JP4751651B2

JP4751651B2 - 焦点検出方法および焦点検出装置

Info

Publication number: JP4751651B2
Application number: JP2005172391A
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: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006030974A

Description

本発明は、デジタルカメラの画像のコントラストに基づいて焦点検出する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検出方法として、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駆動しながら複数位置で撮像し、撮像した映像信号から各レンズ位置におけるコントラストを求め、さらにコントラストの極大値（ピーク値）を求めて、極大値が得られたレンズ位置を合焦点と判定してそのレンズ位置に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

従来のコントラスト法は、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複数位置で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では、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１０（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１０（Ｂ）、（Ｃ））に反転位置をピーク（極大）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変曲点をピーク（極大）として検出していた。そのため、コントラストが高い通常被写体と、コントラストが低いローコン被写体とで同じ判定基準を用いたのでは、コントラストが低い被写体の場合はピーク値（極大値）を検出できない。さらに従来は、コントラストの大小によってピーク値の信頼性を判定していたが、信頼性の判定の場合も通常被写体とローコン被写体とで同じ判定基準を用いると、ローコン被写体の場合は信頼性無しと判定されてしまうことがある。

そこで本発明は、画像のコントラストに基づいて焦点を検出する焦点検出装置において、被写体のコントラストが低い場合でもピーク（極大）を高い確率で検出し、コントラストに応じた信頼性の判定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。

本発明は、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像のコントラスト値を検出するコントラスト検出手段と、隣接レンズ位置におけるコントラスト値を前記一方の可動端から他方の可動端方向に向かって順に比較し、コントラスト値が増加した後に所定のレンズ位置数分だけ連続して減少したときに極大値候補が存在することを検出する極大値候補検出手段と、この極大値候補が存在する場合は、該極大値候補が得られたレンズ位置から一方及び他方の可動端方向に前記所定のレンズ位置数分だけ離れたレンズ位置におけるコントラスト値と所定の判定値をそれぞれ比較し、該コントラスト値の少なくとも一方が前記判定値未満のときに前記極大値候補を極大値として求める判定手段とを有する制御手段を備え、この制御手段が前記求めたコントラスト値の極大値に基づいて焦点状態を検出する焦点検出装置において、前記制御手段は、さらに、前記検出したコントラスト値の最大値と最小値の差が閾値より大きいか否かに応じて、前記極大値候補の検出及び前記極大値の判定に用いる前記所定のレンズ位置数及び前記判定値を切り替える設定手段を有すること、及び、この設定手段は、前記コントラスト値の最大値と最小値の差が前記閾値より大きければ第１のレンズ位置数及び第１の判定値を設定し、同差が前記閾値以下であれば第１のレンズ位置数より大きな第２のレンズ位置数および第１の判定値より緩やかな基準の第２の判定値を設定すること、に特徴を有している。

前記設定手段は、前記コントラスト値の最大値と最小値の差として、前記コントラスト値の最大値に対する該最大値と最小値の差の比率を用いることができる。

また本発明は、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方法であって、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像のコントラスト値を検出するステップと、隣接レンズ位置におけるコントラスト値を前記一方の可動端から他方の可動端方向に向かって順に比較し、コントラスト値が増加した後に所定のレンズ位置数分だけ連続して減少するか否かにより極大値候補が存在するか否かを検出するステップと、前記極大値候補が存在する場合は、該極大値候補が得られたレンズ位置から一方及び他方の可動端方向に前記所定のレンズ位置数分だけ離れたレンズ位置におけるコントラスト値と所定の判定値をそれぞれ比較し、該コントラスト値の少なくとも一方が前記判定値未満のときに、前記極大値候補を極大値として求めるステップと、を有し、前記極大値候補が存在するか否かを検出するステップ及び前記極大値候補を極大値として求めるステップで用いる前記所定のレンズ位置数及び前記判定値を、前記検出したコントラスト値の最大値と最小値の差に応じて切り替え、該差が閾値より大きければ第１のレンズ位置数及び第１の判定値を設定し、同差が閾値以下であれば前記第１のレンズ位置数より大きな第２のレンズ位置数及び前記第１の判定値より緩やかな基準の第２の判定値を設定すること、に特徴を有している。

