JPH05199443A - 電子カメラの合焦位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子カメラの合焦位置検出の速度及び精度を向
上する。 【構成】映像信号の全エリアの中で、合焦位置検出に関
連性の高い中央部等の指定されたエリアの信号データの
み、合焦位置検出に使用するようにした。これにより、
短時間で精度の良い合焦位置が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子カメラの合焦位置検
出技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、被写体の光画像を、撮像レンズ，
絞り等の光学撮像系を介してＣＣＤ等の固体撮像素子に
結像させ、該撮像素子により光電変換されて出力される
電気映像信号を、記録媒体に記録するように構成された
電子カメラが実用化されている。

【０００３】この種の電子カメラでは、固体撮像素子か
ら得られる電気映像信号の高周波成分を合焦制御の評価
に用いる自動合焦位置検出 (ＡＦ) の技術開発が進めら
れている (特開平３−２１６０７８号公報，特開平３−
２１４８６８号公報等参照)。このＡＦは、本質的にパ
ララックス (視差) が存在せず、また、被写体深度が浅
い場合や遠方の被写体でも精度良く焦点を合わせられ
る。しかも、専用のセンサを設ける必要もない。

【０００４】従来のＡＦ動作の基本原理を説明すると、
まず、フォーカスレンズを無限遠から至近に向かって予
め決められたステップ毎に移動する。この時、カメラは
適正露光状態となっているとする。各ステップ毎に、１
フレーム分の画像を取込み、フレームメモリに蓄える。
該蓄えられた画像を基に８×８のエリアに分割し、夫々
のエリアでＤＣＴ等の直交変換を施して、高周波成分を
取り出し、その合計値をその画像のＡＦ評価とする。そ
のステップのＡＦ評価値の算出が終了したら次のステッ
プへと進む。この処理を予め決められた全ステップ行
い、終了したらＡＦ評価値の最大であったステップを合
焦位置と判断して該位置へフォーカスレンズを戻して撮
像することにより合焦画像を得る。尚、前記ステップ
は、レンズ駆動回路の性能，レンズの特性，撮像素子の
画像数から決めておく。処理時間を短くするために、最
初は粗いステップでＡＦ評価値を求め、次に前記ＡＦ評
価値が最大となるステップ付近で、細かいＡＦ評価値を
求め合焦を得るという方法等もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＡＦ動作を行う場合、１フレーム分の画像を蓄える
フレームメモリが必要であり、カメラの低価格化を妨げ
る。また、即時処理でないという問題もある。これはＡ
Ｆ動作の高速化を妨げることになる。本発明は上記従来
の実状に鑑みなされたもので、余分な回路を設けること
なく、ＡＦ動作を高速に、かつ、精度良く行えるように
した電子カメラの合焦位置検出装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため本発明に係る第
１の電子カメラの合焦位置検出装置は、供給される電気
映像信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換手段と、該デジ
タル変換された映像信号の情報に基づいて合焦位置検出
を行う合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カ
メラの合焦位置検出装置において、特定されたエリアの
映像信号のみを選択して合焦位置手段に出力する手段を
設け、前記合焦位置検出手段は、前記特定されたエリア
の映像信号のみに基づいて合焦位置検出を行う構成とし
た。

【０００７】また、前記第１の電子カメラの合焦位置検
出装置において、前記特定されたエリアの映像信号のみ
を選択して前記Ａ／Ｄ変換手段に出力する手段を設け、
該特定されたエリアの映像信号のみをＡ／Ｄ変換させる
ようにしてもよい。また、本発明に係る第２の電子カメ
ラの合焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号
の情報に基づき合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手
段と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を
検出する合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子
カメラの合焦位置検出装置において、前記合焦位置評価
手段は異なる方式で合焦位置の評価値を得るものを複数
備え、該複数の合焦位置評価手段により得られた合焦位
置の評価値を状況に応じた使い分けにより合焦位置を検
出する構成とした。

【０００８】また、本発明に係る第３の電子カメラの合
焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号を直交
変換して周波数分解する直交変換手段と、周波数分解さ
れたデータに基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置
評価手段と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦
位置を検出する合焦位置検出手段を備えた電子カメラの
合焦位置検出装置において、直交変換する１コマの大き
さを可変に制御する手段を備えた構成とした。

【０００９】また、本発明に係る第４の電子カメラの合
焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号を周波
数分解する直交変換手段と、周波数分解されたデータに
基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、
得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出す
る合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラ
の合焦位置検出装置において、前記直交変換手段は、複
数に分割された映像エリア毎に直交変換を行い、前記合
焦位置評価手段は、前記各映像エリア毎の直交変換結果
に重みを付けた値で評価する構成とした。

【００１０】また、本発明に係る第５の電子カメラの合
焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号を周波
数分解する直交変換手段と、周波数分解されたデータに
基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、
得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出す
る合焦位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出
装置において、デジタル映像信号の中で合焦位置検出に
不適当な部分を除いて直交変換させる手段を備えた構成
とした。

【００１１】また、本発明に係る第６の電子カメラの合
焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号を周波
数分解する直交変換手段と、周波数分解されたデータに
基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、
得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出す
る合焦位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出
装置において、デジタル映像信号のエッジ部を強調補正
してから直交変換させる手段を備えた構成とした。

