JP2001141982A - 電子カメラの自動焦点調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コントラスト方式では焦点調節に時間がかか
り、低輝度や低コントラスト下において精度を確保でき
ないという問題を簡単な構成で解決し、高速で精度の高
い自動焦点調節を可能にする。 【解決手段】 電子カメラの自動焦点調節装置におい
て、被写体像を結像するための撮影レンズ１１と、撮影
レンズ１１により結像された被写体像を画像信号に変換
するためのＣＣＤ撮像素子１３と、被写体に光を投射し
対象の被写体距離を測定するアクティブ三角測距機構３
０と、撮像素子１３の中央エリア内の出力信号の高周波
成分を用いて焦点調節を行うコントラスト方式による焦
点調節機構２０とを備え、アクティブ三角測距機構３０
の測距出力に基づいて撮影レンズ１１を駆動した後に、
コントラスト方式による焦点調節機構２０に基づいて撮
影レンズ１１を駆動して焦点調節を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動焦点調節装置
に係わり、特に撮像素子を備えた電子カメラの自動焦点
調節装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子カメラの自動焦点調節装置と
しては、撮影レンズを通して入射される被写体像が結像
される撮像素子（以下、撮像素子を代表して「ＣＣＤ」
と呼ぶことにする）上の所定部分のエリアの画像データ
を、レンズの所定駆動単位毎に読み出し、そのコントラ
ストが極大になる位置にレンズを駆動するという、いわ
ゆる山登り方式（コントラスト方式の１つ）が採用され
ている。

【０００３】しかしながら、この方式は下記のような幾
つかの問題点を有している。

【０００４】低輝度時には合焦時間が極端に長くな
る。山登り方式の原理から、被写***置の特定は全レン
ズ駆動範囲をスキャンした後でないとできない。そし
て、レンズの所定駆動単位当たり１回のＣＣＤ積分時間
が必要であり、ＣＣＤ積分時間が１／１５秒よりも長く
なる低輝度時には合焦時間が１秒を越えるほど極端に長
い時間になるという問題があった。さらに、ＣＣＤ感度
は一般に画素数が増加するほど低下するので、写真画質
を追求する電子カメラにおいてはＣＣＤ積分時間は長く
なる一方であり、上記の問題が顕著に現れる。

【０００５】コントラストが低い場合には、コントラ
ストのピークが捉えられず合焦不能になり、カメラの操
作感を著しく損ねるという問題があった。

【０００６】電子カメラは銀塩カメラに比べて撮像面
の面積が小さい関係上、撮影レンズの焦点距離が短いた
めに被写界深度が極めて深く、山登り方式では、フラッ
シュマチックに利用可能な精度レベルの有効な被写体距
離を検出できないという問題があった。この問題は、撮
影レンズの焦点距離がワイド側になるほど顕著に現れ
る。

【０００７】上記の合焦時間の問題を解決するため
に、被写体像が結像される予定焦点面付近とその前後位
置にＡＦセンサを配置し、各ＡＦセンサのコントラスト
差からデフォーカス量とその方向を検出してレンズ駆動
を行う方式が特開昭５５−１５５３０８号公報に公開さ
れている。しかしながら、これはＡＦセンサ専用にＣＣ
Ｄの電気的特性や光学的レイアウトをチューニングでき
る銀塩カメラにおける技術であり、撮像要素素子がＡＦ
センサとしてのＣＣＤを兼用している電子カメラには適
用できるものではない。

【０００８】特開平７−４３６０５号公報には、コント
ラスト方式と位相差方式の種類の異なるＡＦ方式を併用
し、位相差方式により粗調を行い、コントラスト方式に
より微調を行い、合焦動作をさせる手法が公開されてい
る。しかしながら、同公報に記載されている自動焦点装
置は銀塩カメラを前提としたものであり、位相差方式の
ＡＦ装置の他にコントラスト方式のためのエリアセンサ
を特別に備える必要があり、装置が大型化すると共にコ
ストが高くなる。また、ここで組み合わされている双方
式ともの低コントラスト問題を解決できるものではな
い。

【０００９】また、の低輝度における合焦時間の問題
やの低コントラスト問題を解決するために、補助光を
投光してパッシブ方式の弱点を補うアクティブ方式が公
知であるが、これは対象が遠方に存在する場合や、周囲
が明るくて低コントラスト時には十分な光量が得られ
ず、対象が比較的近距離でないと効果がない。

【００１０】アクティブ方式の効果を上げるために補助
光強度を高めると、投光のための消費電力が莫大にな
り、只でさえ消費電力の削減が必要な電子カメラには問
題である。（もともと、山登り方式では原理的に補助光
投光をレンズ駆動時間中継続しなければならず、その消
費電力は銀塩カメラと異なり電子カメラでは無視できな
いものである。）また、補助光のスペクトルは、撮像素
子兼用のために可視領域に入れる必要があり、いたずら
な光パワーアップは、被撮影者に眩しいなどの苦痛を与
えてしまい望ましくない。

【００１１】また、特開平９−３２５２６２号公報に記
されているように、上記問題を解決する手法の一つとし
て、アクティブ方式とパッシブ方式の異なる２方式の弱
点を補い合わせる目的で組合せ、それぞれの方式の特異
な条件下を特定して選択的に使用するという手法があ
る。しかしながら、電子カメラは銀塩カメラと異なり、
撮像素子兼用の合焦装置という以下の (1)〜(4) のよう
な電子カメラ特有の制限条件が存在する。

【００１２】(1) 画質の問題があるために、単純に撮像
素子の感度アップができない。 (2) 画像解像度の問題があるため、ピクセルの大きさを
ＡＦ用に最適設定できない。 (3) ＲＧＢフィルター，赤外カットフィルターのために
スペクトル領域を最適化できない。 (4) 全画面読み出しが必要であるため、撮像素子読み出
しスピードをＡＦ用に最適設計できない。

【００１３】このため、銀塩カメラのように撮像素子を
レイアウトを含め光学的に、また電気的にもパッシブ型
の測距装置ないし合焦装置として最適化することは難し
く、従来技術のように単に選択的に使用する手法のみで
は、合焦装置の大幅な改善は望めない。

