JP4598609B2

JP4598609B2 - 焦点検出方法および焦点検出装置

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Publication number: JP4598609B2
Application number: JP2005172390A
Authority: JP
Inventors: 尚人中原
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2004-06-16
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006030973A

Description

本発明は、デジタルカメラの焦点検出方法および焦点検出装置に関する。

いわゆるコンパクトタイプのデジタルカメラの焦点調節方法として、画像コントラスト方法が知られている。画像コントラスト法による焦点検出装置は、撮像素子によって撮像した被写体像のコントラストが極大値となる焦点調節レンズ群の位置を求める。そのために従来の焦点検出装置は、焦点調節レンズ群を無限遠合焦位置から至近（最短）合焦位置までステップ移動しながら撮像し、撮像した映像信号から各レンズ位置についてコントラストを求め、コントラストのピークを合焦点と判定して焦点調節レンズ群を移動していた（特許文献１）。
特開２００１-２４９２６７号公報

コントラスト法では、被写体のコントラストが低い場合はレンズを光軸方向に移動させて得たコントラストの差が小さい。しかし従来のコントラスト法は、コントラストが複数回連続して増加した後反転してコントラストが減少したとき（図１３（Ａ））、または逆にコントラストが増加から減少に反転した後複数回連続して減少したとき（図１３（Ｂ）、（Ｃ））の反転位置をピークと判定し、あるいは連続増加数、または連続減少数の一方のみをカウントしてピークを検出していたので、検出したピークの信頼性が低かった。

本発明は、かかる従来の被写体像のコントラストに基づく焦点検出装置の問題に鑑みてなされたもので、被写体像のコントラストの高低に応じたアルゴリズムによりコントラストのピーク値を演算して、コントラストの高低にかかわらず精度の高い焦点検出を可能にする焦点検出方法および焦点検出装置を提供することを目的とする。

この目的を達成する本発明は、被写体像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する焦点検出装置であって、撮影レンズの焦点調節レンズ群を調節可動範囲内において移動させるレンズ駆動手段と、該レンズ駆動手段によって前記撮影レンズの焦点調節レンズ群を一方の可動端から他方の可動端に向かって移動させながら複数のレンズ位置において被写体画像のコントラスト値を検出する制御手段とを備え、該制御手段は、前記複数のレンズ位置において検出したコントラスト値の最大値と最小値の差を求め、さらに、前記一方の可動端から他方の可動端方向に隣接レンズ位置のコントラスト値を順に比較して、コントラスト値が連続して所定回増加した後に連続して所定回減少するか否かにより極大値を検出し、該極大値を検出したときに、前記差が所定値以上のときは、それぞれが前記極大値を挟み隣接する２個以上のコントラスト値を通る二本の直線近似式の交点によって決まる極大値を演算し、前記差が所定値未満のときは前記極大値を含む複数のコントラスト値を通る二次近似式の極大値を演算すること、に特徴を有する。

前記制御手段は、前記演算した極大値と検出した極大値とを比較して演算した極大値の方が大きい場合は、演算した極大値を合焦点としてその極大値が得られたレンズ位置に焦点調節レンズ群を移動させる。
前記制御手段は、前記検出した極大値および演算した極大値の中で、最大値を合焦点とする。

請求項４記載発明は、被写体像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する焦点検出方法であって、撮影レンズの焦点調節レンズ群を調節可動範囲内において一方の可動端から他方の可動端に向かって移動させながら複数のレンズ位置において被写体画像のコントラスト値を検出し、前記複数のレンズ位置において検出したコントラスト値の最大値と最小値の差を求め、さらに、前記一方の可動端から他方の可動端方向に隣接レンズ位置のコントラスト値を順に比較して、コントラスト値が連続して所定回増加した後に連続して所定回減少するか否かにより極大値を検出し、該極大値を検出したときに、前記差が所定値以上のときは、それぞれが前記極大値を挟み隣接する２個以上のコントラスト値を通る二本の直線近似式の交点によって決まる極大値を演算し、前記差が所定値未満のときは前記極大値を含む複数のコントラスト値を通る二次近似式の極大値を演算すること、に特徴を有する。

