フォーカス制御装置及び光学機器
【課題】ハイブリットＡＦ方式のフォーカス制御において、スムーズかつ高速なＡＦ方式の切り換え制御が可能なフォーカス制御装置を提供する。
【解決手段】撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号ＴＶＳの所定周波数成分に応じた第１の信号ＦＶを生成する第１の信号生成手段と、被写体までの距離を検出する距離検出手段２３０と、撮影光学系のフォーカス制御であって、第１の信号ＦＶに基づく第１の制御および距離に基づく第２の制御を行う制御手段２３３と、映像信号ＴＶＳにおける互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号ＩＦＡを生成する第２の信号生成手段とを有し、制御手段が、第２の信号ＩＦＡに基づいて第１および第２の制御のうち一方を選択する。
【解決手段】撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号ＴＶＳの所定周波数成分に応じた第１の信号ＦＶを生成する第１の信号生成手段と、被写体までの距離を検出する距離検出手段２３０と、撮影光学系のフォーカス制御であって、第１の信号ＦＶに基づく第１の制御および距離に基づく第２の制御を行う制御手段２３３と、映像信号ＴＶＳにおける互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号ＩＦＡを生成する第２の信号生成手段とを有し、制御手段が、第２の信号ＩＦＡに基づいて第１および第２の制御のうち一方を選択する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等のフォーカス制御（焦点調節）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤセンサ等の撮像素子からの撮像信号における高周波成分（以下、ＡＦ評価値（鮮鋭度）と称す）を抽出し、該ＡＦ評価値が最大になるレンズ位置を検出して合焦動作を行う、ＴＴＬ方式のコントラストＡＦ方式が提唱されている。
【０００３】
このコントラストＡＦ方式は、撮像用の撮像素子をそのまま使用することができるため、機械部材等を設ける必要が無く低コストで実現でき、さらに、撮像信号そのもので焦点検出を行うことから、精度が高く、経時変化が無いなどの特徴がある。
【０００４】
一方、コントラストＡＦ方式の他に、合焦位置までのデフォーカス量を算出して該合焦位置までレンズ駆動を行うＴＴＬ方式の位相差検出ＡＦ方式や、三角測距法を用いて被写体までの距離を測定し、合焦動作を行う外測方式の三角測距ＡＦ方式のフォーカス制御が知られており、コントラストＡＦ方式のようにＡＦ評価値を抽出するためのスキャン動作を要しないため、コントラストＡＦ方式よりも速い合焦動作が可能である。
【０００５】
そして、これらのフォーカス制御方式を組み合わせたハイブリッドＡＦ方式なるフォーカス制御も提唱されている。このハイブリッドＡＦ方式では、例えば、位相差検出ＡＦ方式で合焦位置の近傍までレンズを駆動した後、コントラストＡＦ方式でさらに高精度にレンズを合焦位置に駆動する。
【０００６】
特許文献１のハイブリットＡＦ方式は、外測方式の三角測距ＡＦ方式（パッシブＡＦ方式）とＴＴＬ方式のコントラストＡＦ方式とを組み合わせており、この２つのフォーカス制御方式の切り換えを撮影スイッチの操作に基づいて行っている。また、２つのフォーカス制御方式の両方で合焦位置を検出し、２つの合焦位置の測定結果に応じてどちらかの方式を選択する制御が行われている。
【０００７】
さらに、特許文献２では、外測方式の三角測距ＡＦ方式（アクティブＡＦ方式）により検出された合焦位置に対して所定量だけ前ピン又は後ピンの位置にレンズを駆動した後に、コントラストＡＦ方式によるフォーカス制御に切り替え、切り換えた後にコントラスト検出ができない場合は、再び三角測距ＡＦ方式に戻すフォーカス制御が提唱されている。
【０００８】
また、特許文献３は三角測距ＡＦ方式で合焦位置方向の判別とモータ速度制御を行い、ＡＦ評価値が検出されたらコントラストＡＦ方式に切り換えてフォーカス制御を行うものもある。
【特許文献１】特開２００１−２６４６２２号公報（段落００６１〜００６６、段落００９３〜００９６、図５、図１０等）
【特許文献２】特開２００１−１４１９８４号公報（段落００４３〜００５４、図３等）
【特許文献３】特開平３−８１７１３号公報（３、４頁、図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述従来例（特許文献２）では、例えばパララックス（視差）により２つのＡＦ方式で異なる被写体に対して焦点検出を行ってしまったり、三角測距ＡＦ方式で焦点検出を行った後にコントラストＡＦ方式で十分な焦点検出ができないと、再度三角測距ＡＦ方式に切り替わってしまうことから、一時的にハンチングを起こしたり、合焦位置に到達出来ないことがある。
【００１０】
また、上述従来例（特許文献３）では、被写体に依存して大幅に変化しやすいＡＦ評価値の値だけで一律に２つのＡＦ方式を切り換えているので、合焦位置から遠く位置で切り替わったり、近くの位置で切り替わったりして、不安定なフォーカス制御となってしまう。
【００１１】
本発明は、ハイブリットＡＦ方式のフォーカス制御において、スムーズかつ高速なＡＦ方式の切り換え制御が可能なフォーカス制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフォーカス制御装置は、撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、被写体までの距離を検出する距離検出手段と、撮影光学系のフォーカス制御であって、第１の信号に基づく第１の制御および距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、映像信号における互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有する。
【００１３】
そし、制御手段は、第２の信号に基づいて第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、映像信号における複数の周波数成分の比に応じた第２の信号に基づいてハイブリットＡＦのフォーカス制御方式を切り換えるため、スムーズで高速なフォーカス制御が可能なフォーカス制御装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１のフォーカス制御装置を搭載した撮影装置における構成ブロック図である。
【００１７】
本実施例の撮影装置は、カメラ本体３０１と、カメラ本体３０１に装着されるレンズユニット２０１とを有している。なお、本実施例のレンズユニット２０１はカメラ本体１０２に着脱可能に構成してもよく、一体型に構成してもよい。また、本実施例の撮影装置としては、動画や静止画を撮影してテープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスク等のさまざまな記憶媒体に記録可能なビデオカメラやデジタルカメラ等が考えられる。
