JP3607509B2 - オートフォーカス装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オートフォーカス装置に関し、詳細には、デジタルカメラやデジタルビデオカメラに使用されるオートフォーカス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、オートフォーカス装置として種々の方式が提案されている。例えば、一眼レフタイプの銀塩カメラにおいては、位相差検出方式の自動焦点調整（ＡＦ）機能が多くの機種に使用されている。
【０００３】
この位相差検出方式のＡＦシステムは、ＡＦセンサの出力が、合焦状態、前ピン状態、後ピン状態によって２像の間隔が異なり、その像間隔が合焦状態のときの間隔となるようにレンズを移動させてピント合わせをする。そして、そのレンズの移動量、つまり像面の移動量は２像の間隔から計算して求める。
【０００４】
この位相差検出方式では、被写体輝度が低コントラストの場合には、カメラに内蔵されたストロボを発光させて、その反射光により被写体に関する位相差検出を行う。位相差検出では１回センサ出力で合焦させることが可能であり、上記低輝度、低コントラスト時のストロボ発光も一回で行うことが可能である。
【０００５】
これに対して、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどでは、ＣＣＤなどの撮像素子から得られる輝度信号の高周波成分が最大となるレンズ位置を合焦位置とする、いわゆる山登りＡＦを用いている。
【０００６】
上記山登りＡＦを使用したオートフォーカス装置としては、例えば、特開平５−２６８５０５号公報に記載されたものがある。かかる公開公報に記載されたオートフォーカス装置は、被写体に向けて発光する発光手段と、該被写体からの反射光を受光する受光部と、該発光手段の発光量を可変させる発光量可変手段と、ＡＦ演算するＡＦ演算手段と、被写体からの反射光を受光するレンズと、前記レンズを移動させるレンズ移動手段と、各構成要素を制御する制御手段とを備え、該制御部は、前記ＡＦ演算手段が飽和しないように制御するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、フォーカスレンズを順次遠距離側に移動させながら、この距離の変化に見合うようにストロボの駆動時間を順次増加させてストロボの発光量を増加させる方向ではＡＦが遅い場合には良好であるが、ＡＦ評価値が輝度信号を用いて演算されるため、輝度信号が大きくなることによってＡＦ評価値が大きくなり、フォーカスレンズの合焦位置がサンプリングしたＡＦ評価値のピークとはならないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、被写体が低輝度・低反射率・低コントラストの場合でも、高速・高精度な合焦動作が可能なオートフォーカス装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１に係るオートフォーカス装置は、フォーカスレンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、前記画像データをＡ／Ｄ変換してデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル画像データの輝度データの高周波成分を積分して得られるＡＦ評価値を出力するＡＦ評価手段と、前記フォーカスレンズ系の位置を移動させながら前記ＡＦ評価手段により得られたＡＦ評価値をサンプリングするサンプリング手段と、ストロボ光を発する発光手段と、前記サンプリング手段の前記ＡＦ評価値のサンプリング結果により合焦を判定し、前記フォーカスレンズ系を合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段とを備え、前記ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて前記ストロボ光を発光させ、各ストロボ発光の発光量を略等光量とし、前記ＡＦ評価値のサンプリング回数分、必要とする発光量でストロボ発光が可能か否か判断し、可能でないと判断した場合には、ストロボ光の発光量を低減させ、もしくはＡＦ評価値のサンプリング回数を減少させるものである。
【００１０】
また、請求項２に係るオートフォーカス装置は、請求項１に係るオートフォーカス装置において、前記ＡＦ評価値のサンプリング範囲を、ストロボ光が到達する範囲としたものである。
【００１１】
また、請求項３に係るオートフォーカス装置は、請求項１に係るオートフォーカス装置において、前記ＡＦ評価値を得るためのストロボ発光と赤目低減のためのためのストロボ発光とを兼用したものである。
【００１２】
また、請求項４に係るオートフォーカス装置は、請求項１に係るオートフォーカス装置において、さらに、前記デジタル画像データの輝度データに応じたＡＥ評価値を算出するＡＥ評価手段を備え、前記ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値に基づき、前記ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて前記ストロボ光を発光させる際の発光量を決定するものである。
【００１４】
また、請求項５に係るオートフォーカス装置は、請求項１に係るオートフォーカス装置において、さらに、前記デジタル画像データの輝度データに応じたＡＥ評価値を算出するＡＥ評価手段を備え、ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値と、ストロボ光を発しないで取得したＡＥ評価値とを比較し、両者が異ならない場合には、ストロボ発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しないものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係るオートフォーカス装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態に係るオートフォーカス装置を適用したデジタルカメラの構成図である。