JP2006235616A - カメラ及びその制御方法及びプログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体がファインダーの視野内のどのような位置にあった場合でも、合焦スピードを速くし、すばやく被写体に合焦させることができるようにする。
【解決手段】主被写体の位置が位相差ＡＦが出来ない範囲にある場合は、主被写体の近傍の位相差ＡＦの測距情報、あるいは直前の位相差ＡＦの測距情報を参考にして、コントラストＡＦのレンズスキャン範囲を決定し、コントラストＡＦのスキャン範囲を少なくすることで、少しでも合焦スピードを速くする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、カメラにおける合焦制御技術に関するものである。

近年、被写体像を撮像光学系により半導体撮像素子、たとえば撮像素子イメージセンサ上に結像して電気信号に変換し、これにより得られた静止画像の画像データを半導体メモリや磁気ディスクのような記録媒体に記録する、いわゆる電子カメラが広く普及しつつある。

この種の電子カメラのほとんどは、被写体像を自動的に合焦すべく撮影条件を制御するオートフォーカス（ＡＦ：自動合焦）機構を搭載しており、このＡＦ機構には、コントラストＡＦや山登りＡＦなどと称される方式が用いられることが多い。その理由は、このＡＦ方式が撮像用の撮像素子出力をそのままＡＦ用に使用することができるためである。より具体的には、このコントラストＡＦ方式においては、撮像素子の出力値についてコントラスト値（ＡＦ評価値）の評価を行い、その最大値において合焦状態と判定する。

一方、銀塩一眼レフカメラにおいては、このコントラストＡＦの他に、位相差ＡＦ方式と呼ばれる技術がオートフォーカスを行うために広く採用されている。位相差方式のオートフォーカスにおいては、被写体像をＣＣＤラインセンサを備えた位相差検出センサで受光したときの像間距離（位相差）に基づいて、合焦位置がフィルム面に対してどの程度離れているかを即時に認識することができるため、１回の駆動で合焦位置をフィルム面に一致させることができるという点で有効である。この２つのＡＦ方式は、ともに銀塩カメラにおいては広く用いられている方法である。

また、特開平０７−０４３６０５号公報（特許文献１）には、位相差ＡＦ方式により焦点検出を行う光学系及び受光センサからなる焦点検出手段と、コントラストＡＦ方式により焦点検出を行う光学系及び受光センサからなる焦点検出手段とを備え、位相差ＡＦ方式での焦点検出とコントラストＡＦ方式での焦点検出とを組み合わせて用いることにより、デフォーカス量を求め、レンズを合焦動作させるカメラが開示されている。この構成により、位相差ＡＦ方式の焦点検出により粗調整を行い、コントラストＡＦ方式の焦点検出により微調整を行い、レンズを合焦させる。

また、特開平０９−１８１９５４号公報（特許文献２）には、第２のフォーカス制御手段は第１のフォーカス制御により移動したフォーカス用レンズの位置を中心にしてフォーカスレンズを移動させ、コントラストの最大値を検出し、その最大値を示す位置にフォーカスレンズを戻す技術が開示されている。

また、特開２００１−２８１５３０号公報（特許文献３）には、位相差検出信号に基づいて撮影レンズを駆動させた後に、撮像画像からの被写体像のコントラストに応じた所定の評価値で撮像レンズを駆動する技術が開示されている。
特開平０７−０４３６０５号公報 特開平０９−１８１９５４号公報 特開２００１−２８１５３０号公報

例えば、コントラストＡＦ方式の焦点検出においては、検出可能なデフォーカス量の範囲が狭いため、大きくピントがずれている状態では、焦点検出が困難になる。また、合焦位置を知るために焦点調節レンズを無限遠から至近まで走査するのに時間がかかるため、迅速な動作を必要とするシステム及び迅速に移動する被写体の撮影には不向きであることや、合焦位置から離れた部分では高域成分の変化が少ないため、ピントのずれが前ピンなのか後ピンなのか分り難いなどの問題点がある。

また、位相差ＡＦ方式の焦点検出においては、検出可能なデフォーカス量の範囲は広いが、焦点検出エリアに不感帯が生じてしまうといった問題がある。また、撮像素子における結像位置のずれによってＡＦレンズの移動量を決定するので、撮像素子やレンズ系によっては、ＡＦ可能範囲（ＡＦレンジ）が制限される。したがって、無限遠から最至近までの範囲が大きい場合、すべての撮影可能範囲においてＡＦ可能なようにレンズ系を設定すると、撮像素子の素子サイズとの兼ね合い等から分解能が落ち、ＡＦ精度が下がる場合がある。

これらのことから、特開平０７−０４３６０５号公報（特許文献１）では、ある測距領域に対して常に位相差ＡＦの焦点検出により粗調を行い、コントラストＡＦの焦点検出により微調を行い、レンズを合焦動作させている。

