JP4998113B2 - 焦点調節装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、焦点調節装置および撮像装置に関するものである。

従来、いわゆる山登り方式による焦点検出において、真の合焦位置以外の位置で偽合焦（焦点評価値が極大になるので合焦位置と誤認識）することを避けるため、焦点評価値の最大値と最小値の比をしきい値と比較することで、合焦制御を変えることが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

しかしながら、たとえば画像信号のフィルタ特性や焦点評価値を求めるレンズ位置の間隔によって最大値と最小値の絶対値が変動するため、合焦位置の検出不能や偽合焦が生じてしまう。

特開２００５−１８９６３４号公報

本発明が解決しようとする課題は、合焦位置の検出不能または偽合焦を防止できる焦点調節装置および撮像装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。

［１］本発明の焦点調節装置は、結像光学系（２１）による像のコントラストに関する焦点評価値を、結像光学系の複数の焦点調節位置（Ｐ）に対応付けて検出するとともに、検出された焦点評価値の最大値（Ａmax）を検出する検出手段（１２）と、複数の焦点調節位置に対応して検出される複数の焦点評価値の変化率を所定のしきい値（Ｋ）と比較することにより、最大値が真の合焦位置に対応するか否かを判定する判定手段（１２）と、前記閾値が第１閾値に設定された第１検出方法、及び、前記第１検出方法よりも前記焦点調節位置の検出位置の間隔が長く前記閾値が第２閾値に設定された第２検出方法を設定する設定手段（１２）と、を備え、前記検出手段は、前記最大値が得られる第１の焦点調節位置に対して前記間隔を置いた第２の焦点調節位置に対応する最小値（Ａmin）を検出し、前記設定手段は、前記変化率が前記最小値を前記最大値で除した値に対応する場合は、前記第２閾値を前記第１閾値よりも小さく設定し、前記変化率が前記最大値を前記最小値で除した値に対応する場合は、前記第２閾値を前記第１閾値よりも大きく設定することを特徴とする。

また、上記発明の一実施形態として、設定手段は、検出方法として像の周波数の抽出条件を複数設定可能であり、また検出手段は、設定された抽出条件により得られた最大値に対応する第１の焦点調節位置に対して所定間隔を置いた第２の焦点調節位置に対応する最小値を検出し、さらに変化率を、最大値に対する最小値の比とすることができる。

この場合、変化率を、最小値を最大値で除した値とし、設定手段は、抽出条件が像の周波数の第１の周波数成分を抽出する場合は、像の周波数の第１の周波数成分より低い第２の周波数成分を抽出する場合よりもしきい値を小さくしたり、あるいは変化率を、最大値を最小値で除した値とし、設定手段は、抽出条件が像の周波数の第１の周波数成分を抽出する場合は、像の周波数の第１の周波数成分より低い第２の周波数成分を抽出する場合よりもしきい値を大きくしたりすることができる。

［２］上記発明に係る焦点調節装置は撮像装置（１）に適用することができる。

本発明では、焦点評価値を検出する際に設定した検出方法に応じてしきい値を設定することにより、合焦位置の検出不能または偽合焦を防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では発明の理解を容易にするために、たとえばしきい値などに具体的数値を挙げて説明するが、これは本実施形態を限定する趣旨ではない。

図１は本発明の実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。本実施形態の撮像装置１は、カメラボディ１０とレンズ鏡筒２０を有し、レンズ鏡筒２０には、光軸２に沿って移動可能なフォーカスレンズ２１と、このフォーカスレンズ２１を光軸２に沿って移動させるレンズ駆動モータ２２と、フォーカスレンズ２１の位置を検出するためのレンズ位置検出部２３とが設けられている。

