JP4340857B2

JP4340857B2 - カメラの自動焦点調節装置及び方法

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Publication number: JP4340857B2
Application number: JP2003198324A
Authority: JP
Inventors: 肇沼田
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005037519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカメラの自動焦点調節装置及び方法に係り、特に被写体のコントラストが最大になるようにフォーカスレンズのレンズ位置を自動的に調節（以下、「コントラストＡＦ」という）するカメラの自動焦点調節装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルカメラなどで主流となっているコントラストＡＦは、撮影光学系のうち焦点調節に作用するフォーカスレンズを移動させながら撮像を行い、その出力画像信号から高周波成分を抽出して合焦のための評価値を算出し、この評価値が最大になるところ（コントラストが最大になるところ）にフォーカスレンズを移動させて合焦させるようにしている。
【０００３】
しかしながら、コントラストＡＦは、被写体のコントラストが少ない場合（壁のように被写体自体がもともとコントラストが少ない場合や、被写体が暗いためにコントラストが少ない場合）には、フォーカスレンズを焦点調節範囲にわたって移動させながら得られる合焦用の評価値が全体的に小さくなり、評価値が最大になるフォーカスレンズのレンズ位置を正確に求めることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、下記特許文献１に記載の自動焦点調節装置は、被写体が暗い場合に、被写体からコントラストが得られるように被写体に補助光（以下、「ＡＦ補助光」という）を照射するようにしており、特に被写体輝度に応じた適量な光量となるようにＡＦ補助光の光量を制御し、これにより省電力化を図っている。
【０００５】
しかし、被写体が特に暗かったりコントラストが低かったりする場合は、ＡＦ補助光を照射しても被写体が把握されず、焦点が決定されない場合がある。
【０００６】
下記特許文献２では、ＡＦ補助光を照射しても被写体が把握されない場合はまず大デフォーカスと判断し、レンズの移動可能範囲内での合焦位置のサーチを行い、サーチの結果合焦位置が検出されない場合は被写体の距離が遠いと判断する。この場合、被写体が近くにあっても距離が検出されずに遠いと判断された被写体までの距離でフォーカス調整された画像が記録される可能性がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１２１９２４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平６−９４９８８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の事情を考慮し、被写体にＡＦ補助光を照射した場合に、被写体が特に暗かったりコントラストが低かったりする場合でも実用に耐えうる画像を記録することができるカメラの自動焦点調節装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、撮影レンズを焦点調節範囲にわたって移動させ、該撮影レンズが所定量移動するごとに撮像手段から出力される画像信号に基づいて被写体のコントラスト成分に応じた評価値を得、前記撮影レンズの移動位置と各移動位置ごとに得た前記評価値とに基づいて評価値がピークとなる移動位置を求め、この求めた移動位置に撮影レンズを移動させるカメラの自動焦点調節装置であって、
ＡＦ補助光を発光するＡＦ補助光発光手段と、
前記発光されたＡＦ補助光が照射された被写体におけるＡＦ補助光拡散領域の大きさを評価する拡散領域評価手段と、
前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさから被写体までの距離を求める距離算出手段と、
算出した距離に対応する移動位置に撮影レンズを移動させる撮影レンズ移動手段と、
からなるカメラの自動焦点調節装置、からなる。
【００１１】