同図において，１００はデジタルカメラを示しており、デジタルカメラ１００は、レンズ系１０１，絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２，ＣＣＤ１０３，ＣＤＳ回路１０４，可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）１０５，Ａ／Ｄ変換器１０６，ＩＰＰ１０７，ＤＣＴ１０８，コーダー１０９，ＭＣＣ１１０，ＤＲＡＭ１１１，ＰＣカードインタフェース１１２，ＣＰＵ１２１，表示部１２２，操作部１２３，ＳＧ（制御信号生成）部１２６，ＣＰＵ１２１の制御により発光を行うストロボ装置１２７，バッテリ１２８、ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９、ＥＥＰＲＯＭ１３０、フォーカスドライバ１３１、パルスモータ１３２，ズームドライバ１３３，パルスモータ１３４、モータドライバ１３５を具備して構成されている。また，ＰＣカードインタフェース１１２を介して着脱可能なＰＣカード１５０が接続されている。
【００１７】
レンズユニットは，レンズ１０１系，絞り・フィルター部等を含むメカ機構１０２からなり，メカ機構１０２のメカニカルシャッタは２つのフィールドの同時露光を行う。レンズ系１０１は、例えば、バリフォーカルレンズからなり、フォーカスレンズ系１０１ａとズームレンズ系１０１ｂとで構成されている。
【００１８】
フォーカスドライバ１３１は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、フォーカスパルスモータ１３２を駆動して、フォーカスレンズ系１０１ａを光軸方向に移動させる。ズームドライバ１３２は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従って、ズームパルスモータ１３４を駆動して、ズームレンズ系１０１ｂを光軸方向に移動させる。また、モータドライバ１３５は、ＣＰＵ１２１から供給される制御信号に従ってメカ機構１０２を駆動し、例えば、絞りの絞り値を設定する。
【００１９】
ＣＣＤ（電荷結合素子）１０３は，レンズユニットを介して入力した映像を電気信号（アナログ画像データ）に変換する。ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路１０４は，ＣＣＤ型撮像素子に対する低雑音化のための回路である。
【００２０】
また，ＡＧＣアンプ１０５は，ＣＤＳ回路１０４で相関２重サンプリングされた信号のレベルを補正する。なお、ＡＧＣアンプ１０５のゲインは、ＣＰＵ１２１により、ＣＰＵ１２１が内蔵するＤ／Ａ変換器を介して設定データ（コントロール電圧）がＡＧＣアンプ１０５に設定されることにより設定される。さらにＡ／Ｄ変換器１０６は，ＡＧＣアンプ１０５を介して入力したＣＣＤ１０３からのアナログ画像データをデジタル画像データに変換する。すなわち，ＣＣＤ１０３の出力信号は，ＣＤＳ回路１０４およびＡＧＣアンプ１０５を介し，またＡ／Ｄ変換器１０６により，最適なサンプリング周波数（例えば，ＮＴＳＣ信号のサブキャリア周波数の整数倍）にてデジタル信号に変換される。
【００２１】
また，デジタル信号処理部であるＩＰＰ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｅ−Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ ）１０７，ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ ）１０８，およびコーダー（Ｈｕｆｆｍａｎ Ｅｎｃｏｄｅｒ／Ｄｅｃｏｄｅｒ ）１０９は，Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データについて，色差（Ｃｂ，Ｃｒ）と輝度（Ｙ）に分けて各種処理，補正および画像圧縮／伸長のためのデータ処理を施す。
【００２２】
さらに，ＭＣＣ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）１１０は，圧縮処理された画像を一旦蓄えてＰＣカードインタフェース１１２を介してＰＣカード１５０への記録，或いはＰＣカード１５０からの読み出しを行う。
【００２３】
ＣＰＵ１２１は，ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭを作業領域として使用して、操作部１２３からの指示，或いは図示しないリモコン等の外部動作指示に従い，上記デジタルカメラ内部の全動作を制御する。具体的には、ＣＰＵ１２１は，撮像動作、自動露出（ＡＥ）動作、自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）調整動作や、ＡＦ動作等の制御を行う。
【００２４】
また，カメラ電源はバッテリ１２８，例えば，ＮｉＣｄ，ニッケル水素，リチウム電池等から，ＤＣ−ＤＣコンバータ１２９に入力され，当該デジタルカメラ内部に供給される。
【００２５】
表示部１２２は，ＬＣＤ，ＬＥＤ，ＥＬ等で実現されており，撮影したデジタル画像データや，伸長処理された記録画像データ等の表示を行う。操作部１２３は，機能選択，撮影指示，およびその他の各種設定を外部から行うためのボタンを備えている。ＥＥＰＲＯＭ１３０には、ＣＰＵ１２１がデジタルカメラの動作を制御する際に使用する調整データ等が書き込まれている。
【００２６】
上記したデジタルカメラ１００（ＣＰＵ１２１）は、被写体を撮像して得られる画像データをＰＣカード１５０に記録する記録モードと、ＰＣカード１５０に記録された画像データを表示する表示モードと、撮像した画像データを表示部１２２に直接表示するモニタリングモード等を備えている。
【００２７】
図２はストロボ装置１２７の構成例を示す図である。ストロボ装置１２７は、同図に示す如く、ＣＰＵ１２１の充電信号に基づきメインコンデンサＭＣを充電するストロボ充電回路２０１，ストロボ充電回路２０１から出力される電圧により充電されるメインコンデンサＭＣ，ＣＰＵ１２１がメインコンデンサＭＣに充電される充電電圧を検出するための分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２、メインコンデンサＭＣの充電電圧に基づきＩＧＢＴでスイッチングされてストロボ光を発する発光管Ｘｅ、ゲート駆動回路２０２によりＯＮ・ＯＦＦされ発光管ＸｅをスイッチングするＩＧＢＴ、ＣＰＵ１２１の発光タイミング信号に基づきＩＧＢＴをＯＮ・ＯＦＦするゲート駆動回路２０２等を備えている。
