JP3944039B2 - 焦点調節装置及びプログラム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割し、順次、各測距ゾーンをスキャンすることにより測距時間を短縮可能な焦点調節装置及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどの撮像装置では、ＴＶ−ＡＦ方式と呼ばれるオートフォーカス（以下、ＡＦ（自動焦点調節））方式を採用することが多い。この方式では、フォーカス位置をある範囲内で動かして、当該範囲内における各点でのＡＦ評価信号の値から被写体距離を算出する（例えば、特許文献１参照。）。ＡＦ評価信号は、ＢＰＦ（Band Pass Filter：帯域通過フィルタ）などを用いて所定帯域の信号成分を抽出することで演算されるものであり、被写体に合焦しているほど信号が大きくなるように演算される。
【０００３】
例えば無限遠から５０ｃｍまでを測距範囲とした場合、図１０に示すように、無限遠に合焦するフォーカス位置におけるＡＦ評価信号を取得し、順次５０ｃｍまでフォーカス位置を近づけながら各距離におけるＡＦ評価信号を取得する。この後、取得した各距離におけるＡＦ評価信号を比較して、最も合焦すると判定された被写体距離Ａ（ＡＦ評価信号の山の頂点に対応する被写体距離）にフォーカス位置を持っていくという方法でＡＦ制御が行われる。
【０００４】
また、通常、フォーカス位置を振りながらＡＦ評価信号を連続的に取得することは困難なため、例えば被写界深度相当の距離間隔毎にＡＦ評価信号を間引いてＡＦ評価信号を取得する場合が多い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−６８２８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、焦点距離が長くフォーカス移動範囲が広いデジタルカメラや、被写界深度が浅くフォーカスの移動を細かくする必要のあるデジタルカメラの場合、測距範囲に対して取得するデータ（ＡＦ評価信号）のサンプル数を非常に多くとる必要があるため、データの取得に時間がかかりＡＦ時間が延びてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、測距範囲に対して必要な自動焦点調節評価信号のサンプル数が多い場合でも、自動焦点調節精度を落とすことなく、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節時間を短縮することを可能とした焦点調節装置及びプログラムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、焦点調節用光学系を所定範囲駆動させて焦点調節を行う焦点調節装置であって、前記焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割する分割手段と、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得する評価信号取得手段と、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号を取得し、当該取得した評価信号に基づいて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する判断手段とを有し、前記判断手段は、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態の概要を説明する。本発明の実施の形態は、オートフォーカス機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置において、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割すると共に、複数の測距ゾーンからスキャン（被写体距離の所定範囲に対応させて焦点調節用光学系を駆動する動作）する測距ゾーンを選択し、選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得すると共に、スキャンする測距ゾーンを更新判断に基づいて適宜更新し、ＡＦ評価値に基づいて合焦位置を決定することで、ＡＦ速度の向上を図りＡＦ時間を短縮するものである。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をデジタルカメラに適用した場合の実施形態を説明する。図１は第１の実施の形態に係るオートフォーカス機能を有するデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。デジタルカメラは、光学系１、フォーカスレンズ２、撮像素子３、前置処理回路４、Ａ／Ｄ変換器５、メモリコントローラ６、メモリ７、記録媒体８、スイッチＳＷ１・９、スイッチＳＷ２・１０、制御部１１、測距ゾーン設定手段１２、測距ゾーン選択手段１３、ＡＦ評価値演算回路１４、ゾーン更新判断手段１５、合焦位置決定手段１６、フォーカスレンズ駆動回路１７を備えている。
【００１２】
光学系１は、被写体像をフォーカスレンズ２を介して撮像素子３に入光させる。フォーカスレンズ２は、選択された測距範囲を駆動される。撮像素子３は、被写体像を電気信号に光電変換する。前置処理回路４は、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換前に非線形増幅を行う非線形増幅回路を備えている。Ａ／Ｄ変換器５は、前置処理回路４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。メモリコントローラ６は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるデジタル信号をメモリ７に格納する。メモリ７は、前記デジタル信号を記憶する。記録媒体８は、画像を記録する。スイッチＳＷ１・９は、フォーカスレンズ２を駆動する際に押下するスイッチである。スイッチＳＷ２・１０は、撮影を実行する際に押下するスイッチである。
【００１３】
制御部１１は、デジタルカメラ各部を制御することでＡＦ動作を含む各種動作を制御するものであり、デジタルカメラ内部に格納されたプログラムまたは外部から供給されたプログラムに基づき後述の各フローチャートに示す処理を実行する。測距ゾーン設定手段１２は、測距ゾーンを複数に分割（設定）する。測距ゾーン選択手段１３は、スキャンする測距ゾーンの順序を決定する。ＡＦ評価値演算回路１４は、撮像素子３により取得した信号の中高域信号成分を抽出することでＡＦ評価値を演算する。ゾーン更新判断手段１５は、ＡＦ評価値に基づき測距ゾーンを更新するか否かを判断する。合焦位置決定手段１６は、上記測距ゾーンの更新とＡＦ評価値の取得の繰り返しに基づき、合焦位置を決定する。フォーカスレンズ駆動回路１７は、合焦位置にフォーカスレンズ２を駆動する。
【００１４】
第１の実施の形態におけるデジタルカメラは、撮影時に光学系１及びフォーカスレンズ２により撮像素子３に結像した光（被写体像）を撮像素子３により光電変換し、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に非線形増幅を行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路４とＡ／Ｄ変換器５を通してデジタル化した信号を、メモリコントローラ６を介してメモリ７に格納し、メモリ７に格納されたデジタル化した信号を図示していない信号処理回路によって画像に変換してから、記録媒体８に画像として記録する。
【００１５】
次に、上記の如く構成された第１の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
ＡＦ動作について説明する。ＡＦ動作は制御部１１により制御される。まず、撮影者によりスイッチＳＷ１・９が押されたら、測距ゾーン設定手段１２により被写体距離を複数の測距ゾーンに分割し且つ測距ゾーン選択手段１３により選択した測距範囲（測距ゾーン）をスキャンするように、フォーカスレンズ駆動回路１７によってフォーカスレンズ２を駆動し、撮像素子３により信号を取得する。撮像素子３により取得した信号は、ＡＦ評価値演算回路１４によりＢＰＦを用いて中高域信号成分を抽出することにより、各スキャンポイントにおけるＡＦ評価値（ＡＦ評価信号の値）に変換される。
【００１７】
次に、ゾーン更新判断手段１５により、各スキャンポイントにおけるＡＦ評価値を基に他の測距ゾーンを測距するか否かの判断を行う。ゾーン更新判断手段１５による測距ゾーンの更新とＡＦ評価値演算回路１４によるＡＦ評価値の取得を繰り返した後、スキャン終了後のＡＦ評価値に基づき合焦位置決定手段１６により合焦位置を決定し、その合焦位置にフォーカスレンズ駆動回路１７によりフォーカスレンズ２を駆動する。その状態で撮影者がスイッチＳＷ２・１０を押すことで撮影が実行される。
