JP3845620B2

JP3845620B2 - 自動焦点調整装置

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Publication number: JP3845620B2
Application number: JP2003076649A
Authority: JP
Inventors: 純二太田
Original assignee: Tamron Co Ltd
Current assignee: Tamron Co Ltd
Priority date: 2003-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2023-03-19
Also published as: JP2004286889A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に搭載され、特に、高輝度被写体に対しても合焦することができる自動焦点調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどに搭載される自動焦点調整装置には、ピントが合うときに、映像信号の高周波成分が増加する現象を利用して、高周波成分を画面の所定の領域で積分し、その積分値、すなわち焦点量が最大となる位置へレンズを駆動制御する方式が多く採用されている。図１１は従来の自動焦点調整装置の回路構成を示すブロック図である。
【０００３】
図１１に示すように、従来の自動焦点調整装置１００は、撮影レンズ１０１と、撮像素子１０２と、を備え、撮影レンズ１０１から取り込まれた被写体からの光を、撮像素子１０２の撮像面上に光学像を結像させる。この光学像は、撮像素子１０２によって電気信号に変換され、カメラ回路１０３へ供給される。カメラ回路１０３では、明暗の信号からなる輝度信号（Ｙ信号）が生成され、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１０４へ出力される。ＢＰＦ１０４では、入力されたＹ信号から高周波成分が抽出されて、積分器１０５へ出力される。積分器１０５では、高周波成分を整流して、所定の画面内で積分し、その積分値を焦点量としてマイクロコンピュータ１０６に出力する。
【０００４】
マイクロコンピュータ１０６では、焦点量が増加する方向の信号が生成され、モータドライバ１０７へ出力する。モータドライバ１０７は、撮影レンズ１０１に搭載されたモータ１０８を駆動する。このようにして、撮影レンズ１０１は、自動的にピントが合う方向に駆動され、オートフォーカス制御がおこなわれる。
【０００５】
しかし、図１１に示した従来の自動焦点調整装置１００では、高輝度の被写体が存在する場合、高周波成分の積分値である焦点量は、フォーカスした場合の増加量よりも面積が小さくなったことによる減少量のほうが大きくなり、フォーカスしたにもかかわらず、焦点量が減少するという逆転現象が生じることとなる。フォーカス制御は焦点量が増加する方向におこなわれるものであるから、撮影レンズ１０１が逆方向に駆動してしまうと合焦できないこととなる。この逆転現象を改善するため、以下のような提案がなされている。
【０００６】
たとえば、通常の被写体では焦点量が大きくなるような制御をおこない、高輝度の被写体が存在する場合には、高輝度被写体の画面上の面積を計測し、面積が小さくなる方向に制御する自動合焦点装置が開示されている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、高輝度被写体が存在する場合には、高周波成分の積分値ではなく、高周波成分のピーク値が最大となるように制御する焦点調節装置が開示されている（たとえば、特許文献２参照。）。
【０００８】
さらに、高周波成分を抽出するＢＰＦを複数備え、高輝度の被写体と判定した場合には、より高い高周波成分を抽出するＢＰＦを選択し、それから得られる焦点量によりフォーカス制御をする自動焦点調節装置が開示されている（たとえば、特許文献３参照。）。
【０００９】
また、傾斜検出回路によって高輝度領域を検出して、その部分の高周波成分を排除して焦点量を求め、その求めた焦点量によって制御するオートフォーカス装置が開示されている（たとえば、特許文献４参照。）。
【００１０】
