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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- Focusing (AREA)
Abstract
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
明の好適な実施形態を説明する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
子スチルカメラの全体構成図である。
ある。
を示す図である。
グラフである。
である。
る。
すフローチャートである。
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。
である。
トである。
動を示すグラフである。
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)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH09243906A true JPH09243906A (ja) | 1997-09-19 |
Family
ID=12764793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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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 |
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