JP3851027B2 - オートフォーカス装置およびカメラ - Google Patents

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    • H04N5/225Television cameras ; Cameras comprising an electronic image sensor, e.g. digital cameras, video cameras, camcorders, webcams, camera modules specially adapted for being embedded in other devices, e.g. mobile phones, computers or vehicles
    • H04N5/232Devices for controlling television cameras, e.g. remote control ; Control of cameras comprising an electronic image sensor
    • H04N5/23212Focusing based on image signals provided by the electronic image sensor

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オートフォーカス装置およびカメラに関し、詳細には、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに使用されるオートフォーカス装置およびカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
デジタルカメラのオートフォーカス装置は、撮像素子から映像信号自体の高周波成分を焦点制御の評価に使用している。かかる方法は、本質的にパララックスが存在せず、また被写界深度が浅い場合や遠方の被写体に対しも、精度良く焦点を合わせられる等の優れた点が多い。しかも、オートフォーカス用の特別なセンサも不要で、機構的にも極めて簡単である。また、かかるデジタルカメラのオートフォーカス装置では、シャッタチャンスを的確に捉えるためにAF実行時間を短縮する技術が提案されている。
【0003】
例えば、特開平1−206141号公報のオートフォーカスカメラは、撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評価値として所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作を行うようにしたオートフォーカスカメラにおいて、フォーカスレンズを被写体距離の無限遠から至近点に亘って、比較的粗いステップで移動せしめ、この各ステップ毎の焦点評価値を得るサーチ手段と、前記サーチ手段によって得られる第1の最大焦点評価値と、該第1の最大焦点評価値の近傍に在り互いに隣接する焦点評価値間を補間し、補間焦点評価値を生成する補間焦点評価値を生成する補間手段と、補間手段によって得られた補間焦点評価値から第2の最大焦点評価値を判定する焦点評価値判定手段とを備えたものである。
【0004】
また、特開平3−204973号公報のオートフォーカスカメラは、撮像素子から得られる撮像映像信号の高域成分レベルを焦点評価値として所定期間毎に検出することによりオートフォーカス動作を行うようにしたオートフォーカスカメラにおいて、フォーカスレンズを被写体距離から至近点に亘って比較的粗いステップで移動せしめ、この各ステップ毎の焦点評価値を得る第1のサーチ手段と、前記第1のサーチ手段によって得られる第1の最大焦点評価値に対応する被写体距離の近傍まで前記フォーカスレンズを移動せしめた後、更に前記フォーカスレンズを前記被写体距離の近傍において微少ステップで移動せしめ、この各微少ステップ毎の焦点評価値から第2の最大評価値を得る第2のサーチ手段とを備えたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平1−206141号公報や上記特開平3−204973号公報のオートフォーカスカメラでは、条件によってはAF実行時間が長くなってしまうという問題がある。以下にその原因を説明する。
【0006】
通常電子カメラのAFでは、最初にフォーカスレンズを無限に移動してから、至近側にフォーカスレンズを駆動しながら、AF評価値をサンプリングしてAF評価値のピークを求める。ここで、無限近くの被写体に対して、上記特開平1−206141号公報や上記特開平3−204973号公報の方法を用いると、比較的粗いステップのAF評価値のピーク1を求めるために、合焦位置よりも至近側までフォーカスレンズを駆動してから、微少ステップでのAF評価値をサンプリングするために、ピーク1よりも無限側にフォーカスレンズを駆動してから、AF評価値のピーク2を求めるため、合焦位置よりも至近側までフォーカスレンズを駆動して合焦位置を求めてから、フォーカスレンズを合焦位置に駆動する。
【0007】