【００１８】
レンズユニット２０１には、光軸方向に移動して撮影光学系の焦点距離を変更可能なズームレンズ２１１、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ２３１、被写体の輝度に応じて、像面に入射する光量を調節する光量調節部材（絞り）２０３が設けられている。また、図示していないが各レンズを複数枚で構成したり、固定レンズ等を設けて撮影光学系を構成してもよい。また、ズームレンズ２１１は、ズーム回制御回路２１３を介してズームモータ２１２により駆動され、フォーカスレンズ２３１は後述のフォーカス制御回路２３３を介してフォーカスモータ２３２により駆動される。
【００１９】
２４１はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、撮像素子２４１に結像された被写体像は撮像素子２４１において光電変換され、撮像信号処理回路２４２で撮像信号ＴＶＳとして出力される。この撮像信号ＴＶＳはＡＦ信号処理回路２３４へと入力される。ＡＦ信号処理回路２３４では、コントラストＡＦ（山登り）方式のＡＦ制御のためのＦＶ信号（ＡＦ評価値）と、合焦度を表すＩＦＡ信号を生成してフォーカス制御回路２３３へ出力する。
【００２０】
一方、外測方式の測距ＡＦ検出ユニット２３０は、測距ＡＦ用瞳分割光学系２３８を通して位相差検出センサ２３９へ結像された２つの被写体像を、位相差検出センサ２３９で２像の位相差量を検出することで、三角測距法により被写体までの距離信号Ｄを算出してフォーカス制御回路２３３へ入力する。フォーカス制御回路２３３では、距離信号ＤとＡＦ評価値ＦＶ、及び後述する合焦度ＩＦＡに基づいて、フォーカスモータ２３２を介してフォーカスレンズ２３１を駆動し、オートフォーカス（ＡＦ）制御を行う。
【００２１】
ここで、本実施例の測距ＡＦ検出ユニット２３０の動作原理について図８を参照して説明する。
【００２２】
４０１は被写体、４０４および４０５はそれぞれ、光電変換センサが並んで配置された位相差検出センサ２３９であるセンサアレイ（以下ラインセンサ）ＬおよびＲである。ラインセンサＬ４０４、ラインセンサＲ４０５にはそれぞれＡＦセンサレンズＬ４０２、ＡＦセンサレンズＲ４０３が配置されており、被写体４０１からの光束はそれぞれの光路を通り、ラインセンサＬ４０４、Ｒ４０５で検出される。ここでは、これらＡＦセンサレンズＬ４０２、ＡＦセンサレンズＲ４０３、ラインセンサＬ４０４、ラインセンサＲ４０５からなる外測三角測距用センサ群を測距ＡＦ検出ユニット２３０としている。
【００２３】
測距ＡＦ検出ユニット２３０から被写体４０１までの距離ｌは測距ＡＦ検出ユニット２３０の基線長をＢ、焦点距離をｆ、ラインセンサＲ４０５を基準とした位相差をｘとしたときｌ＝Ｂ×ｆ／ｘで求めることができる。よって、この結果に基づいて距離ｌまたは位相差ｘを関数としたフォーカスレンズ２３１の合焦位置までの繰出し量を求めることができる。そして算出された被写体までの距離ｌは距離信号Ｄとしてフォーカス制御回路２３３に入力されることになる。
【００２４】
撮像信号処理回路２４２から出力された画像信号は、一時的にＲＡＭ２５４に蓄積される。ＲＡＭ２５４に蓄積された画像信号は、画像圧縮伸張回路２５３にて圧縮処理され、画像記録媒体２５７に記録される。
【００２５】
この圧縮、記録処理と並行して、ＲＡＭ２５４に蓄積された画像信号は、画像処理回路２５２にて最適なサイズに縮小・拡大処理し、表示ユニット２５０の表示部に表示してリアルタイムで撮影画像を撮影者に対してフィードバックする。また、撮影直後には、表示ユニット２５０に所定時間だけ撮影画像を表示することで、撮影画像の確認を行うことも可能になる。
【００２６】
操作スイッチ２５６は、電源スイッチやズームスイッチ、レリーズスイッチ、表示ユニット（モニタディスプレイ）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ等の複数のスイッチが配設されている。電源スイッチは、撮影装置の電源ＯＮ／ＯＦＦを行ない、ズームスイッチはズーム駆動の指示を行なう。レリーズスイッチはＳＷ１、ＳＷ２の２段式で、レリーズスイッチＳＷ１は撮影スタンバイからの復帰や撮影開始準備の指示（たとえば、オートフォーカスの開始、測光の開始の指示など）を行い、レリーズスイッチＳＷ２では、撮影を行い画像記録媒体２５７への画像の記録指示を行う。表示ユニットＯＮ／ＯＦＦスイッチは、表示ユニット２５０へ撮影状態の画像を表示するか否かの切り替え等を行う。
【００２７】
電源管理ユニット２５８は、これに接続されたバッテリー２５９の電源状態をチェックしたり、バッテリーを充電したりの電源管理をおこなう。
【００２８】
これらの動作に先立って、撮影装置がＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ２５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ２５４の一部に読み出され、ＣＰＵ２５１はこのＲＡＭ２５４から読み出されたプログラムにしたがって動作を行う。
【００２９】
また、撮影装置内の各回路及びユニットは、バス２６０を介して接続されており、各回路及びユニットはＣＰＵ２５１によって制御されている。
【００３０】
図２は、ＡＦ信号処理回路２３４の詳細説明図である。撮像信号処理回路２４２からの撮像信号ＴＶＳは、一つまたは複数の測距ゲート３０１にて画面内の一部のみの撮像信号を抽出し、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２で所定の高周波成分のみを抽出し、検出（検波）部（ＤＥＴ）３０３でピークホールドや積分等の処理を行うことで、ＡＦ評価値ＦＶを出力し、フォーカス制御２３３へ出力する。
【００３１】
そして、測距ゲート３０１を通過した一方の撮像信号ＴＶＳは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）６０１とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）６０２で、それぞれ所定の高域周波成分のみを抽出し、検出部６０３、６０４でピークホールドや積分等の処理を行い、除算部６０５にてＢＰＦ１／ＢＰＦ２、すなわち撮像信号の周波数成分の比を求めることで、測距枠ごとの合焦度ＩＦＡを算出する。なお、ＢＰＦ１の周波数は、ＢＰＦ２の周波数よりも高い周波数を抽出するように特性を選定する。また、測距ゲート３０１が複数の場合は、それに続く回路も複数になり、ＡＦ評価値ＦＶや合焦度ＩＦＡも複数の信号になり、フォーカス制御２３３において、複数の信号から条件に応じて選択したり、複数の信号に基づいてフォーカス動作を行う。