一方、特開平０９−１８１９５４号公報（特許文献２）では、最初の位相差ＡＦにより合焦位置までレンズを移動させ、そのレンズ位置の前後の近傍をコントラストＡＦでスキャンし合焦位置を検出するので、位相差ＡＦでいったん合焦した位置からコントラストＡＦ開始の位置まで戻してスキャンを始めることになり、時間的なロスが発生してしまう。

また、特開２００１−２８１５３０号公報（特許文献３）では、一眼レフタイプのデジタルスチルカメラにおいて、位相差ＡＦ方式による位相差検出信号に基づいたレンズ駆動を行った後に、コントラストＡＦ方式による評価値に基づいたレンズ駆動を行うように構成されているが、位相差検出信号の結果をコントラストＡＦ方式のレンズ駆動の制御方法に反映させることは特に行っておらず、合焦までの時間も長くかかってしまい、更にコントラスト方式のレンズ駆動の具体的な駆動シーケンスには言及されていない。

このように、上記の従来の技術は、いずれも同一の測距領域において前述の２つの測距方式を使って合焦を行うものであった。つまり、ある１つの測距領域において位相差ＡＦ方式とコントラストＡＦ方式の両方を使用し合焦精度及び合焦スピードを上げるものであった。

また、前述したように、位相差ＡＦ方式では測距エリアに不感帯、つまり焦点調節できない領域が発生してしまうが、この位相差ＡＦで焦点調節できない領域は、通常ではコントラストＡＦではカバーできることが多い。この場合は、コントラストＡＦでの焦点調節だけで合焦動作を行うことになる。そうなるとコントラストＡＦだけでしか焦点調節できない範囲が比較的広く存在してしまうので、その領域で常にコントラストＡＦを行うと合焦までに時間がかかってしまい、撮影のチャンスを逃してしまうという問題点があった。

従って、本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、被写体がファインダーの視野内のどのような位置にあった場合でも、合焦スピードを速くし、すばやく被写体に合焦させることができるようにすることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係わるカメラは、被写体像の位相差によりデフォーカス量を求め、該デフォーカス量に基づいて合焦検出を行なう第１の合焦検出手段と、撮像光学系を動かしながら得られる撮像素子からの出力画像信号中の高周波成分の大きさにより合焦検出を行なう第２の合焦検出手段と、前記第１の合焦検出手段と前記第２の合焦検出手段の双方により合焦検出が可能な撮影視野内の第１の領域と、前記第２の検出手段により合焦検出が可能であって、前記第１の検出手段により合焦検出ができない撮影視野内の第２の領域とを具備し、合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合、前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づく位置から前記撮像光学系を動かすことによって、前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする。

また、この発明に係わるカメラにおいて、合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第１の領域に存在する場合には、前記主たる被写体が存在する前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする。

また、この発明に係わるカメラにおいて、合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合には、前記主たる被写体が存在する前記第２の領域に近接するところの前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする。

また、この発明に係わるカメラにおいて、合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第１の領域から前記第２の領域に移動した場合には、前記主たる被写体が存在していた前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする。

また、この発明に係わるカメラにおいて、合焦させようとする対象である主たる被写体の位置を検出する被写体位置検出手段をさらに具備することを特徴とする。

また、この発明に係わるカメラにおいて、合焦させようとする対象である主たる被写体の位置を指示する被写体位置指示手段をさらに具備することを特徴とする。

また、本発明に係わるカメラの制御方法は、被写体像の位相差によりデフォーカス量を求め、該デフォーカス量に基づいて合焦検出を行なう第１の合焦検出手段と、撮像光学系を動かしながら得られる撮像素子からの出力画像信号中の高周波成分の大きさにより合焦検出を行なう第２の合焦検出手段と、前記第１の合焦検出手段と前記第２の合焦検出手段の双方により合焦検出が可能な撮影視野内の第１の領域と、前記第２の検出手段により合焦検出可能であって、かつ前記第１の検出手段により合焦検出ができない撮影視野内の第２の領域とを具備するカメラを制御する方法であって、合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合、前記第１の合焦検出手段によるデフォーカス量を検出し、当該第１の合焦検出手段によるデフォーカス量の検出結果に基づく位置から前記撮像光学系を動かすことによって、前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする。

また、本発明に係わるプログラムは、上記の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明に係わる記憶媒体は、上記のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする。

本発明によれば、被写体がファインダーの視野内のどのような位置にあった場合でも、合焦スピードを速くし、すばやく被写体に合焦させることが可能となる。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の電子カメラの第１の実施形態の構成を示した図である。