また、無限近くの被写体に対して、上記特開平1−206141号公報や上記特開平3−204973号公報の方法を用いると、フォーカス無限位置からAF評価値をサンプリングするにもかかわらず、比較的粗いステップと微少ステップの2回のAF評価値のサンプリングでは、フォーカスレンズの動作として微少ステップのAF評価値のサンプリングのために戻る動作が多い。このように、上記特開平1−206141号公報や上記特開平3−204973号公報の技術では必ずしもAF実行時間が短くならない要因がある。
【0008】
また、通常、ピークを求めるためには、少なくとも3個のサンプリングしたAF評価値が必要であり、2回のAF評価値サンプリングでは、合計少なくとも6個のサンプリングしたAF評価値が必要である。これが1回のAF評価値サンプリングが6回以下で合焦位置を求められる場合には、上述した要因が無くてもAF実行時間は短くならない。
【0009】
通常、3個のサンプリングしたAF評価値からピークを検出することは、ノイズ、偽ピークなどがあるため行われない。また、ピークを検出するために必要とするAF評価値のサンプリング数が多くなるほど、AF実行時間が短くならない場合が多くなる。
【0010】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、フォーカスレンズを合焦位置に駆動する時間を短縮してAF実行時間の短縮化を図ったオートフォーカス装置およびカメラを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明は、レンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、前記画像データをA/D変換してデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、デジタル画像データの輝度信号の高周波成分に基づいてAF評価値を出力するAF評価手段と、前記フォーカスレンズの位置を移動させながら前記AF評価手段により得られたAF評価値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のAF評価値のサンプリング結果に基づいて合焦位置を検出し、前記フォーカスレンズを合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段とを備え、前記フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第1のモードと、前記フォーカスレンズを粗いステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて概略の合焦位置を検出し、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、前記フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第2のモードとを有し、前記第1のモードと前記第2のモードとを選択可能としたものである。
【0012】
また、本発明は、レンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、前記画像データをA/D変換してデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、デジタル画像データの輝度信号の高周波成分に基づいてAF評価値を出力するAF評価手段と、前記フォーカスレンズの位置を移動させながら前記AF評価手段により得られたAF評価値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のAF評価値のサンプリング結果に基づいて合焦位置を検出し、前記フォーカスレンズを合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段と、前記AF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲を複数設定すると共に、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定する設定手段とを備え、前記設定手段で設定された順番に従って、設定された移動範囲で合焦位置の検出を行うものである。
【0013】
また、本発明は、レンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、前記画像データをA/D変換してデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、デジタル画像データの輝度信号の高周波成分に基づいてAF評価値を出力するAF評価手段と、前記フォーカスレンズの位置を移動させながら前記AF評価手段により得られたAF評価値をサンプリングするサンプリング手段と、前記サンプリング手段のAF評価値のサンプリング結果に基づいて合焦位置を検出し、前記フォーカスレンズを合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段と、前記AF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲を複数設定すると共に、