本発明によれば、コントラストＡＦでは、撮影レンズを焦点調節範囲にわたって移動させ、撮影レンズが所定量移動するごとに被写体のコントラスト成分に応じた評価値を収集するが、被写体が低輝度、低コントラスト等の場合には、ＡＦ補助光を発光させて撮像手段から出力される画像信号に基づいて当該評価値を得る。ＡＦ補助光が被写体に照射されると、被写体にはＡＦ補助光拡散領域ができる。この拡散領域の大きさは、カメラと被写体との距離によって変わる。カメラと被写体との距離が短ければ拡散領域は小さく、カメラと被写体との距離が遠くなれば拡散領域が大きくなる。この拡散領域の大きさを評価し、評価した大きさからカメラから被写体までの距離を求める。求めた距離に対応する移動位置に撮影レンズを移動させる。
【００１２】
なお、前記撮影レンズがズームレンズである場合に、前記距離算出手段はズーム倍率と前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさとから被写体までの距離を求める。
【００１３】
また、前記ＡＦ補助光発光手段はストロボ撮影時の撮影補助光を発光する発光手段と共用され、該発光手段は発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス、及びプラズマ発光素子のうちのいずれかの発光素子によって構成されることができる。
【００１４】
また、前記ＡＦ補助光発光手段は前記発光素子に加わる電流又は選択的に発光させる素子の数を制御することによって前記ＡＦ補助光の光量を前記撮影補助光の光量よりも低下させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るカメラの自動焦点調節装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１６】
図１は、本発明が適用されたデジタルカメラの外観図である。このデジタルカメラ１０の前面には、撮影レンズ１２、ファインダー窓１４、ストロボ発光部１６、及び調光センサ１７が設けられ、カメラ上面には、シャッターボタン１８及び電源スイッチ２０が配設されている。また、グリップ部２２と反対側のカメラ側面には、メモリカード２４を装着するためのカードスロット２６が設けられている。
【００１７】
撮影レンズ１２にはズームレンズが適用され、撮影レンズ１２の後方にＣＣＤイメージセンサ（図１中不図示、図３において符号５２として記載）が配置されている。シャッターボタン１８は２段階式に構成され、シャッターボタン１８を軽く押して止める「半押し」の状態でコントラストＡＦ（ＡＦ）及び自動露出制御（ＡＥ）が作動してＡＦとＡＥをロックし、「半押し」から更に押し込む「全押し」の状態で撮影が実行される。
【００１８】
電源スイッチ２０は、モード切換スイッチと兼用されており、電源ＯＦＦとなる「ＯＦＦ位置」、静止画撮影モードで電源ＯＮとなる「撮影ＯＮ位置」、及び再生モードで電源ＯＮとなる「再生ＯＮ位置」の３ポジションを切り換えることができる。なお、本例のような電源スイッチ（以下、電源兼用モードスイッチという）２０に代えて、電源ＯＮ／ＯＦＦのみの電源スイッチと、静止画撮影モード及び再生モードを切り換えるモードダイヤル等のモード切換手段を設けてもよい。
【００１９】
図２は、デジタルカメラ１０の背面側外観図である。デジタルカメラ１０の背面には、ファインダー２８、液晶モニタ３０、ズームスイッチ３２、多機能の十字ボタン３４、ＡＥロックボタン３６、メニューキー３８、実行キー４０及びキャンセルキー４２が設けられている。液晶モニタ３０は、撮影時に画角確認用の電子ファインダーとして使用できるとともに、撮影した画像のプレビュー画やメモリカード２４から読み出した再生画像、ＡＦ補助光拡散領域等を表示可能な表示手段である。また、十字ボタン３４を使用したメニューの選択や各メニューにおける各種項目の設定なども液晶モニタ３０の表示画面を用いて行われる。
【００２０】
ズームスイッチ３２は、上下方向に操作可能なレバースイッチで構成され、該スイッチを上方向に操作することで望遠（TELE）方向にズーム移動し、下方向に操作することで広角（WIDE）方向にズーム移動する。十字ボタン３４は、上下左右のいずれかの縁部を押圧することによって、対応する４方向（上、下、左、右）の指示を入力できるようにしたもので、メニュー画面における各種設定項目の選択や設定内容の変更を指示する操作ボタンとして使用されるとともに、電子ズームの倍率調整や再生コマの送り／戻しを指示する手段として用いられる。
【００２１】
メニューキー３８は、各モードの通常画面からメニュー画面へ遷移させる時に使用される。実行キー４０は、選択内容の確定、処理の実行（確認）指示の時などに使用される。キャンセルキー４２は、メニューから選んだ項目の取消（キャンセル）や一つ前の操作状態に戻る時などに使用される。