【００１４】一方、アクティブ三角測距方式により粗調
を行いコントラスト方式により微調を行う方式において
は、アクティブ三角測距方式において光が被写体に半端
に投射されると、極端な近距離データや遠距離データを
出力する不具合があり、このためにアクティブ三角測距
方式の測距出力に基づく所定範囲のレンズ駆動範囲内に
はコントラストのピークが存在しないという事態が発生
する問題があった。

【００１５】さらに、被写体距離によってアクティブ三
角測距方式による光の投射位置とコントラスト方式によ
るＣＣＤの焦点検出エリアの位置が異なる、いわゆるパ
ララックスが生じ、コントラストピークを捉えることが
できない事態が発生するという問題があった。

【００１６】また、赤外ビームが被写体に対して、左側
に半端に投射された場合と右側に半端に投射された場合
（遠近共存の被写体においてその境界付近に光が投射さ
れた場合に起こる、いわゆるスポット欠けの問題）には
全く逆方向にずれた被写体距離が出力されるので、アク
ティブ三角測距方式による焦点調節の後にコントラスト
方式に基づいて撮影レンズを所定範囲で駆動した場合
は、コントラストのピーク位置を特定することができず
却って合焦時間が長くなるという問題があった。

【００１７】このような場合の対策としては、コントラ
ストのピークを確実に捉えるために上記所定範囲の幅を
ゆとりを持って大きく取ればよいが、これを大きく取る
ことは本来の合焦時間を短くするという目的に矛盾して
しまう。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来、電子
カメラの自動焦点調節装置においてコントラスト方式を
採用すると、焦点調節に時間がかかるという問題や低輝
度や低コントラスト下において精度を確保できないとい
う問題を招いた。また、アクティブ方式とコントラスト
方式を併用する方式においては、パララックスやスポッ
ト欠けの問題によりコントラストピークを捉えることが
できない事態が発生する場合がある。そして、コントラ
ストのピーク位置を特定することができず却って合焦時
間が長くなるという問題があった。

【００１９】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、コントラスト方式では
焦点調節に時間がかかり、低輝度や低コントラスト下に
おいて精度を確保できないという問題を簡単な構成で解
決し、高速で精度の高い電子カメラの自動焦点調節装置
を提供することにある。

【００２０】さらに本発明は、アクティブ三角測距方式
とコントラスト方式を併用した場合におけるスポット欠
けやパララックスの問題を解決し、高速で精度の高い電
子カメラの自動焦点調節装置を提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】（構成）上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。

【００２２】即ち本発明は、電子カメラの自動焦点調節
装置において、被写体像を結像するための撮影レンズ
と、前記撮影レンズにより結像された被写体像を画像信
号に変換するための撮像素子と、被写体に光を投射し対
象の被写体距離を測定するアクティブ三角測距手段と、
前記撮像素子の所定エリア内の出力信号の高周波成分を
用いて焦点調節を行うコントラスト方式による焦点調節
手段と、前記アクティブ三角測距手段の測距出力に基づ
いて前記撮影レンズを駆動した後に、前記コントラスト
方式による焦点調節手段に基づいて前記撮影レンズを駆
動して焦点調節を行う撮影レンズ駆動制御手段とを備え
たことを特徴とする。

【００２３】ここで、本発明の望ましい実施形態として
は次のものがあげられる。

【００２４】(1) アクティブ三角測距手段は、１回の測
距動作で被写体に複数回赤外ビームを投射し、複数回の
投射の結果得られた合成信号に基づいて被写体距離を測
定するものである。

【００２５】(2) 撮影レンズ駆動制御手段は、アクティ
ブ三角測距手段の測距出力に基づいて撮影レンズを第１
の駆動スピードで駆動した後に、コントラスト方式によ
る焦点調節手段に基づいて撮影レンズを第１のスピード
より遅い第２のスピードで駆動するものである。

【００２６】(3) アクティブ三角測距手段は、光投射部
の両サイドに配置された２つの受光素子の出力信号に基
づいて被写体距離を測定するものであること。

【００２７】(4) アクティブ三角測距手段は、被写体が
近距離にあるときに撮像素子の所定エリア内の画像に対
応する被写体に光を投射する近距離用光投射手段と、被
写体が遠距離にあるときに撮像素子の所定エリア内の画
像に対応する被写体に光を投射する遠距離用光投射手段
とを備えたこと。

【００２８】（作用）本発明によれば、コントラスト方
式とアクティブ三角測距方式を併用しているので、高速
に且つ高精度の焦点調節ができる。そして、コントラス
ト方式に用いるセンサは電子カメラの撮像素子を兼用す
るので、構成が簡単になる。

【００２９】また、アクティブ三角測距手段において、
１回の測距動作で被写体に複数回赤外ビームを投射し、
この複数回の投射の結果得られた合成信号に基づいて被
写体距離を測定することにより、測距信号のＳ／Ｎ向上
をはかることができる。

【００３０】また、アクティブ三角測距手段において、
光投射部の両サイドに配置された２つの受光素子の出力
信号に基づいて被写体距離を測定することにより、スポ
ット欠けの問題を解決することができる。

【００３１】また、アクティブ三角測距手段において、
被写体が近距離にあるときに撮像素子の所定エリア内の
画像に対応する被写体に光を投射する近距離用光投射手
段と、被写体が遠距離にあるときに撮像素子の所定エリ
ア内の画像に対応する被写体に光を投射する遠距離用光
投射手段とを備えることによって、パララックスの問題
を解決し、近距離から遠距離までの被写体を高精度に測
定することが可能となる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。

【００３３】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態に係わる電子カメラの要部構成を示す図であ
る。

