JP4902946B2

JP4902946B2 - オートフォーカスカメラ

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Publication number: JP4902946B2
Application number: JP2004013896A
Authority: JP
Inventors: 利巳渡邉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2024-01-22
Also published as: JP2005208274A

Description

本発明は、オートフォーカスカメラに関する。

ＣＣＤなどの撮像素子を用いて被写体像を撮像し、撮像素子から出力される撮像信号に基づいて撮影レンズによる焦点位置の調節状態を検出するカメラの焦点検出方法が知られている。いわゆる「山登り方式」と呼ばれる焦点検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に進退駆動しながら、撮像信号の高周波数成分によるデータ、すなわち、焦点評価値が極大値をとる合焦位置を検出する。

焦点評価値を算出するために設定されるフォーカスエリアの外側に主要被写体と異なる高コントラストの被写体が存在する場合、合焦位置と異なる位置に焦点評価値の極大値が現れる。この点に関する記載すべき先行技術情報はない。

フォーカスエリア外に位置する高コントラストの被写体によって生じる偽合焦を避ける。

本発明によるオートフォーカスカメラは、撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、撮影画面内の前記フォーカスレンズの合焦位置を算出するためのフォーカスエリアについて、前記レンズ駆動制御手段が前記フォーカスレンズを所定単位距離移動させるごとに前記撮像信号の積算値を演算することにより、前記フォーカスレンズの位置に対応する第１評価値を演算する第１の評価値演算手段と、前記フォーカスエリアを含み、前記フォーカスエリアより広い、偽合焦状態であるか否かを判定するための真偽判定エリアについて、前記レンズ駆動制御手段が前記フォーカスレンズを所定単位距離移動させるごとに前記撮像信号の積算値を演算することにより、前記フォーカスレンズの位置に対応する第２評価値を演算する第２の評価値演算手段と、前記第１評価値から得られる合焦位置と前記第２評価値から得られる合焦位置とが合致しないとき偽合焦状態であると判定し、前記第１評価値から得られる合焦位置と前記第２評価値から得られる合焦位置とが合致するとき合焦状態であると判定する判定手段とを含み、前記レンズ駆動制御手段は、前記判定手段により合焦状態であると判定されたとき、前記第２評価値から得られる合焦位置を用いることなく前記第１評価値から得られる合焦位置を用いて前記第１評価値から得られる合焦位置に対応する前記合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記判定手段により偽合焦状態であると判定されたとき、前記第1評価値から得られる合焦位置および前記第２評価値から得られる合焦位置の何れとも異なる位置に前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする。

本発明によるオートフォーカスカメラでは、フォーカスエリア外に位置する高コントラストの被写体によって生じる偽合焦を適切に判定できる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施の形態によるオートフォーカス（ＡＦ）電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。図１において、電子カメラは、レンズユニット１と、撮像素子２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ４と、画像処理回路５と、コントロール回路８と、ＣＰＵ１２と、モータ１３と、フォーカス制御機構１４とを有する。

レンズユニット１はフォーカスレンズを含む。フォーカスレンズは、レンズユニット１を通過した被写体光による像が撮像素子２の撮像面上に結像するように、焦点位置を調節するレンズである。モータ１３がフォーカス制御機構１４を駆動することにより、フォーカス制御機構１４がフォーカスレンズを光軸方向に進退移動させる。モータ１３は、ＣＰＵ１２から出力されるレンズ駆動信号によって駆動される。

撮像素子２は、たとえば、二次元ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子２は、撮像面上の被写体像を撮像し、各画素に対応する撮像信号を出力する。撮像素子２から出力される撮像信号は、各画素に入射される光の強さに応じてその信号レベルが異なる。なお、撮像素子２は、ＣＣＤの代わりにＭＯＳセンサやＣＩＤなどを用いて構成してもよい。コントロール回路８は、撮像素子２に対するタイミング信号を生成して撮像素子２へ送出する。

撮像素子２から出力された撮像信号は、Ａ／Ｄ変換器３によってディジタル信号に変換された後でメモリ４に格納される。画像処理回路５は、メモリ４に格納された画像データに対して所定の方式（たとえば、ＪＰＥＧ）で圧縮処理を施し、圧縮処理後の画像データを外部記憶回路６に記憶させる。画像処理回路５は、外部記憶回路６に記録されている圧縮データを読み出して伸長する際の伸長処理も行う。外部記憶回路６は、たとえば、メモリカードなどのデータストレージ部材によって構成される。

