JP4574726B2

JP4574726B2 - 撮像装置および自動合焦制御方法

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Publication number: JP4574726B2
Application number: JP2009174445A
Authority: JP
Inventors: 宏幸荻野
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-07-27
Filing date: 2009-07-27
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2019-04-09
Also published as: JP2009244903A

Description

本発明は、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズの合焦を自動的に行う撮像装置およびそれに用いられる自動合焦制御方法に関する。

従来、電子スチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置においては、ＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号の高周波成分が最大になるレンズ位置を合焦位置とする合焦制御方式が用いられている。すなわちこの合焦制御方式は、測距範囲の全域に亘りレンズを駆動しながら撮像素子から得られる輝度信号の高周波成分（以下、焦点評価値という）を記憶し、この記憶した値の中の最大値を示すレンズ位置を合焦位置とするものである。

この方式について図８ないし図１０を参照しながら説明する。図８は従来の撮像装置の合焦制御方式における撮影画面中の測距エリアを示す図、図９は従来の撮像装置の合焦制御方式におけるレンズ位置と焦点評価値との関係を示す図、図１０は従来の撮像装置の合焦制御方式におけるレンズ位置に対する焦点評価値とサンプリング点との関係を示す図である。

上述の方式では、通常、図８に示すように、撮影画面に対して中央部分を測距エリアとし、この範囲内の被写体に対して焦点評価値が最大になるレンズ位置を合焦位置としている。このようにして得られたレンズ位置と焦点評価値の関係は図９に示すような山形の曲線で表される。

また、この方式では、通常測距時間短縮のために、焦点評価値を得るレンズ位置の間隔を大きくし全域をスキャンしている。すなわち、図１０に示すように、サンプリングの間隔を粗くして全域をスキャンし、このサンプリング点の間隔は無限から至近に至るまで一様に設定されている。また、それぞれのサンプリング点間の点に関しては補間計算によって焦点評価値を得ている。ここで、図１０中の黒点はサンプリング点を、点線はフォーカスレンズの停止位置をそれぞれ示している。

特開平０５−３２８１９３号特開平０９−２４３９０６号

ズームレンズを搭載している場合、ズーム位置によって無限から至近に至るまでのフォーカスレンズの移動量が変わることがある。このような場合において、上述した従来の合焦制御方式のようにサンプリング点の間隔が一様であるときには、フォーカスレンズの移動量が多くかつサンプリング点が多いテレ側では、ワイド側に比して測距時間が長くなる。すなわち、ズーム位置によって測距時間が変わる。

本発明の目的は、ズーム位置に拘らず測距を高速かつ高精度に行うことができる撮像装置および自動合焦制御方法を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズを介して結像された被写体像を電気信号に変換して出力する光電変換手段と、前記光電変換手段からの出力から高周波成分を焦点評価値として抽出する抽出手段と、ズーム位置を制御するズーム位置制御手段と、所定のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記所定のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置のそれぞれに対して前記抽出手段により抽出された焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を抽出する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記ズーム位置が所定値よりテレ側の場合、第１のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第１のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置と異なった位置でフォーカスレンズが移動可能な位置であって、且つ実際には読み込んでいないフォーカスレンズの位置に対する焦点評価値の補間をし、前記補間により得られた焦点評価値および前記第１のパルス分の間隔で抽出された焦点評価値の中の最大値を示す焦点評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出し、前記ズーム位置が前記所定値よりワイド側の場合、前記第１のパルス分より少ない第２のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第２のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置のそれぞれに対する焦点評価値の中の最大値を示す前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出することを特徴とする撮像装置を提供する。

また、本発明は、上記目的を達成するため、撮像装置の自動合焦制御方法を提供する。

本発明によれば、ズーム位置に拘らず測距を高速かつ高精度に行うことができる。

本発明の撮像装置の実施の第１形態の構成を示すブロック図である。図１の撮像装置における主動作の手順を示すフローチャートである。図２のステップＳ２０８におけるＡＦ制御の手順を示すフローチャートである。図２のステップＳ２１１の撮影処理の手順を示すフローチャートである。図３のＡＦ制御時における焦点評価値のサンプリング点を表す図である。本発明の撮像装置の実施の第２形態におけるＡＦ制御の手順を示すフローチャートである。本発明の撮像装置の実施の第２形態のＡＦ制御時における焦点評価値のサンプリング点を表す図である。従来の撮像装置の合焦制御方式における撮影画面中の測距エリアを示す図である。従来の撮像装置の合焦制御方式におけるレンズ位置と焦点評価値との関係を示す図である。従来の撮像装置の合焦制御方式におけるレンズ位置に対する焦点評価値とサンプリング点との関係を示す図である。