本発明によれば、被写体像のコントラストが高い場合は二本の直線近似式によりコントラストのピーク値、つまり合焦点を検出し、画像のコントラストが低い場合は二次近似式によりコントラストのピーク値、つまり合焦点を演算するので、特に被写体像のコントラストが低い場合においても精度の高い合焦点を検出できる。

本発明の実施形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明を適用したデジタルカメラの概要をブロックで示す図である。

このデジタルカメラは、焦点調節レンズ群Ｌ１を含む撮影レンズＬにより被写体像を、撮像手段としての撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）１１の受光面に形成する。撮像素子１１は、所定間隔で縦横に配置された多数の画素（光電変換素子）を有し、受光した被写体像を各画素が電荷に変換し、蓄積（積分）する。露光が終了すると、蓄積した電荷を画素単位で画像信号として画像信号処理回路１３に出力する。画像信号処理回路１３は、入力した画像信号についてホワイトバランス調整等所定の調整処理、Ａ／Ｄ変換処理を施してデジタル映像データをＣＰＵ１５に出力する。つまり、画像信号処理回路１３において所定の処理が施され、画素単位でデジタル変換された画像データが、ＣＰＵ１５に出力される。ＣＰＵ１５は、スルーモード（モニタモード）のときは入力した画像データをＬＣＤ１７で表示可能な画像信号に変換してＬＣＤ１７により表示し、記録モードのときは所定フォーマットの画像データに変換して画像メモリ制御回路１９を介して画像メモリ２１に書き込む。

図２には、撮像素子の撮像面と焦点検出エリアとの一例として、撮像素子１１の受光面１２と３個の焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃとの関係を示してある。図３は、中央の焦点検出エリア１２Ａを拡大して示した図である。焦点検出エリア１２Ａは受光面１２のほぼ中央に位置し、他の焦点検出エリア１２Ｂ、１２Ｃは、焦点検出エリア１２Ａを挟んで左右に位置している。受光面１２は、各画素（光電変換素子）より被写体側に、原色フィルタとしての赤（Ｒ）フィルタ、緑（Ｇ）フィルタおよび青（Ｂ）フィルタが配置されていて、各画素は、被写体光束中、各原色フィルタＲ、Ｇ、Ｂを透過した赤、緑および青成分を受光して光電変換し、電荷として蓄積する。所定時間蓄積した電荷は、画素単位で読み出され、画像信号として出力される。

図３には、一般的な原色フィルタの配置を示してある。原色フィルタは、水平方向に、２種類のフィルタＧ、Ｒが交互に配置されたＧＲラインと、２種類のフィルタＢ、Ｇが交互に配置されたＢＧラインとを備え、ＧＲラインとＢＧラインとが垂直方向に交互に配置されている。この実施形態では、水平方向２個分、垂直方向２個分（２×２）の正方形内の４画素、つまり２個のフィルタＧと各１個のフィルタＲ、Ｂを含む計４画素の組み合わせを１ブロックとして、各ブロック内の画素が積分した画像信号の大きさの和を輝度ａ_nとする。
ａ_n= G + R + B + G

そうして、１ブロックの輝度ａ_nと、水平方向に１ブロック飛ばした１ブロックの輝度ａ_n+2との差（ａ_n+2 - ａ_n）を求める処理を、焦点検出エリア内において水平右方向に繰り返し、輝度差（ａ_n+2 - ａ_n）を加算する。この輝度差（ａ_n+2 - ａ_n）を求める処理が水平方向右端のブロックに到達すると、垂直方向下方に１ブロックずらしてから輝度差を求める処理および加算処理を水平右方向に右端のブロックに達するまで繰り返す。以上の差の加算処理を、焦点検出エリア内の全ブロックについて繰り返し実行する。以上の処理を、３個の焦点検出エリア１２Ａ乃至１２Ｃそれぞれについて実行する。

