JPH07287162A - 自動焦点調節手段を有した画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の焦点判定手段を併用した自動焦点調節
手段を有した画像入力装置において、焦点判定手段の種
類と被写体像の明るさに応じて露出状態を調節すること
により、高速でかつ高精度のＡＦが得られる自動焦点調
節手段を有した画像入力装置を得ること。 【構成】 被写体像を検出する被写体像検出手段に被写
体像を結像させる結像手段と、結像手段を通過する光束
の光量を調節する絞り部材と露出時間を調節するシャッ
ター部材とを有する露光量調節手段と、被写体像検出手
段からの信号に基づいてそれぞれ異なる焦点検出方法に
より被写体像の結像状態を判定する複数の焦点判定手段
とを有し、複数の焦点判定手段からの信号を用いて結像
手段の焦点調節を行なう際、露光量調節手段は焦点判定
手段の種類と被写体像の明るさに応じて露出状態を調節
していることこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動焦点調節手段を有し
た画像入力装置に関し、特に複数の焦点判定手段（ＡＦ
方式）を併用した画像入力装置において、各々の焦点判
定手段の種類と被写体像の明るさに応じて露出状態（絞
りの形状や大きさ及びシャッター速度等）を調節するよ
うにした、例えばスチルカメラやビデオカメラ等に好適
な自動焦点調節手段を有した画像入力装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来よりスチルカメラやビデオカメラ等
の自動合焦装置においては、例えばボケ検知方式（山登
り方式）による焦点判定手段が用いられている。このボ
ケ検知方式は撮影レンズにより撮像素子（ＣＣＤ等）面
上に結像した被写体像に基づく信号をバンドパスフィル
ターを通すことにより高周波成分を検出している。そし
てこの検出信号の例えば１フィールド又は１フレーム内
でのピーク値が最大となるようにフォーカスレンズを焦
点整合装置により駆動させ、これにより撮影レンズの合
焦状態を得ている。

【０００３】しかしながらこのボケ検知方式では焦点
（ピント）が合焦位置から大幅にズレた位置にあると合
焦できなかったり、又合焦までに時間がかかるという問
題点があった。

【０００４】又、この他の焦点判定手段としては、例え
ば銀塩カメラ等で使用されている位相差方式がある。こ
の位相差方式は例えば撮影レンズ中に設けた絞りの２つ
の絞り開口を通過した光束から得られる所定面上におけ
る２つの像の相対的なズレ量から撮影系のピントのボケ
情報を求め、得られたボケ情報からフォーカスレンズを
制御して撮影レンズの合焦状態を得ている。

【０００５】しかしながらこの位相差方式には焦点検出
用として専用の受光素子（センサー）が必要となり、又
そのセンサーの位置精度が厳しく、その調整が困難であ
り、その分合焦精度が低下するという問題点があった。

【０００６】そこで従来よりそれらの方式の問題点を互
いに補うように方式の異なる複数のＡＦ方式（焦点判定
手段）を併用した自動焦点調節手段を有した画像入力装
置が、例えば特開平３−８１７１３号公報で提案されて
いる。

【０００７】同公報では位相差方式又は二重像合致方式
とボケ検知方式とを併用して、これらの方式の欠点を互
いに補うようにして焦点検出を行ない撮影レンズの合焦
状態を得ている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式の異なる複
数のＡＦ方式を併用した自動焦点調節手段を有した画像
入力装置は、各々のＡＦ方式時の露出制御（絞りの形状
や大きさ及びシャッター速度等）に関しては何ら取り上
げてはいなかった。

【０００９】しかしながら、実際には各々のＡＦ方式に
は、それぞれに使用される焦点検出用のセンサー（焦点
検出センサー）の感度の違いや信号処理系の違い等によ
り、それぞれに適した露光量がある。

【００１０】又、同じ露光量を得るにしてもそれぞれに
適した露出状態、例えば絞りの形状やその大きさ及びシ
ャッター速度等があり、このため被写体の明るさに合わ
せて最適な露出状態でＡＦ動作を行なうことがＡＦ精度
を高めるのに好ましい。

【００１１】例えば前述したボケ検知方式では以下に示
すようになる。

【００１２】例えばある被写体に対してフォーカスレン
ズを移動したときの高周波成分の検出信号（焦点評価
値）の変化は図１０に示すようになる。同図において横
軸はフォーカスレンズの位置、縦軸は焦点評価値を示し
ており、波形ａが絞り込んだときのレンズ位置に対する
焦点評価値を示しており、波形ｂが絞り開放時のときの
レンズ位置に対する焦点評価値を示している。

【００１３】同図から分かるようにフォーカスレンズが
かなりボケた位置に位置しているとき（領域Ｉ）は絞り
開放の状態（波形ｂ）ではフォーカスレンズ位置による
検出信号の変化がほとんど見られず、この為フォーカス
レンズの移動すべき方向の判断ができない。又フォーカ
スレンズが合焦位置近傍に位置しているとき（領域Ｉ
Ｉ）は絞り込んだ状態（波形ａ）ではレンズ位置による
検出信号の変化が小さく、ちょっとしたノイズにより合
焦精度が悪くなってしまう。