以下に本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

（実施の第１形態）
図１は本発明の撮像装置の実施の第１形態の構成を示すブロック図である。

撮像装置は電子スチルカメラからなり、この電子スチルカメラは、図１に示すように、フォーカスレンズ１０１、絞り／シャッタ１０５およびズームレンズ１０８を含む光学レンズと、この光学レンズを介して結像された被写体像を電気信号に変換するＣＣＤなどからなる撮像素子１１６と、ファインダ１１２とを備える。

フォーカスレンズ１０１は、撮像素子１１６上に焦点を合わせるためのレンズであり、このレンズにはその初期位置を検出するフォトインタラプタ１０２が装着されている。フォーカスレンズ１０１はフォーカスレンズ駆動モータ１０３により駆動され、フォーカスレンズ駆動モータ１０３はフォーカスレンズ駆動回路１０４からの駆動信号に基づき駆動制御される。絞り／シャッタ１０５は絞り／シャッタ駆動モータ１０６により駆動され、絞り／シャッタ駆動モータ１０６は絞り／シャッタ駆動回路１０７からの駆動信号により駆動制御される。ズームレンズ１０８は、撮影画面の画角を変えるためのレンズであり、このレンズにはその初期位置を検出するフォトインタラプタ１０９が装着されている。ズームレンズ１０８はズームレンズ駆動モータ１１０により駆動され、ズームレンズ駆動モータ１１０はズームレンズ駆動回路１１１からの駆動信号に基づき駆動制御される。

撮像素子１１６は、タイミング信号発生回路１１７から発生されるタイミング信号に基づき動作し、被写体像を光電変換することによって得られた電気信号を出力する。この電気信号は前置処理回路１１８に入力される。前置処理回路１１８は撮像素子１１６からの電気信号に含まれたノイズを除去するためのＣＤＳ回路、Ａ／Ｄ変換前の増幅を行う非線形増幅回路などを含み、これらの回路により前置処理を行う。この前置処理後の信号は、Ａ／Ｄ変換器１１９に入力され、Ａ／Ｄ変換によりデジタル画像データに変換される。このデジタル画像データは、メモリコントローラ１２０によりバッファメモリ１２１に一旦書き込まれた後に、記録媒体Ｉ／Ｆ１２２を介してメモリカード、ハードディスクなどからなる記録媒体１２３に書き込まれる。

ファインダ１１２は、上記光学レンズが捕えた撮影範囲を光学的に確認することが可能なズーム機能付ファインダであり、このファインダ１１２には、その初期位置を検出するためのフォトインタラプタ１１３が装着されている。ファインダ１１２はファインダ駆動モータ１１４により駆動され、ファインダ駆動モータ１１４はファインダ駆動回路１１５からの駆動信号に基づき駆動制御される。

上記フォーカスレンズ駆動回路１０３、絞り／シャッタ駆動回路１０７、ズームレンズ駆動回路１１１、ファインダ駆動回路１１５、タイミング信号発生回路１１７、メモリコントローラ１２０、記録媒体Ｉ／Ｆ１２２の各ブロックは、システム制御用ＣＰＵ（以下、単にＣＰＵという）１２４からの制御信号に基づき動作する。ＣＰＵ１２４は、ズームＳＷ１２５、ＳＷ（１）１２６、ＳＷ（２）１２７、メインＳＷ１２８、各フォトインタラプタ１０２，１０９，１１３の出力を監視しながら上記各ブロックに対する制御信号を生成して出力し、この制御信号により撮影シーケンスなどを実行する。ここで、ズームＳＷ１２５は、ズーム動作の開始または停止をＣＰＵ１２４に指示するためのスイッチである。ＳＷ（１）１２６は、ＡＦやＡＥなどの撮影スタンバイ動作を行うためのスイッチであり、ＳＷ（２）１２７はＳＷ（１）１２６の操作後に撮影指示を出すためのスイッチである。メインＳＷ１２８は、装置に電源を投入するためのスイッチである。

