JP2737388B2 - 電子カメラのオートフォーカス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子カメラのオートフォーカス装置に係り、
特に映像信号に基づいて合焦・非合焦を判断し、フォー
カスレンズのピント合わせを行う電子カメラのオートフ
ォーカス装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、固体撮像素子（CCD）などを用いたムービーカ
メラ、電子スチルカメラ等の電子カメラにおいては、超
小型化、高画質化が図られている。

CCDの小型化に伴い、焦点距離が短くなり、被写界深
度が深くなる一方、撮像面の小型化、高画質化に伴って
最小許容錯乱円も小さくなり、より正確な合焦制御が必
要となっている。

また、倍率も一定に保つオートズームや、撮影距離に
応じて絞りを変えるフラッシュマチック等の機能のため
に、撮影距離の算出も高精度が必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ムービーカメラでは、映像信号に基づいて
合焦判断の評価値を求め、この評価値が最大になるよう
にレンズを移動させて合焦点を検出するコントラス法が
用いられているが、このコントラスト法は、像の最良の
合焦域をさがすには好適であるが、映像信号のみから得
られる情報では直ちに前ピンか後ピンかの判断ができ
ず、その結果、フォーカスレンズ等を任意の方向に移動
させて評価値の増減を検出し、これにより合焦方向を決
定してフォーカスレンズを合焦方向に移動させるように
しているため、速い合焦制御ができないという問題があ
る。

また、上記コントラス法でピント合わせを行ったフォ
ーカスレンズの位置から撮影距離を求めることができる
が、この場合、前述したように焦点距離が短いので被写
界深度が深く、また絞り値によっても深度が変化するた
め、正確な撮影距離を算出することは困難である。

一方、一般のコンパクトカメラのような外部に測距装
置をもつものは、有効基線長を長くとることができるた
め、高精度な測距が可能であるが、この距離情報に基づ
いてフォーカスレンズを制御する場合には、フォーカス
レンズ位置を正確に検出するエンコーダが必要となり、
またエンコーダとフォーカスレンズとの関係も高精度に
保たねばならず、コストアップを招き、また接近撮影領
域ではパララックスの問題もある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、映
像信号を用いてピント合わせを行う際に、速い合焦制御
ができ、且つ高精度な測距も可能な電子カメラのオート
フォーカス装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、前記目的を達成する為に、撮影レンズのフ
ォーカスレンズを光軸方向に電動で移動させるフォーカ
スレンズ駆動手段と、前記フォーカスレンズの移動位置
を検出するフォーカスレンズ位置検出手段と、電子カメ
ラの撮像素子から得られる映像信号に基づいて合焦判断
の基準となる評価値を生成する評価値生成手段と、測距
法により撮影距離を測定する外部測距手段と、前記フォ
ーカスレンズ位置検出手段によって検出したフォーカス
レンズ位置に基づいて撮影距離を算出する演算手段と、
前記評価値生成手段によって生成される評価値が最大に
なるように前記フォーカスレンズをフォーカスレンズ駆
動手段を介して移動させる制御手段であって、前記評価
値生成手段からの評価値が所定の閾値を越えている場
合、又は前記外部測距手段によって測距された撮影距離
が、外部測距手段と撮影レンズとのパララックスによっ
て正確な測距ができない所定の近接撮影領域の場合に
は、前記評価値生成手段からの評価値のみに基づいて該
評価値が最大になるように前記フォーカスレンズをフォ
ーカスレンズ駆動手段を介して移動させ、前記評価値生
成手段からの評価値が所定の閾値以下の場合で、且つ前
記外部測距手段によって測距された撮影距離が、前記所
定の近接撮影領域以外の場合には、前記演算手段によっ
て算出された現在のフォーカスレンズ位置に対応する撮
影距離が前記外部測距手段によって測距された撮影距離
に近づくように、前記フォーカスレンズの移動方向を決
定して山登り制御する制御手段と、を備えたことを特徴
とする。

〔作用〕

本発明によれば、映像信号に基づいて合焦判断の評価
値を生成し、この評価値が最大となるように合焦点を検
出するコントラスト法を用いることにより像の最良の合
焦域をさがすことができ、また外部測距手段を併用する
ことにより正確な撮影距離を測距できるようにしてい
る。そして、合焦判定の評価値が所定の閾値以下の場合
には、現在のフォーカスレンズ位置から換算した撮影距
離が前記測距した撮影距離に近づくようにフォーカスレ
ンズの移動方向を決定し、これにより速い合焦制御を可
能にしている。