本発明によれば、画像コントラストの極値を検出して合焦位置を検出する際に、極大値の信頼性判定に用いる基準値を通常被写体では高く、厳しく、ローコントラスト被写体では低く、甘く設定したので、通常被写体およびローコントラスト被写体に適した信頼性の判定が可能になる。

さらに本発明は、極大値であるかどうかを判定する判定値を、コントラストが高い通常被写体では高く設定し、コントラストが低い被写体ではそれより低く設定したので、コントラストが低い被写体の場合も極大値（ピーク値）であるか否かを確実に判定できる。

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を含む撮像レンズ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。さらに同様の処理を、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について求めた輝度差（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内の画像信号を入力して各焦点検出エリア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。図４に、焦点調節レンズ群Ｌ１の位置とコントラストの関係をグラフで示した。

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。

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６、図７、図８および図９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）、ＡＦモータ２５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（極大）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）。この判定処理は、各焦点検出エリアについて実施する。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。

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（極大）位置を求めるピーク（極大）演算処理を実行する（Ｓ３７）。以上の判定処理およびピーク（極大）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ピーク（極大）値が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、RETURN）。

「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７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５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（極大）チェック処理」
Ｓ３３で実行されるピーク（極大）チェック処理の詳細について、さらに図８、９に示したフローチャートを参照して説明する。この処理は、各焦点検出エリアについて、焦点調節レンズ群Ｌ１をステップ移動させながら得た各ステップ位置のコントラスト値P[PN]からコントラスト値のピーク（極大）値を求める処理である。連続した所定位置分のコントラスト値P[PN]について、至近（最短）撮影位置側から無限遠側に順に隣同士比較するが、コントラストが低くない通常被写体の場合とコントラストが低いローコン被写体の場合とで場合分けする。図５（Ａ）には通常被写体の場合、図５（Ｂ）にはローコン被写体の場合のコントラスト値とレンズ（フォーカス）位置との関係を示してある。

まず、通常被写体の場合は、コントラスト値が第１の所定数増加した後第１の所定数減少しているか否かによりピーク（極大）値を検出する。この実施形態では第１の所定数を、例えば「２」に設定している。ローコン被写体の場合は、コントラスト値が第１の所定数より大きい第２の所定回数増加した後に第２の所定回数減少したかどうかによりピーク（極大）値を検出する。この実施形態では第２の所定数を、例えば「３」に設定している。

そうして、ピーク（極大）値の信頼性の判定を、通常被写体の場合はピーク（極大）値となるコントラスト値P[PN-2]が得られたレンズ位置パルス数から前後に第１の所定数である２位置パルス分離れたレンズ位置におけるコントラスト値P[PN-4]またはコントラスト値P[PN]が、第１の判定値であるコントラスト値P[PN-2]の８０パーセント未満であるかどうかで判定する。

一方、ローコントラスト値の場合はピーク（極大）値となるコントラスト値P[PN-3]が得られたレンズ位置パルス数[PN-3]から前後に第２の所定数である３パルス分離れたレンズ位置パルス数[PN-6]におけるコントラスト値P[PN-6]またはコントラスト値P[PN]が、第１の判定値よりも緩やかな基準の第２の判定値である、コントラスト値P[PN-3]の９０パーセント未満であるかどうかで判定する。

ピークチェック処理に入ると、まず、コントラスト値の最大値と最小値の差が最大値の１０パーセントを超えているかどうか、つまりローコントラストでないかどうかをチェックする（Ｓ２０１）。