【００３４】図中１１は撮影レンズであり、この撮影レ
ンズ１１はフォーカス用レンズ１１ａ，ズーム用レンズ
１１ｂ，その他のレンズ１１ｃ等から構成されている。
１２は絞り、１３はＣＣＤ等からなる固体撮像素子（以
下ＣＣＤと略記する）、１４はフォーカス用レンズ１１
ａを駆動するためのレンズ駆動手段、１５はズーム用レ
ンズ１１ｂを駆動するためのズーム駆動手段、１６は絞
り制御手段、２０はＣＣＤ１３の出力信号（画像信号）
から各種画像処理を行うためのデジタルプロセス回路、
３０はアクティブ三角測距方式により被写体までの距離
を測定するための測距手段、４１は各部を制御するため
のシステムコントローラ、４２はストロボを発光するた
めのストロボ発光手段、４３はストロボ発光を制御する
ためのフラッシュマチック制御手段、４４は撮影画像や
その他の情報を表示するための液晶表示器（ＬＣＤ）、
４５は画像データを記憶するためのメモリカードを示し
ている。

【００３５】図２は、本実施形態における焦点調節機構
の具体的構成及びその動作原理を説明するための図であ
る。測距手段３０は、赤外ＬＥＤ３１，位置検出素子
（ＰＳＤ）３２，投光レンズ３４，受光レンズ３５，ア
クティブ三角測距制御回路３８から構成されている。こ
の測距手段３０では、赤外ＬＥＤ３１から放射された光
を、投光レンズ３４を通して被写体５０に照射し、被写
体５０上に投光スポット像５１を形成する。この投光ス
ポット像５１を受光レンズ３５を通してＰＳＤ４２に導
き、ＰＳＤ３２上に受光スポット像５２を形成し、ＰＳ
Ｄ３２により受光スポット像５２の位置を検出する。そ
して、ＰＳＤ３２の検出信号に基づいてアクティブ三角
測距制御回路３８により被写体５０までの距離を測定す
るものとなっている。

【００３６】ここで、測定精度をより高めるには、１回
の測距動作で被写体５０に複数回赤外ビームを投射し、
複数回の投射の結果得られた合成信号に基づいて被写体
距離を測定すればよい。複数回の投射を行うことによ
り、トータルの信号量が増えると共にノイズが相殺され
るため、Ｓ／Ｎの向上をはかることができる。

【００３７】測距手段３０による測距信号はシステムコ
ントローラ４１に供給され、このシステムコントローラ
４１からの指示により測距信号に基づいてレンズ駆動手
段１４が制御される。そして、このレンズ駆動手段１４
により、フォーカス用レンズ１１ａは測距信号に応じた
位置に移動される。図中の５３がアクティブ三角測距に
よる合焦位置である。

【００３８】ＣＣＤ１３の撮像出力は、デジタルプロセ
ス回路２０に供給される。このデジタルプロセス回路２
０では、撮像出力に対して各種の画像処理を施すと共
に、コントラスト方式による合焦動作が行われる。即
ち、レンズ位置を所定範囲内で移動させながら、各位置
における撮像出力のＲＦ成分を検出し、ＲＦ成分が最大
（コントラストピーク）となるようにレンズ駆動手段１
４によりフォーカス用レンズ１１ａを移動させる。図中
の５４は山登り方式による合焦位置、５５は∞被写体合
焦位置、５６はコントラストカーブ、５７はコントラス
トピークをそれぞれ示している。

【００３９】また、ＣＣＤ１３の撮像出力はコントラス
ト検出手段２１及び輝度検出手段２２に供給される。そ
して、検出されたコントラストや輝度に応じて処理プロ
セスを変えるようになっている。

【００４０】次に、本実施形態における焦点調節動作及
びストロボ制御動作について説明する。

【００４１】図３は、本実施形態における焦点調節動作
を示すフローチャートである。まず、カメラがレリーズ
されると、前記図２に示す測距手段３０によりアクティ
ブ三角測距が行われる（Ｓ１）。そして、レンズ駆動手
段１４により測距データに基づいてフォーカス用レンズ
１１ａが駆動され、レンズ１１ａはアクティブ三角測距
による合焦位置（第１の位置）５３にセットされる（Ｓ
２）。

【００４２】次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基づいて
輝度検出手段２２により被写体輝度が検出され、検出さ
れた被写体輝度が所定輝度よりも高いか（高輝度）低い
か（低輝度）が判定される（Ｓ３）。高輝度と判定され
た場合は、アクティブ三角測距で示された第１の位置５
３を中心とする所定範囲内で、コントラスト方式による
山登りＡＦが行われる（Ｓ４）。具体的には、フォーカ
ス用レンズ１１ａを第１の位置５３を中心に前後計６点
に順次移動し、各点で撮像出力からコントラストを検出
し、レンズ１１ａをコントラストがピークとなる位置に
移動させる。これにより、レンズ１１ａは図２中に示す
ように、コントラストカーブ５６のコントラストピーク
５７となる位置５４に位置決め設定される。ここで、山
登りＡＦにおける所定範囲としては、撮影レンズ１１の
許容デフォーカス量の数倍の範囲に設定しておけばよ
い。

【００４３】次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基づいて
コントラスト検出手段２１により被写体のコントラスト
が検出され、検出されたコントラストがコントラストが
所定値よりも高いか（ＯＫ）低いか（ＮＧ）が判定され
る（Ｓ５）。ＯＫと判定された場合、撮影動作に移る
（Ｓ６）。

【００４４】Ｓ３の輝度判定において低輝度と判定され
た場合、又はＳ５のコントラスト判定において、ＮＧと
判定された場合は、Ｓ２と同様にアクティブ三角測距デ
ータに基づいて、合焦位置（第１の位置）５３にレンズ
１１ａが駆動される。その後、Ｓ６の撮影動作に移るこ
とになる。つまり、コントラスト方式による合焦がうま
くいかない場合は、アクティブ三角測距方式のみによっ
て焦点調節が行われることになる。

【００４５】一方、ストロボの制御において本実施形態
では、被写体までの距離に応じて発光量を制御するフラ
ッシュマチック制御を行う。フラッシュマチック制御
は、被写体までの距離に応じてストロボの発光量を変え
るものであり、ストロボ発光手段４２及びフラッシュマ
チック制御手段４３により次のようにして行う。即ち、
測距手段３０により得られた距離信号に基づいてフラッ
シュマチック制御手段４３によりストロボ発光手段４２
の発光量を可変し、被写体に照射される光の量を最適に
制御する。この場合、被写界深度に作用されることな
く、精度の高いフラッシュマチック制御を行うことがで
き、被写界深度の深い電子カメラに好適である。