ＣＰＵ１２は、ＡＥ／ＡＷＢ回路７と、バンドパスフィルタ９と、積算回路１０と、ＡＦ回路１１とを含む。ＣＰＵ１２は、コントロール回路８およびメモリ４などと接続され、電子カメラの焦点検出(ＡＦ)や測光(ＡＥ)、ホワイトバランス調整(ＡＷＢ)などの各種演算とカメラ動作のシーケンス制御とを行う。ＣＰＵ１２には、不図示の操作部材から各種操作信号が入力される。ＣＰＵ１２は、操作部材から入力される操作信号に応じて、電子カメラの焦点検出制御、露出制御、およびカラーバランス制御を総括的に管理する。

ＡＥ／ＡＷＢ回路７は、周知の露出演算やホワイトバランス調整処理を行う。ホワイトバランス調整処理は、メモリ４に格納されている画像データに対して行われる。

バンドパスフィルタ９は、メモリ４に格納されている画像処理前の画像データのうち、焦点検出用の領域（フォーカスエリア）に対応する画像データから高周波数成分を抽出するフィルタである。バンドパスフィルタ９によるフィルタ処理後の画像データは、フィルタ処理前の画像データに比べて、低周波数成分、とくに直流成分が除去されている。

積算回路１０は、フォーカスエリアに含まれる画素に対応する画像データに関して、上記フィルタ処理後の高周波数成分による差分の絶対値を積算する。

ＡＦ回路１１は、積算回路１０による積算値を用いて焦点評価値を得る。図２は、撮影レンズ１内のフォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。図２において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸は焦点評価値である。焦点評価値を最大にするレンズ位置Ｄ１は、主要被写体に対するフォーカスレンズの合焦位置である。

焦点評価値の演算は、たとえば、フォーカスレンズを至近端から∞（無限遠）端に向けてサーチ移動させながら行う。ＡＦ回路１１が繰り返し焦点評価値を算出する場合の算出レートは、撮像素子２による撮像時間、フィルタ処理および積算値演算に要する時間によって決定される。したがって、図２において黒丸で示すように、焦点評価値は算出レートごとの離散データとしてプロットされる。横軸方向の黒丸の間隔は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。ＡＦ回路１１は、焦点評価値曲線の最大点を含むＰ１〜Ｐ３の３点について、いわゆる３点内挿演算を行って焦点評価値曲線の極大点に対応する合焦レンズ位置Ｄ１を算出する。合焦レンズ位置Ｄ１は、最大点Ｐ２と点Ｐ３とを通る傾きαの直線と、点Ｐ１を通る傾き−αの直線との交点に対応する。このレンズ位置Ｄ１は、撮像素子２によって撮像される被写体像のエッジのボケをなくし、画像のコントラストを最大にする位置である。

以上の焦点評価値算出処理は、撮影画面内に設けられた所定のフォーカスエリアに対応して行われる。本実施の形態では、図３に示すように、撮影画面の中心を含む所定領域のフォーカスエリアＡ１ａと、フォーカスエリアＡ１ａを完全に含み、フォーカスエリアＡ１ａより広い真偽判定エリアＡ１ｂとが設けられている。エリアＡ１ａおよびＡ１ｂに対して焦点評価値算出をそれぞれ行うことにより、フォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂに関する焦点評価値がそれぞれ算出される。

真偽判定エリアを設ける理由を以下に説明する。図３は、大きなコントラスト変化がフォーカスエリアＡ１ａに存在せず、真偽判定エリアＡ１ｂに存在する場合の撮影画面の例を説明する図である。図３において、撮影画面内に白模様Ｐａ１が存在し、白模様Ｐａ１の一部に黒模様Ｐａ２が存在している。白模様Ｐａ１および黒模様Ｐａ２の境界はフォーカスエリアＡ１ａに含まれず、真偽判定エリアＡ１ｂに含まれている。