さらに、画面を小エリアに分割し、各小エリアで高輝度成分の有無を検出し、存在する領域からの信号とその隣接する領域からの信号の供給を阻止して焦点量を求め、その焦点量によって制御する自動焦点整合装置が開示されている（たとえば、特許文献５参照。）。
【００１１】
また、画面を複数の小エリアに分割し、各小エリアで高輝度被写体の面積を求めてその面積に応じて重み付けをし、小エリアの高周波成分の積分値を補正して、各積分値を加えて焦点量を求め、その焦点量によって制御するオートフォーカスビデオカメラが開示されている（たとえば、特許文献６参照。）。
【００１２】
【特許文献１】
特開平５−２６０３６１号公報
【特許文献２】
特開２００１−１４１９８９号公報
【特許文献３】
特開平６−２０５２６８号公報
【特許文献４】
特開平１１−２３４５４９号公報
【特許文献５】
特開平１−１５７１７３号公報
【特許文献６】
特開平８−３２１９８５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した特許文献１では、複数の高輝度被写体がそれぞれ異なった距離に存在する場合には、それぞれの距離の中間距離に合焦するようにレンズを駆動制御してしまい、いずれの被写体もピンボケしてしまうという問題があった。
【００１４】
また、上述した特許文献２では、高周波成分のピーク値を積分して生成される焦点量で合焦させているが、合焦点付近の焦点量のカーブは緩やかであるためピントが甘くなり、高輝度被写体だけでなく通常の被写体も存在する場合、ピンボケが目立ってしまうという問題があった。
【００１５】
さらに、上述した特許文献３では、高輝度の被写体を検出して高い周波数帯域を持つＢＰＦに変えた場合でも、高倍率のズームレンズを用いると、焦点深度の深いテレ側ではピンボケしたときに像が大きくなって焦点量が増加する領域も大きくなるという問題があった。
【００１６】
また、上述した特許文献４では、高輝度領域を検出することとしているが、その部分の信号を除去してしまうため、高輝度被写体のみからなるシーンでは合焦することができないという問題があった。
【００１７】
さらに、上述した特許文献５では、高輝度被写体が存在する小エリアを除去してしまうため、上述した特許文献４と同様、高輝度被写体のみからなるシーンでは合焦することができないという問題があった。
【００１８】
上述した特許文献６では、ピンボケが大きくなるにしたがって、高輝度被写体に起因する高周波成分も大きくなるが、この高周波成分の大きさは高輝度被写体の面積に比例していないため、被写体によって過大に評価されたり過小に評価されたりして、補正後の焦点量の精度に問題があった。また、高周波成分には必ず遅延成分が含まれているが、補正計算には遅延成分を考慮して計算をおこなうことは、この特許文献６では困難であった。
【００１９】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、高輝度被写体が複数存在する場合、高輝度被写体と通常の輝度の被写体とが共存する場合、および高輝度被写体のみからなる場合であっても、適切に合焦することができる自動焦点調整装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる自動焦点調整装置は、撮影レンズを駆動制御して被写体に合焦する自動焦点調整装置であって、前記被写体から前記撮影レンズを介して入射された光によって光学像を結像させ、前記光学像を走査線ごとに走査して電気信号に変換する撮像素子と、前記光学像を走査した走査線ごとに変換された電気信号に基づいて、前記光学像の輝度を表す輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号が、予め設定された輝度レベル以上か否かを判定する判定手段と、前記輝度レベル以上であると判定された輝度信号に対応する走査線が前記光学像を通過する通過回数を、前記走査線ごとに計数する計数手段と、前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号から抽出される高周波成分を積分して第１の積分値を算出する第１の積分値算出手段と、前記第１の積分値算出手段によって算出された第１の積分値の合計値を、前記計数手段によって計数された通過回数の合計値で割って、第２の積分値を算出する第２の積分値算出手段と、前記第２の積分値が大きくなる方向に前記撮影レンズを駆動制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２１】