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定する設定手段とを備え、前記フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第1のモードと、前記フォーカスレンズを粗いステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて概略の合焦位置を検出し、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、前記フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第2のモードとを有し、前記設定手段で設定された各移動範囲毎に前記第1のモードと前記第2のモードとを選択可能とし、前記設定手段で設定した順番に従って、設定した移動範囲で合焦位置の検出を行うものである。
【0014】
また、本発明は、前記第1のモードと前記第2のモードとを自動的に選択するものである。
【0015】
また、本発明は、焦点距離に応じて、前記第1のモードと前記第2のモードとを自動的に選択するものである。
【0016】
また、本発明は、記録画素数に応じて、前記第1のモードと前記第2のモードとを自動的に選択するものである。
【0017】
また、本発明は、絞り値に応じて、前記第1のモードと前記第2のモードとを自動的に選択するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るオートフォーカス装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0019】
図1は、本実施の形態に係るオートフォーカス装置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・メカシャッター等を含むメカ機構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、パルスモータドライバ131、パルスモータ132、パルスモータドライバ133、パルスモータ134、パルスモータドライバ135、パルスモータ136を具備して構成されている。なお、BUSはバスを示す。また、PCカードインタフェース112を介して着脱可能なPCカード150が接続されている。
【0020】
レンズユニットは、レンズ101系、絞り・メカシャッター等を含むメカ機構102からなる。レンズ系101は、バリフォーカルレンズからなり、フォーカスレンズ101aとズームレンズ101bとで構成されている。
【0021】
パルスモータドライバ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101aを光軸方向に移動させる。パルスモータドライバ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101bを光軸方向に移動させる。また、パルスモータドライバ135は、CPU121から供給される制御信号に従って、絞りやメカシャッターを駆動する。
【0022】
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。
【0023】
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。なお、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。
【0024】
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、色差信号(Cb、Cr)と輝度信号(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。また、上記IPP(Image Pre-Processor)107は、入力される画像データの輝度(Y)信号の高周波成分を抽出してAE評価値を算出してCPU121に出力し、また、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。DCT108およびコーダー(Huffman Encoder/Decoder)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、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。
【0025】
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。
【0026】
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、撮影動作、AF動作、自動露出(AE)動作、自動ホワイトバランス(AWB)調整動作等の制御を行う。
【0027】
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。
【0028】
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。また、表示部122には、AF条件を設定するためのAF条件設定画面やスーパーマクロモードを設定するための設定画面等の各種設定画面が表示され、ユーザーは操作部123を操作して各種設定を行う。
