣＣＤ−ＡＦに先行して外部ＡＦを実行する場合の動作例を示す。

（動作例１）
デジタルカメラのＡＦに関する動作例１を図５〜図７を参照して説明する。図５は、ＣＰＵ１２１の制御により実行されるデジタルカメラのＡＦに関する動作例１を説明するためのフローチャートである。

図５において、まず、ＣＰＵ１２１は、レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１がＯＮとなったか否かを判断する（ステップＳ１）。レリーズキーが半押しされて、ＲＬ−１がＯＮされた場合には、ＣＰＵ１２１は、フォーカスレンズ系１０１ａをＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に設定する（ステップＳ２）。ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）としては、例えば、レンズ系１０１の現ポジションを使用することができる。通常、同一の条件で連続して撮影する頻度が高いと考えられるからである。

そして、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを略同時にスタートさせる（ステップＳ３）。外部ＡＦでは、外部ＡＦセンサー１３６により、測距処理が行われ、被写体との距離の測定が行われて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。

この後、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ４）、外部ＡＦが終了した場合には、外部ＡＦの距離測定結果が、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離と所定値以上異なるか否かを判断する（ステップＳ５）。この判断の結果、外部ＡＦの距離測定結果が、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離と所定値以上異ならない場合には、ステップＳ８に移行する。他方、外部ＡＦの距離測定結果が、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離と所定値以上異なる場合には、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦを中断して、外部ＡＦセンサー１３６で測定された距離に対応する位置を新たな基準位置とし、当該基準位置にフォーカスレンズ系１０１ａを移動する（ステップＳ６）。つづいて、当該基準位置の近傍でＣＣＤ−ＡＦを再実行する（ステップＳ７）。

ステップＳ８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、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なるか否かを判断する（ステップＳ９）。

ここで、ステップＳ９の所定値について説明する。同一の距離で測距していても、外部ＡＦは分解能が落ちるため、その分結果がずれる可能性がある。厳密に考えると、“所定値”は、この考えられる測距誤差を積み上げた値となる。例えば、所定値は、１／Ｌ（撮影距離）で０．０３ｍｍ程度（例えば、３ｍと２．７５ｍ（１／Ｌで０．３３３と０．３６３））とすることができる。この所定値以上外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの測距結果が異なる場合は、両者が別の部分を測距している場合や、他の理由でいずれかの出力が異常であると考えられる。従って、かかる場合は、どちらかの結果を選択するような判断が必要となり、その判断の中に、両者の信頼性を比較する部分が必要となる。一般に、マルチＡＦ等では、近い被写体を優先させることが多い。また、ハイブリットＡＦでも、双方の結果が同様に信頼できる場合は撮影距離が近い方を選ぶのが妥当と考えられる。

つぎに、ステップＳ９で、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異ならない場合には、ＣＣＤ−ＡＦの合焦位置を最終の合焦位置と決定する（ステップＳ１０）。他方、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なる場合には、ＣＰＵ１２１は、被写体に応じて、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの信頼性に関する情報に基づき、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する（ステップＳ１１）。

ここで、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合に、被写体に応じて、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの信頼性に関する情報に基づき、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する具体的な方法を説明する。

図６は、ハイブリットＡＦでのＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦの優位性を示している。同図において、▲１▼はＣＣＤ−ＡＦ、▲２▼は本実施の形態で使用している外部パッシブＡＦ、▲３▼は外部アクティブＡＦを示し、各被写体（低輝度被写体、連続パターン被写体、低コントラスト被写体、ガラス越し被写体、高輝度被写体、通常の被写体）での優位性を示している。

（１）低輝度被写体の場合・・▲１▼ＣＣＤ−ＡＦも▲２▼外部パッシブＡＦもパッシブ方式の方のため、暗時には弱いが、▲２▼外部パッシブＡＦの方がセンサが大きく、感度上有利である。また、受光時間を長くしてもＡＦ時間への影響が少なく感度ＵＰが可能となる。