【００２８】
ＣＰＵ１２１は、ストロボ発光が必要な場合に、ストロボ充電回路２０１に充電信号を送りメインコンデンサＭＣを充電させる。このメインコンデンサＭＣの充電電圧は分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２を介してＣＰＵ１２１で検出され、ＣＰＵ１２１は所定の電圧に達するとメインコンデンサＭＣの充電を終了させる。また、ＣＰＵ１２１は、ゲート駆動回路２０２に発光タイミング信号を送出し、これに応じてゲート駆動回路２０２はＩＧＢＴを介して発光管Ｘｅを発光させる。これにより、被写体にはストロボ光が照射される。すなわち、発光管ＸｅはＣＰＵ１２１の発光タイミング信号に応じて発光することになる。
【００２９】
図３は、上記ＩＰＰ１０７の具体的構成の一例を示す図である。ＩＰＰ１０７は、図３に示す如く、Ａ／Ｄ変換器１０６から入力したデジタル画像データをＲ・Ｇ・Ｂの各色成分に分離する色分離部１０７１と、分離されたＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補間する信号補間部１０７２と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データの黒レベルを調整するペデスタル調整部１０７３と、Ｒ，Ｂの各画像データの白レベルを調整するホワイトバランス調整部１０７４と、ＣＰＵ１２１により設定されたゲインでＲ・Ｇ・Ｂの各画像データを補正するデジタルゲイン調整部１０７５と、Ｒ・Ｇ・Ｂの各画像データのγ変換を行うガンマ変換部１０７６と、ＲＧＢの画像データを色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに分離するマトリックス部１０７７と、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）と輝度信号（Ｙ）とに基づいてビデオ信号を作成し表示部１２２に出力するビデオ信号処理部１０７８と、を備えている。
【００３０】
さらに、ＩＰＰ１０７は、ペデスタル調整部１０７３によるペデスタル調整後の画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０７９と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）の所定周波数成分のみを通過させるＢＰＦ１０８０と、ＢＰＦ１０８０を通過した輝度データ（Ｙ）の積分値をＡＦ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＦ評価値回路１０８１と、Ｙ演算部１０７９で検出した輝度データ（Ｙ）に応じたデジタルカウント値をＡＥ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＥ評価値回路１０８２と、デジタルゲイン調整部１０７５によるゲイン調整後のＲ・Ｇ・Ｂの各画像データの輝度データ（Ｙ）を検出するＹ演算部１０８３と、Ｙ演算部１０８３で検出した各色の輝度データ（Ｙ）をそれぞれカウントして各色のＡＷＢ評価値としてＣＰＵ１２１に出力するＡＷＢ評価値回路１０８４と、ＣＰＵ１２１とのインターフェースであるＣＰＵＩ／Ｆ１０８５と、およびＤＣＴ１０８とのインターフェースであるＤＣＴＩ／Ｆ１０８６等を備えている。
【００３１】
つぎに、ＡＦ制御について説明する。ＡＦ制御においては、シャッタ速度およびゲインが設定された後、フォーカスパルスモータ１３２が１Ｖｄ期間に規定パルス駆動される。この規定パルス駆動の間に、ＩＰＰ１０７内で得られたデジタル映像信号が処理されて輝度信号が得られる。この輝度信号の高周波成分を積分してＡＦ評価値が求められ、このＡＦ評価値のピークが合焦位置となる。
【００３２】
ズーム制御においては、現在のフォーカス位置が後述する設定値「ｆｐ ｆａｒ ｃａｌｃ」（無限）から設定値「ｆｐ ｎｅａｒ ｃａｌｃ」（至近；約０．２ｍ）までのどの位置（距離）にあるかを比で求められる。フォーカス位置は、ズーム駆動に併せてそのズームポイントでの「ｆｐ ｆａｒ ｄｅｆ」と「ｆｐ ｎｅａｒ ｄｅｆ」から同じ比になるフォーカス位置に駆動され、バリフォーカルレンズのズームによるピントずれが補正される。
【００３３】
つぎに、ＡＦのための調整値である各設定値について説明する。図４は設定値を説明する図である。オートフォーカスでは、図４に示した如く、００〜０８までの９ズームステップ（ポジション）のバリフォーカルレンズを用いて行われるものとする。また、撮影距離範囲は、無限から約０．２ｍであるが、ワイドのみ約０．０１ｍとする。
【００３４】
図４に示したテーブルには、各ズームステップに対して６種類の設定値として「ｃｃｄａｆ ｄｒｖ ｄａｔａ」，「ｆｐ ｆａｒ ｄｅｆ」，「ｆｐ ｎｅａｒ ｄｅｆ」，「ｆｐ ｆａｒ ｃａｌｃ」，「ｆｐ ｎｅａｒ ｃａｌｃ」，「ｎｍｌ ｓｍｐ」が対応付けられている。なお、図４中の各設定値は１６進表示とする。
【００３５】
ここで、「ｃｃｄａｆ ｄｒｖ ｄａｔａ」は、ＡＦ評価値をサンプリングするときの各サンプリングのフォーカスレンズ系の移動量（パルス数）を示す。「ｆｐ ｆａｒ ｄｅｆ」は、各ズームステップでのＡＦ評価値サンプリングスタート位置を示し、フォーカス繰り出しパルス数「ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ」の位置を基準とした差分がデータとして入力されている。
【００３６】
「ｆｐ ｎｅａｒ ｄｅｆ」は、各ズームステップでのＡＦ評価値サンプリングエンド位置を示し、フォーカス繰り出しパルス数「ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ」の位置を基準とした差分がデータとして入力されている。「ｆｐ ｆａｒ ｃａｌｃ」は、各ズームステップでの無限位置を示し、フォーカス繰り出しパルス数「ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ」の位置を基準とした差分がデータとして入力されている。
【００３７】