図１において、１及び２は被写体を撮影するための撮影レンズであり、特に２はフォーカス（焦点調節）時に駆動させるフォーカスレンズである。３は被写体の輝度に応じて、被写体光量を調節する絞りである。４は撮影レンズ１、フォーカスレンズ２の撮影光軸である。５は撮影レンズ１及びフォーカスレンズ２を通過した光束を撮影光束とＡＦ（オートフォーカス）系への光束に分割するための光路分割手段であり、本実施形態ではハーフミラーである。６，７はそれぞれハーフミラー５で分割された光束の光軸である撮影光軸とＡＦ光軸である。８は撮影光束により被写体を撮像する撮像素子で、１０は撮像素子８への光量を時間的に規制するシャッタである。撮像素子８からのデータ読出し時にはシャッタ１０が閉じられる。このシャッタ１０は機械式シャッタである。９はハーフミラー５の透過光を受けて被写体までの距離を測定する第１の合焦検出手段であるところの公知の位相差測距装置（位相差ＡＦ装置）である。９ａはＡＦ光軸の方向を変えるＡＦミラーであり、本実施形態では全反射ミラーを使用している。９ｂはＡＦ光束の瞳を分割するためのセパレータレンズ、９ｃは位相差測距（位相差ＡＦ）を行うＡＦセンサーである。

図５は、本実施形態の電子カメラのブロック構成を示す図である。

図５において、１〜１０は図１で説明したとおりである。

前述のハーフミラー５で分割された光束の一方は撮像素子８に入る。そして、撮像素子８の出力は、撮像回路３０、Ａ／Ｄ変換器３１、静止画処理部３２を経てバッファメモリー３３に一旦格納される。画像を保存する時には、圧縮伸長部３４によりＪＰＥＧ圧縮してディスクドライブ３５によりディスク（記録媒体）３６に保存する。なお、ディスクドライブ３５とディスク３６を使用するかわりに、コンパクトフラッシュ（登録商標）カード、ＳＤカードなどの着脱自在な記録媒体を用いてもよい。

記録媒体３６からの出力は伸長されてバッファメモリー３３に格納された後にＶＲＡＭ（ビデオＲＡＭ）４２を経て、表示制御部４３により表示部（例えばＥＶＦ：電子ビューファインダー）４４に表示される。また、ＡＦセンサー９ｃからの出力はシステムコントローラ４６に入力され、ＡＦ制御部４５により位相差ＡＦ方式のＡＦ制御に用いられる。システムコントローラ４６のＡＦ制御部４５では、撮像素子８からの出力に基づき、コントラストＡＦ方式のＡＦ制御も行われる。

また、システムコントローラ４６はカメラ内の各部を制御し、電源釦４９のオンオフやレリーズボタン４１やズームボタン４８からの入力を受け付ける。レリーズボタン４１は電子カメラの撮影準備始動用のスイッチＳＷ１と撮影開始用のスイッチＳＷ２の２段スイッチ構造になっている。ズームボタン４８は電子カメラの焦点距離切替えを行う操作スイッチである。そして、位相差ＡＦ及びコントラストＡＦの結果により、ＡＦ制御部４５からモータドライバ１９、フォーカスモータ２１を介して、フォーカスレンズ２を制御する。また、ズームボタン４８の操作に応じてシステムコントローラ４６によりモータドライバ３９、モータ４０を介して焦点距離切替えに係わる撮影レンズ１を制御する。この時、撮影レンズ１の位置は焦点距離検出部４７によりシステムコントローラ４６に送られるので、常に撮影レンズの焦点距離が検出されている。５０は撮影者が主被写体の位置を指示する指示部である。

図２は、従来から知られる位相差ＡＦ方式の焦点調節原理の説明図である。

図２において、９ｂは撮影レンズ１からの光束を光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２に集光させるセパレータレンズである。図２（ａ）は合焦時のレンズ位置とセンサー出力を示しており、合焦時にそれぞれの光電変換素子列９ｄ１と９ｄ２上の中央部に結像するように光学系および光電変換素子列の位置を調節すると、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すごとく撮影レンズ１が前ピンまたは後ピンに移動した場合、光電変換素子列９ｄ１、９ｄ２上の結像位置も互いに逆方向に移動し、光電変換素子列の両端に移動する。従って、この時の結像位置のズレ量とズレ方向を検知、演算し、フォーカスモータにフィードバックさせると位相差ＡＦ方式の合焦動作を実行することができる。

次に図３は、本実施形態における位相差ＡＦ方式の動作および構成を示したブロック図である。

光電変換素子列９ｄ１と９ｄ２（図２参照）を配置したＡＦセンサー９ｃは出力がある一定値に達するか、もしくはマイコン２０により決められた所定時間以下（Ｔmax）になるまで蓄積を行い、蓄積が終了すると信号処理回路１５により量子化されシステムコントローラ４６に入力される。量子化された量子情報はズレ量算出の演算を行い、デフォーカス量Ｄｆとして正規化される。正規化されたデフォーカス量Ｄｆはモータ駆動量変換部１７により、その値に応じて必要な量だけフォーカスモータ２１を駆動し、フォーカスレンズ２を合焦位置へと導く。このようにして一旦合焦すると、被写体が移動しない限り合焦状態を維持することになる。つまり、この合焦状態が維持されているかどうかを検出するには、所定時間間隔でこの合焦状態がどう変化しているかを常時検知することになる。このようにすることで、被写体が移動しているか否かを検出することができる。