【００１８】
ＡＦ動作について更に詳細に説明する。第１の実施の形態では、単焦点レンズを前提とし、デジタルカメラの画面内に表示する領域であるＡＦ枠（測距ポジション）も一つであるとして説明する。また、測距範囲は無限遠から例えば５０ｃｍまでとする。測距ゾーン設定手段１２によって測距ゾーンを図２に示すように例えば３分割する。図２は被写体距離と測距ゾーンの関係を示す図であり、測距ゾーン１を２ｍ〜無限遠、測距ゾーン２を１ｍ〜２ｍ、測距ゾーン３を５０ｃｍ〜１ｍとした例である。測距ゾーンの分割の仕方は、測距速度やどの被写体距離を優先するか、或いは撮影条件などによって任意に決定すればよい。また、測距ゾーンの分割数は、撮影時の焦点距離、撮影時の絞り値に応じて変更することが可能である。この場合、焦点距離が長いほど測距ゾーン分割数を増やし、絞りを絞っているほど測距ゾーン分割数を減らしてもよい。
【００１９】
次に、測距ゾーン選択手段１３によってスキャンする測距ゾーンの順序を決定する。本例では、例えば測距ゾーン１→測距ゾーン２→測距ゾーン３の順とする。この場合、図２に示すように被写体距離が遠いところからスキャンしていくことを意味する。他には、測距ゾーン３→測距ゾーン２→測距ゾーン１のように被写体距離が近いところからスキャンしてもよいし、測距ゾーン２→測距ゾーン１→測距ゾーン３のようにスキャンしてもよい。測距ゾーンを分割する目的は、早く被写体を見つけてそこでスキャンを終了することによってＡＦ時間を短くすることであるため、被写体が存在する確率の高い測距ゾーンからスキャンすることが望ましい。
【００２０】
従って、次のように撮影モードによってスキャンする測距ゾーンの順序を変更することも可能である。例えば、風景撮影モードで撮影する場合には遠いところから近いところにスキャンを行い、人物撮影モードで撮影する場合には近いところから遠いところにスキャンを行うように構成することで、より撮影者の意図した被写体に早く合焦させることが可能となる。
【００２１】
次に、上記のように分割した測距ゾーンを順次スキャンしてＡＦ評価値を取得し、最終的に合焦位置を決定するまでの処理の流れを図３のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００２２】
ステップＳ１において、測距ゾーン設定手段１２はスキャンする測距ゾーンを設定する。測距ゾーンの更新順序が測距ゾーン１→測距ゾーン２→測距ゾーン３の場合には、まず測距ゾーン１が設定される。次に、ステップＳ２において、測距ゾーン設定手段１２で設定された測距ゾーンをスキャンすることで、ＡＦ評価値演算回路１４によりＡＦ評価値を取得する。ＡＦ評価値の計算は、撮影した信号に対してＢＰＦによるフィルタリング処理を適用し、撮影した信号の中高域成分を抽出した後、ＡＦ枠内の振幅の最大値をＡＦ評価値としてもよいし、ＡＦ枠内でＢＰＦのフィルタリングにおけるＸ軸方向に沿って最大値を抽出し、ＢＰＦのＸ軸方向と垂直の方向（Ｙ軸方向）に最大値を積分したものをＡＦ評価値としてもよい。
【００２３】
次に、ステップＳ３において、ゾーン更新判断手段１５は上記ＡＦ評価値演算回路１４で取得したＡＦ評価値に基づき、測距ゾーンの更新を行うかどうかを判断する測距ゾーン更新判断処理を行う。測距ゾーン更新判断処理では、具体的には、例えば、ＡＦ評価値の高低差と測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値の上り具合とに基づき、測距ゾーンの更新を行うかどうかを判断する。
【００２４】
上記ステップＳ３における測距ゾーン更新判断処理の詳細を図４のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００２５】
ステップＳ１１において、まず、ゾーン更新判断手段１５は、それまでにスキャンした測距ゾーンの全てのＡＦ評価値の最大値Afmaxと最小値Afminとの差Afdiff１=Afmax−Afminを計算する。次に、ステップＳ１２において、ゾーン更新判断手段１５は上記計算した差Afdiff１が閾値ＴＨ１より大きいかどうかを判定する。ゾーン更新判断手段１５は、差Afdiff１＞閾値ＴＨ１の場合には、ＡＦ評価信号の山取り（ＡＦ評価信号の山の頂点を見つけること）ができていると判断しＯＫ（測距ゾーンを更新しない）と判定し、差Afdiff１＞閾値ＴＨ１でない場合には、ＮＧ（測距ゾーンを更新する）と判定する。
【００２６】
測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値の上り具合は、例えば図５に示すように、測距ゾーン１において至近側でＡＦ評価値が上っているかどうかを判断するものである。即ち、ステップＳ１３において、ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーン１における最至近側のＡＦ評価値Afsikinと一つ前のＡＦ評価値Afsikin-1の差Afdiff２=Afsikin−Afsikin-1を計算し、ステップＳ１４において、計算結果を閾値ＴＨ２と比較する。ゾーン更新判断手段１５は、計算結果が閾値ＴＨ２より大きい場合には、測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値が上っていると判断し、図５におけるＡＦ評価信号の山の頂点は別の測距ゾーンにあるとしてＮＧ（測距ゾーンを更新する）とし、計算結果が閾値ＴＨ２より小さい場合には、ＯＫ（測距ゾーンを更新しない）とする。
【００２７】
尚、上記の測距ゾーン更新の判定における閾値ＴＨ１は、固定値である必要はなく、それまでにスキャンした測距ゾーンの数によって変えてもよい。即ち、測距ゾーンを多く見ている（測距ゾーンの分割数を多くする）ほどＡＦ評価信号の山の頂点と最も低い点との差が大きく出やすくなるはずなので、閾値を大きく取ることが可能である。また、測距ゾーンが少ないほどＡＦ評価信号の山の高低差が出にくいため、閾値を小さく取るほうが好ましい場合がある。このように、測距ゾーンの更新履歴に応じて測距ゾーン更新判定条件を変えることで、より好適な測距ゾーン更新判定を行うことが可能になる。
【００２８】
更に、撮影モードに応じてパラメータ（測距ゾーン更新判定条件）を変更してもよい。例えば、夜景撮影モードのように被写体が暗いためにＡＦ評価値のＳ／Ｎが悪いと推測できるような場合には、測距ゾーン更新をなるべくしやすくして広い範囲の被写体距離を見る（算出する）ようにしてもよい。
【００２９】
ゾーン更新判断手段１５は、上記のステップＳ１２及びステップＳ１４の２つの測距ゾーン更新条件が共にＯＫの場合に、ステップＳ１５において、測距ゾーンを更新しないと決定し、そうでない場合には、ステップＳ１６において、測距ゾーン更新を実行すると決定する。
【００３０】
再度図３に戻り、ステップＳ４において、ゾーン更新判断手段１５は図４の測距ゾーン更新判断処理を行った結果を使って、測距ゾーンを更新するか否かを判定する。ゾーン更新判断手段１５は、測距ゾーンを更新すると判定した場合には、ステップＳ５において、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了したかを判断し、測距ゾーンを更新しないと判定した場合には、ステップＳ６の合焦位置判断処理に移る。ゾーン更新判断手段１５は、測距ゾーンを更新すると判定した場合、ステップＳ５において、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了していなければ、上記ステップＳ１において次の測距ゾーンを設定し、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了していたならば、ステップＳ６の合焦位置判断処理に移る。
【００３１】
ステップＳ６の合焦位置判断処理においては、まず、合焦位置決定手段１６は合焦状態の判定を行った後に合焦位置を算出する。合焦状態の判定は、例えば、それまでにスキャンした測距ゾーンの全てのＡＦ評価値に基づき、上記測距ゾーン更新判断処理と同様にAfdiff１(=Afmax−Afmin)を求め、Afdiff１を閾値ＴＨ３と比較する。合焦位置決定手段１６は、Afdiff１＞ＴＨ３が成立するならば合焦可能とし、Afdiff１＞ＴＨ３が不成立ならば合焦不可能と判定する。合焦可能な場合には、ＡＦ評価値の最大値を合焦位置とする。尚、測距ゾーンの更新履歴に応じて合焦状態の判定条件を変更することが可能である。また、合焦可能と判定した場合は測距ゾーン更新を終了する。
【００３２】