この請求項１の発明によれば、ピントがずれている高輝度被写体に対し、その輝度信号の波形の傾斜（立ち上がりおよび立ち下がり）にのみ依存した焦点量を算出することができる。
【００２２】
また、請求項２の発明にかかる自動焦点調整装置は、撮影レンズを駆動制御して被写体に合焦する自動焦点調整装置であって、前記被写体から前記撮影レンズを介して入射された光によって光学像を結像させ、前記光学像を走査線ごとに走査して電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子の撮像面を複数の領域に分割する分割手段と、前記光学像を走査した走査線ごとに変換された電気信号に基づいて、前記分割された領域内に結像された光学像の輝度を表す輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号が、予め設定された輝度レベル以上か否かを前記走査線ごとに判定する判定手段と、前記輝度レベル以上であると判定された輝度信号に対応する走査線が前記分割された領域内に結像された光学像を通過する通過回数を前記走査線ごとに計数するとともに、前記輝度レベル以上でないと判定された輝度信号に対応する走査線が前記分割された領域内に結像された光学像を通過する通過回数を１回として計数する計数手段と、前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号から抽出される高周波成分を積分して、前記分割された領域ごとに前記高周波成分の積分値を算出する第１の積分値算出手段と、前記第１の積分値算出手段によって算出された第１の積分値の合計値を、前記計数手段によって計数された通過回数の合計値で割って、第２の積分値を、前記分割された領域ごとに算出する第２の積分値算出手段と、前記第２の積分値算出手段によって算出されたすべての第２の積分値から、総積分値を算出する総積分値算出手段と、前記総積分値が大きくなる方向に前記撮影レンズを駆動制御する駆動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この請求項２の発明によれば、分割された領域ごとに、ピントがずれた高輝度被写体に対し、その輝度信号の波形の傾斜（立ち上がりおよび立ち下がり）にのみ依存した焦点量を算出することができる。
【００２４】
また、請求項３の発明にかかる自動焦点調整装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記高輝度レベルは、前記輝度信号が飽和する所定の飽和レベル近傍のレベルであることを特徴とする。
【００２５】
この請求項３の発明によれば、合焦すべき高輝度被写体を検出することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる自動焦点調整装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、第１実施の形態の自動焦点調整装置の回路構成を示す説明図である。
【００２７】
図１に示すように、この自動焦点調整装置１は、撮影レンズ２と、撮像素子３と、カメラ回路４と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５と、積分器６と、高輝度レベル設定器７と、コンパレータ８と、計数器１０と、除算器１１と、マイクロコンピュータ１２と、モータドライバ１３と、モータ１４と、から構成されている。
【００２８】
撮影レンズ２は、被写体からの入射光を受光して撮像素子３の撮像面上に光学像を結像させる。撮像素子３は、たとえばＣＣＤなどが用いられ、撮像面上に結像された光学像を走査することにより電気信号に変換して、カメラ回路４へ出力する。
【００２９】
カメラ回路４は、図２に示すように、輝度信号生成部１５と、飽和レベル処理部１６と、から構成されている。輝度信号生成部１５は、走査された光学像の電気信号を、一走査線ずつ輝度信号（たとえばＹ信号）に変換する。飽和レベル処理部１６は、あらかじめ所定の飽和レベル輝度値、たとえば図３（ｂ）に示す相対輝度値が１００パーセントとなる輝度値が設定されている。また、生成された一走査線ごとの輝度信号のうち、飽和レベル以上の信号をカットする。