図４Ａに撮像素子の撮影領域の概略図を示す。

本実施形態では読出し動作の高速化のために、必要な読出し領域のみ通常の速さで読み出し、それ以外は高速に読み出す掃出し転送を行う。２５が、通常読出し転送領域、２６及び２７が、それぞれ前半および後半の高速読出し転送領域となっている。このようにして必要な読出し領域以外を高速に掃出すことで、部分読出し動作の高速化を行うことができる。

図４Ｂ及び図４Ｃは撮影領域、位相差ＡＦ方式の測距領域及びコントラストＡＦ方式の測距領域の関係を示した図である。

図４Ｂは撮影領域Ａの中の位相差ＡＦ可能なポイントＰ１〜Ｐ１１の位置を示している。図４Ｂのように、位相差ＡＦでは撮影領域に対して測距できる領域が限られているので、位相差ＡＦのＰ１〜Ｐ１１までの位置に合焦させたい主被写体がない場合は、位相差ＡＦでは合焦させることができない。

図４Ｃは撮影領域Ａの中のコントラストＡＦ可能な領域Ａ１〜Ａ３５の位置を示している。図４Ｃのように、コントラストＡＦでは撮影領域に対してほぼすべての領域で測距できる。従って、位相差ＡＦができる領域もできない領域もすべてカバーしているので、どこに主被写体があっても合焦させることができる。

図６は、本実施形態の電子カメラの動作を示すメインフローチャートである。

電源釦４９をオンすると（ステップＳ１）各種ＳＷの検出を行う（ステップＳ２）。レリーズスイッチ４１は２段のスイッチになっており、撮影者がレリーズスイッチ４１を押し込むと最初に第１段目のスイッチであるＳＷ１がオンし、撮影のための各種準備が行われる。更にレリーズスイッチ４１を押し込むとＳＷ１の奥のＳＷ２がオンし、撮影操作が開始される。

レリーズスイッチ４１のＳＷ１がオンしたか否かを検出し（ステップＳ３）、ＳＷ１がオンしていなければステップＳ２に戻る。ＳＷ１がオンしていた場合、撮像素子８により測光（ステップＳ４）を行い、この測光値に応じて絞りの調節を行うための絞り値を決め（ステップＳ５）、撮影レンズ１，２の絞り３を制御する。

次に撮影レンズ１,２の焦点距離検出部４７により焦点距離の検出を行う（ステップＳ６）。そして、主被写体位置が撮影画面のどの位置にいるのかの検出を行う（ステップＳ７）。この主被写体位置の認識は、位相差ＡＦの各測距ポイントで常に測距を行い、常に近距離の被写体位置を認識して主被写体位置と判断しても良い。また、撮像素子の出力から形状認識と動きとを検出し、それぞれの情報から画面内における被写体の形状、位置の変化を予測し、この予測結果に応じて焦点検出領域の形状、位置を決定する等の方法が既に知られているので、ここでは、その点に関しての詳細な説明は省略する。

主被写体が位相差ＡＦの領域内にあるか否かの判別を行い（ステップＳ８）、位相差ＡＦ領域内にある場合は位相差ＡＦルーチン（ステップＳ９）に進む。位相差ＡＦルーチンに関しては図７を用いて後述する。

位相差ＡＦで合焦したか否かの判断を行い（ステップＳ１０）、合焦していない場合は位相差ＡＦルーチン（ステップＳ９）に戻る。位相差ＡＦ合焦判断（ステップＳ１０）で合焦している場合は、位相差ＡＦで合焦した場合の合焦レンズ停止位置を記憶しておく（ステップＳ１１）。

再度、主被写体位置の検出を行い（ステップＳ１２）、ステップＳ８での主被写体位置と同じ位置にあるか否かの判定（ステップＳ１３）を行う。同じ位置に主被写体がある場合は、ＴＶ−ＡＦ（コントラストＡＦ）のルーチン（ステップＳ１４）に進み、ＴＶ−ＡＦの結果が合焦でなければステップＳ２に戻り、その後の流れを再度実施する（ステップＳ１５、Ｎｏ）。

前述の主被写体が位相差ＡＦの領域内にあるか否かの判別（ステップＳ８）で位相差ＡＦ領域内に主被写体がない場合、直前に行った位相差ＡＦの合焦レンズ位置の取出しを行う（ステップＳ１６）。直前に位相差ＡＦを行っていない場合は、初期値を取出すことになる。位相差ＡＦの合焦レンズ位置を取出し、位相差ＡＦルーチンからのコントラスト情報や撮影レンズ１,２の絞り値及び焦点距離値に応じてＴＶ−ＡＦのスキャン範囲を設定するスキャン範囲設定ルーチン（ステップＳ１７）に進む。このスキャン範囲設定ルーチンに関しては図８を用いて後述することとする。ＴＶ−ＡＦのレンズスキャン範囲を元に、ＴＶ−ＡＦルーチンに進み（ステップＳ１８）、ＴＶ−ＡＦを行う。