（２）連続パターン被写体の場合・・・▲２▼外部パッシブＡＦの場合には、連続パターン（縦横縞）の場合、擬合焦の恐れがある。

（３）低コントラスト被写体の場合・・・パッシブ方式は、低コントラストが苦手である。ただし、補助光を用いれば、▲２▼外部パッシブＡＦはある程度救済可能（▲１▼ＣＣＤ−ＡＦを補助光で救済するには、長大な補助光投影時間が必要となり、消費電力上あまり好ましくない）。

（４）ガラス越し被写体の場合・・・▲３▼外部アクティブＡＦの場合は、ガラスからの反射光を拾っていしまい、ガラスに合焦してしまう。

（５）高輝度被写体の場合・・・電球、ろうそくの炎、反射している看板等の被写体の場合、ＣＣＤ−ＡＦでは最至近側に擬合焦を発生しやすい。

（６）通常の被写体の場合・・・被写体の条件に問題がなければ、精度的には▲１▼ＣＣＤ−ＡＦの方が有利となる。ただし、Ｗｉｄｅ系の場合は外部ＡＦの精度でも十分である。

上記図６に示すようなＣＣＤ−ＡＦと外部パッシブＡＦの優位性（信頼性）に関する情報を予めメモリに記憶しておき、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合には、被写体の状態（低輝度被写体、連続パターン被写体、低コントラスト被写体、ガラス越し被写体、高輝度被写体、通常の被写体）に応じて、メモリに記憶されたＣＣＤ−ＡＦと外部パッシブＡＦの優位性（信頼性）に関する情報に基づいて、被写体に応じて、外部ＡＦの合焦位置とＣＣＤ−ＡＦの合焦位置のいずれかを最終の合焦位置と決定する。ここで、被写体の状態は、例えば、ＡＥ評価値等で判断することができる。具体的には、以下のような処理を行う。

（ａ）本実施の形態の如く外部パッシブＡＦを使用した場合（ＣＣＤ−ＡＦと外部パッシブＡＦのハイブリットＡＦ）
被写体の輝度がＬｖ＝７より暗い場合は、ＣＣＤ−ＡＦは誤差を多く含むので、外部パッシブＡＦ結果を優先させる。また、被写体のコントラストデータに連続性が認められる場合には、外部パッシブＡＦだと擬合焦が懸念されるため、ＣＣＤ−ＡＦ結果を優先させる。また、被写体が低コントラストの場合は、補助光を使用して外部パッシブＡＦを再度実施し、その結果を優先させることにしても良い（補助光は低輝度時にも有効である。ＣＣＤ−ＡＦでの補助光は、スキャン中、常に発光している必要があるため、消費電力に影響大で実現は難しい）。また、被写体に高輝度が含むと判定される場合（ＣＣＤサンプリング域内に外部ＡＦ結果があるにもかかわらず、ＣＣＤ−ＡＦ結果が至近側でピークの場合）には、ＣＣＤ−ＡＦの結果は信用できないため、外部ＡＦの結果を優先させる。

なお、本実施の形態では、外部パッシブＡＦを使用することとしたが、外部アクティブＡＦを使用することにしても良い。その場合の処理は以下の如くとなる。

（ｂ）外部パッシブＡＦの代わりに外部アクティブＡＦを使用した場合（ＣＣＤ−ＡＦと外部アクティブＡＦのハイブリットＡＦ）
ＣＣＤ−ＡＦと外部アクティブＡＦ時は、被写体の輝度がＬｖ＝７より暗い場合は、ＣＣＤ−ＡＦ結果は誤差を多く含むので、外部アクティブのＡＦ結果を優先させる。また、被写体が低コントラストの場合は、ＣＣＤ−ＡＦ結果は誤差を多く含むので、外部アクティブＡＦの結果を優先させる。また、被写体がガラス越しの場合は、外部ＡＦアクティブＡＦではガラス越しに合焦してしまうため、ＣＣＤ−ＡＦの結果を優先させる（ただし、ガラス越しか否かを自動で判断するのは比較的困難であるが、ＣＣＤ−ＡＦの結果が遠くて、ＣＣＤ−ＡＦでの被写体輝度情報に比べて、外部アクティブＡＦでの受光光量が強い場合（＝反射率の高い被写体）にはガラス越しの被写体と判断する）。

