JP2005266784A

JP2005266784A - 撮像装置、その制御方法、その制御プログラムおよび記憶媒体

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Publication number: JP2005266784A
Application number: JP2005034679A
Authority: JP
Inventors: Hisao Yagi; 久雄八木; Kenji Kimoto; 賢志木本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2005-02-10
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】広い間隔、狭い間隔のスキャンを組み合わせて合焦位置を求める自動焦点調整方法を用いる場合に、最終的に非合焦と判断された場合であっても、可能な限り解像感が高い画像を得ることができる撮像装置を提供する。
【解決手段】焦点調整処理においては、広い間隔でのスキャンにより、暫定合焦位置が求められる（Ｓ２００）。この暫定合焦位置の特定ができなかった場合、フォーカスレンズ１０ａが過焦点距離位置に移動される（Ｓ２０６）。上記暫定合焦位置を特定することができた場合、狭い間隔でのスキャンが実施され、最終的な合焦時のレンズ位置（合焦位置）が算出される（Ｓ２０２）。ここで、上記合焦位置の特定に成功した場合、この合焦位置にフォーカスレンズ１０ａが移動される。上記合焦位置の特定ができなかった場合、上記暫定合焦位置にフォーカスレンズ１０ａが移動される（Ｓ２０４）。
【選択図】図３

Description

本発明は、被写体までの測距を行うことにより自動的に撮影レンズの焦点調整を行うための自動焦点調整機構を備える撮像装置、その制御方法、その制御プログラムおよび記憶媒体に関する。

従来の焦点調整の方法として、撮像素子から得られる輝度信号の高域成分（以下、評価値という）が増加する方向にレンズを動かし、評価値が最大になるレンズ位置を合焦位置とする山登り方式が知られている。この山登り方式では、通常、図７に示すように、カメラの撮影画面に対して中央部分が測距エリアとされ、この範囲内の被写体に対して評価値が最大になるレンズ位置が合焦位置とされる。このようにして得られたレンズ位置と評価値の関係は、図４に示すような山の形になる。

しかしながら、この山登り方式は、フォーカスレンズの停止位置の数に比例して焦点調整に掛かる時間も長くなるという欠点を有しており、例えば、焦点距離の長い高倍率な光学系を使用している場合などは、その影響を強く受ける。

このような問題を解決するための手段として、上述した山登り方式を用いながら、評価値を取得する動作（以下、スキャンという）における評価値の取得間隔を複数パターン用意するものがある。例えば、図４に示すように、まず、最初に広い間隔でスキャンを実施し、その結果から広い間隔でのスキャンにおいて評価値がピークとなるフォーカスレンズの位置（以下、暫定合焦位置という）を特定し、次にその暫定合焦位置の近傍において狭い間隔でスキャンを行い、最終的な合焦位置を特定するという方法が用いられる（例えば特許文献１を参照）。
特開２００２−３１８３４１号公報

一方で、上述した広い間隔および狭い間隔でのスキャンを組み合わせて合焦位置を求める自動焦点調整方法を用いる場合、広い間隔でのスキャンにより、評価値のピークとなるレンズ位置が特定することができたとしても、ピーク付近での狭い間隔でのスキャンにより合焦位置を特定することができない場合がある。この場合は、例えば、狭い間隔でのスキャンの際に、手ぶれなどの影響により使用する測距エリア内で被写体が出入りし、評価値の山が適切に出力されない場合である。また、測距不能と判断された場合におけるフォーカスレンズの設定方法として、過焦点距離にフォーカスレンズを設定する方法が知られている。この方法を使用した場合、撮影距離が過焦点距離となり（撮影距離＝過焦点距離）、被写界深度の前方が撮影距離の１／２、後方が無限遠まで入ることになり、大体焦点が合うようになる。

しかしながら、過焦点距離にフォーカスレンズを位置決めして撮影することによって得られる画像は解像感が低いものであり、全体としてはピントが甘く感じられるような画像になる。また、当然ながら、非合焦時に過焦点距離にフォーカスレンズが位置決めされた場合、過焦点距離の１／２よりも至近側に被写体があるときには、撮影した画像がぼけることになる。そのため、非合焦と判定された場合であっても、可能な限り解像度が高い画像を得ることが可能な自動焦点調整装置が望まれている。

