JP2011150179A5 - - Google Patents
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上記目的を達成するために、本発明のオートフォーカス装置は、
フォーカスレンズ群と、該フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、該フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、撮像光学系を通過した光束による像を撮像する撮像手段と、被写体からの光束を用いて位相差方式により焦点を検出する焦点検出手段と、該撮像手段で撮像された撮像信号を用いてコントラスト情報を取得するコントラスト取得手段と、該コントラスト情報に基づいて合焦を判定する合焦判定手段と、を有する装置であって、該オートフォーカス装置はさらに、該焦点検出手段による焦点情報をもとに被写体の周期性パターンの有無を判定する周期性判定手段と、該フォーカスレンズ群の目標位置を設定する目標位置設定手段と、合焦点の方向を判定する合焦方向判定手段と、を備え、該周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、該合焦方向判定手段により合焦点の方向を判定し、該目標位置設定手段は該合焦点の方向の前記焦点検出手段による検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれか1つを該フォーカスレンズ群の目標位置として設定し、該フォーカス駆動手段は該フォーカスレンズ群を該目標位置に向けて駆動し、該合焦判定手段によって合焦を判定すること、を特徴とする。
フォーカスレンズ群と、該フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、該フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、撮像光学系を通過した光束による像を撮像する撮像手段と、被写体からの光束を用いて位相差方式により焦点を検出する焦点検出手段と、該撮像手段で撮像された撮像信号を用いてコントラスト情報を取得するコントラスト取得手段と、該コントラスト情報に基づいて合焦を判定する合焦判定手段と、を有する装置であって、該オートフォーカス装置はさらに、該焦点検出手段による焦点情報をもとに被写体の周期性パターンの有無を判定する周期性判定手段と、該フォーカスレンズ群の目標位置を設定する目標位置設定手段と、合焦点の方向を判定する合焦方向判定手段と、を備え、該周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、該合焦方向判定手段により合焦点の方向を判定し、該目標位置設定手段は該合焦点の方向の前記焦点検出手段による検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれか1つを該フォーカスレンズ群の目標位置として設定し、該フォーカス駆動手段は該フォーカスレンズ群を該目標位置に向けて駆動し、該合焦判定手段によって合焦を判定すること、を特徴とする。
オートフォーカス装置100に電源が入ると、レンズCPU130の処理は、ステップS101から処理を実行する。ステップS101において、レンズ制御部134は、フォーカス位置検出部114を通して、フォーカスレンズ群111の位置F(0)を取得する。
周期性パターンの判定例を示すサブルーチンのフローチャートを図6に示す。まず、ステップS171では、ステップS103で算出した合焦候補点数が2点以上であるかどうかを判定する。合焦候補点数が2点以上である場合はステップS172に進み、2点未満である場合はステップS177に進む。ステップS172およびステップS173では、各相関評価値の最小値と最大値をサーチし記憶する。次に、ステップS174に進み、ステップS172およびステップS173で得た相関評価値の最大値と最小値の差分を取り、これを相関評価値範囲として記憶する。そして、ステップS175に進み、相関評価値範囲を所定の閾値βで評価する。ステップS175において、相関評価値範囲が閾値β未満である場合は真と判定し、ステップS176に進む。ステップS175が偽である場合は、ステップS177に進む。ステップS176では、周期性パターンであるという結果を格納し、周期性パターン判定サブルーチンを終了する。ステップS177では、通常パターンであるという結果を格納し、周期性パターン判定サブルーチンを終了する。なお、βは任意であり、所定の値をあらかじめプログラムに書き込んでも良いし、不図示のボリュームやスイッチを設けて、外部からの指定・選択が可能な構成にしても良い。