ＴＶ−ＡＦの結果、フォーカスレンズ２の合焦位置が特定できれば、合焦表示を行う（ステップＳ１９）。

次に、前述のレリーズスイッチ４１のＳＷ２がオンしていない場合はステップＳ２に戻り、再度その後の流れを実施する（ステップＳ２０、Ｎｏ）。ＳＷ２がオンしていた場合（ステップＳ２０、Ｙｅｓ）は、露光制御（本撮影）を行い（ステップＳ２１）終了する。

図７は、本実施形態における位相差ＡＦルーチンを示すフローチャートである。

図７において、測距動作がスタートすると、ＡＦセンサ９ｃでの電荷蓄積を開始し（ステップＳ２１）、所定の電荷蓄積を終了すると（ステップＳ２２）、位相差方式によるデフォーカス量（Ｄｆ）を演算する（ステップＳ２３）。その演算結果に応じて前述のフォーカスレンズ２の駆動位置の算出を行う（ステップＳ８）。

図８は本実施形態のスキャン範囲設定ルーチンを示す図である。

ここで、このスキャン範囲設定ルーチンでは図６のステップＳ５で絞り値Ａ及びステップＳ６で焦点距離値Ｌが取り込まれている。また、ＴＶ−ＡＦ（コントラストＡＦ）のためのデータ取り込みのためのフォーカスレンズ２の移動刻み間隔をＢとする。

まず、スキャン範囲設定ルーチンがスタートすると前述の焦点距離値Ｌが所定値Ｌｏよりも小さい場合（ステップＳ２６、Ｙｅｓ）、焦点距離値から算出されるＴＶ−ＡＦのスキャン範囲ＷＬは移動刻みＢのｎ１倍に設定される（ステップＳ２７）。また、前述の焦点距離値Ｌが所定値Ｌｏ以上の場合（ステップＳ２６、Ｎｏ）、焦点距離値から算出されるＴＶ−ＡＦのスキャン範囲ＷＬは移動刻みＢのｎ２倍に設定される（ステップＳ２８）。この時、ｎ１とｎ２は異なる数値であり、ｎ１＞ｎ２である。つまり焦点距離が長い方が被写界深度が浅くなるので、ＴＶ−ＡＦで合焦を検出するためのスキャン範囲は狭くても検出が可能である。

次に、絞り値Ａ（Ｆナンバー）が所定値Ａｏよりも小さい場合（ステップＳ２９、Ｙｅｓ）、絞り値から算出されるＴＶ−ＡＦのスキャン範囲ＷＬは移動刻みＢのｎ３倍に設定される（ステップＳ３０）。また、前述の絞り値Ａが所定値Ａｏ以上の場合（ステップＳ２９、Ｎｏ）、絞り値Ａから算出されるＴＶ−ＡＦのスキャン範囲ＷＡは移動刻みＢのｎ４倍に設定される（ステップＳ３１）。この時、ｎ３とｎ４は異なる数値であり、ｎ３＜ｎ４である。つまり絞り値Ａが小さい方が被写界深度が浅くなるので、ＴＶ−ＡＦで合焦を検出するためのスキャン範囲は狭くても検出が可能である。

次に、焦点距離値Ｌから決まったスキャン範囲ＷＬと絞り値Ａから決まったスキャン範囲ＷＡとを比較しＷＬ＞ＷＡの場合は（ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、ＴＶ−ＡＦの最終的なスキャン範囲Ｗをスキャン範囲の広いＷＬとする（ステップＳ３３）。また、スキャン範囲ＷＬとＷＡとを比較しＷＬ≦ＷＡの場合は（ステップＳ３２、Ｎｏ）、ＴＶ−ＡＦの最終的なスキャン範囲Ｗをスキャン範囲の広いＷＡとする（ステップＳ３４）。そして、このスキャン範囲Ｗからフォーカスレンズ２の移動すべき絶対位置を算出し（ステップＳ３５）、メインフローチャートに戻る（ステップＳ３６）。

図９はＴＶ−ＡＦルーチンのフローチャートを示している。

ＴＶ−ＡＦルーチンがスタートすると、まず露光準備のためとＴＶ−ＡＦを行うために測光を行う（ステップＳ４０）。次にモータ駆動の回転方向Ｒを設定する。前述の位相差ＡＦでフォーカスレンズ２を駆動した方向Ｒｏと逆回転をフォーカスモータ２１の回転方向Ｒに設定する（ステップＳ４１）。このフォーカスモータ２１の回転方向でフォーカスレンズ２を駆動開始する。逆回転でフォーカスモータ２１を回転させ、位相差ＡＦルーチンで検出した合焦レンズ位置を中心にＴＶ−ＡＦのスキャン範囲が設定されるので、この両者からＴＶ−ＡＦのスキャンを開始する端点を算出し、その位置までフォーカスレンズ２を移動させる。これについては図１０を使って説明を行う。