本発明の目的は、広い間隔、狭い間隔のスキャンを組み合わせて合焦位置を求める自動焦点調整方法を用いる場合に、最終的に非合焦と判断された場合でも、可能な限り解像感が高い画像を得ることができる撮像装置、その制御方法、その制御プログラム、および記憶媒体を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するため、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置であって、前記自動焦点調整手段は、前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段とを有し、前記自動焦点調整手段は、前記第２の合焦位置検出手段により前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出手段により前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出手段により前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出手段による前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出手段による前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置の制御方法であって、前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出工程と、前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦検出位置工程と、前記第１の合焦位置検出工程および前記第２の合焦位置検出工程の検出結果に応じて最終合焦位置を決定する最終合焦位置決定工程とを有し、前記最終合焦位置決定工程では、前記第２の合焦位置検出工程により前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出工程により前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出工程により前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出工程での前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出工程での前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置の制御方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置の制御方法プログラムであって、前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出モジュールと、前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦検出位置モジュールと、前記第１の合焦位置検出工程および前記第２の合焦位置検出工程の検出結果に応じて最終合焦位置を決定する最終合焦位置決定モジュールとを有し、前記最終合焦位置決定モジュールは、前記第２の合焦位置検出モジュールにより前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出モジュールにより前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出モジュールにより前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出モジュールでの前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出モジュールでの前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置の制御プログラムを提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、上記制御プログラムをコンピュータ読み取り可能に格納したことを特徴とする記憶媒体を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置であって、前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得手段と、前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置の制御方法であって、前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得工程と、前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御工程とを備えることを特徴とする撮像装置の制御方法を提供する。

本発明は、上記目的を達成するため、フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置の制御プログラムであって、前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得モジュールと、前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御モジュールとを備えることを特徴とする撮像装置の制御プログラムを提供する。

本発明によれば、広い間隔、狭い間隔のスキャンを組み合わせて合焦位置を求める自動焦点調整方法を用いる場合に、最終的に非合焦と判断された場合でも、可能な限り解像感が高い画像を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。

撮像装置１００は、図１に示すように、フォーカスレンズ１０ａおよびズームレンズ１０ｂを含む撮影レンズ１０、絞り機能を有するシャッタ１２、光学像を電気信号に変換する撮像素子１４、撮像素子１４のアナログ信号出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６および画像処理回路２０を備える。撮像素子１４、Ａ／Ｄ変換器１６、Ｄ／Ａ変換器２６には、タイミング発生回路１８から、クロック信号やタイミング信号が供給され、タイミング発生回路１８の動作は、メモリ制御回路２２およびシステム制御回路５０により制御される。

画像処理回路２０は、Ａ／Ｄ変換器１６からのデータまたはメモリ制御回路２２からのデータに対して所定の画素補間処理や色変換処理を行う。また、画像処理回路２０は、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、この演算処理により得られた結果に基づいてシステム制御回路５０が絞りシャッタ駆動部４０、フォースレンズ駆動４２に対して制御を行い、ＴＴＬ（スルーザレンズ）方式のＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理を行う。さらに、画像処理回路２０は、撮像した画像データを用いて所定の演算処理を行い、得られた演算結果に基づいてＴＴＬ方式のＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理を行う。

メモリ制御回路２２は、Ａ／Ｄ変換器１６、タイミング発生回路１８、画像処理回路２０、画像表示メモリ２４、Ｄ／Ａ変換器２６、メモリ３０、圧縮・伸長回路３２を制御する。Ａ／Ｄ変換器１６からのデータが、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、またはＡ／Ｄ変換器１６からのデータが直接メモリ制御回路２２を介して、画像表示メモリ２４またはメモリ３０に書き込まれる。