また、ＣＰＵ１２４は、撮影シーケンスなどにおける設定条件表示、動作状態表示、各種警告表示などを行うように操作表示部１２９を制御する。この操作表示部１２９には、上記各表示を行う表示部（図示せず）とともに、撮影モード設定などの各種ボタンを有する操作部（図示せず）が設けられている。

次に、本撮像装置における主動作について図２を参照しながら説明する。図２は図１の撮像装置における主動作の手順を示すフローチャートである。この主動作の手順はＣＰＵ１２４により実行される。

まず、ステップＳ２０１においてメインＳＷ１２８のオンを待ち、メインＳＷ１２８がオンされると、ステップＳ２０２に進み、記録媒体１２３の残容量が零であるか否かを判定する。記録媒体１２３の残容量が零であるときには、ステップＳ２０３に進み、操作表示部１２９を介して記録媒体の残容量が零であることを示す警告表示を行う。ここで、操作表示部１２９による警告表示に代えて、スピーカから警告音を発し、この警告音により警告を行うように構成してもよいし、また操作表示部１２９による警告表示とスピーカからの警告音との両方を用いて警告を行うように構成してもよい。そして、再度上記ステップＳ２０１に戻る。

記録媒体１２３の残容量が零でないときには、ステップＳ２０４に進み、レンズイニシャライズ処理を行う。この処理では、フォーカスレンズ１０１、ズームレンズ１０８およびファインダ１１２をリセットし、それらを初期位置に移動するように制御する。続いてステップＳ２０５に進み、ＳＷ（１）１２６がオンか否かの判定を行い、ＳＷ（１）１２６がオンでなければ、ステップＳ２０６に進み、メインＳＷ１２８がオンであるか否かを判定する。メインＳＷ１２８がオンでなければ、上記ステップＳ２０１に戻り、メインＳＷ１２８がオンであれば、上記ステップＳ２０５に戻る。

上記ステップＳ２０５でＳＷ（１）１２６がオンであると判定されると、ステップＳ２０７に進み、ＡＥ制御を行う。このＡＥ制御では、撮像素子１１６の出力信号から被写体輝度を算出し、その算出結果に応じて絞り値、シャッタスピードなどの露出制御に関するパラメータを決定する。続くステップＳ２０８では、ＡＦ制御を行う。このＡＦ制御の詳細については、図３を参照して後述する。

次いで、ステップＳ２０９に進み、ＳＷ（２）１２７がオンか否かの判定を行い、ＳＷ（２）１２７がオンでなければ、ステップＳ２１０に進み、ＳＷ（１）１２６がオンであるか否かを判定する。ＳＷ（１）１２６がオンでなければ、上記ステップＳ２０５に戻り、ＳＷ（１）１２６がオンであれば、上記ステップＳ２０９に戻る。

上記ステップＳ２０９でＳＷ（２）１２７がオンであると判定されると、ステップＳ２１１に進み、撮影処理を行う。この撮影処理の詳細については、図４を参照して後述する。

次いで、ステップＳ２１２に進み、記録媒体１２３の残容量が零であるか否かを判定する。記録媒体１２３の残容量が零であるときには、上記ステップＳ２０３に進み、操作表示部１２９を介して記録媒体の残容量が零であることを示す警告表示を行う。記録媒体１２３の残容量が零でないときには、ステップＳ２１３に進み、ＳＷ（２）１２７がオンか否かの判定を行い、ＳＷ（２）１２７がオンであれば、ＳＷ（２）１２７のオフを待つ。これに対し、ＳＷ（２）１２７がオンでなければすなわちオフであれば、上記ステップＳ２１０に進み、ＳＷ（１）１２６がオンであるか否かを判定する。ＳＷ（１）１２６がオンでなければ、上記ステップＳ２０５に戻り、ＳＷ（１）１２６がオンであれば、上記ステップＳ２０９に戻る。

次に、上記ステップＳ２０８のＡＦ制御の手順について図３を参照しながら説明する。図３は図２のステップＳ２０８におけるＡＦ制御の手順を示すフローチャートである。

このＡＦ制御では、図３に示すように、まずステップＳ３０１においてフォーカスレンズ１０１をスキャン開始位置に移動する。ここでは、このスキャン開始位置を合焦可能範囲の無限遠端として説明する。なお、このスキャン開始位置を合焦可能範囲の最至近端としてもよい。