図１０は図６のＴＶ−ＡＦルーチンのフォーカス駆動の動きを示す図である。図１０の横方向はフォーカスレンズ２の位置を示している。ａの位置は図６のステップＳ９で位相差ＡＦを行う前のフォーカスレンズ２の位置を示している。まず、ａの位置にフォーカスレンズ２があり、ステップＳ９で前述の位相差ＡＦルーチン（図７）に進み、図７の位相差ＡＦルーチンを実施する。ステップＳ９で位相差ＡＦによるデフォーカス量から位相差ＡＦでの合焦位置に相当するフォーカスレンズ２の位置がｂの位置であることが検出される。このフォーカスレンズ２の位置がステップＳ１１で記憶される。この記憶された、フォーカスレンズ位置がステップＳ１６の位相差ＡＦ合焦レンズ位置取出しに利用される。検出されたｂの位置とスキャン範囲Ｗから端点ｃの位置が計算できる。つまり、ｂの位置からＡ＝Ｗ／２だけ戻った位置が端点ｃの位置になる。これは、位相差ＡＦを実施するポイントの数が１ポイントの場合である。

位相差ＡＦを行うポイントの数が複数ある場合について、図１１を使って説明を行う。位相差ＡＦを行うポイントがＰ５及びＰ８の２ポイントであった時に、Ｐ５及びＰ８の位相差ＡＦの合焦レンズ停止位置がｆ及びｇであるとする。停止位置ｆと停止位置ｇとの間をＴとする。この場合、ＴＶ−ＡＦスキャン範囲Ｗｔは、Ｗｔ＝２×Ｗ／２＋Ｔになり、このＷｔの範囲をスキャンすることになる。その後の図１１の他の動きは図１０と同じである。

フォーカスモータ２１を逆回転させて、スキャン範囲Ｗの端点ｃの位置までフォーカスレンズ２を移動させる（ステップＳ４１〜ステップＳ４３）。この動作が（４）である。次にフォーカスモータ２１を正回転させて（ステップＳ４４）、フォーカスレンズ２に（５）の動作を行わせる。（５）の動作の途中の黒丸●の位置で撮像素子８への露光を行い、フォーカスレンズ２を移動させ、ステップＳ４５〜ステップＳ４９を黒丸●の数だけ繰り返す。これを前述のスキャン範囲内で行い、スキャン範囲内かどうかの判別を行う（ステップＳ５０）。ここで、黒丸●同士の間隔は図８のフローチャート中の移動刻み間隔Ｂを示している。上記の複数の露光データを参照して、このスキャン範囲の中で高コントラストの位置を算出し、フォーカスモータ２１を逆転させ（ステップＳ５１）、（６）の動作を行う。つまり、高コントラストの位置へフォーカスレンズ２を移動させる（ステップＳ５２）。この高コントラストの位置がＴＶ−ＡＦにより検出された合焦位置ｅを示している。

以上のように、主被写体の位置が位相差ＡＦが出来ない範囲にある場合は、主被写体の直前の位相差ＡＦの測距情報を参考にして、コントラストＡＦのレンズスキャン範囲を決定し、コントラストＡＦのスキャン範囲を少なくすることで、少しでも合焦スピードを速くすることが可能となる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では第１の実施形態と異なるところのみの説明を行う。

図１２において、第１の実施形態の動作を示す図６と同じ動作には同じステップ番号を付して説明を省略する。

図１２中のステップＳ２とステップＳ３の間にステップＳ１０５を追加しているが、これは主被写体がどの位置にあるのかを事前にカメラ使用者が指示するステップを示している。本実施形態では、主被写体がどの位置にあるのかを事前にカメラ使用者が指示できる指示部を搭載している。即ち、表示部４４を見ながら指示部５０により被写体の指示を行うものである。

次に図中のステップＳ１００からステップＳ１０３までの説明を行う。ステップＳ８で主被写体位置が位相差ＡＦ領域内に無かった場合、ＴＶ−ＡＦを行う前にその主被写体位置近傍の位相差ＡＦでの測距情報を参考にするために、どの測距ポイントを参考にするかを決める必要がある。そこで、ステップＳ１００で主被写体に近い位相差ＡＦポイントの決定を行う。次に、ステップＳ１００で決めた位相差ＡＦポイントの全てで位相差ＡＦを実施する（ステップＳ１０１）。但し、この位相差ＡＦを実施するポイントは、１ポイントでも複数ポイントでもどちらでも良い。それぞれの主被写体の位置に応じて、ポイントの数を切替えても良い。図１３は撮影画面と各測距手段の測距領域を示している。図１３は撮影領域と測距領域を示す図である。例えば図１３中で主被写体（図中●の位置）がＴＶ−ＡＦ領域Ａ１３の領域にあった場合に、それに近い位相差ＡＦポイントとしてＰ５及びＰ８を選択し、このポイントでの位相差ＡＦの測距情報を元に、ＴＶ−ＡＦのスキャン範囲を設定する（ステップＳ１０２）。そして、設定されたレンズのスキャン範囲に基づいて、ＴＶ−ＡＦルーチンへと進み、コントラストＡＦを行う（ステップＳ１０３）。その後、第１の実施形態でも記載のステップＳ１５の合焦判定へと進み、その後のフローチャートの動作を行なう。