測距ゾーン更新判断処理における閾値ＴＨ１の設定と合焦位置判断処理における閾値ＴＨ３を変えることで、測距ゾーンの更新の仕方をしやすくしたりしにくくしたりといった設定が可能となる。例えば、閾値ＴＨ１が閾値ＴＨ３より大きければ、それだけＡＦ評価信号の山の高低差が大きくならないとＯＫ（測距ゾーンを更新しない）とならないため、測距ゾーンの更新がしやすくなる。また、測距ゾーン更新の判定を合焦状態の判定と全く同じ判定にしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割すると共にスキャンする測距ゾーンを選択し、選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値を用いてスキャンする測距ゾーンの更新の有無を判断し、スキャンする測距ゾーンを適宜更新すると共にＡＦ評価値の取得に基づいて合焦位置を決定するので、被写体が早く見つかった場合にはその他の測距ゾーンをスキャンする必要がなくなるため、その分だけ合焦時間を短くすることが可能となる。また、そうした場合でもＡＦの合焦性能が落ちることはない。
【００３４】
従って、測距範囲に対して必要なＡＦ評価信号のサンプル数が多い場合でも、ＡＦ精度を落とすことなく、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をデジタルカメラに適用した場合で且つデジタルカメラの画面内のＡＦ枠（測距ポジション）が複数存在する場合における実施形態を説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と相異する点は、ＡＦ枠が複数存在するため測距ゾーン更新判断処理が変更になる点である。第２の実施の形態では、ＡＦ枠を図６に示すように９つとした場合について説明する。尚、第２の実施の形態におけるデジタルカメラの構成は第１の実施の形態と同様であり（図１参照）、説明を省略する。
【００３６】
次に、上記の如く構成された第２の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を、図１、図６、図７を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
第２の実施の形態におけるＡＦ動作の処理の流れは、第１の実施の形態における図３のフローチャートと同様であり、ステップＳ３の測距ゾーン更新判断処理部分のみに差がある。第２の実施の形態では、この測距ゾーン更新判断処理部分について説明する。また、測距ゾーン更新順序は遠くから近くに更新することにする。
【００３８】
また、第２の実施の形態における各ＡＦ枠でのＡＦ評価信号の山の状態の判定は、第１の実施の形態における図４のフローチャートと同様であり、第２の実施の形態では、ステップＳ１４においてＮｏである場合にＡＦ評価信号の山の状態が○（当該測距ゾーンに山の頂点（ピーク）有り）、ステップＳ１４においてＹｅｓの場合に△（山が他の測距ゾーンに有り）、ステップＳ１２においてＮｏの場合に×（当該測距ゾーンに山無し）と表現する。
【００３９】
次に、上記測距ゾーン更新判断処理部分の流れを図７のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００４０】
ステップＳ２１において、ゾーン更新判断手段１５は図６における上中下段９つのＡＦ枠のうち中段の３つのＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、全て○の場合のみステップＳ２６に進み、測距ゾーンを更新しないと判定する。上中下段の全てのＡＦ枠を調べないのは、中段のＡＦ枠優先の考え方をしているからであり、上段や下段のＡＦ枠に近距離の被写体があった場合でも、そちらに引っ張られることがないように（例えば中段のＡＦ枠に主要被写体があった場合に上段や下段のＡＦ枠で合焦することがないように）考慮されている。また、中心一点ではなく、中段の３つのＡＦ枠を調べているのは、中心に主要被写体がないような中抜けシーンの場合にＡＦの誤測距を防ぐためである。
【００４１】
ステップＳ２１で「偽」の場合（中段が全て○でない場合）には、ステップＳ２２において、ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーンの更新が２つ目以降かどうかを判定する。ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーンの更新が２つ目以降でなければ、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。測距ゾーンの更新が２つ目以降かどうかを判定する理由は、測距ゾーンを細かく分割した場合にＡＦ評価信号の山のすそのみをスキャンする可能性があり、実際には山があるのに山のすそのみを見て×判定をするのを避けるよう、なるべく複数の測距ゾーンを調べてから測距ゾーンの更新判定を行うためである。
【００４２】
ステップＳ２２で「真」の場合（測距ゾーンの更新が２つ目以降の場合）には、ステップＳ２３において、ゾーン更新判断手段１５は中段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、中段に△があるかどうかを調べる。ゾーン更新判断手段１５は中段に△がある場合には、まだ他の測距ゾーンにＡＦ評価信号の山のピークが存在すると解釈し、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。ゾーン更新判断手段１５は中段に△がない場合には、ステップＳ２４において、中段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、中段が全て×かどうかを調べる。
【００４３】
ゾーン更新判断手段１５は全てが×ではない場合には、いずれかに○があるということなので、ステップＳ２６において、測距ゾーンを更新しないと判定する。ゾーン更新判断手段１５は全てが×の場合には、中段には合焦できないので、ステップＳ２５において、上下段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、上下段に△があるかどうかを調べる。ゾーン更新判断手段１５は上下段のどこかに△がある場合には、上下段には他のゾーンに被写体が存在するということなので、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。ゾーン更新判断手段１５は上下段に△がない場合には、ステップＳ２６において、測距ゾーンを更新しないと判定する。
【００４４】
本例では、ＡＦ枠が複数ある場合の測距ゾーン更新判断処理の例を示したが、本例に限らず、常に全てのＡＦ枠を使って測距ゾーン更新判断をしてもよいし、複数のＡＦ枠のうち中段のＡＦ枠優先でなくともよい。
【００４５】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、ＡＦ枠が複数の場合においても、測距ゾーンを複数に分割すると共に選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値に基づき合焦状態が得られたと判断したところでスキャンを終了することができるため、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をズームレンズの他にフォーカスレンズを備えたデジタルカメラに適用した場合の実施形態を説明する。第３の実施の形態が第１の実施の形態と相異する点は、光学系にズームレンズを備えた点である。尚、第３の実施の形態におけるデジタルカメラのズームレンズ以外の構成は第１の実施の形態と同様であり（図１参照）、説明を省略する。
【００４７】
次に、上記の如く構成された第３の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を図１、図８、図９を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
ＡＦ時間に関わるスキャンポイント数は、測距範囲をスキャンするのに必要なフォーカスレンズ２の移動量と、測距範囲をどれくらい細かくスキャンするかによって決定される。一般的に、焦点距離が長くなるとフォーカスレンズ２の移動量は増加する。一方、測距範囲をどれくらい細かくスキャンするかは焦点深度に相当するＦδ（ＦはＦナンバー、δは許容錯乱円径）によって決まる。今、Ｆナンバーが焦点距離によって変わらないとすると、焦点距離が長くなるとフォーカスレンズ２の移動量が増加するため、その増加分だけＡＦ時間が延びることになる。従って、各焦点距離によって、図８に示すように測距ゾーンの分割数を最適化することが望ましい。
【００４９】
