JPH09243906A - 自動焦点合わせ装置および自動焦点合わせ方法 - Google Patents
自動焦点合わせ装置および自動焦点合わせ方法Info
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- JPH09243906A JPH09243906A JP8047066A JP4706696A JPH09243906A JP H09243906 A JPH09243906 A JP H09243906A JP 8047066 A JP8047066 A JP 8047066A JP 4706696 A JP4706696 A JP 4706696A JP H09243906 A JPH09243906 A JP H09243906A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
- G02B7/28—Systems for automatic generation of focusing signals
- G02B7/36—Systems for automatic generation of focusing signals using image sharpness techniques, e.g. image processing techniques for generating autofocus signals
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/60—Control of cameras or camera modules
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- H04N23/673—Focus control based on electronic image sensor signals based on contrast or high frequency components of image signals, e.g. hill climbing method
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 焦点評価値の局部的な極大値を示すレンズ位
置で焦点レンズが停止してしまうことを回避しつつ確実
且つ迅速に焦点合わせを実行することができる自動焦点
合わせ装置を提供する。 【解決手段】 最近点から無限遠まで少なくとも１度焦
点レンズを移動させ、焦点レンズの移動中に、所定の間
隔で設定されたレンズ位置で光電変換センサから電気信
号を出力させる。出力された電気信号に基づいて焦点評
価値の最大値を示すレンズ位置を含む任意のレンズ位置
領域３５を特定する。そのレンズ位置領域３５内で再び
焦点評価値の最大値を探り出す。局部的な極大値の影響
を受けずに確実且つ迅速に焦点評価値の最大値を探り出
すことができる。
置で焦点レンズが停止してしまうことを回避しつつ確実
且つ迅速に焦点合わせを実行することができる自動焦点
合わせ装置を提供する。 【解決手段】 最近点から無限遠まで少なくとも１度焦
点レンズを移動させ、焦点レンズの移動中に、所定の間
隔で設定されたレンズ位置で光電変換センサから電気信
号を出力させる。出力された電気信号に基づいて焦点評
価値の最大値を示すレンズ位置を含む任意のレンズ位置
領域３５を特定する。そのレンズ位置領域３５内で再び
焦点評価値の最大値を探り出す。局部的な極大値の影響
を受けずに確実且つ迅速に焦点評価値の最大値を探り出
すことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子スチル
カメラといった自動焦点撮像装置に用いられる自動焦点
合わせ装置や自動焦点合わせ方法に関し、特に、焦点レ
ンズを通じて結像される画像をその照度に応じた電気信
号に変換する光電変換センサと、前記電気信号に含まれ
る高周波成分の量を反映する焦点評価値を算出し、その
焦点評価値に基づいて、前記焦点レンズを移動させて画
像の合焦を確立させる合焦確立手段とを備える自動焦点
合わせ装置に関する。
カメラといった自動焦点撮像装置に用いられる自動焦点
合わせ装置や自動焦点合わせ方法に関し、特に、焦点レ
ンズを通じて結像される画像をその照度に応じた電気信
号に変換する光電変換センサと、前記電気信号に含まれ
る高周波成分の量を反映する焦点評価値を算出し、その
焦点評価値に基づいて、前記焦点レンズを移動させて画
像の合焦を確立させる合焦確立手段とを備える自動焦点
合わせ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ビデオカメラでは、いわゆる「山
登りサーボ方式」といった焦点合わせ機構が採用されて
いる。この山登りサーボ方式では、画像が合焦状態にあ
ると、画像がピンぼけ状態にある場合に比べ、ＣＣＤ
（電荷結合素子）といった光電変換センサからの電気信
号に含まれる高周波成分が多くなるといった性質が利用
されている。すなわち、高周波成分量が最大となったレ
ンズ位置で画像は合焦されたと判断される。
登りサーボ方式」といった焦点合わせ機構が採用されて
いる。この山登りサーボ方式では、画像が合焦状態にあ
ると、画像がピンぼけ状態にある場合に比べ、ＣＣＤ
（電荷結合素子）といった光電変換センサからの電気信
号に含まれる高周波成分が多くなるといった性質が利用
されている。すなわち、高周波成分量が最大となったレ
ンズ位置で画像は合焦されたと判断される。