図４は、合焦状態で図３に示す撮影画面を撮像した場合に撮像素子２から出力される撮像信号（輝度情報）を説明する図である。図４の横軸は水平ラインＬ１（図３）に対応する撮像素子２の画素位置（水平座標）を表し、縦軸はＣＣＤ出力を表す。図４によれば、撮像素子２の白模様Ｐａ１に対応する画素から高レベルの信号が出力され、黒模様Ｐａ２に対応する画素から低レベルの信号が出力される。合焦時には、白模様Ｐａ１および黒模様Ｐａ２の境界において輝度情報が高レベルから低レベルへ変化する勾配が急峻になる。なお、横軸の帯Ａ１ａおよびＡ１ｂは、それぞれフォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂに対応する。

図５は、非合焦状態で図３に示す撮影画面を撮像した場合に撮像素子２から出力される撮像信号（輝度情報）を説明する図である。図４と同様に、横軸は水平ラインＬ１に対応する撮像素子２の水平座標を表し、縦軸はＣＣＤ出力を表す。非合焦時には、白模様Ｐａ１に対応する高レベルから黒模様Ｐａ２に対応する低レベルへ変化する輝度情報の勾配が緩やかになる。これにより、フォーカスエリアＡ１ａ内では白模様Ｐａ１のみを撮像しているにもかかわらず輝度情報が変化する（図中○で示す）。

図６は、図３の撮影画面を撮像した場合に得られる焦点評価値の一例を示す図である。図６において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸は焦点評価値である。曲線６ａは、フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報から算出された焦点評価値曲線であり、曲線６ｂは、真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報から算出された焦点評価値曲線である。各曲線上の黒三角および黒丸は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。

フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報は、合焦時には高レベルで変化がなく（図４）、非合焦時にはエリアＡ１ａの境界へ近づくほどレベルが低下する（図５）。このような輝度情報から算出された焦点評価値曲線６ａは、エリアＡ１ａの境界の近傍に極大値max(a)を有する。この場合にフォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ａは、真の合焦位置ではなく偽合焦になる。

本発明は、偽合焦のおそれがある上記レンズ位置Ｄ１ａを合焦位置としないようにするものである。このために本実施の形態では、フォーカスエリアＡ１ａによる焦点評価値を用いてレンズ位置Ｄ１ａを検出し、検出したレンズ位置Ｄ１ａについて真偽判定エリアＡ１ｂによる焦点評価値を用いて真偽判定する。

真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報は、合焦時（図４）および非合焦時（図５）ともにエリアＡ１ｂ内に高レベル状態と低レベル状態とを含む。このような輝度情報から算出された焦点評価値曲線６ｂは、白模様Ｐａ１および黒模様Ｐａ２の境界で極大値max(b)を有する。したがって、真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ｂは、真の合焦位置とみなせる。

このように、大きなコントラスト変化がフォーカスエリアＡ１ａに存在しない場合のレンズ位置Ｄ１ａは、レンズ位置Ｄ１ｂと合致しなければ偽合焦のおそれがある。

図７は、大きなコントラスト変化がフォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂの双方に存在する場合の撮影画面の例を示す図である。図７において、白模様Ｐａ１および黒模様Ｐａ２の境界がフォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂの双方に含まれている。

図８は、図７に示す撮影画面を撮像した場合に撮像素子２から出力される撮像信号（輝度情報）を説明する図である。図８において、横軸は水平ラインＬ１（図７）に対応する撮像素子２の画素位置（水平座標）を表し、縦軸はＣＣＤ出力を表す。曲線８１は合焦状態における輝度情報の例を表わし、曲線８２は非合焦状態における輝度情報の例を表す。

図９は、図７の撮影画面を撮像した場合に得られる焦点評価値の一例を示す図である。図９において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸は焦点評価値である。曲線９ａは、フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報から算出された焦点評価値曲線であり、曲線９ｂは、真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報から算出された焦点評価値曲線である。各曲線上の黒三角および黒丸は、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動した距離（単位距離）を示す。

フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報および真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報は、それぞれ合焦時（曲線８１）および非合焦時（曲線８２）の双方で各エリア内に高レベル状態と低レベル状態とを有する。このような輝度情報から算出された焦点評価値曲線９ａおよび９ｂは、それぞれ白模様Ｐａ１と黒模様Ｐａ２との境界で極大値max(a)およびmax(b)を有する。したがって、フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ａと真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ｂとは合致する。この場合のレンズ位置Ｄ１ａは、真の合焦位置とみなせる。