【0029】
上述のAF条件設定画面では、ユーザーが設定したAF条件でAFを行うマニュアル設定モードと、自動でAF条件を設定してAFを行う自動設定モードの選択が行われる。マニュアル設定モードが選択された場合には、フォーカスレンズ101aの移動範囲(撮影距離範囲)であるノーマル領域とマクロ領域の移動範囲の設定、及び設定された移動範囲でのAF評価値のサンプリングを行う先に行なう順番の設定が行われ、さらに、ノーマル領域、マクロ領域で各々粗調あり(第2モード)/粗調なし(第1モード)の設定が行われる。
【0030】
ユーザーにより、フォーカスレンズ101aのノーマル領域とマクロ領域の移動範囲が設定され、さらに、移動範囲が設定されたノーマル領域とマクロ領域とでAF評価値のサンプリングを行なう順番が設定されると、設定した順番にしたがって合焦位置の検出を行い、合焦位置が見つからなかった場合に、次の順番に設定した移動範囲で合焦位置の検出が行われる。
【0031】
また、粗調なしが選択された場合には、フォーカスレンズ101aを移動させて微少なステップ間隔(例えば、1AFステップ)でAF評価値をサンプリングし、サンプリングした複数のAF評価値からピーク位置を検出して合焦位置の検出が行われる。他方、粗調ありが選択された場合には、フォーカスレンズ101aを移動させて、粗いステップ間隔でAF評価値をサンプリングし、サンプリングした複数のAF評価値からピーク位置を検出して概略の合焦位置の検出が行われ、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、前記フォーカスレンズ101aを移動させて、微少なステップ間隔でAF評価値をサンプリングし、サンプリングした複数のAF評価値からピーク位置を検出して最終的な合焦位置の検出が行われる。
【0032】
自動設定モードが設定された場合には、撮影距離、焦点距離、設定画素数、および絞り値に応じて、ノーマル領域、マクロ領域で各々粗調あり(第2モード)/粗調なし(第1モード)が自動的に設定される。
【0033】
操作部123は、機能選択、撮影指示、表示部122の設定画面で各種設定を行うためのボタンや、記録する画質を選択するための画質選択キー等を備えている。この画質選択キーで高画質モードが選択された場合にはCCDの記録画素数が1800×1200に設定され、通常画質モードが選択された場合にはCCDの記録画素数が900×600に設定される。また、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。
【0034】
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。
【0035】
次に、パルスモータドライバ131、133、135について詳述する。図2は各パルスモータドライバを示す回路図、図3はパルスモータドライバの論理値表、図4はパルスモータドライバ内の動作概念図を示す。各パルスモータドライバは、図3に示す論理値表に従って入出力の関係が規定される。
【0036】
図3に示した真理値表に従い、各パルスモータドライバ131、133、135は、自回路のイネーブル信号を“L”(ロー)としている場合には、入力(IN1、2)はなく、待機状態となることから、出力(OUT1、2、3、4)はオフとなる。他方、イネーブル信号を“H”(ハイ)としている場合には、入力のIN1とIN2との論理関係から、出力のOUT1〜4がパルスモータの2相励磁の変化を生じさせる出力となる。
【0037】
つぎに、レンズ系101の制御について説明する。このレンズ系101は前述したように、バリフォーカルレンズであり、各焦点距離位置によりフォーカスレンズ101aの合焦位置が異なる。
【0038】
図5は、各撮影距離(無限、0.4m、0.078m)における各焦点距離(ズーム)位置zp1〜zp9とフォーカスレンズ101aを駆動するパルスモータ131の駆動パルスの関係を示す図である。同図においては、縦軸はフォーカスレンズ101aを駆動するパルスモータ132の駆動パルス数、横軸は焦点距離(ズーム)位置を示す。
【0039】
同図に示す如く、焦点距離(ズーム)位置がzp1とzp3の場合のみ、0.078mまでの合焦が可能となっている。焦点距離(ズーム)位置がzp1の場合は、撮影距離が無限〜0.078mまで連続的に合焦が可能に設定されている。また、焦点距離(ズーム)位置がzp3の場合は、撮影距離が無限〜0.078mまで連続的に合焦を行うとパルス数が多くなるため、AF実行時間上、スーパーマクロモードが設定された場合のみ、0.4m〜0.078mの合焦範囲とし、スーパーマクロモードが設定されていない場合には、無限から0.4mの合焦範囲とした。
【0040】
図6は、フォーカスレンズ101aを駆動するパルスモータ132の駆動パルス数と1AFステップの関係を示す図である。CCD103の設定画素数が1800×1200の場合には、微調時の場合には2パルス、粗調時の場合には6パルス(微調時の3倍)に設定されている。また、CCD103の設定画素数が1800×1200の場合には、微調時の場合には3パルス、粗調時の場合には9パルス(微調時の3倍)に設定されている。