【００３２】
このようにＡＦ信号処理回路２３４では、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶから、バンドパスフィルタ３０２及び検出部３０３を第１の信号生成手段として第１の信号（ＡＦ評価値）ＦＶを生成するとともに、バンドパスフィルタ６０１、６０２、検出部６０３、６０４及び除算部６０５を第２の信号生成手段として第２の信号（合焦度）ＩＦＡを生成する。
【００３３】
そして、図３に示すようにＡＦ評価値ＦＶは、被写体の種類や撮影条件（被写体輝度、照度、焦点距離等）により大幅に合焦点での値が変化する。図４のＡＦ評価値ＦＶ（Ａ）は、一般的な被写体Ａを撮影した場合の非合焦（大ボケ）から合焦点までフォーカスレンズ２３１を動かしたときの信号の変化を表している。一方、ＡＦ評価値ＦＶ（Ｂ）は高コントラスト被写体Ｂの場合の信号変化で、ＡＦ評価値ＦＶ（Ｃ）は低コントラスト被写体や低照度被写体Ｃの場合の信号変化である。
【００３４】
これに対して合焦度ＩＦＡは、被写体Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの場合も、合焦点での合焦度ＩＦＡはほぼ同じになる。したがって、被写体Ａ、Ｂ、Ｃ、のいずれの被写体でも閾値ＴＨ１と交わる点ＣＰ１では、同程度の非合焦状態になるため、点ＣＰ１におけるレンズ位置で測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式に切り換えることで、同程度の非合焦状態で切り替わる。
【００３５】
一方、極めて低コントラストの被写体や極めて低照度の被写体Ｄでは、合焦点における合焦度ＩＦＡのレベルも低くなる。このような場合には、コントラストＡＦ方式でフォーカス制御するのは困難になるので、測距ＡＦ検出方式のＡＦ制御のみで焦点検出を行い合焦動作を行う。
【００３６】
次に、フォーカス制御装置の処理手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
Ｓ５０１から開始して、Ｓ５０２では、まず、ＡＦ制御の状態（方式）を表すＡＦＭＯＤＥに１を代入する。Ｓ５０３では、撮像信号処理回路２４２による撮像信号処理、ＡＦ信号処理回路２３４によるＡＦ信号処理、位相差検出センサ２３９による位相差検出処理を同期して行う。
【００３８】
Ｓ５０４では、ＡＦ信号処理回路２３４からＡＦ評価値のＦＶ信号と合焦度のＩＦＡ信号を取得し、位相差検出センサ２３９から距離信号Ｄを取得する。Ｓ５０５では、ＡＦＭＯＤＥにしたがって、Ｓ５１１、Ｓ５２１、Ｓ５３１へ分岐する。最初はＡＦＭＯＤＥが１（測距ＡＦ検出方式）なので、Ｓ５１１へ進む。Ｓ５１１では、Ｓ５０４で取得した距離信号Ｄと、現在のフォーカスレンズ２３１の位置に基づいてレンズ駆動方向と速度を決定する。つまりは、距離信号Ｄの位置にレンズが近づく方向に、距離が離れている場合は高速で、距離が近い場合は低速になるように方向と速度を決定する。
【００３９】
もし、距離信号Ｄと現在のレンズ位置が一致したならば、レンズ駆動速度は停止の決定をする。Ｓ５１２では、Ｓ５０４で取得した合焦度ＩＦＡのレベルを閾値ＴＨ１と比較する。合焦度ＩＦＡのレベルが閾値ＴＨ１よりも小さいときはＳ５４１へ進み、大きいときは、合焦近傍に位置しているので、Ｓ５１３でＡＦＭＯＤＥに２を代入して、Ｓ５４１へ進む。Ｓ５４１では、決定されたモータ速度と方向でレンズを駆動し、Ｓ５０３へと進み以後、撮像素子２４１の読み出し周期（撮像信号処理周期）に同期して繰り返す。
【００４０】
次に、Ｓ５０５にて、ＡＦＭＯＤＥが２の場合は、Ｓ５２１へ分岐する。Ｓ５２１では、Ｓ５０４で取得したＡＦ評価値ＦＶが増加しているか減少しているかの判断を行う（撮像素子２４１の前回の読み出し結果との増減比較なので、図４中に記述していないが、前回のＡＦ評価値ＦＶを保持している）。もしＳ５２１でＡＦ評価値ＦＶが増加している場合はＳ５４１へ進み、増加していない場合はＳ５２２へ進む。Ｓ５２２では、レンズ駆動方向を逆転してＳ５２３でＡＦ評価値ＦＶのピーク（最大値）を通過した後の減少かどうかの判別を行う。
【００４１】
Ｓ５２３でピークを通過していない判断をした場合はＳ５４１へすすみ、ピークを通過した判断をした場合はＳ５２４へと進む。Ｓ５２４では、ＡＦＭＯＤＥに３を代入する。Ｓ５０５でＡＦＭＯＤＥが３の判定をした場合は、Ｓ５３１へ進む。Ｓ５３１では、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置へとレンズを戻し停止する（合焦点で停止）。Ｓ５３２では、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置でのＡＦ評価値ＦＶが変化したかどうか（ＡＦ評価値の最大値が変化したかどうか）の監視を行うと同時に、合焦位置における距離信号Ｄが変化したかどうかの監視も行う。変化していない場合はＳ５４１へすすみ、変化した場合は、Ｓ５３３でＡＦＭＯＤＥに１を代入してＳ５４１へ進む（測距ＡＦ検出の再起動）。
【００４２】
このように本実施例では、撮像信号ＴＶＳに基づいて合焦度ＩＦＡを検出し、合焦度ＩＦＡに基づいて外部測距ＡＦ方式からコントラストＡＦ方式へと切り換える。
【００４３】
特に２つのＡＦ方式の切り替えポイントとして、映像信号の周波数成分の比に応じた合焦度を使用しているため、測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式によるＡＦ制御に切り換えの際、同程度の非合焦状態で切り替えが行われる。
【００４４】
よって、最適な切換ポイントで２つのＡＦ方式を切り換えと高精度の合焦点の検出が可能となり、スムーズで高速なフォーカス制御が可能なフォーカス制御装置及び光学機器、撮影装置を実現できる。
【００４５】
さらに、撮像素子２４１の読み出しタイミングに同期させて測距ＡＦ方式の検出を行うことで、コントラストＡＦ方式とのタイミングを的確に合わせることが可能になり、最適なタイミングでＡＦ方式を切り換えて、スムーズで高速なフォーカス制御ができる。
【実施例２】
【００４６】
図５に本発明の実施例２を示す。本実施例は上記実施例１の合焦度ＩＦＡの算出処理において、より精度が高い合焦度ＩＦＡを算出している。図５はＡＦ信号処理回路２３５の詳細説明図である。
【００４７】
撮像信号処理回路２４２からの撮像信号ＴＶＳは、一つまたは複数の測距ゲート３０１にて画面内の一部のみの撮像信号を抽出し、実施例１と同様にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２で所定の高周波成分のみを抽出し、検出（検波）部（ＤＥＴ）３０３でピークホールドや積分等の処理を行うことで、ＡＦ評価値ＦＶを出力し、フォーカス制御２３３へ出力する。
【００４８】