フォーカスレンズ２１の光軸２に沿う移動機構の具体的構成は特に限定されないが、一例として、レンズ鏡筒２０に固定された固定筒に回転可能に回転筒を挿入し、この回転筒の内周面にヘリコイド溝（螺旋溝）を形成するとともに、フォーカスレンズ２１を固定するレンズ枠の端部をヘリコイド溝に嵌合させる。そして、レンズ駆動モータ２２によって回転筒を回転させることで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズが光軸に沿って直進移動することになる。

なお、レンズ鏡筒２０にはフォーカスレンズ２１以外のレンズ群が設けられているが、ここではフォーカスレンズ２１を例に挙げて本実施形態を説明する。

上述したようにレンズ鏡筒２０に対して回転筒を回転させることによりレンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１は光軸方向に直進移動するが、その駆動源としてのレンズ駆動モータ２２（アクチュエータ）がレンズ鏡筒２０に設けられている。レンズ駆動モータ２２と回転筒とは、たとえば複数の歯車からなる変速機で連結され、レンズ駆動モータ２２の駆動軸を何れか一方向へ回転駆動すると所定のギヤ比で回転筒に伝達され、そして、回転筒が何れか一方向へ回転することで、レンズ枠に固定されたフォーカスレンズ２１が光軸２の何れかの方向へ直進移動することになる。なお、レンズ駆動モータ２２の駆動軸が逆方向に回転駆動すると、変速機を構成する複数の歯車も逆方向に回転し、フォーカスレンズ２１は光軸２の逆方向へ直進移動することになる。

フォーカスレンズ２１の位置はレンズ位置検出部２３であるエンコーダによって検出される。既述したとおり、フォーカスレンズ２１の光軸方向の位置は回転筒の回転角に相関するので、たとえばレンズ鏡筒２０に対する回転筒の相対的な回転角を検出すれば求めることができる。

本例のレンズ位置検出部２３としては、回転筒の回転駆動に連結された回転円板の回転をフォトインタラプタなどの光センサで検出して、回転数に応じたパルス信号を出力するものや、固定筒と回転筒の何れか一方に設けられたフレキシブルプリント配線板の表面のエンコーダパターンに、何れか他方に設けられたブラシ接点を接触させ、回転筒の移動量（回転方向でも光軸方向の何れでもよい）に応じた接触位置の変化を検出回路で検出するものなどを挙げることができる。

フォーカスレンズ２１は、上述した回転筒の回転によってカメラボディ側の端部（至近端ともいう）から被写体側の端部（無限端ともいう）までの間を光軸方向に移動することができ（この範囲をレンズの移動範囲Ｌともいう。）、この移動はカメラボディ１０のレンズ駆動制御部１４からの指令によって制御される。

カメラボディ１０には、光軸２上に撮像素子１１が設けられている。撮像素子１１は、フォーカスレンズ２１等によって結像された像を電気信号に変換するＣＣＤなどから構成され、光電変換された電気信号を図示しないモニタ等に出力する。また、撮像素子１１は、オートフォーカススイッチ１３をＯＮ状態にして自動合焦探索を行う際、フォーカスレンズ２１を通過した像の所定エリアにおけるコントラスト値を焦点検出部１２へ出力する。

なお、コントラストエリア設定部１５は、カメラボディ１０に設けられた、使用者が操作するスイッチであり、コントラストエリアの位置や大きさなどが変更可能とされている。このコントラストエリア設定部１５の入力情報は焦点検出部１２に送出される。

焦点検出部１２は、撮像素子１１から送出された画像出力から焦点評価値を演算する。この焦点評価値は、たとえば撮像素子１１からの画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで求めることができる。また、遮断周波数が異なる２つの高周波透過フィルタを用いて高周波成分を抽出し、それぞれを積算して焦点電圧を検出することでも求めることができる。

また、焦点検出部１２は、レンズ駆動制御部１４に制御信号を送出してフォーカスレンズを所定のサンプリング間隔で駆動させ、それぞれの位置における焦点評価値を求め、該焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ２１の位置を、たとえば内挿法などの演算方式を用いて求める。