画像表示メモリ２４に書き込まれた表示用の画像データは、Ｄ／Ａ変換器２６を介して画像表示部２８により表示される。画像表示部２８は、ＴＦＴ方式の液晶表示装置からなる。画像表示部２８を用いて撮像した画像データを逐次表示すれば、電子ファインダ機能を実現することが可能である。また、画像表示部２８は、システム制御回路５０の指示により任意に表示をオン／オフすることが可能であり、表示をオフにした場合には画像処理装置１００の電力消費を大幅に低減することができる。

メモリ３０は、撮影した静止画像や動画像を格納するためのメモリであり、所定枚数の静止画像や所定時間の動画像を格納するのに十分な記憶量を備えている。これにより、複数枚の静止画像を連続して撮影する連射撮影やパノラマ撮影の場合にも、高速かつ大量の画像書き込みをメモリ３０に対して行うことが可能となる。また、メモリ３０は、システム制御回路５０の作業領域を提供する。

圧縮伸長回路３２は、適応離散コサイン変換（ＡＤＣＴ）などにより画像データを圧縮または伸長する回路であり、メモリ３０に格納された画像を読み込んで圧縮処理または伸長処理を行う。この圧縮または伸長処理後のデータは、メモリ３０に書き込まれる。

シャッタ１２は、絞りシャッタ駆動部４０により制御される。絞りシャッタ駆動部４０は、フラッシュ４８と連携させるフラッシュ調光機能を有する。ここで、フラッシュ４８は、ＡＦ補助光の投光機能、フラッシュ調光機能を有する。

撮影レンズ１０のフォーカスレンズ１０ａは、フォーカスレンズ駆動部４２により、駆動、制御される。撮影レンズ１０のズームレンズ１０ｂは、ズームレンズ駆動部４４により駆動、制御される。また、撮影レンズ１０は、バリアである保護手段１０２により保護され、この保護手段１０２の動作は、バリア制御手段４６により制御される。

システム制御回路５０は、画像処理回路２０により撮像した画像データを演算した結果に基づいて絞りシャッタ駆動部４０、フォーカスレンズ駆動部４２に対して制御を行い、露出およびピントを制御する。また、システム制御回路５０は、メモリ５２に格納されている動作用の定数、変数、プログラムなどに基づいて撮像装置１００全体を制御する。

システム制御回路５０によるプログラムの実行に応じて、文字、画像、音声などを用いて動作状態やメッセージなどが、表示部５４に表示される。表示部５４は、液晶表示装置、スピーカーなどを含み、これらは、画像処理装置１００の操作部近辺の視認し易い１つまたは複数の位置に設置され、例えばＬＣＤやＬＥＤ、発音素子などの組み合わせにより構成される。また、表示部５４の一部の機能が光学ファインダ１０４内に設置されている。表示部５４の表示内容のうち、ＬＣＤなどに表示するものとしては、シングルショット／連写撮影表示、セルフタイマ表示、圧縮率表示、記録画素数表示、記録枚数表示、残撮影可能枚数表示、シャッタスピード表示、絞り値表示、露出補正表示、フラッシュ表示、赤目緩和表示、マクロ撮影表示、ブザー設定表示、時計用電池残量表示、電池残量表示、エラー表示、複数桁の数字による情報表示、記録媒体２００の着脱状態表示、通信Ｉ／Ｆ動作表示、日付け・時刻表示などがある。また、表示部５４の表示内容のうち、光学ファインダ１０４内に表示するものとしては、合焦表示、手振れ警告表示、フラッシュ充電表示、シャッタスピード表示、絞り値表示、露出補正表示などがある。

システム制御回路５０には、電気的に消去・記録可能な例えばＥＥＰＲＯＭからなる不揮発性メモリ５６、システム制御回路５０の各種の動作指示を入力するための複数の操作手段、電源制御手段８０、および通信手段１１０が接続される。

複数の操作手段は、スイッチやダイアル、タッチパネル、視線検知によるポインティング、音声認識装置などの単数または複数の組み合わせで構成される。複数の操作手段としては、メインスイッチ６０、シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２、シャッタスイッチ（ＳＷ２）６４、操作部７０、モードダイアル７２などがある。

メインスイッチ６０は、撮像装置１００の電源オン、電源オフの各モードを切り替え設定するためのスイッチである。また、メインスイッチ６０により、撮像装置１００に接続された各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も行うことができる。