以上の処理によって得られる、各焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃにおける輝度差（ａ_n+2 - ａ_n）の和がそのレンズ位置における各焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃのコントラスト値になる。このコントラスト値は、数１式で現すことができる。

この実施形態において、コントラストＡＦ処理のときにＣＰＵ１５は、モータドライバ２３、ＡＦモータ２５、レンズ駆動機構２７を介して焦点調節レンズ群Ｌ１をステップ移動しながら撮像素子１１により撮像し、撮像した画像信号中、予め設定された焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ内の画像信号を入力して各焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ内のコントラスト値を求め、コントラストデータとして内蔵ＲＡＭに記憶する。ＣＰＵ１５はこのコントラストＡＦ処理を、焦点調節レンズ群Ｌ１を一方の移動限界位置である至近（最短）合焦位置から他方の移動限界位置である無限遠合焦位置方向にステップ移動させながら繰り返す。

この実施形態では、焦点調節レンズ群Ｌ１の位置を、至近（最短）合焦位置を原点位置として原点センサ２７ａで検知し、原点からの駆動パルス数としてカウントする。駆動パルスは、例えばＡＦモータ２５の出力軸に装着されたフォトインタラプタ等のエンコーダが出力するパルスとして定義する。なお、通常は、焦点調節レンズ群Ｌ１を至近（最短）合焦位置から無限遠合焦位置まで駆動するのに数百パルスあるいはそれ以上要するが、本実施形態におけるコントラストＡＦ処理では、数パルスまたは数十パルス単位でステップ移動（撮像）するものとし、本実施形態のＡＦ処理における駆動パルスは、フォトインタラプタが出力する複数パルスを１パルスとする。そうしてこの１パルスを焦点調節レンズ群Ｌ１のステップ駆動単位として、レンズ位置をレンズ位置パルス数PNで表すものとする。

至近（最短）合焦位置から無限遠合焦位置までの複数位置におけるコントラストデータが得られたら、近距離側から遠距離側に連続した複数位置におけるコントラストデータを隣同士で比較し、コントラスト値が所定回連続して増加し、かつ所定回連続して減少しているかどうか判定する。本実施形態では、近距離側から５個ずつ、隣接する５位置分のコントラストデータについて、コントラスト値が２回連続して増加しかつ２回連続して減少しているかどうか判定する。コントラスト値が２回連続して増加しかつ２回連続して減少していなければ、１個分遠距離側にずらせた５個分のコントラストデータについて同様の判定を実施する。

図４、図５に、レンズ位置とコントラストの関係をグラフで示した。図において、横軸はレンズ（フォーカス）位置、縦軸はコントラスト値である。原点は至近（最短）合焦位置である。

判定結果が肯定、つまりコントラスト値が２回連続して増加しかつ２回連続して減少している場合は（図５参照）、コントラスト値の極大値が得られたレンズ位置またはその前後近傍に合焦位置があると判定する。さらに、極大値と判定したコントラスト値とコントラスト値の最小値との差を求め、その差が所定値より大きいか（図６（Ａ））、小さいか（図６（Ｂ））を判定する。さらに精度の高い極大値を求めるために、その差が所定値より大きい場合は、二本の直線近似式によって極大値を求め（図７）、その差が所定値以下の場合は二次近似式によって極大値を求める（図８）。

この本発明の実施形態のコントラストＡＦ焦点調節処理の詳細について、さらに図９、図１０、図１１および図１２に示したフローチャートを参照して説明する。この実施形態では、測光スイッチＳＷＳがオンしたときに図９に示したコントラストＡＦ処理を実行し、合焦したら終了する。