一方、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶＳは、ローパスフィルタ３０４で高域周波成分が除去され、ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）３０５で、水平１ラインの最大値を検出し、ライン最小値部（Ｌｉｎｅ Ｍｉｎ）３０６では、水平１ラインの最小値を検出する。水平１ラインの最大値と最小値との差分（最大値−最小値）を加算部３０７で算出し、ピークホールド部３０８で、測距ゲート３０１内のすべてのラインの最大値−最小値のピーク値ＭＭを検出する。これは、ほぼ測距ゲート３０１内のコントラストの最大値に相当する。
【００４９】
そして、測距ゲート３０１ごとに、除算部３０９でＡＦ評価値ＦＶをピーク値ＭＭで除することで、測距枠ごとの合焦度ＩＦＡを高精度で算出する。測距ゲート３０１が複数の場合は、それに続く回路も複数になり、ＡＦ評価値ＦＶ及び合焦度ＩＦＡも複数の信号になり、フォーカス制御回路２３３において、複数の信号から条件に応じて選択したり、複数の信号に基づいてオートフォーカス動作を行う。
【００５０】
したがって、本実施例のＡＦ信号処理回路２３５は、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶから、バンドパスフィルタ３０２及び検出部３０３を第１の信号生成手段として第１の信号（ＡＦ評価値）ＦＶを生成するとともに、ローパスフィルタ３０４、ライン最大値部３０５、ライン最小値部３０６、加算部３０７、ピークホールド部３０８及び除算部３０９を第２の信号生成手段として第２の信号（合焦度）ＩＦＡを生成している。
【００５１】
そして、撮像信号ＴＶＳの水平１ラインの最大値と最小値との差分を算出し、この差分（ピーク値ＭＭ）に基づいてＡＦ評価値ＦＶを正規化（除算）した値を合焦度ＩＦＡとして算出しているので、上記実施例１の効果に加え、さらに高精度のフォーカス制御が可能となる。
【実施例３】
【００５２】
図６、図７に本発明の実施例３を示す。本発明の実施例３は上記実施例１の合焦度信号ＩＦＡをＡＦ評価値ＦＶから生成している。
【００５３】
図６に示すように、被写体Ａの非合焦（大ボケ）から合焦点にかけての変化はＦＶ(Ａ)である。本実施例では、このＦＶ(Ａ)の変化量に基づいて合焦度ＩＦＡを算出している。
【００５４】
具体的には、合焦点におけるＦＶ(Ａ)の変化量はＡＦ評価値ＦＶのピーク（図６のＦＶ(Ａ)の頂点）となるため０になる。よって、ＦＶ(Ａ)を微分したＦＶ（Ａ）’は合焦点において０になるように変化する。
【００５５】
さらにＦＶ（Ａ）’の微分をとったもの（Ｆ（Ａ）の変化量の変化）が、ＦＶ（Ａ）’’であり、交点ＣＰ２、合焦点においてＦＶ（Ａ）’’は０になる。すなわち、交点ＣＰ２ではＦ（Ａ）の変化量の変化が０になるため、点ＣＰ２におけるレンズ位置で測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式に切り換えることで、同程度の非合焦状態で切り替えが行われる。
【００５６】
このようにＦＶ（Ａ）’’が点ＣＰ２で０になる特性を利用して、点ＣＰ２までは外部測距ＡＦ方式で、点ＣＰ２から合焦点まではコントラストＡＦ方式を用いてＡＦ制御を行うように切り換える。つまり、ＡＦ評価値ＦＶの変化量の変化（ＦＶ（Ａ）’’の符号＋、−）を合焦度信号ＩＦＡとして用いる。
【００５７】
したがって、図７に示すようにＳ６１２においてＦＶ（Ａ）’’の符号を判断し、符号が「＋」の場合は、Ｓ５４１に進み、外部測距ＡＦによるフォーカス制御を行い、符号が「−」の場合はコントラストＡＦに切り替えるべくＳ５１３に進んでＡＦＭＯＤＥに２を代入し、Ｓ５４１に進む。その他のステップの処理は上記実施例１と同様であるため省略する。
【００５８】
したがって、本実施例では閾値を用いずに合焦度ＩＦＡの符号（極性）の変化により、外部測距ＡＦからコントラストＡＦの切り替えポイントを判断しているため、上記実施例１の効果に加え、２つのＡＦ方式をより高精度で切り替えることができるとともに、回路構成が容易となり、フォーカス制御の処理速度が向上する。
【００５９】
以上、上記実施例ではパッシブ方式の測距ＡＦ方式を用いて説明しているが、ＴＴＬ方式の位相差検出方式や被写体に投光した赤外線を受光することで三角測距の原理から被写体の距離を求める赤外ＡＦ方式を採用してもよく、撮像信号ＴＶＳに基づくコントラストＡＦ方式と他の測距・位相差ＡＦ方式の組合わせにおいて制限されることは無い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置を搭載した撮影装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置の回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置のフローチャートある。
【図５】本発明の実施例２におけるフォーカス制御装置の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施例３におけるフォーカス制御装置の動作説明図である。
【図７】本発明の実施例３におけるフォーカス制御装置のフローチャートある。
【図８】本発明の実施例１の測距ＡＦ検出の動作原理図である。
【符号の説明】
【００６１】
２３０ 測距ＡＦ検出ユニット（距離検出手段）
２３３ フォーカス制御回路（制御手段）
ＦＶ ＡＦ評価値（第１の信号）
ＩＦＡ 合焦度（第２の信号）
ＴＶＳ 撮像信号（映像信号）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラ等のフォーカス制御（焦点調節）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤセンサ等の撮像素子からの撮像信号における高周波成分（以下、ＡＦ評価値（鮮鋭度）と称す）を抽出し、該ＡＦ評価値が最大になるレンズ位置を検出して合焦動作を行う、ＴＴＬ方式のコントラストＡＦ方式が提唱されている。
【０００３】
このコントラストＡＦ方式は、撮像用の撮像素子をそのまま使用することができるため、機械部材等を設ける必要が無く低コストで実現でき、さらに、撮像信号そのもので焦点検出を行うことから、精度が高く、経時変化が無いなどの特徴がある。
【０００４】
一方、コントラストＡＦ方式の他に、合焦位置までのデフォーカス量を算出して該合焦位置までレンズ駆動を行うＴＴＬ方式の位相差検出ＡＦ方式や、三角測距法を用いて被写体までの距離を測定し、合焦動作を行う外測方式の三角測距ＡＦ方式のフォーカス制御が知られており、コントラストＡＦ方式のようにＡＦ評価値を抽出するためのスキャン動作を要しないため、コントラストＡＦ方式よりも速い合焦動作が可能である。
【０００５】
そして、これらのフォーカス制御方式を組み合わせたハイブリッドＡＦ方式なるフォーカス制御も提唱されている。このハイブリッドＡＦ方式では、例えば、位相差検出ＡＦ方式で合焦位置の近傍までレンズを駆動した後、コントラストＡＦ方式でさらに高精度にレンズを合焦位置に駆動する。