【0041】
次に、合焦位置の決定方法について説明する。合焦位置はAF評価値に基づいて検出される。IPP107は、輝度信号をフィルタA(7次のバンドパスフィルタ)およびフィルタB(3次のバンドパスフィルタ)で抽出した高周波成分をAF評価値としてCPU121に出力する。より具体的には、CPU121は任意の移動量づつフォーカスレンズ101aを駆動しながらAF評価値をサンプリングし、CPU121はAF評価値の最大値または極大値のある位置(合焦ピーク)を求め、この合焦ピークを合焦位置と決定する。そして、決定した合焦位置までフォーカスレンズ101aを移動させる。
【0042】
AF評価値と合焦位置との関係を図7を参照して説明する。図7はAF評価値と合焦ピークとの関係を示す図である。同図において、横軸は撮影距離(至近から無限)、縦軸はAF評価値を示し、至近〜無限までのフィルタAとフィルタBによるAF評価値が示されている。同図に示す例では、AF評価値のピーク位置Pが合焦位置(合焦ピーク)となる。
【0043】
粗調と微調について図8を参照して説明する。図8は粗調と微調を説明するための説明図である。同図では、横軸は撮影距離(至近から無限)、縦軸はAF評価値を示し、至近〜無限までの粗調と微調のAF評価値が示されている。また、同図において、Tは1AFステップを示している。本実施の形態では、上述したように、合焦位置を検出する場合に粗調を行わない場合と、粗調を行う場合がある。粗調を行わない場合は、1AFステップ間隔でAF評価値をサンプリングして合焦位置を決定する。また、粗調を行う場合は、微調の場合よりも大きいサンプリング間隔でAF評価値をサンプリングしてゆき、概略の合焦位置を検出する。そして、概略の合焦位置の近傍付近を1AFステップ間隔でAF評価値をサンプリングし、最終的な合焦位置を決定する。即ち、粗調を行う場合は、粗調と微調の2段階になっている。
【0044】
続いて、ノーマル領域とマクロ領域について図9を参照して説明する。図9はノーマル領域とマクロ領域のサンプリング概念図である。同図では、ノーマル領域を粗調ありとし、マクロ領域を粗調なしとした場合を示しており、また、Aはマクロ領域に合焦位置がある場合のサンプリング軌跡、Bはノーマル領域に合焦位置がある場合のサンプリング軌跡を示している。
【0045】
ノーマル領域では、Bに示すように、AF評価値のサンプリング中に合焦ピークを検出しても、必ず各ズームポイントでのAFステップ数分全域をサンプリングする。また、マクロ領域では、Aに示すように、AF評価値のサンプリング中に合焦ピークを検出したところで、サンプリング途中でもサンプリングを終了する。これは、全領域のAF評価値をサンプリングした方が、偽合焦(偽ピーク)を防止し易いが、時間がかかるためかかる処理を行っている。同図に示す例では、ノーマル領域からマクロ領域の順番に合焦位置の検出を行っているが、前述したように、ユーザーの選択により逆の順番で合焦位置の検出を行っても良い。
【0046】
図10は、各ズーム位置(z1〜z9)における、撮影距離LとAFステップ数およびAFサンプリング時間の関係の一例を示す図である。近距離側では、AFステップ数およびAFサンプリング時間が大きくなっている。
【0047】
つぎに、設定画素数に応じて、ノーマル領域、マクロ領域、およびスーパーマクロ領域で粗調あり/粗調なしの設定を変更する場合(自動設定モード)について図11および図12を参照して説明する。
【0048】
図11は、設定画素数が900×600の場合の各ズーム位置(z1〜z9)と撮影距離(ノーマル領域、マクロ領域、スーパーマクロ領域)での粗調あり/粗調なしの設定例を示す。図12は、設定画素数が1800×1200の場合の各ズーム位置(z1〜z9)と撮影距離(ノーマル領域、マクロ領域、スーパーマクロ領域)での粗調あり/粗調なしの設定例を示す。図11および図12では、撮影距離1m〜無限をノーマル領域、1mよりも近距離をマクロ領域としている。上記各図に示すように、マクロ領域では、設定画素数が1800×1200の場合と900×600の場合で粗調あり/粗調なしの設定は同じになっている。他方、ノーマル領域では、ズーム位置がz6〜z9の場合に、設定画素数が1800×1200の場合には粗調あり、900×600の場合には粗調なしに設定されている。この条件(ノーマル領域、ズーム位置z6〜z9)では、設定画素数が1800×1200の場合には粗調ありの方がAF実行時間を短縮できる。
【0049】
つぎに、AF実行時間の短縮について、図13〜図16を参照して説明する。図13〜図16は、ズーム位置がz9(テレ)で、撮影距離0.4m(至近)の場合のタイミングを示す。また、図13〜図16において、FMEはパルスモータドライバ131のイネーブル信号、FPM1、FPM2はパルスモータ132の駆動パルス、VDは垂直同期信号を示す。
【0050】
まず、設定画素数が1800×1200の場合について説明する。図13は、1800×1200画素数の場合で、マクロ領域およびノーマル領域で粗調ありの場合のタイミングチャート、図14は1800×1200画素数の場合で、マクロ領域で粗調あり、ノーマル領域は粗調なしの場合のタイミングチャートを示す。