【００１４】このように同図に示すような検出信号が得
られるように露出量の調節が行なわれたとしても、更に
絞りの形状によってＡＦ精度は大きく異なってくること
が分かる。

【００１５】このように一般的に考えればフォーカスレ
ンズを移動させて検出信号の変化を監視するというＡＦ
方式の場合、例えば合焦位置近傍においてはフォーカス
レンズ位置に対する検出信号の変化の割合が大きい状態
（絞り開放状態）の方が精度の良い合焦検出を行なうこ
とができる。

【００１６】又、複数のＡＦ方式を予め定められた順序
で行なう場合、例えば各々のＡＦ方式ごとに被写体の明
るさを検知し最適な露出状態でＡＦを実現する方法は時
間がかかり、ＡＦ速度という面で大変不利になってしま
うという問題点があった。

【００１７】又、従来の銀塩カメラ等においてはＡＦ用
のセンサーと測光用のセンサーとは別々に構成されてい
る為、装置全体が複雑化になり又高コスト化にもなると
いう問題点があった。

【００１８】更にＣＣＤを撮像素子に用いるＳＶカメラ
（電子スチルカメラ）等では測光用のセンサーをＣＣＤ
と兼用しているものの被写体の明るさを検出する為には
特別な動作が必要となってくるという問題点があった。

【００１９】本発明は複数の焦点判定手段（ＡＦ方式）
を併用した自動焦点調節手段を有した画像入力装置にお
いて、各々の焦点判定手段の種類と被写体像の明るさに
応じて露出状態（絞りの形状や大きさ及びシャッター速
度等）を調節することにより、高速でかつ高精度のＡＦ
を実現し、更には撮影の為の測光動作を独立に行なうこ
となく最適な露出状態での撮影を可能とした自動焦点調
節手段を有した画像入力装置の提供を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の自動焦点調節手段を有した画像入力装置
は被写体像を検出する被写体像検出手段に該被写体像を
結像させる結像手段と、該結像手段を通過する光束の光
量を調節する絞り部材と露出時間を調節するシャッター
部材とを有する露光量調節手段と、該被写体像検出手段
からの信号に基づいてそれぞれ異なる焦点検出方法によ
り該被写体像の結像状態を判定する複数の焦点判定手段
とを有し、該複数の焦点判定手段からの信号を用いて該
結像手段の焦点調節を行なう自動焦点調節手段を有した
画像入力装置において、該露光量調節手段は該焦点判定
手段の種類と該被写体像の明るさに応じて露出状態を調
節していることを特徴としている。

【００２１】特に前記複数の焦点判定手段を予め定めら
れた順序で駆動して前記結像手段の焦点調節を行なう場
合、駆動中の該焦点判定手段で用いた露光量調節手段の
露出状態の情報を利用して、次の焦点判定手段における
露光量調節手段の露出状態の初期値を決定したことを特
徴としている。

【００２２】（２）本発明の自動焦点調節手段を有した
画像入力装置は被写体像に関する信号を得る撮影検出手
段に該被写体像を結像させる撮影結像手段と、該撮影結
像手段を通過する光束の光量を調節する絞り部材と露出
時間の調節を行なうシャッター部材とを有する撮影露光
量調節手段とを有する撮影系と、被写体像を検出する被
写体像検出手段に該被写体像を結像させる結像手段と、
該結像手段を通過する光束の光量を調節する絞り部材と
露出時間の調節を行なうシャッター部材とを有する露光
量調節手段とを有する被写体像検出系と、該被写体像検
出手段からの信号に基づいてそれぞれ異なる焦点検出方
法により該被写体像の結像状態を判定する複数の焦点判
定手段とを有し、該焦点判定手段の判定結果に基づいて
該撮影系の合焦動作を行なう自動焦点調節手段を有した
画像入力装置において、撮影の直前に行なわれた該焦点
判定手段で用いた露光量調節手段の露出状態の情報を利
用して、該撮影における撮影露光量調節手段の露出状態
を決定したことを特徴としている。

【００２３】特に前記撮影系を構成する各要素と前記被
写体像検出系を構成する各要素は、その一部もしくは全
ての要素において共通であることを特徴としている。

【００２４】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部構成図であ
る。

【００２５】同図において１は結像手段又は撮影結像手
段としての撮影レンズであり、フォーカシングの際、固
定の固定レンズ１ａと光軸方向に移動するフォーカスレ
ンズ（合焦レンズ）１ｂとを有し、被写体像を被写体像
検出手段又は撮影検出手段としてのＣＣＤ等より成る撮
像素子２面上に結像させている。

【００２６】撮像素子２は被写体像を電気信号として取
り出しており、又電子シャッター機能を有しており、撮
影レンズ１により結像された被写体像を光電変換する時
間（露光時間）を自由に制御できる構造となっている。
本実施例では後述する絞り部材と電子シャッター機能と
で露光量調節手段又は撮影露光量調節手段を構成してい
る。