【０００３】高周波成分が最大となるレンズ位置を探る
ために、焦点レンズは最近点または無限遠から１方向に
動かされ、焦点レンズの移動中、画像の１部に区画され
た焦点評価範囲内で高周波成分量の指標となる焦点評価
値が連続的に算出される。焦点評価値が増加している限
り焦点レンズの移動は継続される。焦点評価値の減少が
検出されると、極大値の山を越えたと判断され、その極
大値を確立するレンズ位置に焦点レンズが戻される。
ために、焦点レンズは最近点または無限遠から１方向に
動かされ、焦点レンズの移動中、画像の１部に区画され
た焦点評価範囲内で高周波成分量の指標となる焦点評価
値が連続的に算出される。焦点評価値が増加している限
り焦点レンズの移動は継続される。焦点評価値の減少が
検出されると、極大値の山を越えたと判断され、その極
大値を確立するレンズ位置に焦点レンズが戻される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の山登りサーボ方
式では、上述したように焦点評価値の減少を探り当てて
焦点評価値の極大値を判断していることから、図１１に
示すように、最大値ＭＸに達するまでに局部的な極大値
ＰＫが存在する場合には、その極大値ＰＫを焦点評価値
の最大値ＭＸと取り違えてしまう。
式では、上述したように焦点評価値の減少を探り当てて
焦点評価値の極大値を判断していることから、図１１に
示すように、最大値ＭＸに達するまでに局部的な極大値
ＰＫが存在する場合には、その極大値ＰＫを焦点評価値
の最大値ＭＸと取り違えてしまう。
【０００５】こういった局部的な極大値ＰＫを示すレン
ズ位置で焦点レンズの移動が停止してしまうことを回避
するには、例えば、減少をもたらす焦点レンズの移動が
任意の閾値を超えたときに焦点レンズを停止させたり、
減少量が任意の閾値を超えたときに焦点レンズを停止さ
せたりして、焦点評価値の減少を鈍感に検出させること
が考えられる。しかし、減少に鈍感になった分だけ焦点
合わせの速度が減少してしまう。
ズ位置で焦点レンズの移動が停止してしまうことを回避
するには、例えば、減少をもたらす焦点レンズの移動が
任意の閾値を超えたときに焦点レンズを停止させたり、
減少量が任意の閾値を超えたときに焦点レンズを停止さ
せたりして、焦点評価値の減少を鈍感に検出させること
が考えられる。しかし、減少に鈍感になった分だけ焦点
合わせの速度が減少してしまう。
【０００６】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
で、焦点評価値の局部的な極大値を示すレンズ位置で焦
点レンズが停止してしまうことを回避しつつ確実且つ迅
速に焦点合わせを実行することができる自動焦点合わせ
装置および自動焦点合わせ方法を提供することを目的と
する。
で、焦点評価値の局部的な極大値を示すレンズ位置で焦
点レンズが停止してしまうことを回避しつつ確実且つ迅
速に焦点合わせを実行することができる自動焦点合わせ
装置および自動焦点合わせ方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１発明によれば、焦点レンズを通じて結像される
画像をその照度に応じた電気信号に変換する光電変換セ
ンサと、前記電気信号に含まれる高周波成分の量を反映
する焦点評価値を算出し、その焦点評価値に基づいて、
前記焦点レンズを移動させて画像の合焦を確立させる合
焦確立手段とを備える自動焦点合わせ装置において、前
記合焦確立手段は、合焦確立時に、最近点から無限遠ま
で焦点レンズを移動させるレンズ駆動機構と、その焦点
レンズの移動中に、所定の間隔で設定されたレンズ位置
で光電変換センサから前記電気信号を出力させる光電変
換センサ用ドライバとを備え、出力された電気信号に基
づいて、前記焦点評価値の最大値を示すレンズ位置を含
む任意のレンズ位置領域を特定することを特徴とする。
に、第１発明によれば、焦点レンズを通じて結像される
画像をその照度に応じた電気信号に変換する光電変換セ
ンサと、前記電気信号に含まれる高周波成分の量を反映
する焦点評価値を算出し、その焦点評価値に基づいて、
前記焦点レンズを移動させて画像の合焦を確立させる合
焦確立手段とを備える自動焦点合わせ装置において、前
記合焦確立手段は、合焦確立時に、最近点から無限遠ま
で焦点レンズを移動させるレンズ駆動機構と、その焦点
レンズの移動中に、所定の間隔で設定されたレンズ位置
で光電変換センサから前記電気信号を出力させる光電変
換センサ用ドライバとを備え、出力された電気信号に基
づいて、前記焦点評価値の最大値を示すレンズ位置を含
む任意のレンズ位置領域を特定することを特徴とする。
【０００８】また、第２発明によれば、第１発明に係る
自動焦点合わせ装置において、前記合焦確立手段は、さ
らに、フィルタ係数の変更に応じて通過帯域を変更する
デジタルフィルタと、前記フィルタ係数を設定するコン
トローラとを備え、最近点から無限遠まで焦点レンズが
移動する際に、前記フィルタ係数の設定を通じてデジタ
ルフィルタを広域通過フィルタに設定し、その焦点レン
ズの移動に続く前記レンズ位置領域での焦点レンズの移
動の際には、前記フィルタ係数の設定を通じてデジタル
フィルタを高域通過フィルタに設定することを特徴とす
る。
自動焦点合わせ装置において、前記合焦確立手段は、さ
らに、フィルタ係数の変更に応じて通過帯域を変更する
デジタルフィルタと、前記フィルタ係数を設定するコン
トローラとを備え、最近点から無限遠まで焦点レンズが
移動する際に、前記フィルタ係数の設定を通じてデジタ