【００１２】また、本発明に係る第７の電子カメラの合
焦位置検出装置は、フォーカスレンズと、該フォーカス
レンズを駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを
駆動する絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォー
カスレンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該
撮像素子により光電変換された電気映像信号をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の
移動位置において前記デジタル変換された映像信号の情
報に基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段
と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出
を行う合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カ
メラの合焦位置検出装置において、被写界深度を浅くし
た撮像により得られるデジタル映像信号を用いて合焦位
置の評価値を算出させる手段を備えた構成とした。

【００１３】また、本発明に係る第８の電子カメラの合
焦位置検出装置は、フォーカスレンズと、該フォーカス
レンズを駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを
駆動する絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォー
カスレンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該
撮像素子により光電変換された電気映像信号をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の
移動位置において前記デジタル変換された映像信号の情
報に基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段
と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出
を行う合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カ
メラの合焦位置検出装置において、予め設定された映像
エリアのデジタル映像信号を前記合焦位置評価手段に入
力する毎にフォーカスレンズを次の位置まで移動させ、
該移動中に前回の位置において入力されたデジタル映像
信号に基づいた合焦位置の評価値を算出させる手段を備
えた構成とした。

【００１４】また、本発明に係る第９の電子カメラの合
焦位置検出装置は、フォーカスレンズと、該フォーカス
レンズを駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを
駆動する絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォー
カスレンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該
撮像素子により光電変換された電気映像信号をデジタル
変換するＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の
移動位置において前記デジタル変換された映像信号の情
報に基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段
と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出
を行う合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カ
メラの合焦位置検出装置において、前記フォーカスレン
ズの移動位置により合焦位置の評価値の重み付けを変え
る手段を備えた構成とした。

【００１５】また、本発明に係る第10の電子カメラの合
焦位置検出装置は、供給されるデジタル映像信号を周波
数分解する直交変換手段と、周波数分解されたデータに
基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、
得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出す
る合焦位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出
装置において、複数の合焦位置があるかを判定する手段
と、複数の合焦位置があると判定されたときにこれら複
数点で合焦するように被写界深度を深く制御する手段を
備えた構成とした。

【００１６】

【作用】第１の電子カメラの合焦位置検出装置では、特
定されたエリアの映像信号のみに基づいて合焦位置検出
を行う構成としたため、合焦位置を短時間で検出でき、
また、合焦位置検出に適当でない外周部等のエリアの映
像信号を用いないため精度も向上する。

【００１７】また、前記特定されたエリアの画像信号の
みをＡ／Ｄ変換させるようにすれば、より合焦位置検出
時間を短縮できる。第２の電子カメラの合焦位置検出装
置では、複数の合焦位置評価手段により得られた合焦位
置の評価値を状況に応じた使い分けにより合焦位置を検
出する構成としたため、例えば、精度は低いが高速で合
焦位置を評価できる合焦位置評価手段手段で得られる評
価値に基づいて大まかな合焦位置を検出した後、該大ま
かな合焦位置付近で精度の高い合焦位置評価手段で得ら
れる合焦位置評価値に基づいて最終的に高精度な合焦位
置検出を行うようにすれば、短時間で精度の高い合焦位
置検出を行える。

【００１８】第３の電子カメラの合焦位置検出装置で
は、デジタル映像信号を直交変換して周波数分解された
データに基づいて合焦位置を評価するが、該直交変換す
る１コマの大きさを可変に制御する構成としたため、状
況に応じて合焦位置の評価値として用いる周波数成分領
域を変化させることができるので合焦位置検出の精度が
高められる。

【００１９】第４の電子カメラの合焦位置検出装置で
は、複数に分割された映像エリア毎に直交変換を行って
合焦位置の評価値を得るが、その際各映像エリア毎の直
交変換結果に重みを付けた値で評価する構成としたた
め、映像の中心付近など合焦位置検出に関連性の大きい
エリアの重み付けを大きくすること等により、合焦位置
の検出精度を高められる。

【００２０】第５の電子カメラの合焦位置検出装置で
は、デジタル映像信号の中で合焦位置検出に不適当な部
分、例えば、白つぶれや黒飛びあるいは高周波成分が殆
ど無いような部分を除いて直交変換させる構成としたた
め、合焦位置検出精度を高められる。第６の電子カメラ
の合焦位置検出装置では、デジタル映像信号のエッジ部
を強調補正してから直交変換させる構成としたため、合
焦位置検出に寄与率の高い高周波成分を強調した直交変
換が行われ、合焦位置の検出精度を高められる。

【００２１】第７の電子カメラの合焦位置検出装置で
は、被写界深度を浅くした撮像により得られるデジタル
映像信号を用いて合焦位置の評価値を算出させる構成と
したため、フォーカスレンズの移動位置間の評価値の格
差を拡大でき、合焦位置検出精度を高められる。第８の
電子カメラの合焦位置検出装置では、予め設定された映
像エリアのデジタル映像信号を前記合焦位置評価手段に
入力するだけでフォーカスレンズを次の位置まで移動さ
せ、該移動中に合焦位置の評価値を算出する構成とした
ため、無駄時間が無くなり、合焦位置を可及的に短時間
で検出できる。