【００２７】３は絞り部材であり、撮影レンズ１を通過
する光束の光量を制御している。本実施例における絞り
部材３は後述するように固定の絞り開口部と面積の異な
る２つの開口部（開口穴）を有する絞り羽根の２枚を有
し、該２枚の絞り羽根の相対的な移動により絞り開口部
を制御している。

【００２８】尚、上記に示した撮影レンズ１と撮像素子
２そして絞り部材３等の各要素で被写体像検出系又は撮
影系を構成している。即ち本実施例では被写体像検出系
を構成する各要素と撮影系を構成する各要素を共通にし
て構成している。

【００２９】４は信号処理部であり、撮像素子２により
光電変換された被写体像に基づく画像信号をＮＴＳＣ等
のビデオ信号用のフォーマットに合わせている。

【００３０】５は焦点判定手段としての自己相関装置で
あり、後述する自己相関によるＡＦ方式により被写体像
の結像状態を判定している。

【００３１】６は焦点判定手段としてのボケ検知装置で
あり、後述するボケ検知によるＡＦ方式により被写体像
の結像状態を判定している。

【００３２】本実施例では後述するように被写体像の結
像状態を判定する際、まず自己相関による焦点判定手段
を駆動させ、次いでボケ検知による焦点判定手段を駆動
させている。このとき駆動中の自己相関による焦点判定
手段における露光量調節手段の露出状態の情報を利用し
て、次のボケ検知による焦点判定手段における露光量調
節手段の露出状態の初期値を決定している。

【００３３】７はフォーカスモータであり、その出力は
接続機構（不図示）によりフォーカスレンズ１ｂに接続
されており、その回転によってフォーカスレンズ１ｂを
光軸上移動させて焦点調節を行なっている。

【００３４】８は絞り駆動モータであり、その出力は接
続機構（不図示）により絞り部材３の各絞り羽根と接続
されており、その回転によって絞り部材３の絞り開口部
の数と開口形状そして絞り開口部の大きさ等を変化させ
ている。

【００３５】９は記録系であり、信号処理部４で形成さ
れた映像信号を記録している。

【００３６】１０はＣＰＵであり、不図示の機構で２段
ストロークに成っているレリーズＳＷ１（１１）とレリ
ーズＳＷ２（１２）とからの入力状態を監視しており、
又自己相関装置５とボケ検知装置６による判定結果に基
づいてフォーカスモータ７と絞り駆動モータ８の回転を
制御している。

【００３７】ＳＷ１は撮影の準備を指示するスイッチ
（ＳＷ）であり、ＳＷ２はスチル撮影時には撮影を指示
し、又ムービ撮影時には押されている間の撮影を指示す
るスイッチ（ＳＷ）である。

【００３８】次に本実施例の絞り部材３の動作について
図２を用いて説明する。図２は図１に示した絞り部材３
の動作（絞り開口部の変化）を示した説明図である。

【００３９】本実施例における絞り部材３は、同図
（Ａ）に示すように面積が互いに異なる２つの開口部
（開口穴）３ａ，３ｆを有する絞り羽根３ｃと面積が互
いに異なる２つの開口部（開口穴）３ｂ，３ｇを有する
絞り羽根３ｄの２枚の絞り羽根３ｃ，３ｄを有し、該２
枚の絞り羽根３ｃ，３ｄの相対的な移動によって絞り開
口部を制御している。

【００４０】又、絞り羽根３ｃに形成された開口部３ｆ
と絞り羽根３ｄに形成された開口部３ｇとは後述するよ
うに自己相関による焦点判定手段（ＡＦ方式）の都合
上、開口部３ｆの大きさが開口部３ｇより少し大きくな
るように形成している。

【００４１】又、各々の絞り羽根３ｃ，３ｄは保持機構
（不図示）により常に撮影レンズ１の光軸中心に関して
対称の位置を保つように構成されている。

【００４２】３ｈは絞り部材３に設けられた固定の開口
部であり、同図の点線で示す開口部３ｈの範囲内で絞り
羽根３ｃに形成した各開口部３ａ，３ｆと絞り羽根３ｄ
に形成した各開口部３ｂ，３ｇとが重なった領域（斜線
部）が絞り開口部となっている。

【００４３】従って、同図において（Ａ）は絞り羽根３
ｃの開口部３ａ（３ｆ）と絞り羽根３ｄの開口部３ｂ
（３ｇ）とが重なり合わない状態、即ち絞りは閉じた状
態（全閉状態）と成っている。又（Ｂ）は（Ａ）の状態
から絞り羽根３ｃが矢印Ａ方向、又絞り羽根３ｄが矢印
Ｂ方向に動き、開口部３ａの一部と開口部３ｂとの一部
が重なり、撮影レンズ１の光軸中心を中心とした略円形
の絞り開口部３ｅを形成している状態と成っている。こ
の絞り開口部３ｅの大きさは絞り羽根３ｃ，３ｄの重な
り具合により可変となっており、（Ｃ）ではその絞り開
口部３ｅの大きさが最大の状態（全開状態）となってい
る。