【００３０】
ＢＰＦ５は、飽和レベル処理部１６から出力されてくる輝度信号の高周波成分を抽出し、積分器６に出力する。積分器６は、ＢＰＦ５から出力されてくる輝度信号の高周波成分を整流し、整流後の輝度信号を積分処理して積分値を出力する。
【００３１】
高輝度レベル設定器７は、輝度信号が高輝度であるか否かを判定するための高輝度レベルを設定する。この高輝度レベルは、図３（ｂ）に示す飽和レベル近傍、たとえば、相対輝度値７０パーセントから相対輝度値１３０パーセント程度に設定される。コンパレータ８は、飽和レベル処理部１６から出力されてくる輝度信号と、高輝度レベル設定器７によって設定された高輝度レベルと、を比較する。そして、一走査線ごとの輝度信号が高輝度レベル以上であると判定された場合、計数器１０に対し一パルス分の矩形波信号を出力する。
【００３２】
計数器１０は、コンパレータ８から出力されてきた矩形波信号の立ち上がりおよび立ち下がりの回数を計数する。すなわち、一矩形波信号につき、計数値ＮはＮ＝２となる。この矩形波信号の立ち上がりと立ち下がりは、輝度信号の立ち上がりと立ち下がりに対応する。これにより、走査線が、光学像を通過する回数（通過回数）Ｎを検出することができる。
【００３３】
除算器１１は、積分器６から出力されてくる積分値Ｓを、計数器１０から出力されてくる通過回数Ｎにより除算する。この除算した出力（積分値）を焦点量Ｆという。マイクロコンピュータ１２は、算出された焦点量Ｆが最大となるように、たとえば、山登りサーボ方式による自動焦点調整処理により、モータドライバ１３およびモータ１４を駆動制御する。
【００３４】
モータドライバ１３は、マイクロコンピュータ１２からの出力により、被写体が合焦するようにモータ１４を駆動させる。モータ１４は、モータドライバ１３からの駆動指令により撮影レンズ２を光軸方向に移動させる。
【００３５】
つぎに、図３〜図５を用いて本実施の形態の自動焦点調整装置１の焦点調整処理について説明する。図３は、高輝度被写体に合焦しているときの説明図である。図３（ａ）は、高輝度被写体の光学像Ｐを走査線Ｌ１〜Ｌ３により走査した説明図、図３（ｂ）は、走査線Ｌ２上の輝度信号Ｐ１を示す波形図、図３（ｃ）は、輝度信号Ｐ１の高周波成分を抽出した波形Ｐ２の波形図、図３（ｄ）は、図３（ｃ）の波形Ｐ２を整流した波形Ｐ３の波形図である。なお、図３（ｂ）では、飽和レベルＳＡは相対輝度値１００パーセント、高輝度レベルＨは相対輝度値９０パーセントに設定されている。
【００３６】
まず、図３（ａ）に示すように、撮像素子３に高輝度被写体が撮像されると、撮像面上にその光学像Ｐが結像される。この被写体の光学像Ｐはピンボケしていないため、この光学像Ｐを走査線Ｌ１〜Ｌ３によって走査すると、走査線Ｌ２のみが通過する。高輝度被写体の光学像Ｐを通過しない走査線Ｌ１、Ｌ３については、輝度信号は生成されないこととなる。
【００３７】
そして、図３（ｂ）に示すように、高輝度被写体の光学像Ｐを通過した走査線Ｌ２上の輝度信号Ｐ１の相対輝度値は、およそ３００パーセント程度にまで飽和している。この走査線Ｌ２を通過する光学像Ｐの輝度信号Ｐ１は、飽和レベル処理部１６にて設定された飽和レベルＳＡ以上となるため、図中一点鎖線で示す輝度値が、飽和レベル処理部１６によってカットされる。
【００３８】
このカットされた輝度信号Ｐ１のピーク値は、設定された高輝度レベルＨ以上、すなわち飽和レベルＳＡと一致するため、コンパレータ８から矩形波信号が１回出力され、その立ち上がりと立ち下がりを計数し、計数器１０の計数値がＮ＝２となる。これにより、走査線Ｌ２が光学像Ｐを通過したことを検出することができる。
【００３９】
一方、この輝度信号Ｐ１は、図３（ｃ）に示すように、ＢＰＦ５によって高周波成分が抽出された波形Ｐ２となる。この波形Ｐ２は、輝度信号Ｐ１の立ち上がりおよび立ち下がりが急峻であるため、高周波レベルの高いピーク波形となる。そして、この波形Ｐ２を整流すると図３（ｄ）に示す波形Ｐ３となる。そして、この波形Ｐ３を積分して積分値Ｓ（Ｓ＝Ｓ１×２）を得る。この値を計数値Ｎ＝２で除算することにより、焦点量Ｆ（Ｆ＝Ｓ１）を算出する。
【００４０】