ルフィルタを広域通過フィルタに設定し、その焦点レン
ズの移動に続く前記レンズ位置領域での焦点レンズの移
動の際には、前記フィルタ係数の設定を通じてデジタル
フィルタを高域通過フィルタに設定することを特徴とす
る。
【０００９】さらに、第３発明によれば、第２発明に係
る自動焦点合わせ装置において、前記コントローラは、
前記レンズ位置領域での焦点レンズの移動の際に、前記
焦点評価値の最大値が所定の閾値よりも小さいと判断さ
れるか、または、前記焦点評価値の最大値および最小値
の差が所定の閾値よりも小さいと判断されると、前記高
域通過フィルタに代えて、フィルタ係数の設定を通じて
前記デジタルフィルタを低域通過フィルタに設定するこ
とを特徴とする。
る自動焦点合わせ装置において、前記コントローラは、
前記レンズ位置領域での焦点レンズの移動の際に、前記
焦点評価値の最大値が所定の閾値よりも小さいと判断さ
れるか、または、前記焦点評価値の最大値および最小値
の差が所定の閾値よりも小さいと判断されると、前記高
域通過フィルタに代えて、フィルタ係数の設定を通じて
前記デジタルフィルタを低域通過フィルタに設定するこ
とを特徴とする。
【００１０】さらにまた、第４発明によれば、第２また
は第３発明に係る自動焦点合わせ装置において、前記合
焦確立手段は、さらに、少なくとも焦点距離または絞り
に基づいて被写界深度を検出する被写界深度検出手段
と、検出された被写界深度に基づいて、前記レンズ位置
領域で焦点レンズを移動させるレンズ位置間距離を変更
するステップ幅設定手段とを備えることを特徴とする。
は第３発明に係る自動焦点合わせ装置において、前記合
焦確立手段は、さらに、少なくとも焦点距離または絞り
に基づいて被写界深度を検出する被写界深度検出手段
と、検出された被写界深度に基づいて、前記レンズ位置
領域で焦点レンズを移動させるレンズ位置間距離を変更
するステップ幅設定手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】さらにまた、第５発明によれば、焦点レン
ズを通じて画像を光電変換センサ上に結像させ、画像の
照度に応じた電気信号を出力させる工程と、前記電気信
号に含まれる高周波成分の量の指標となる焦点評価値を
算出する工程と、焦点評価値の最大値を示すレンズ位置
を探り出して、そのレンズ位置に前記焦点レンズを移動
させる工程とを含む自動焦点合わせ方法において、最近
点から無限遠まで少なくとも１度焦点レンズを移動さ
せ、焦点レンズの移動中に、所定の間隔で設定されたレ
ンズ位置で光電変換センサから前記電気信号を出力させ
る工程と、出力された電気信号に基づいて焦点評価値の
最大値を示すレンズ位置を含む任意のレンズ位置領域を
特定する工程と、そのレンズ位置領域で再び焦点評価値
の最大値を探り出す工程とを備えることを特徴とする。
ズを通じて画像を光電変換センサ上に結像させ、画像の
照度に応じた電気信号を出力させる工程と、前記電気信
号に含まれる高周波成分の量の指標となる焦点評価値を
算出する工程と、焦点評価値の最大値を示すレンズ位置
を探り出して、そのレンズ位置に前記焦点レンズを移動
させる工程とを含む自動焦点合わせ方法において、最近
点から無限遠まで少なくとも１度焦点レンズを移動さ
せ、焦点レンズの移動中に、所定の間隔で設定されたレ
ンズ位置で光電変換センサから前記電気信号を出力させ
る工程と、出力された電気信号に基づいて焦点評価値の
最大値を示すレンズ位置を含む任意のレンズ位置領域を
特定する工程と、そのレンズ位置領域で再び焦点評価値
の最大値を探り出す工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の好適な実施形態を説明する。
明の好適な実施形態を説明する。
【００１３】図１は、本発明に係る自動焦点合わせ装置
が適用された電子スチルカメラの全体構成を示す。電子
スチルカメラＳＣは、適切なレンズ位置で被写体ＯＢを
捕らえる焦点レンズ１０と、焦点レンズ１０を通じて結
像される画像をその照度に応じた電気信号に変換する光
電変換センサとしてのＣＣＤ１１とを備える。ＣＣＤ１
１で捕らえられた画像は、例えばＡ／Ｄ変換器１２等で
デジタル化され、メモリカードといった記録媒体１３に
記録される。
が適用された電子スチルカメラの全体構成を示す。電子
スチルカメラＳＣは、適切なレンズ位置で被写体ＯＢを
捕らえる焦点レンズ１０と、焦点レンズ１０を通じて結
像される画像をその照度に応じた電気信号に変換する光
電変換センサとしてのＣＣＤ１１とを備える。ＣＣＤ１
１で捕らえられた画像は、例えばＡ／Ｄ変換器１２等で
デジタル化され、メモリカードといった記録媒体１３に
記録される。
【００１４】自動焦点合わせ装置１４は、前述のＣＣＤ
１１と、焦点レンズ１０を移動させて画像の合焦を確立
させる合焦確立手段１５とから構成される。図２から明
らかなように、合焦確立手段１５は、ＣＣＤ１１の駆動
信号を供給する光電変換センサ用ドライバとしてのＣＣ
Ｄドライバ１６と、焦点レンズ１０を光軸に沿って前後
に移動させるレンズ駆動機構１７と、これらＣＣＤドラ
イバ１６およびレンズ駆動機構１７を制御するコントロ
ーラ１８とを備える。コントローラ１８の制御下で、Ｃ
ＣＤドライバ１６からの駆動信号に従って、画像の各画
素ごとの照度に応じた大きさの電流がシリアルな信号系
列としてＣＣＤ１１から出力される。ＣＣＤ１１から出
力された信号系列は、信号処理手段１９を通じて焦点評
価器２０に供給される。焦点評価器２０では、信号系列