【００４６】ここで、コントラスト方式を利用してフラ
ッシュマチック制御を行うことも可能であるが、上記の
ように三角測距方式を利用した方が望ましい。コントラ
スト方式による焦点調節は直接的に被写体までの距離を
測定するものではないので、コントラスト方式を利用し
て距離を特定するには、合焦した後に何らかの演算処理
が必要となる。コントラスト方式は三角測距方式に比し
て合焦までの速度が遅く、更にフラッシュマチック制御
に用いるには演算処理が必要であることから、速度の点
で益々不利である。また、コントラスト方式では特に広
角側において焦点深度が深くなることから、レンズの焦
点は合うものの正確な距離を特定できない事態が生じ
る。これに対し、三角測距方式は直接的な距離検出であ
り、更に検出速度も速いため、これを利用することによ
りフラッシュマチック制御を高速且つ高精度に行うこと
ができる。

【００４７】また、広角側と望遠側で三角測距方式とコ
ントラスト方式を選択して用いることも可能である。先
に説明したように、撮影レンズ１１が所定値よりも広角
側に設定されたときは、三角測距手段３０により得られ
た距離信号に基づいてストロボ発光手段４２のフラッシ
ュマチック制御を行うことにより、被写界深度に影響さ
れずに高精度のフラッシュマチック制御ができる。

【００４８】しかし、撮影レンズ１１が望遠側に設定さ
れたときは、三角測距手段３０を用いると発光量が不足
して精度を維持できない場合がある。そこで、望遠側に
設定されたときは、コントラスト方式による焦点調節手
段に基づいて得られた距離信号に基づいてストロボ発光
手段４２のフラッシュマチック制御を行う。これによ
り、広角側においても望遠側においても、精度の高いフ
ラッシュマチック制御が可能となる。

【００４９】なお、フラッシュマチック制御としては、
上記したように被写体までの距離に応じてストロボの発
光量を制御してもよいが、この代わりに被写体までの距
離に応じて撮影レンズの絞りを制御するようにしてもよ
い。さらに、これらの両方を制御するようにしてもよ
い。

【００５０】このように本実施形態によれば、アクティ
ブ三角測距方式とコントラスト方式とを併用することに
より、高速に且つ高精度に焦点合わせを行うことができ
る。アクティブ三角測距方式では、高速で合焦を行うこ
とができるが精度が十分とは言えず、一方コントラスト
方式では、高精度に合焦を行うことができるが時間がか
かる。そこで、これらの２つの方式を併用し、アクティ
ブ三角測距方式により粗い位置合わせを行い、コントラ
スト方式により精度良い位置合わせを行うことにより、
高速且つ高精度の焦点合わせを行うことができる。

【００５１】また本実施形態では、撮像用のＣＣＤ１３
の撮像出力からコントラスト方式による合焦を行うため
に、新たに撮像素子を設ける必要はなく、構成の簡略化
を図り得る。さらに、測距手段３０において、１回の測
距動作で被写体に複数回赤外ビームを投射し、複数回の
投射の結果得られた合成信号に基づいて被写体距離を測
定することによって、アクティブ三角測距をより高精度
に行うことが可能となる。

【００５２】また、広角側は測距手段による距離信号に
基づいて、望遠側はコントラスト方式による距離信号に
基づいてフラッシュマチック制御を行うことにより、広
角側から望遠側に至る全範囲に渡って精度の高いフラッ
シュマチック制御が可能となる。

【００５３】（第２の実施形態）図４は、本発明の第２
の実施形態に係わる電子カメラにおける焦点調節機構の
具体的構成及びその動作原理を説明するための図であ
る。なお、図２と同一部分には同一符号を付して、その
詳しい説明は省略する。

【００５４】本実施形態が先の第１の実施形態と異なる
点は、測距手段３０における受光部を投光部の両側に配
置し、いわゆる双眼ＡＦを構成したことにある。即ち、
測距手段３０において、ＬＥＤ３１に対しその両側の対
称な位置にＰＳＤ３２ａ，３２ｂがそれぞれ配置され、
各々のＰＳＤ３２ａ，３２ｂに対して受光レンズ３５
ａ，３５ｂがそれぞれ配置されている。

【００５５】本実施形態の測距手段３０では、ＬＥＤ３
１から放射された光は投光レンズ３４を通り被写体５０
に照射され、被写体５０上に投光スポット像５１が形成
される。この投光スポット像５１は、受光レンズ３５ａ
によりＰＳＤ３２ａ上に導かれて受光スポット像５２ａ
を形成し、ＰＳＤ３２ａによりその位置が検出される。
同時にスポット像５１は、受光レンズ３５ｂによりＰＳ
Ｄ３２ｂ上に導かれて受光スポット像５２ｂを形成し、
ＰＳＤ３２ｂによりその位置が検出される。そして、ア
クティブ三角測距制御回路３８では、２つのＰＳＤ３２
ａ，３２ｂの各検出出力を平均化することにより被写体
５０までの距離を測定するものとなっている。

【００５６】図５（ａ）（ｂ）は、本実施形態における
焦点調節機構の構成を示す斜視図である。ＬＥＤ３１及
びＰＳＤ３２ａ，３２ｂはＡＦ基板６１に一体に形成さ
れ、投光レンズ３４及び受光レンズ３５ａ，３５ｂを備
えた筐体６２に取り付けられている。そして、撮影用の
レンズ系の外側に配置されている。

【００５７】また、この例ではローコントラスト対策と
して、パターンの付いた光６５を投光レンズ６６を通し
て被写体に照射し、その時の被写体像６７をＣＣＤ１３
により撮像している。この場合、被写体におけるコント
ラストが低い場合にも、コントラスト方式による合焦が
可能となる。パターンの付いた光を照射する手段として
は、 (1) ＬＥＤそのものにパターンを形成する。 (2) ＬＥＤの全面に格子パターンを配置する。 (3) レンズそのものに格子パターンを形成する。 の何れを採用してもよい。