つぎに、図３に示す被写体と同一被写体について、ピンボケした状態で撮像した場合について、図４および図５を用いて説明する。図４（ａ）は、ピンボケした被写体の光学像Ｑを走査線Ｌ０〜Ｌ４により走査した説明図、図４（ｂ）は、走査線Ｌ１、Ｌ３上の輝度信号Ｑ１、Ｑ２を示す波形図、図４（ｃ）は、輝度信号Ｑ１、Ｑ２の高周波成分を抽出した波形Ｑ３、Ｑ４の波形図、図４（ｄ）は、図４（ｃ）の波形Ｑ３、Ｑ４を整流した波形Ｑ５、Ｑ６の波形図である。
【００４１】
また、図５（ａ）は、ピンボケした被写体の光学像Ｑを走査線Ｌ０〜Ｌ４により走査した説明図、図５（ｂ）は、走査線Ｌ２上の輝度信号Ｑ７を示す波形図、図５（ｃ）は、輝度信号Ｑ７の高周波成分を抽出した波形Ｑ８の波形図、図５（ｄ）は、図５（ｃ）の波形Ｑ８を整流した波形Ｑ９の波形図である。
【００４２】
なお、図４（ｂ）および図５（ｂ）では、図３（ｂ）と同様、飽和レベルＳＡは相対輝度値１００パーセント、高輝度レベルＨは相対輝度値９０パーセントに設定されている。
【００４３】
図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、被写体はピンボケしているためその光学像Ｑも、図３（ａ）に示す光学像Ｐに比べて、撮像面上に大きく結像される。したがって、この光学像Ｑを走査線Ｌ０〜Ｌ４によって走査すると、走査線Ｌ１〜Ｌ３が光学像Ｑを通過する。高輝度被写体の光学像Ｑを通過しない走査線Ｌ０、Ｌ４については、輝度信号は生成されないこととなる。
【００４４】
そして、図４（ａ）および図５（ａ）に示すように、高輝度被写体の光学像Ｑを通過した走査線Ｌ１〜Ｌ３上の輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７の相対輝度値は、ピンボケしているため、図４（ｂ）および図５（ｂ）に示すように、およそ１５０パーセント程度に飽和している。この走査線Ｌ１〜Ｌ３を通過する光学像Ｑの輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７も、飽和レベル処理部１６にて設定された飽和レベルＳＡ以上となるため、図中一点鎖線で示す輝度値が、飽和レベル処理部１６によってカットされる。
【００４５】
このカットされた輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７のピーク値はともに、設定された高輝度レベルＨ以上、すなわち飽和レベルＳＡと一致するため、コンパレータ８から矩形波信号が３回出力され、その立ち上がりと立ち下がりを計数し、計数器１０の計数値がＮ＝６となる。これにより、走査線Ｌ１〜Ｌ３が光学像Ｐを通過したことを検出することができる。
【００４６】
一方、この輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７は、図４（ｃ）および図５（ｃ）に示すように、ＢＰＦ５によって高周波成分が抽出された波形Ｑ３、Ｑ４、Ｑ８となる。この波形Ｑ３、Ｑ４、Ｑ８は、図３（ｃ）に比べると、輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７の立ち上がりおよび立ち下がりがなだらかであるため、図３（ｃ）の波形Ｐ２に比べて高周波レベルの低いピーク波形となる。
【００４７】
そして、この波形Ｑ３、Ｑ４、Ｑ８を整流すると図４（ｄ）および図５（ｄ）に示す波形Ｑ５、Ｑ６、Ｑ９となる。そして、この各波形Ｑ５、Ｑ６、Ｑ９をそれぞれ積分して積分値Ｓ（Ｓ＝Ｓ２×２）を得る。
【００４８】
したがって、このピンボケした高輝度被写体の光学像Ｑでは、３本の走査線Ｌ１〜Ｌ３が通過しているため、合計した積分値Ｓ’は、Ｓ’＝３×（Ｓ２×２）＝Ｓ２×６となる。また、計数器１０が計数した通過回数Ｎの合計Ｎ’はＮ’＝６回となる。これにより、除算器１１により焦点量Ｆは、Ｆ＝（６×Ｓ２）／６＝Ｓ２となる。
【００４９】
ここで、図１１に示す従来の自動焦点調整装置１００では、ピントがあった被写体の光学像Ｐの焦点量Ｆは、走査線の通過回数によって除算されないため、Ｆ＝２×Ｓ１となり、ピンボケした被写体の光学像Ｑの焦点量Ｆも、走査線の通過回数によって除算されないため、Ｆ＝６×Ｓ２となるため、逆転現象が生じることとなる。
【００５０】