ＣＰＵ１２１は、以上の如くして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（ステップＳ１２）。その後、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。

図７は、動作例１における外部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。同図の（ａ）は、外部ＡＦの距離測定結果とＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合のタイミングを示す。同図（ｂ）は、外部ＡＦの距離測定結果とＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）に対応する撮影距離とが所定値以上異なり、ＣＣＤ−ＡＦを中断して、外部ＡＦセンサー１３６で測定された距離に対応する位置を新たな基準位置とし、再度ＣＣＤ−ＡＦを実行した場合（▲２▼）を示している。

以上説明したように、動作例１によれば、レリーズキーが半押しされてＲＬ−１がＯＮとなると、ＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦを略同時に実行することとしたので、外部ＡＦを実行した後に、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。

また、動作例１によれば、ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合に、該レンズ系の現ポジションを基準位置としてレンズ系をサンプリングのために移動させることとしたので、よりＡＦの高速化を図ることが可能となる。付言すると、同一の条件で連続して撮影する頻度が高いので、基準を“現ポジション（＝１回前のピント位置）”とすることにより、より高い頻度でＡＦを高速化させることが可能となる。

なお、ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合の開始位置として、レンズ系の現ポジションを使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、レリーズキーが全押しされた際、すなわち、撮影が実行された際のレンズ系の合焦位置をメモリに記憶しておき、メモリに記憶されている直近の複数回のレンズ系の合焦位置に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合のレンズ系の開始位置を算出することにしても良い。また、操作部１２３に、撮影モードを選択するキーを設け、当該選択キーで、人撮影モード、風景撮影モード、接写モード等を選択し、人撮影モードが選択された場合には、通常、人を撮影する場合には、撮影距離が２〜３ｍであることが多いので、撮影距離２〜３ｍに対応するレンズ系の位置を開始位置とし、また、風景撮影モードが選択された場合には、通常、撮影距離が無限大であることが多いので、無限大に対応するレンズ系の位置を開始位置とし、また、接写モードが選択された場合には、撮影距離１ｍ未満に対応するレンズ系の位置を開始位置とすることにしても良い。

また、連写モードが選択されている場合には、ＣＣＤ−ＡＦを実行する場合の開始位置を各撮影毎に変更しないで、同じ開始位置を使用することにしても良い。

また、動作例１によれば、外部ＡＦの測距結果が、ＣＣＤ−ＡＦの動作基準位置に対応する撮影距離と所定値以上異なる場合は、その時点でＣＣＤ−ＡＦを中断し、外部ＡＦの測距結果に対応するレンズ系の位置にＣＣＤ−ＡＦの基準位置を変更して、その基準位置の近傍でＣＣＤ−ＡＦを再実行することとしたので、基準位置から被写体が大幅にずれている場合でも、高速なＡＦを実現することが可能となる。付言すると、ＣＣＤ−ＡＦは、一般に時間がかかる。そのため、設定基準がずれてしまった場合に、終了するまで待ってから、ＣＣＤ−ＡＦを再度実施すると、ＣＣＤ−ＡＦに長大な時間がかかることになる。そこで、基準がずれていることが判明した段階で即座に中断し、再実行することにより、被写体までの時間が頻繁に変わるような場合にも、違和感の無いＡＦ速度を実現できることになる。