【００２２】第９の電子カメラの合焦位置検出装置で
は、フォーカスレンズの移動位置により合焦位置の評価
値の重み付けを変える構成としたため、合焦位置となる
可能性の高い位置範囲で重み付けを大きくすることによ
り合焦位置検出精度を高められる。第10の電子カメラの
合焦位置検出装置では、複数の合焦位置があると判定さ
れたときにこれら複数点で合焦するように被写界深度を
深く制御する構成としたため、複数の合焦位置が近い場
合に、それらの何れにも焦点の合った映像を得られる。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は各
実施例に共通な電子カメラ (スチルビデオカメラ) のハ
ードウエアの構成を示す。図において、撮像レンズ１，
フォーカスレンズ２，絞り３等を備えた光学撮像系を介
して得られた被写体の光画像は、撮像手段としての固体
撮像素子例えばＣＣＤ４上に結像される。前記フォーカ
スレンズ２及び絞り３は、レンズ駆動回路５及びアイリ
ス駆動回路６により夫々駆動される。前記ＣＣＤ４では
結像された光画像を光電変換して電荷量に変換し、ＣＣ
Ｄ駆動回路７からの転送パルスによってアナログ電気画
像信号として出力する。出力されたアナログ電気画像信
号は、Ａ／Ｄ変換器８でデジタル映像信号に変換され、
プロセス回路９に出力される。前記プロセス回路９で
は、デジタル電気映像信号を輝度信号と色差信号又は色
信号等の映像信号 (ビデオ信号) に変換し、圧縮回路10
に出力される。圧縮回路10では、前記映像信号の符号化
を行い、データ量を減らし、記録回路11を介して記録媒
体例えばＩＣカード12に記録する。尚、本実施例ではプ
ロセス処理後のビデオ信号を圧縮しているが、Ａ／Ｄ変
換器８直後の信号等を圧縮する構成であってもよい。

【００２４】また、映像信号 (ビデオ信号) はデジタル
ＡＦ評価器13にも出力される。前記デジタルＡＦ評価器
13は前記映像信号 (デジタルビデオ信号) を利用し、Ａ
Ｆ評価値を算出してメインＣＰＵ14に出力する。メイン
ＣＰＵ14は、このＡＦ評価値が最大になるようにフォー
カスレンズ２をレンズ駆動回路５を介して駆動する。
尚、ＡＦ評価値の算出方法としては、ＤＣＴやＦＦＴ等
の直交変換を使用し、被写体の高周波成分を取り出して
いる。

【００２５】また、映像信号を利用する露出制御や白バ
ランス調整などを行う場合は、デジタルＡＦ評価器13で
行う構成とする。メインＣＰＵ14は、前記諸回路の制御
を行う。このハードウエアの特徴としては、フレームメ
モリを用いないでＡＦの動作を行っている点である。

【００２６】以下に、かかるフレームメモリを必要とし
ない直交変換を用いての具体的な合焦位置検出の実施例
を述べる。第１の実施例 (請求項１に対応) では、ま
ず、ＡＦの評価を行う画像のエリアを図２のように決め
ておく。また、変換するためのマトリクスの大きさも決
めておく。

【００２７】次に、無限遠位置又は至近位置にフォーカ
スレンズ２を移動し、この位置で画像を取り込む。取り
込まれた画像はＡ／Ｄ変換された後、プロセス処理さ
れ、デジタルビデオ信号に変換される。ビデオ信号がＡ
Ｆ評価のために指定されたエリア内のものになったら、
ビデオ信号の中、輝度信号だけがＡＦ評価器13に出力さ
れる。ＡＦ評価器13は変換に必要なデータを蓄積する。
マトリクスの水平方向成分が蓄積されたらデータの変換
を行う。変換中、ＡＦ評価器13は、データの入力を停止
する。変換が終了したら再びデータを蓄積する。これは
ビデオ信号が指定されたエリア外になるまで続けられ
る。途中のデータを受け入れない期間は、一定にするた
め外部からの同期信号などで制御するのが望ましい。

【００２８】垂直方向についても同様である。水平方向
の変化データが蓄積されたら、変換を開始する。また、
この変換中はデータ入力を行わない。この処理を行うと
結果的に図３の斜線の部分がＡＦ評価値に用いられる画
像データとなる。１水平期間(１Ｈ) のビデオ信号は図
４のようになる。これはＤＣＴやＦＦＴの水平方向，垂
直方向別々に変換し、解析するという性質を利用してい
る。

【００２９】フォーカスレンズ２を無限遠位置から至近
位置まで又は至近位置から無限位置までステップ毎に移
動し、各々のＡＦ評価値を求める。最終的に一番ＡＦ評
価値が大きいステップを合焦位置と判断し、フォーカス
レンズ２を再駆動する。以上のような構成にすることに
より、最小限のメモリで済み、処理も高速となる。ま
た、合焦位置検出用のエリア外の信号は最初からＡ／Ｄ
変換を行わないという構成にすれば、無駄なＡ／Ｄ変換
を行わずに済み、省電力化が図れる (請求項２に対応)
。

【００３０】ここでＡＦ評価値算出の具体例を示す。基
本的には、画像の高周波成分を抽出すれば、それがＡＦ
の評価値となる。なぜならレンズは一種のローパスフィ
ルタと考えられ、焦点が合っている点で一番映像信号の
高周波成分が大きいという性質を持っているからであ
る。よって、デジタル的に周波数分解できる手段であれ
ば、ＡＦの評価値を求めることはできる。