コントラストＡＦ処理に入ると、まず各変数等の初期化を実行する（Ｓ１１）。例えばこの実施形態では、各ステータスのクリア、コントラスト値のクリア、レンズ位置パルス数PNの初期化（PN = 0）、コントラストの最大値 = 0、最小値 = FFFFFFFF、焦点距離によるエリア数設定等を実行する。ここでレンズ位置パルス数PNは、この実施形態では焦点調節レンズ群Ｌ１が至近（最短）合焦位置にあるときを０として、無限遠合焦位置方向に、１パルス分移動する毎に１カウントアップされる変数である。なお、焦点距離によるエリア数とは、焦点距離に応じて予め設定された、コントラスト値を算出するエリア数である。

次に、フォーカスイニシャライズ処理を実行する（Ｓ１３）。フォーカスイニシャライズ処理とは、焦点調節レンズ群Ｌ１を一方の移動限界位置、本実施形態では至近（最短）合焦位置まで移動することである。至近（最短）合焦位置に移動したかどうかは、原点センサ２７ａによって検知される。

そうして、現在のレンズ位置パルス数PN（（最短）合焦位置に対応するパルス数０）をPulse[PN]に代入し（Ｓ１５）、コントラスト値算出処理を実行する（Ｓ１７）。コントラスト値算出処理は、撮像素子１１から入力した画像データに基づいて、至近（最短）合焦位置におけるコントラスト値P[0]を算出し、コントラストの最大値、最小値を更新する。

レンズ位置パルス数PNをカウントアップし（Ｓ１９）、レンズ駆動機構２７を無限遠合焦位置方向にステップ移動する（Ｓ２１）。つまり、焦点調節レンズ群Ｌ１を至近（最短）合焦位置から無限遠合焦位置方向へのステップ移動を開始させる。

現在のレンズ位置パルス数PNをPulse[PN]に代入する（Ｓ２３）。そうして、撮像素子１１から入力した画像データにに基づいてコントラスト値P[PN]を算出し、コントラスト値P[PN]の最大値、最小値を更新し（Ｓ２５）、レンズ位置パルス数PNをカウントアップする（Ｓ２７）。以上の処理を、焦点調節レンズ群Ｌ１を無限遠合焦位置方向に１パルス単位でステップ移動しながら繰り返す（Ｓ２９；NO、Ｓ２３）。

焦点調節レンズ群Ｌ１が無限遠合焦位置に達したら（Ｓ２９；YES）、ＡＦモータ２５を停止させる（Ｓ３１）。そうして、Ｓ２１からＳ２９のループ処理で得たコントラストデータに基づいて、ピークチェック処理を実行する（Ｓ３３）。そうして、最も大きい第一極大値と２番目に大きい第二極大値の差が所定値未満であるかどうかの極大差チェック処理を実行する（Ｓ３５）。
極大差チェック処理は、複数の極大値を検出し、その差が所定値未満の場合はどちらの極大値が真の極大値か判断が困難なため、極大値は無いものと判断する処理である。

選択した極大値を挟む複数位置のコントラスト値P[PN]に基づいて、近似（補間）演算によってより正確なピーク位置を求めるピーク演算処理を実行する（Ｓ３７）。以上の判定処理およびピーク演算処理は、各焦点検出エリアについて実行する。

そうして、各焦点検出エリアについて得た、合焦レンズ位置から、最も近距離の値が得られた焦点検出エリアを合焦エリアとする（Ｓ３９）。そうして、この選択した合焦エリアにおいて得られた合焦レンズ位置に焦点調節レンズ群Ｌ１を移動させて、コントラストＡＦ処理を終了する（Ｓ４１、END）。

「コントラスト値算出処理」
Ｓ１７およびＳ２５で実行されるコントラスト値算出処理について、図１０に示したフローチャートを参照してより詳細に説明する。なお、このフローチャートの処理は３個の焦点検出エリア１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃについて実行するが、各焦点検出エリアについて同じ処理を繰り返すので、１個の焦点検出エリア１２Ａについての処理として説明する。