また、動作例１によれば、外部ＡＦによる測距結果と、ＣＣＤ−ＡＦにより決定されたレンズ系のポジションに対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、被写体に応じて、双方の信頼性に関する情報に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦおよび外部ＡＦの結果のいずれかを選択して最終的なレンズ系の合焦位置を決定することとしたので、より信頼性の高い合焦動作が可能となる。なお、外部ＡＦによる測距結果と、ＣＣＤ−ＡＦにより決定されたレンズ系のポジションに対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、一般に、外部ＡＦに比してＣＣＤ−ＡＦの方が合焦精度が高いため、ＣＣＤ−ＡＦの結果を最終的な合焦位置とすることにしても良い。これによれば、処理の簡略化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態のデジタルカメラは、外部ＡＦセンサー１３６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、汎用の外部ＡＦモジュールを使用することができ、小型化・低コスト化・処理の簡略化が可能となる。

（動作例２）
デジタルカメラのＡＦに関する動作例２を図８〜図１２を参照して説明する。図８は、ＣＰＵ１２１の制御により実行されるデジタルカメラのＡＦに関する動作例２を説明するためのフローチャートである。

図８において、まず、電源が投入されると（ステップＳ２１）、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦ実行タイミングであるか否かを判断し（ステップＳ２２）、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Ｓ２４に移行する。他方、外部ＡＦ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Ｓ２３）、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Ｓ２４に移行する。

ステップＳ２４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Ｓ２２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測距処理が行われる。他方、ステップＳ２４で、ＲＬ−１がＯＮされた場合には、ＣＰＵ１２１は、外部ＡＦの測距結果に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する（ステップＳ２５）。

ここで、外部ＡＦの測距結果に基づいて、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する方法を説明する。例えば、外部ＡＦの過去２点の測距結果から基準位置を予測する方法を使用することができる。これによれば、被写体が、近づいてくるか、遠ざかっているか、また、止まっているかを判断することが可能となる。

図９は、外部ＡＦの直近の過去２点の距離測定結果からＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する場合を説明するための説明図を示す。同図において、Ｌｃｃｄは予測される被写体距離（ＣＣＤ−ＡＦの基準位置）、Ｌ２はレリーズ操作直前の外部ＡＦによる被写体距離、Ｌ１はＬ２よりさらに１回前の外部ＡＦによる被写体距離、ｔ１はコンティニュアス外部ＡＦの間隔、ｔ２はレリーズ操作直前の外部ＡＦからレリーズまでの時間を示す。予測される被写体距離（ＣＣＤ−ＡＦの基準位置）Ｌｃｃｄは、下式により算出する。そして、算出された予測される被写体距離Ｌｃｃｄに対応するレンズ系の位置をＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）と決定する。

Ｌｃｃｄ＝Ｌ２＋ｔ２×（Ｌ２−Ｌ１）／ｔ１
例えば、ｔ１＝ｔ２とした場合に、過去２回が２ｍ、３ｍの場合には、次は４ｍ、他方、過去２回が４ｍ、３ｍの場合には、次は２ｍと予測される。よって、それぞれ４ｍ前後、２ｍ前後に対応するレンズ系の位置でＣＣＤ−ＡＦを実施することになる。

なお、ここでは、過去２点からＣＣＤ−ＡＦの基準位置を決定することにしたが、過去３点もしくはそれ以上の時系列データを用いることにしても良い。これにより、より細かい動体予測が可能となる。例えば、過去３点からＣＣＤ−ＡＦの基準位置を決定する場合は、被写体が、近づいてくるか、遠ざかっているか、止まっているか、前後に揺れているかを判断することも可能となる。例えば、１回目と２回目、２回目と３回目の被写体距離を比較することにより、被写体移動の加速度成分も検出可能である。この場合、２次曲線で近似する方法や（上から落ちてくる被写体とか）、三角関数で近似する方法（ブランコに乗っている被写体とか）等を使用することができる。

そして、ＣＰＵ１２１は、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（ステップＳ２６）。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を同時にスタートさせる（ステップＳ２７）。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。