こうして求められた焦点評価値の最大値に対応するフォーカスレンズ２１の位置が合焦位置となるので、その位置を焦点検出部１２からレンズ駆動制御部１４に送出し、レンズ駆動モータ２２を制御してフォーカスレンズ２１を合焦位置に移動させる。詳細は後述する。

なお、オートフォーカススイッチ１３をＯＦＦ状態にした場合は、使用者が回転筒２１２を回転させることにより手動による合焦操作を行うことができる。

次に、本実施形態に係る合焦位置探索ルーチンを説明する。図２は本発明の実施形態に係る撮像装置１の合焦位置探索ルーチンを示すフローチャートである。

本例の合焦位置探索ルーチンでは、最初にフォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎの近傍のみを探索する部分探索を行い（ステップＳ１００）、この範囲に合焦位置Ｐｘがあれば合焦位置を算出した上でフォーカスレンズ２１を合焦位置Ｐｘへ移動する（ステップＳ７００）。

これに対し、ステップＳ１００の部分探索の範囲に合焦位置がない場合には、次のステップＳ３００にて合焦位置Ｐｘと予想される位置がフォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部（至近端または無限端）近傍以外であるときは、ステップＳ４００の全域探索を実行し、合焦位置Ｐｘが求められれば、合焦位置を算出した上でフォーカスレンズ２１を合焦位置Ｐｘへ移動する（ステップＳ７００）。この全域探索とは、フォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの全域を対象にして合焦位置の探索を行う検出方法である。なお、フォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部近傍の値は予め定めておく。

ステップＳ３００にて合焦位置Ｐｘと予想される位置がフォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部（至近端または無限端）近傍にあると判断されたときは、ステップＳ６００の細密探索を実行し、合焦位置Ｐｘが求められれば、合焦位置を算出した上でフォーカスレンズ２１を合焦位置Ｐｘへ移動する（ステップＳ７００）。この細密探索とは、フォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部などにおいて十分なサンプリング回数が得られないときに、サンプリング間隔を短く設定して焦点評価値を検出する方法である。

なお、図２に示す部分探索、全域探索および細密探索の順序はあくまで一例であり、３つの検出方法の順序を入れ替えたり、これ以外の検出方法で合焦位置を探索したりしてもよい。

次に、部分探索のルーチンを説明する。図３は図２に示す部分探索のサブルーチンを示すフローチャート、図４は図２に示す部分探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。

まず、ステップＳ１０１にて、フォーカスレンズ２１を現在位置Ｐｎから被写体方向（無限方向）へ移動量Ｄ１だけ初期駆動する。この初期駆動とは、フォーカスレンズ２１の合焦位置を探索する操作における、フォーカスレンズ２１を移動させる最初の動作をいう。また、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３の出力情報を取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

フォーカスレンズ２１を初期駆動して現在位置Ｐｎから探索開始位置Ｐ_０に移動させたら、ステップＳ１０２にてカウンタを初期化する（ｉ＝０）。

次いで、ステップＳ１０３にて、フォーカスレンズ２１を探索開始位置Ｐ_０からカメラボディ方向（至近方向）へ移動量Ｄ２だけ移動させ、この位置Ｐ_１において焦点評価値を算出する（ステップＳ１０４）。この間欠駆動においても、フォーカスレンズ２１を光軸方向に移動する場合は、レンズ位置検出部２３の出力情報を取り込んで、フォーカスレンズ２１の移動量を確認しながら駆動する。

そして、ステップＳ１０５〜Ｓ１０６にて、この移動量Ｄ２によるフォーカスレンズ２１の間欠駆動をｍ回繰り返す。なお、図４に示す例ではｍ＝５に設定されている。

ステップＳ１０３およびＳ１０４に示すフォーカスレンズ２１の間欠駆動及び焦点評価値の算出を繰り返したのち、ステップＳ１０７にて合焦判定を行う。合焦判定は、ステップＳ１０４で算出された焦点評価値に基づいて、内挿法などの手法を用いてその最大値を求める処理である。