【００４４】又（Ｄ）は（Ｃ）の状態よりも更に絞り羽
根３ｃが矢印Ａ方向、絞り羽根３ｄが矢印Ｂ方向に動い
た状態であり、撮影レンズ１の光軸中心に対して対称な
２つの絞り開口部３ｆ，３ｇとが形成されている状態と
なっている。

【００４５】即ち、本実施例においては後述するように
同図（Ｂ），（Ｃ）ではボケ検出による焦点判別と撮影
の為の双方の状態を示しており、同図（Ｄ）では自己相
関による焦点判別の為の状態を示している。

【００４６】次に自己相関による焦点判定手段（ＡＦ方
式）について図２、図３を用いて説明する。図３は本発
明の実施例１の自己相関方式の測距方式を示した説明図
である。

【００４７】本実施例において自己相関による焦点判別
時には絞り部材３の絞り開口部の形状は図２（Ｄ）に示
すように２つの絞り開口部３ｆ，３ｇを持つ状態となっ
ている。従って２つの絞り開口部３ｆ，３ｇを通過した
光束のみが撮像素子２面上に結像することになり、例え
ば撮影レンズ１が合焦状態にあるときには図３（Ａ）に
示すように２つの開口部３ｆ，３ｇを通過した光束は撮
像素子２面上の一点に結像する。又後ピン状態にあると
きは図３（Ｂ）に示すように開口部３ｆを通過した光束
と開口部３ｇを通過した光束が撮像素子２面上の別々の
位置に結像し、２つの画像が重なったような水平方向に
二線ボケの状態になる。更に前ピン状態にあるときも図
３（Ｃ）に示すように２つの開口部３ｆ，３ｇを通過し
た光束は撮像素子２面上の別々の位置に結像する。この
場合、開口部３ｆを通過した光束と開口部３ｇを通過し
た光束の位置関係は同図（Ｃ）に示すように後ピン状態
のときと逆になる。

【００４８】このように水平方向に二線ボケの状態とな
った画像のデータを水平方向に１ライン取り出して、そ
の自己相関関数を計算すると次のようになる。

【００４９】即ち、撮像素子２面上に結像した被写体像
に基づく信号は時間軸ｔを変数とする電気信号として出
力される。この信号（元信号）をｆ（ｔ）とすると、自
己相関関数Ｃ（τ）は次の式（１）で表わされる。

【００５０】

【数１】 ここでＴは測距に用いるデータの範囲を示す。

【００５１】実際の計算は撮像素子２から出力される離
散的なデータに対して行なわれる為、元信号ｆ（ｔ）は
撮像面における座標を用いてＸ（ｉ，ｊ）と表現でき
る。ここでｉは水平方向の座標、ｊは垂直方向の座標を
表わす。座標Ｘ（ｉ，ｊ）を用いると自己相関関数Ｃ
（ｍ，ｊ）は次の式（２）で表わされる。

【００５２】

【数２】 （２）式においてＩは測距枠の水平方向の画素数、座標
Ｘ（ｉ，ｊ）と座標Ｘ（ｉ＋ｍ，ｊ）の関係を図４に示
す。（２）式によって関数Ｃ（ｍ，ｊ）を求めると図５
に示すようになる。

【００５３】図５のピーク値ｄで示すように前記図３
（Ｂ），（Ｃ）のような二線ボケの画像の自己相関関数
にはｍ＝０の所以外にもピークが表われる。このピーク
の位置は画像のズレ量に対応しており、画像が水平方向
にｍｐ画素だけずれていることを表わしている。

【００５４】このズレ量ｍｐはピントのズレ量ΔＸや絞
り開口部３ｆ，３ｇの位置によって定まる量である。例
えば図３（Ｂ）の状態で撮像素子２からの出力信号を用
いて自己相関処理を行ない、ズレ量ｍｐを求めたとす
る。この絞り開口部３ｆ，３ｇの位置ａ，ｂは絞り羽根
３ｃ，３ｄに設けられた開口部３ａ，３ｂの形状によっ
て決まる値なのでピントのズレ量ΔＸは計算により求め
ることができる。

【００５５】又、ピントのズレ方向は左右に振れた画像
の明るさで判断している。これは図２（Ｄ）に示したよ
うに２つの開口部３ｆ，３ｇの大きさは該開口部３ｆの
方が大きく設定されているので大きい絞り開口部３ｆを
通過した光束の光量が、小さい絞り開口部３ｇを通過し
た光束の光量より多くなっていることを利用したもので
ある。

【００５６】例えば図３（Ｂ）に示す後ピン状態では開
口部３ｆを通過した方の像が水平方向に対して左側に結
像するが、図３（Ｃ）に示す前ピンの状態では開口部３
ｆを通過した方の像が水平方向に対して右側に結像して
いる。即ちズレ量ｍｐだけズレた像のどちらが明るい像
かを調べることによりピントのズレ方向を判定してい
る。