に含まれる高周波成分の量を反映する焦点評価値が算出
される。コントローラ１８は、ＣＣＤドライバ１６およ
びレンズ駆動機構１７の制御を通じて、焦点評価値が最
大値を示すレンズ位置に焦点レンズ１０を移動させる。
１１と、焦点レンズ１０を移動させて画像の合焦を確立
させる合焦確立手段１５とから構成される。図２から明
らかなように、合焦確立手段１５は、ＣＣＤ１１の駆動
信号を供給する光電変換センサ用ドライバとしてのＣＣ
Ｄドライバ１６と、焦点レンズ１０を光軸に沿って前後
に移動させるレンズ駆動機構１７と、これらＣＣＤドラ
イバ１６およびレンズ駆動機構１７を制御するコントロ
ーラ１８とを備える。コントローラ１８の制御下で、Ｃ
ＣＤドライバ１６からの駆動信号に従って、画像の各画
素ごとの照度に応じた大きさの電流がシリアルな信号系
列としてＣＣＤ１１から出力される。ＣＣＤ１１から出
力された信号系列は、信号処理手段１９を通じて焦点評
価器２０に供給される。焦点評価器２０では、信号系列
に含まれる高周波成分の量を反映する焦点評価値が算出
される。コントローラ１８は、ＣＣＤドライバ１６およ
びレンズ駆動機構１７の制御を通じて、焦点評価値が最
大値を示すレンズ位置に焦点レンズ１０を移動させる。
【００１５】信号処理手段１９は、ＣＣＤ１１からの電
気信号を増幅する増幅器２１と、増幅された電気信号を
線形にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ
／Ｄ変換器２２からのデジタル信号の中から、自動焦点
合わせ装置１４の動作モードに対応した最適な電気信号
を通過させるデジタルフィルタ２３とを備える。Ａ／Ｄ
変換器２２では、ＣＣＤ１１への入力光に対して線形な
デジタル出力が保証される。デジタルフィルタ２３を通
過した画素ごとのデジタル値は、焦点評価器２０で、設
定された焦点評価範囲全体について総和され、総和され
た結果が焦点評価値として出力される。
気信号を増幅する増幅器２１と、増幅された電気信号を
線形にデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２と、Ａ
／Ｄ変換器２２からのデジタル信号の中から、自動焦点
合わせ装置１４の動作モードに対応した最適な電気信号
を通過させるデジタルフィルタ２３とを備える。Ａ／Ｄ
変換器２２では、ＣＣＤ１１への入力光に対して線形な
デジタル出力が保証される。デジタルフィルタ２３を通
過した画素ごとのデジタル値は、焦点評価器２０で、設
定された焦点評価範囲全体について総和され、総和され
た結果が焦点評価値として出力される。
【００１６】コントローラ１８は、デジタルフィルタ２
３のフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定部２４
と、画像の１部に焦点評価範囲を区画する焦点評価範囲
設定部２５と、レンズ駆動機構１７の動作に連動して、
焦点レンズ１０を移動させるレンズ位置間距離としての
ステップ幅を変更するステップ幅設定部２６とを備え
る。これらのフィルタ係数設定部２４や焦点評価範囲設
定部２５、ステップ幅設定部２６の作動は、焦点評価器
２０から送られてくる焦点評価値に基づいて制御実行部
２７によって制御される。
３のフィルタ係数を設定するフィルタ係数設定部２４
と、画像の１部に焦点評価範囲を区画する焦点評価範囲
設定部２５と、レンズ駆動機構１７の動作に連動して、
焦点レンズ１０を移動させるレンズ位置間距離としての
ステップ幅を変更するステップ幅設定部２６とを備え
る。これらのフィルタ係数設定部２４や焦点評価範囲設
定部２５、ステップ幅設定部２６の作動は、焦点評価器
２０から送られてくる焦点評価値に基づいて制御実行部
２７によって制御される。
【００１７】フィルタ係数設定部２４は、デジタルフィ
ルタ２３のフィルタ係数を任意に設定することによって
デジタルフィルタ２３の特性すなわち通過帯域を変更さ
せる。例えば、図３に示すように、互いにカスケード接
続された２つの２次ＩＩＲ（無限インパルス応答）シス
テムによってデジタルフィルタ２３が構成されている場
合、各乗算器ＦＦＩＬ０〜ＦＦＩＬ９の係数を適宜に設
定することで、デジタルフィルタ２３は、図４（ａ）に
示される周波数特性を示す広域通過フィルタとして作動
したり、図４（ｂ）に示される周波数特性を示す高域通
過フィルタとして作動したり、図４（ｃ）に示される周
波数特性を示す低域通過フィルタとして作動したりす
る。フィルタ係数設定部２４には、所望の周波数特性を
得るために必要とされるフィルタ係数が予め設定される
テーブルが設けられてもよい。
ルタ２３のフィルタ係数を任意に設定することによって
デジタルフィルタ２３の特性すなわち通過帯域を変更さ
せる。例えば、図３に示すように、互いにカスケード接
続された２つの２次ＩＩＲ（無限インパルス応答）シス
テムによってデジタルフィルタ２３が構成されている場
合、各乗算器ＦＦＩＬ０〜ＦＦＩＬ９の係数を適宜に設
定することで、デジタルフィルタ２３は、図４（ａ）に
示される周波数特性を示す広域通過フィルタとして作動
したり、図４（ｂ）に示される周波数特性を示す高域通
過フィルタとして作動したり、図４（ｃ）に示される周
波数特性を示す低域通過フィルタとして作動したりす
る。フィルタ係数設定部２４には、所望の周波数特性を
得るために必要とされるフィルタ係数が予め設定される
テーブルが設けられてもよい。
【００１８】焦点評価範囲設定部２５は、信号系列の中
から焦点評価範囲に相当する画素信号のみを焦点評価器
２０で抜き出させる。その際、図５に示す標準的な設定