【００５８】ここで、前記図２に示すような測距手段３
０を用いた場合、図６に示すように、受光スポット像５
２にスポット欠けが生じると、測距手段３０による測定
が狂ってしまう。この誤った測定結果に基づいてレンズ
１１ａを駆動し、コントラスト方式による合焦を行う
と、コントラスト方式によるレンズ１１ａの移動範囲で
はコントラストピークが得られず、正確な合焦ができな
い事態が生じる。

【００５９】これに対し本実施形態では、ＬＥＤ３１の
両側にＰＳＤ３２を配置しているので、スポット欠けの
影響を相殺することができ、スポット欠けがあっても精
度良い測距を行うことができる。また、光量が２倍にな
るため、Ｓ／Ｎの向上を図ることもできる。

【００６０】（第３の実施形態）図７は、本発明の第３
の実施形態に係わる電子カメラにおけるアクティブ三角
測距部の基本構成を示す図である。

【００６１】アクティブ三角測距では、ＰＳＤの設置位
置が撮影用レンズ軸から半径方向に遠いほど被写***置
の変化による受光スポット位置の移動量が多くなり（感
度が高くなる）、近いほど被写***置の変化による受光
スポット位置の移動量が少なくなる（感度が低くな
る）。ＰＳＤをレンズ軸に近い位置に配置すると、近距
離の測定は可能であるが遠距離に対しては十分な感度が
得られずその測定ができなくなる。ＰＳＤをレンズ軸か
ら遠い位置に配置すると、遠距離の測定でも十分な感度
が得られるが、逆に近距離では感度が高すぎ、スポット
光の移動量が多すぎてＰＳＤでカバーしきれなくなる。

【００６２】これに対し本実施形態では、図７（ａ）に
示すように、近距離と遠距離でそれぞれ異なる測定系を
用いる。被写***置が近い場合は、図７（ａ）の左側の
ＬＥＤ３１ａから出た光を被写体に照射し、その反射光
をＰＳＤ３２ａで検出し、被写***置が遠い場合は、図
７（ａ）の右側のＬＥＤ３１ｂから出た光を被写体に照
射し、その反射光をＰＳＤ３２ｂで検出する。これによ
り、被写***置に係わらず、感度の良い測定が可能とな
る。

【００６３】また、図７（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３
１ａ，３１ｂとＰＳＤ３２の配置位置を工夫することに
より、ＰＳＤ３２を１つにし、２つの測定系で受光レン
ズ３５を共用することができる。

【００６４】（第４の実施形態）図８は、本発明の第４
の実施形態に係わる電子カメラの焦点調節動作を示すフ
ローチャートである。

【００６５】本実施形態では、電子カメラ及び焦点合わ
せ機構の構成は第１の実施形態と同様であるが、測距手
段による粗調におけるレンズ移動位置が異なる。即ち、
アクティブ三角測距により合焦位置に移動させるのでは
なく、前ピン又は後ピンの位置に移動させることによ
り、コントラスト方式による合焦動作の迅速化を図った
ものである。

【００６６】本実施形態では、まず電子カメラがレリー
ズされると、第１の実施形態（図２）と同様に、アクテ
ィブ三角測距が行われる（Ｓ１）。次いで、ＣＣＤ１３
の撮像出力に基づいて輝度検出手段２２により被写体輝
度が検出され、検出された被写体輝度が所定輝度よりも
高いか（高輝度）低いか（低輝度）が判定される（Ｓ
２）。高輝度と判定された場合は、レンズ駆動手段１４
により測距データに基づいてフォーカス用レンズ１１ａ
が駆動され、レンズ１１ａは合焦位置（第１の位置）と
は異なる第２の位置にセットされる（Ｓ３）。この第２
の位置は、第１の位置よりも僅かに前ピン又は後ピンの
位置である。

【００６７】次いで、アクティブ三角測距手段２２によ
り得られた第２の位置を始点としてレンズ１１ａを移動
することにより、コントラスト方式による山登りＡＦが
行われる（Ｓ４）。ここで、アクティブ三角測距の合焦
位置に対して前ピンであればレンズ１１ａを被写体方向
に、後ピンであればレンズ１１ａをＣＣＤ方向に移動さ
せることにより、レンズ１１ａをコントラストピーク位
置に速やかに設定することができる。つまり、レンズ１
１ａの最初の移動方向をピントが合う側に設定すること
ができ、コントラストピークを見つけるまでの処理を簡
略化することができ、合焦動作を迅速に行うことができ
る。

【００６８】測距信号によりレンズ１１ａを合焦位置に
セットした場合、最初のレンズ１１ａの移動によりコン
トラストが低くなる場合があるが、この場合はレンズ１
１ａの移動方向を逆にしなければならない。これに対し
本実施形態のように、測距信号によりレンズ１１ａを前
ピン又は後ピンの位置にセットすることにより、レンズ
１１ａの最初の移動で常にコントラストが高くなるた
め、無駄な移動を無くして山登りＡＦを迅速に行うこと
ができる。

【００６９】また、前ピン又は後ピンの量は、被写体像
が僅かにぼける程度、具体的には比較的合焦位置に近
く、且つ後続する山登りＡＦにおいて最初の移動でコン
トラストの上昇が確実に判別できる程度に設定するのが
望ましい。前ピン又は後ピンによるぼけ量は撮影レンズ
の焦点距離及びレンズ絞り値によって変わるので、前ピ
ン又は後ピンの量を同じに設定しておくと、撮影レンズ
の焦点距離やレンズ絞り値の変化によって、コントラス
ト方式による合焦動作開始時のぼけ量が変わることにな
る。従って、コントラスト方式による合焦動作開始時の
ぼけ量が常に同じとなるように、撮影レンズの焦点距離
及びレンズ絞り値に応じて前ピン又は後ピンの量を可変
設定するのが望ましい。この場合、無駄な移動をより少
なくして山登りＡＦをより迅速に行うことが可能とな
る。