【０００６】
特許文献１のハイブリットＡＦ方式は、外測方式の三角測距ＡＦ方式（パッシブＡＦ方式）とＴＴＬ方式のコントラストＡＦ方式とを組み合わせており、この２つのフォーカス制御方式の切り換えを撮影スイッチの操作に基づいて行っている。また、２つのフォーカス制御方式の両方で合焦位置を検出し、２つの合焦位置の測定結果に応じてどちらかの方式を選択する制御が行われている。
【０００７】
さらに、特許文献２では、外測方式の三角測距ＡＦ方式（アクティブＡＦ方式）により検出された合焦位置に対して所定量だけ前ピン又は後ピンの位置にレンズを駆動した後に、コントラストＡＦ方式によるフォーカス制御に切り替え、切り換えた後にコントラスト検出ができない場合は、再び三角測距ＡＦ方式に戻すフォーカス制御が提唱されている。
【０００８】
また、特許文献３は三角測距ＡＦ方式で合焦位置方向の判別とモータ速度制御を行い、ＡＦ評価値が検出されたらコントラストＡＦ方式に切り換えてフォーカス制御を行うものもある。
【特許文献１】特開２００１−２６４６２２号公報（段落００６１〜００６６、段落００９３〜００９６、図５、図１０等）
【特許文献２】特開２００１−１４１９８４号公報（段落００４３〜００５４、図３等）
【特許文献３】特開平３−８１７１３号公報（３、４頁、図３等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述従来例（特許文献２）では、例えばパララックス（視差）により２つのＡＦ方式で異なる被写体に対して焦点検出を行ってしまったり、三角測距ＡＦ方式で焦点検出を行った後にコントラストＡＦ方式で十分な焦点検出ができないと、再度三角測距ＡＦ方式に切り替わってしまうことから、一時的にハンチングを起こしたり、合焦位置に到達出来ないことがある。
【００１０】
また、上述従来例（特許文献３）では、被写体に依存して大幅に変化しやすいＡＦ評価値の値だけで一律に２つのＡＦ方式を切り換えているので、合焦位置から遠く位置で切り替わったり、近くの位置で切り替わったりして、不安定なフォーカス制御となってしまう。
【００１１】
本発明は、ハイブリットＡＦ方式のフォーカス制御において、スムーズかつ高速なＡＦ方式の切り換え制御が可能なフォーカス制御装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のフォーカス制御装置は、撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、被写体までの距離を検出する距離検出手段と、撮影光学系のフォーカス制御であって、第１の信号に基づく第１の制御および距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、映像信号における互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有する。
【００１３】
そし、制御手段は、第２の信号に基づいて第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、映像信号における複数の周波数成分の比に応じた第２の信号に基づいてハイブリットＡＦのフォーカス制御方式を切り換えるため、スムーズで高速なフォーカス制御が可能なフォーカス制御装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は、本発明の実施例１のフォーカス制御装置を搭載した撮影装置における構成ブロック図である。
【００１７】
本実施例の撮影装置は、カメラ本体３０１と、カメラ本体３０１に装着されるレンズユニット２０１とを有している。なお、本実施例のレンズユニット２０１はカメラ本体１０２に着脱可能に構成してもよく、一体型に構成してもよい。また、本実施例の撮影装置としては、動画や静止画を撮影してテープや固体メモリ、光ディスクや磁気ディスク等のさまざまな記憶媒体に記録可能なビデオカメラやデジタルカメラ等が考えられる。
【００１８】
レンズユニット２０１には、光軸方向に移動して撮影光学系の焦点距離を変更可能なズームレンズ２１１、光軸方向に移動して焦点調節を行うフォーカスレンズ２３１、被写体の輝度に応じて、像面に入射する光量を調節する光量調節部材（絞り）２０３が設けられている。また、図示していないが各レンズを複数枚で構成したり、固定レンズ等を設けて撮影光学系を構成してもよい。また、ズームレンズ２１１は、ズーム回制御回路２１３を介してズームモータ２１２により駆動され、フォーカスレンズ２３１は後述のフォーカス制御回路２３３を介してフォーカスモータ２３２により駆動される。
【００１９】
２４１はＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子であり、撮像素子２４１に結像された被写体像は撮像素子２４１において光電変換され、撮像信号処理回路２４２で撮像信号ＴＶＳとして出力される。この撮像信号ＴＶＳはＡＦ信号処理回路２３４へと入力される。ＡＦ信号処理回路２３４では、コントラストＡＦ（山登り）方式のＡＦ制御のためのＦＶ信号（ＡＦ評価値）と、合焦度を表すＩＦＡ信号を生成してフォーカス制御回路２３３へ出力する。
【００２０】
一方、外測方式の測距ＡＦ検出ユニット２３０は、測距ＡＦ用瞳分割光学系２３８を通して位相差検出センサ２３９へ結像された２つの被写体像を、位相差検出センサ２３９で２像の位相差量を検出することで、三角測距法により被写体までの距離信号Ｄを算出してフォーカス制御回路２３３へ入力する。フォーカス制御回路２３３では、距離信号ＤとＡＦ評価値ＦＶ、及び後述する合焦度ＩＦＡに基づいて、フォーカスモータ２３２を介してフォーカスレンズ２３１を駆動し、オートフォーカス（ＡＦ）制御を行う。
【００２１】
ここで、本実施例の測距ＡＦ検出ユニット２３０の動作原理について図８を参照して説明する。
【００２２】
４０１は被写体、４０４および４０５はそれぞれ、光電変換センサが並んで配置された位相差検出センサ２３９であるセンサアレイ（以下ラインセンサ）ＬおよびＲである。ラインセンサＬ４０４、ラインセンサＲ４０５にはそれぞれＡＦセンサレンズＬ４０２、ＡＦセンサレンズＲ４０３が配置されており、被写体４０１からの光束はそれぞれの光路を通り、ラインセンサＬ４０４、Ｒ４０５で検出される。ここでは、これらＡＦセンサレンズＬ４０２、ＡＦセンサレンズＲ４０３、ラインセンサＬ４０４、ラインセンサＲ４０５からなる外測三角測距用センサ群を測距ＡＦ検出ユニット２３０としている。
【００２３】
測距ＡＦ検出ユニット２３０から被写体４０１までの距離ｌは測距ＡＦ検出ユニット２３０の基線長をＢ、焦点距離をｆ、ラインセンサＲ４０５を基準とした位相差をｘとしたときｌ＝Ｂ×ｆ／ｘで求めることができる。よって、この結果に基づいて距離ｌまたは位相差ｘを関数としたフォーカスレンズ２３１の合焦位置までの繰出し量を求めることができる。そして算出された被写体までの距離ｌは距離信号Ｄとしてフォーカス制御回路２３３に入力されることになる。