【００２２】
撮影者は、ファインダー２８又は液晶モニタ３０に映し出されるリアルタイム画像（スルー画）を確認しながら、ズームスイッチ３２を操作して画角を決定し、シャッターボタン１８を押下して撮影を行う。
【００２３】
図３は、デジタルカメラ１０の内部構成を示すブロック図である。撮影レンズ１２は、固定レンズ４４、変倍レンズ４６Ａ、補正レンズ４６Ｂ及びフォーカスレンズ４８の４群型インナーフォーカス式ズームレンズで構成されている。
【００２４】
変倍レンズ４６Ａと補正レンズ４６Ｂは、図示せぬカム機構によって両者の位置関係が規制されながら光軸に沿って移動し、焦点距離を変更する。なお、説明の便宜上、変倍レンズ４６Ａと補正レンズ４６Ｂから成る変倍光学系を「ズームレンズ４６」と呼ぶことにする。
【００２５】
撮影レンズ１２を通過した光は、絞り５０により光量が調節された後、ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＣＣＤという。）５２に入射する。ＣＣＤ５２の受光面には、フォトセンサが平面的に配列されており、撮影レンズ１２を介してＣＣＤ５２の受光面に結像された被写体像は、各フォトセンサによって入射光量に応じた量の信号電荷に変換される。なお、ＣＣＤ５２は、シャッターゲートパルスのタイミングによって各フォトセンサの電荷蓄積時間（シャッタースピード）を制御する、いわゆる電子シャッター機能を有している。
【００２６】
各フォトセンサに蓄積された信号電荷は、ＣＣＤドライバ５４から与えられるパルスに基づいて信号電荷に応じた電圧信号（画像信号）として順次読み出される。ＣＣＤ５２から出力された画像信号は、アナログ処理部５６に送られる。アナログ処理部５６は、サンプリングホールド回路、色分離回路、ゲイン調整回路等の信号処理回路を含み、このアナログ処理部５６において、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）処理並びにＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に色分離処理され、各色信号の信号レベルの調整（プリホワイトバランス処理）が行われる。
【００２７】
アナログ処理部５６から出力された信号は、Ａ／Ｄ変換器５８によりデジタル信号に変換された後、メモリ６０に格納される。タイミングジェネレータ（ＴＧ）６２は、ＣＰＵ６４の指令に従ってＣＣＤドライバ５４、アナログ処理部５６及びＡ／Ｄ変換器５８に対してタイミング信号を与えており、このタイミング信号によって各回路の同期がとられている。
【００２８】
メモリ６０に格納されたデータは、バス６６を介して信号処理部６８に送られる。信号処理部６８は、輝度・色差信号生成回路、ガンマ補正回路、シャープネス補正回路、コントラスト補正回路、ホワイトバランス補正回路等を含むデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）で構成された画像処理手段であり、ＣＰＵ６４からのコマンドに従って画像信号を処理する。
【００２９】
信号処理部６８に入力された画像データは、輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃr,Ｃb 信号）に変換されるとともに、ガンマ補正等の所定の処理が施された後、メモリ６０に格納される。撮影画像を表示出力する場合、メモリ６０から画像データが読み出され、表示用メモリ７０に転送される。表示用メモリ７０に記憶されたデータは、表示用の所定方式の信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のカラー複合映像信号）に変換された後、Ｄ／Ａ変換器７２を介して液晶モニタ（ＬＣＤ）３０に出力される。こうして、当該画像データの画像内容が液晶モニタ３０の画面上に表示される。
【００３０】
ＣＣＤ５２から出力される画像信号によってメモリ６０内の画像データが定期的に書き換えられ、その画像データから生成される映像信号が液晶モニタ３０に供給されることにより、ＣＣＤ５２を介して入力する画像がリアルタイムに液晶モニタ３０に表示される。撮影者は、液晶モニタ３０に映し出される画像（スルー画）、或いは光学式のファインダー２８によって撮影画角を確認することができる。
【００３１】