また、Ｆナンバーの変化に応じてスキャンする細かさを変えた場合には、Ｆナンバーによって測距ゾーンの分割の仕方を変えてもよい。例えば、Ｆ４とＦ５．６の二つの絞り値を持つデジタルカメラの場合、Ｆ４で撮影した場合に対してＦ５．６で撮影した場合の方が焦点深度が深いため、より荒くＡＦ評価値を取得しても構わない。具体的には、Ｆ４での撮影時のフォーカスレンズ２のスキャンポイント内移動量に対して、Ｆ５．６での撮影時にはフォーカスレンズ２の移動量を倍に設定したとすると、測距範囲全領域に対するスキャンポイント数はＦ５．６での撮影時には約半分になる。従って、測距ゾーン毎のスキャンポイント数を常に一定に設定するとすると、Ｆ４での撮影時の方がＦ５．６での撮影時に対して測距ゾーンの分割数が図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように倍になることになる。
【００５０】
本例では測距ゾーンの分割数について説明したが、測距ゾーンの更新順序についても撮影条件によって変更してもよい。例えば、撮影する際の輝度レベルが高い場合には、戸外で撮影しているものと判断し、遠くのもの優先の考え方で遠い測距ゾーンから近い測距ゾーンに向かってスキャンする。また、撮影する際の輝度レベルが低い場合には、室内で撮影しているものと判断し、近いもの優先の考え方で近い測距ゾーンから遠い測距ゾーンに向かってスキャンする。
【００５１】
また、測距ゾーンの更新順序を撮影モードによって変更してもよい。例えば風景を撮影するモードに設定された場合には、遠くの測距ゾーンを優先してスキャンするようにすればよいし、人物を撮影するモードに設定された場合には、近い距離或いは人物が含まれることの多い測距ゾーンを優先的にスキャンするようにすればよい。また、ストロボ設定がされている場合には、人物を撮影するものと判断し、近い距離或いは人物が含まれることの多い測距ゾーンを優先的にスキャンするようにすればよい。
【００５２】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、撮影時の焦点距離や絞り値に応じて測距ゾーンの分割数やスキャンポイント数や測距ゾーン更新順序を変更することにより、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００５３】
［他の実施の形態］
また、本発明の目的は、実施の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を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００５４】
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の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。
【００５５】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５６】
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、上記実施の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動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等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。
【００５７】
更に、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ボ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き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等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。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割し、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得し、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号を取得し、当該取得した評価信号に基づいて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断すると共に、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンするため、被写体が早く見つかった場合は他のスキャン範囲をスキャンする必要がなくなる。これにより、スキャン範囲に対して必要な評価信号のサンプル数が多い場合でも、自動焦点調節精度を落とすことなく、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節時間を短縮した焦点調節装置を実現することが可能となる。
特に、より狭いスキャン範囲で合焦点を探す場合でも適切かつ速く合焦位置を見つけ出すことができる。また、狭い範囲でのスキャンでも画面内の上下段の被写体に引っ張られることなく、適切に次のスキャン範囲をスキャンするか否かを判断できるという効果がある。
【００６０】
また、分割スキャン範囲の更新履歴に応じて他の分割スキャン範囲をスキャンするか否かの判断条件を変更することにより、より好適な判断や合焦判定を行うことが可能となる。
【００６１】
また、画面内中段のポジションのいずれも合焦位置を判断できた場合に他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないため、上記と同様に、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節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】本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】測距ゾーンを被写体距離に応じて複数に分割した例を示す図である。
【図３】測距ゾーンを分割した時のＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図４】測距ゾーン更新判断処理を示すフローチャートである。
【図５】各測距ゾーンの範囲とＡＦ評価値の関係の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る９つのＡＦ枠が設定された場合のＡＦ枠位置を示す図である。
【図７】ＡＦ枠が複数存在する場合の測距ゾーン更新判断処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る焦点距離と測距ゾーン分割数の関係の例を示す図である。
【図９】Ｆナンバーと測距ゾーン分割数の関係を示す図であり、（Ａ）はＦ５．６の時の測距ゾーン分割例、（Ｂ）はＦ４の時の測距ゾーン分割例である。
【図１０】被写体距離とＡＦ評価値の関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光学系
２ フォーカスレンズ（焦点調節用光学系）
３ 撮像素子
４ 前置処理回路
５ Ａ／Ｄ変換器
６ メモリコントローラ
７ メモリ
８ 記録媒体
９ ＳＷ１
１０ ＳＷ２
１１ 制御部
１２ 測距ゾーン設定手段（分割手段）
１３ 測距ゾーン選択手段
１４ ＡＦ評価値演算回路（評価信号取得手段）
１５ ゾーン更新判断手段（判断手段）
１６ 合焦位置決定手段
１７ フォーカスレンズ駆動回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割し、順次、各測距ゾーンをスキャンすることにより測距時間を短縮可能な焦点調節装置及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどの撮像装置では、ＴＶ−ＡＦ方式と呼ばれるオートフォーカス（以下、ＡＦ（自動焦点調節））方式を採用することが多い。この方式では、フォーカス位置をある範囲内で動かして、当該範囲内における各点でのＡＦ評価信号の値から被写体距離を算出する（例えば、特許文献１参照。）。ＡＦ評価信号は、ＢＰＦ（Band Pass Filter：帯域通過フィルタ）などを用いて所定帯域の信号成分を抽出することで演算されるものであり、被写体に合焦しているほど信号が大きくなるように演算される。
【０００３】
例えば無限遠から５０ｃｍまでを測距範囲とした場合、図１０に示すように、無限遠に合焦するフォーカス位置におけるＡＦ評価信号を取得し、順次５０ｃｍまでフォーカス位置を近づけながら各距離におけるＡＦ評価信号を取得する。この後、取得した各距離におけるＡＦ評価信号を比較して、最も合焦すると判定された被写体距離Ａ（ＡＦ評価信号の山の頂点に対応する被写体距離）にフォーカス位置を持っていくという方法でＡＦ制御が行われる。
【０００４】