つぎに、ＣＰＵ１２１は外部ＡＦおよびＣＣＤ−ＡＦが終了したか否かを判断し（ステップＳ２８）、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦが終了した場合には、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なるか否かを判断する（ステップＳ２９）。この判断の結果、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異ならない場合には、ＣＰＵ１２１は、ＣＣＤ−ＡＦの合焦位置を最終の合焦位置と決定する（ステップＳ３０）。他方、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なる場合には、ＣＰＵ１２１は、被写体に応じて、両者の信頼性に関する情報に基づいて、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの結果のいずれかを最終的な合焦位置と決定する（ステップＳ３１）。最終的な合焦位置の決定方法は、動作例１と同様であるのでその説明は省略する。

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（ステップＳ３２）。その後、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。

図１０を参照して、動作例２における、外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦの実行タイミングを説明する。図１０は、動作例２における外部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。同図の（ａ）は、外部ＡＦの実行タイミングでレリーズが押された場合、（ｂ）は、外部ＡＦの休止中にレリーズが押された場合、（ｃ）は、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合（その１）、（ｄ）は、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合（その２）のタイミングを示す。

同図（ａ）に示すように、外部ＡＦの実行タイミングでレリーズが押された場合には、レリーズのＯＮのタイミングで外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを実行する。また、同図（ｂ）に示すように、外部ＡＦ休止中にレリーズが押された場合には、外部ＡＦの休止を終了して、レリーズのＯＮのタイミングで外部ＡＦとＣＣＤ−ＡＦを実行する。外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｃ）に示すタイミングと、同図（ｄ）に示すタイミングが考えられ、いずれのタイミングを使用することにしても良い。

外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｃ）に示すように、レリーズの時点で外部ＡＦ▲３▼を中止し、再駆動することにしても良い。この場合は、外部ＡＦ▲３▼のデータは取得しないで、外部ＡＦの▲４▼のデータとＣＣＤ−ＡＦとの結果に基づいて、最終的な合焦位置を判断することになる。

また、外部ＡＦ作動中にレリーズが押された場合には、同図（ｄ）に示すように、レリーズの時点でも外部ＡＦ▲３▼を中断せず、外部ＡＦ▲３▼のデータとＣＣＤ−ＡＦとの結果に基づいて、最終的な合焦位置を判断することになる。通常は、外部ＡＦ作動時間は０．１秒以下であるため、（ｄ）の方式でも実使用上問題は無い。ただし、被写体が低輝度時等の場合は、外部ＡＦでも０．１秒前後の時間がかかるため、（ｃ）の方式の方が確実である。

なお、上記ステップＳ２８において、外部ＡＦで検出された測距結果とＣＣＤ−ＡＦで検出された合焦位置に対応する撮影距離とが、所定値以上異なる場合には、図１１に示すように、ＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を変えて、再度ＣＣＤ−ＡＦを行うことにしても良い。

図１２は上記動作例２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。

以上説明したように、動作例２によれば、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、当該レンズ基準位置の近傍で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。

なお、上記動作例２では、電源のＯＮ後に、所定間隔で外部ＡＦによる測距処理を行うこととしたが、電源のＯＮ後に、所定間隔で外部ＡＦによる測距処理を行うかわりに、例えば、デジタルカメラのボディのグリップ部に感圧センサや赤外センサーを設け、操作者がデジタルカメラのボディのグリップ部を握ったことを検知し、当該検知後に、所定時間間隔で外部ＡＦによる測距処理を行うことにしても良い。これにより、電源ＯＮ後に所定間隔で外部ＡＦによる測距処理を行う構成に比して、消費電力を低減できるという効果を奏する。

また、動作例２によれば、外部ＡＦにより所定時間間隔で検出された複数回の測距結果を使用して、ＣＣＤ−ＡＦを行う場合のレンズ系の基準位置を算出することとしたので、レリーズ前に被写体の動き（近づいてくる場合や／遠ざかっていく場合）を検出でき、動体予測ＡＦが可能となり、動きのある被写体に対しても的確に合焦可能となる。