【００２４】
撮像信号処理回路２４２から出力された画像信号は、一時的にＲＡＭ２５４に蓄積される。ＲＡＭ２５４に蓄積された画像信号は、画像圧縮伸張回路２５３にて圧縮処理され、画像記録媒体２５７に記録される。
【００２５】
この圧縮、記録処理と並行して、ＲＡＭ２５４に蓄積された画像信号は、画像処理回路２５２にて最適なサイズに縮小・拡大処理し、表示ユニット２５０の表示部に表示してリアルタイムで撮影画像を撮影者に対してフィードバックする。また、撮影直後には、表示ユニット２５０に所定時間だけ撮影画像を表示することで、撮影画像の確認を行うことも可能になる。
【００２６】
操作スイッチ２５６は、電源スイッチやズームスイッチ、レリーズスイッチ、表示ユニット（モニタディスプレイ）ＯＮ／ＯＦＦスイッチ等の複数のスイッチが配設されている。電源スイッチは、撮影装置の電源ＯＮ／ＯＦＦを行ない、ズームスイッチはズーム駆動の指示を行なう。レリーズスイッチはＳＷ１、ＳＷ２の２段式で、レリーズスイッチＳＷ１は撮影スタンバイからの復帰や撮影開始準備の指示（たとえば、オートフォーカスの開始、測光の開始の指示など）を行い、レリーズスイッチＳＷ２では、撮影を行い画像記録媒体２５７への画像の記録指示を行う。表示ユニットＯＮ／ＯＦＦスイッチは、表示ユニット２５０へ撮影状態の画像を表示するか否かの切り替え等を行う。
【００２７】
電源管理ユニット２５８は、これに接続されたバッテリー２５９の電源状態をチェックしたり、バッテリーを充電したりの電源管理をおこなう。
【００２８】
これらの動作に先立って、撮影装置がＯＦＦ状態から起動すると、フラッシュメモリ２５５に格納されていたプログラムがＲＡＭ２５４の一部に読み出され、ＣＰＵ２５１はこのＲＡＭ２５４から読み出されたプログラムにしたがって動作を行う。
【００２９】
また、撮影装置内の各回路及びユニットは、バス２６０を介して接続されており、各回路及びユニットはＣＰＵ２５１によって制御されている。
【００３０】
図２は、ＡＦ信号処理回路２３４の詳細説明図である。撮像信号処理回路２４２からの撮像信号ＴＶＳは、一つまたは複数の測距ゲート３０１にて画面内の一部のみの撮像信号を抽出し、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２で所定の高周波成分のみを抽出し、検出（検波）部（ＤＥＴ）３０３でピークホールドや積分等の処理を行うことで、ＡＦ評価値ＦＶを出力し、フォーカス制御２３３へ出力する。
【００３１】
そして、測距ゲート３０１を通過した一方の撮像信号ＴＶＳは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ１）６０１とバンドパスフィルタ（ＢＰＦ２）６０２で、それぞれ所定の高域周波成分のみを抽出し、検出部６０３、６０４でピークホールドや積分等の処理を行い、除算部６０５にてＢＰＦ１／ＢＰＦ２、すなわち撮像信号の周波数成分の比を求めることで、測距枠ごとの合焦度ＩＦＡを算出する。なお、ＢＰＦ１の周波数は、ＢＰＦ２の周波数よりも高い周波数を抽出するように特性を選定する。また、測距ゲート３０１が複数の場合は、それに続く回路も複数になり、ＡＦ評価値ＦＶや合焦度ＩＦＡも複数の信号になり、フォーカス制御２３３において、複数の信号から条件に応じて選択したり、複数の信号に基づいてフォーカス動作を行う。
【００３２】
このようにＡＦ信号処理回路２３４では、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶから、バンドパスフィルタ３０２及び検出部３０３を第１の信号生成手段として第１の信号（ＡＦ評価値）ＦＶを生成するとともに、バンドパスフィルタ６０１、６０２、検出部６０３、６０４及び除算部６０５を第２の信号生成手段として第２の信号（合焦度）ＩＦＡを生成する。
【００３３】
そして、図３に示すようにＡＦ評価値ＦＶは、被写体の種類や撮影条件（被写体輝度、照度、焦点距離等）により大幅に合焦点での値が変化する。図４のＡＦ評価値ＦＶ（Ａ）は、一般的な被写体Ａを撮影した場合の非合焦（大ボケ）から合焦点までフォーカスレンズ２３１を動かしたときの信号の変化を表している。一方、ＡＦ評価値ＦＶ（Ｂ）は高コントラスト被写体Ｂの場合の信号変化で、ＡＦ評価値ＦＶ（Ｃ）は低コントラスト被写体や低照度被写体Ｃの場合の信号変化である。
【００３４】
これに対して合焦度ＩＦＡは、被写体Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの場合も、合焦点での合焦度ＩＦＡはほぼ同じになる。したがって、被写体Ａ、Ｂ、Ｃ、のいずれの被写体でも閾値ＴＨ１と交わる点ＣＰ１では、同程度の非合焦状態になるため、点ＣＰ１におけるレンズ位置で測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式に切り換えることで、同程度の非合焦状態で切り替わる。
【００３５】
一方、極めて低コントラストの被写体や極めて低照度の被写体Ｄでは、合焦点における合焦度ＩＦＡのレベルも低くなる。このような場合には、コントラストＡＦ方式でフォーカス制御するのは困難になるので、測距ＡＦ検出方式のＡＦ制御のみで焦点検出を行い合焦動作を行う。
【００３６】
次に、フォーカス制御装置の処理手順について、図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３７】
Ｓ５０１から開始して、Ｓ５０２では、まず、ＡＦ制御の状態（方式）を表すＡＦＭＯＤＥに１を代入する。Ｓ５０３では、撮像信号処理回路２４２による撮像信号処理、ＡＦ信号処理回路２３４によるＡＦ信号処理、位相差検出センサ２３９による位相差検出処理を同期して行う。
【００３８】
Ｓ５０４では、ＡＦ信号処理回路２３４からＡＦ評価値のＦＶ信号と合焦度のＩＦＡ信号を取得し、位相差検出センサ２３９から距離信号Ｄを取得する。Ｓ５０５では、ＡＦＭＯＤＥにしたがって、Ｓ５１１、Ｓ５２１、Ｓ５３１へ分岐する。最初はＡＦＭＯＤＥが１（測距ＡＦ検出方式）なので、Ｓ５１１へ進む。Ｓ５１１では、Ｓ５０４で取得した距離信号Ｄと、現在のフォーカスレンズ２３１の位置に基づいてレンズ駆動方向と速度を決定する。つまりは、距離信号Ｄの位置にレンズが近づく方向に、距離が離れている場合は高速で、距離が近い場合は低速になるように方向と速度を決定する。
【００３９】
もし、距離信号Ｄと現在のレンズ位置が一致したならば、レンズ駆動速度は停止の決定をする。Ｓ５１２では、Ｓ５０４で取得した合焦度ＩＦＡのレベルを閾値ＴＨ１と比較する。合焦度ＩＦＡのレベルが閾値ＴＨ１よりも小さいときはＳ５４１へ進み、大きいときは、合焦近傍に位置しているので、Ｓ５１３でＡＦＭＯＤＥに２を代入して、Ｓ５４１へ進む。Ｓ５４１では、決定されたモータ速度と方向でレンズを駆動し、Ｓ５０３へと進み以後、撮像素子２４１の読み出し周期（撮像信号処理周期）に同期して繰り返す。