撮影者がズームスイッチ３２を操作すると、その指示信号がＣＰＵ６４に入力され、ＣＰＵ６４はズームスイッチ３２からの信号に基づいてズーム駆動部７４を制御してズームレンズ４６をテレ（TELE）方向又はワイド（WIDE）方向に移動させる。ズーム駆動部７４は図示せぬモータを含み、該モータの駆動力によってズームレンズ４６が駆動される。ズームレンズ４６の位置（ズーム位置）は、ズーム位置センサ７６によって検出され、該センサ７６の検出信号はＣＰＵ６４に入力される。
【００３２】
同様に、フォーカス駆動部７８は図示せぬモータを含み、該モータの駆動力によってフォーカスレンズ４８が光軸に沿って前後動する。フォーカスレンズ４８の位置（フォーカス位置）は、フォーカス位置センサ８０によって検出され、該センサ８０の検出信号はＣＰＵ６４に入力される。
【００３３】
電源兼用モードスイッチ２０によって静止画撮影モードが設定され、シャッターボタン１８が押下されると、撮影開始指示（レリーズＯＮ）信号が発せられる。ＣＰＵ６４は、レリーズＯＮ信号を検知して記録用の撮像動作を実行する。すなわち、ＣＰＵ６４は、後述する評価値演算の結果に基づいてフォーカス駆動部７８を制御してフォーカスレンズ４８を合焦位置に移動させるとともに、絞り５０の開口径やＣＣＤ５２の電子シャッターを制御することにより露出制御を行う。また、ＣＰＵ６４は必要に応じてストロボ制御回路８２にコマンドを送り、スロトボ発光部１６の発光を制御する。尚、このストロボ発光部１６及びストロボ制御回路８２の詳細については後述する。
【００３４】
こうして、シャッターボタン１８の押下操作に応動して、記録用の画像データの取り込みが開始される。画像データを圧縮記録するモードが選択されている場合、ＣＰＵ６４は圧縮伸張回路８４にコマンドを送る。圧縮伸張回路８４は、メモリ６０に取り込まれた画像データをＪＰＥＧその他の所定の形式に従って圧縮する。
【００３５】
圧縮された画像データは、カードインターフェース８６を介してメモリカード２４に記録される。非圧縮の画像データを記録するモード（非圧縮モード）が選択されている場合には、圧縮伸張回路８４による圧縮処理は省略され、非圧縮のまま画像データがメモリカード２４に記録される。
【００３６】
電源兼用モードスイッチ２０によって再生モードが設定されると、メモリカード２４から画像ファイルが読み出される。読み出された画像データは、必要に応じて圧縮伸張回路８４によって伸張処理され、表示用メモリ７０を介して液晶モニタ３０に出力される。
【００３７】
ＣＰＵ６４は、本カメラシステムの各回路を統括制御する制御部である。ＣＰＵ６４は、電源兼用モードスイッチ２０、シャッターボタン１８、ズームスイッチ３２その他の操作部から受入する入力信号に基づき、対応する回路の動作を制御するとともに、ストロボ制御、液晶モニタ３０における表示制御、オートフォーカス（ＡＦ）制御及び自動露出（ＡＥ）制御等を行う。
【００３８】
ＲＯＭ５９には、各種制御を行うためのプログラムやデータ値が格納されている。
【００３９】
ここでオートフォーカス制御について説明する。Ａ／Ｄ変換器５８によってデジタル信号に変換された画像信号は、評価値演算部８８に入力される。評価値演算部８８は、高周波成分抽出回路９０と積算回路９２とを有し、入力される画像信号のうちＧ成分のデータをサンプリングしてＡＦ検出対象エリア（以下フォーカスエリアという）内での高周波成分を抽出するとともにその絶対値をとり、フォーカスエリア内で絶対値データを積算して得られた値（評価値に相当）をＣＰＵ６４に提供する。
【００４０】
ＡＦ動作時にＣＰＵ６４は、図４（Ｂ）に示すようにフォーカスレンズ４８を焦点調節領域内で至近から無限遠（又は無限遠から至近）の方向に移動させながら、複数のＡＦ検出ポイント（サーチポイント）で画像中央部分のコントラストを検出し、図４（Ａ）に示すようにサーチポイントごとに評価値（黒丸で示す）を算出する。そして、各ポイントで算出された評価値を総合して、評価値が最大となるレンズ位置を合焦位置として決定し、求めた合焦位置にフォーカスレンズ４８を移動させるようにフォーカス駆動部７８を制御する。画像中央部分のコントラストが明瞭でない又は暗いなどの理由で評価値が算出できない場合は、後述するＡＦ補助光照射による被写体への照射領域の大きさを評価して最も合焦位置に近いと思われる位置にフォーカスレンズ４８を移動させるようにフォーカス駆動部７８を制御する。
【００４１】
次に、ストロボ発光部１６について説明する。
【００４２】
ストロボ発光部１６は、図５に示すようにストロボ光源部１００を有している。尚、図５（Ａ）はストロボ光源部１００の断面図であり、図５（Ｂ）はストロボ光源部１００の正面図である。
【００４３】