シャッタスイッチ（ＳＷ１）６２は、シャッタボタン（図示せず）の操作途中でオンとなり、ＡＦ（オートフォーカス）処理、ＡＥ（自動露出）処理、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）処理、ＥＦ（フラッシュプリ発光）処理などの動作開始を指示する。シャッタスイッチ（ＳＷ２）６４は、上記シャッタボタンの操作完了でオンとなり、撮像素子１４から読み出された信号をＡ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介してメモリ３０に画像データを書き込む露光処理、画像処理回路２０やメモリ制御回路２２での演算を用いた現像処理、メモリ３０から画像データを読み出し、圧縮伸長回路３２で圧縮を行い、記録媒体２００に画像データを書き込む記録処理という一連の処理の動作開始を指示する。

操作部７０は、各種ボタンやタッチパネル等からなり、メニューボタン、セットボタン、マクロボタン、マルチ画面再生改ページボタン、フラッシュ設定ボタン、単写/連写/セルフタイマ切り替えボタン、メニュー移動＋（プラス）ボタン、メニュー移動−（マイナス）ボタン、再生画像移動＋（プラス）ボタン、再生画像−（マイナス）ボタン、撮影画質選択ボタン、露出補正ボタン、日付/時間設定ボタン、画像表示ＯＮ／ＯＦＦボタン、圧縮モード、クイックレビュースイッチ、選択／切り替えスイッチ、決定／実行スイッチなどを含む。

クイックレビュースイッチは、画像表示部２８を用いて、撮影直後に撮影した画像データを自動再生表示するクイックレビュー機能を設定するためのスイッチである。選択／切り替えスイッチは、撮影、再生または通信を実行する際に各種機能の選択および切り替えを設定するためのスイッチである。決定/実行スイッチは、撮影、再生または通信を実行する際に各種機能の決定および実行を設定するためのスイッチである。

圧縮モードスイッチは、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Expert Group）圧縮の圧縮率を選択するため、または撮像素子１４の信号をそのままデジタル化して記録媒体２００に記録するＣＣＤＲＡＷモードを選択するためのスイッチである。ＪＰＥＧ圧縮のモードとしては、例えばノーマルモードとファインモードが用意されている。これにより、撮像装置１００の利用者は、撮影した画像のデータサイズを重視する場合はノーマルモードを、撮影した画像の画質を重視する場合はファインモードを、それぞれ選択して撮影を行うことができる。

ＪＰＥＧ圧縮のモードでは、撮像素子１４から読み出されてＡ／Ｄ変換器１６、画像処理回路２０、メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出し、圧縮・伸長回路３２により設定した圧縮率に圧縮し、記録媒体２００に記録を行う。

ＣＣＤＲＡＷモードでは、撮像素子１４の色フィルタの画素配列に応じて、ライン毎にそのまま画像データを読み出して、Ａ／Ｄ変換器１６、メモリ制御回路２２を介して、メモリ３０に書き込まれた画像データを読み出し、記録媒体２００に記録を行う。

モードダイアルスイッチ７２は、電源オフ、自動撮影モード、撮影モード、パノラマ撮影モード、再生モード、マルチ画面再生・消去モード、ＰＣ接続モードなどの各機能モードを切り替え設定するためのスイッチである。なお、本実施の形態の撮像装置１００は、特に、撮影モード、再生モード、プリントサービスモードを備えるものとしている。

電源制御手段８０は、電池検出回路、DC-DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路などから構成されており、電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、検出結果およびシステム制御回路５０の指示に基づいてDC-DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各ブロックへ供給する。電源制御手段８０には、コネクタ８２，８４を介して電源８６から電力が供給される。電源８６は、アルカリ電池やリチウム電池などの一次電池、NiCd電池、NiMH電池、Li電池などの二次電池、またはＡＣアダプターなどからなる。

記録媒体２００は、それぞれ、メモリカードやハードディスクなどの記録媒体からなり、記録部２０２と、Ｉ／Ｆ２０４と、コネクタ２０６とを含む。コネクタ２０６はコネクタ９２に接続され、コネクタ９２は、Ｉ／Ｆ９０に接続される。