【００４０】
次に、Ｓ５０５にて、ＡＦＭＯＤＥが２の場合は、Ｓ５２１へ分岐する。Ｓ５２１では、Ｓ５０４で取得したＡＦ評価値ＦＶが増加しているか減少しているかの判断を行う（撮像素子２４１の前回の読み出し結果との増減比較なので、図４中に記述していないが、前回のＡＦ評価値ＦＶを保持している）。もしＳ５２１でＡＦ評価値ＦＶが増加している場合はＳ５４１へ進み、増加していない場合はＳ５２２へ進む。Ｓ５２２では、レンズ駆動方向を逆転してＳ５２３でＡＦ評価値ＦＶのピーク（最大値）を通過した後の減少かどうかの判別を行う。
【００４１】
Ｓ５２３でピークを通過していない判断をした場合はＳ５４１へすすみ、ピークを通過した判断をした場合はＳ５２４へと進む。Ｓ５２４では、ＡＦＭＯＤＥに３を代入する。Ｓ５０５でＡＦＭＯＤＥが３の判定をした場合は、Ｓ５３１へ進む。Ｓ５３１では、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置へとレンズを戻し停止する（合焦点で停止）。Ｓ５３２では、ＡＦ評価値ＦＶのピーク位置でのＡＦ評価値ＦＶが変化したかどうか（ＡＦ評価値の最大値が変化したかどうか）の監視を行うと同時に、合焦位置における距離信号Ｄが変化したかどうかの監視も行う。変化していない場合はＳ５４１へすすみ、変化した場合は、Ｓ５３３でＡＦＭＯＤＥに１を代入してＳ５４１へ進む（測距ＡＦ検出の再起動）。
【００４２】
このように本実施例では、撮像信号ＴＶＳに基づいて合焦度ＩＦＡを検出し、合焦度ＩＦＡに基づいて外部測距ＡＦ方式からコントラストＡＦ方式へと切り換える。
【００４３】
特に２つのＡＦ方式の切り替えポイントとして、映像信号の周波数成分の比に応じた合焦度を使用しているため、測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式によるＡＦ制御に切り換えの際、同程度の非合焦状態で切り替えが行われる。
【００４４】
よって、最適な切換ポイントで２つのＡＦ方式を切り換えと高精度の合焦点の検出が可能となり、スムーズで高速なフォーカス制御が可能なフォーカス制御装置及び光学機器、撮影装置を実現できる。
【００４５】
さらに、撮像素子２４１の読み出しタイミングに同期させて測距ＡＦ方式の検出を行うことで、コントラストＡＦ方式とのタイミングを的確に合わせることが可能になり、最適なタイミングでＡＦ方式を切り換えて、スムーズで高速なフォーカス制御ができる。
【実施例２】
【００４６】
図５に本発明の実施例２を示す。本実施例は上記実施例１の合焦度ＩＦＡの算出処理において、より精度が高い合焦度ＩＦＡを算出している。図５はＡＦ信号処理回路２３５の詳細説明図である。
【００４７】
撮像信号処理回路２４２からの撮像信号ＴＶＳは、一つまたは複数の測距ゲート３０１にて画面内の一部のみの撮像信号を抽出し、実施例１と同様にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３０２で所定の高周波成分のみを抽出し、検出（検波）部（ＤＥＴ）３０３でピークホールドや積分等の処理を行うことで、ＡＦ評価値ＦＶを出力し、フォーカス制御２３３へ出力する。
【００４８】
一方、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶＳは、ローパスフィルタ３０４で高域周波成分が除去され、ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）３０５で、水平１ラインの最大値を検出し、ライン最小値部（Ｌｉｎｅ Ｍｉｎ）３０６では、水平１ラインの最小値を検出する。水平１ラインの最大値と最小値との差分（最大値−最小値）を加算部３０７で算出し、ピークホールド部３０８で、測距ゲート３０１内のすべてのラインの最大値−最小値のピーク値ＭＭを検出する。これは、ほぼ測距ゲート３０１内のコントラストの最大値に相当する。
【００４９】
そして、測距ゲート３０１ごとに、除算部３０９でＡＦ評価値ＦＶをピーク値ＭＭで除することで、測距枠ごとの合焦度ＩＦＡを高精度で算出する。測距ゲート３０１が複数の場合は、それに続く回路も複数になり、ＡＦ評価値ＦＶ及び合焦度ＩＦＡも複数の信号になり、フォーカス制御回路２３３において、複数の信号から条件に応じて選択したり、複数の信号に基づいてオートフォーカス動作を行う。
【００５０】
したがって、本実施例のＡＦ信号処理回路２３５は、測距ゲート３０１を通過した撮像信号ＴＶから、バンドパスフィルタ３０２及び検出部３０３を第１の信号生成手段として第１の信号（ＡＦ評価値）ＦＶを生成するとともに、ローパスフィルタ３０４、ライン最大値部３０５、ライン最小値部３０６、加算部３０７、ピークホールド部３０８及び除算部３０９を第２の信号生成手段として第２の信号（合焦度）ＩＦＡを生成している。
【００５１】
そして、撮像信号ＴＶＳの水平１ラインの最大値と最小値との差分を算出し、この差分（ピーク値ＭＭ）に基づいてＡＦ評価値ＦＶを正規化（除算）した値を合焦度ＩＦＡとして算出しているので、上記実施例１の効果に加え、さらに高精度のフォーカス制御が可能となる。
【実施例３】
【００５２】
図６、図７に本発明の実施例３を示す。本発明の実施例３は上記実施例１の合焦度信号ＩＦＡをＡＦ評価値ＦＶから生成している。
【００５３】
図６に示すように、被写体Ａの非合焦（大ボケ）から合焦点にかけての変化はＦＶ(Ａ)である。本実施例では、このＦＶ(Ａ)の変化量に基づいて合焦度ＩＦＡを算出している。
【００５４】
具体的には、合焦点におけるＦＶ(Ａ)の変化量はＡＦ評価値ＦＶのピーク（図６のＦＶ(Ａ)の頂点）となるため０になる。よって、ＦＶ(Ａ)を微分したＦＶ（Ａ）’は合焦点において０になるように変化する。
【００５５】
さらにＦＶ（Ａ）’の微分をとったもの（Ｆ（Ａ）の変化量の変化）が、ＦＶ（Ａ）’’であり、交点ＣＰ２、合焦点においてＦＶ（Ａ）’’は０になる。すなわち、交点ＣＰ２ではＦ（Ａ）の変化量の変化が０になるため、点ＣＰ２におけるレンズ位置で測距ＡＦ検出方式からコントラストＡＦ方式に切り換えることで、同程度の非合焦状態で切り替えが行われる。
【００５６】
このようにＦＶ（Ａ）’’が点ＣＰ２で０になる特性を利用して、点ＣＰ２までは外部測距ＡＦ方式で、点ＣＰ２から合焦点まではコントラストＡＦ方式を用いてＡＦ制御を行うように切り換える。つまり、ＡＦ評価値ＦＶの変化量の変化（ＦＶ（Ａ）’’の符号＋、−）を合焦度信号ＩＦＡとして用いる。
【００５７】
したがって、図７に示すようにＳ６１２においてＦＶ（Ａ）’’の符号を判断し、符号が「＋」の場合は、Ｓ５４１に進み、外部測距ＡＦによるフォーカス制御を行い、符号が「−」の場合はコントラストＡＦに切り替えるべくＳ５１３に進んでＡＦＭＯＤＥに２を代入し、Ｓ５４１に進む。その他のステップの処理は上記実施例１と同様であるため省略する。