ここで、本例の合焦位置が見つかる条件を、図５を参照しながら説明する。図５は本発明の実施形態に係る合焦条件を説明するためのレンズ位置と焦点評価値との関係を示すグラフである。

本例の合焦位置が見つかる条件は、(1)探索された焦点評価値の連続する３点が山状の関係であること、(2)探索された焦点評価値の最大値Ａmaxが所定値Ａ0以上であること、(3)前記最大値Ａmaxに対する最小値Ａmin（最小値とは、最大値に隣接する焦点評価値のうち小さいもの）の割合が所定値Ｋ以下であること、の３つとされている。なお、(1)の連続する３点が山状の関係とは、中央の点が両側の点より大きい関係をいい、両側の点の大小は問わない。なお、(3)の条件については「最小値に対する最大値の割合が所定値以上であること」としてもよい。

図５に示す探索結果のグラフで説明すると、まず上記(1)の条件である焦点評価値の連続する３点が山状の関係である焦点評価値は、ｉ＝２，ｉ＝３，ｉ＝４の３点となる。また、この３点において、上記(2)の条件である最大値が所定値Ａ0以上ということは、同図に示す最大値Ａmaxが予め決められた値Ａ0以上という意味である。また、この３点においてｉ＝２＜ｉ＝４であるから最小値はｉ＝２の焦点評価値となり、この最小値Ａminが最大値Ａmaxに対して所定割合Ｋ％以下とされる。すなわち、Ａmin／Ａmax ≦Ｋ％が３つ目の条件となり、本例ではたとえばＫ＝８０％とする。

この合焦条件の(1)は、焦点評価値が最大となるための極大値の必要条件であり、(2)の条件は、たとえば図１１に示すような偽合焦を除去するための条件である。また、(3)の条件は、３点の山がある程度以上急峻であるための必要条件である。なお、(1)の所定値と(3)の所定割合は、使用される高周波透過フィルタ等の特性に応じて予め実験的に求めておく。

こうした３つの合焦条件により合焦判定を行うことで、検出不能や偽合焦を防止することができるが、本実施形態ではさらに探索方法、すなわち全域探索、部分探索および細密探索に応じて、この所定値および所定割合のしきい値を設定する。これについては後述する。

次に、図２のステップＳ４００の全域探索のルーチンを説明する。図６は図２に示す全域探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。なお、図６には、図２に示すステップＳ１００の部分探索も併せて記載している。

まず、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎから部分探索を開始し、ｉ＝０からｉ＝５までの焦点評価値を検出する。これら６点の焦点評価値からは合焦位置が求まらないので、続いて全域探索に移行する。すなわち、フォーカスレンズ２１を移動範囲Ｌの至近端に移動し、ここを全域探索の開始位置（ｉ＝６）として、フォーカスレンズ２１を被写体方向（無限方向）へ移動量Ｄ３ずつ移動させ、それぞれの位置Ｐ（ｉ＝６〜ｉ＝１０）において焦点評価値を算出する。ここで、全域探索の際の移動量Ｄ３は、部分探索の際の移動量Ｄ２よりも大きく設定する。これにより、探索範囲は広がるものの探索回数がさほど増加しないので探索時間を短くすることができる。

フォーカスレンズ２１を移動量Ｄ３ずつ間欠駆動しながら無限端の近傍まで全域探索を終了したら、合焦判定を行う。この全域探索における合焦条件は、上述した部分探索における合焦条件と同じである。すなわち、(1)探索された焦点評価値の連続する３点が山状の関係であること、(2)探索された焦点評価値の最大値が所定値以上であること、(3)前記最大値に対する最小値（最小値とは、最大値に隣接する焦点評価値のうち小さいもの）の割合が所定値以下であること、の３つとされている。なお、(3)の条件については「最小値に対する最大値の割合が所定値以上であること」としてもよい。