次いで、ステップＳ３０２に進み、焦点評価値（算出された被写体輝度の高周波成分）とそのフォーカスレンズ１０１の位置を記憶する。ここで、本実施の形態では、フォーカスレンズ駆動モータ１０３にステッピングモータが用いられているものとし、このステッピングモータ使用の場合、フォーカスレンズ１０１の位置は、フォトインタラプタ１０２によって検出される初期位置からの相対位置として検出される。フォーカスレンズ駆動モータ１０３にＤＣモータを用いているときには、エンコーダ（図示せず）を用いてフォーカスレンズ１０１の位置の絶対値を得るように構成される。

続くステップＳ３０３では、フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置にあるか否かの判定を行う。ここで、スキャン開始位置を無限遠端としているから、スキャン終了位置は最至近端となる。なお、逆に、スキャン開始位置を最至近端とすれば、スキャン終了位置は無限遠端となる。

フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置にないときには、ステップＳ３０５に進み、絞り開口径≧所定値の関係式が成立するか否かの判定を行う。絞り開口径≧所定値の関係式が成立すると、被写界深度が浅いと判断してステップＳ３０６に進み、フォーカスレンズ１０１をｍパルス分の駆動量で移動し、絞り開口径≧所定値の関係式が成立しないときには、被写界深度が浅くないと判断してステップＳ３０７に進み、フォーカスレンズ１０１をｎパルス分の駆動量で移動する。ここで、駆動パルス数ｎとｍは、ｎ＞ｍの関係を満足するように設定されている。そして、再度上記ステップＳ３０２に戻る。すなわち、絞り開口径に応じた駆動量でのフォーカスレンズ１０１の駆動および焦点評価値とそのフォーカスレンズ１０１の位置の記憶を、フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置に到達するまで繰り返し行う。

フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置に到達すると、ステップＳ３０４に進み、記憶した焦点評価値の中の最大値を示すフォーカスレンズ１０１の位置を抽出し、続くステップＳ３０８で、絞り開口径≧所定値の関係式が成立するか否かの判定を行う。絞り開口径≧所定値の関係式が成立しないときには、ステップＳ３１１に進み、抽出された最大値を示す位置を合焦位置として該位置にフォーカスレンズ１０１を移動し、本処理を抜ける。

これに対し、上記ステップＳ３０８で絞り開口径≧所定値の関係式が成立すると判定されたときには、ステップＳ３０９に進み、記憶した焦点評価値に基づきサンプリングされていないレンズ位置に対応する焦点評価値を補間により算出し、続くステップＳ３１０で、上記ステップＳ３０２で記憶した焦点評価値と補間により算出された焦点評価値との中から最大値を示すフォーカスレンズ１０１の位置を抽出する。次いで、ステップＳ３１１に進み、この抽出した位置を合焦位置として該位置にフォーカスレンズ１０１を移動し、そして本処理を抜ける。

上記処理においては、絞り開口径≧所定値の関係式が成立するか否かに応じて駆動量を変えることにより、焦点評価値を得るためのサンプリング点の数を変えている。この絞り開口径≧所定値の関係式が成立する場合と成立しない場合とのサンプリング点の数の違いについて図５を参照しながら説明する。図５は図３のＡＦ制御時における焦点評価値のサンプリング点を表す図である。

絞り開口径≧所定値の関係式が成立する場合すなわち被写界深度が浅い場合には、上述したようにフォーカスレンズ１０１をｍパルス分の駆動量で移動する（ステップＳ３０６）。ここで、パルス数ｍを２としてスキャンした例を図５（ａ）に示す。本図５（ａ）においては、黒点が焦点評価値のサンプリング点を示し、点線が１パルス分のフォーカスレンズ１０１の駆動量を示す。これに対し、絞り開口径≧所定値の関係式が成立しない場合すなわち被写界深度が浅くない場合には、上述したようにフォーカスレンズ１０１をｎパルス分の駆動量で移動する（ステップＳ３０７）。ここで、パルス数ｎを３としてスキャンした例を図５（ｂ）に示す。本図５（ｂ）においては、黒点が焦点評価値のサンプリング点を示し、点線が１パルス分の駆動量を示す。

このように、絞り開口径≧所定値の関係式が成立する場合すなわち被写界深度が浅い場合には、フォーカスレンズ１０１の駆動ステップ数を小さくしてスキャンする。換言すれば、サンプリング間隔（ｍ＝２）を狭くしている。これに対し、絞り開口径≧所定値の関係式が成立しない場合すなわち被写界深度が浅くない場合には、フォーカスレンズ１０１の駆動ステップ数を大きくしてスキャンする。換言すれば、サンプリング間隔（ｎ＝３）を広くしている。