このように、大きなコントラスト変化がフォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂの双方に存在する場合は、フォーカスエリアＡ１ａ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ａと、真偽判定エリアＡ１ｂ内の輝度情報から得られるレンズ位置Ｄ１ｂとが合致し、真の合焦位置とみなせる。

以上のＡＦ電子カメラのＣＰＵ１２で行われるＡＦ処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。図１０による処理は、たとえば、不図示のレリーズスイッチから半押し操作信号がＣＰＵ１２に入力されると開始される。ステップ＃１において、ＣＰＵ１２は、処理に必要なフラグ類を初期化してステップ＃２へ進む。

ステップ＃２において、ＣＰＵ１２は、サーチ位置設定を行ってステップ＃３へ進む。本実施の形態では、サーチ開始位置SSLPを至近端に、サーチ終了位置SELPを∞（無限遠）端に、それぞれ設定する。なお、サーチ開始位置SSLPを∞端に、サーチ終了位置SELPを至近端に設定してもよい。

ステップ＃３において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力し、フォーカスレンズ（不図示）をサーチ開始位置SSLPに移動させてステップ＃４へ進む。図１１は、ＡＦ処理の経過時間（横軸）およびフォーカスレンズ位置（縦軸）の関係を示す図である。図１１において、タイミングｔ１からモータ１３が移動開始され、タイミングｔ２においてフォーカスレンズがサーチ開始位置SSLP（ここでは至近端）に到達する。

図１０のステップ＃４において、ＣＰＵ１２は、レンズ移動速度設定を行ってステップ＃５へ進む。サーチ開始位置からサーチ終了位置までのフォーカスレンズのサーチ移動時間は、ここで設定する移動速度LMVによって決定される。焦点評価値の算出レートを一定にする場合、レンズ移動速度LMVを遅くすると図６および図９におけるプロット数が多くなり、レンズ移動速度LMVを速くするとプロット数が少なくなる。レンズ移動速度LMVは、焦点評価値曲線の「山」を構成するプロット数が少なくとも３点以上になるように設定するのが好ましい。

なお、レンズ移動速度LMVは、撮像素子２による撮像時間（撮像間隔＝フレームレート）に応じて変更する。具体的には、フレームレートが速いほどレンズ移動速度LMVを速く、フレームレートが遅いほどレンズ移動速度LMVを遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離（単位距離）を所定の距離に調節することができる。

ステップ＃５において、ＣＰＵ１２は、積算回路１０による積算値、すなわち焦点評価値AFvalを取得する。焦点評価値AFvalは、フォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂのそれぞれについて取得する。各エリアの焦点評価値AFvalの算出は、積算回路１０がメモリ４に格納されている画像データ（すなわち、同一フレームの画像データ）から各エリアに対応するデータを抽出して行う。ＣＰＵ１２はさらに、取得した焦点評価値AFvalをフォーカスレンズの位置を示す情報に関連づけてＡＦ回路１１内に記憶し、ステップ＃６へ進む。フォーカスレンズの位置は、たとえば、フォーカス制御機構１４からレンズ位置を示す情報を入力して取得する。また、フォーカスエリアＡ１ａに関する焦点評価値の記憶先を第１記憶回路（不図示）とし、真偽判定エリアＡ１ｂに関する焦点評価値の記憶先を第２記憶回路（不図示）とする。

ステップ＃６において、ＣＰＵ１２は、モータ１３に駆動信号を出力してステップ＃７へ進む。これにより、フォーカスレンズが上記レンズ移動速度LMVで移動開始される。ステップ＃７において、ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズの位置がサーチ終了端SELPか否かを判定する。ＣＰＵ１２は、フォーカスレンズ位置がサーチ終了位置SELPの場合にステップ＃７を肯定判定してステップ＃８へ進み、フォーカスレンズ位置がサーチ終了位置SELPに到達していない場合にステップ＃７を否定判定し、ステップ＃５へ戻る。