この条件を図６に示す探索結果にあてはめると、条件(1)を満たす３点は、ｉ＝８，ｉ＝９およびｉ＝１０であり、この３点の中で最大値はｉ＝９、最小値はｉ＝８である。

ここで、本実施形態では、合焦条件の中の所定値Ａ0と、所定割合Ｋのしきい値について、所定値Ａ0は部分探索の所定値と同じ値にしているが、所定割合Ｋの値は部分探索の所定割合より小さく設定している。具体的には、部分探索の所定割合Ｋが８０％であるのに対し、全域探索の所定割合Ｋは７０％に設定している。これは、全域探索の移動量Ｄ３は部分探索の移動量Ｄ２より大きいので、得られる焦点評価値の差が部分探索より大きくなるからである。なお、本例では最大値が満たすべき所定値Ａ0は部分探索の所定値Ａ0と同じ値にしたが、異なる値にすることもできる。

このように、間欠駆動の移動量の大きさに応じて合焦条件のしきい値を変えることで、合焦位置が見つかり易くなって探索不能を防止することができる。

ちなみに、図６に示す実施形態では、全域探索のあとにさらに最大値の近傍を部分探索することで（ｉ＝１１〜ｉ＝１４）、合焦位置の精度を高めるようにしている。

次に、図２のステップＳ６００の細密探索のルーチンを説明する。図７は図２に示す細密探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。なお、図７には、図２に示すステップＳ１００の部分探索も併せて記載している。

まず、フォーカスレンズ２１の現在位置Ｐｎから被写体方向へ向かって移動範囲Ｌの無限端へ移動し、ここから部分探索を開始して、ｉ＝０からｉ＝４までの焦点評価値を検出する（図２のステップＳ１００）。図７に示すように、これら５点の焦点評価値からは合焦位置が求まらないので、続いて図２のステップＳ３００に進み、ステップＳ１００にて抽出された焦点評価値から合焦位置がフォーカスレンズ２１の移動範囲Ｌの端部近傍に存在するかどうかを判断する。図７に示す例では、部分探索による焦点評価値ｉ＝０〜ｉ＝４の値が減少傾向にあるので、合焦位置は無限端の近傍に存在することが予想される。

そこで、ステップＳ６００へ移行して細密探索を実行する。この細密探索では、フォーカスレンズ２１を、被写体方向（無限方向）へ移動量Ｄ４で初期駆動し、ここを細密探索の開始位置（ｉ＝５）として、フォーカスレンズ２１を被写体方向（無限方向）へ移動量Ｄ５ずつ移動させ、それぞれの位置Ｐ（ｉ＝５〜ｉ＝９）において焦点評価値を算出する。ここで、細密探索の際の移動量Ｄ５は、部分探索の際の移動量Ｄ２よりも小さく設定する。これにより、部分探索では合焦条件を満たさず合焦位置が見つけられなかった探索範囲において合焦位置を見つけることができる。

フォーカスレンズ２１を移動量Ｄ５ずつ間欠駆動しながら無限端近傍まで細密探索を終了したら、合焦判定を行う。この細密探索における合焦条件は、上述した部分探索における合焦条件と同じである。すなわち、(1)探索された焦点評価値の連続する３点が山状の関係であること、(2)探索された焦点評価値の最大値が所定値以上であること、(3)前記最大値に対する最小値（最小値とは、最大値に隣接する焦点評価値のうち小さいもの）の割合が所定値以下であること、の３つとされている。なお、(3)の条件については「最小値に対する最大値の割合が所定値以上であること」としてもよい。