通信手段１１０は、RS232C、USB、IEEE1394、P1284、SCSI、モデム、ＬＡＮ、無線通信などの各種の通信機能を有する。通信手段１１０には、画像処理装置１００を他の機器例えばプリンタと接続するためのコネクタ１１２が設けられている。また、無線通信の場合は、コネクタ１１２に代えてアンテナが設けられることになる。

次に、本実施の形態の撮像装置１００の動作について図２〜図６を参照しながら詳細に説明する。図２は図１の撮像装置の撮影処理の手順を示すフローチャート、図３は図２のステップＳ１０１の焦点調整処理の手順を示すフローチャート、図４はフォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（高コントラスト時）の例を示す図、図５はフォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（低コントラスト時）の例を示す図、図６はフォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（たとえば、狭い間隔でのスキャン時に手ぶれが発生した場合）の例を示す図である。ここで、図２および図３に示す手順は、メモリ５２に格納されている動作用の定数、変数、プログラムなどに基づいてシステム制御回路５０により実行されるものである。

撮像装置１００の撮影動作においては、シャッタスイッチＳＷ１(６２)がオンされると、システム制御回路５０により、図２に示す撮影処理が実行される。この撮影処理においては、システム制御回路５０が、まずステップＳ１００において、焦点調整前の露出調整を行い、続くステップＳ１０１において、焦点調整処理を実行する。この焦点調整処理の詳細は後述する。この焦点調整処理が完了した後、システム制御回路５０は、ステップＳ１０２において、撮影に適した露出となるように本露光用露出調整を行う。

次いで、システム制御回路５０は、ステップＳ１０３において、シャッタスイッチＳＷ２(６４)がオンであるか否かを判定する。ここで、シャッタスイッチＳＷ２（６４）がオンでないすなわちオフであれば、システム制御回路５０は、ステップＳ１０４において、シャッタスイッチＳＷ１（６２）がオンであるか否かを判定し、シャッタスイッチＳＷ１（６２）がオンであれば、処理を上記ステップＳ１０３に戻す。これに対し、シャッタスイッチＳＷ１（６２）がオフであれば、システム制御回路５０は、撮影処理を終了する。従って、シャッタスイッチＳＷ１（６２）がオンでかつシャッタスイッチＳＷ２（６４）がオンとなる条件が成立しない限り、ステップＳ１０３以降の処理は実行されない。

上記ステップＳ１０３においてシャッタスイッチＳＷ２（６４）がオンであると判定されると、システム制御回路５０は、ステップＳ１０５において、撮像素子１４への露光を行い、続くステップＳ１０６において、撮像素子１４に蓄積されたデータを読み出す。そして、システム制御回路５０は、ステップＳ１０７において、Ａ／Ｄ変換器１６を介して撮像素子１４から読み出したアナログ信号をデジタル信号すなわち画像データに変換する。

次いで、システム制御回路５０は、ステップＳ１０８において、画像処理回路２０を用いて、Ａ／Ｄ変換器１６からの画像データに対して各種画像処理を施す。続いて、システム制御回路５０は、ステップＳ１０９において、圧縮伸長回路３２を用いて、上記ステップＳ１０８で各種画像処理が施された画像データをＪＰＥＧなどのフォーマットに従って圧縮する。そして、システム制御回路５０は、ステップＳ１１０において、上記ステップＳ１０９で圧縮された画像データを、Ｉ／Ｆ９０を介して記録媒体２００へ転送し、記録する。

上記ステップＳ１０１の焦点調整処理においては、図３に示すように、システム制御回路５０が、まずステップＳ２００において、広い間隔で評価値を取得するスキャンを実施し、暫定合焦位置を求める。ここでは、例えば図４に示すように、フォーカスレンズ１０ａの駆動パルスの２０パルス分に対応するレンズ位置間隔でスキャンが実施され、評価値が取得される。そして、評価値のレベルが所定の閾値を超え、かつ、評価値のピークの検出条件が成立した場合に、閾値を超えた評価値のうち、レベルが高い数点の評価値を用いて補間計算が行われ、評価値のピークに対応する点すなわちレンズ位置が求められる。この補間計算により求められたレンズ位置は、合焦時のレンズ位置と推測される位置すなわち上記暫定合焦位置である。図４の例は、簡略して、補間計算に３点の評価値が用いられている場合を示しているが、一般的な補間計算の方法については、既に多くの方法が知られており、実現するシステム、装置の性能等の制約条件に応じて適切なものを選ぶことが可能である。