また、通常、フォーカス位置を振りながらＡＦ評価信号を連続的に取得することは困難なため、例えば被写界深度相当の距離間隔毎にＡＦ評価信号を間引いてＡＦ評価信号を取得する場合が多い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平３−６８２８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、焦点距離が長くフォーカス移動範囲が広いデジタルカメラや、被写界深度が浅くフォーカスの移動を細かくする必要のあるデジタルカメラの場合、測距範囲に対して取得するデータ（ＡＦ評価信号）のサンプル数を非常に多くとる必要があるため、データの取得に時間がかかりＡＦ時間が延びてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上述した点に鑑みなされたものであり、測距範囲に対して必要な自動焦点調節評価信号のサンプル数が多い場合でも、自動焦点調節精度を落とすことなく、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節時間を短縮することを可能とした焦点調節装置及びプログラムを提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、焦点調節用光学系を所定範囲駆動させて焦点調節を行う焦点調節装置であって、前記焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割する分割手段と、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得する評価信号取得手段と、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号を取得し、当該取得した評価信号に基づいて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する判断手段とを有し、前記判断手段は、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンすることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
先ず、本発明の実施の形態の概要を説明する。本発明の実施の形態は、オートフォーカス機能を有するデジタルカメラ等の撮像装置において、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割すると共に、複数の測距ゾーンからスキャン（被写体距離の所定範囲に対応させて焦点調節用光学系を駆動する動作）する測距ゾーンを選択し、選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得すると共に、スキャンする測距ゾーンを更新判断に基づいて適宜更新し、ＡＦ評価値に基づいて合焦位置を決定することで、ＡＦ速度の向上を図りＡＦ時間を短縮するものである。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をデジタルカメラに適用した場合の実施形態を説明する。図１は第１の実施の形態に係るオートフォーカス機能を有するデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。デジタルカメラは、光学系１、フォーカスレンズ２、撮像素子３、前置処理回路４、Ａ／Ｄ変換器５、メモリコントローラ６、メモリ７、記録媒体８、スイッチＳＷ１・９、スイッチＳＷ２・１０、制御部１１、測距ゾーン設定手段１２、測距ゾーン選択手段１３、ＡＦ評価値演算回路１４、ゾーン更新判断手段１５、合焦位置決定手段１６、フォーカスレンズ駆動回路１７を備えている。
【００１２】
光学系１は、被写体像をフォーカスレンズ２を介して撮像素子３に入光させる。フォーカスレンズ２は、選択された測距範囲を駆動される。撮像素子３は、被写体像を電気信号に光電変換する。前置処理回路４は、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換前に非線形増幅を行う非線形増幅回路を備えている。Ａ／Ｄ変換器５は、前置処理回路４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。メモリコントローラ６は、Ａ／Ｄ変換器５から出力されるデジタル信号をメモリ７に格納する。メモリ７は、前記デジタル信号を記憶する。記録媒体８は、画像を記録する。スイッチＳＷ１・９は、フォーカスレンズ２を駆動する際に押下するスイッチである。スイッチＳＷ２・１０は、撮影を実行する際に押下するスイッチである。
【００１３】
制御部１１は、デジタルカメラ各部を制御することでＡＦ動作を含む各種動作を制御するものであり、デジタルカメラ内部に格納されたプログラムまたは外部から供給されたプログラムに基づき後述の各フローチャートに示す処理を実行する。測距ゾーン設定手段１２は、測距ゾーンを複数に分割（設定）する。測距ゾーン選択手段１３は、スキャンする測距ゾーンの順序を決定する。ＡＦ評価値演算回路１４は、撮像素子３により取得した信号の中高域信号成分を抽出することでＡＦ評価値を演算する。ゾーン更新判断手段１５は、ＡＦ評価値に基づき測距ゾーンを更新するか否かを判断する。合焦位置決定手段１６は、上記測距ゾーンの更新とＡＦ評価値の取得の繰り返しに基づき、合焦位置を決定する。フォーカスレンズ駆動回路１７は、合焦位置にフォーカスレンズ２を駆動する。
【００１４】
第１の実施の形態におけるデジタルカメラは、撮影時に光学系１及びフォーカスレンズ２により撮像素子３に結像した光（被写体像）を撮像素子３により光電変換し、出力ノイズを除去するＣＤＳ回路やＡ／Ｄ変換前に非線形増幅を行う非線形増幅回路を備えた前置処理回路４とＡ／Ｄ変換器５を通してデジタル化した信号を、メモリコントローラ６を介してメモリ７に格納し、メモリ７に格納されたデジタル化した信号を図示していない信号処理回路によって画像に変換してから、記録媒体８に画像として記録する。
【００１５】
次に、上記の如く構成された第１の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を図１乃至図５を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
ＡＦ動作について説明する。ＡＦ動作は制御部１１により制御される。まず、撮影者によりスイッチＳＷ１・９が押されたら、測距ゾーン設定手段１２により被写体距離を複数の測距ゾーンに分割し且つ測距ゾーン選択手段１３により選択した測距範囲（測距ゾーン）をスキャンするように、フォーカスレンズ駆動回路１７によってフォーカスレンズ２を駆動し、撮像素子３により信号を取得する。撮像素子３により取得した信号は、ＡＦ評価値演算回路１４によりＢＰＦを用いて中高域信号成分を抽出することにより、各スキャンポイントにおけるＡＦ評価値（ＡＦ評価信号の値）に変換される。
【００１７】
次に、ゾーン更新判断手段１５により、各スキャンポイントにおけるＡＦ評価値を基に他の測距ゾーンを測距するか否かの判断を行う。ゾーン更新判断手段１５による測距ゾーンの更新とＡＦ評価値演算回路１４によるＡＦ評価値の取得を繰り返した後、スキャン終了後のＡＦ評価値に基づき合焦位置決定手段１６により合焦位置を決定し、その合焦位置にフォーカスレンズ駆動回路１７によりフォーカスレンズ２を駆動する。その状態で撮影者がスイッチＳＷ２・１０を押すことで撮影が実行される。
【００１８】
ＡＦ動作について更に詳細に説明する。第１の実施の形態では、単焦点レンズを前提とし、デジタルカメラの画面内に表示する領域であるＡＦ枠（測距ポジション）も一つであるとして説明する。また、測距範囲は無限遠から例えば５０ｃｍまでとする。測距ゾーン設定手段１２によって測距ゾーンを図２に示すように例えば３分割する。図２は被写体距離と測距ゾーンの関係を示す図であり、測距ゾーン１を２ｍ〜無限遠、測距ゾーン２を１ｍ〜２ｍ、測距ゾーン３を５０ｃｍ〜１ｍとした例である。測距ゾーンの分割の仕方は、測距速度やどの被写体距離を優先するか、或いは撮影条件などによって任意に決定すればよい。また、測距ゾーンの分割数は、撮影時の焦点距離、撮影時の絞り値に応じて変更することが可能である。この場合、焦点距離が長いほど測距ゾーン分割数を増やし、絞りを絞っているほど測距ゾーン分割数を減らしてもよい。
【００１９】
次に、測距ゾーン選択手段１３によってスキャンする測距ゾーンの順序を決定する。本例では、例えば測距ゾーン１→測距ゾーン２→測距ゾーン３の順とする。この場合、図２に示すように被写体距離が遠いところからスキャンしていくことを意味する。他には、測距ゾーン３→測距ゾーン２→測距ゾーン１のように被写体距離が近いところからスキャンしてもよいし、測距ゾーン２→測距ゾーン１→測距ゾーン３のようにスキャンしてもよい。測距ゾーンを分割する目的は、早く被写体を見つけてそこでスキャンを終了することによってＡＦ時間を短くすることであるため、被写体が存在する確率の高い測距ゾーンからスキャンすることが望ましい。