【００３１】１つの例として、現在データ圧縮を行う手
段として最も用いられているＤＣＴ(離散コサイン変換)
を用いてＡＦ評価値を求める方法を述べる。ＤＣＴ
は、図５に示すように周波数分解できる性質がある。例
えばサンプリング周波数ｆのデータを８×８のマトリク
スでＤＣＴを施すと、水平成分，垂直成分を夫々１／16
ｆおきの周波数分解ができる。例えば、水平方向には３
番目、垂直方向には４番目の変換データは、水平方向に
サンプリング周波数の１／８倍の周波数成分、垂直方向
に３／16倍の周波数成分を持った信号成分の強度とな
る。この周波数分解したデータの全部又は一部を用いれ
ばＡＦ評価値となる。

【００３２】また、別の例として、プロセス処理に施す
処理、例えばＦＦＴ (高速フーリエ変換) を用いてＡＦ
評価値を求める方法を述べる。デジタルフィルタは周知
のようにフィルタの係数を制御することにより、決まっ
た周波数成分を抽出できる。また、ＦＦＴも図６に示す
ように周波数分解できる性質がある。例えばサンプリン
グ周波数ｆのデータを８×８のマトリクスでＦＦＴを施
すと、１／８ｆおきの周波数分解ができる。この周波数
分解したデータの全部又は一部を用いればＡＦ評価値と
なる。ここで注意しなければならない点は、ＦＦＴはＤ
ＣＴと違いサンプリング周波数の１／２以上の信号成分
も解析してしまう点である。実際はサンプリング定理に
より図６の斜線部分は無効とみなし、データとしては用
いない。

【００３３】また、ごく単純な方法として、エッジ検出
を用いてＡＦ評価値を求める方法がある。エッジ検出も
基本的にはハイ・パス・フィルタであるので高周波成分
を取り出すことは可能である。これらの処理は夫々長短
がある。ＤＣＴ，ＦＦＴは精度は高いが処理に時間がか
かる。また、メモリも多く必要とする。エッジ検出は、
高速であるが精度がでない。よってこれらの長所をうま
く使えば、高速にしかも精度良いＡＦ動作が行える。

【００３４】これら複数の方法で得られるＡＦ評価値を
組み合わせて合焦位置を検出する実施例について説明す
る (請求項３に対応) 。第１の例では、まず、ＡＦ評価
値を求めるステップを２段階にする。最初は粗いステッ
プでＡＦ評価値を求め、大まかな合焦位置を得る。その
後、大まかな合焦位置の周辺で細かいステップでＡＦ評
価値を求め、真の合焦位置を求める。このとき、最初の
粗いステップでは精度はいらないので、高速に処理を行
えるエッジ検出でＡＦ評価値を求める。次の細かいステ
ップでは精度がいるのでＤＣＴ，ＦＦＴでＡＦ評価値を
求める。このように複数のＡＦ評価値を得る方法を兼ね
備えて使い分けする構成にすれば、ＡＦ評価に用いる各
処理の長所を使用でき、高速かつ精度良くＡＦ動作を行
える。これらは被写体や状況によって使い分けたりする
構成としてもよい。また、ＤＣＴとＦＦＴを使い分ける
という構成にしてもよい。

【００３５】第２の例では、前例と同様にＡＦ評価値を
求めるステップを２段階にする。最初は粗いステップで
ＡＦ評価値を求め、大まかな合焦位置を求める。その
後、大まかな合焦位置の周辺で細かいステップでＡＦ評
価値を求め、真の合焦位置を求める。このとき、最初の
粗いステップは高速に処理を行いたいのでＤＣＴ，ＦＦ
Ｔの辺方向の成分を用いてＡＦ評価値を求める。ここ
で、水平成分のみを用いる構成とすれば、時系列的に求
まり、しかも大メモリも必要としない。次の細かいステ
ップでは精度がいるので、ＤＣＴ，ＦＦＴの水平，垂直
量方向成分を用いてＡＦ評価値を求める。このような構
成にすれば、高速かつ精度良くＡＦ動作を行える。

【００３６】ＡＦの精度を向上させる別の実施例を述べ
る。精度を向上させるためには、状況に応じてＡＦ評価
値として用いる周波数成分領域を変化させることがあ
る。先に述べたとおり、ＤＣＴやＦＦＴは周波数分解で
きる。この分解され解析できる周波数は、サンプリング
周波数に依存する。このため、何らかの方法でサンプリ
ング周波数を変えてやれば、解析周波数を変化させるこ
とができる。以下に具体的な実施例を２とおり述べる
(請求項４に対応) 。

【００３７】１つの方法としては、Ａ／Ｄ変換器８のサ
ンプリング周波数を直接変えてやる方法である。図７に
Ａ／Ｄ変換器８付近のブロック図を図８にタイミングチ
ャートを示す。メインＣＰＵ14が信号発生器71に制御信
号を送り、Ａ／Ｄ変換器８のサンプリング周波数を制御
する。制御信号１は信号発生器71がＡ／Ｄ変換器８にサ
ンプリングパルスを送るか送らないかを制御するもので
あり、ＡＦの評価に不必要な映像信号のデジタル化は行
わないようにしている。このような構成にすれば、省電
力化が図れる。制御信号２は信号発生器71からＡ／Ｄ変
換器８に送るサンプリングパルスの周波数を制御してや
る。これにより解析できる周波数が変わる。図８では２
とおりのサンプリング周波数しか選択できないが、制御
信号を増やしてやるかして３とおり以上のサンプリング
周波数を選択できる構成としてもよい。