【００５８】
したがって、本実施例では閾値を用いずに合焦度ＩＦＡの符号（極性）の変化により、外部測距ＡＦからコントラストＡＦの切り替えポイントを判断しているため、上記実施例１の効果に加え、２つのＡＦ方式をより高精度で切り替えることができるとともに、回路構成が容易となり、フォーカス制御の処理速度が向上する。
【００５９】
以上、上記実施例ではパッシブ方式の測距ＡＦ方式を用いて説明しているが、ＴＴＬ方式の位相差検出方式や被写体に投光した赤外線を受光することで三角測距の原理から被写体の距離を求める赤外ＡＦ方式を採用してもよく、撮像信号ＴＶＳに基づくコントラストＡＦ方式と他の測距・位相差ＡＦ方式の組合わせにおいて制限されることは無い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置を搭載した撮影装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置の回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施例１におけるフォーカス制御装置のフローチャートある。
【図５】本発明の実施例２におけるフォーカス制御装置の回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施例３におけるフォーカス制御装置の動作説明図である。
【図７】本発明の実施例３におけるフォーカス制御装置のフローチャートある。
【図８】本発明の実施例１の測距ＡＦ検出の動作原理図である。
【符号の説明】
【００６１】
２３０ 測距ＡＦ検出ユニット（距離検出手段）
２３３ フォーカス制御回路（制御手段）
ＦＶ ＡＦ評価値（第１の信号）
ＩＦＡ 合焦度（第２の信号）
ＴＶＳ 撮像信号（映像信号）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記映像信号における互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２の信号が所定値より大きい場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号が前記所定値より小さい場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項３】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記第１の信号と前記映像信号における第１の値および第２の値の差分値とに基づいて第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２の信号が所定値より大きい場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号が前記所定値より小さい場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御装置。
【請求項５】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記第１の信号の変化量の変化を示す第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第２の信号の符号が負の場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号の符号が正の場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置と、
前記被写体像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮影装置。
【請求項１】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記映像信号における互いに異なる複数の周波数成分の比に応じた第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第２の信号が所定値より大きい場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号が前記所定値より小さい場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス制御装置。
【請求項３】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記第１の信号と前記映像信号における第１の値および第２の値の差分値とに基づいて第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第２の信号が所定値より大きい場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号が前記所定値より小さい場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御装置。
【請求項５】
撮影光学系により形成された被写体の像を光電変換して得られる映像信号の所定周波数成分に応じた第１の信号を生成する第１の信号生成手段と、
被写体までの距離を検出する距離検出手段と、
前記撮影光学系のフォーカス制御であって、前記第１の信号に基づく第１の制御および前記距離に基づく第２の制御を行う制御手段と、
前記第１の信号の変化量の変化を示す第２の信号を生成する第２の信号生成手段とを有し、
前記制御手段は、前記第２の信号に基づいて前記第１および第２の制御のうち一方を選択することを特徴とするフォーカス制御装置。
【請求項６】
前記制御手段は、前記第２の信号の符号が負の場合は前記第１の制御を行い、前記第２の信号の符号が正の場合は前記第２の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のフォーカス制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置を有することを特徴とする光学機器。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１つに記載のフォーカス制御装置と、
前記被写体像を光電変換する撮像素子とを有することを特徴とする撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３４２８（Ｐ２００６−３４２８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７７１８３（Ｐ２００４−１７７１８３）
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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