【００２０】
従って、次のように撮影モードによってスキャンする測距ゾーンの順序を変更することも可能である。例えば、風景撮影モードで撮影する場合には遠いところから近いところにスキャンを行い、人物撮影モードで撮影する場合には近いところから遠いところにスキャンを行うように構成することで、より撮影者の意図した被写体に早く合焦させることが可能となる。
【００２１】
次に、上記のように分割した測距ゾーンを順次スキャンしてＡＦ評価値を取得し、最終的に合焦位置を決定するまでの処理の流れを図３のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００２２】
ステップＳ１において、測距ゾーン設定手段１２はスキャンする測距ゾーンを設定する。測距ゾーンの更新順序が測距ゾーン１→測距ゾーン２→測距ゾーン３の場合には、まず測距ゾーン１が設定される。次に、ステップＳ２において、測距ゾーン設定手段１２で設定された測距ゾーンをスキャンすることで、ＡＦ評価値演算回路１４によりＡＦ評価値を取得する。ＡＦ評価値の計算は、撮影した信号に対してＢＰＦによるフィルタリング処理を適用し、撮影した信号の中高域成分を抽出した後、ＡＦ枠内の振幅の最大値をＡＦ評価値としてもよいし、ＡＦ枠内でＢＰＦのフィルタリングにおけるＸ軸方向に沿って最大値を抽出し、ＢＰＦのＸ軸方向と垂直の方向（Ｙ軸方向）に最大値を積分したものをＡＦ評価値としてもよい。
【００２３】
次に、ステップＳ３において、ゾーン更新判断手段１５は上記ＡＦ評価値演算回路１４で取得したＡＦ評価値に基づき、測距ゾーンの更新を行うかどうかを判断する測距ゾーン更新判断処理を行う。測距ゾーン更新判断処理では、具体的には、例えば、ＡＦ評価値の高低差と測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値の上り具合とに基づき、測距ゾーンの更新を行うかどうかを判断する。
【００２４】
上記ステップＳ３における測距ゾーン更新判断処理の詳細を図４のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００２５】
ステップＳ１１において、まず、ゾーン更新判断手段１５は、それまでにスキャンした測距ゾーンの全てのＡＦ評価値の最大値Afmaxと最小値Afminとの差Afdiff１=Afmax−Afminを計算する。次に、ステップＳ１２において、ゾーン更新判断手段１５は上記計算した差Afdiff１が閾値ＴＨ１より大きいかどうかを判定する。ゾーン更新判断手段１５は、差Afdiff１＞閾値ＴＨ１の場合には、ＡＦ評価信号の山取り（ＡＦ評価信号の山の頂点を見つけること）ができていると判断しＯＫ（測距ゾーンを更新しない）と判定し、差Afdiff１＞閾値ＴＨ１でない場合には、ＮＧ（測距ゾーンを更新する）と判定する。
【００２６】
測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値の上り具合は、例えば図５に示すように、測距ゾーン１において至近側でＡＦ評価値が上っているかどうかを判断するものである。即ち、ステップＳ１３において、ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーン１における最至近側のＡＦ評価値Afsikinと一つ前のＡＦ評価値Afsikin-1の差Afdiff２=Afsikin−Afsikin-1を計算し、ステップＳ１４において、計算結果を閾値ＴＨ２と比較する。ゾーン更新判断手段１５は、計算結果が閾値ＴＨ２より大きい場合には、測距ゾーンの端におけるＡＦ評価値が上っていると判断し、図５におけるＡＦ評価信号の山の頂点は別の測距ゾーンにあるとしてＮＧ（測距ゾーンを更新する）とし、計算結果が閾値ＴＨ２より小さい場合には、ＯＫ（測距ゾーンを更新しない）とする。
【００２７】
尚、上記の測距ゾーン更新の判定における閾値ＴＨ１は、固定値である必要はなく、それまでにスキャンした測距ゾーンの数によって変えてもよい。即ち、測距ゾーンを多く見ている（測距ゾーンの分割数を多くする）ほどＡＦ評価信号の山の頂点と最も低い点との差が大きく出やすくなるはずなので、閾値を大きく取ることが可能である。また、測距ゾーンが少ないほどＡＦ評価信号の山の高低差が出にくいため、閾値を小さく取るほうが好ましい場合がある。このように、測距ゾーンの更新履歴に応じて測距ゾーン更新判定条件を変えることで、より好適な測距ゾーン更新判定を行うことが可能になる。
【００２８】
更に、撮影モードに応じてパラメータ（測距ゾーン更新判定条件）を変更してもよい。例えば、夜景撮影モードのように被写体が暗いためにＡＦ評価値のＳ／Ｎが悪いと推測できるような場合には、測距ゾーン更新をなるべくしやすくして広い範囲の被写体距離を見る（算出する）ようにしてもよい。
【００２９】
ゾーン更新判断手段１５は、上記のステップＳ１２及びステップＳ１４の２つの測距ゾーン更新条件が共にＯＫの場合に、ステップＳ１５において、測距ゾーンを更新しないと決定し、そうでない場合には、ステップＳ１６において、測距ゾーン更新を実行すると決定する。
【００３０】
再度図３に戻り、ステップＳ４において、ゾーン更新判断手段１５は図４の測距ゾーン更新判断処理を行った結果を使って、測距ゾーンを更新するか否かを判定する。ゾーン更新判断手段１５は、測距ゾーンを更新すると判定した場合には、ステップＳ５において、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了したかを判断し、測距ゾーンを更新しないと判定した場合には、ステップＳ６の合焦位置判断処理に移る。ゾーン更新判断手段１５は、測距ゾーンを更新すると判定した場合、ステップＳ５において、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了していなければ、上記ステップＳ１において次の測距ゾーンを設定し、全ての測距ゾーンに対する上記処理が終了していたならば、ステップＳ６の合焦位置判断処理に移る。
【００３１】
ステップＳ６の合焦位置判断処理においては、まず、合焦位置決定手段１６は合焦状態の判定を行った後に合焦位置を算出する。合焦状態の判定は、例えば、それまでにスキャンした測距ゾーンの全てのＡＦ評価値に基づき、上記測距ゾーン更新判断処理と同様にAfdiff１(=Afmax−Afmin)を求め、Afdiff１を閾値ＴＨ３と比較する。合焦位置決定手段１６は、Afdiff１＞ＴＨ３が成立するならば合焦可能とし、Afdiff１＞ＴＨ３が不成立ならば合焦不可能と判定する。合焦可能な場合には、ＡＦ評価値の最大値を合焦位置とする。尚、測距ゾーンの更新履歴に応じて合焦状態の判定条件を変更することが可能である。また、合焦可能と判定した場合は測距ゾーン更新を終了する。
【００３２】
測距ゾーン更新判断処理における閾値ＴＨ１の設定と合焦位置判断処理における閾値ＴＨ３を変えることで、測距ゾーンの更新の仕方をしやすくしたりしにくくしたりといった設定が可能となる。例えば、閾値ＴＨ１が閾値ＴＨ３より大きければ、それだけＡＦ評価信号の山の高低差が大きくならないとＯＫ（測距ゾーンを更新しない）とならないため、測距ゾーンの更新がしやすくなる。また、測距ゾーン更新の判定を合焦状態の判定と全く同じ判定にしてもよい。
【００３３】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、被写体距離を複数の測距ゾーンに分割すると共にスキャンする測距ゾーンを選択し、選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値を用いてスキャンする測距ゾーンの更新の有無を判断し、スキャンする測距ゾーンを適宜更新すると共にＡＦ評価値の取得に基づいて合焦位置を決定するので、被写体が早く見つかった場合にはその他の測距ゾーンをスキャンする必要がなくなるため、その分だけ合焦時間を短くすることが可能となる。また、そうした場合でもＡＦの合焦性能が落ちることはない。
【００３４】
従って、測距範囲に対して必要なＡＦ評価信号のサンプル数が多い場合でも、ＡＦ精度を落とすことなく、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をデジタルカメラに適用した場合で且つデジタルカメラの画面内のＡＦ枠（測距ポジション）が複数存在する場合における実施形態を説明する。第２の実施の形態が第１の実施の形態と相異する点は、ＡＦ枠が複数存在するため測距ゾーン更新判断処理が変更になる点である。第２の実施の形態では、ＡＦ枠を図６に示すように９つとした場合について説明する。尚、第２の実施の形態におけるデジタルカメラの構成は第１の実施の形態と同様であり（図１参照）、説明を省略する。
【００３６】