〔実施例〕

以下添付図面に従って本発明に係る電子カメラのオー
トフォーカス装置の好ましい実施例を詳説する。

第１図は本発明に係るオートフォーカス装置を備えた
電子カメラの一実施例を示すブロック図である。

同図に示すように、撮影レンズ10はフロントレンズ10
A、変倍レンズ10B及びフォーカスレンズ10Dのリアフォ
ーカスタイプの４群ズームレンズである。被写体からの
光は、この撮影レンズ10及び光学ローパスフィルタ12を
介して固体撮像素子（CCD）14の撮像面に結像され、CCD
の各センサで光の強さに応じた量の信号電荷に変換され
る。このCCD14で変換された信号電荷は、順次読み出さ
れ、映像信号処理回路16に加えられる。

映像信号処理回路16は入力信号に白バランス調整、γ
補正等の信号処理を施したのち、映像信号をAF検出回路
18及び図示しない記録系に出力する。

AF検出回路18は高域BPFや積分回路等から成り、入力
する映像信号の輝度信号中の高周波成分のみを抽出して
積分し、これを合焦判定の評価として中央処理装置（CP
U）20に出力する。

一方、CPU20の他の入力には、撮影距離演算回路24及
び外部測距部30からそれぞれ第１及び第２の距離情報が
加えられている。

即ち、フォーカスレンズ位置検出部22はフォーカスレ
ンズ10Dの光軸方向の位置を検出し、この位置情報を撮
影距離演算回路24に出力する。

また、ズームエンコーダ26は、変倍レンズ10Bの移動
位置を検出し、この移動位置（ズーム位置）を示すズー
ム情報を撮影距離演算回路24に出力する。尚、変倍レン
ズ10Bのズーミングによるピントのズレは、フォーカス
レンズ10Dを移動させて補正するようにしている。

撮影距離演算回路24は上記フォーカスレンズ位置情報
及びズーム情報に基づいて撮影距離を換算し、前記第１
の距離情報をCPU20に出力する。

一方、外部測距部30は、三角位相差法によって撮影距
離を測定するもので、所定の基線長だけ離間した受光レ
ンズ32A、32Bと、ラインセンサ34と、受光レンズ32A、3
2Bを通過した被写体からの光を前記ラインセンサ34に導
くミラー33A、33B、33C、33Dと、測距回路36とから構成
されている。

被写体からの光は、受光レンズ32A、ミラー33A、33B
の受光光学系と、受光レンズ32B、ミラー33C、33Dの受
光光学系との２つの受光光学系を介してラインセンサ34
の図示しない２つの受光部で受光され、ここで光電変換
されて測距回路36に加えられる。

測距回路36はラインセンサ34の２つの受光部からの信
号に基づいて、被写体像の２つの受光パターンの位相差
を算出し、その算出した位相差から撮影距離を換算し、
撮影距離を示す第２の距離情報をCPU20に出力する。

次に、オートフォーカス時のCPU20の動作について説
明する。

CPU20はAF検出回路18から加えられる評価値を所定の
周期で入力している。この入力した評価値が所定の閾値
（例えば、合焦に近い状態の評価値）以下の場合には、
撮影距離演算回路24から加えられる第１の距離情報と、
外部測距部30から加えられる第２の距離情報に基づい
て、合焦点が現在のフォーカスレンズ位置より前にある
か後にあるかを判断する。即ち、第１の距離情報が第２
の距離情報に近づく方向に合焦点があると判断し、第１
の距離情報が第２の距離情報に近づくようにフォーカス
レンズ10Dの移動方向を決定する。そして、CPU20は駆動
回路40及びフォーカスモータ42を介してフォーカスレン
ズ10Dを上記決定した移動方向に高速で移動させる。

このようにしてフォーカスレンズ10Dが移動される
と、AF検出回路18から入力する評価値は徐々に大きくな
る。この評価値が一定レベル以上になると、CPU20は合
焦点が近いと判断してフォーカスモータ42のスピードを
低速に切り替え、フォーカスレンズ10Dのゆきすぎ量を
小さく押さえるように制御する。そして、合焦点を認識
した時点でフォーカスモータ42を逆転させてゆきすぎた
分だけフォーカスレンズ10Dを戻し、合焦点に戻ったと
ころでフォーカスモータ42を停止させる。このようにし
て、CPU20はフォーカスレンズ10Dをいわゆる山登り制御
し、評価値が最大となる位置で停止させる。

一方、評価値が前述した所定の閾値以上の場合には、
第１、第２の距離情報は使用せずに従来の合焦制御と同
様な動作を行う。即ち、任意の方向にフォーカスレンズ
10Dを移動させて評価値の増減を調べ、ある一定の増加
量を確認すると、その方向に合焦点があると判断し、ま
た減少を検出した場合には反対の方向に合焦点があるも
のと判断する。そして、合焦方向が決定されると、上記
と同様にして合焦点にフォーカスレンズ10Dを移動させ
る。