以上のように、主被写体の位置が位相差ＡＦが出来ない範囲にある場合は、主被写体の近傍の位相差ＡＦの測距情報を参考にして、コントラストＡＦのレンズスキャン範囲を決定し、コントラストＡＦのスキャン範囲を少なくすることで、少しでも合焦スピードを速くすることが可能となる。

したがって、上記本願内容は、撮影レンズを通った被写体像の位相差からデフォーカス量を算出して合焦状態を検出するＡＦ方式と、撮像素子からの出力に基づくコントラストＡＦ方式との対応との関係に限られない。２つの異なる方式、特に位相差ＡＦ（撮影レンズの通過に拠らず）と、コントラストＡＦ（撮像素子からの出力によらず）との合焦状態の検出領域との視野領域に対する同一領域、相違領域に着目したものである。

以上説明したように、上記の実施形態によれば、撮像素子と撮像素子に撮影光束を導く撮像光学系と撮影光束の第１の光束の瞳分割の像によりデフォーカス量を求め、デフォーカス量に基づいて合焦検出を行う第１の合焦検出手段と、撮影光束の第２の光束で撮影素子に出力画像を取り込み、出力画像の高周波成分が最大になるように撮影光学系の合焦検出を行う第２の合焦検出手段と、撮影視野内に第１の領域及び第２の領域とを有し、第１の領域においては第１の合焦検出手段及び第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域においては第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域での合焦検出を行う場合には、直前に得られた第１の領域での合焦検出結果に基づいて第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行うものであり、直前の第１の領域での合焦検出結果を参照するので第２の合焦検出の合焦制御範囲が限定でき、合焦時間短縮が可能である。

また、撮像素子と前記撮像素子に撮影光束を導く撮像光学系と撮影光束の第１の光束の瞳分割の像によりデフォーカス量を求め、デフォーカス量に基づいて合焦検出を行う第１の合焦検出手段と、撮影光束の第２の光束で撮影素子に出力画像を取り込み、出力画像の高周波成分が最大になるように撮影光学系の合焦検出を行う第２の合焦検出手段と、撮影視野内に第１の領域及び第２の領域とを有し、第１の領域においては第１の合焦検出手段及び第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域においては第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域での合焦検出を行う場合には、第２の領域に近接した単独あるいは複数の第１の領域で得られた合焦検出結果に基づいて第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行うもので、近接の単独あるいは複数の第１の領域での合焦検出結果を参照するので第２の合焦検出の合焦制御範囲が限定でき、合焦時間短縮が可能である。

また、撮像素子と撮像素子に撮影光束を導く撮像光学系と撮影光束の第１の光束の瞳分割の像によりデフォーカス量を求め、デフォーカス量に基づいて合焦検出を行う第１の合焦検出手段と、撮影光束の第２の光束で撮影素子に出力画像を取り込み、出力画像の高周波成分が最大になるように撮影光学系の合焦検出を行う第２の合焦検出手段と、撮影視野内の主被写体の位置を検出する主被写体検出手段と、撮影視野内に第１の領域及び第２の領域とを有し、第１の領域においては第１の合焦検出手段及び第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域においては第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、主被写体が第１の領域にある場合は、第１の合焦検出手段での合焦検出を行い、次に第２の領域に移動した場合には、第１の合焦検出手段で得られた合焦検出結果に基づいて第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行うもので、直前の第１の領域での合焦検出結果を参照するので第２の合焦検出の合焦制御範囲が限定でき、合焦時間短縮が可能である。

また、撮像素子と撮像素子に撮影光束を導く撮像光学系と撮影光束の第１の光束の瞳分割の像によりデフォーカス量を求め、フォーカス量に基づいて合焦検出を行う第１の合焦検出手段と、撮影光束の第２の光束で撮影素子に出力画像を取り込み、出力画像の高周波成分が最大になるように撮影光学系の合焦検出を行う第２の合焦検出手段と、撮影視野内の主被写体の位置を検出する主被写体検出手段と、撮影視野内に第１の領域及び第２の領域とを有し、第１の領域においては第１の合焦検出手段及び第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域においては第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、主被写体が第２の領域にある場合には、第２の領域に近接した単独あるいは複数の第１の領域の第１の合焦検出手段の合焦検出結果に基づいて第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行うもので、近接の単独あるいは複数の第１の領域での合焦検出結果を参照するので第２の合焦検出の合焦制御範囲が限定でき、合焦時間短縮が可能である。