次に、上記の如く構成された第２の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を、図１、図６、図７を参照しながら詳細に説明する。
【００３７】
第２の実施の形態におけるＡＦ動作の処理の流れは、第１の実施の形態における図３のフローチャートと同様であり、ステップＳ３の測距ゾーン更新判断処理部分のみに差がある。第２の実施の形態では、この測距ゾーン更新判断処理部分について説明する。また、測距ゾーン更新順序は遠くから近くに更新することにする。
【００３８】
また、第２の実施の形態における各ＡＦ枠でのＡＦ評価信号の山の状態の判定は、第１の実施の形態における図４のフローチャートと同様であり、第２の実施の形態では、ステップＳ１４においてＮｏである場合にＡＦ評価信号の山の状態が○（当該測距ゾーンに山の頂点（ピーク）有り）、ステップＳ１４においてＹｅｓの場合に△（山が他の測距ゾーンに有り）、ステップＳ１２においてＮｏの場合に×（当該測距ゾーンに山無し）と表現する。
【００３９】
次に、上記測距ゾーン更新判断処理部分の流れを図７のフローチャートに基づき説明する。本フローチャートに示す処理は制御部１１がプログラムに基づき図１のデジタルカメラ各部を制御することで実行する。
【００４０】
ステップＳ２１において、ゾーン更新判断手段１５は図６における上中下段９つのＡＦ枠のうち中段の３つのＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、全て○の場合のみステップＳ２６に進み、測距ゾーンを更新しないと判定する。上中下段の全てのＡＦ枠を調べないのは、中段のＡＦ枠優先の考え方をしているからであり、上段や下段のＡＦ枠に近距離の被写体があった場合でも、そちらに引っ張られることがないように（例えば中段のＡＦ枠に主要被写体があった場合に上段や下段のＡＦ枠で合焦することがないように）考慮されている。また、中心一点ではなく、中段の３つのＡＦ枠を調べているのは、中心に主要被写体がないような中抜けシーンの場合にＡＦの誤測距を防ぐためである。
【００４１】
ステップＳ２１で「偽」の場合（中段が全て○でない場合）には、ステップＳ２２において、ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーンの更新が２つ目以降かどうかを判定する。ゾーン更新判断手段１５は測距ゾーンの更新が２つ目以降でなければ、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。測距ゾーンの更新が２つ目以降かどうかを判定する理由は、測距ゾーンを細かく分割した場合にＡＦ評価信号の山のすそのみをスキャンする可能性があり、実際には山があるのに山のすそのみを見て×判定をするのを避けるよう、なるべく複数の測距ゾーンを調べてから測距ゾーンの更新判定を行うためである。
【００４２】
ステップＳ２２で「真」の場合（測距ゾーンの更新が２つ目以降の場合）には、ステップＳ２３において、ゾーン更新判断手段１５は中段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、中段に△があるかどうかを調べる。ゾーン更新判断手段１５は中段に△がある場合には、まだ他の測距ゾーンにＡＦ評価信号の山のピークが存在すると解釈し、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。ゾーン更新判断手段１５は中段に△がない場合には、ステップＳ２４において、中段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、中段が全て×かどうかを調べる。
【００４３】
ゾーン更新判断手段１５は全てが×ではない場合には、いずれかに○があるということなので、ステップＳ２６において、測距ゾーンを更新しないと判定する。ゾーン更新判断手段１５は全てが×の場合には、中段には合焦できないので、ステップＳ２５において、上下段のＡＦ枠のＡＦ評価値の状態を調べ、上下段に△があるかどうかを調べる。ゾーン更新判断手段１５は上下段のどこかに△がある場合には、上下段には他のゾーンに被写体が存在するということなので、ステップＳ２７において、測距ゾーンを更新すると判定する。ゾーン更新判断手段１５は上下段に△がない場合には、ステップＳ２６において、測距ゾーンを更新しないと判定する。
【００４４】
本例では、ＡＦ枠が複数ある場合の測距ゾーン更新判断処理の例を示したが、本例に限らず、常に全てのＡＦ枠を使って測距ゾーン更新判断をしてもよいし、複数のＡＦ枠のうち中段のＡＦ枠優先でなくともよい。
【００４５】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、ＡＦ枠が複数の場合においても、測距ゾーンを複数に分割すると共に選択した測距ゾーンをスキャンしてＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値に基づき合焦状態が得られたと判断したところでスキャンを終了することができるため、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態では、本発明のオートフォーカス装置をズームレンズの他にフォーカスレンズを備えたデジタルカメラに適用した場合の実施形態を説明する。第３の実施の形態が第１の実施の形態と相異する点は、光学系にズームレンズを備えた点である。尚、第３の実施の形態におけるデジタルカメラのズームレンズ以外の構成は第１の実施の形態と同様であり（図１参照）、説明を省略する。
【００４７】
次に、上記の如く構成された第３の実施の形態におけるデジタルカメラの動作を図１、図８、図９を参照しながら詳細に説明する。
【００４８】
ＡＦ時間に関わるスキャンポイント数は、測距範囲をスキャンするのに必要なフォーカスレンズ２の移動量と、測距範囲をどれくらい細かくスキャンするかによって決定される。一般的に、焦点距離が長くなるとフォーカスレンズ２の移動量は増加する。一方、測距範囲をどれくらい細かくスキャンするかは焦点深度に相当するＦδ（ＦはＦナンバー、δは許容錯乱円径）によって決まる。今、Ｆナンバーが焦点距離によって変わらないとすると、焦点距離が長くなるとフォーカスレンズ２の移動量が増加するため、その増加分だけＡＦ時間が延びることになる。従って、各焦点距離によって、図８に示すように測距ゾーンの分割数を最適化することが望ましい。
【００４９】
また、Ｆナンバーの変化に応じてスキャンする細かさを変えた場合には、Ｆナンバーによって測距ゾーンの分割の仕方を変えてもよい。例えば、Ｆ４とＦ５．６の二つの絞り値を持つデジタルカメラの場合、Ｆ４で撮影した場合に対してＦ５．６で撮影した場合の方が焦点深度が深いため、より荒くＡＦ評価値を取得しても構わない。具体的には、Ｆ４での撮影時のフォーカスレンズ２のスキャンポイント内移動量に対して、Ｆ５．６での撮影時にはフォーカスレンズ２の移動量を倍に設定したとすると、測距範囲全領域に対するスキャンポイント数はＦ５．６での撮影時には約半分になる。従って、測距ゾーン毎のスキャンポイント数を常に一定に設定するとすると、Ｆ４での撮影時の方がＦ５．６での撮影時に対して測距ゾーンの分割数が図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように倍になることになる。
【００５０】
本例では測距ゾーンの分割数について説明したが、測距ゾーンの更新順序についても撮影条件によって変更してもよい。例えば、撮影する際の輝度レベルが高い場合には、戸外で撮影しているものと判断し、遠くのもの優先の考え方で遠い測距ゾーンから近い測距ゾーンに向かってスキャンする。また、撮影する際の輝度レベルが低い場合には、室内で撮影しているものと判断し、近いもの優先の考え方で近い測距ゾーンから遠い測距ゾーンに向かってスキャンする。
【００５１】
また、測距ゾーンの更新順序を撮影モードによって変更してもよい。例えば風景を撮影するモードに設定された場合には、遠くの測距ゾーンを優先してスキャンするようにすればよいし、人物を撮影するモードに設定された場合には、近い距離或いは人物が含まれることの多い測距ゾーンを優先的にスキャンするようにすればよい。また、ストロボ設定がされている場合には、人物を撮影するものと判断し、近い距離或いは人物が含まれることの多い測距ゾーンを優先的にスキャンするようにすればよい。
【００５２】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、撮影時の焦点距離や絞り値に応じて測距ゾーンの分割数やスキャンポイント数や測距ゾーン更新順序を変更することにより、ＡＦ速度の向上を図ることでＡＦ時間を短縮したオートフォーカス装置及び該オートフォーカス装置を備えたデジタルカメラを実現することが可能となる。
【００５３】
［他の実施の形態］