このストロボ光源部１００は、反射傘１０２と、ＬＥＤ群１０４（Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ）と、拡散板１０６とから構成されている。Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂは、図５（Ｂ）に示すようにアレー状に多数配設されている。また、拡散板１０６は、ＬＥＤ群１０４から出射される指向性の高い光を拡散させ、均一になるようにしている。尚、ＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの数はそれぞれ同数でなくてもよく、例えば各ＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂをフル発光させた時に白色光となるような割合で配設することが好ましい。
【００４４】
図６は上記ストロボ発光部１６、ストロボ制御回路８２等を含むストロボ装置のブロック図である。
【００４５】
このストロボ装置は、ストロボ調光用の調光センサ１７、及びＬＥＤ群１０４の他に、図６に示すように電池１１０から電源が供給されている電圧アップコンバータ１１２、大容量のコンデンサ１１４、オペアンプ１１６、１１８、１２０、コントローラ１２２、調光回路１２４、及び温度センサ１２６が設けられている。
【００４６】
コントローラ１２２は、ストロボ装置を統括制御するもので、電圧アップコンバータ１１２を制御し、電池１１０の電圧（例えば６Ｖ）を１０Ｖ程度に昇圧させ、この昇圧させた電圧によりコンデンサ１１４を充電させる。尚、コンデンサ１１４は、例えば２〜５秒程度の長い時間で充電されるとともに、１／６０秒（約１６ｍ秒）以上、ＬＥＤ群１０４に電流を継続供給できるものとする。
【００４７】
このコンデンサ１１４に蓄積された電気エネルギーは、オペアンプ１１６、１１８、１２０を介してＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂに供給されるが、コントローラ１２２は上記オペアンプ１１６、１１８、１２０を制御し、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの発光時間、発光量を制御する。
【００４８】
コントローラ１２２は、図３に示したＣＰＵ６４から充電開始、シャッターボタン１８に同期した発光信号、発光量、発光タイミングを示す信号等の各種の信号を取り込んでいる。尚、ＬＥＤは周囲温度によって光量が変動するため、ＬＥＤ群１０４の周囲温度を検出する温度センサ１２６が設けられており、コントローラ１２２は、この温度センサ１２６によって検出されたＬＥＤ群１０４の周囲温度に基づいてその周囲温度にかかわらず所要の発光量が得られるようにＬＥＤ群１０４への電流制御を行っている。
【００４９】
次に、ストロボ撮影時にストロボ発光部１６からストロボ光（以下、「撮影補助光」という）を発光させる際の、ＣＰＵ６４及びコントローラ１２２の動作について説明する。
【００５０】
まず、ＣＰＵ６４は、例えばカメラ電源ＯＮ時に充電開始信号をコントローラ１２２に出力し、コントローラ１２２はこの充電開始信号が入力されると、電圧アップコンバータ１１２に充電を指示する信号を出力し、コンデンサ１１４の充電を開始させ、コンデンサ１１４の充電が完了すると、電圧アップコンバータ１１２による充電動作を停止させ、充電完了をＣＰＵ６４に通知する。
【００５１】
その後、シャッターボタンが半押しされると、コントローラ１２２はＣＰＵ６４からガイドナンバーなどのストロボ発光量を決定するための情報を取り込む。その後、シャッターボタンが全押しされてシャッターが開くと、ＣＰＵ６４はシャッター開に同期した発光信号をコントローラ１２２に出力し、コントローラ１２２はこの発光信号により、所定のＲ、Ｇ、Ｂ発光レベルを示す制御信号をそれぞれオペアンプ１１６、１１８、１２０の正入力に出力する。オペアンプ１１６、１１８、１２０の負入力には、各ＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂに流れる電流値に対応した信号が加えられており、オペアンプ１１６、１１８、１２０は、所定のＲ、Ｇ、Ｂ発光レベルに対応した定電流が各ＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂに流れるように制御する。
【００５２】
これにより、ＬＥＤ群１０４からは、所要の光量の撮影補助光が発光される。
【００５３】