「ローコン被写体の場合」
ローコントラストのとき（Ｓ２０１；NO）は、第２の所定数であるチェック回数Ｎを３に設定し、レンズ位置パルス数PNをＮ×２、比較するコントラスト値の個数を５に設定する（Ｓ２０３）。そうして、近距離側から隣接するコントラスト値を比較し、増加した後に連続して３回減少しているかどうかをチェックする（Ｓ２０５）。この実施形態では、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]において、コントラスト値が増加した後に３回連続して減少しているかどうかをチェックする。コントラスト値が増加した後に３回連続して減少していない場合（Ｓ２０５；NO）は、レンズ位置パルス数PNが終了（無限遠撮影位置）パルス数かどうかをチェックし（Ｓ２４７）、終了パルス数でなければレンズ位置パルス数PNに１加算してＳ２０３に戻り（Ｓ２４７；NO、Ｓ２４９、Ｓ２０３）、終了パルス数であればリターンする（Ｓ２４７；YES、RETURN）。

「極大値の信頼性判断」
コントラスト値P[PN-4]からP[PN]が１回増加した後に３回連続して減少している場合（Ｓ２０５；YES）は、極大値となるコントラスト値P[PN-3]の９０パーセントの値を求めて下限値dat0に代入する（Ｓ２０７）。そうして、極大値となるコントラスト値P[PN-3]を挟む±N（=3）のレンズ位置パルス数におけるコントラスト値P[PN-6]、P[PN]のいずれかが下限値dat0未満であるかどうかをチェックする（Ｓ２０９）。
このチェックにより、ローコン被写体におけるコントラスト値P[PN-6]からP[PN]における極大値（コントラスト値P[PN-3]）の信頼性判定ができる。

「合焦点であるか否かの信頼性判断」
コントラスト値P[PN-6]、P[PN]のいずれかが下限値dat0未満の場合（Ｓ２０９；YES）は、極大値となるコントラスト値P[PN-3]と全コントラスト値中の最小値との差がコントラスト値P[PN-3]の１０パーセントを超えているかどうかをチェックする（Ｓ２１１）。超えていた場合（Ｓ２１１；YES）は、極大のコントラスト値P[PN-3]が全コントラスト値中の最大値以上（最大値）かどうかをチェックする（Ｓ２１３）。Ｓ２１１のチェックにより、ローコン被写体において、この極大値となるコントラスト値P[PN-3]が全コントラスト値中の極大値であるかどうか、つまり合焦点であるか否かの信頼性判定ができる。

最大値以上の場合（Ｓ２１３；YES）は、ピーク位置Indexにピーク（極大）のコントラスト値P[PN-3]が得られたレンズ位置のパルス数（PN-3）を代入し、ピーク値を識別するStatusに“１”を代入し、ピーク（極大）個数に１加算する（Ｓ２１５）。つまり、コントラスト値P[PN-3]がピーク値として選択される。
そうして、第２極大値が前回の極大値未満かどうかをチェックし（Ｓ２１７）、未満の場合は前回の極大値を第２極大値に入れてＳ２４７に進み（Ｓ２１７；YES、Ｓ２１９、Ｓ２４７）、大きくない場合はそのままＳ２４７に進む（Ｓ２１７；NO、Ｓ２４７）。

極大値となるコントラスト値P[PN-3]がコントラスト値の最大値以上（最大値）でない場合（Ｓ２１３；NO）は、ピーク（極大）個数が１を超えかつ第２極大値がコントラスト値P[PN-3]未満かどうかをチェックする（Ｓ２２１）。ピーク（極大）個数が１を超えかつ第２極大値がコントラスト値P[PN-3]未満の場合（Ｓ２２１；YES）は、コントラスト値P[PN-3]を第２極大値に設定してＳ２４７に進む（Ｓ２２３、Ｓ２４７）。ピーク（極大）個数が１を超えていないか第２極大値がコントラスト値P[PN-3]未満でない場合はそのままＳ２４７に進む（Ｓ２２１；NO、Ｓ２４７）。

ピークを検出した場合でも（Ｓ２０５；YES）、コントラスト値P[PN-6]、P[PN]のいずれもが下限値dat0以上の場合（Ｓ２０９；NO）、または極大のコントラスト値P[PN-3]とコントラスト値の最小値との差が最大値の１０パーセントを超えていない場合（Ｓ２１１；NO）はＳ２４７に進む。ピーク検出の信頼性が低いか、ピーク値の信頼性が低いからである。