【００７０】次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基づいて
コントラスト検出手段２１により被写体のコントラスト
が検出され、検出されたコントラストが所定値よりも高
いか（ＯＫ）低いか（ＮＧ）が判定される（Ｓ５）。Ｏ
Ｋと判定された場合、撮影動作に移る（Ｓ６）。

【００７１】Ｓ２の輝度判定において低輝度と判定され
た場合、又はＳ５のコントラスト判定において、ＮＧと
判定された場合は、アクティブ三角測距データに基づく
合焦位置である第１の位置にレンズ１１ａが駆動され
る。その後、Ｓ６の撮影動作に移ることになる。つま
り、コントラスト方式による合焦がうまくいかない場合
は、アクティブ三角測距方式のみによって焦点調節が行
われることになる。

【００７２】このように本実施形態では、アクティブ三
角測距による合焦位置ではなく、前ピン又は後ピンの位
置にフォーカス用レンズ１１ａを移動した後に、コント
ラスト方式による合焦動作を行うようにしているので、
コントラスト方式による合焦動作を迅速に行うことが可
能となり、より高速の焦点合わせが可能となる。

【００７３】（第５の実施形態）図９は、本発明の第５
の実施形態に係わる電子カメラの自動焦点調節動作を示
すフローチャートである。

【００７４】本実施形態では、電子カメラ及び焦点合わ
せ機構の構成は第１の実施形態と同様であるが、２段階
の焦点調節におけるレンズ移動速度を異ならせている。
即ち、アクティブ三角測距により合焦位置に移動させる
場合はレンズ移動速度を速くし、コントラスト方式によ
る合焦位置に移動させる場合はレンズ移動速度を遅くし
ている。

【００７５】まず、カメラがレリーズされると、第１の
実施形態（図２）と同様に、アクティブ三角測距が行わ
れる（Ｓ１）。そして、レンズ駆動手段１４により測距
データに基づいてフォーカス用レンズ１１ａが第１の移
動速度Ｖ１で駆動され、レンズ１１ａは合焦位置（第１
の位置）５３にセットされる（Ｓ２）。

【００７６】次いで、第１の実施形態と同様に、ＣＣＤ
１３の撮像出力に基づいて輝度検出手段２２により被写
体輝度が検出され、検出された被写体輝度が所定輝度よ
りも高いか（高輝度）低いか（低輝度）が判定される
（Ｓ３）。高輝度と判定された場合は、アクティブ三角
測距で示された第１の位置５３を中心とする所定範囲内
で、コントラスト方式による山登りＡＦが行われる（Ｓ
４）。このとき、レンズ１１ａは第１の移動速度Ｖ１よ
りも遅い第２の移動速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）で移動され
る。これにより、レンズ１１ａはコントラストピークと
なる位置、即ち合焦位置に設定される。

【００７７】次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基づいて
コントラスト検出手段２１により被写体のコントラスト
が検出され、検出されたコントラストがコントラストが
所定値よりも高いか（ＯＫ）低いか（ＮＧ）が判定され
る（Ｓ５）。ＯＫと判定された場合、撮影動作に移る
（Ｓ６）。

【００７８】Ｓ３の輝度判定において低輝度と判定され
た場合、又はＳ５のコントラスト判定において、ＮＧと
判定された場合は、Ｓ２と同様にアクティブ三角測距デ
ータに基づいて、レンズ１１ａが第１の移動速度Ｖ１で
駆動されて合焦位置（第１の位置）５３に設定される。
その後、Ｓ６の撮影動作に移ることになる。

【００７９】このように本実施形態では、アクティブ三
角測距による粗調ではレンズ移動速度を速くすることに
よって、より一層の高速化をはかることができ、コント
ラスト方式による微調ではレンズ移動速度を遅くするこ
とによって、より一層の高精度化をはかることができ
る。

【００８０】（第６の実施形態）図１０は、本発明の第
６の実施形態に係わる電子カメラの焦点合わせ動作を示
すフローチャートである。

【００８１】本実施形態では、電子カメラ及び焦点合わ
せ機構の構成は第１の実施形態と同様であるが、測距手
段による粗調におけるレンズ移動位置が異なり、さらに
２段階の焦点調節におけるレンズ移動速度を異ならせて
いる。即ち、第４の実施形態と第５の実施形態を組み合
わせたものである。

【００８２】まず、電子カメラがレリーズされると、第
１の実施形態（図２）と同様に、アクティブ三角測距が
行われる（Ｓ１）。次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基
づいて輝度検出手段２２により被写体輝度が検出され、
検出された被写体輝度が所定輝度よりも高いか（高輝
度）低いか（低輝度）が判定される（Ｓ２）。高輝度と
判定された場合は、レンズ駆動手段１４により測距デー
タに基づいてフォーカス用レンズ１１ａが第１の駆動速
度Ｖ１で駆動され、レンズ１１ａは三角測距による合焦
位置（第１の位置）とは異なる第２の位置にセットされ
る（Ｓ３）。この第２の位置は、第１の位置よりも僅か
に前ピン又は後ピンの位置である。

【００８３】次いで、アクティブ三角測距で示された第
１の位置を始点としてレンズ１１ａを移動することによ
り、コントラスト方式による山登りＡＦが行われる（Ｓ
４）。このとき、レンズ１１ａは第１の移動速度Ｖ１よ
りも遅い第２の移動速度Ｖ２（Ｖ２＜Ｖ１）で移動され
る。

【００８４】ここで、アクティブ三角測距による合焦位
置に対して前ピンであればレンズ１１ａを被写体方向
に、後ピンであればレンズ１１ａをＣＣＤ方向に移動さ
せることにより、レンズ１１ａをコントラストピーク位
置に速やかに設定することができる。つまり、レンズ１
１ａの最初の移動方向をピントが合う側に設定すること
ができ、コントラストピークを見つけるまでの処理を簡
略化することができ、合焦動作を迅速に行うことができ
る。