ＬＥＤ群１０４から撮影補助光が発光されると、調光回路１２４は、調光センサ１７を介して発光量を検知する。そして、この検知した発光量が発光量調整用の基準値と一致すると、発光を停止させるために発光停止信号をコントローラ１２２に出力する。コントローラ１２２は、調光回路１２４から発光停止信号が入力されると、ＬＥＤ群１０４の発光を停止させる制御信号をオペアンプ１１６、１１８、１２０に出力する。これにより、ＬＥＤ群１０４に流れる電流が遮断され、ＬＥＤ群１０４の発光が停止する。
【００５４】
次に、上記ストロボ装置を、ＡＦ補助光発光手段として使用する際の、ＣＰＵ６４及びコントローラ１２２の動作について説明する。
【００５５】
まず、シャッターボタン１８が半押しされると、ＣＰＵ６４は、ＡＥ制御及びＡＦ制御を行い、シャッターボタン１８が半押しされている期間、ＡＦとＡＥをロックする。
【００５６】
ここで、ＡＥ制御は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を取り込み、これらのＲ、Ｇ、Ｂ信号を積算した積算値に基づいて被写体輝度（撮影ＥＶ値）を求め、この撮影ＥＶ値に基づいて撮影時の絞り値とシャッタスピードを決定する。尚、シャッターボタン１８の全押し時に前記決定した絞り値になるように絞り５０が制御され、また、決定したシャッタスピードとなるように電子シャッタによって電荷の蓄積時間が制御される。
【００５７】
また、ＡＦ制御は、図４で説明したコントラストＡＦによってフォーカスレンズ４８を合焦位置に移動させるが、ＣＰＵ６４は、被写体の明るさ（撮影ＥＶ値）が所定の値以下になると、ストロボ発光部１６からＡＦ補助光を発光させる。
【００５８】
以下、図７〜図１０を参照しながらＡＦ補助光の発光タイミング、ＡＦ補助光が照射された被写体における光の領域測定、フォーカス駆動部７８でのモータ駆動のタイミング等について説明する。
【００５９】
まず、図７（Ａ）に示すようにシャッターボタンが半押しされると、上記のようにＡＥ処理が行われ（図７（Ｄ））、被写体の明るさが測定される（図１０のステップ２０２）。
【００６０】
次に、被写体の明るさが所定値以上か否かが判断される（図１０のステップ２０４）。ここでは、ＣＰＵ６４が上述のＡＥ処理の結果を参照して所望の被写体を含む撮影画像信号の状態が暗いか否かを判断する。このときの暗いか否かの判断基準はＡＦ処理を行うに際してＡＦ補助光の発光が必要か否かの輝度情報等の基準であって、例えば実験的に取得されたデータ等に基づいて予め設定されているものである。この基準値はあらかじめＲＯＭ５９に格納されており、ＣＰＵ６４はこのステップ２０４の処理を実行するにあたりＲＯＭ５９から読み出した基準値を参照し、これとＡＥ処理結果との比較を行う。
【００６１】
ステップ２０４で被写体の明るさが所定値以上の場合には、ＡＦ補助光を発光させなくても通常のコントラストＡＦの動作を行うことができるので、通常のコントラストＡＦの動作が行われる（図１０のステップ２１８）。
【００６２】
ステップ２０４で被写体の明るさが所定値以下の場合には、所定の発光期間だけＡＦ補助光を発光させる（図７（Ｅ）、図１０のステップ２０６）。このＡＦ補助光の発光期間としては、ＣＣＤ５２が画像信号を得るために被写体光を受光する受光期間以内である。
【００６３】
尚、ＡＦ補助光の光量は、コントラストＡＦ及びＡＦ補助光拡散領域大きさ評価に必要な評価値が得られればよく、撮影補助光の発光量よりも小さくてよい（図７（Ｃ））。ＡＦ補助光の照射による露出は上述のＡＥで決めた露出でなくてもよく、ＡＦ時の絞り値、露光時間でよい。ストロボ発光部１６から発光される光量は、ＬＥＤ群１０４に加わる電流、又は選択的に発光させる素子の数を制御することによって行われる。
【００６４】
続いて、ＣＣＤ５２のフォーカスエリアから評価値を求めるための画像信号を取り込み（図７（Ｆ））、画像信号から評価値を得られるかどうか判断する（図１０のステップ２０８）。評価値の取得は所定以上の値が取得できるかどうか、すなわち、所定以上の高周波成分が取得できるかどうかによる。評価値の取得に際しては、図４（Ｂ）に示したようにフォーカスレンズを所定量移動（次のサーチポイントに移動）させるためにフォーカスモータを駆動する（図７（Ｇ））。
【００６５】
フォーカスレンズが移動している間はほぼＡＦ補助光を発光させ、ＣＣＤ５２から画像信号を取り込む。図４（Ｂ）に示すように、フォーカスレンズを焦点調節領域内で至近から無限遠（又は無限遠から至近）の方向に移動させながら、各サーチポイントごとにＣＣＤ５２から画像信号を取り込む。
【００６６】