の他に、例えば図６（ａ）に示すように、画像３０の中
央に広がる１００％感度領域３１と、この１００％感度
領域３１の左右両側に広がる感度漸減領域３２とに焦点
評価範囲３３を細分化することもできる。この細分化に
よって、撮影者の手ぶれ等に起因するカメラの左右ぶれ
といった影響を抑えることができる。この細分化には、
例えば、画素クロックカウンタが用いられる。ＣＣＤ１
１からの電気信号が画像水平方向の信号列群として出力
されている場合には、感度漸減領域の幅に相当する画素
数だけ余分に画素クロックが計数される。余分に計数さ
れる画素クロックでは、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、クロックの数え始めで直線的に感度を上昇させて、
数え終わりで直線的に感度を減少させたり、例えば図６
（ｃ）に示すように、クロックの数え始めで段階的に感
度を上昇させて、数え終わりで段間的に感度を減少させ
たりする。感度の調整は、画素ごとのデジタル値に１よ
り小さい係数を掛け合わせることなどによって行われ
る。このような感度調整は、焦点評価器２０への入力に
先立ってデジタルフィルタ２３の出力に対して実行して
もよい。
から焦点評価範囲に相当する画素信号のみを焦点評価器
２０で抜き出させる。その際、図５に示す標準的な設定
の他に、例えば図６（ａ）に示すように、画像３０の中
央に広がる１００％感度領域３１と、この１００％感度
領域３１の左右両側に広がる感度漸減領域３２とに焦点
評価範囲３３を細分化することもできる。この細分化に
よって、撮影者の手ぶれ等に起因するカメラの左右ぶれ
といった影響を抑えることができる。この細分化には、
例えば、画素クロックカウンタが用いられる。ＣＣＤ１
１からの電気信号が画像水平方向の信号列群として出力
されている場合には、感度漸減領域の幅に相当する画素
数だけ余分に画素クロックが計数される。余分に計数さ
れる画素クロックでは、例えば図６（ｂ）に示すよう
に、クロックの数え始めで直線的に感度を上昇させて、
数え終わりで直線的に感度を減少させたり、例えば図６
（ｃ）に示すように、クロックの数え始めで段階的に感
度を上昇させて、数え終わりで段間的に感度を減少させ
たりする。感度の調整は、画素ごとのデジタル値に１よ
り小さい係数を掛け合わせることなどによって行われ
る。このような感度調整は、焦点評価器２０への入力に
先立ってデジタルフィルタ２３の出力に対して実行して
もよい。
【００１９】ステップ幅設定部２６は、被写界深度検出
手段３４で検出された被写界深度に基づいて焦点レンズ
１０の移動ステップ幅を設定する。被写界深度検出手段
３４は、焦点レンズ１０の焦点距離や絞りに基づいて被
写界深度を検出する。被写界深度の検出には、例えば、
レンズ位置に基づいて予め決められている焦点距離や、
明るさに基づいて予め決められている絞り量等が用いら
れる。
手段３４で検出された被写界深度に基づいて焦点レンズ
１０の移動ステップ幅を設定する。被写界深度検出手段
３４は、焦点レンズ１０の焦点距離や絞りに基づいて被
写界深度を検出する。被写界深度の検出には、例えば、
レンズ位置に基づいて予め決められている焦点距離や、
明るさに基づいて予め決められている絞り量等が用いら
れる。
【００２０】図７に示すフローチャートを参照し、本実
施形態に係る自動焦点合わせ装置の動作を説明する。コ
ントローラ１８の制御実行部２７が動作を統括する。第
１ステップＳ１で、制御実行部２７は、大雑把な焦点合
わせを実行する第１動作モードを設定する。この第１動
作モードでは、ＣＣＤ１１から出力された電気信号に基
づいて焦点評価値の最大値を示すレンズ位置を含む任意
幅のレンズ位置領域３５（図８（ａ）参照）が特定され
る。第２ステップＳ２で、制御実行部２７は、細かな焦
点合わせを実行する第２動作モードを設定する。この第
２動作モードでは、第１動作モードで特定されたレンズ
位置領域３５で再び焦点評価値の最大値（ほぼピンポイ
ントで）を探り出す（図８（ｂ）参照）。第３ステップ
Ｓ３で、得られた最大値を示すレンズ位置に焦点レンズ
１０を移動させ、画像の撮像を実施する。被写体にきっ
ちりと焦点合わせされた画像が撮像される。
施形態に係る自動焦点合わせ装置の動作を説明する。コ
ントローラ１８の制御実行部２７が動作を統括する。第
１ステップＳ１で、制御実行部２７は、大雑把な焦点合
わせを実行する第１動作モードを設定する。この第１動
作モードでは、ＣＣＤ１１から出力された電気信号に基
づいて焦点評価値の最大値を示すレンズ位置を含む任意
幅のレンズ位置領域３５（図８（ａ）参照）が特定され
る。第２ステップＳ２で、制御実行部２７は、細かな焦
点合わせを実行する第２動作モードを設定する。この第
２動作モードでは、第１動作モードで特定されたレンズ
位置領域３５で再び焦点評価値の最大値（ほぼピンポイ
ントで）を探り出す（図８（ｂ）参照）。第３ステップ
Ｓ３で、得られた最大値を示すレンズ位置に焦点レンズ
１０を移動させ、画像の撮像を実施する。被写体にきっ
ちりと焦点合わせされた画像が撮像される。
【００２１】図９に示すフローチャートを参照し、第１
動作モードをさらに詳述する。第１ステップＴ１では、
制御実行部２７の制御下で、デジタルフィルタ２３のフ
ィルタ係数や、焦点評価器２０の焦点評価範囲、焦点評
価値を算出すべきレンズ位置を決定するレンズ位置間距
離が設定される。フィルタ係数は、デジタルフィルタ２
３を広域通過フィルタ（図４（ａ）参照）に設定する。
広域通過フィルタの採用によって、被写体のコントラス