「ｆｐ ｎｅａｒ ｃａｌｃ」は、各ズームステップでの０．２ｍ位置を示し、フォーカス繰り出しパルス数「ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ」の位置を基準とした差分がデータとして入力されている。「ｎｍｌ ｓｍｐ」は、ＡＦ評価値のサンプリング結果によらずに必ずＡＦ評価値のサンプリングを実行する全域サンプリングフォーカスレンズ系移動を行うサンプリング数を示している。
【００３８】
なお、「ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ」とは、フォーカスの無限側目メカ端からワイドのＡＦ評価値サンプリングスタートまでのフォーカス繰り出しパルス数を示している。
【００３９】
続いて、動作について説明する。図５はオートフォーカス動作を行うための設定動作を説明するフローチャートであり、図６はオートフォーカス動作を説明するフローチャートである。
【００４０】
図６において、ｆｐ ｆａｒ ｉｎｉｔ＝フォーカス繰り出しパルス数（ｆｐｉｎｆ ｄｅｆ）−ＡＦ評価値サンプリングスタート位置（ｆｐ ｆａｒ ｄｅｆ［ｚｏｏｍ］）、ｆｐ ｎｅａｒ ｉｎｉｔ＝フォーカス繰り出しパルス数（ｆｐ ｉｎｆ ｄｅｆ）＋ＡＦ評価値サンプリングエンド位置（ｆｐ ｎｅａｒ ｄｅｆ［ｚｏｏｍ］）、ｆｐ ｈｏｍｅ＝（ｆｐ ｆａｒ ｉｎｉｔ）−（ｆｐ ｈｏｍｅ ｄｅｆ）、そして、ｎｍｌ ｓｍｐ ｄｅｆ＝ｎｍｌ ｓｍｐ［ｚｏｏｍ］である。ここで、ｚｏｏｍは９ズームステップのポジションで、ｚｏｏｍ＝０のときに、「ワイド」となり、ｚｏｏｍ＝４のときに、「ミーン」となり、ｚｏｏｍ＝８のときに、「テレ」となる。
【００４１】
図６に示した動作では、まず、ズーム位置とズーム駆動パルス数とを合わせてズームリセットが行われた後、フォーカス位置とフォーカス駆動パルス数とを合わせてフォーカスリセットが行われる。ズームリセット，フォーカスリセットはそれぞれメカ端にまで駆動することで実施される。
【００４２】
メカ端に駆動する以上のパルス数で駆動した後の位置は規定のパルス数位置として決定される。ここで、フォーカスの場合には、ｎｅａｒ側のメカ端でｆｐ ｍａｘ＝２０５パルスとなる。また、メカ端に駆動するときの最後のパルス出力のデータは、ｆｐ ｈｏｍｅ ｓｔａｔｅとして調整時に設定される。続いて、フォーカスが常焦点位置（約２．５ｍ）に設定され、さらにズームが実施される。
【００４３】
続いて図５に示した動作が開始される。図５に示した動作モードは、オートフォーカスモードである。オートフォーカスの場合には、まずＡＦ初期設定（ｃｃｄａｆ ｉｎｉｔ ｓｅｔ）が実行され（ステップＳ１）、第１レリーズが操作される。このとき、設定されているズームポイントでの常焦点位置（約２．５ｍ）を調整値から計算し、ＡＦ作動する。続いて、ＡＦ用ＡＥの設定（ｃｃｄａｆ
ａｅ ｓｅｔ）が行われる（ステップＳ２）。
【００４４】
そして、処理がステップＳ３へ移行すると、フォーカスをホームポジションＨＰ（ｆｐ ｈｏｍｅ）に駆動する。続くステップＳ４では、フォーカスが初期位置ＩＮＩＴ（ｆｐ ｆａｒ ｉｎｉｔ）へ駆動される。このように、フォーカスがホームポジションＨＰから初期位置ＩＮＩＴへ駆動されることで、バックラッシュ（ｆｐ ｂ ｒａｓｈ＝８（パルス））を取り除くことができる。
【００４５】
そして、処理はステップＳ５へ移行する。ＡＦ評価値サンプリング時のフォーカス駆動が垂直同期信号Ｖｄに同期して行われる。その際、フォーカスは各サンプリングのフォーカスレンズ系の移動量（ｃｃｄａｆ ｄｒｖ ｄａｔａ）分ずつ駆動する。このとき、フォーカスの駆動は、ＡＦ評価値の値（ピークなどの情報）に関係なく、ｎｅａｒ位置（ｎｍｌ ｓｍｐ分のＡＦ評価値をサンプリングするまでで、フォーカスの駆動量としては、（ｃｃｄａｆ ｄｒｖ ｄａｔａ）＊（ｎｍｌ ｓｍｐ）となる）まで行われる。これは通常の撮影距離範囲内（無限から約０．５ｍ）である。
【００４６】
ここでは、通常の撮影距離範囲内でサンプリングしたＡＦ評価値からピーク位置やＡＦ評価値の増減データなどが計算され、通常の撮影距離範囲内に合焦位置があるかの判定が下される。マクロの撮影距離範囲内で合焦を行う場合にも、フォーカスレンズは合焦位置からバックラッシュを取り除く位置までフォーカスを駆動後に合焦位置に駆動される。
【００４７】
この後、処理はステップＳ６へ移行する。ステップＳ６において、通常の撮影距離範囲内に合焦位置がある場合、ＡＦ評価値のサンプリングが中止され、合焦位置からバックラッシュを取り除く位置までフォーカスが駆動された後に、フォーカスが合焦位置に駆動される。
【００４８】
また、通常の撮影距離範囲内に合焦位置がない場合、マクロの撮影距離範囲内（約０．５ｍから約０．２ｍ）のＡＦ評価値のサンプリングが実施される（マクロ；ｆｐ ｎｅａｒ ｉｎｉｔまで）。ただし、マクロの撮影距離範囲内では、ピークを検出した時点でＡＦ評価値のサンプリングが中止される。
【００４９】
この後、処理はステップＳ７へ移行する。ステップＳ７においてフォーカスの駆動がオフ（ｆｃｓｍ ｏｆｆ）されることで、本処理が終了する。
【００５０】
つぎに、ズーム位置とフォーカス位置との関係について説明する。図７はフォーカス位置調整用のＺＦテーブルを示す図、図８は図７のＺＦ（ズームフォーカス）テーブルをグラフ化して示す図である。
【００５１】
ＺＦテーブルは、ズーム位置に対するフォーカス位置を調整するときに使用されるものである。図７に示したＺＦテーブルは、Ｎｏ．０，Ｎｏ．１，Ｎｏ．２の３例を示している。いずれの例も、無限と至近（例えば２０ｃｍ）の２基準に対してワイド（Ｗ）端…ミーン（Ｍ）…テレ（Ｔ）端までの間で９つのポジションが割り当てられる。各ポジションには、パルス数ＺＰと調整値（ｆ（ｍｍ））とが対応付けられる。このＺＦテーブルはＲＯＭなどに記憶保持される。
【００５２】
図８において、Ｎｏ．０のグラフとして無限基準Ａ０−１と至近基準Ｂ０−１とが示され、Ｎｏ．１のグラフとして無限基準Ａ１−１と至近基準Ｂ１−１とが示され、Ｎｏ．２のグラフとして無限基準Ａ２−１と至近基準Ｂ２−１とが示されている。以上のグラフから、無限を基準とする場合よりも至近を基準とした場合の方がパルス数が低くなる。
【００５３】