各サーチポイントでの画像信号に基づく評価値が算出されると、その算出された評価値を総合して、評価値が最大となるレンズ位置を算出する。最大評価値が得られない場合や所定値以上の評価値が取得できない場合は、合焦不可能と判断し（ステップ２０８）、ＡＦ補助光の被写体への照射領域の大きさ測定に入る（ステップ２１０）。
【００６７】
照射領域の大きさ測定に際しては、フォーカスレンズを焦点調節領域内で移動させた際に取り込んだ画像信号のなかで、フォーカスレンズを焦点調節領域内の中央位置にしたときの画像信号が用いられる。取り込んだその画像信号からＡＦ補助光が被写体に照射された画像をＬＣＤ３０に表示させる。ＬＣＤ３０は３２×３２（又は１６×１６）の輝度分解能を有し、ＬＣＤ３０が輝度分解能に相当する領域（３２×３２又は１６×１６）に分割される。補助光が被写体に照射された画像がＬＣＤ３０に表示されて、明るい領域（ＡＦ補助光拡散領域）がいくつの領域を占めているか測定する。
【００６８】
測定の結果、評価された領域の個数からカメラ１０と被写体との距離が距離テーブルを参照することによって求められる（ステップ２１２）。距離テーブルはＣＰＵ６４又はＲＯＭ５９に格納されている。図８は、カメラ１０からＡＦ補助光を発光して被写体に照射されたＡＦ補助光の拡散領域がＬＣＤ３０に表示される例を示した図である。被写体がカメラ１０から１ｍ離れたところに存在した場合のＬＣＤ３０における撮影画像、被写体がカメラ１０から２ｍ離れたところに存在した場合のＬＣＤ３０における撮影画像、被写体がカメラ１０から３ｍ離れたところに存在した場合のＬＣＤ３０における撮影画像が例として示されている。被写体が遠ければ遠いほど発光された指向性のあるＡＦ補助光が拡散するので、ＬＣＤ３０における照射画像は面積が大きくなる。距離テーブルは、照射された領域の個数とカメラ１０から被写体までの距離との相関表であり、予めこの相関表を用意しておくことにより、照射領域の個数がわかれば概略の距離がわかるようになっている。距離テーブルは、照射領域の個数から判別される距離が１ｍ、２ｍ、３ｍの他に、０．５ｍ、１．５ｍ、２．５ｍ、３．５ｍなどを用意することもできる。
【００６９】
ズームレンズを備えるカメラの場合は、ズームの倍率により画面内での補助光が照射されたときの領域広さが異なるので、図９のようなズーム値と照射領域とから距離がわかるテーブルが用意されている。例えば、ズーム値ａ、領域広さＡの場合は、距離Ｅと推定する。このテーブルもＣＰＵ６４又はＲＯＭ５９に格納されている。
【００７０】
カメラ１０から被写体までの距離が推定されれば、その距離が合焦位置と推定され、その合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、ＡＦ動作を終了する（ステップ２１４）。
【００７１】
その後、シャッターボタンが全押しされると（図７（Ｂ））、上述したように所要の発光量の撮影補助光が発光される（図７（Ｃ）、（Ｅ））。このようにして撮影補助光の発光が行われると、ＣＣＤから撮影補助光によって撮影した被写体を示す画像信号を取り込む（図７（Ｆ）、図１０のステップ２２０）。
【００７２】
なお、ステップ２０８で各サーチポイントでの画像信号に基づく評価値が算出され、その算出された評価値を総合して評価値が最大となるレンズ位置が算出されると、合焦可能と判断され、通常の補助光によるコントラストＡＦの動作が行われる（図１０のステップ２１６）。ステップ２１８、２１６でそれぞれ合焦位置が求められたら、その合焦位置にフォーカスレンズを移動させ、ＡＦ動作を終了する（ステップ２１４）。
【００７３】
本実施の形態によれば、被写体にＡＦ補助光を照射した場合に、被写体が特に暗かったりコントラストが低かったりする場合でもカメラから被写体までの距離を推定してＡＦ動作を行うので実用に耐えうる画像を記録することができる。
【００７４】
尚、ストロボ発光手段としては、Ｒ、Ｇ、ＢのＬＥＤ１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂの代わりに、有機エレクトロルミネセンスパネル（有機ＥＬパネル）、プラズマ発光素子がアレイ状に配列されたプラズマ発光素子パネル、発光色が乳白色のＬＥＤ、又はキセノン管を適用することができる。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、低輝度、低コントラストの被写体に対しても実用レベルの焦点を得た撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたデジタルカメラの外観図。
【図２】デジタルカメラの背面側外観図。
【図３】デジタルカメラの内部構成を示すブロック図。