【0051】
図13において、(1)の区間では、AF評価値のサンプリングを行なうためにフォーカスレンズ101aが至近位置から無限位置に移動する。(2)の区間では、1VD(1/30秒)当り、3AFステップ(粗調)でフォーカスレンズ101aを移動しながら、ノーマル領域とマクロ領域を続けて、粗調のAF評価値のサンプリング行い合焦ピークを検出する(ノーマル領域には、ピークがないため)。
【0052】
(3)の区間では、微調を行なうために、粗調時の合焦ピーク位置よりも少し無限側の微調のAF評価値のサンプリング位置にフォーカスレンズ101aを移動する。(4)の区間では、1VD当り1AFステップ(微調)で、フォーカスレンズ101aを移動しながら、微調のAF評価値のサンプリング行い合焦ピークを検出する。(5)の区間では、合焦ピークの位置すなわち合焦位置にフォーカスレンズ101aを移動する。
【0053】
また、図14において、(1)の区間では、AF評価値のサンプリングを行なうためにフォーカスレンズ101aを至近位置から無限位置に移動する。(2)の区間では、1VD当り、1AFステップ(微調)で、フォーカスレンズ101aを移動しながら、ノーマル領域でAF評価値のサンプリング行いピークを検出する。(3)の区間では、ノーマル領域にはピークがないため、続けてマクロ領域で1VD当り、3AFステップ(粗調)で、フォーカスレンズ101aを移動しながら、粗調のAF評価値のサンプリング行い合焦ピークを検出する。
【0054】
(4)の区間では、微調を行なうために、粗調時の合焦ピーク位置よりも少し無限側の微調のAF評価値のサンプリング位置にフォーカスレンズ101aを移動する。(5)の区間では、1VD当り、1AFステップ(微調)で、フォーカスレンズ101aを移動しながら、微調のAF評価値のサンプリング行い合焦ピークを検出する。(6)の区間では、合焦ピーク位置すなわち合焦位置にフォーカスレンズ101aを移動する。
【0055】
この場合のAF実行時間は、図13の場合が1656mS、図14の場合が1824mSとなり、図13の方が約10%AF実行時間が短くなる。
【0056】
つぎに、設定画素数が900×600の場合について説明する。図15は、900×600画素数の場合で、マクロ領域およびノーマル領域で粗調ありの場合のタイミングチャート、図16は900×600画素数の場合で、マクロ領域で粗調あり、ノーマル領域は粗調なしの場合のタイミングチャートを示す。図15および図16は、図13および図14の場合と設定画素数(1AFステップでのパルス数)が異なるのみで動作は図13および図14と同様であるので、その詳細な説明は省略する。この場合のAF実行時間は、図15の場合が1472mS、図16の場合が1496mSであり、図15の方が約2%AF実行時間が短くなる。
【0057】
上記のように、設定画素数が異なるとAF実行時間も異なる。また、設定画素数以外では、例えば、粗調時に求めたピーク位置から微調時に前後どのぐらいの範囲のAF評価値をサンプリングすれば、粗調なし時のAF精度と同じにできるかでも異なるし、粗調を微調の何倍のAFステップで行なうかでも異なる。また、AF評価値のサンプリング以外でのフォーカスレンズ101aの駆動速度が、粗調時にはフォーカスレンズ101aの駆動回数が多くなるので、バックラッシュを取り除くためのフォーカス移動量と含めて関係し、各条件、各値により、どの方法のAFを行なえばAF実行時間を短くできるかが決まる。
【0058】
つぎに、AF時又は記録時の絞りの絞り値に応じて、粗調あり/粗調なしを設定する場合について説明する。設定画素数が1800×1200の場合において、F11未満の場合には、図12の設定を使用し、F11以上の場合には、図11の設定を使用する。
【0059】
絞り値は、AE制御を行なうことで決定する。すなわち、IPP107では輝度信号にも基づいてAE評価値を出力し、CPU121では、このAE評価値に基づいて、モニタリング時にパルスモータ136を介して絞りの絞り値を設定し、また、CCD103の蓄積電荷をリセットする電子シャッター秒時を、SG部126に設定する。なお、モニタリング時と記録時では、電子シャッターとメカシャッターの連動範囲の違いなどにより、絞り値も異なる。
【0060】
以上説明したように、本実施の形態においては、フォーカスレンズ101aを移動させて微少なステップ間隔(例えば、1AFステップ)でAF評価値をサンプリングし、サンプリングしたAF評価値からピーク位置を検出して合焦位置の検出を行う粗調なしのモードと、フォーカスレンズ101aを移動させて、粗いステップ間隔でAF評価値をサンプリングし、サンプリングしたAF評価値からピーク位置を検出して概略の合焦位置の検出を行い、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、フォーカスレンズ101aを移動させて、微少なステップ間隔でAF評価値をサンプリングし、サンプリングしたAF評価値からピーク位置を検出して最終的な合焦位置の検出を行う粗調ありのモードとを、ユーザーが任意に選択可能としたので、各撮影シーンでの最短のAF実行時間を達成することが可能となる。
【0061】