【００３８】もう１つの方法は、Ａ／Ｄ変換器８のサン
プリング周波数は変えず、データ蓄積期間を変化させる
方法である。図９にデジタルＡＦ評価値の内部ブロック
図を、図10，図11に直交変換を行う単位マトリクスを示
す。映像信号はデジタル化され、プロセス回路９でビデ
オ信号に変換された後、マトリクス作成回路131 に出力
される。マトリクス作成回路131 はデジタルビデオ信号
をマトリクス化する。このとき、メインＣＰＵ14の制御
命令によりマトリクスの１コマの大きさを変える。１コ
マ＝１データの場合はよいが、１コマ＝数データの場合
は、データを足し合わす。足し合わされたデータは正規
化のため、足し合わされたデータ数で割る構成としても
よい。図10で１コマ＝１データの単位マトリクスの大き
さであり、図11で１コマ＝４データの単位マトリクスの
大きさである。図10, 図11を比較すればわかるように、
１コマが大きくなれば必然的に単位マトリクスの大きさ
も大きくなる。このようにＡ／Ｄ変換のサンプリング周
波数を変えない方法は、複数のデータを足し合わせて１
データとするため、ノイズに強いＡＦ評価値を求められ
る。

【００３９】ＡＦの精度を向上させる別の実施例を述べ
る (請求項５に対応) 。フォーカスレンズ２の駆動法に
ついては前実施例と同様でよい。画像の中でＡＦを行う
エリアは通常画像の一部である。このＡＦエリアは直交
変換できるように例えば図12に示すような８×８のマト
リクスから構成されている。この分類されたエリア毎に
直交変換が施される。映像信号を利用したＡＦの動作
は、データ量を増やすためにはＡＦエリアを大きくする
ことが望まれるが、反面あまり大きいＡＦエリアを用い
てしまうと、目標被写体以外の距離についても解析して
しまう。このため、エリアの大きさも程々に、しかも中
央に重点をおくという方法が望まれる。

【００４０】具体的な方法の例を述べる。まず、１つの
方法としては、直交変換を行う各分割エリア毎にＡＦ評
価値を求め、その後に重み付けを行い、足し合わせる方
法である。実現方法としては各エリアで求められたＡＦ
評価値に、そのエリア毎に決められた重み値を掛けてや
ればよい。図13が中央のエリアに重みを持たせている例
である。他の方法としては、予め各エリアでＡＦ評価値
に重みを持たせるという方法である。図13、図14がその
例である。

【００４１】図13は前例と一緒である。予め各エリアで
ＡＦ評価値に重みを持たせるというのは、各エリアで変
換された中央のエリア (重み付けエリア) は多くの変換
データを用い、そうでないエリア (重み軽減エリア) は
用いるデータを少なくする。図14はＤＣＴの例である
が、ＦＦＴなどの他の直交変換を用いる場合も同様に考
えればよい。このような構成にすれば、前方法のように
乗算器を用いなくともよい。

【００４２】尚、例では重みは付けは２段階であるが、
それを３段階以上にする構成としてもよい。ＡＦの精度
を向上させる別の実施例を述べる (請求項６に対応) 。
ハードウエアの構成は、図１で示されるものと同様であ
る。ＡＦ評価値を求める方法は、既述したフォーカスレ
ンズ２の駆動ステップを２段階にする方法を用い、粗い
ステップで大まかな合焦位置を得た後、細かいステップ
で真の合焦位置を求めるが、最初の粗いステップで被写
体の大きさも認識しておく。被写体の認識の方法として
は、図12のように分割されたエリア毎のＡＦ評価値も記
憶しておき、大まかな合焦位置でＡＦ評価値が一番大き
くなったエリアに被写体があるとする方法がある。ま
た、大まかな合焦位置でエッジ検出を行い、被写体の大
きさを知る方法もある。また、ストロボ等を発光させ、
その反射光から被写体の大きさを知る方法もある。

【００４３】このようにして被写体の大きさを認識した
ら、該被写体が存在するエリア内で細かいステップでＡ
Ｆ評価値を求める。こうすることにより、不必要なエリ
アは除外され、より精度良い合焦位置を求めることがで
きる。ＡＦの精度を向上させる別の実施例を述べる (請
求項６に対応) 。この実施例でも、ハードウエアの基本
構成は同一であるが、デジタルＡＦ評価器13の内部構成
に特徴がある。図15にデジタルＡＦ評価器13のブロック
図を示す。Ａ／Ｄ変換器８でデジタル化した映像信号
は、プロセス回路９でビデオ信号に変換された後、デジ
タルＡＦ評価器13に出力される。デジタルＡＦ評価器13
はマトリクス作成回路131,マトリクス評価器134,直交変
換器132,データ処理器133 から構成されている。マトリ
クス作成回路131 は、入力されたビデオ信号を直交変換
できる形、即ち、８×８のようなマトリクスの形にす
る。直交変換器132 はマトリクス化されたビデオ信号に
ＤＣＴやＦＦＴ等の直交変換を施し、周波数成分に分解
する。データ処理器133 は変換されたマトリクスデータ
から、ＡＦの評価に必要なデータだけを取り出しＡＦ評
価値を作成する。本実施例の新しいところは、マトリク
ス評価器134 が加わったところである。マトリクス評価
器134 はマトリクス化されたデータを調べ、不具合なデ
ータがあるマトリクスは直交変換を行わず、ＡＦの評価
の対象から外すという役目をしている。前記不具合なデ
ータがあるマトリクスというのは、具体的には白つぶれ
や黒飛びを含んだマトリクスや、高周波成分が殆ど無い
マトリクスである。このような不具合を含んでいるデー
タをＡＦの評価に用いれば、誤った焦点検出をする可能
性があるからである。