以上のステップ＃５〜ステップ＃７の処理により、フォーカスレンズがサーチ開始位置SSLPからサーチ終了位置SELPまでサーチ移動する間（図１１のタイミングｔ３〜タイミングｔ４）に、図６および図９のように焦点評価値曲線を表す焦点評価値が、エリアＡ１ａ、エリアＡ１ｂに関してそれぞれ得られる。ここでは、焦点評価値曲線を構成する複数の焦点評価値を焦点評価値履歴と呼ぶ。図１１において黒丸は、焦点評価値履歴を構成する焦点評価値が算出されるタイミングを表す。

図１０のステップ＃８において、ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴の最大値があらかじめ定められる所定のレベル以上か否かを判定する。ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴に所定レベル以上の焦点評価値が含まれる場合にステップ＃８を肯定判定してステップ＃９へ進み、焦点評価値履歴に所定レベル以上の焦点評価値が含まれていない場合にステップ＃８を否定判定し、ステップ＃１３へ進む。ステップ＃９へ進む場合は、焦点検出処理に必要なコントラスト情報が得られる場合である。ステップ＃１３へ進む場合は、被写体が白壁や黒壁などのためコントラストが低い場合である。この場合には、焦点評価値の最大点がノイズなどによって生じるため、偽合焦のおそれがある。

ステップ＃１３において、ＣＰＵ１２は、焦点調節不能とみなしていわゆるローコントラスト処理を行う。ＣＰＵ１２は、モータ１３にレンズ駆動信号を出力し、フォーカスレンズ（不図示）をサーチ終了位置SELPから所定のレンズ位置（たとえば、撮影距離１ｍ〜３ｍのいずれか）に移動させ、図１０による処理を終了する。

ステップ＃９において、ＣＰＵ１２は、上述した第１記憶回路に記憶されている焦点評価値履歴の極大位置を算出してステップ＃１０へ進む。この場合の極大位置はレンズ位置Ｄ１ａに対応する。

ステップ＃１０において、ＣＰＵ１２は、上述した第２記憶回路に記憶されている焦点評価値履歴の極大位置を算出してステップ＃１１へ進む。この場合の極大位置はレンズ位置Ｄ１ｂに対応する。

ステップ＃１１において、ＣＰＵ１２は、ステップ＃９および＃１０でそれぞれ算出した極大位置が合致するか否かを判定する。ＣＰＵ１２は、両者が合致する場合にステップ＃１１を肯定判定してステップ＃１２へ進み、両者が合致しない場合にはステップ＃１１を否定判定し、ステップ＃１３へ進む。合致判定は、たとえば、両者の差が所定の焦点深度内か否かによって行い、所定の焦点深度内の場合には肯定判定し、焦点深度から外れる場合には否定判定する。ステップ＃１２へ進む場合は、フォーカスエリアＡ１ａにコントラスト変化が含まれ、偽合焦のおそれがない場合である。ステップ＃１３へ進む場合は、フォーカスエリアＡ１ａにコントラスト変化が含まれておらす、偽合焦のおそれがある場合である。なお、ステップ＃９および＃１０でともに極大位置が算出されなかった場合にもステップ＃１３へ進む。

上記合致判定において、焦点深度によって合致判定する代わりに、２つの極大位置間に算出されている焦点評価値の数が所定数以下か否か（すなわち、２つの極大位置間隔が単位距離の所定整数倍以下か否か）によって合致判定をしてもよい。上述したように、単位距離は焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズがサーチ移動する距離である。

ステップ＃１２において、ＣＰＵ１２は、ステップ＃９で算出した極大位置に関して合焦レンズ位置計算を行う。ＣＰＵ１２は、焦点評価値履歴の極大値、およびその両隣りの３点について、３点内挿演算を行って焦点評価値履歴曲線の極大点に対応する合焦レンズ位置Ｄ１を算出する。ＣＰＵ１２は、モータ１３にレンズ駆動信号を出力し、フォーカスレンズをサーチ終了位置SELPから合焦レンズ位置Ｄ１に移動させ、図１０による処理を終了する。図１１において、タイミングｔ５からモータ１３が移動開始され、フォーカスレンズが合焦レンズ位置Ｄ１に到達する（タイミングｔ６）。