つぎに、ドライバについて詳述する。図９はズームパルスモータ１３２およびフォーカスパルスモータ１３４のドライバ（フォーカスドライバ１３１とズームドライバ１３３）を示す回路図、図１０はパルスモータ駆動ＩＣの真理値表を示す図である。図９において、フォーカスドライバ１３１とズームドライバ１３３とは、図１０に示した真理値表に従って入出力の関係を規定する。
【００５４】
図１０に示した真理値表に従えば、図９に示すフォーカスドライバ１３１およびズームドライバ１３３は、自回路のイネーブル信号を“Ｌ”（ロー）としている場合には、入力（ＩＮ１，２）はなく、待機状態となることから、出力（ＯＵＴ１，２，３，４）はオフとなる。一方、イネーブル信号を“Ｈ”（ハイ）としている場合には、入力のＩＮ１とＩＮ２との論理関係から、駆動して出力のＯＵＴ１〜４が２相励磁の変化を生じる出力となる。
【００５５】
つぎに、ストロボを発光を伴うＡＦ動作に関し、動作例１〜動作例６について説明する。ストロボ発光を伴うＡＦ動作は、被写体が低輝度時、低反射率・低コントラスト等の場合に有効となる。
【００５６】
（動作例１）
動作例１を図１１を参照して説明する。図１１は、動作例１を説明するためのタイミングチャートを示し、同図（ａ）は垂直同期信号（ＶＤ）、同図（ｂ）はＡＦ評価値のサンプリングタイミング（画像取込タイミング）、同図（ｃ）はパルスモータの駆動パルス（レンズ系１０１の駆動タイミング）、同図（ｄ）はストロボ装置１２７のストロボ発光タイミングを示す。
【００５７】
動作例１では、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ光を発光させ、各回のストロボ発光量を可能な限り等光量とする場合を示す。
【００５８】
まず、ＣＰＵ１２１は、同図（ｃ）に示すタイミングでパルスモータ（フォーカスパルスモータ１３２，ズームパルスモータ１３４）を駆動して、レンズ系１０１（フォーカスレンズ系１０１ａ、ズームレンズ系１０１ｂ）を駆動する。また、ＣＰＵ１２１は、レンズ系１０１を駆動しながら、同図（ｂ）に示すタイミングで画像の取込を行い上記した方法でＡＦ評価値を演算する。
【００５９】
そして、ＣＰＵ１２１は、画像の取込前のＣＣＤ積分中に、同図（ｄ）に示すタイミング、すなわちＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ装置１２７の発光管Ｘｅを発光させストロボ発光させる。その際、ＣＰＵ１２１は、上記した如く、ストロボ装置１２７（図２参照）のメインコンデンサＭＣの充電電圧とＩＧＢＴのオン時間（発光時間）により発光管Ｘｅの発光量を制御し、各回のストロボ発光量が可及的に等光量となるように発光制御する。そして、サンプリングしたＡＦ評価値に基づき合焦位置を決定し、レンズ系１０１を合焦位置に移動させる。
【００６０】
以上説明したように、動作例１によれば、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボを発光させ、各回のストロボ発光量を可及的に等光量となるようにしたので、各ＡＦ評価値のサンプリングの際に被写体から同じ反射光量をＣＣＤ１０３で受光でき、被写体が低輝度・低反射率・低コントラスト等であっても、高精度に合焦位置を特定することが可能となる。
【００６１】
（動作例２）
動作例２を説明する。動作例２ではストロボ光が届く範囲内でＡＦ評価値のサンプリングを行う場合を示す。
【００６２】
まず、ＣＰＵ１２１は、ストロボ光が届く到達最大距離（例えば、３ｍ）を決定する。なお、ストロボ光の到達最大距離は、レンズ系１００のＦ値、ＣＣＤ１０３の感度、ＡＧＣアンプ１０５のゲイン等に基づいて決定される。また、パルスモータの駆動パルス数により、各焦点距離（ズーム位置）での撮影距離（フォーカス位置）が検出もしくは設定される。
【００６３】
ＣＰＵ１２１は、最至近距離（ストロボ調光最短撮影距離でも良い）から上記到達最大距離までレンズ系１００を移動させ、ＡＦ評価値をサンプリングすると共に、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ装置１２７の発光管Ｘｅを発光させストロボ発光させる。その際、ＣＰＵ１２１は、動作例１と同様に、ストロボ装置１２７（図２参照）のメインコンデンサＭＣの充電電圧とＩＧＢＴのオン時間（発光時間）により発光管Ｘｅの発光量を制御し、各回のストロボ発光量が可及的に等光量となるように発光制御する。そして、サンプリングしたＡＦ評価値に基づき合焦位置を決定し、レンズ系１０１を合焦位置に移動させる。
【００６４】
また、動作例２では、ストロボ光が届く範囲内（撮影可能範囲内）でＡＦ評価値のサンプリングおよびストロボ発光を行うこととしたので、ＡＦ評価値をサンプリングするエリアおよびストロボ発光回数を少なくすることができ、ＡＦ動作の実行時間を短縮できると共に低消費電力化が可能となる。また、１回のＡＦ評価値のサンプリングあたりのストロボ発光量を多くでき、反射率の低い被写体でも合焦可能となる。
【００６５】
（動作例３）
動作例３を図１２を参照して説明する。図１２は動作例３を説明するためのタイミングチャートであり、ストロボ発光タイミングを示している。動作例３では、ＡＦ評価値の取得目的および赤目低減目的でストロボ発光を兼用する場合を示す。
【００６６】
まず、ＣＰＵ１２１は、レンズ系１０１を駆動しながら、ＡＦ評価値のサンプリングを行い、そして、画像の取込前のＣＣＤ積分中に、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて、ＣＰＵ１２１はストロボ装置１２７の発光管Ｘｅを発光させストロボ発光させる（１／６０Ｈｚ）。その際、ＣＰＵ１２１は、上記した如く、ストロボ装置１２７（図２参照）のメインコンデンサＭＣの充電電圧とＩＧＢＴのオン時間（発光時間）により発光管Ｘｅの発光量を制御し、各回のストロボ発光量が可及的に等光量となるように発光制御する。
【００６７】
つぎに、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ発光しても、赤目軽減効果が得られるストロボ総発光量・発光回数に達しない場合は、赤目軽減効果が得られるまで続てストロボ発光のみを行う。
【００６８】
続いて、ＣＰＵ１２１は、サンプリングしたＡＦ評価値に基づき、ピーク（合焦位置）を求め、レンズ系１０１を合焦位置まで駆動する。その後、ＣＰＵ１２１は、レンズ系１０１を合焦位置に駆動した後、つぎにのストロボ発光までの間に、ストロボ装置１２７のストロボ充電電圧（メインコンデンサＭＣの充電電圧）が低下していればストロボ充電を行う。