コントラスト値算出処理に入ると、焦点調節レンズ群Ｌ１をステップ移動させながら得たレンズ位置パルス数PN毎のコントラストデータからコントラスト値P[PN]を、数２式により求める（Ｓ１０１）。

そうして、求めたコントラスト値P[PN]について、最大のコントラスト値P[PN]と（Ｓ１０３、Ｓ１０５）、最小のコントラスト値P[PN]を求める（Ｓ１０７、Ｓ１０９）。最大のコントラスト値P[PN]および最小のコントラスト値P[PN]が求まればリターンする（Ｓ１０３；ＹＥＳ、Ｓ１０７；ＹＥＳ、RETURN）。図６の（Ａ）は最大のコントラスト値P[PN]および最小のコントラスト値P[PN]の差が大きい場合を示し、同図（Ｂ）は同差が小さい場合を示している。

「ピークチェック処理」
Ｓ３３のピークチェック処理では、焦点調節レンズ群Ｌ１をステップ移動させながら得たステップ位置毎のコントラスト値P[PN]からピークを求める処理である。例えば、１ステップ移動する毎に得た連続した５位置分のコントラスト値P[PN]について、最短（至近）側から無限遠側に順に隣同士比較して、コントラスト値が第１の所定回連続して増加し、かつ第２の所定回連続して減少したかどうかをチェックする。そうして、コントラスト値が２回連続して増加し、かつ２回連続して減少していた場合は、最大のコントラスト値P[PN]を極大値（ピーク値）と判定する。

ピークチェック処理の一実施形態のフローチャートを図１１に示した。ピークチェック処理に入ると、まず、レンズ位置パルス数PNに４を代入する（Ｓ２０１）。つまり、まず、至近（最短）合焦位置に相当するレンズ位置パルス数PNが０から４までの５個のコントラスト値についてピークチェック処理をすることを意味する。そうして、連続した５ステップ位置分（レンズ位置パルス数[PN-4]から[PN]における）コントラスト値P[PN-4]からP[PN]が２回連続して増加しかつ２回連続して減少しているかどうかをチェックする（Ｓ２０３）。２回連続して増加しかつ２回連続して減少していない場合（Ｓ２０３；NO）は、レンズ位置パルス数PNに１加算し（Ｓ２０５）、レンズ位置パルス数PNが最大値を超えたかどうかをチェックする（Ｓ２０７）。レンズ位置パルス数PNが最大値を超えていない場合はＳ２０３に戻り（Ｓ２０７；NO、Ｓ２０３）、ピークチェック処理を繰り返す。レンズ位置パルス数PNが最大値を超えていた場合はリターンする（Ｓ２０７；YES、RETURN）。

連続した５ステップ位置分のコントラスト値P[PN-4]からP[PN]が２回連続して増加しかつ２回連続して減少していた場合（Ｓ２０３；YES）は、コントラスト値P[PN-2]を極大値と判定して、ピーク存在フラグStatusにピークが存在することを識別する“１”をセットし、最大のコントラスト値P[PN-2]が得られたレンズ位置パルス数PN-2を、ピーク位置（合焦位置）を示すピーク位置Indexに代入してリターンする（Ｓ２０９、RETURN）。以上の処理により、コントラスト値のピーク値が求まる。

「ピーク算出処理」
次に、Ｓ３７で実行されるピーク算出処理の詳細について、図１２に示したフローチャートにしたがって、図７および図８を参照しながら説明する。図７、図８は、横軸にレンズ（フォーカス）位置を、縦軸にコントラスト値をプロットしたグラフであって、横軸をＸ軸、縦軸をＹ軸とする。

直線近似では、検出したコントラスト値のピーク値と、至近側または無限遠側のコントラスト値を通る直線近似式と、ピーク値よりも無限遠側の２個のコントラスト値または至近側の２個のコントラスト値を通る直線近似式を求め、これらの二本の直線の交点を求める。この交点のＹ座標値（演算ピーク値）が検出ピーク値より大きい場合に交点のｘ座標を合焦レンズ位置（合焦点）とする。