また、絞り開口径≧所定値の関係式が成立する場合すなわち被写界深度が浅い場合には、実際の読み込んでいないフォーカスレンズ１０１の位置に対応する焦点評価値を補間により算出し、実際にサンプリングされた焦点評価値とその補間の結果を含めたものの中から最大の焦点評価値を抽出し、この最大の焦点評価値に対応する位置を合焦位置としてフォーカスレンズ１０１を移動する（ステップＳ３０９〜３１１）。絞り開口径≧所定値の関係式が成立しない場合すなわち被写界深度が浅くない場合には、補間を行わずに実際の読み込んだフォーカスレンズ１０１の位置に対応する焦点評価値の中から最大の焦点評価値を抽出し、この最大の焦点評価値に対応する位置を合焦位置としてフォーカスレンズ１０１を移動する（ステップＳ３１１）。この場合には、実際のピント位置がサンプリングしていない点上にあったとしても、被写界深度が深いから、撮影される画像のピントずれは実用上問題にならない。

このように、絞り開口径が所定値以上であるすなわち被写界深度が浅い場合には、焦点評価値のサンプリング点間隔を狭くするとともに、焦点評価値の補間を行うから、高精度な測距を行うことができる。これに対し、絞り開口径が所定値未満であるすなわち被写界深度が浅くない場合には、焦点評価値のサンプリング点間隔を広くするから、より高速な測距を行うことが可能になるとともに、測距の精度を低下させることはない。

次に、図２のステップＳ２１１の撮影処理について図４を参照しながら説明する。図４は図２のステップＳ２１１の撮影処理の手順を示すフローチャートである。

撮影処理では、図４に示すように、まずステップＳ４０１でＡＥ制御を行う。ここでは、上記図２に示すステップＳ２０７で決定された絞り値、シャッタスピードなどの露出制御に関するパラメータを取り込み、設定する。続くステップＳ４０２では、ホワイトバランス制御を行う。

次いで、ステップＳ４０３に進み、撮像素子１１６への露光を行い、続くステップＳ４０４で、撮像素子１１６から蓄積されたデータを読み出す。

次いで、ステップＳ４０５に進み、前置処理を行う。この処理では、前置処理回路１１８により撮像素子１１６の出力ノイズ除去、Ａ／Ｄ変換前の非線形処理を行う。続くステップＳ４０６では、前置処理回路１１８からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換器１１９によりデジタル画像データに変換し、そしてステップＳ４０７でこのデジタル画像データに対してガンマ変換処理、色変換処理を含む各種画像処理を施す。

次いで、ステップＳ４０８に進み、画像処理後のデジタル画像データに対してＪＰＥＧなどの所定の圧縮フォーマットに従って圧縮処理を施し、続くステップＳ４０９で、圧縮したデータをメモリコントローラ１２０、記録媒体Ｉ／Ｆ１２２を介して記録媒体１２３に書き込み、そして本処理を抜ける。

なお、本実施の形態では、絞り開口径が所定値未満であるときには、補間を行わない構成としたが、補間を行うようにしてよい。これにより、サンプリング間隔を広くした場合でも、測距時間を長くすることなく高精度な測距を行うことができる。

（実施の第２形態）
次に、本発明の実施の第２形態について図６および図７を参照しながら説明する。図６は本発明の撮像装置の実施の第２形態におけるＡＦ制御の手順を示すフローチャート、図７は本発明の撮像装置の実施の第２形態のＡＦ制御時における焦点評価値のサンプリング点を表す図である。

本実施の形態は、上述の実施の第１形態が絞り開口径に応じて焦点評価値のサンプリング点間隔を変更しまた焦点評価値の補間を行うＡＦ制御を採用していることに対し、ズームレンズの位置（画角）に応じて焦点評価値のサンプリング点間隔を変更しまた焦点評価値の補間を行うＡＦ制御を採用している点で異なる。なお、本実施の形態は、上述の実施の第１形態と同じ構成を有し、また主動作の手順は上述の実施の第１形態に同じであり、構成および主動作の手順についての説明は省略する。

本実施の形態におけるＡＦ制御では、図６に示すように、まずステップＳ６０１においてフォーカスレンズ１０１をスキャン開始位置に移動する。ここでは、上述の実施の第１形態と同様に、スキャン開始位置を合焦可能範囲の無限遠端として説明する。