ステップS122のサブルーチンを図8に示す。まず、ステップS191にて、ステップS121で判定した合焦方向を参照する。合焦方向が無限側である場合はステップS192に進み、合焦方向が至近側である場合はステップS196に進む。ステップS192では、インデックス変数jに1を設定し、ステップS194に進む。ステップS194では、デフォーカス量演算部133は、合焦候補点C(j)に対応するフォーカスレンズ群111の合焦候補位置F(j)を算出する。そして、F(0)とF(j)の位置関係を判定する。F(0)がF(j)よりも至近つまり真である場合は、ステップS195に進む。また、ステップS194が偽である場合は、ステップS193に進む。ステップS193では、インデックス変数jをインクリメントする。そしてステップS194から再び処理を実行する。ステップS196では、インデックス変数jに合焦候補数を設定する。つまり、図3のステップS103で算出した合焦候補点のうちの最後のインデックスとなる合焦候補点に該当するインデックスを変数jに設定することとなる。そして、ステップS197に進み、ステップS194と同様にF(j)を算出して、F(0)とF(j)の位置関係を判定する。F(0)がF(j)よりも無限である場合、つまり真である場合はステップS195に進み、偽である場合はステップS198に進む。ステップS198ではインデックス変数jをデクリメントし、ステップS197から再び処理を実行する。ステップS195では、インデックス変数jを近傍の合焦候補点として変数iに設定し、サブルーチンを終了する。
図12にフォーカスレンズ群111の軌跡を示す。図12は、横軸に時間軸をとり、縦軸にフォーカスレンズ群111の位置を示した。図12に示すように、各時刻T(0)からT(3)において、フォーカスレンズ群111の位置F(0)からF(3)に駆動し、コントラスト評価値V(0)からV(3)を取得している。ある合焦候補点において合焦ではないと判定した場合は、各合焦候補点におけるフォーカスレンズ群111の駆動速度を落とすことなく、即座に次の合焦候補点へフォーカスレンズ群111を駆動することが可能である。また、各合焦候補点間のデフォーカス量に応じて、フォーカスレンズ群111の駆動速度を可変としている。
周期性パターンを有する被写体の位相差を算出した場合、合焦候補点の位相差間隔は、単位を位相差センサの画素とすると、原理上2画素以上となる。また、フォーカスレンズ群の位置によって敏感度が異なるため、図12に示したように、合焦候補点間毎にデフォーカス量が異なる。よって、デフォーカス量が多い場合は、駆動可能な最大の速度でフォーカスレンズ群を駆動したとしても、次の合焦候補点へ駆動させる前に画像処理部141の映像更新周期を迎えてしまう可能性がある。すなわち、合焦候補点に該当するフォーカスレンズ群の位置でコントラスト評価を行うことが困難である場合がある。
そこで、合焦候補点以外で更新される映像のコントラスト評価値を利用することによって、近傍の合焦候補点が真の合焦点であるかを判定することが可能となる。
本実施例では、このような状況に適するオートフォーカスの方法について説明する。
そこで、合焦候補点以外で更新される映像のコントラスト評価値を利用することによって、近傍の合焦候補点が真の合焦点であるかを判定することが可能となる。
本実施例では、このような状況に適するオートフォーカスの方法について説明する。
このように、合焦候補点以外で更新される映像のコントラスト評価値を利用することによって、前後の合焦候補点が真の合焦点であるかを判定し、合焦位置までフォーカスレンズ群111を素早く駆動させることが可能である。
ステップS310では、合焦方向判定を行う。ステップS310のサブルーチンを図18に示す。まず、ステップS311において、コントラスト焦点演算部132はコントラスト評価値V(0)を算出する。次にステップS312に進み、デフォーカス量演算部133はフォーカスレンズを所定の量駆動するためのデフォーカス量を算出する。このデフォーカス量は任意であり、あらかじめプログラム等に書き込んでも良いし、オートフォーカス装置の光学条件に基づいて算出しても良い。そして、レンズ制御部134によってフォーカスレンズ群111を順方向に駆動する。本実施例では順方向の例として、フォーカスレンズ群111を至近側に駆動することとする。次に、ステップS313に進み、コントラスト焦点演算部132はコントラスト評価値V(0)’を算出する。そして、ステップS314に進み、コントラスト評価値V(0)とV(0)’を比較する。V(0)’>V(0)であればステップS315に進み、V(0)’≦V(0)であれば、ステップS316に進む。本実施例では、ステップS315では、合焦方向1は順方向つまり至近側となり、ステップS316では、合焦方向2は逆方向つまり無限側となる。このように合焦方向を決定し、合焦方向判定のサブルーチンを終了する。そして、図17のフローチャートのステップS122へ進む。
図21のステップS101からS103、S120からS122、およびS150は、実施例1と同様の処理を実行するため、説明を省略する。
次にステップS410に進み、コントラスト評価値による山登り判定を行う。ステップS410のサブルーチンを図22に示す。まず、図22のステップS411にて、コントラスト焦点演算部132は、画像処理部141から映像を取得し、フォーカスレンズ群111の位置F(i)−ΔFにおけるコントラスト評価値V(i)’を演算する。次に、ステップS412に進み、レンズ制御部134は、フォーカスレンズ群111を位置F(i)へ駆動する。次に、ステップS413に進み、ステップS411と同様に、フォーカスレンズ群111の位置F(i)におけるコントラスト評価値V(i)を演算する。さらに、ステップS414に進み、位置F(i)よりも所定の値オフセットした位置F(i)+ΔFへ、フォーカスレンズ群111を駆動する。そして、ステップS415へ進み、ステップS411やS413と同様に、フォーカスレンズ群111の位置F(i)+ΔFにおけるコントラスト評価値V(i)’’を演算する。