【００８５】次いで、ＣＣＤ１３の撮像出力に基づいて
コントラスト検出手段２１により被写体のコントラスト
が検出され、検出されたコントラストがコントラストが
所定値よりも高いか（ＯＫ）低いか（ＮＧ）が判定され
る（Ｓ５）。ＯＫと判定された場合、撮影動作に移る
（Ｓ６）。

【００８６】Ｓ２の輝度判定において低輝度と判定され
た場合、又はＳ５のコントラスト判定において、ＮＧと
判定された場合は、アクティブ三角測距データに基づい
て、レンズ１１ａが第１の移動速度Ｖ１で駆動されて三
角測距による合焦位置である第１の位置に設定される。
その後、Ｓ６の撮影動作に移ることになる。つまり、コ
ントラスト方式による合焦がうまくいかない場合は、ア
クティブ三角測距方式のみによって焦点調節が行われる
ことになる。

【００８７】このように本実施形態では、第４の実施形
態と同様に、アクティブ三角測距による合焦位置ではな
く、前ピン又は後ピンの位置にフォーカス用レンズ１１
ａを移動した後に、コントラスト方式による合焦動作を
行うようにしているので、コントラスト方式による合焦
動作を迅速に行うことが可能となり、より高速の焦点合
わせが可能となる。また、第５の実施形態と同様に、ア
クティブ三角測距による粗調ではレンズ移動速度を速く
することによって、より一層の高速化をはかることがで
き、コントラスト方式による微調ではレンズ移動速度を
遅くすることによって、より一層の高精度化をはかるこ
とができる。

【００８８】（第７の実施形態）図１１は、本発明の第
７の実施形態に係わる電子カメラの要部構成を示す図で
ある。なお、第１の実施形態（図１）と同一部分には同
一符号を付して、その詳しい説明は省略する。

【００８９】本実施形態が第１の実施形態と異なる点
は、通信手段７１を有するサブＣＰＵ７０を設け、測距
手段３０を独立に動作可能にしたことにある。

【００９０】図１２は、本実施形態における合焦動作を
示すフローチャートである。

【００９１】まず、カメラのレリーズボタンに付けられ
たタッチセンサーがＯＮしたかどうかをチェック周期１
０msecでチェックする（Ｓ１）。タッチされたことが検
出されると、カメラ（ＣＣＤ等）に給電される。そし
て、測光が行われ（Ｓ２）、さらにＷＢ（ホワイトバラ
ンス）が調整される（Ｓ３）。

【００９２】次いで、１stレリーズ（シャッタスイッチ
が２段階となっており、浅く押した場合を１stレリー
ズ、最後まで押した場合を２ndレリーズと称することに
する）がＯＮとなると、アクティブ三角測距が行われる
（Ｓ５）。このアクティブ三角測距は、１６回の投光に
よる検出データを合成して平均化したものである。

【００９３】次いで、三角測距出力に基づいて、合焦位
置の手前（前ピン）までレンズ１１ａを移動させる（Ｓ
６）。その後、コントラスト方式により、６フレームの
範囲でコントラストのピークを検出し、ピーク位置にレ
ンズ１１ａを移動させる（Ｓ７）。そして、ピーク検出
がうまくいったか否かを判定する（Ｓ８）。

【００９４】ここで、上記三角測距出力に基づくレンズ
移動及びコントラスト方式による合焦動作に並行して、
再度のアクティブ三角測距を行う。このアクティブ三角
測距では、コントラスト方式による合焦動作が遅いこと
から、１６回投光による測距を３回行い、Ｓ５による測
距と合わせて４回の測距データを積算し、積算出力から
距離を演算して被写体までの距離を測定する（Ｓ９）。
この並行処理は、前記１１図に示すようにサブＣＰＵ７
０を設けているから可能となる。

【００９５】Ｓ８におけるピーク検出がＮＧの場合、Ｓ
９における測距データに基づいてレンズ１１ａを駆動す
る（Ｓ１０）。つまり、コントラスト方式による合焦が
うまくいかない場合は、三角測距による４回の測距デー
タ（６４回投光データ）に基づいて合焦を行うことにな
る。また、Ｓ８におけるピーク検出がＯＫの場合、更に
はＳ１０による合焦動作を行った後は、６４回投光デー
タによるフラッシュマチック演算を行う（Ｓ１１）。こ
れにより、被写体までの距離に応じてストロボの発光量
が最適に制御される。

【００９６】そして、１stレリーズがＯＮ状態のままで
（Ｓ１２）、更に２ndレリーズもＯＮとなった時点で
（Ｓ１３）、撮影を開始する（Ｓ１４）。Ｓ１２におい
て、１stレリーズがＯＦＦとなったら、スタートに戻
る。１stレリーズがＯＮで２ndレリーズがＯＦＦの場合
は、２ndレリーズがＯＮするまで待つ。

【００９７】このように本実施形態によれば、第１の実
施形態と同様に、アクティブ三角測距方式とコントラス
ト方式とを併用することにより、高速に且つ高精度に焦
点合わせを行うことができる。さらに、撮像用のＣＣＤ
１３の撮像出力からコントラスト方式による合焦を行う
ために、新たに撮像素子を設ける必要はなく、構成の簡
略化を図り得る。

【００９８】これらに加えて本実施形態では、複数回の
三角測距（１６回投光による合計４回の測距）で得られ
た出力信号を積算するので、Ｓ／Ｎの良好な出力信号に
基づいて高精度の距離信号を得ることができ、精度の高
いフラッシュマチック制御を行うことができる。また、
コントラスト方式による合焦がうまくいかない場合は、
複数回の三角測距で得られた高精度の距離信号に基づい
て合焦動作を行うことになるので、１回の三角測距によ
る場合よりも高精度に焦点合わせを行うことができる。
また、コントラスト方式による焦点調節手段に基づいて
レンズを駆動しているときに、複数回の赤外ビームを被
写体に照射してアクティブ三角測距を行うので、全体の
測距時間が長くなる等の不都合もない。