【００６９】
そして、ＣＰＵ１２１は、最初のＡＦ評価値サンプリングに同期したストロボ発光から約１秒後にストロボを発光して画像の記録を行う。なお、フォーカスロックが可能なデジタルカメラにおいては、フォーカスロック後に時間が経過してから記録動作された場合は、通常のように赤目軽減発光を行ってから記録動作を行うことにしても良い。
【００７０】
以上説明したように、動作例３では、ＡＦ評価値の取得目的および赤目低減目的でストロボ発光を兼用することとしたので、ＡＦ動作の実行時間の短縮および低消費電力化が可能となり、また、ストロボを複数回発光させることによる違和感をなくすことができる。
【００７１】
（動作例４）
動作例４を図１３を参照して説明する。図１３は動作例４を説明するためのタイミングチャートであり、ストロボ発光タイミングを示している。動作例４では、プレストロボ発光を行ってＡＥ評価値を取得し、このＡＥ評価値に基づきストロボ発光量およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン設定値を算出し、算出したストロボ発光量およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン設定値を設定した後、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ発光させ場合を示す。その際、各回のストロボ発光量が等光量となるようにする。
【００７２】
まず、ＣＰＵ１２１は、ＡＦ評価値のサンプリングの際のストロボ発光量（露光時間）およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン値を求めるため、ストロボ装置１２７のプレストロボ発光を行ってＡＥ評価値を取得する。なお、ＡＥ評価値を取得するエリアは、ＡＦ評価値サンプリングを行うエリアとほぼ同じにする。
【００７３】
そして、ＣＰＵ１２１は、取得してＡＥ評価値に基づき、ＡＦ評価値のサンプリングの際のストロボ発光量およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン値を求め、ＡＧＣアンプ１０５のゲイン値を設定する。その際、ＡＦ評価値のサンプリングの際の各回のストロボ発光量が等光量になるように決定する。
【００７４】
続いて、ＣＰＵ１２１は、レンズ系１０１を駆動しながら、ＡＦ評価値のサンプリングを行い、そして、画像の取込前のＣＣＤ積分中に、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて、ＣＰＵ１２１はストロボ装置１２７の発光管Ｘｅを発光させストロボ発光させる（１／６０Ｈｚ）。そして、ＣＰＵ１２１は、サンプリングしたＡＦ評価値に基づき、ピーク（合焦位置）を求め、レンズ系１０１を合焦位置まで駆動する。
【００７５】
つぎに、ＣＰＵ１２１は、画像の記録時にストロボ発光する際のＡＧＣアンプ１０５のゲイン値を設定し、最初のＡＦ評価値のサンプリングに同期したストロボ発光から約１秒後にストロボ発光を行って画像の記録を行う。
【００７６】
以上説明したように、動作例４によれば、プレストロボ発光を行ってＡＥ評価値を取得し、このＡＥ評価値に基づきストロボ発光量およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン設定値を算出し、算出したストロボ発光量およびＡＧＣアンプ１０５のゲイン設定値を設定した後、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ発光させることとしたので、レンズ系１０１の位置によりＡＦ評価値が飽和する可能性を少なくすることができる。
【００７７】
（動作例５）
動作例５を説明する。ところで、被写体が遠くにある場合や被写体の反射率が低い場合には、ＡＦ評価値のサンプリング回数分のストロボ発光を連続してできない場合がある。そこで、動作例５では、必要なＡＦ評価値のサンプリング数及びかかるサンプリングの際に発光可能なストロボ発光量を算出し、また、プレストロボ発光を行って取得したＡＥ評価値に基づきＡＦ評価値のサンプリングの際に必要なストロボ発光量を算出し、両算出結果を比較しストロボ発光量等を決定する。
【００７８】
まず、ＣＰＵ１２１は、設定されている焦点距離でのＦ値などに基づき、ストロボ発光時のレンズ系１０１の連動範囲（例えば０．５〜３ｍ）を決定する。つぎに、ＣＰＵ１２１は、上記連動範囲でピーク（合焦位置）を検出するためのＡＦ評価値のサンプリング数を決定する。そして、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づき、１回のＡＦ評価値のサンプリングでのストロボ発光可能な発光量を求める。続いて、ＣＰＵ１２１は、ＡＦ評価値のサンプリングの際のストロボ発光量を決めるため、プレストロボ発光を行ってＡＥ評価値を取得する。そして、ＣＰＵ１２１は、取得したＡＥ評価値に基づきストロボ発光量を求める。
【００７９】
その後、ＣＰＵ１２１は、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量と、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量とを比較する。ＣＰＵ１２１は、この比較の結果、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量が、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量よりも大きい場合には、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値サンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量にて、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期してストロボ発光を行う。また、その際、ＡＧＣアンプ１０５のゲインを上げることにしても良い。
【００８０】