二次近似では、検出したコントラスト値のピーク値を含む複数のコントラスト値を通る二次近似式を求め、その二次曲線の極大値（演算ピーク値）を求めて、その極大値が得られたｘ座標を合焦レンズ位置（合焦点）とする。

この実施形態では、ピークのコントラスト値P[PN-2]を中心とした前後レンズ位置（至近合焦レンズ位置側および無限遠合焦レンズ位置側）のコントラスト値P[PN-4]からP[PN]を使用してより正確なコントラスト値のピークを近似演算する。この実施形態では、真の極大値と推定されるコントラスト値を、検出したコントラスト値の差が所定値以上のハイコントラスト（通常被写体）の場合は直線近似法によって演算し、検出したコントラスト値の差が所定値未満のローコントラスト（ローコン被写体）の場合は二次近似式によって近似演算することに特徴を有する。

ピーク算出処理に入ると、まず、ピーク存在フラグStatusが“１”かどうか、つまりピーク値があるかどうかをチェックする（Ｓ３０１）。ピーク存在フラグStatusが“１”で無い場合はリターンする（Ｓ３０１；NO、RETURN）。ピーク存在フラグStatusが“１”の場合（Ｓ３０１；YES）は、コントラスト値の最大値と最小値の差が最大値の例えば１０パーセントを超えているかどうかにより、ローコントラストの被写体（ローコン被写体）かどうかをチェックする（Ｓ３０３）。

「ローコン被写体でない場合」
ローコン被写体でなかった場合（Ｓ３０３；NO）は、Ｓ３０５以下の通常処理を実行する。通常処理では、ピーク値を含む二つのコントラスト値を通る直線と、ピーク値を通らない二つのコントラスト値を通る直線、
Y = ax + b
Y = cx + d
の傾きａ、ｃおよびＸ軸との交点ｂ、ｄを求める（Ｓ３０５）。この二式により定義される二本の直線の交点座標（ｘ、ｙ）を求める（Ｓ３０７）。交点のＹ座標の値を演算ピーク値ｙとし、Ｘ座標の値を演算ピークレンズ位置ｘとする。

そうして、ピークのコントラスト値P[Index]の方が演算ピーク値ｙより小さいかどうかをチェックする（Ｓ３０９）する。ピークコントラスト値P[Index]の方が演算ピーク値ｙより小さい場合（Ｓ３０９；YES）は、Ｓ３１１以下の処理を実行するが、ピークコントラスト値P[Index]の方が演算ピーク値ｙより小さくない場合（Ｓ３０９；NO）は、ピーク存在フラグStatusにピーク無しを識別する“０”を入れてリターンする（Ｓ３１９、RETURN）。ピークコントラスト値P[Index]の方が小さい場合、つまり演算ピーク値ｙの方が大きい場合（図７（Ｃ））は演算ピーク値ｙがより正確なピーク値と推定されるが、ピークコントラスト値P[Index]の方が演算ピーク値ｙより大きい場合（図７（Ｄ））は、演算ピーク値ｙは信頼性が低いと推定されるからである。

ピークコントラスト値P[Index]の方が演算ピーク値ｙより小さい場合（Ｓ３０９；YES）は、ピークコントラスト値P[Index]を挟むコントラスト値P[Index - 1]、P[Index + 1]の大小を比較する（Ｓ３１１）。この実施形態では、IndexはN - 2であるから、コントラスト値P[Index - 1]はコントラスト値P[PN-3]、コントラスト値P[Index + 1]はコントラスト値P[PN-1]となる。

P[PN-3]＜P[PN-1] の場合
ピークコントラスト値P[Index]より遠距離側レンズ位置のコントラストP値[Index+1]の方が近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]より大きく（Ｓ３１１；YES）、かつ演算ピーク位置ｘがピークコントラスト値P[Index]とこのピークコントラスト値P[Index]より遠距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index+1]の間に存在する場合（Ｓ３１３；YES）は、その演算ピーク位置ｘをピーク位置PeakXに代入してリターンする（Ｓ３１７、RETURN）。図７の（Ａ）、（Ｃ）が該当する。