なお、上記図３および図４に示したパッシブ方式の測距センサー（外部ＡＦセンサー１３６）は、横方向にフォトセンサーアレイが配されており、被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出する構成（縦縞検出用）であるが、図１３および図１４に示すように、被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出する構成（縦縞検出用）に加えて、垂直方向のコントラスト差を検出する構成（横縞検出用）も追加して、被写体に対して水平方向および垂直方向のコントラスト差を検出する構成としても良い。図１４は、外部ＡＦセンサーの他の概略構成例を示す図である。図１４に示す外部ＡＦセンサー１３６は、略十字形状を呈しており、レンズ１５１と、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）と、レンズ１５３と、フォトセンサーアレイ１５４ａ（上センサ）、１５４ｂ（下センサ）と、演算回路（不図示）を備えている。図３と同一の部分は同一符号を付してある。フォトセンサーアレイ１５２ａ（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）で被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出し、フォトセンサーアレイ１５４ａ（上センサ）、１５４ｂ（下センサ）で被写体に対して垂直方向のコントラスト差を検出する。

図１３および図１４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（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）との距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５２ａ（左センサ）、１５２ｂ（右センサ）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Ｂ１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＝Ｂ１・ｆ／（Ｘ１＋Ｘ２）で算出できる。また、被写体までの距離をｄ、レンズ１５３とフォトセンサーアレイ１５４ａ（上センサ）、１５４ｂ（下センサ）との距離をｆ、フォトセンサーアレイ１５４ａ（上センサ）、１５４ｂ（下センサ）に入力する光の幅をそれぞれ、Ｘ３、Ｘ４、光の入射されるフォトセンサーアレイ１５４ａ、１５４ｂ間の距離をＢ２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＝Ｂ２・ｆ／（Ｘ３＋Ｘ４）で算出できる。

図１４は、左右のフォトセンサーアレイおよび上下のフォトセンサーアレイの被写体像を示している。演算回路は、左右のフォトセンサーアレイの被写体像の光量を積分し、左右のフォトセンサーアレイのデータのずれを演算することで、被写体に対する水平方向のコントラスト差を検出して被写体の距離ｄを算出する。また、演算回路は、上下のフォトセンサーアレイの被写体像の光量を積分し、上下のフォトセンサーアレイのデータのずれを演算することで、被写体に対する垂直方向のコントラスト差を検出して被写体の距離ｄを算出する。演算回路は、測距結果の精度の高い方（コントラスト差が大きい方）の測距結果をＣＰＵ１２１に出力する。

例えば、図１３において、被写体例をＳ（横縞の被写体）とした場合の各センサの出力は図１４に示すようになり、左右のフォトセンサーアレイの出力ではコントラスト差が小さくなり、測距が困難であるが、上下のフォトセンサーアレイの出力ではコントラスト差が大きくなり、容易に測距が可能となる。このように、横縞の被写体の場合は、上下のフォトセンサーアレイの方が測距精度が高くなり、他方、縦縞の被写体の場合は、左右のフォトセンサーアレイの方が測距精度が高くなる。従って、左右のフォトセンサーアレイおよび上下のフォトセンサーアレイを使用することにより、測距する場合に、苦手な被写体を減らすことができ、合焦確率を格段に向上させることが可能となる。また、左右のフォトセンサーアレイおよび上下のフォトセンサーアレイを使用することにより、カメラの位置を縦位置および横位置のいずれにした場合においても高精度に測距することが可能となる。なお、図１３に示す外部ＡＦセンサー１３６は、十字形状としたがＬ字形状としても良い。

また、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および自動合焦方法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等の情報携帯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。