「通常被写体（ローコントラストではない被写体）の場合」
ローコントラストではない場合（Ｓ２０１；YES）は、第１の所定数であるチェック回数Ｎを２に設定し、レンズ位置パルス数PNをＮ×２、比較する個数を４に設定する（Ｓ２２５）。そうして、近距離側から連続した４個のコントラスト値P[PN-3]からP[PN]が、増加した後に２回連続して減少しているかどうかをチェックする（Ｓ２２７）。増加した後に２回連続して減少していない場合（Ｓ２２７；NO）は、Ｓ２４７に進む。

「極大値の信頼性判断」
増加した後に２回連続して減少していた場合（Ｓ２２７；YES）は、極大値となるレンズ位置（レンズ位置パルス数PN-2）におけるコントラスト値P[PN-2]の８０パーセントの値を求めて下限値dat0に代入する（Ｓ２２９）。そうして、遠距離側端位置のコントラスト値P[PN]が下限値dat0未満かどうかをチェックする（Ｓ２３１）。
このチェックにより、通常被写体において、コントラスト値P[PN-3]からP[PN]における極大値となるコントラスト値P[PN-2]が極大（ピーク）値であるか否かの信頼性判定ができる。ローコン被写体の場合との相違は、下限値dat0がローコン被写体の場合よりも低い、つまり厳しい極大値の８０パーセントである点と、下限値dat0と比較するコントラスト値が極大値となるコントラスト値P[PN-2]からローコン被写体の場合よりも小さい２個分無限遠撮影側のコントラスト値P[PN]である点にある。

「合焦点であるか否かの信頼性判断」
コントラスト値P[PN]が下限値dat0未満の場合（Ｓ２３１；YES）は、極大値となるコントラスト値P[PN-2]と全コントラスト値中の最小値との差がコントラスト値P[PN-2]の１０パーセントを超えているかどうかをチェックする（Ｓ２３３）。超えていた場合（Ｓ２３３；YES）は、ピーク（極大）のコントラスト値P[PN-2]が最大値のコントラスト値以上（最大値）かどうかをチェックする（Ｓ２３５）。
Ｓ２３５のチェックにより、通常被写体において、この極大値となるコントラスト値P[PN-2]が全コントラスト値中の極大値であるかどうか、つまり合焦点であるか否かの信頼性判定ができる。

最大値のコントラスト値以上（最大値）の場合（Ｓ２３５；YES）は、ピーク位置Indexにピーク（極大）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を代入し、Statusに“１”を代入し、ピーク（極大）個数に１加算する（Ｓ２３７）。つまり、コントラスト値P[PN-2]がピーク値として選択される。
そうして、第２極大値が前回の極大値より大きいかどうかをチェックし（Ｓ２３９）、大きい場合は前回の極大値を第２極大値に入れてＳ２４７に進み（Ｓ２３９；YES、Ｓ２４１、Ｓ２４７）、大きくない場合はそのままＳ２４７に進む（Ｓ２３９；NO、Ｓ２４７）。

最大値のコントラスト値以上（最大値）でない場合（Ｓ２３５；NO）は、ピーク（極大）個数が１を超えかつ第２極大値がコントラスト値P[PN-2]未満かどうかをチェックし（Ｓ２４３）、ピーク（極大）個数が１を超えかつ第２極大値がコントラスト値P[PN-2]未満の場合（Ｓ２４３；YES）は、コントラスト値P[PN-２]を第２極大値に設定してＳ２４７に進む（Ｓ２４５、Ｓ２４７）。ピーク（極大）個数が１を超えてない、または第２極大値がコントラスト値P[PN-2]未満でない場合（Ｓ２４３；NO）はＳ２４７に進む。

コントラスト値P[PN]が下限値dat0未満でない場合（Ｓ２３１；NO）はＳ２４７に進み、下限値dat0未満であっても（Ｓ２３１；YES）、極大値であるコントラスト値P[PN-2]とコントラスト値の最小値との差がコントラスト値P[PN-2]の１０パーセントを超えていない場合（Ｓ２３３；NO）はＳ２４７に進む。Ｓ２４７に進むと、レンズ位置パルス数PNが終了パルス数でなければＳ２０３に戻り（Ｓ２４７；NO、Ｓ２０３）、終了パルス数であった場合はリターンする（Ｓ２４７；YES、RETURN）。