【００４４】ＡＦの精度を向上させる別の実施例を述べ
る (請求項７に対応) 。この実施例でも前記実施例と同
じくデジタルＡＦ評価器13の内部構成に特徴がある。図
16にデジタル評価器13のブロック図を示す。デジタル評
価器13はエッジ強調回路135,マトリクス作成回路131,直
交変換器132,データ処理器133 から構成されている。マ
トリクス作成回路131,直交変換器132,データ処理器133
については、前記実施例で説明した機能を有しており、
本実施例の新しいところは、エッジ強調回路135 が加わ
ったところである。エッジ強調回路135 は、入力された
デジタルビデオ信号を調べ、隣合うデジタルデータが予
め設定されたしきい値以上に変化していたら、データを
その変化量に応じて補正してやる。このような構成とす
ることにより、本来は小さい高周波成分のデータを大き
くしてやることができ、ＡＦ動作の精度を向上させるこ
とができる。

【００４５】エッジ強調の処理に時間的余裕があるのな
ら、水平方向, 垂直方向双方のエッジを強調してやれば
よい。また、時間的余裕がないなら水平方向のみのエッ
ジ強調をしてやればよい。本実施例では、マトリクス作
成回路131 の前にエッジ強調回路135 があるがマトリク
スを作成した後にエッジ強調を行う構成にしてもよい。

【００４６】ＡＦの精度を向上させる別の実施例を述べ
る (請求項８に対応) 。本実施例では、まず何らかの方
法で系を適正露光状態にする。この後、予め決められた
ステップでフォーカスレンズ２を駆動し、画像を取り込
む。各ステップ毎に取り込まれた画像からＡＦの評価値
を求める。

【００４７】このとき、できるだけ被写界深度が浅くな
るような構成で画像を取り込む。こうすることにより、
合焦位置付近ではステップ間の格差が大きくなり、精度
良い合焦位置が得られる。また、合焦位置にフォーカス
レンズ２を戻したら、適正絞りに戻すという構成にすれ
ば多少の誤差は消される。ＡＦの処理速度を高速化する
実施例を述べる (請求項９に対応) 。

【００４８】本実施例はＡＦの高速処理を行うものであ
る。ＡＦ評価の方法としては、既述したようにフォーカ
スレンズ２を無限遠位置と至近位置との間で決められた
ステップ毎に移動し、各ＡＦ評価値のうちで一番ＡＦ評
価値が大きいステップを合焦位置と判断する方法を用い
るが、従来は全画面を取込み、処理し終わった後でフォ
ーカスレンズを駆動するというものであるため、ステッ
プ移動に時間がかかり高速合焦位置検出が妨げられてい
た。ところが、ＡＦ動作を行うための基となるデータ
は、通常図２のように限られたエリアの中でのデータで
ある。このため、このエリアのデータを取り込んだら、
フォーカスレンズ２は次のステップへと移動させ、この
移動中に１画面における全てのＡＦに関する処理を行え
ば至って高速にＡＦを行うことができる。

【００４９】更に別の実施例について説明する (請求項
10に対応) 。この実施例では、ＡＦ測定エリア内に遠近
２つ以上の被写体が存在したときに対処するものであ
る。フォーカスレンズ２をステップ駆動し、ステップ毎
のＡＦ評価値を求め、その中で最大のもののステップを
合焦位置と判断してフォーカスレンズ２を再駆動する方
法及びＡＦ評価値の算出にＤＣＴ，ＦＦＴ等を用いる点
は同様である。

【００５０】まず、図12に示すようにＡＦ測定エリアの
例えば12個に分割されたエリア毎にＡＦ評価値を求め
る。ここで、ＡＦ測定エリア内に遠近２つの被写体が存
在したとする。前述のようにＡＦ評価値を求めると、図
17に示すようにＡＦ評価値が大きいステップ (極大値)
が二箇所存在する。このとき、ＡＦ評価値の最大値を合
焦ステップとする構成の場合、１つの極大値は無視され
てしまう。

【００５１】これに対処する実施例の１つはエリアに重
みをつけることである。これは先に述べたのでここでは
説明しない。本実施例では、被写体の距離によって重み
を付ける方法を採用する。２つの極大値があるというの
は、対象被写体が中央からずれ、対象被写体位置と背景
位置とに夫々極大値を持ってしまった場合などが考えら
れる。こういう場合は、距離によって重みを付けておけ
ば、背景に合焦することがなくなる。重みの付け方とし
ては、通常人物写真のとき被写体が存在する位置、即
ち、２〜５ｍの位置にあるものは重く、至近位置のもの
は軽く、というふうに重みを付けてやればよい。重みの
付け方はファジーやニューロなどの考えを取り入れると
なおよい。