次いで、システム制御回路５０は、ステップＳ２０１において、上記間隔が広いスキャンにより暫定合焦位置を特定することができたか否かを判定する。ここで、この間隔が広いスキャンにより暫定合焦位置を特定することができなかった場合、すなわち図５に示すように、コントラストが低く、取得した評価値から算出される暫定合焦位置の信頼性が低い場合、システム制御回路５０は、ステップＳ２０６において、過焦点距離位置にフォーカスレンズ１０ａを移動するように制御する。すなわち、大まかにピントを合わせる制御が行われることになる。そして、システム制御回路５０は、本処理を抜ける。

上記ステップＳ２０１において暫定合焦位置を特定することができたと判定された場合、システム制御回路５０は、ステップＳ２０２において、狭い間隔で評価値を取得するためのスキャンを実施し、これにより得られた評価値から最終的な合焦時のレンズ位置（以下、合焦位置という）を算出する。ここでは、例えば図４に示すように、フォーカスレンズ１０ａの駆動パルスの２パルス分に対応するレンズ位置間隔でスキャンが実施され、評価値が取得される。

次いで、システム制御回路５０は、ステップＳ２０３において、上記合焦位置を検出することができたか否かを判定し、この合焦位置の検出に成功した場合、ステップＳ２０４において、上記ステップＳ２０２で算出された合焦位置にフォーカスレンズ１０ａを移動するように制御する。そして、システム制御回路１０は、本処理を終了する。

上記ステップＳ２０３において上記合焦位置を検出することができなかった場合としては、例えば図６に示すように、広い間隔でのスキャンにより暫定合焦位置を特定することができたとしても、狭い間隔でのスキャン時に手ぶれ等の影響により正常な評価値を取得することができなかった場合などが考えられる。具体的には、（ア）狭いスキャンで複数のピークがある場合、また、(イ) 狭いスキャンの変化量（最大の値と最小の値の差）が所定量なかった場合である。(ア)は、複数のピークがあると手ぶれやノイズが想定できるためであり、(イ)は、変化量が所定量無い場合はピークと判断しないためである。このような場合、システム制御回路５０は、ステップＳ２０４において、上記ステップＳ２００で算出された暫定合焦位置にフォーカスレンズ１０ａを移動するように制御し、本処理を終了する。

このように、本実施の形態によれば、広い間隔、狭い間隔のスキャンを組み合わせて合焦位置を求める自動焦点調整方法を用いる場合に、最終的に非合焦と判断された場合であっても、可能な限り解像感の高い画像を得ることができる。

なお、上記実施例において、広い間隔でのスキャンにより暫定合焦位置を特定することができたとしても、狭い間隔でのスキャン時に手ぶれ等の影響により正常な評価値を取得することができない場合の具体例として、（ア）狭いスキャンで複数のピークがある場合、また、(イ) 狭いスキャンの変化量（最大の値と最小の値の差）が所定量なかった場合を示したが、例えば（ウ）狭い間隔のスキャンで得た評価値のピーク値のレベルが、広い間隔でのスキャンで得た評価値よりも低い場合には、広い間隔でのスキャンで得た評価値を用いるようにしてもよい。

本発明は、上述した実施形態の装置に限定されず、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウエアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることはいうまでもない。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードを、ネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム（ＯＳ）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることはいうまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張カードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張カードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることはうまでもない。

本発明の一実施の形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。図１の撮像装置の撮影処理の手順を示すフローチャートである。図２のステップＳ１０１の焦点調整処理の手順を示すフローチャートである。フォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（高コントラスト時）の例を示す図である。フォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（低コントラスト時）の例を示す図である。フォーカスレンズの移動に伴って変化する評価値（狭い間隔でのスキャン時に手ぶれが発生した場合）の例を示す図である。カメラの撮影画面と中央部分を測距エリアの位置関係を示す図である。