【００５７】このように自己相関による焦点判別用の絞
り部材３としては二重像を形成する為に互いに面積が異
なる開口部３ｆ，３ｇを２つ有しており、又ズレ量ｍｐ
の精度を上げるためにその２つの開口部３ｆ，３ｇをで
きるだけ離して小さくなるように構成している。

【００５８】尚、図２に示すような絞り形状で絞り開口
部３ｆ，３ｇの大きさを変えた場合、図１、図３に示す
断面では絞り開口部３ｆ，３ｇの大きさは変らないはず
であるが、本実施例では説明を分かりやすくする為に大
きさを変えて図示している。

【００５９】次にボケ検知による焦点判定手段（ＡＦ方
式）について図６を用いて説明する。図６はボケ検知装
置の要部構成図である。

【００６０】同図において信号処理部４（不図示）で形
成された輝度信号は高域通過フィルタ（ＨＰＦ）６ｃを
通過して高域成分のみが分離され、次段の検波回路６ｄ
にて振幅検波される。この検波出力はＡ／Ｄ変換回路６
ｅにてデジタル値に変換され、ゲート回路６ｆで画面中
央部に設定されたフォーカスエリアの信号だけが抜き取
られて積算回路６ｇでフィールド毎に積分され現フィー
ルドの焦点評価値が得られる。合焦状態では映像信号中
に高域成分が増えるので、この焦点評価値が最大となる
ところが合焦である。

【００６１】このとき輝度信号により同期分離回路６ａ
によって分離された垂直及び水平同期信号はフォーカス
エリアを設定する為にゲート制御回路６ｂに入力され
る。ゲート制御回路６ｂでは垂直、水平同期信号と固定
の発振器からの出力に基づいて画面中央部分の長方形の
フォーカスエリアを設定し、このフォーカスエリアの範
囲のみの輝度信号の通過を許容するゲート開閉信号をゲ
ート回路６ｆに供給している。

【００６２】フィールド毎に積算回路６ｇで得られた焦
点評価値を利用し処理部６ｈで焦点判定を行なうが、そ
の動作は後述する。処理部６ｈ内には不図示の第１比較
器と第２比較器とが内蔵されている。

【００６３】第１比較器は最大値メモリに保持されてい
る今までの最大の焦点評価値と現在の焦点評価値とを比
較し、現在の焦点評価値が最大値メモリの内容に比べて
大きいとき（第１モード）と、予め設定した第１のしき
い値以上減少したとき（第２モード）の２通りの比較信
号（Ｓ１，Ｓ２）を出力するものである。

【００６４】ここで最大値メモリは第１比較器の出力に
基づいて現在の焦点評価値が最大値メモリの内容よりも
大きい場合には、その値が更新され、常に現在までの焦
点評価値の最大値が保持されている。

【００６５】尚、焦点評価値の最大値メモリと同様に第
１比較器の出力に基づいて最大評価値となった場合のフ
ォーカスレンズ１ｂの光軸上の位置は常時位置メモリに
保持するように更新されている。

【００６６】又、第２比較器は現在の焦点評価値と初期
値メモリに保持されている初期評価値とを比較し、その
大小関係を出力するものである。

【００６７】まずボケ検知による合焦動作開始直後に、
最初の焦点評価値は最大値メモリと初期値メモリに保持
される。その後、ＣＰＵ１０はステッピングモータであ
るフォーカスモータ７を予め定めらた方向に回転させて
フォーカスレンズ１ｂを光軸方向に移動させる。ＣＰＵ
１０は第２比較器が大または小という出力を発するま
で、最初の方向にフォーカスモータ７を制御して、現在
の焦点評価値が初期評価値よりも小さいと判断された場
合にはフォーカスモータ７の回転方向を逆にして、以後
第１比較器からの出力を監視する。

【００６８】ＣＰＵ１０は第２比較器からの出力に基づ
いて決定された方向にフォーカスモータ７を回転させな
がら第１比較器からの出力を監視し、焦点評価値が最大
評価値に比べて予め設定されたしきい値より小さいとい
う第２モードが指示されると同時にフォーカスモータ７
の回転方向を逆転する。

【００６９】このフォーカスモータ７の回転方向の逆転
によりフォーカスレンズ１ｂの光軸上の移動方向は、例
えば撮像素子２に接近する方向から離れる方向へ、ある
いはその逆に離れる方向から接近する方向に変わる。

【００７０】この逆転後、位置メモリの内容と現在のフ
ォーカスレンズ位置とが比較され一致したとき、即ちフ
ォーカスレンズ１ｂが焦点評価値の最大となる位置に戻
ったときにフォーカスモータ７を停止させるようにＣＰ
Ｕ１０は機能し、同時にＣＰＵ１０はレンズ停止信号
（ＬＳ）を出力する。

【００７１】上述したボケ検知による合焦動作、所謂山
登り合焦動作のフォーカスレンズ位置の変化を図７に示
す。同図において横軸はフォーカスレンズの位置、縦軸
は焦点評価値を示している。