一方、本実施の形態では、計数器１０の通過回数Ｎによって積分値Ｓ１，Ｓ２を除算しているため、図３によって算出された焦点量Ｆ＝Ｓ１が、図４および図５によって算出された焦点量Ｆ＝Ｓ２よりも大きくなる。このことから、本実施の形態では、算出される焦点量Ｆは、高輝度被写体の光学像Ｐ、Ｑの大きさには関係なく、光学像Ｐ、Ｑから得られる輝度信号の波形の立ち上がりおよび立ち下がりの傾斜にのみ依存した信号となる。
【００５１】
この信号は、図３〜図５に示したように、焦点量は合焦により大きくなるため、ピントずれによって光学像の大きさが変化しても、焦点量が減少するという逆転現象が生じることはない。これにより、正確な焦点量によってフォーカス制御をおこなうことができる。
【００５２】
つぎに、第２実施の形態について説明する。本実施の形態は、撮像素子３の撮像面を複数に分割する例である。なお、第１実施の形態と同一構成には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５３】
図６に示すように、この自動焦点調整装置３０は、撮影レンズ２と、撮像素子３と、カメラ回路４と、ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）５と、積分器６と、高輝度レベル設定器７と、コンパレータ８と、計数器１０と、除算器１１と、マイクロコンピュータ１２と、モータドライバ１３と、モータ１４と、エリア信号発生器３１と、加算器３２と、から構成されている。
【００５４】
カメラ回路４は、エリア信号発生器３１に対し、輝度信号に関するタイミング信号を出力する。エリア信号発生器３１は、図７に示すように、撮像面３Ａを複数の小エリア、たとえば８×８＝６４分割にするエリア信号を積分器６に出力する。また、計数器１０にはタイミング信号を出力する。積分器６はエリア信号により制御され、ＢＰＦ５からの高周波成分を小エリアごとに積分して、除算器１１に出力する。同様に、計数器１０は、エリア信号発生器３１からのタイミング信号により、小エリアごとに計数する。これにより、計数器１０からは小エリアごとの計数値が除算器１１に出力される。
【００５５】
また、除算器１１も小エリアごとに演算処理を実行し、小エリアごとに算出した小エリア焦点量を加算器３２に出力する。加算器３２は、小エリアごとの小エリア焦点量を加算して、全エリアの焦点量（総焦点量）を算出する。
【００５６】
つぎに、図８および図９を用いて本実施の形態の自動焦点調整装置３０の焦点調整処理について説明する。図８および図９は、図７に示すように、隣接する２つの小エリアＤ１、Ｄ２内の各被写体についての焦点調整処理を示す説明図である。なお、図８（ａ）〜図８（ｄ）の左側は、図４と同一処理内容であり、図９（ａ）〜図９（ｄ）の左側は、図５と同一処理内容であるため、その説明を省略する。
【００５７】
図７、図８（ａ）および図９（ａ）に示すように、隣接する２つの小エリアＤ１、Ｄ２に、ピンボケした高輝度被写体の光学像Ｑと、通常輝度（たとえば相対輝度値が５０パーセント程度）の被写体の光学像Ｒと、が結像された場合、走査線Ｌ１および走査線Ｌ３上の輝度信号Ｑ１、Ｑ２、Ｒ１、Ｒ２は、図８（ｂ）に示すように出現し、図９（ｂ）に示すように、走査線Ｌ２上の輝度信号Ｑ７、Ｒ７は、図９（ｂ）に示すように出現する。
【００５８】
すなわち、通常輝度の輝度信号Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７の相対輝度値は、本例では５０パーセントであり、飽和レベルＳＡとなる相対輝度値１００パーセントに達しておらず、また、高輝度レベルＨとなる相対輝度値９０パーセントにも達していない。したがって、コンパレータ８では、矩形波信号が出力されず、計数器１０では計数されない。したがって、図８（ｃ）および図９（ｃ）に示すように、ＢＰＦ５によって高周波成分の波形Ｒ３、Ｒ４、Ｒ８を抽出し、図８（ｄ）および図９（ｄ）に示すように、その高周波成分の波形Ｒ３、Ｒ４、Ｒ８を整流して、波形Ｒ５、Ｒ６、Ｒ９を生成する。
【００５９】
この場合、図８および図９に示す小エリアＤ１内の光学像Ｑの焦点量Ｆ１は、走査線Ｌ１〜Ｌ３の通過回数Ｎが計数されているため、Ｆ１＝｛（Ｓ２×２）×３｝／６＝Ｓ２となる。一方、小エリアＤ２内の通常輝度の被写体の光学像Ｒについては、計数器１０の計数値は０となる。この場合は、計数値を１として除算器１１に出力する。除算器１１では、この小エリアＤ２の積分値Ｓ（Ｓ＝（Ｓ３×２）×３）と計数値Ｎ（Ｎ＝１）によって、小エリア焦点量Ｆ２＝｛（Ｓ３×２）×３｝／１＝Ｓ３×６を算出する。このあと、加算器３２により各小エリア焦点量が加算され、総焦点量ＦＴ（ＦＴ＝Ｆ１＋Ｆ２＝Ｓ２＋Ｓ３×６）を算出する。