Claims (9)
- フォーカスレンズ群を含む撮像光学系と、
該フォーカスレンズ群の位置を検出するフォーカス位置検出手段と、
該フォーカスレンズ群を駆動するフォーカス駆動手段と、
該撮像光学系を通過した光束により被写体像を撮像する撮像手段と、
被写体からの光束を用いて位相差方式により焦点を検出する焦点検出手段と、
該撮像手段で撮像された撮像信号を用いてコントラスト評価値を取得するコントラスト取得手段と、
該コントラスト評価値に基づいて合焦を判定する合焦判定手段と、
を有するオートフォーカス装置であって、
該焦点検出手段による焦点情報をもとに被写体の周期性パターンの有無を判定する周期性判定手段と、
該フォーカスレンズ群の駆動の目標位置を設定する目標位置設定手段と、
合焦点の方向を判定する合焦方向判定手段と、
をさらに有し、
該周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、該合焦方向判定手段により合焦点の方向を判定し、該目標位置設定手段は該合焦点の方向の前記焦点検出手段による検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれか1つを該フォーカスレンズ群の目標位置として設定し、該フォーカス駆動手段は該フォーカスレンズ群を該目標位置に向けて駆動し、該合焦判定手段によって合焦を判定すること、
を特徴とするオートフォーカス装置。 - 前記目標位置設定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置におけるコントラスト評価値と、該フォーカスレンズ群の該位置とは異なる位置におけるコントラスト評価値とに基づいて、前記目標位置を、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置のいずれかに設定するか、前記合焦点の方向の端に設定するか、を切り替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装置。
- 前記フォーカス駆動手段は、前記コントラスト評価値が更新されるタイミングに、前記目標位置に到達するように、前記フォーカスレンズ群を任意の速度で駆動すること、を特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス装置。
- 前記周期性判定手段が被写体に周期性パターンがあると判定した場合、前記目標位置設定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置のうち、前記フォーカスレンズ群の位置より前記合焦点の方向でかつ該フォーカスレンズ群の位置に最も近い合焦候補位置に基づいて前記目標位置を設定する、ことを特徴とする請求項1に記載のオートフォーカス装置。
- 前記合焦判定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく合焦候補位置における前記コントラスト評価値を所定の閾値と比較して合焦か否かを判定する、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のオートフォーカス装置。
- 前記合焦判定手段は、前記焦点検出手段の検出に基づく合焦候補位置における前記コントラスト評価値と、該合焦候補位置の近傍における該コントラスト評価値とに基づいて合焦か否かを判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載のオートフォーカス装置。
- 前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の可動範囲のうち、前記フォーカスレンズ群の位置が該可動範囲の中点よりも無限側である場合は、合焦点の方向を至近側と判定し、前記フォーカスレンズ群の位置が該可動範囲の中点よりも至近側である場合は、合焦点の方向を無限側と判定する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオートフォーカス装置。
- 前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置が、前記焦点検出手段の検出に基づく複数の合焦候補位置よりも無限側である場合は、合焦点の方向を至近側と判定し、前記フォーカスレンズ群の位置が、前記焦点検出手段の検出に基づく該複数の合焦候補位置よりも至近側である場合は、合焦点の方向を無限側と判定する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオートフォーカス装置。
- 前記合焦方向判定手段は、前記フォーカスレンズ群の位置における前記コントラスト評価値と、前記フォーカスレンズ群とは別の位置におけるコントラスト評価値とに基づいて合焦点の方向を判定する、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載のオートフォーカス装置。
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