【００７２】上述の如くＣＰＵ１０による合焦動作が終
了してレンズ停止信号（ＬＳ）が発っせられると同時
に、その時点での焦点評価値が保持され、その後の焦点
評価値がそれに対して予め定められた一定割合以上小さ
くなったときに被写体が変化したと判断され、被写体変
化信号が出力される。ＣＰＵ１０はこの被写体変化信号
を受け取ると再び山登り合焦動作をやり直して被写体の
変化に追随する。

【００７３】本実施例は以上説明したように自己相関に
よる焦点判別（焦点判定手段）とボケ検知による焦点判
別（焦点判定手段）とを併用したものである。上述のよ
うに自己相関による焦点判別は焦点（ピント）のズレ量
が分かるので合焦位置にダイレクトにフォーカスレンズ
を駆動できるという利点を有しているが、その反面周期
パターンを有する被写体は原理的に苦手（自己相関関数
のピークが複数個表われる為）であり、又合焦位置近傍
での精度があまり良くない（ｍ＝０のピークに埋もれて
しまう為）等の問題点があった。

【００７４】又、ボケ検知による焦点判別はレンズの駆
動ピッチ毎に評価信号を得るので精度の良い焦点判別が
できるという利点を有しているが、その反面大ボケの状
態からでも常に評価信号を監視しながらフォーカスレン
ズを駆動する為、時間がかかるという問題点があった。

【００７５】そこで本実施例では自己相関による焦点判
別で概略の合焦位置を判定し、ダイレクトにフォーカス
レンズを駆動し、次いでボケ検知による焦点判別で正確
に合焦動作を行なうことで互いの問題点を補い、これに
より十分な光学性能を有した自動焦点調節手段を得てい
る。

【００７６】次に本実施例の動作を図８、図９のフロー
チャートを用いて説明する。

【００７７】図８はスチル撮影をするときのフローチャ
ートであり、図９はムービー撮影をするときのフローチ
ャートである。

【００７８】最初に図８のフローチャートに従ってスチ
ル撮影をするときの動作を説明する。まず電源ＳＷ（不
図示）が撮影者によってＯＮされると（Ｓ１）、絞り部
材３と撮影レンズ１等が所定の位置にイニシャライズさ
れる（Ｓ２）。この状態でＳＷ１の操作待ちとなる（Ｓ
３）。ＳＷ１が操作されると絞り駆動モータが駆動さ
れ、絞り開口部が図２（Ｄ）に示すようになる（Ｓ
４）。このとき被写体の明るさに合わせて自己相関によ
る焦点判別に適した露出状態を得るために２つの開口部
３ｆ，３ｇの大きさはそれぞれ一定であるので、撮像素
子２の有する電子シャッター部材の機能により露出時間
を制御している（Ｓ５）。つまり最初は所定の露出時間
で電子シャッターを切り、撮影した画像が明るければシ
ャッター秒時を短くし、暗ければシャッター秒時を長く
することによって適正露出を得ている。このときの電子
シャッターの秒時を１／Ｔ１とする。この状態で先に説
明した自己相関による焦点判別を行ないボケ量とボケ方
向を求め、ボケを補正し合焦となるようにフォーカスモ
ータを駆動し（Ｓ７）、ピントの粗調を行なう。

【００７９】次にボケ検知による焦点判別を行ないピン
トを正確に合わせる訳であるが、ボケ検知による焦点判
別に適した露出が得られるように絞りの大きさと電子シ
ャッターの秒時が演算される（Ｓ８）。このとき既に前
段の自己相関による焦点判別により撮影レンズ１のフォ
ーカスレンズ１ｂはほぼ合焦の位置に駆動されている。
ボケ検知方式の焦点評価値はフォーカスレンズ１ｂの合
焦位置近傍では図１０に示すように絞りを絞った状態
（波形ａ）よりも絞りを開いた状態（波形ｂ）の方がフ
ォーカスレンズ位置に対して敏感になり、より正確な焦
点判別を行なうことができる。

【００８０】これは絞りが開放のときに被写界深度が最
も浅くなるからである。このことからスチル撮影時のボ
ケ検知方式による焦点判別を行なうときは絞りを図２
（Ｃ）に示すように開放の状態にする。

【００８１】次に電子シャッターの秒時であるが、前段
の自己相関による焦点判別の際に絞り形状３ｆ，３ｇで
電子シャッター秒時１／Ｔ１の時に適正露出になること
が分かっている為、同じ被写体に対して絞りが開放のと
きは電子シャッターの秒時はいくつにすれば良いかは簡
単に求まる。このときに求まった電子シャッターの秒時
を１／Ｔ２’とする。

【００８２】次にステップ（Ｓ８）で求まった絞り形状
（開放）に絞りを駆動し（Ｓ９）、該ステップ（Ｓ８）
で求まったシャッター秒時で電子シャッターを駆動する
（Ｓ１０）。この状態で先に述べたボケ検知方式による
焦点判別を行ない、撮影レンズ１を合焦状態とする（Ｓ
１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。