【００６０】
なお、小エリアに分割しない場合は、小エリアＤ１と小エリアＤ２の全積分値Ｓ（Ｓ＝（Ｓ２×２＋Ｓ３×２）×３）を、小エリアＤ１の光学像Ｑを通過する走査線Ｌ１〜Ｌ３の通過回数Ｎ（Ｎ＝６）によって除算するため、焦点量Ｆは、Ｆ＝Ｓ２＋Ｓ３となり、上記の総焦点量ＦＴよりも小さくなる。
【００６１】
このように、撮像面３Ａを小エリアに分割することによって、小エリアＤ１、Ｄ２ごとに小エリア焦点量Ｆ１、Ｆ２を算出することができ、各小エリア焦点量Ｆ１、Ｆ２を合計した総焦点量ＦＴは、高輝度被写体の光学像Ｑと通常輝度の被写体の光学像Ｒとが混在する場合でも、ピンボケした光学像が広がることによる焦点量の逆転現象の発生を抑制することができる。
【００６２】
なお、上述したいずれの実施の形態においても、飽和レベルＳＡを相対輝度値１００パーセントとした場合、高輝度レベルの下限は相対輝度値９０パーセントに設定することとしたが、この高輝度レベルの下限の相対輝度値は、８０パーセント以上であれば充分高輝度被写体の輝度値を充足する。また、この場合の高輝度レベルの上限は、１００パーセント未満に設定するのが望ましい。特に、装置の温度変化により飽和レベルＳＡの設定にずれが生じるため、高輝度レベルの上限を９５パーセント程度に設定することにより、装置の温度変化によって飽和レベルＳＡに変動が生じても、高輝度被写体を検出することができる。
【００６３】
また、上述したいずれの実施の形態においても、カメラ回路４からコンパレータ８に出力される輝度信号は、飽和レベル処理部１６によって処理された輝度信号であったが、図１０に示すように、輝度信号生成部１５から出力された輝度信号を、飽和レベル処理部１６によって処理する前に、コンパレータ８に出力する構成としてもよい。
【００６４】
この場合、図３〜図５、図８および図９に示されている輝度信号の一点鎖線部分はカットされずに残されており、この輝度信号に対し、高輝度レベルを、相対輝度値１００パーセントまたはその近傍、たとえば１００パーセント〜１２０パーセント以内、好ましくは１００パーセント〜１１０パーセント、より好ましくは１００パーセント〜１０５パーセント以内に設定することとしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の自動焦点調整装置によれば、高輝度被写体が複数存在する場合、高輝度被写体と通常の輝度の被写体とが共存する場合、および高輝度被写体のみからなる場合であっても、ピンボケした光学像の大きさの変動に起因する焦点量の逆転現象を防止することができ、適切に合焦することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施の形態にかかる自動焦点調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１実施の形態にかかるカメラ回路の内部構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、ピントが合っている高輝度被写体の焦点調整処理を示す説明図である。
【図４】この発明の第１実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、ピンボケしている高輝度被写体の焦点調整処理を示す説明図である。
【図５】この発明の第１実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、ピンボケしている高輝度被写体の焦点調整処理を示す説明図である。
【図６】この発明の第２実施の形態にかかる自動焦点調整装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の第２実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、撮像素子の撮像面を分割した状態を示す説明図である。
【図８】この発明の第２実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、隣接する小エリアに結像された２つの光学像の焦点調整処理を示す説明図である。