次いで、ステップＳ６０２に進み、焦点評価値とそのフォーカスレンズ１０１の位置を記憶する。ここで、本実施の形態では、フォーカスレンズ駆動モータ１０３にステッピングモータが用いられているものとし、このフォーカスレンズ１０１の位置の検出は上述の実施の第１形態と同様に行われる。

続くステップＳ６０３では、フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置にあるか否かの判定を行う。ここで、スキャン開始位置を無限遠端としているから、スキャン終了位置は最至近端となる。なお、逆に、スキャン開始位置を最至近端とすれば、スキャン終了位置は無限遠端となる。

フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置にないときには、ステップＳ６０５に進み、ズーム位置≧所定値の関係式が成立するか否かの判定を行う。ここで、上記関係式は、ズームレンズ１０８の位置（画角）を示す値が所定値以上であることを表すものとし、ズームレンズ１０８の位置（画角）を示す値が大きくなるほど、ズームレンズ１０８の位置（画角）がワイド側にあることを示すものとする。よって、この関係式が成立する場合には、ズームレンズ１０８の位置（画角）が相対的にワイド側よりにあることを表すことになる。

ズーム位置≧所定値の関係式が成立すると、ズームレンズ１０８の位置（画角）がワイド側よりにあると判断してステップＳ６０６に進み、フォーカスレンズ１０１をｍパルス分の駆動量で移動し、ズーム位置≧所定値の関係式が成立しないときには、ズームレンズ１０８の位置（画角）がワイド側よりにないと判断してステップＳ６０７に進み、フォーカスレンズ１０１をｎパルス分の駆動量で移動する。ここで、パルス数ｎとｍは、ｎ＞ｍの関係を満足するように設定されている。例えば駆動パルス数ｍは１に、ｎは３に設定される。

そして、対応する駆動量でフォーカスレンズ１０１を駆動した後は、再度上記ステップＳ６０２に戻り、焦点評価値とそのフォーカスレンズ１０１の位置の記憶、対応する駆動量でのフォーカスレンズ１０１の駆動をフォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置に到達するまで繰り返し行う。

フォーカスレンズ１０１の位置がスキャン終了位置に到達すると、ステップＳ６０４に進み、記憶した焦点評価値の中の最大値を示すフォーカスレンズ１０１の位置を抽出し、続くステップＳ６０８で、ズーム位置≧所定値の関係式が成立するか否かの判定を行う。ズーム位置≧所定値の関係式が成立するときには、ステップＳ６１１に進み、抽出された最大値を示す位置を合焦位置として該位置にフォーカスレンズ１０１を移動し、本処理を抜ける。

これに対し、上記ステップＳ６０８でズーム位置≧所定値の関係式が成立しないと判定されたときには、ステップＳ６０９に進み、記憶した焦点評価値に基づきサンプリングされていないレンズ位置に対応する焦点評価値を補間により算出し、続くステップＳ６１０で、上記ステップＳ６０２で記憶した焦点評価値と補間により算出された焦点評価値との中から最大値を示すフォーカスレンズ１０１の位置を抽出する。次いで、ステップＳ６１１に進み、この抽出した位置を合焦位置として該位置にフォーカスレンズ１０１を移動し、そして本処理を抜ける。

上記処理においては、ズーム位置≧所定値の関係式が成立するか否かに応じてフォーカスレンズ１０１の駆動量を変えることにより、焦点評価値のサンプリング点の数を変えている。このズーム位置≧所定値の関係式が成立する場合と成立しない場合とのサンプリング点の数の違いについて図７を参照しながら説明する。

ズーム位置≧所定値の関係式が成立する場合すなわちズームレンズ１０８の位置がワイド側よりにある場合には、上述したようにフォーカスレンズ１０１をｍ（＝１）パルス分の駆動量で移動する（ステップＳ６０６）。この駆動パルス数ｍを１としてスキャンした例を図７（ａ）に示す。本図７（ａ）においては、黒点が焦点評価値のサンプリング点を示し、点線が１パルス分のフォーカスレンズ１０１の駆動量を示す。すなわち、ズームレンズ１０８の位置がワイド側よりにある場合には、フォーカスレンズ１０１の停止可能位置数が少ないから、フォーカスレンズ１０１の駆動パル数ｍを１に設定し、フォーカスレンズ１０１を１パルス分の駆動量で駆動する毎に焦点評価値を得て記憶する。