【図４】（Ａ）はサーチポイントごとに評価値を算出する状態を示した図、（Ｂ）はフォーカスレンズを焦点調節領域内で至近から無限遠の方向に移動させながら複数のＡＦ検出ポイントで画像中央部分のコントラストを検出する状態を示した図。
【図５】ストロボ発光部内に設けられたストロボ光源の構造を示す図。
【図６】ストロボ発光部及びストロボ制御回路等を含むストロボ装置のブロック図。
【図７】ＡＦ補助光の発光タイミング、フォーカス駆動部でのモータ駆動のタイミング等について説明するために用いたタイミングチャート。
【図８】カメラからＡＦ補助光を発光して被写体に照射されたＡＦ補助光の拡散領域がＬＣＤに表示される例を示した図。
【図９】ズーム値と照射領域とから距離がわかるテーブルの図。
【図１０】輝度測定からＡＦ補助光発光、ＡＦ補助光が照射された被写体における光の領域測定、撮影等までの流れを示したフローチャート。
【符号の説明】
１０…デジタルカメラ、１２…撮影レンズ、１６…ストロボ発光部、１７…調光センサ、１８…シャッターボタン、４８…フォーカスレンズ、５２…ＣＣＤ、７８…フォーカス駆動部、８０…フォーカス位置センサ、８２…ストロボ制御回路、８８…評価値演算部、９０…高周波成分抽出回路、９２…積算回路、１００…ストロボ光源部、１０２…反射傘、１０４…ＬＥＤ群、１０４Ｒ…ＲのＬＥＤ、１０４Ｇ…ＧのＬＥＤ、１０４Ｂ…ＢのＬＥＤ、１０６…拡散板

Claims

撮影レンズを焦点調節範囲にわたって移動させ、該撮影レンズが所定量移動するごとに撮像手段から出力される画像信号に基づいて被写体のコントラスト成分に応じた評価値を得、前記撮影レンズの移動位置と各移動位置ごとに得た前記評価値とに基づいて評価値がピークとなる移動位置を求め、この求めた移動位置に撮影レンズを移動させるカメラの自動焦点調節装置であって、
ＡＦ補助光を発光するＡＦ補助光発光手段と、
前記発光されたＡＦ補助光が被写体に照射された結果、合焦の可否を判断する合焦可否判断手段と、
前記合焦可否判断手段が合焦不可能と判断した場合に前記発光されたＡＦ補助光が照射された被写体におけるＡＦ補助光拡散領域の大きさを評価する拡散領域評価手段と、
前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさから被写体までの距離を求める距離算出手段と、
算出した距離に対応する移動位置に撮影レンズを移動させる撮影レンズ移動手段と、
からなるカメラの自動焦点調節装置。
前記撮影レンズがズームレンズである場合に、前記距離算出手段はズーム倍率と前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさとから被写体までの距離を求める請求項１のカメラの自動焦点調節装置。
前記ＡＦ補助光発光手段はストロボ撮影時の撮影補助光を発光する発光手段と共用され、該発光手段は発光ダイオード、有機エレクトロルミネセンス、及びプラズマ発光素子のうちのいずれかの発光素子によって構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラの自動焦点調節装置。
前記ＡＦ補助光発光手段は、前記発光素子に加わる電流又は選択的に発光させる素子の数を制御することによって前記ＡＦ補助光の光量を前記撮影補助光の光量よりも低下させることを特徴とする請求項３のカメラの自動焦点調節装置。
撮影レンズを焦点調節範囲にわたって移動させ、該撮影レンズが所定量移動するごとに撮像手段から出力される画像信号に基づいて被写体のコントラスト成分に応じた評価値を得、前記撮影レンズの移動位置と各移動位置ごとに得た前記評価値とに基づいて評価値がピークとなる移動位置を求め、この求めた移動位置に撮影レンズを移動させるカメラの自動焦点調節方法であって、
（a）ＡＦ補助光を発光させるステップと、
（b）前記発光されたＡＦ補助光が被写体に照射された結果、合焦の可否を判断するステップと、
（c）前記（ｂ）ステップで合焦不可能と判断した場合に前記発光されたＡＦ補助光が照射された被写体におけるＡＦ補助光拡散領域の大きさを評価するステップと、
（d）前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさから被写体までの距離を求めるステップと、
（e）求めた距離に対応する移動位置に撮影レンズを移動させるステップと、
からなるカメラの自動焦点調節方法。
前記撮影レンズがズームレンズである場合に、前記被写体までの距離はズーム倍率と前記評価したＡＦ補助光拡散領域の大きさとから算出される請求項５のカメラの自動焦点調節方法。