この条件を図７に示す探索結果にあてはめると、条件(1)を満たす３点は、ｉ＝７，ｉ＝８およびｉ＝９であり、この３点の中で最大値はｉ＝８、最小値はｉ＝７である。

ここで、本実施形態では、合焦条件の中の所定値Ａ0と、所定割合Ｋのしきい値について、所定値Ａ0は部分探索の所定値と同じ値にしているが、所定割合Ｋの値は部分探索の所定割合より大きく設定している。具体的には、部分探索の所定割合Ｋが８０％であるのに対し、全域探索の所定割合Ｋは９０％に設定している。これは、細密探索の移動量Ｄ５は部分探索の移動量Ｄ２より小さいので、得られる焦点評価値の差が部分探索より大きくならないからである。なお、本例では最大値が満たすべき所定値Ａ0は部分探索の所定値Ａ0と同じ値にしたが、異なる値にすることもできる。

このように、細密探索の場合の所定割合Ｋのしきい値を部分探索の場合のものより大きくする等、間欠駆動の移動量の大きさに応じて合焦条件のしきい値を変えることで、偽合焦を防止しながら効率的に合焦位置を検出することができる。

さて、上述した実施形態では、撮像素子１１により得られた画像出力の高周波成分を、高周波透過フィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで焦点評価値を求めるように構成したが、この焦点評価値の検出方法は以下のような実施形態で行うこともできる。

図８は本発明の他の実施形態に係る撮像装置の要部を示すブロック図であって、図１に示す実施形態の撮像素子１１、焦点検出部１２およびレンズ駆動制御部１４に対応する要部である。その他の撮像装置１の構成は図１に示すものと同じである。

本実施形態では、撮像素子１１により得られる画像出力を、互いに特性が異なる２種類のバンドパスフィルタを用いて処理する。すなわち、第１焦点検出部１２Ｌでは、画像出力周波数のうち比較的低周波成分を、第２のフィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで焦点評価値を求める。これに対して、第２焦点検出部１２Ｈでは、画像出力周波数のうち比較的高周波成分を、第１のフィルタを用いて抽出し、これを積算して焦点電圧を検出することで焦点評価値を求める。

図９は本実施形態に係る焦点検出部１２に適用されるバンドパスフィルタの特性図であり、第１焦点検出部１２Ｌに用いられる第２のフィルタの特性を実線で、第２焦点検出部１２Ｈに用いられる第１のフィルタの特性を点線で示す。

また、図１０は本実施形態の第１焦点検出部１２Ｌと第２焦点検出部１２Ｈのそれぞれにおいて、同じ被写体を撮像したときのレンズ位置と焦点評価値との関係をグラフ化したものであり、第１焦点検出部１２Ｌに用いられる第２のフィルタで撮像した結果を実線で、第２焦点検出部１２Ｈに用いられる第１のフィルタで撮像した結果を点線で示す。

図１０に示すように、第２のフィルタが用いられた第１焦点検出部１２Ｌにより得られた焦点評価値のプロフィールは、(1)山の形がなだらかであり、(2)ピントのボケ量が比較的大きいところから焦点評価値の変化が表れるので、合焦位置の方向を判定するのに適しており、(3)ノイズの影響を受けにくい、(4)細かいパターンの被写体には相対的に適していない、といった特徴がある。

これに対して、第１のフィルタが用いられた第２焦点検出部１２Ｈにより得られた焦点評価値のプロフィールは、(1)山の形が急峻であり、(2)合焦位置の近傍で焦点評価値が急激に変化するので、合焦方向を判定するのには相対的に適さない、(3)ノイズの影響を受け易い、(4)細かいパターンの被写体に適する、といった特徴がある。

こうした２種類の特性を有するバンドパスフィルタを用いて焦点検出部１２を構成し、第１焦点検出部１２Ｌおよび第２焦点検出部１２Ｈのそれぞれにおいて、上述した実施形態のように、部分探索、全域探索および細密探索を行う。