【００８３】一度合焦になれば撮影のトリガーとなるＳ
Ｗ２の入力を受け付ける状態になるわけであるが、この
ときも被写体の移動、変化等により焦点がボケていない
か常にボケ検知方式による焦点判別によって監視してい
る（Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３）。

【００８４】この時電子シャッターの秒時も被写体の明
るさの変化に対応して常に適正な信号が得られるように
変化している。そしてＳＷ２が押される直前のシャッタ
ー秒時を１／Ｔ２とする。

【００８５】この状態でＳＷ２が押されると（Ｓ１
４）、撮影動作に処理が移り、まず絞りそして電子シャ
ッターの値が演算される（Ｓ１５）。これは前段のボケ
検知による焦点判別のときに絞り開放で電子シャッター
秒時１／Ｔ２で被写体が適正露出になったことを基に被
写体の明るさを演算し、所定のプログラム線図に従って
絞りの値と電子シャッターの速度を決めるものである。
その後、決められた絞りの値と電子シャッターの速度に
従って絞りと電子シャッターが駆動され、撮像素子によ
る撮影が行なわれる（Ｓ１６）。

【００８６】次に図９のフローチャートに従ってムービ
ー撮影をするときの動作を説明する。

【００８７】同図におけるフローチャートのステップ
（Ｓ１）からステップ（Ｓ７）までは上述したスチル撮
影時の動作と同様であり、自己相関によるピントの粗調
を行なっている。

【００８８】次にボケ検知による焦点判別を行なうわけ
であるが、ボケ検知による焦点判別に適した露出が得ら
れるように絞りの大きさと電子シャッターの秒時を演算
する（Ｓ８）。このとき既に前段の自己相関による焦点
判別により撮影レンズ１のフォーカスレンズはほぼ合焦
の位置に駆動されている。その為、ムービー撮影時には
この状態でＳＷ２が押されれば撮影可能となるように設
定されている。その為、電子シャッターの秒時を指定し
ない標準モードにおいては電子シャッターの秒時がまず
１／６０秒に設定される。又不図示のＳＷにより電子シ
ャッター秒時が指定されていれば、その秒時（１／Ｔ
３）に設定される。

【００８９】次に絞り開口部の大きさであるが、前段の
自己相関による焦点判別の際に絞り形状３ｆ，３ｇで電
子シャッター秒時１／Ｔ１のときに適正露出になること
が分かっている為、同じ被写体に対して電子シャッター
の秒時が１／６０秒（又は１／Ｔ３）となれば、絞り開
口部の大きさはいくつにすれば良いかは簡単に求まる。

【００９０】そこでステップ（Ｓ８）で求まった絞り形
状に絞りを駆動し（Ｓ９）、シャッター秒時（１／６０
秒又は１／Ｔ３）で電子シャッターを駆動する（Ｓ１
０）。この状態で前述したボケ検知方式による焦点判別
を行ない、撮影レンズ１を合焦状態とする（Ｓ１１，Ｓ
１２，Ｓ１３）。

【００９１】又、上記動作中においてＳＷ２が押される
と（Ｓ１４）、撮影動作（Ｓ１６）が行なわれ記録がな
される。

【００９２】尚、本実施例においては自己相関による焦
点判別用の系（被写体像検出系）とボケ検知による焦点
判別用の系（被写体像検出系）そして撮影系との各要素
が共通に使用されているものを示したが、これらの要素
が全て、もしくは一部を別々に構成しても本発明は前述
の実施例と同様に適用することができる。

【００９３】又、本実施例では焦点判別後に行なう合焦
動作をフォーカスレンズを光軸上移動させることにより
撮影レンズの合焦状態を得ているが、例えば撮像素子を
光軸方向に移動させたり、あるいは撮影レンズの光路中
に空気と屈折率の異なる透明部材を挿入したりする等の
手段によって合焦動作を行なっても前述の実施例と同様
の効果を得ることができる。

【００９４】又、本実施例では焦点判定手段（ＡＦ方
式）として自己相関による焦点判別とボケ検知による焦
点判別との２つのＡＦ方式を利用したが、例えば特開昭
６２−１０３６１６号公報で開示されているように被写
体像のエッジ幅を検出し、その検出結果により合焦状態
を検出するＡＦ方式など他のＡＦ方式を用いた場合でも
前述の実施例１と同様に、そのＡＦ方式と被写体像の明
るさに応じて露出状態を調節することで高精度のＡＦを
行なうことができる。

【００９５】又、自己相関による焦点判別やボケ検知に
よる焦点判別以外の他のＡＦ方式を用いた場合でも、駆
動中のＡＦ方式における露光量調節手段の露出状態の情
報を利用して次のＡＦ方式における露光量調節手段の露
出状態の初期値を決定することにより高速でかつ高精度
のＡＦを実現することができる。