以上の通り本発明の実施の形態によれば、被写体像のコントラストが高い場合（通常被写体の場合）はコントラストが１回増加した後に２回連続して減少したことにより極大値を検出するが、被写体像のコントラストが低い場合（ローコン被写体の場合）はコントラストが１回増加した後に３回連続して減少したことにより極大値を検出するので、ローコントラストの場合でも極大値を正確に検出できる。さらに本発明の実施形態は、極大値の信頼性判断基準を、通常被写体の場合は極大値の前後のコントラストによってかつ厳しい条件で判定し、ローコン被写体の場合は極大値の前後よりも離れた位置の極大値のコントラストによってかつ甘い条件で判定するので、ローコン被写体の場合も確実に極大値であることを判定できる。

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。本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。同焦点検出エリアと画素との関係を説明する図である。本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。本実施形態のデジタルカメラによる画像コントラスト法によ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。本実施形態のデジタルカメラにおけるコントラスト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（極大）値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（極大）値チェック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による画像コントラスト法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
P[PN] コントラスト値
PN レンズ位置パルス数（レンズ位置）

Claims

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像のコントラスト値を検出するコントラスト検出手段と、隣接レンズ位置におけるコントラスト値を前記一方の可動端から他方の可動端方向に向かって順に比較し、コントラスト値が増加した後に所定のレンズ位置数分だけ連続して減少したときに極大値候補が存在することを検出する極大値候補検出手段と、この極大値候補が存在する場合は、該極大値候補が得られたレンズ位置から一方及び他方の可動端方向に前記所定のレンズ位置数分だけ離れたレンズ位置におけるコントラスト値と所定の判定値をそれぞれ比較し、該コントラスト値の少なくとも一方が前記判定値未満のときに前記極大値候補を極大値として求める判定手段とを有する制御手段を備え、この制御手段が前記求めたコントラスト値の極大値に基づいて焦点状態を検出する焦点検出装置において、
前記制御手段は、さらに、前記検出したコントラスト値の最大値と最小値の差が閾値より大きいか否かに応じて、前記極大値候補の検出及び前記極大値の判定に用いる前記所定のレンズ位置数及び前記判定値を切り替える設定手段を有すること、及び、
この設定手段は、前記コントラスト値の最大値と最小値の差が前記閾値より大きければ第１のレンズ位置数及び第１の判定値を設定し、同差が前記閾値以下であれば第１のレンズ位置数より大きな第２のレンズ位置数および第１の判定値より緩やかな基準の第２の判定値を設定すること、
を特徴とする焦点検出装置。
前記設定手段は、前記コントラスト値の最大値と最小値の差として、前記コントラスト値の最大値に対する該最大値と最小値の差の比率を用いる請求項１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像のコントラスト値を検出するステップと、
隣接レンズ位置におけるコントラスト値を前記一方の可動端から他方の可動端方向に向かって順に比較し、コントラスト値が増加した後に所定のレンズ位置数分だけ連続して減少するか否かにより極大値候補が存在するか否かを検出するステップと、
前記極大値候補が存在する場合は、該極大値候補が得られたレンズ位置から一方及び他方の可動端方向に前記所定のレンズ位置数分だけ離れたレンズ位置におけるコントラスト値と所定の判定値をそれぞれ比較し、該コントラスト値の少なくとも一方が前記判定値未満のときに、前記極大値候補を極大値として求めるステップと、
を有し、
前記極大値候補が存在するか否かを検出するステップ及び前記極大値候補を極大値として求めるステップで用いる前記所定のレンズ位置数及び前記判定値を、前記検出したコントラスト値の最大値と最小値の差に応じて切り替え、該差が閾値より大きければ第１のレンズ位置数及び第１の判定値を設定し、同差が閾値以下であれば前記第１のレンズ位置数より大きな第２のレンズ位置数及び前記第１の判定値より緩やかな基準の第２の判定値を設定すること、
を特徴とする焦点検出方法。