また、本実施の形態においては、ユーザーが、AF評価値をサンプリングするフォーカスレンズ101aの移動範囲(撮影距離範囲)を復数設定し、各設定した範囲で合焦位置を検出する順番を任意に設定し、設定した順番にしたがって、合焦位置の検出を行い、合焦位置が見つからなかった場合に、次の順番に設定した移動範囲で合焦位置の検出を行なうことこととしたので、例えば、風景領域優先AF、ポートレイト領域優先AFや、マクロ領域優先AFのように、各シーンでの撮影距離付近のAFを優先させることができ、そのシーンでの最短のAF実行時間を達成することが可能となる。
【0062】
また、本実施の形態においては、設定したフォーカスレンズ101aの移動範囲(撮影距離範囲)毎に、粗調有りのモードと粗調なしのモードとを、ユーザーが任意に設定可能としたので、よりAF実行時間の短縮が可能となる。例えば、特に至近距離付近では無限付近と比べて被写界深度が浅いため撮影距離範囲に比べてAFサンプリング数が多くなるので、マクロ領域で粗調ありのモードを使用することにより、よりAF実行時間の短縮が可能となる。
【0063】
また、本実施の形態においては、AFサンプリング数の増減と関係のある、撮影距離、焦点距離、設定画素数や、絞り値に応じて、粗調有りのモードと粗調なしのモードとを自動的に選択することとしたので、ユーザーは選択(設定)に時間を取られることなく、最適(最短)なAF実行時間でAF動作を行うことが可能となる。
【0064】
【発明の効果】
本発明によれば、フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第1のモードと、フォーカスレンズを粗いステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて概略の合焦位置を検出し、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第2のモードとを、選択可能としたので、ユーザーが任意に第1のモードと第2のモードとを選択することができ、AF実行時間を短縮することが可能となる。
【0065】
また、本発明によれば、AF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲を複数設定すると共に、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定し、設定された順番に従って、設定された移動範囲で合焦位置の検出を行うこととしたので、ユーザーが任意にAF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲と、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定でき、AF実行時間を短縮することが可能となる。
【0066】
また、本発明によれば、AF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲を複数設定すると共に、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定し、フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第1のモードと、フォーカスレンズを粗いステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて概略の合焦位置を検出し、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、前記フォーカスレンズを微少なステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第2のモードとを選択可能とし、設定された各移動範囲毎に第1のモードと第2のモードとを選択可能とし、設定した順番に従って、設定した移動範囲で合焦位置の検出を行うこととしたので、ユーザーが任意にAF評価値をサンプリングするフォーカスレンズの移動範囲と、各設定した移動範囲で合焦位置を検出する順番を設定でき、また、第1のモードと第2のモードとを選択することができ、AF実行時間を短縮することが可能となる。
【0067】
また、本発明によれば、撮影距離に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択することとしたので、AF評価値のサンプリング数の増減する要素となる撮影距離に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択でき、よりAF実行時間を短縮することが可能となる。
【0068】
また、本発明によれば、焦点距離に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択することとしたので、AF評価値のサンプリング数の増減する要素となる焦点距離に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択でき、よりAF実行時間を短縮することが可能となる。
【0069】