これに対し、ズーム位置≧所定値の関係式が成立しない場合すなわちズームレンズ１０８の位置がテレ側よりにある場合には、上述したようにフォーカスレンズ１０１をｎパルス分の駆動量で移動する（ステップＳ６０７）。ここで、パルス数ｎを３としてスキャンした例を図７（ｂ）に示す。本図７（ｂ）においては、黒点が焦点評価値のサンプリング点を示し、点線が１パルス分の駆動量を示す。すなわち、ズームレンズ１０８の位置がテレ側よりにある場合には、フォーカスレンズ１０１の停止可能位置数が多いから、フォーカスレンズ１０１の駆動パルス数ｎを３に設定してフォーカスレンズ１０１を３パルス分の駆動量で駆動する毎に焦点評価値を得て記憶する。この場合、焦点評価値のサンプリング点間隔を広くして測距を高速化している。

さらに、ズーム位置≧所定値の関係式が成立しない場合すなわちズームレンズ１０８がテレ側よりにある場合には、実際に読み込んでいないフォーカスレンズ１０１の位置に対応する焦点評価値を補間により算出し、実際にサンプリングされた焦点評価値に補間の結果を含めた中から最大の焦点評価値を抽出し、この最大の焦点評価値に対応する位置を合焦位置としてフォーカスレンズ１０１を移動する（ステップＳ６０９〜６１１）。この補間により、実際のサンプリング点間隔が広くても測距の高速性を損なうことなく高精度な測距を行うことができる。

なお、本実施の形態では、ズーム位置≧所定値の関係式が成立する場合すなわちズームレンズ１０８がワイド側よりにある場合には、フォーカスレンズ１０１の駆動パスル数ｍを１に設定しているが、１より大きくｎより小さい数に設定することも可能である。この場合、測距精度が低下することが予想されるが、ズーム位置がワイド側にあるときには、被写界深度が深いから、実用上の問題を生じる恐れはない。

１０１フォーカスレンズ
１０４フォーカスレンズ駆動回路
１０８ズームレンズ
１１１ズームレンズ駆動回路
１１６撮像素子
１２４システム制御用ＣＰＵ

Claims

被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズを介して結像された被写体像を電気信号に変換して出力する光電変換手段と、
前記光電変換手段からの出力から高周波成分を焦点評価値として抽出する抽出手段と、
ズーム位置を制御するズーム位置制御手段と、
所定のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記所定のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置のそれぞれに対して前記抽出手段により抽出された焦点評価値に基づいて、前記フォーカスレンズの合焦位置を抽出する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記ズーム位置が所定値よりテレ側の場合、第１のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第１のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置と異なった位置でフォーカスレンズが移動可能な位置であって、且つ実際には読み込んでいないフォーカスレンズの位置に対する焦点評価値の補間をし、前記補間により得られた焦点評価値および前記第１のパルス分の間隔で抽出された焦点評価値の中の最大値を示す焦点評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出し、
前記ズーム位置が前記所定値よりワイド側の場合、前記第１のパルス分より少ない第２のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第２のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置のそれぞれに対する焦点評価値の中の最大値を示す前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出することを特徴とする撮像装置。
被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズを介して結像された被写体像を電気信号に変換して出力する光電変換手段と、前記光電変換手段からの出力から高周波成分を焦点評価値として抽出する抽出手段と、ズーム位置を制御するズーム位置制御手段とを備える撮像装置の自動合焦制御方法において、
前記ズーム位置が所定値よりテレ側の場合、第１のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第１のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置と異なった位置でフォーカスレンズが移動可能な位置であって、且つ実際には読み込んでいないフォーカスレンズの位置に対する焦点評価値の補間をし、前記補間により得られた焦点評価値および前記第１のパルス分の間隔で抽出された焦点評価値の中の最大値を示す焦点評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出する工程と、
前記ズーム位置が前記所定値よりワイド側の場合、前記第１のパルス分より少ない第２のパルス分の間隔で前記フォーカスレンズを移動させ、前記第２のパルス分の間隔で移動されたフォーカスレンズの位置のそれぞれに対する焦点評価値の中の最大値を示す前記フォーカスレンズの位置を合焦位置として抽出する工程と
を有することを特徴とする自動合焦制御方法。