また、撮像素子と撮像素子に撮影光束を導く撮像光学系と撮影光束の第１の光束の瞳分割の像によりデフォーカス量を求め、デフォーカス量に基づいて合焦検出を行う第１の合焦検出手段と、撮影光束の第２の光束で撮影素子に出力画像を取り込み、出力画像の高周波成分が最大になるように撮影光学系の合焦検出を行う第２の合焦検出手段と、撮影視野内の主被写体の位置を検出する主被写体検出手段と、撮影視野内に第１の領域及び第２の領域とを有し、第１の領域においては第１の合焦検出手段及び第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、第２の領域においては第２の合焦検出手段による合焦検出が可能で、撮影視野内の主被写体を指示する指示手段を有し、指示手段により指示された主被写体が第２の領域にある場合には、第２の領域に近接した、第１の領域の第１の合焦検出手段の合焦検出結果に基づいて第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行うもので、指示された領域で第２の合焦検出の合焦制御範囲が限定できるので合焦時間短縮が可能である。

（他の実施形態）
また、各実施形態の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した手順に対応するプログラムコードが格納されることになる。

本発明の電子カメラの第１の実施形態の構成を示した図である。 従来から知られる位相差ＡＦ方式の焦点調節原理の説明図である。 本発明の実施形態における位相差ＡＦ方式の動作および構成を示したブロック図である。 撮像素子の撮影領域を示す概略図である。 撮影領域と位相差ＡＦの測距領域を示す図である。 撮影領域とコントラストＡＦの測距領域を示す図である。 本発明の実施形態における電子カメラのブロック構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態の電子カメラの動作を示すメインフローチャートである。 位相差ＡＦルーチンを示すフローチャートである。 スキャン範囲設定ルーチンを示すフローチャートである。 ＴＶ−ＡＦルーチンのフローチャートである。 ＴＶ−ＡＦのフォーカス駆動の動きを示す図である。 ＴＶ−ＡＦのフォーカス駆動の動きを示す図である。 本発明の第２の実施形態の電子カメラの動作を示すメインフローチャートである。 撮影領域と測距領域を示す図である。

符号の説明

１ 撮影レンズ
２ フォーカスレンズ
３ 絞り
４ 撮影光軸
５ ハーフミラー
６ 撮影光軸
７ ＡＦ光軸
８ 撮像素子
９ 位相差ＡＦ装置
１０ シャッタ
１５ 信号処理回路
１９ モータドライバ
２１ フォーカスモータ
３０ 撮像回路
３１ Ａ／Ｄ変換器
３２ 静止画処理部
３３ バッファメモリー
３４ 圧縮伸長部
３５ ディスクドライブ
３６ ディスク
３９ モータドライバ
４０ モータ
４１ レリーズボタン
４２ ＶＲＡＭ
４３ 表示制御部
４４ 表示部（ＥＶＦ）
４５ ＡＦ制御部
４６ システムコントローラ
４８ ズームボタン
５０ 指示部

Claims (9)

1. 被写体像の位相差によりデフォーカス量を求め、該デフォーカス量に基づいて合焦検出を行なう第１の合焦検出手段と、
   撮像光学系を動かしながら得られる撮像素子からの出力画像信号中の高周波成分の大きさにより合焦検出を行なう第２の合焦検出手段と、
   前記第１の合焦検出手段と前記第２の合焦検出手段の双方により合焦検出が可能な撮影視野内の第１の領域と、
   前記第２の検出手段により合焦検出が可能であって、前記第１の検出手段により合焦検出ができない撮影視野内の第２の領域とを具備し、
   合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合、前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づく位置から前記撮像光学系を動かすことによって、前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とするカメラ。
2. 合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第１の領域に存在する場合には、前記主たる被写体が存在する前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
3. 合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合には、前記主たる被写体が存在する前記第２の領域に近接するところの前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
4. 合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第１の領域から前記第２の領域に移動した場合には、前記主たる被写体が存在していた前記第１の領域に対応する前記第１の合焦検出手段による検出結果に基づいて前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載のカメラ。
5. 合焦させようとする対象である主たる被写体の位置を検出する被写体位置検出手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカメラ。
6. 合焦させようとする対象である主たる被写体の位置を指示する被写体位置指示手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカメラ。
7. 被写体像の位相差によりデフォーカス量を求め、該デフォーカス量に基づいて合焦検出を行なう第１の合焦検出手段と、撮像光学系を動かしながら得られる撮像素子からの出力画像信号中の高周波成分の大きさにより合焦検出を行なう第２の合焦検出手段と、前記第１の合焦検出手段と前記第２の合焦検出手段の双方により合焦検出が可能な撮影視野内の第１の領域と、前記第２の検出手段により合焦検出可能であって、かつ前記第１の検出手段により合焦検出ができない撮影視野内の第２の領域とを具備するカメラを制御する方法であって、
   合焦させようとする対象である主たる被写体が前記第２の領域に存在する場合、前記第１の合焦検出手段によるデフォーカス量を検出し、当該第１の合焦検出手段によるデフォーカス量の検出結果に基づく位置から前記撮像光学系を動かすことによって、前記第２の合焦検出手段による合焦検出制御を行なうことを特徴とするカメラの制御方法。
8. 請求項７に記載の制御方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
9. 請求項８に記載のプログラムをコンピュータ読み取り可能に記憶したことを特徴とする記憶媒体。

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