ピークコントラスト値P[Index]より遠距離側のコントラスト値P[Index+1]の方が近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]より大きくても（Ｓ３１１；YES）、演算ピーク位置ｘが、ピークコントラスト値P[Index]とピークコントラスト値P[Index]より遠距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index+1]の間に存在しない場合（Ｓ３１３；NO）は、ピーク存在フラグStatusにピーク無しを識別する“０”を入れてリターンする（Ｓ３１９、RETURN）。図７の（Ｄ）が該当する。

P[PN-3]＞P[PN-1] の場合
ピークコントラスト値P[Index]より遠距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index+1]の方が近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]より大きくなく（Ｓ３１１；NO）、かつ演算ピーク位置ｘがピークコントラスト値P[Index]とピークコントラスト値P[Index]より近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]の間に存在する場合（Ｓ３１５；YES）は、演算ピーク位置ｘをピーク位置PeakXに代入してリターンする（Ｓ３１７、RETURN）。図７の（Ｂ）が該当する。

ピークコントラスト値P[Index]より遠距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index+1]の方が近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]より大きくなく（Ｓ３１１；NO）、かつ演算ピーク位置ｘがピークコントラスト値P[Index]より近距離側レンズ位置のコントラスト値P[Index-1]とピークコントラスト値P[Index]の間に存在しなければ（Ｓ３１５；NO）、ピーク存在フラグStatusに“０”を入れてリターンする（Ｓ３１９、RETURN）。

「ローコン被写体の場合」
ローコントラストの被写体であった場合（Ｓ３０３；YES）は、二次近似式、
ｙ = ax² + bx + c により演算ピーク値ｙを算出する（Ｓ３２１）。そうして、係数aが０未満かどうかをチェックする（Ｓ３２３）。この二次近似式は、a < 0 の場合は上に凸、a < 0 で無い場合において、a = 0 のときは一次式、a > 0 のときは下に凸である。そこで、係数aが０未満でない場合（Ｓ３２３；NO）は、二次近似式が上に凸ではなくピーク値が存在しないので、ピーク存在フラグStatusに“０”をセットしてリターンする（Ｓ３１９、RETURN）。

係数aが０未満の場合（Ｓ３２３；YES）は、 -b/2a > 0 かどうかをチェックする（Ｓ３２５）。-b/2a > 0 の場合は二次近似式の頂点、つまりコントラストのピークが焦点調節レンズ群Ｌ１の可動範囲内に存在するが、-b/2a ≦0の場合は可動範囲外になる。そこで、-b/2a > 0 の場合（Ｓ３２５；YES）は、頂点のｘ座標値-b/2aをピークコントラスト値P[Index]に代入してリターンする（Ｓ３２７；RETURN）。この場合は図８が該当する。-b/2a > 0 で無い場合（Ｓ３２５；NO）は、ピーク値が存在しないので、ピーク存在フラグStatusに“０”をセットしてリターンする（Ｓ３１９、RETURN）。

以上の通り本発明の実施形態によれば、通常被写体の場合は直線近似によってより正確なコントラストのピーク値を演算するのでより精度の高い合焦点を検出することが可能になり、直線近似が困難なローコン被写体の場合は二次近似式によってより正確なコントラストのピーク値を演算するのでより精度の高い合焦点を検出することが可能になり、従来のコントラストに基づく焦点調節では困難であったコントラストが低い被写体に対しても正確に合焦させることができる。