【００９６】更に本実施例では撮影の直前に行なわれた
ＡＦ方式が自己相関による焦点判別やボケ検知による焦
点判別以外の他の方式であっても、そのＡＦ方式におけ
る露光量調節手段の露出状態の情報を利用して撮影にお
ける撮影露光量調節手段の露出状態を決定することによ
り、撮影の為の測光動作を行なうことなく最適な露出状
態で撮影を行なうことができる。

【００９７】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く複数の焦点判
定手段（ＡＦ方式）を有する自動焦点調節手段を有した
画像入力装置において、該焦点判定手段の種類と被写体
像の明るさに応じて露出状態（例えば絞りの形状や大き
さ及びシャッター速度）を調整し、又複数の焦点判定手
段を予め定められた所定の順序で駆動する場合、駆動中
の焦点判定手段における露光量調節手段の露出状態の情
報を利用して次のＡＦ方式における露光量調節手段の露
出状態の初期値を決定することにより高速でかつ高精度
のＡＦを得ることができる自動焦点調節手段を有した画
像入力装置を達成することができる。

【００９８】更に本発明によれば前述の如く撮影の直前
に行なわれた焦点判定手段における露光量調節手段の露
出状態の情報を利用して、該撮影における撮影露光量調
節手段の露出状態を決定することにより、該撮影の為の
測光動作を行なうことなく最適な露出状態での撮影を行
なうことができる自動焦点調節手段を有した画像入力装
置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の要部構成図

【図２】 本発明の実施例１の絞り部材の動作を示した
説明図

【図３】 本発明の実施例１の自己相関方式の測距方式
を示した説明図

【図４】 本発明の実施例１の撮像素子面上の画素の関
係を示した説明図

【図５】 本発明の実施例１の自己相関関数の計算結果
をグラフに示した説明図

【図６】 本発明の実施例１のボケ検知装置の要部構成
図

【図７】 本発明の実施例１のボケ検知における合焦動
作のレンズ位置の変化を示した説明図

【図８】 本発明の実施例１の動作を示すフローチャー
ト

【図９】 本発明の実施例１の動作を示すフローチャー
ト

【図１０】 ボケ検知による検出信号の変化を示した説
明図

【符号の説明】

１ 撮影レンズ ２ 撮像素子 ３ 絞り部材 ４ 信号処理部 ５ 自己相関装置 ６ ボケ検知装置 ７ フォーカスモータ ８ 絞り駆動モータ ９ 記録系 １０ ＣＰＵ １１ ＳＷ１ １２ ＳＷ２

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 太郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 山口 敏信 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を検出する被写体像検出手段に
   該被写体像を結像させる結像手段と、該結像手段を通過
   する光束の光量を調節する絞り部材と露出時間を調節す
   るシャッター部材とを有する露光量調節手段と、 該被写体像検出手段からの信号に基づいてそれぞれ異な
   る焦点検出方法により該被写体像の結像状態を判定する
   複数の焦点判定手段とを有し、該複数の焦点判定手段か
   らの信号を用いて該結像手段の焦点調節を行なう自動焦
   点調節手段を有した画像入力装置において、 該露光量調節手段は該焦点判定手段の種類と該被写体像
   の明るさに応じて露出状態を調節していることを特徴と
   する自動焦点調節手段を有した画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記複数の焦点判定手段を予め定められ
   た順序で駆動して前記結像手段の焦点調節を行ない、駆
   動中の該焦点判定手段で用いた露光量調節手段の露出状
   態の情報を利用して、次の焦点判定手段における露光量
   調節手段の露出状態の初期値を決定したことを特徴とす
   る請求項１の自動焦点調節手段を有した画像入力装置。
3. 【請求項３】 被写体像に関する信号を得る撮影検出手
   段に該被写体像を結像させる撮影結像手段と、該撮影結
   像手段を通過する光束の光量を調節する絞り部材と露出
   時間の調節を行なうシャッター部材とを有する撮影露光
   量調節手段と、を有する撮影系と、 被写体像を検出する被写体像検出手段に該被写体像を結
   像させる結像手段と、該結像手段を通過する光束の光量
   を調節する絞り部材と露出時間の調節を行なうシャッタ
   ー部材とを有する露光量調節手段と、を有する被写体像
   検出系と、 該被写体像検出手段からの信号に基づいてそれぞれ異な
   る焦点検出方法により該被写体像の結像状態を判定する
   複数の焦点判定手段と、を有し該焦点判定手段の判定結
   果に基づいて該撮影系の合焦動作を行なう自動焦点調節
   手段を有した画像入力装置において、 撮影の直前に行なわれた該焦点判定手段で用いた露光量
   調節手段の露出状態の情報を利用して、該撮影における
   撮影露光量調節手段の露出状態を決定したことを特徴と
   する自動焦点調節手段を有した画像入力装置。
4. 【請求項４】 前記撮影系を構成する各要素と前記被写
   体像検出系を構成する各要素は、その一部もしくは全て
   の要素において共通であることを特徴とする請求項３の
   自動焦点調節手段を有した画像入力装置。