ただし、部分探索、全域探索および細密探索のそれぞれにおける合焦判定では、第１焦点検出部１２Ｌの所定割合Ｋ1と、第２焦点検出部１２Ｈの所定割合Ｋ2を異なるしきい値とする。具体的には、Ｋ1＞Ｋ2とし、Ｋ1がたとえば８０％のとき、Ｋ2をたとえば５０％とする。これは、図１０に示すそれぞれのプロフィールに示すように、第２焦点検出部１２Ｈにより求められた焦点評価値の変化率は、第１焦点検出部１２Ｌにより求められた焦点評価値の変化率より小さくなるからである。

そして、実際の探索を行う際には、部分探索、全域探索および細密探索のそれぞれにおいて、第１焦点検出部１２Ｌと第２焦点検出部１２Ｈのそれぞれにおいて合焦判定を実行し、何れか一方の焦点検出部１２Ｌ，１２Ｈで合焦位置が見つかれば、その位置を合焦位置Ｐｘとする。

なお、本例では最大値が満たすべき所定値Ａ0は、各探索において、第１焦点検出部１２Ｌと第２焦点検出部１２Ｈとで同じ値にしたが、何れかの探索において異なる値にすることもできる。

本実施形態のように、特性が異なる２種類のバンドパスフィルタを用いて焦点評価値を求めると、偽合焦を防止することができる。

たとえば高周波透過フィルタのみを用いて焦点評価値を求めると、図１１に点線で示すように、真の合焦位置でない部分Ｘを合焦位置として判定するおそれがあるが、本例のように焦点評価値の変化率をモニタし、それがＫ2よりも大きくなれば合焦と判定しないようにすれば、同図に示す部分Ｘは合焦条件を満たさない。したがって、この部分を合焦位置として誤認識することを防止できる。

本発明の実施形態に係る撮像装置を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る撮像装置の合焦位置探索ルーチンを示すフローチャートである。 図２に示す部分探索のサブルーチンを示すフローチャートである。 図２に示す部分探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る合焦条件を説明するためのレンズ位置と焦点評価値との関係を示すグラフである。 図２に示す全域探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。 図２に示す細密探索のサブルーチンにおけるレンズ位置と焦点評価値および時間の関係を示すタイムチャートである。 本発明の他の実施形態に係る撮像装置の要部を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係る撮像装置に適用されるフィルタの特性図である。 本発明の他の実施形態に係るレンズ位置と焦点評価値との関係を示すグラフである。 偽合焦を説明するための、レンズ位置と焦点評価値との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…撮像装置；１０…カメラボディ；１１…撮像素子；１２…焦点検出部
１２Ｌ…第１焦点検出部；１２Ｈ…第２焦点検出部
１３…オートフォーカススイッチ；１４…レンズ駆動制御部
１５…コントラストエリア設定部；２０…レンズ鏡筒
２１…フォーカスレンズ；２２…レンズ駆動モータ
２３…レンズ位置検出部

Claims (9)