【００９９】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、種
々変形して実施することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、コ
ントラスト方式と三角測距アクティブ測距方式を併用し
て撮影レンズの合焦動作を行うことにより、高速に且つ
高精度に焦点調節を行うことができる。しかも、コント
ラスト方式に用いるセンサには電子カメラの撮像素子を
兼用するので、焦点調節のための構成が簡単になる。

【０１０１】また、アクティブ三角測距手段により１回
の測距動作で被写体に複数回赤外ビームを投射し、この
複数回の投射の結果得られた合成信号に基づいて被写体
距離を測定することにより、測距信号のＳ／Ｎを高くす
ることができる。さらに、アクティブ三角測距手段とし
て、光投射部の両サイドに配置された２つの受光素子の
出力信号に基づいて被写体距離を測定することにより、
スポット欠けの問題を解決することができる。

【０１０２】また、アクティブ三角測距手段として、被
写体が近距離にあるときに撮像素子の所定エリア内の画
像に対応する被写体に光を投射する近距離用光投射手段
と、被写体が遠距離にあるときに上記撮像素子の上記所
定エリア内の画像に対応する被写体に光を投射する遠距
離用光投射手段とを設けることにより、パララックスの
問題を解決すると共に、近距離から遠距離までの被写体
を高精度に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係わる電子カメラの要部構成
を示す図。

【図２】第１の実施形態における焦点調節機構の具体的
構成及びその動作原理を説明するための図。

【図３】第１の実施形態における焦点調節動作を示すフ
ローチャート。

【図４】第２の実施形態に係わる電子カメラにおける焦
点調節機構の具体的構成及びその動作原理を説明するた
めの図。

【図５】第２の実施形態における焦点調節機構の構成を
示す斜視図。

【図６】受光スポット像にスポット欠けが生じた場合の
問題を説明するための図。

【図７】第３の実施形態に係わる電子カメラにおけるア
クティブ三角測距部の基本構成を示す図。

【図８】第４の実施形態に係わる電子カメラの焦点調節
動作を示すフローチャート。

【図９】第５の実施形態に係わる電子カメラの焦点調節
動作を示すフローチャート。

【図１０】第６の実施形態に係わる電子カメラの焦点調
節動作を示すフローチャート。

【図１１】第７の実施形態に係わる電子カメラの要部構
成を示す図。

【図１２】第７の実施形態における焦点調節動作及びフ
ラッシュマチック制御を説明するためのフローチャー
ト。

【符号の説明】

１０…撮影レンズ １２…レンズ絞り １３…固体撮像素子（ＣＣＤ） １４…レンズ駆動手段 １５…ズーム駆動手段 １６…絞り制御手段 ２０…デジタルプロセス回路 ２１…コントラスト検出手段 ２２…輝度検出手段 ３０…測距手段 ３１…赤外ＬＥＤ ３２…位置検出素子（ＰＳＤ） ３４…投光レンズ ３５…受光レンズ ３８…アクティブ三角測距回路 ４１…システムコントローラ ４２…ストロボ発光手段 ４３…フラッシュマチック制御手段 ４４…ＬＣＤ ４５メモリカード ５０…被写体 ５１…投光スポット像 ５２…受光スポット像 ５３…アクティブ三角測距による合焦位置 ５４…山登りＡＦによる合焦位置 ５５…∞被写体合焦位置 ５６…コントラストカーブ ５７…コントラストピーク ６１…ＡＦ基板 ６２…筐体 ６５…パターンの付いた光 ６６…投光レンズ ６７…被写体像

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/232 Ｇ０３Ｂ 3/00 Ａ Ｆターム(参考） 2F112 AA06 AA07 BA05 BA06 BA07 CA02 CA12 DA21 DA26 DA28 FA03 FA21 FA33 FA45 2H011 AA03 BA14 BA31 BB02 BB04 2H051 AA00 BA47 BB20 BB24 BB25 CB23 CB29 CC03 CC04 CC06 CC12 CC17 DA02 DA28 EA29 FA48 FA50 5C022 AA13 AB15 AB23 AB24 AB29 AB30 AC54

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体像を結像するための撮影レンズと、 前記撮影レンズにより結像された被写体像を画像信号に
   変換するための撮像素子と、 被写体に光を投射し対象の被写体距離を測定するアクテ
   ィブ三角測距手段と、 前記撮像素子の所定エリア内の出力信号の高周波成分を
   用いて焦点調節を行うコントラスト方式による焦点調節
   手段と、 前記アクティブ三角測距手段の測距出力に基づいて前記
   撮影レンズを駆動した後に、前記コントラスト方式によ
   る焦点調節手段に基づいて前記撮影レンズを駆動して焦
   点調節を行う撮影レンズ駆動制御手段と、 を備えたことを特徴とする電子カメラの自動焦点調節装
   置。
2. 【請求項２】前記アクティブ三角測距手段は、１回の測
   距動作で被写体に複数回赤外ビームを投射し、複数回の
   投射の結果得られた合成信号に基づいて被写体距離を測
   定することを特徴とする請求項１記載の電子カメラの自
   動焦点調節装置。
3. 【請求項３】前記撮影レンズ駆動制御手段は、前記アク
   ティブ三角測距手段の測距出力に基づいて前記撮影レン
   ズを第１の駆動スピードで駆動した後に、前記コントラ
   スト方式による焦点調節手段に基づいて前記撮影レンズ
   を第１のスピードより遅い第２のスピードで駆動するこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子カメラの自動焦点調
   節装置。
4. 【請求項４】前記アクティブ三角測距手段は、光投射部
   の両サイドに配置された２つの受光素子の出力信号に基
   づいて被写体距離を測定するものであることを特徴とす
   る請求項１記載の電子カメラの自動焦点調節装置。
5. 【請求項５】前記アクティブ三角測距手段は、被写体が
   近距離にあるときに前記撮像素子の所定エリア内の画像
   に対応する被写体に光を投射する近距離用光投射手段
   と、被写体が遠距離にあるときに前記撮像素子の所定エ
   リア内の画像に対応する被写体に光を投射する遠距離用
   光投射手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の
   電子カメラの自動焦点調節装置。