また、撮影レンズ10と外部測距部30とのパララックス
が問題となる近接撮影領域、即ち外部測距部30から入力
する第２の距離情報が所定の近接撮影領域（外部測距部
30と測距精度がパララックスによって低下する領域）の
場内には、CPU20は評価値が所定の閾値以下の場合でも
従来の合焦制御と同様な動作を行う。

更に、CPU20はオートズームモードが選択されている
場合には、外部測距部30から加えられる第２の距離情報
とズームエンコーダ26から得られるズーム情報に基づい
て、被写体の大きさを一定に保つように駆動回路44及び
ズームモータ46を介して変倍レンズ10Bを移動させる。

尚、本実施例では撮影レンズとして４群ズームレンズ
を用いた場合について説明したが、撮影レンズはこれに
限定されず、例えば変倍レンズによるピントのズレを補
正する補正レンズを有するズームレンズでもよい。但
し、このズームレンズの場合、ズーミングによるピント
のズレをフォーカスレンズを移動させて補正する必要が
ないため、レンズ位置から撮影距離を換算する場合に
は、フォーカスレンズ位置情報のみでよい。

また、外部測距手段は、本実施例の三角位相差法によ
る外部測距手段に限らず、赤外光を被写体に投光しその
反射光の受光位置に基づいて撮影距離を求めるものでも
よく、要は測距法で撮影距離を求めるものであればいか
なるものでもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る電子カメラのオート
フォーカス装置によれば、映像信号に基づいて生成され
る合焦判定のための評価値を用いて合焦制御する際に、
評価値が所定の閾値以下のときは、三角測距を行う外部
測距手段から得られる正確な撮影距離と、現在のレンズ
位置から換算される撮影距離とに基づいて合焦点のある
方向、即ちフォーカスレンズの移動すべき方向を決定す
るようにしたため、従来のように任意の方向にレンズを
移動させて評価値の増減に基づいて合焦点のある方向を
判別する場合に比べて速い合焦制御を行うことができ
る。

また、撮影レンズと外部測距手段とのパララックスに
よって外部測距手段が正確な撮影距離の測定ができない
近接撮影領域の場合には、評価値の大小にかかわらず従
来と同様の合焦制御を行い、レンズ移動方向を誤らない
ようにしている。

更に、外部測距手段によって正確な撮影距離を測定す
ることができ、この撮影距離は上記レンズの移動方向の
判別以外にも、オートズーム等の種々の制御に利用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るオートフォーカス装置を備えた電
子カメラの一実施例を示すブロック図である。 10……撮影レンズ、10D……フォーカスレンズ、 14……固体撮像素子（CCD） 16……映像信号処理回路、18……AF検出回路、 20……中央処理装置（CPU）、 22……フォーカスレンズ位置検出器、 24……撮影距離演算回路、30……外部測距部、 32A、32B……受光レンズ、 34……ラインセンサ、36……測距回路、 40……駆動回路、42……フォーカスモータ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影レンズのフォーカスレンズを光軸方向
   に電動で移動させるフォーカスレンズ駆動手段と、 前記フォーカスレンズの移動位置を検出するフォーカス
   レンズ位置検出手段と、 電子カメラの撮像素子から得られる映像信号に基づいて
   合焦判断の基準となる評価値を生成する評価値生成手段
   と、 測距法により撮影距離を測定する外部測距手段と、 前記フォーカスレンズ位置検出手段によって検出したフ
   ォーカスレンズ位置に基づいて撮影距離を算出する演算
   手段と、 前記評価値生成手段によって生成される評価値が最大に
   なるように前記フォーカスレンズをフォーカスレンズ駆
   動手段を介して移動させる制御手段であって、 前記評価値生成手段からの評価値が所定の閾値を越えて
   いる場合、又は前記外部測距手段によって測距された撮
   影距離が、外部測距手段と撮影レンズとのパララックス
   によって正確な測距ができない所定の近接撮影領域の場
   合には、前記評価値生成手段からの評価値のみに基づい
   て該評価値が最大になるように前記フォーカスレンズを
   フォーカスレンズ駆動手段を介して移動させ、 前記評価値生成手段からの評価値が所定の閾値以下の場
   合で、且つ前記外部測距手段によって測距された撮影距
   離が、前記所定の近接撮影領域以外の場合には、前記演
   算手段によって算出された現在のフォーカスレンズ位置
   に対応する撮影距離が前記外部測距手段によって測距さ
   れた撮影距離に近づくように、前記フォーカスレンズの
   移動方向を決定して山登り制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする電子カメラのオートフォーカ
   ス装置。