なお、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量が、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量よりも大きい場合に、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値サンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量にてストロボ発光を行う代わりに、ＡＦ評価値のサンプリング数を少なくして、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量でストロボ発光することにしても良い。
【００８１】
以上説明したように、上記動作例５によれば、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量と、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量とを比較し、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量が、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値のサンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量よりも大きい場合には、ストロボ充電電圧とＡＦ評価値サンプリング数に基づいて算出したストロボ発光量にて、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期してストロボ発光を行う、もしくは、ＡＦ評価値のサンプリング数を少なくして、プレストロボ発光によって取得したＡＥ評価値に基づいて算出したストロボ発光量でストロボ発光することとした。すなわち、必要に応じて、ストロボ発光量を落とす、もしくは、ＡＦサンプリング回数を減らすこととしたので、ＡＦ評価値のサンプリングの際のストロボ発光を等光量にでき、また、限られたストロボ発光装置でも合焦の可能性を高くすることができる。
【００８２】
（動作例６）
動作例６を説明する。動作例６では、ストロボ発光してもＡＥ評価値に改善が得られない場合には、ストロボ発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しない場合を示す。
【００８３】
まず、ＣＰＵ１２１は、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期してストロボ発光するときのストロボ発光量を決めるために、プレストロボ発光した際のＡＥ評価値を取得する。つぎに、ＣＰＵ１２１は、ストロボ発光しないときのＡＥ評価値を取得する。そして、ＣＰＵ１２１は、ストロボ発光した場合としない場合のＡＥ評価値を比較し、両者が変わらない場合、すなわち、ストロボ発光によりＡＥ評価値の増加がみられない場合には、被写体が遠くてストロボが届かないか、反射率の低い被写体であるのでストロボを発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しない。
【００８４】
以上説明したように、上記動作例６によれば、ストロボ発光量してもＡＥ評価値に改善が得られない場合は、被写体が遠くてストロボ光が届かないかまたは反射率の低い被写体であり、ストロボ発光してＡＦ評価値のサンプリングを行ってもＡＦ評価値のピークを検出することは困難であるため、ストロボ発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しないことにより、消費電力上の無駄を防止することが可能となる。
【００８５】
なお、上記した実施の形態では、補助光としてストロボ光を使用することとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、ランプ、高輝度ＬＥＤなどの補助光を使用することにしても良い。
【００８６】
また、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜変形して実行可能である。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１に係るオートフォーカス装置によれば、ＡＦ評価値のサンプリング結果により合焦位置を判定しフォーカスレンズ系を合焦位置に駆動する装置において、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ光を発光させ、各ストロボ発光の発光量を略等光量としたので、被写体が低輝度・低反射率・低コントラストの場合でも、高速・高精度な合焦動作が可能となる。また、請求項１に係るオートフォーカス装置によれば、ＡＦ評価値のサンプリング回数分、必要とする発光量でストロボ発光が可能か否か判断し、可能でないと判断した場合には、ストロボ光の発光量を低減させ、もしくはＡＦ評価値のサンプリング回数を減少させることとしたので、限られたストロボ発光装置でも合焦の可能性を高くすることができる。
【００８８】
請求項２に係るオートフォーカス装置によれば、請求項１に係るオートフォーカス装置において、ＡＦ評価値のサンプリング範囲を、ストロボ光が到達する範囲としたので、ＡＦ動作の実行時間を短縮できると共に低消費電力化が可能となる。
【００８９】
請求項３に係るオートフォーカス装置によれば、請求項１に係るオートフォーカス装置において、ＡＦ評価値を得るためのストロボ発光と赤目低減のためのためのストロボ発光とを兼用したので、ＡＦ動作の実行時間の短縮および低消費電力化が可能となり、また、ストロボを複数回発光させることによる違和感をなくすことができる。
【００９０】
請求項４に係るオートフォーカス装置によれば、請求項１に係るオートフォーカス装置において、ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値に基づき、ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させてストロボ光を発光させる際の発光量を決定することとしたので、フォーカスレンズ系の位置によりＡＦ評価値が飽和する可能性を少なくすることができる。
【００９２】