【図９】この発明の第２実施の形態にかかる自動焦点調整装置において、隣接する小エリアに結像された２つの光学像の焦点調整処理を示す説明図である。
【図１０】カメラ回路の内部構成の変形例を示すブロック図である。
【図１１】従来の自動焦点調整装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１，３０自動焦点調整装置
２撮影レンズ
３撮像素子
３Ａ撮像面
６積分器（第１の積分値算出手段）
８コンパレータ（判定手段）
１０計数器（計数手段）
１１除算器（第２の積分値算出手段）
１２マイクロコンピュータ（駆動制御手段）
１５輝度信号生成部（輝度信号生成手段）
３１エリア信号発生器（分割手段）
３２加算器（総積分値算出手段）
Ｈ高輝度レベル
Ｌ０〜Ｌ４走査線
Ｐ、Ｑ、Ｒ光学像
Ｐ１、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ７、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７輝度信号

Claims

撮影レンズを駆動制御して被写体に合焦する自動焦点調整装置であって、
前記被写体から前記撮影レンズを介して入射された光によって光学像を結像させ、前記光学像を走査線ごとに走査して電気信号に変換する撮像素子と、
前記光学像を走査した走査線ごとに変換された電気信号に基づいて、前記光学像の輝度を表す輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号が、予め設定された輝度レベル以上か否かを判定する判定手段と、
前記輝度レベル以上であると判定された輝度信号に対応する走査線が前記光学像を通過する通過回数を、前記走査線ごとに計数する計数手段と、
前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号から抽出される高周波成分を積分して第１の積分値を算出する第１の積分値算出手段と、
前記第１の積分値算出手段によって算出された第１の積分値の合計値を、前記計数手段によって計数された通過回数の合計値で割って、第２の積分値を算出する第２の積分値算出手段と、
前記第２の積分値が大きくなる方向に前記撮影レンズを駆動制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする自動焦点調整装置。
撮影レンズを駆動制御して被写体に合焦する自動焦点調整装置であって、
前記被写体から前記撮影レンズを介して入射された光によって光学像を結像させ、前記光学像を走査線ごとに走査して電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子の撮像面を複数の領域に分割する分割手段と、
前記光学像を走査した走査線ごとに変換された電気信号に基づいて、前記分割された領域内に結像された光学像の輝度を表す輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号が、予め設定された輝度レベル以上か否かを前記走査線ごとに判定する判定手段と、
前記輝度レベル以上であると判定された輝度信号に対応する走査線が前記分割された領域内に結像された光学像を通過する通過回数を前記走査線ごとに計数するとともに、前記輝度レベル以上でないと判定された輝度信号に対応する走査線が前記分割された領域内に結像された光学像を通過する通過回数を１回として計数する計数手段と、
前記輝度信号生成手段によって生成された輝度信号から抽出される高周波成分を積分して、前記分割された領域ごとに前記高周波成分の積分値を算出する第１の積分値算出手段と、
前記第１の積分値算出手段によって算出された第１の積分値の合計値を、前記計数手段によって計数された通過回数の合計値で割って、第２の積分値を、前記分割された領域ごとに算出する第２の積分値算出手段と、
前記第２の積分値算出手段によって算出されたすべての第２の積分値から、総積分値を算出する総積分値算出手段と、
前記総積分値が大きくなる方向に前記撮影レンズを駆動制御する駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする自動焦点調整装置。
前記輝度レベルは、前記輝度信号が飽和する所定の飽和レベル近傍のレベルであることを特徴とする請求項１または２に記載の自動焦点調整装置。