トが低い場合でも、被写体距離に応じて十分な出力変化
が得られる。焦点評価範囲は、カメラ本体のファインダ
（図示せず）に描かれ、撮影者にその位置を知らせる。
レンズ位置間距離によって、どのレンズ位置でＣＣＤ１
１から電気信号を出力させ、焦点評価値を算出すべきか
が決定される。この動作モードでは、レンズ位置間距離
は比較的大きなステップに設定される。
動作モードをさらに詳述する。第１ステップＴ１では、
制御実行部２７の制御下で、デジタルフィルタ２３のフ
ィルタ係数や、焦点評価器２０の焦点評価範囲、焦点評
価値を算出すべきレンズ位置を決定するレンズ位置間距
離が設定される。フィルタ係数は、デジタルフィルタ２
３を広域通過フィルタ（図４（ａ）参照）に設定する。
広域通過フィルタの採用によって、被写体のコントラス
トが低い場合でも、被写体距離に応じて十分な出力変化
が得られる。焦点評価範囲は、カメラ本体のファインダ
（図示せず）に描かれ、撮影者にその位置を知らせる。
レンズ位置間距離によって、どのレンズ位置でＣＣＤ１
１から電気信号を出力させ、焦点評価値を算出すべきか
が決定される。この動作モードでは、レンズ位置間距離
は比較的大きなステップに設定される。
【００２２】第２ステップＴ２では、制御実行部２７の
制御下で、最近点から無限遠まで焦点レンズ１０が光軸
に沿って一定速度で動かされる。この焦点レンズ１０の
移動中に、設定されたレンズ位置間距離に従ってＣＣＤ
１１から電気信号を出力させる。電気信号の出力ごと
に、送られてくるデジタル信号に基づいて焦点評価器２
０は焦点評価値を算出する。第３ステップＴ３で、制御
実行部２７は、全ての焦点評価値を比較し、焦点評価値
の最大値を示すレンズ位置を含むレンズ位置領域３５を
特定する。レンズ位置領域３５の幅、すなわち、第２動
作モードで焦点レンズ１０が動かされる距離は、焦点合
わせに費やされるべき時間を考慮して任意に設定され
る。しかも、レンズ位置領域３５は、最大値と認められ
るレンズ位置の両側に均等に広がることが好ましい。
制御下で、最近点から無限遠まで焦点レンズ１０が光軸
に沿って一定速度で動かされる。この焦点レンズ１０の
移動中に、設定されたレンズ位置間距離に従ってＣＣＤ
１１から電気信号を出力させる。電気信号の出力ごと
に、送られてくるデジタル信号に基づいて焦点評価器２
０は焦点評価値を算出する。第３ステップＴ３で、制御
実行部２７は、全ての焦点評価値を比較し、焦点評価値
の最大値を示すレンズ位置を含むレンズ位置領域３５を
特定する。レンズ位置領域３５の幅、すなわち、第２動
作モードで焦点レンズ１０が動かされる距離は、焦点合
わせに費やされるべき時間を考慮して任意に設定され
る。しかも、レンズ位置領域３５は、最大値と認められ
るレンズ位置の両側に均等に広がることが好ましい。
【００２３】図１０に示すフローチャートを参照し、第
２動作モードをさらに詳述する。第１ステップＰ１で、
制御実行部２７は、フィルタ係数の設定を通じてデジタ
ルフィルタ２３を高域通過フィルタ（図４（ｂ）参照）
に設定する。高域通過フィルタの採用によって、高周波
成分の処理を効率的に実行することが可能となる。ただ
し、第１動作モードで得られた焦点評価値の最大値が所
定の閾値よりも小さかったり、その焦点評価値の最大値
および最小値間の差が所定の閾値よりも小さかったりし
て、被写体のコントラストが低いと初期ステップＰ０で
判断された場合には、第２ステップＰ２に進み、制御実
行部２７はフィルタ係数の設定を通じてデジタルフィル
タ２３を低域通過フィルタ（図４（ｃ）参照）に設定す
る。かかる設定によれば、高域通過フィルタを用いた場
合に比べ、低コントラストの被写体を撮影する場合で
も、図１１に示されるような局部的な極大値ＰＫの出現
を極力抑えることができる。低域通過フィルタの採用に
よって、高域通過フィルタよりも精度よく焦点評価値の
最大値を探り出すことができる。
２動作モードをさらに詳述する。第１ステップＰ１で、
制御実行部２７は、フィルタ係数の設定を通じてデジタ
ルフィルタ２３を高域通過フィルタ（図４（ｂ）参照）
に設定する。高域通過フィルタの採用によって、高周波
成分の処理を効率的に実行することが可能となる。ただ
し、第１動作モードで得られた焦点評価値の最大値が所
定の閾値よりも小さかったり、その焦点評価値の最大値
および最小値間の差が所定の閾値よりも小さかったりし
て、被写体のコントラストが低いと初期ステップＰ０で
判断された場合には、第２ステップＰ２に進み、制御実
行部２７はフィルタ係数の設定を通じてデジタルフィル
タ２３を低域通過フィルタ（図４（ｃ）参照）に設定す
る。かかる設定によれば、高域通過フィルタを用いた場
合に比べ、低コントラストの被写体を撮影する場合で
も、図１１に示されるような局部的な極大値ＰＫの出現
を極力抑えることができる。低域通過フィルタの採用に
よって、高域通過フィルタよりも精度よく焦点評価値の
最大値を探り出すことができる。
【００２４】第３ステップＰ３では、レンズ位置間距離
が第１動作モードよりも短い距離に再設定される。この
再設定には被写界深度が考慮される。例えば、広角レン
ズを用いて絞りを絞った場合、すなわち、被写界深度が
深い場合には、焦点レンズ１０の移動による合焦状態の
変化が小さく、焦点合わせを比較的ラフに行うことがで
きる一方で、望遠で絞りを開いた場合、すなわち、被写
界深度が浅い場合には、反対に焦点合わせを精密に行う
必要がある。被写界深度は、焦点距離の２乗に比例する
とともに絞りの度合いに反比例することから、レンズ位