また、本発明によれば、記録画素数に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択することとしたので、AF評価値のサンプリング数の増減する要素となる記録画素数に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択でき、よりAF実行時間を短縮することが可能となる。
【0070】
また、本発明によれば、絞り値に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択することとしたので、AF評価値のサンプリング数の増減する要素となる絞り値に応じて、第1のモードと第2のモードとを自動的に選択でき、よりAF実行時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態に係るデジタルカメラのブロック図である。
【図2】 図1の各パルスモータドライバを示す回路図である。
【図3】 図2のパルスモータドライバの論理値を示す説明図である。
【図4】図2のパルスモータドライバ内の動作概念図である。
【図5】 各撮影距離における、各焦点距離(ズーム)位置とフォーカスレンズを駆動するパルスモータの駆動パルスの関係を示す図である。
【図6】 フォーカスレンズを駆動するパルスモータの駆動パルス数と1AFステップの関係を示す図である。
【図7】 AF評価値と合焦ピークとの関係を示す図である。
【図8】 粗調と微調を説明するための説明図である。
【図9】 各ズーム位置における、撮影距離LとAFステップ数およびAFサンプリング時間との関係の一例を示す図である。
【図10】 ノーマル領域とマクロ領域のサンプリング概念図である。
【図11】 設定画素数が900×600の場合の各ズーム位置と撮影距離(ノーマル領域、マクロ領域、スーパーマクロ領域)での粗調あり/粗調なしの設定例を示す図である。
【図12】 設定画素数が1800×1200の場合の各ズーム位置と撮影距離(ノーマル領域、マクロ領域、スーパーマクロ領域)での粗調あり/粗調なしの設定例を示す図である。
【図13】 設定画素数が1800×1200の場合で、マクロ領域およびノーマル領域で粗調ありとした場合のタイミングチャートである。
【図14】 設定画素数が1800×1200場合で、マクロ領域で粗調あり、ノーマル領域で粗調なしの場合のタイミングチャートである。
【図15】 設定画素数が900×600の場合で、マクロ領域およびノーマル領域で粗調ありの場合のタイミングチャートである。
【図16】 設定画素数が900×600の場合で、マクロ領域で粗調あり、ノーマル領域は粗調なしの場合のタイミングチャートである。
【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
101b ズームレンズ
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カードインタフェース
121 CPU
122 表示部
123 操作部
126 SG部
127 ストロボ
128 バッテリ
129 DC−DCコンバータ
130 EEPROM
131 パルスモータドライバ
132 パルスモータ
133 パルスモータドライバ
134 パルスモータ
135 モータドライバ
136 パルスモータ
150 PCカード

Claims (1)

  1. レンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、
    前記画像データをA/D変換してデジタル画像信号に変換するA/D変換手段と、
    デジタル画像データの輝度信号の高周波成分に基づいてAF評価値を出力するAF評価手段と、
    前記フォーカスレンズの位置を移動させながら前記AF評価手段により得られたAF評価値をサンプリングするサンプリング手段と、
    前記サンプリング手段のAF評価値のサンプリング結果に基づいて合焦位置を検出し、
    前記フォーカスレンズを合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段とを備え、
    前記フォーカスレンズを微少な第1のステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第1のモードと、
    前記フォーカスレンズを粗い第2のステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて概略の合焦位置を検出し、ついで、当該概略の合焦位置近傍で、前記フォーカスレンズを微少な第3のステップ間隔で移動させてAF評価値をサンプリングし、当該サンプリングしたAF評価値に基づいて合焦位置を検出する第2のモードとを有し、
    前記第1〜第3のステップ間隔は、前記第3のステップ間隔<前記第1のステップ間隔<前記第2のステップ間隔の条件を満たしており、
    記録画素数が所定の画素数よりも少ない場合には、前記第1のモードで合焦位置を検出し、前記記録画素数が所定の画素数以上の場合には前記第2のモードで合焦位置を検出することを特徴とするオートフォーカス装置。
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