本実施の形態に係るデジタルカメラの構成図である。 図１のＩＰＰの具体的構成の一例を示す図である。 図１の外部ＡＦセンサーの概略構成を示す図である。 図３の外部ＡＦセンサーの測距原理を説明するための説明図である。 デジタルカメラのＡＦに関する動作例１を説明するためのフローチャートである。 ハイブリットＡＦでのＣＣＤ−ＡＦと外部ＡＦの優位性の比較を示す図である。 動作例１における外部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。 デジタルカメラのＡＦに関する動作例２を説明するためのフローチャートである。 外部ＡＦの直近の過去２点の距離測定結果からＣＣＤ−ＡＦの開始位置（基準位置）を算出する場合を説明するための説明図である。 動作例２における外部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。 動作例２における外部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。 動作例２を説明するための説明図を示す。 図１の外部ＡＦセンサーの他の概略構成を示す図である。 図１３の外部ＡＦセンサーの測距原理を説明するための説明図である。 従来のＣＣＤ−ＡＦ方式を説明するための説明図である。 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 レンズ
１５４ フォトセンサーアレイ
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

Claims (21)

1. 被写体像を所定位置に結像するフォーカスレンズを含むレンズ系と、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、
   撮影の実行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合焦位置を検出する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する測距手段と、を備え、
   前記撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で前記測距手段は被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする自動合焦装置。
2. 前記測距手段は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行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. 前記測距手段は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に、所定の時間間隔で被写体との距離を測距する測距処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の自動合焦装置。
4. 前記撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出手段は、前記測距手段の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
5. 前記測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止して再度測距処理を実行し、再度測距処理を行って得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
6. 前記測距手段が測距処理を行っている途中で、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
7. 前記測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出手段で検出された合焦位置または前記測距手段で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
8. 前記測距手段による測距結果と、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出手段により検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
9. 前記測距手段は、被写体との距離をパッシブ方式の測距センサーにより検出することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の自動合焦装置。
10. 前記パッシブ方式の測距センサーは、
    被写体に対して水平方向のコントラスト差を検出する第１の検出手段と、
    被写体に対して垂直方向のコントラスト差を検出する第２の検出手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項９に記載の自動合焦装置。
11. 請求項１〜１０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カメラ。
12. 請求項１〜１０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。
13. 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する測距工程と、前記撮像手段を使用して、前記レンズ系を移動させて合焦位置の検出を行う合焦位置検出工程と、を含み、
    前記測距工程は、撮影を指示するための撮影操作部材の操作に先行して、所定の時間間隔で測距を行うことを特徴とする合焦位置検出方法。
14. 前記測距工程は、電源がＯＮされると、所定の時間間隔で実行されることを特徴とする請求項１３に記載の合焦位置検出方法。
15. 前記測距工程は、グリップ部が把持されたことを検知した場合に所定の時間間隔で実行されることを特徴とする請求項１３に記載の合焦位置検出方法。
16. 前記撮影操作部材が操作された場合に、前記合焦位置検出工程は、前記測距工程の測距結果に対応するレンズ位置に基づき、前記レンズ系の移動開始位置を決定し、合焦位置を検出する動作を実行することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
17. 前記測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を中止することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
18. 前記測距工程で、測距処理を行っている途中に、前記撮影操作部材が操作された場合には、当該測距処理を続行し、当該測距処理で得られた測距結果を用いて、最終の合焦位置を決定することを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
19. 前記測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、両者の信頼性に関する情報に基づき前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置または前記測距工程で測距した測距結果に対応する合焦位置を最終的な合焦位置と決定することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
20. 前記測距工程の測距結果と、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置に対応する撮影距離とが所定値以上異なる場合は、前記合焦位置検出工程で検出された合焦位置を最終的な合焦位置に決定することを特徴とする請求項１３〜１８のいずれか１つに記載の合焦位置検出方法。
21. 請求項１３〜２０のいずれか１つに記載の発明の各工程をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録されていることを特徴とするコンピュータが読取可能な記録媒体。

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