【００５２】別の実施例としては、２つの極大値の夫々
の位置に焦点が合うような構成とする (請求項11に対
応) 。無限遠にある被写体と至近にある被写体双方に焦
点を合わせるという極端な例は無理だが、２つの極大値
が比較的近いステップにある場合は有効である。これは
被写界深度を深くしてやればよい。輝度が決まっている
場合でも絞りをしぼり、露光時間を長くしてやれば実現
できる。

【００５３】上記ＡＦ測定エリア内に遠近２つ以上の被
写体が存在したときに対処する２つの実施例の実現方法
としては、デジタルＡＦ評価値を図９のような構成とし
てやり、データ処理器133 でこの処理を行い、メインＣ
ＰＵ14で制御してやればよい。尚、上記の各実施例は、
ハードウエアで構成したが、ソフトウエアで構成しても
よい。

【００５４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、特定されたエリアの映像信号のみに基づいて合焦位
置検出を行い、更には特定されたエリアの画像信号のみ
をＡ／Ｄ変換させる構成とすることにより合焦位置検出
時間を短縮できる。また、複数の合焦位置評価手段によ
り得られた合焦位置の評価値を状況に応じた使い分けを
して合焦位置を検出する構成とすることにより、短時間
で精度の高い合焦位置検出を行える。

【００５５】また、デジタル映像信号を直交変換して周
波数分解されたデータに基づいて合焦位置を評価する際
の該直交変換する１コマの大きさを可変に制御する構成
とすることにより、合焦位置の評価値として用いる周波
数成分領域を変化させて合焦位置検出精度を高めること
ができる。また、複数に分割された映像エリア毎に直交
変換を行って合焦位置の評価値を得る際に各映像エリア
毎の直交変換結果に重みを付けた値で評価する構成とす
ることにより合焦位置の検出精度を高められる。

【００５６】また、デジタル映像信号の中で合焦位置検
出に不適当な部分、例えば、白つぶれや黒飛びあるいは
高周波成分が殆ど無いような部分を除いて直交変換させ
る構成とすることにより、合焦位置検出精度を高められ
る。また、デジタル映像信号のエッジ部を強調補正して
から直交変換させる構成とすることにより、合焦位置検
出に寄与率の高い高周波成分を強調した直交変換が行わ
れ、合焦位置の検出精度を高められる。

【００５７】また、被写界深度を浅くした撮像により得
られるデジタル映像信号を用いて合焦位置の評価値を算
出させる構成とすることにより、フォーカスレンズの移
動位置間の評価値の格差を拡大して、合焦位置検出精度
を高められる。また、予め設定された映像エリアのデジ
タル映像信号を前記合焦位置評価手段に入力するだけで
フォーカスレンズを次の位置まで移動させ、該移動中に
合焦位置の評価値を算出する構成とすることにより、合
焦位置を可及的に短時間で検出できる。

【００５８】また、フォーカスレンズの移動位置により
合焦位置の評価値の重み付けを変える構成とすることに
より、合焦位置となる可能性の高い位置範囲で重み付け
を大きくして合焦位置検出精度を高められる。また、複
数の合焦位置があると判定されたときにこれら複数点で
合焦するように被写界深度を深く制御する構成とするこ
とにより、複数の合焦位置が近い場合に、それらの何れ
にも焦点の合った映像を得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る各実施例に共通なハードウエアの
構成を示すブロック図

【図２】第１の実施例におけるＡＦ評価を行うエリアを
示す図

【図３】同上実施例のＡＦ評価値に用いられる映像信号
のエリアを示す図

【図４】同上実施例の１水平期間のビデオ信号を示す図

【図５】ＤＣＴを用いた周波数分解のマトリクスを示す
図

【図６】ＦＦＴを用いた周波数分解のマトリクスを示す
図

【図７】サンプリング周波数を変える実施例のハードウ
エアの構成を示す図

【図８】同上実施例の各信号の状態を示すタイミングチ
ャート

【図９】直交変換の単位マトリクスを可変制御する実施
例のハードウエアの構成を示す図

【図10】同上実施例の１コマ＝１データの状態を示す図

【図11】同じく１コマ＝４データの状態を示す図

【図12】分割される映像エリアと各エリアの直交変換マ
トリクスを示す図

【図13】分割される映像エリアと重み付けの関係を示す
図

【図14】重み付けの異なる映像エリアとＡＦ評価に用い
るデータとの関係を示す図

【図15】デジタル映像信号の不要部分のＡＦ評価を削除
する実施例のハードウエアの構成を示す図

【図16】デジタル映像信号のエッジ部を強調する実施例
のハードウエアの構成を示す図

【図17】合焦位置が複数ある場合のＡＦ評価値の状態を
示す図

【符号の説明】

２ フォーカスレンズ ３ 絞り ４ ＣＣＤ ５ レンズ駆動回路 ６ アイリス駆動回路 ７ ＣＣＤ駆動回路 ８ Ａ／Ｄ変換器 ９ プロセス回路 13 デジタル評価器 14 メインＣＰＵ 131 マトリクス作成回路 132 直交変換器 133 データ処理器 134 マトリクス評価器 135 エッジ強調回路