以上説明した実施の形態についてまとめる。
（１）フォーカスエリアＡ１ａに対応する撮像信号を用いて焦点評価値を演算するオートフォーカス電子カメラは、以下のように焦点検出処理を行う。フォーカスレンズを至近端から∞端に移動速度LMVで移動させながら、撮像信号から低周波数成分を除去した撮像信号による積算値（焦点評価値）を複数のレンズ位置に対応して算出し、焦点評価値履歴を得る。カメラは、このような焦点評価値履歴をフォーカスエリアＡ１ａおよび真偽判定エリアＡ１ｂのそれぞれで得る。真偽判定エリアＡ１ｂはフォーカスエリアＡ１ａを完全に含み、フォーカスエリアＡ１ａより広く設けられる。１回のサーチ移動で２つの焦点評価値履歴を得るので、サーチを繰り返す場合に比べて所要時間が増加することがない。

（２）カメラは、フォーカスエリアＡ１ａによる焦点評価値履歴の極大位置、真偽判定エリアＡ１ｂによる焦点評価値履歴の極大位置が合致するか否かを判定し、合致の場合（ステップ＃１１を肯定判定）に合焦レンズ位置Ｄ１を算出し（ステップ＃１２）、合致しない場合には合焦レンズ位置Ｄ１を算出しない（ステップ＃１３）ようにした。したがって、大きなコントラスト変化がフォーカスエリアＡ１ａ内に存在せず、フォーカスエリアＡ１ａの外側の真偽判定エリアＡ１ｂに存在する場合に生じる偽合焦を防止することができる。また、偽合焦のおそれがある場合の無駄なレンズ位置算出演算を避けることができる。

以上の説明では、一旦メモリ４に格納された画像データを用いてフィルタ処理および積算処理を行うようにしたが、Ａ／Ｄ変換器３から出力されるデータを逐次入力してフィルタ処理および積算処理を行うようにしてもよい。

第１記憶回路に記憶されている焦点評価値履歴の極大置、すなわち、フォーカスエリアＡ１ａに対応する焦点評価値の極大値が所定の極大判定閾値（ステップ＃８で用いる判定閾値よりも大きな判定閾値とする）を超える場合には、ステップ＃１１をスキップしてステップ＃１２へ進むようにしてもよい。この場合には、上記第１記憶回路に記憶されている極大値に対応するレンズ位置を合焦レンズ位置とする。

レンズ移動速度LMVは、撮影レンズの焦点深度に応じて変更してもよい。この場合には、焦点深度が深いほどレンズ移動速度を速く、焦点深度が浅いほどレンズ移動速度を遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離（単位距離）は、焦点深度が深いほど長くなる。一般に、焦点深度が深い場合は焦点評価値曲線の「山」の半値幅が広くなるので、レンズ移動速度を速めることによって焦点検出処理に要する時間を短縮できる。

また、レンズ移動速度LMVを撮影レンズの開放Ｆ値に応じて変更してもよい。この場合には、開放Ｆ値が大きいほどレンズ移動速度を速く、開放Ｆ値が小さいほどレンズ移動速度を遅くする。これにより、焦点評価値が算出される間にフォーカスレンズが移動する距離（単位距離）は、開放Ｆ値が大きいほど長くなる。一般に、開放Ｆ値が大きいと焦点深度が深くなるので焦点評価値曲線の「山」の半値幅が広くなる。したがって、レンズ移動速度を速めることによって焦点検出処理に要する時間を短縮できる。

フォーカスエリアＡ１ａと、フォーカスエリアＡ１ａに対応する真偽判定エリアＡ１ｂとを備える例を説明したが、撮影領域内にフォーカスエリアを複数設けるようにしてもよい。この場合には、各フォーカスエリアに対応してそれぞれ真偽判定エリアを設ける。

フォーカスエリアを複数設ける場合は、主として合焦させるべきエリアを選択する必要がある。この選択には、撮影者が操作部材を操作して選択する方法や、ＣＰＵ１２が複数のフォーカスエリアのうち最至近の被写体に対応するフォーカスエリアを自動的に選択する方法などがある。本発明は、これらいずれの選択方法にも適用が可能である。