請求項５に係るオートフォーカス装置によれば、請求項１に係るオートフォーカス装置において、ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値と、ストロボ光を発しないで取得したＡＥ評価値とを比較し、両者が異ならない場合には、ストロボ発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しないこととしたので、消費電力上の無駄を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るデジタルカメラの構成図である。
【図２】図１のストロボ装置の構成の一例を示す図である。
【図３】図１のＩＰＰの具体的構成の一例を示す図である。
【図４】実施の形態によるオートフォーカス動作を説明するフローチャートである。
【図５】実施の形態によるオートフォーカス動作を行うための設定動作を説明するフローチャートである。
【図６】実施の形態による設定値を説明する図である。
【図７】実施の形態においてズーム位置に対するフォーカス位置を調整するときに使用するＺＦテーブルを示す図である。
【図８】図７のＺＦテーブルをグラフ化して示す図である。
【図９】実施の形態によるズームパルスモータおよびフォーカスパルスモータのドライバを示す回路図である。
【図１０】図８に示したドライバにおいてパルスモータ駆動ＩＣの真理値表を示す図である。
【図１１】動作例１を説明するためのタイミングチャートである。
【図１２】動作例３を説明するためのタイミングチャートである。
【図１３】動作例４を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００ デジタルカメラ
１０１ レンズ系
１０１ａ フォーカスレンズ系
１０１ｂ ズームレンズ系
１０２ オートフォーカス等を含むメカ機構
１０３ ＣＣＤ（電荷結合素子）
１０４ ＣＤＳ（相関２重サンプリング）回路
１０５ 可変利得増幅器（ＡＧＣアンプ）
１０６ Ａ／Ｄ変換器
１０７ ＩＰＰ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｅ−Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）
１０８ ＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）
１０９ コーダー（Ｈｕｆｆｍａｎ Ｅｎｃｏｄｅｒ／Ｄｅｃｏｄｅｒ）
１１０ ＭＣＣ（Ｍｅｍｏｒｙ Ｃａｒｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）
１１１ ＲＡＭ（内部メモリ）
１１２ ＰＣカードインタフェース
１２１ ＣＰＵ
１２２ 表示部
１２３ 操作部
１２６ ＳＧ部
１２７ ストロボ装置
１２８ バッテリ
１２９ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１３０ ＥＥＰＲＯＭ
１３１ フォーカスドライバ
１３２ フォーカスパルスモータ
１３３ ズームドライバ
１３４ ズームパルスモータ
１３５ モータドライバ
１５０ ＰＣカード
１０７１ 色分離部
１０７２ 信号補間部
１０７３ ペデスタル調整部
１０７４ ホワイトバランス調整部
１０７５ デジタルゲイン調整部
１０７６ γ変換部
１０７７ マトリクス部
１０７８ ビデオ信号処理部
１０７９ Ｙ演算部
１０８０ ＢＰＦ
１０８１ ＡＦ評価値回路
１０８２ ＡＥ評価値回路
１０８３ Ｙ演算部
１０８４ ＡＷＢ評価値回路
１０８５ ＣＰＵＩ／Ｆ
１０８６ ＤＣＴＩ／Ｆ
１０７５ｒ，１０７５ｇ，１０７５ｂ 乗算器

Claims (5)

1. フォーカスレンズ系を介した被写体光を電気信号に変換して画像データとして出力する撮像素子と、
   前記画像データをＡ／Ｄ変換してデジタル画像データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   デジタル画像データの輝度データの高周波成分を積分して得られるＡＦ評価値を出力するＡＦ評価手段と、
   前記フォーカスレンズ系の位置を移動させながら前記ＡＦ評価手段により得られたＡＦ評価値をサンプリングするサンプリング手段と、
   ストロボ光を発する発光手段と、
   前記サンプリング手段の前記ＡＦ評価値のサンプリング結果により合焦を判定し、前記フォーカスレンズ系を合焦位置に駆動するフォーカス駆動手段とを備え、
   前記ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて前記ストロボ光を発光させ、各ストロボ発光の発光量を略等光量とし、
   前記ＡＦ評価値のサンプリング回数分、必要とする発光量でストロボ発光が可能か否か判断し、可能でないと判断した場合には、ストロボ光の発光量を低減させ、もしくはＡＦ評価値のサンプリング回数を減少させることを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 前記ＡＦ評価値のサンプリング範囲を、ストロボ光が到達する範囲としたことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
3. 前記ＡＦ評価値を得るためのストロボ発光と赤目低減のためのためのストロボ発光とを兼用したことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
4. さらに、前記デジタル画像データの輝度データに応じたＡＥ評価値を算出するＡＥ評価手段を備え、前記ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値に基づき、前記ＡＦ評価値のサンプリングタイミングに同期させて前記ストロボ光を発光させる際の発光量を決定することを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。
5. さらに、前記デジタル画像データの輝度データに応じたＡＥ評価値を算出するＡＥ評価手段を備え、ストロボ光を発した際に取得したＡＥ評価値と、ストロボ光を発しないで取得したＡＥ評価値とを比較し、両者が異ならない場合には、ストロボ発光してのＡＦ評価値のサンプリングを実行しないことを特徴とする請求項１に記載のオートフォーカス装置。

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