置間距離すなわちステップ幅は、［（焦点距離の２乗）
／（絞りの度合い）］に比例して決定される。
が第１動作モードよりも短い距離に再設定される。この
再設定には被写界深度が考慮される。例えば、広角レン
ズを用いて絞りを絞った場合、すなわち、被写界深度が
深い場合には、焦点レンズ１０の移動による合焦状態の
変化が小さく、焦点合わせを比較的ラフに行うことがで
きる一方で、望遠で絞りを開いた場合、すなわち、被写
界深度が浅い場合には、反対に焦点合わせを精密に行う
必要がある。被写界深度は、焦点距離の２乗に比例する
とともに絞りの度合いに反比例することから、レンズ位
置間距離すなわちステップ幅は、［（焦点距離の２乗）
／（絞りの度合い）］に比例して決定される。
【００２５】第４ステップＰ４では、制御実行部２７に
よってレンズ位置領域３５の一方の境界を示すレンズ位
置に焦点レンズ１０を移動させる。続いて、第５ステッ
プＰ５で、制御実行部２７によって焦点評価値の最大値
の探り出しが開始される。この探り出しでは、設定され
たレンズ位置間距離ごとにレンズ位置領域３５の全範囲
にわたって焦点評価値を算出し、算出された全てのサン
プル値の中から最大値を確定してもよく、設定されたレ
ンズ位置間距離ごとに順番に焦点評価値を算出してい
き、焦点評価値が連続的に減少する位置を探り出すこと
によって最大値を確定してもよい。
よってレンズ位置領域３５の一方の境界を示すレンズ位
置に焦点レンズ１０を移動させる。続いて、第５ステッ
プＰ５で、制御実行部２７によって焦点評価値の最大値
の探り出しが開始される。この探り出しでは、設定され
たレンズ位置間距離ごとにレンズ位置領域３５の全範囲
にわたって焦点評価値を算出し、算出された全てのサン
プル値の中から最大値を確定してもよく、設定されたレ
ンズ位置間距離ごとに順番に焦点評価値を算出してい
き、焦点評価値が連続的に減少する位置を探り出すこと
によって最大値を確定してもよい。
【００２６】最近点から無限遠まで一旦焦点レンズ１０
を移動させ、その移動によって最初に大雑把な焦点合わ
せを行い、その後に、細かな焦点合わせを行うことか
ら、焦点評価値の局部的な極大値を最大値として取り違
えることを確実に防止することができる。
を移動させ、その移動によって最初に大雑把な焦点合わ
せを行い、その後に、細かな焦点合わせを行うことか
ら、焦点評価値の局部的な極大値を最大値として取り違
えることを確実に防止することができる。
【００２７】また、デジタルフィルタ２３を採用したこ
とによって、フィルタ係数を変更するだけで簡単に周波
数特性の異なる様々なフィルタを得ることができる。そ
の結果、焦点合わせ装置１４の動作モードに適したフィ
ルタを瞬時に確立することができる。さらに、被写界深
度を考慮して焦点レンズ１０の移動ステップを設定する
ので、精度よく、しかも、迅速に焦点合わせを行うこと
ができる。
とによって、フィルタ係数を変更するだけで簡単に周波
数特性の異なる様々なフィルタを得ることができる。そ
の結果、焦点合わせ装置１４の動作モードに適したフィ
ルタを瞬時に確立することができる。さらに、被写界深
度を考慮して焦点レンズ１０の移動ステップを設定する
ので、精度よく、しかも、迅速に焦点合わせを行うこと
ができる。
【００２８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、最近点か
ら無限遠まで一旦焦点レンズを移動させ、その移動によ
って最初に大雑把な焦点合わせを行うことから、焦点評
価値の局部的な極大値を最大値として取り違えることを
確実に防止することができる。
ら無限遠まで一旦焦点レンズを移動させ、その移動によ
って最初に大雑把な焦点合わせを行うことから、焦点評
価値の局部的な極大値を最大値として取り違えることを
確実に防止することができる。
【図１】 本発明の自動焦点合わせ装置が適用された電
子スチルカメラの全体構成図である。
子スチルカメラの全体構成図である。
【図２】 合焦確立手段の回路構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】 デジタルフィルタの一具体例に係る全体構成
を示す図である。
を示す図である。
【図４】 デジタルフィルタの３つの異なる特性を示す
グラフである。
グラフである。
【図５】 焦点評価値の標準的な感度設定を説明する図
である。
である。
【図６】 焦点評価範囲の感度設定を説明する図であ
る。
る。
【図７】 本発明に係る自動焦点合わせ方法の流れを示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図８】 （ａ）第１動作モードでの焦点レンズの移動
範囲と（ｂ）第２動作モードでの焦点レンズの移動範囲
を説明するグラフである。
範囲と（ｂ）第２動作モードでの焦点レンズの移動範囲
を説明するグラフである。
【図９】 第１動作モードの流れを示すフローチャート
である。
である。
【図１０】 第２動作モードの流れを示すフローチャー
トである。
トである。
【図１１】 焦点レンズの移動に対する焦点評価値の変
動を示すグラフである。
動を示すグラフである。
１０ 焦点レンズ、１１ 光電変換センサとしてのＣＣ
Ｄ、１５ 合焦確立手段、１６ 光電変換センサ用ドラ
イバとしてのＣＣＤドライバ、１７ レンズ駆動機構、
１８ コントローラ、２３ デジタルフィルタ、２６
ステップ幅設定手段としてのステップ幅設定部、３４
被写界深度検出手段。
Ｄ、１５ 合焦確立手段、１６ 光電変換センサ用ドラ