1. 結像光学系による像のコントラストに関する焦点評価値を、前記結像光学系の複数の焦点調節位置に対応付けて検出するとともに、検出された前記焦点評価値の最大値を検出する検出手段と、
   前記複数の焦点調節位置に対応して検出される複数の焦点評価値の変化率を所定のしきい値と比較することにより、前記最大値が真の合焦位置に対応するか否かを判定する判定手段と、
   前記閾値が第１閾値に設定された第１検出方法、及び、前記第１検出方法よりも前記焦点調節位置の検出位置の間隔が長く前記閾値が第２閾値に設定された第２検出方法を設定する設定手段と、を備え、
   前記検出手段は、前記最大値が得られる第１の焦点調節位置に対して前記間隔を置いた第２の焦点調節位置に対応する最小値を検出し、
   前記設定手段は、前記変化率が前記最小値を前記最大値で除した値に対応する場合は、前記第２閾値を前記第１閾値よりも小さく設定し、前記変化率が前記最大値を前記最小値で除した値に対応する場合は、前記第２閾値を前記第１閾値よりも大きく設定することを特徴とする焦点調節装置。
2. 請求項１記載の焦点調節装置であって、
   前記焦点評価値が最大となる焦点調節位置に前記結像光学系が移動するように焦点調節制御を行う焦点調節制御手段を備え、
   前記焦点調節制御手段は、前記結像光学系の移動範囲のうちの現在位置を含む所定範囲を部分的に探索し、
   前記所定範囲に合焦位置が存在しないと判断された場合には、前記移動範囲のうちの端部近傍に合焦位置があるか否かを判断し、
   前記端部近傍に合焦位置が存在すると判断された場合には前記端部近傍を含む第１所定範囲を前記第１検出方法で探索し、
   前記端部近傍に合焦位置が存在しないと判断された場合には前記第１所定範囲よりも広い第２所定範囲を前記第２検出方法で探索することを特徴とする焦点調節装置。
3. 請求項２記載の焦点調節装置であって、
   前記焦点調節制御手段は、前記所定範囲に合焦位置が存在しないと判断した後、前記所定範囲の探索結果に基づいて、前記端部近傍に合焦位置があるか否かを予測し、前記端部近傍に合焦位置があるか否かを判断することを特徴とする焦点調節装置。
4. 請求項３記載の焦点調節装置であって、
   前記焦点調節制御手段は、前記結像光学系の移動範囲のうちの現在位置を含む所定範囲を部分的に探索し、前記所定範囲に合焦位置が存在すると判断したとき前記結像光学系が前記合焦位置に移動するように制御し、
   前記所定範囲に合焦位置が存在しないと判断された場合には、前記移動範囲のうちの端部近傍に合焦位置があるか否かを判断し、
   前記端部近傍に合焦位置が存在すると判断された場合には前記端部近傍を含む第１所定範囲を前記第１検出方法で探索し、前記第１所定範囲に合焦位置が存在すると判断したとき前記結像光学系が前記合焦位置に移動するように制御し、
   前記端部近傍に合焦位置が存在しないと判断された場合には前記第１所定範囲よりも広い第２所定範囲を前記第２検出方法で探索し、前記第２所定範囲に合焦位置が存在すると判断したとき前記結像光学系が前記合焦位置に移動するように制御することを特徴とする焦点調節装置。
5. 請求項４記載の焦点調節装置であって、
   前記焦点調節制御手段は、前記第１閾値と前記第２閾値との間の値に対応する第３閾値に前記閾値が設定された第３検出方法で、前記結像光学系の移動範囲のうちの現在位置を含む前記所定範囲を部分的に探索することを特徴とする焦点調節装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の焦点調節装置であって、
   前記設定手段は、前記検出方法として前記像の周波数の抽出条件を複数設定可能であり、
   前記検出手段は、設定された前記抽出条件により得られた前記最大値に対応する第１の焦点調節位置に対して所定間隔を置いた第２の焦点調節位置に対応する最小値を検出することを特徴とする焦点調節装置。
7. 請求項６記載の焦点調節装置であって、
   前記変化率は、前記最小値を前記最大値で除した値であり、
   前記設定手段は、前記抽出条件が前記像の周波数の第１の周波数成分を抽出する場合は、前記像の周波数の前記第１の周波数成分よりも低い第２の周波数成分を抽出する場合よりも前記しきい値を小さくすることを特徴とする焦点調節装置。
8. 請求項６記載の焦点調節装置であって、
   前記変化率は、前記最大値を前記最小値で除した値であり、
   前記設定手段は、前記抽出条件が前記像の周波数の第１の周波数成分を抽出する場合は、前記像の周波数の前記第１の周波数成分よりも低い周波数成分を抽出する場合よりも前記しきい値を大きくすることを特徴とする焦点調節装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の焦点調節装置を備えたことを特徴とする撮像装置。

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