また、本発明の目的は、実施の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を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。
【００５４】
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の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。
【００５５】
また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５６】
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、上記実施の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動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等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。
【００５７】
更に、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ボ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き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等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。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割し、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得し、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号を取得し、当該取得した評価信号に基づいて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断すると共に、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンするため、被写体が早く見つかった場合は他のスキャン範囲をスキャンする必要がなくなる。これにより、スキャン範囲に対して必要な評価信号のサンプル数が多い場合でも、自動焦点調節精度を落とすことなく、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節時間を短縮した焦点調節装置を実現することが可能となる。
特に、より狭いスキャン範囲で合焦点を探す場合でも適切かつ速く合焦位置を見つけ出すことができる。また、狭い範囲でのスキャンでも画面内の上下段の被写体に引っ張られることなく、適切に次のスキャン範囲をスキャンするか否かを判断できるという効果がある。
【００６０】
また、分割スキャン範囲の更新履歴に応じて他の分割スキャン範囲をスキャンするか否かの判断条件を変更することにより、より好適な判断や合焦判定を行うことが可能となる。
【００６１】
また、画面内中段のポジションのいずれも合焦位置を判断できた場合に他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないため、上記と同様に、自動焦点調節速度の向上を図ることで自動焦点調節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】本発明の第１の実施の形態に係るオートフォーカス装置を搭載したデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。
【図２】測距ゾーンを被写体距離に応じて複数に分割した例を示す図である。
【図３】測距ゾーンを分割した時のＡＦ動作を示すフローチャートである。
【図４】測距ゾーン更新判断処理を示すフローチャートである。
【図５】各測距ゾーンの範囲とＡＦ評価値の関係の例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る９つのＡＦ枠が設定された場合のＡＦ枠位置を示す図である。
【図７】ＡＦ枠が複数存在する場合の測距ゾーン更新判断処理を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る焦点距離と測距ゾーン分割数の関係の例を示す図である。
【図９】Ｆナンバーと測距ゾーン分割数の関係を示す図であり、（Ａ）はＦ５．６の時の測距ゾーン分割例、（Ｂ）はＦ４の時の測距ゾーン分割例である。
【図１０】被写体距離とＡＦ評価値の関係の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 光学系
２ フォーカスレンズ（焦点調節用光学系）
３ 撮像素子
４ 前置処理回路
５ Ａ／Ｄ変換器
６ メモリコントローラ
７ メモリ
８ 記録媒体
９ ＳＷ１
１０ ＳＷ２
１１ 制御部
１２ 測距ゾーン設定手段（分割手段）
１３ 測距ゾーン選択手段
１４ ＡＦ評価値演算回路（評価信号取得手段）
１５ ゾーン更新判断手段（判断手段）
１６ 合焦位置決定手段
１７ フォーカスレンズ駆動回路
Claims (7)
- 焦点調節用光学系を所定範囲駆動させて焦点調節を行う焦点調節装置であって、
前記焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割する分割手段と、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得する評価信号取得手段と、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号を取得し、当該取得した評価信号に基づいて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する判断手段とを有し、
前記判断手段は、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンすることを特徴とする焦点調節装置。 - 前記判断手段は、画面内中段のポジションのいずれかで合焦位置を判断できない場合に、他の分割されたスキャン範囲をスキャンすると判断することを特徴とする請求項１記載の焦点調節装置。
- 前記判断手段は、前記スキャンした分割スキャン範囲の更新履歴に応じて他の分割スキャン範囲をスキャンするか否かの判断条件を変更することを特徴とする請求項１又は２記載の焦点調節装置。
- 前記判断手段は、前記複数のポジションの少なくとも一部を用いて他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の焦点調節装置。
- 前記判断手段は、画面内中段のポジションのいずれも合焦位置を判断できた場合に他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の焦点調節装置。
- 前記評価値信号とは、撮像素子により取得した信号から所定信号成分を抽出して求めたものであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の焦点調節装置。
- 焦点調節用光学系を所定範囲駆動させて焦点調節を行う撮像装置に適用されるプログラムであって、
コンピュータに、
前記焦点調節用光学系を駆動させながら被写体への合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン範囲を複数に分割する機能と、スキャンして画面内の複数ポジションから評価信号を取得する機能と、分割されたスキャン範囲のうち一のスキャン範囲において評価信号取得し、当該取得した評価信号に基づいて他のスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する機能を実現させると共に、
前記判断する機能は、前記他の分割されたスキャン範囲をスキャンするか否かを判断する際、画面内上下段のポジションの評価信号に拘らず、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれにも評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンしないと判断する一方、当該画面内上下段の間にある画面内中段のポジションの評価信号から当該画面内中段のポジションのいずれかに評価信号の山がある場合でも当該画面内中段のポジションのいずれかに他の分割されたスキャン範囲に評価信号の山がある場合には他の分割されたスキャン範囲をスキャンすることを特徴とするプログラム。
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