イバとしてのＣＣＤドライバ、１７ レンズ駆動機構、
１８ コントローラ、２３ デジタルフィルタ、２６
ステップ幅設定手段としてのステップ幅設定部、３４
被写界深度検出手段。
Claims (5)
- 【請求項１】 焦点レンズを通じて結像される画像をそ
の照度に応じた電気信号に変換する光電変換センサと、
前記電気信号に含まれる高周波成分の量を反映する焦点
評価値を算出し、その焦点評価値に基づいて、前記焦点
レンズを移動させて画像の合焦を確立させる合焦確立手
段とを備える自動焦点合わせ装置において、 前記合焦確立手段は、合焦確立時に、最近点から無限遠
まで焦点レンズを移動させるレンズ駆動機構と、その焦
点レンズの移動中に、所定の間隔で設定されたレンズ位
置で光電変換センサから前記電気信号を出力させる光電
変換センサ用ドライバとを備え、出力された電気信号に
基づいて、前記焦点評価値の最大値を示すレンズ位置を
含む任意のレンズ位置領域を特定することを特徴とする
自動焦点合わせ装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の自動焦点合わせ装置に
おいて、前記合焦確立手段は、さらに、フィルタ係数の
変更に応じて通過帯域を変更するデジタルフィルタと、
前記フィルタ係数を設定するコントローラとを備え、最
近点から無限遠まで焦点レンズが移動する際に、前記フ
ィルタ係数の設定を通じてデジタルフィルタを広域通過
フィルタに設定し、その焦点レンズの移動に続く前記レ
ンズ位置領域での焦点レンズの移動の際には、前記フィ
ルタ係数の設定を通じてデジタルフィルタを高域通過フ
ィルタに設定することを特徴とする自動焦点合わせ装
置。 - 【請求項３】 請求項２に記載の自動焦点合わせ装置に
おいて、前記コントローラは、前記レンズ位置領域での
焦点レンズの移動の際に、前記焦点評価値の最大値が所
定の閾値よりも小さいと判断されるか、または、前記焦
点評価値の最大値および最小値の差が所定の閾値よりも
小さいと判断されると、前記高域通過フィルタに代え
て、フィルタ係数の設定を通じて前記デジタルフィルタ
を低域通過フィルタに設定することを特徴とする自動焦
点合わせ装置。 - 【請求項４】 請求項２または３に記載の自動焦点合わ
せ装置において、前記合焦確立手段は、さらに、少なく
とも焦点距離または絞りに基づいて被写界深度を検出す
る被写界深度検出手段と、検出された被写界深度に基づ
いて、前記レンズ位置領域で焦点レンズを移動させるレ
ンズ位置間距離を変更するステップ幅設定手段とを備え
ることを特徴とする自動焦点合わせ装置。 - 【請求項５】 焦点レンズを通じて画像を光電変換セン
サ上に結像させ、画像の照度に応じた電気信号を出力さ
せる工程と、前記電気信号に含まれる高周波成分の量の
指標となる焦点評価値を算出する工程と、焦点評価値の
最大値を示すレンズ位置を探り出して、そのレンズ位置
に前記焦点レンズを移動させる工程とを含む自動焦点合
わせ方法において、 最近点から無限遠まで少なくとも１度焦点レンズを移動
させ、焦点レンズの移動中に、所定の間隔で設定された
レンズ位置で光電変換センサから前記電気信号を出力さ
せる工程と、出力された電気信号に基づいて焦点評価値
の最大値を示すレンズ位置を含む任意のレンズ位置領域
を特定する工程と、そのレンズ位置領域で再び焦点評価
値の最大値を探り出す工程とを備えることを特徴とする
自動焦点合わせ方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8047066A JPH09243906A (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 自動焦点合わせ装置および自動焦点合わせ方法 |
| US08/729,467 US5715483A (en) | 1996-03-05 | 1996-10-11 | Automatic focusing apparatus and method |
| EP97200517A EP0794660A1 (en) | 1996-03-05 | 1997-02-21 | Automatic focusing apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8047066A JPH09243906A (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 自動焦点合わせ装置および自動焦点合わせ方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243906A true JPH09243906A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12764793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8047066A Pending JPH09243906A (ja) | 1996-03-05 | 1996-03-05 | 自動焦点合わせ装置および自動焦点合わせ方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5715483A (ja) |
| EP (1) | EP0794660A1 (ja) |
| JP (1) | JPH09243906A (ja) |
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