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】供給される電気映像信号をデジタル変換す
   るＡ／Ｄ変換手段と、該デジタル変換された映像信号の
   情報に基づいて合焦位置検出を行う合焦位置検出手段
   と、を含んで構成された電子カメラの合焦位置検出装置
   において、特定されたエリアの映像信号のみを選択して
   合焦位置手段に出力する手段を設け、前記合焦位置検出
   手段は、前記特定されたエリアの映像信号のみに基づい
   て合焦位置検出を行う構成としたことを特徴とする電子
   カメラの合焦位置検出装置。
2. 【請求項２】前記特定されたエリアの映像信号のみを選
   択して前記Ａ／Ｄ変換手段に出力するＡ／Ｄ変換用選択
   手段を設け、該特定されたエリアの映像信号のみをＡ／
   Ｄ変換させるようにしたことを特徴とする請求項１に記
   載の電子カメラの合焦位置検出装置。
3. 【請求項３】供給されるデジタル映像信号の情報に基づ
   き合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得られ
   た合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出する合焦
   位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラの合焦
   位置検出装置において、前記合焦位置評価手段は異なる
   方式で合焦位置の評価値を得るものを複数備え、該複数
   の合焦位置評価手段により得られた合焦位置の評価値を
   状況に応じた使い分けにより合焦位置を検出する構成と
   したことを特徴とする電子カメラの合焦位置検出装置。
4. 【請求項４】供給されるデジタル映像信号を直交変換し
   て周波数分解する直交変換手段と、周波数分解されたデ
   ータに基づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手
   段と、得られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を
   検出する合焦位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位
   置検出装置において、直交変換する１コマの大きさを可
   変に制御する手段を備えたことを特徴とする電子カメラ
   の合焦位置検出装置。
5. 【請求項５】供給されるデジタル映像信号を周波数分解
   する直交変換手段と、周波数分解されたデータに基づい
   て合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得られ
   た合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出する合焦
   位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラの合焦
   位置検出装置において、前記直交変換手段は、複数に分
   割された映像エリア毎に直交変換を行い、前記合焦位置
   評価手段は、前記各映像エリア毎の直交変換結果に重み
   を付けた値で評価する構成としたことを特徴とする電子
   カメラの合焦位置検出装置。
6. 【請求項６】供給されるデジタル映像信号を周波数分解
   する直交変換手段と、周波数分解されたデータに基づい
   て合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得られ
   た合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出する合焦
   位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出装置に
   おいて、デジタル映像信号の中で合焦位置検出に不適当
   な部分を除いて直交変換させる手段を備えたことを特徴
   とする電子カメラの合焦位置検出装置。
7. 【請求項７】供給されるデジタル映像信号を周波数分解
   する直交変換手段と、周波数分解されたデータに基づい
   て合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得られ
   た合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出する合焦
   位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出装置に
   おいて、デジタル映像信号のエッジ部を強調補正してか
   ら直交変換させる手段を備えたことを特徴とする電子カ
   メラの合焦位置検出装置。
8. 【請求項８】フォーカスレンズと、該フォーカスレンズ
   を駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを駆動す
   る絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォーカスレ
   ンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該撮像素
   子により光電変換された電気映像信号をデジタル変換す
   るＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の移動位
   置において前記デジタル変換された映像信号の情報に基
   づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得
   られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出を行う
   合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラの
   合焦位置検出装置において、被写界深度を浅くした撮像
   により得られるデジタル映像信号を用いて合焦位置の評
   価値を算出させる手段を備えた構成としたことを特徴と
   する電子カメラの合焦位置検出装置。
9. 【請求項９】フォーカスレンズと、該フォーカスレンズ
   を駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを駆動す
   る絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォーカスレ
   ンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該撮像素
   子により光電変換された電気映像信号をデジタル変換す
   るＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の移動位
   置において前記デジタル変換された映像信号の情報に基
   づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得
   られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出を行う
   合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラの
   合焦位置検出装置において、予め設定された映像エリア
   のデジタル映像信号を前記合焦位置評価手段に入力する
   毎にフォーカスレンズを次の位置まで移動させ、該移動
   中に前回の位置において入力されたデジタル映像信号に
   基づいた合焦位置の評価値を算出させる手段を備えた構
   成としたことを特徴とする電子カメラの合焦位置検出装
   置。
10. 【請求項10】フォーカスレンズと、該フォーカスレンズ
    を駆動するレンズ駆動回路と、絞りと、該絞りを駆動す
    る絞り駆動回路と、被写体の光画像を前記フォーカスレ
    ンズ，絞りを介して光電変換する撮像素子と、該撮像素
    子により光電変換された電気映像信号をデジタル変換す
    るＡ／Ｄ変換手段と、フォーカスレンズの複数の移動位
    置において前記デジタル変換された映像信号の情報に基
    づいて合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得
    られた合焦位置の評価値に基づいて合焦位置検出を行う
    合焦位置検出手段と、を含んで構成された電子カメラの
    合焦位置検出装置において、前記フォーカスレンズの移
    動位置により合焦位置の評価値の重み付けを変える手段
    を備えたことを特徴とする電子カメラの合焦位置検出装
    置。
11. 【請求項11】供給されるデジタル映像信号を周波数分解
    する直交変換手段と、周波数分解されたデータに基づい
    て合焦位置の評価値を得る合焦位置評価手段と、得られ
    た合焦位置の評価値に基づいて合焦位置を検出する合焦
    位置検出手段を備えた電子カメラの合焦位置検出装置に
    おいて、複数の合焦位置があるかを判定する手段と、複
    数の合焦位置があると判定されたときにこれら複数点で
    合焦するように被写界深度を深く制御する手段を備えた
    ことを特徴とする電子カメラの合焦位置検出装置。