電子カメラに限らず、銀塩カメラの焦点検出装置に本発明を適用してもよい。

特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。レンズ駆動制御手段は、たとえば、モータ１３およびフォーカス制御機構１４によって構成される。第１の領域は、たとえば、フォーカスエリアＡ１ａが対応する。第１の評価値演算手段、第２の評価値演算手段、およびレンズ位置演算手段は、たとえば、ＣＰＵ１２によって構成される。第２の領域は、たとえば、真偽判定エリアＡ１ｂが対応する。第１のレンズ位置は、たとえば、レンズ位置Ｄ１ａが対応する。第２のレンズ位置は、たとえば、レンズ位置Ｄ１ｂが対応する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。

本発明の一実施の形態によるオートフォーカス電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。フォーカスレンズの位置と焦点評価値との関係の一例を示す図である。撮影画面におけるフォーカスエリアおよび真偽判定エリアを説明する図である。合焦状態で撮像素子から出力される輝度情報を説明する図である。非合焦状態で撮像素子から出力される輝度情報を説明する図である。図３の撮影画面を撮像した場合に得られる焦点評価値の一例を示す図である。大きなコントラスト変化がフォーカスエリアおよび真偽判定エリアの双方に存在する場合の撮影画面の例を示す図である。図７の撮影画面を撮像した場合に撮像素子から出力される輝度情報を説明する図である。図７の撮影画面を撮像した場合に得られる焦点評価値の一例を示す図である。ＣＰＵで行われるＡＦ処理の流れを説明するフローチャートである。ＡＦ処理の経過時間およびフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。

符号の説明

１…レンズユニット
２…撮像素子
３…Ａ／Ｄ変換器
４…メモリ
５…画像処理回路
７…ＡＥ／ＡＷＢ回路
８…コントロール回路
９…バンドパスフィルタ
１０…積算回路
１１…ＡＦ回路
１２…ＣＰＵ
１３…モータ
１４…フォーカス制御機構
Ａ１ａ…フォーカスエリア
Ａ１ｂ…真偽判定エリア
Ｄ１…合焦レンズ位置
Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ…レンズ位置

Claims

撮影レンズを通して被写体像を撮像し、撮像信号を出力する撮像素子と、
フォーカスレンズを移動させるレンズ駆動制御手段と、
撮影画面内の前記フォーカスレンズの合焦位置を算出するためのフォーカスエリアについて、前記レンズ駆動制御手段が前記フォーカスレンズを所定単位距離移動させるごとに前記撮像信号の積算値を演算することにより、前記フォーカスレンズの位置に対応する第１評価値を演算する第１の評価値演算手段と、
前記フォーカスエリアを含み、前記フォーカスエリアより広い、偽合焦状態であるか否かを判定するための真偽判定エリアについて、前記レンズ駆動制御手段が前記フォーカスレンズを所定単位距離移動させるごとに前記撮像信号の積算値を演算することにより、前記フォーカスレンズの位置に対応する第２評価値を演算する第２の評価値演算手段と、
前記第１評価値から得られる合焦位置と前記第２評価値から得られる合焦位置とが合致しないとき偽合焦状態であると判定し、前記第１評価値から得られる合焦位置と前記第２評価値から得られる合焦位置とが合致するとき合焦状態であると判定する判定手段とを含み、
前記レンズ駆動制御手段は、前記判定手段により合焦状態であると判定されたとき、前記第２評価値から得られる合焦位置を用いることなく前記第１評価値から得られる合焦位置を用いて前記第１評価値から得られる合焦位置に対応する前記合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記判定手段により偽合焦状態であると判定されたとき、前記第1評価値から得られる合焦位置および前記第２評価値から得られる合焦位置の何れとも異なる位置に前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記判定手段は、前記第１評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置と、前記第２評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置との間隔が前記所定単位距離の所定整数倍を超える場合に前記第１評価値と前記第２評価値とが合致しないと判定することを特徴とするオートフォーカスカメラ。
請求項１に記載のオートフォーカスカメラにおいて、
前記判定手段は、前記第１評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置と、前記第２評価値に対応する前記フォーカスレンズの位置との差が所定の焦点深度から外れる場合に前記第１評価値と前記第２評価値とが合致しないと判定することを特徴とするオートフォーカスカメラ。