符号の説明

１０ａフォーカスレンズ
２０画像処理回路
４２フォーカスレンズ駆動部
５０システム制御回路
５２メモリ

Claims

被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置であって、
前記自動焦点調整手段は、前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出手段と、前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦位置検出手段とを有し、
前記自動焦点調整手段は、前記第２の合焦位置検出手段により前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出手段により前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出手段により前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出手段による前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出手段による前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置。
前記特定の被写体距離とは、過焦点距離であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置の制御方法であって、
前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出工程と、
前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦検出位置工程と、
前記第１の合焦位置検出工程および前記第２の合焦位置検出工程の検出結果に応じて最終合焦位置を決定する最終合焦位置決定工程とを有し、
前記最終合焦位置決定工程では、前記第２の合焦位置検出工程により前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出工程により前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出工程により前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出工程での前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出工程での前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
前記特定の被写体距離とは、過焦点距離であることを特徴とする請求項３記載の撮像装置の制御方法。
被写体像の焦点調節を行うフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、前記フォーカスレンズにより結像された被写体像を画像信号として出力する撮像手段と、前記駆動手段によって移動される前記フォーカスレンズの位置毎に、前記撮像手段から出力される画像信号から前記被写体像のコントラスト成分を抽出し、該抽出されたコントラスト成分に応じた評価値を算出する評価値算出手段と、前記フォーカスレンズの位置毎に算出された評価値に基づいて前記フォーカスレンズの焦点位置を調節する自動焦点調整手段とを備える撮像装置の制御方法プログラムであって、
前記フォーカスレンズを第１の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第１の合焦位置を検出する第１の合焦位置検出モジュールと、
前記検出された第１の合焦位置の近傍を、前記フォーカスレンズを前記第１の間隔より狭い第２の間隔で移動させ、該フォーカスレンズの位置毎に得られる評価値に基づいて第２の合焦位置を検出する第２の合焦検出位置モジュールと、
前記第１の合焦位置検出工程および前記第２の合焦位置検出工程の検出結果に応じて最終合焦位置を決定する最終合焦位置決定モジュールとを有し、
前記最終合焦位置決定モジュールは、前記第２の合焦位置検出モジュールにより前記第２の合焦位置が検出された場合は、該第２の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出モジュールにより前記第１の合焦位置が検出されたが前記第２の合焦位置検出モジュールにより前記第２の合焦位置が検出されなかった場合は、前記第１の合焦位置を最終合焦位置とし、前記第１の合焦位置検出モジュールでの前記第１の合焦位置および前記第２の合焦位置検出モジュールでの前記第２の合焦位置がともに検出されなかった場合は、合焦位置を特定の被写体距離とすることを特徴とする撮像装置の制御プログラム。
前記特定の被写体距離とは、過焦点距離であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置の制御プログラム。
請求項５または６記載の制御プログラムをコンピュータ読み取り可能に格納したことを特徴とする記憶媒体。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置であって、
前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得手段と、
前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御手段と
を備えることを特徴とする撮像装置。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置の制御方法であって、
前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得工程と、
前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御工程と
を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
フォーカスレンズを介して入射された被写体像に対応して画像信号を出力する撮像手段を有し、前記フォーカスレンズの移動に対し焦点調節のために画像信号から評価値を少なくとも２つの抽出タイミングで抽出する撮像装置の制御プログラムであって、
前記フォーカスレンズの移動に対し第１のタイミングで評価値を抽出し、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて第１のタイミングよりも密な第２のタイミングで評価値を抽出する評価値取得モジュールと、
前記第２のタイミングで評価値を抽出した場合でも、前記第１のタイミングで抽出した評価値に基づいて前記フォーカスレンズを移動させる制御モジュールと
を備えることを特徴とする撮像装置の制御プログラム。
請求項１０記載の制御プログラムをコンピュータ読み取り可能に格納したことを特徴とする記憶媒体。