本発明を適用したデジタルカメラの実施形態の主要構成をブロックで示す図である。同実施形態のデジタルカメラにおける撮像素子の受光面と焦点検出エリアとの関係を示す図である。同実施形態のデジタルカメラにおける焦点検出エリアと画素との関係を説明する図である。同実施形態のデジタルカメラによるレンズ位置とコントラストの関係をグラフで示す図である。同実施形態のデジタルカメラにおけるコントラストチェック処理をグラフで説明する図である。同実施形態のデジタルカメラにおけるコントラストチェック処理をグラフで説明する図であって、（Ａ）はローコントラストではない場合を示し、（Ｂ）はローコントラストの場合を示す図である。同実施形態のデジタルカメラにおいて、通常被写体の場合のピークコントラストの直線近似をグラフで説明する図である。同実施形態のデジタルカメラにおいて、ローコン被写体の場合のピークコントラストの直線近似をグラフで説明する図である。同実施形態のデジタルカメラのコントラストＡＦ処理をフローチャートで示す図である。同コントラストＡＦ処理におけるコントラスト値算出処理をフローチャートで示す図である。同コントラストＡＦ処理におけるピークチェック処理をフローチャートで示す図である。同コントラストＡＦ処理におけるピーク算出処理をフローチャートで示す図である。（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来のデジタルカメラの画像コントラスト法によるコントラストチェックにより極大値が検出される例をグラフで説明する図である。

符号の説明

１１撮像素子
１３画像信号処理回路
１５ＣＰＵ
１７ＬＣＤ
１９画像メモリ制御回路
２１画像メモリ
２３モータドライバ
２５ＡＦモータ
２７レンズ駆動機構
２７ａ原点センサ
Ｌ１焦点調節レンズ群

Claims

被写体像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する焦点検出装置であって、
撮影レンズの焦点調節レンズ群を調節可動範囲内において移動させるレンズ駆動手段と、
該レンズ駆動手段によって前記撮影レンズの焦点調節レンズ群を一方の可動端から他方の可動端に向かって移動させながら複数のレンズ位置において被写体画像のコントラスト値を検出する制御手段とを備え、
該制御手段は、前記複数のレンズ位置において検出したコントラスト値の最大値と最小値の差を求め、
さらに、前記一方の可動端から他方の可動端方向に隣接レンズ位置におけるコントラスト値を順に比較して、コントラスト値が連続して所定回増加した後に連続して所定回減少するか否かにより極大値を検出し、
該極大値を検出したときに、前記差が所定値以上のときは、それぞれが前記極大値を挟み、隣接する２個以上のコントラスト値を通る二本の直線近似式の交点によって決まる極大値を演算し、
前記差が所定値未満のときは前記極大値を含む複数のコントラスト値を通る二次近似式の極大値を演算すること、を特徴とする焦点検出装置。
前記制御手段は、前記演算した極大値と検出した極大値とを比較して演算した極大値の方が大きい場合は、演算した極大値を合焦点としてその極大値が得られたレンズ位置に焦点調節レンズ群を移動させる請求項１記載の焦点検出装置。
前記制御手段は、前記検出した極大値および演算した極大値の中で、最大値を合焦点とする請求項１または２記載の焦点検出装置。
被写体像のコントラストに基づいて焦点状態を検出する焦点検出方法であって、
撮影レンズの焦点調節レンズ群を調節可動範囲内において一方の可動端から他方の可動端に向かって移動させながら複数のレンズ位置において被写体画像のコントラスト値を検出し、
前記複数のレンズ位置において検出したコントラスト値の最大値と最小値の差を求め、
さらに、前記一方の可動端から他方の可動端方向に隣接レンズ位置のコントラスト値を順に比較して、コントラスト値が連続して所定回増加した後に連続して所定回減少するか否かにより極大値を検出し、該極大値を検出したときに、前記差が所定値以上のときは、それぞれが前記極大値を挟み隣接する２個以上のコントラスト値を通る二本の直線近似式の交点によって決まる極大値を演算し、前記差が所定値未満のときは前記極大値を含む複数のコントラスト値を通る二次近似式の極大値を演算すること、を特徴とする焦点検出方法。