JP2007147972A

JP2007147972A - 光学機器

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Inventors: Seiya Ota; 盛也太田
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Abstract

【課題】従来よりも高解像度の画像を撮像する場合において、高い合焦精度とＡＦ制御の良好な応答性とを両立する。
【解決手段】光学機器は、撮像系２０〜２６の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、該信号から焦点信号を生成する信号生成手段２８と、該焦点信号のレベルが最大に近づくようにフォーカス制御を行う制御手段３０とを有する。制御手段は、フォーカス制御において第１の焦点信号および第２の焦点信号を用いる。該第２の焦点信号は、該複数の周波数帯域のうち相対的に又は最も高い周波数帯域の焦点信号と他の周波数帯域の焦点信号との合成信号であり、該高い周波数帯域の焦点信号の成分を第１の焦点信号よりも高い比率で含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、交換レンズ装置等の光学機器におけるオートフォーカス（ＡＦ）制御技術に関するものである。

光学機器に搭載されるＡＦ機能には、撮像素子を含む撮像系により生成された映像信号から映像の鮮鋭度を示す焦点信号（以下、ＡＦ評価値信号という）を生成し、該ＡＦ評価値信号が最大となるようにフォーカスレンズの駆動を制御するものがある。このようなＡＦ方式は、コントラストＡＦ方式又はＴＶ−ＡＦ方式と称される。

ＡＦ評価値信号は、一般にバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）により映像信号から抽出された高周波成分に基づいて生成される。映像の焦点がぼけている状態では、高周波成分、つまりはＡＦ評価値信号のレベルは低く、焦点が合うにしたがってＡＦ評価値信号のレベルが高くなる。そして、合焦位置に到達するとＡＦ評価値信号は最大になる。このようなＡＦ評価値信号の特性を利用することにより、精度の高いフォーカスレンズの駆動制御（フォーカス制御：以下、ＡＦ制御ともいう）を行うことができる。

実際のＡＦ制御では、ＡＦ評価値信号が低い場合はこれが高くなる方向に可能な限り高速でフォーカスレンズを駆動（山登り駆動とも称される）し、ＡＦ評価値信号が高くなるにつれて減速するようにフォーカス制御を行う。さらに、フォーカスレンズの駆動方向であるＡＦ評価値信号が高くなる方向を決定するために、フォーカスレンズを微小駆動し、そのときのＡＦ評価値信号の変化をモニタする（特許文献１参照）。これらによって、フォーカスレンズを短時間で合焦位置に移動させることができる。

最近では、撮影レンズの高倍率化や撮像素子の高画素化、高密度化が進み、ＮＴＳＣやＰＡＬといった標準ＴＶ方式だけでなく、ハイビジョン方式のように、より高精細（高解像度）な映像を撮像できるカメラが普及しつつある。ハイビジョン方式撮像においても、上述したＡＦ評価値信号を用いたＡＦ制御が可能である。

但し、ハイビジョン方式撮像が可能なカメラにおいて、標準ＴＶ方式での撮像と同じ周波数帯域のＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御を行うと、以下のような問題が生ずる。

図１１Ａには、標準ＴＶ方式（ここでは、ＮＴＳＣ方式とする）で撮像する場合に解像する空間周波数と、ハイビジョン方式により高画素、高密度で撮像する場合に解像する空間周波数との比較を示している。この図において、ＮＴＳＣ撮像の解像空間周波数を「ＮＴＳＣ」Ｈｚとし、ハイビジョン撮像の解像空間周波数を「ＨＤ」Ｈｚとして示す。「ＨＤ」Ｈｚは「ＮＴＳＣ」Ｈｚよりも高い。

なお、ここでの解像空間周波数は、図中の矢印により示すように解像可能な限界周波数でなく、ＭＴＦが十分高い空間周波数である。一般に、限界解像空間周波数の８０％程度を目安とすると十分なＭＴＦが得られる。

このような解像空間周波数の違いにより、「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号をそのままハイビジョン撮像でのＡＦ制御に使用しても、ピントを合わせ込むことができない可能性がある。「ＨＤ」Ｈｚの被写体像に対しては、ＡＦ評価値信号の最大値検出を行えないからである。

図１１Ｂには、「ＮＴＳＣ」Ｈｚおよび「ＨＤ」ＨｚのＡＦ評価値信号により合焦検出を行う場合の例を示す。「周波数低い」方の信号が「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号であり、「周波数高い」方の信号が「ＨＤ」ＨｚのＡＦ評価値信号である。

「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号はなだらかな山形状を有し、「ＨＤ」ＨｚのＡＦ評価値信号は鋭い山形状を有する。また、この図には、ＮＴＳＣ撮像において必要な合焦精度をΔＮＴＳＣとして、ハイビジョン撮像において必要な合焦精度をΔＨＤとして示している。両ＡＦ評価値信号のピーク部はそれぞれの撮像方式に要求されるΔの幅内に収まっているため、各撮像方式では十分な合焦精度を得ることはできる。但し、ハイビジョン撮影時に「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号を用いると、そのΔＮＴＳＣの範囲がΔＨＤの範囲よりも広く、十分な合焦精度を得ることができない。

これに対し、図１１Ｃに示すように、「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号と、「ＨＤ」ＨｚのＡＦ評価値信号とを加算（合成）すれば、ハイビジョン撮像において合焦精度を確保できるとも考えられる。
特開平２−１４００７４号公報（第４頁左上欄８行〜同頁右上欄１５行、図１等）

しかしながら、ＡＦ制御中に常に「ＮＴＳＣ」ＨｚのＡＦ評価値信号と「ＨＤ」ＨｚのＡＦ評価値信号とを加算すると、良好なＡＦ性能を得ることができない場合が生ずる。

実際の撮像においては、画面内に主被写体以外に背景等の他の被写体が存在することが多い。このため、フォーカスレンズ位置を主被写体に対する合焦位置の前後に移動させたときに、図１１Ｃに示すように、ＡＦ評価値信号が単調に上昇および下降する状況は少ない。

図１２（ａ）には、画面の中央に主被写体である人物が存在し、該人物の後側には背景の山、人物の前側には物体が存在している例を示す。また、図１２（ｂ）には、このときの各フォーカスレンズ位置におけるハイビジョン用（高い抽出周波数）のＡＦ評価値信号と、ＮＴＳＣ用（低い抽出周波数）のＡＦ評価値信号の変化を示す。この場合、ＮＴＳＣ用のＡＦ評価値信号と比較して、ハイビジョン用のＡＦ評価値信号では、背景と手前の物体の影響により山が鋭く形成される。

したがって、ＡＦ制御において常にこれらのＡＦ評価値信号を合成すると、図１２（ｃ）に示すように、合成後のＡＦ評価値信号には、主被写体に対応する山の両側（至近端側および無限端側）に２つの山（ピーク）が形成されることになる。そして、この合成ＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御を行う場合に、例えば至近端又は無限端からフォーカスレンズを駆動すると、フォーカスレンズは、本来ピントを合わせたい主被写体ではなく、背景又は手前の物体に対するピーク位置で停止してしまう。このため、ＡＦの応答性が悪くなる。

また、背景に小さい又は細かい被写体が含まれる場合、該背景に対するＡＦ評価値信号のレベルが高くなり易い。特に、ハイビジョン用の合焦精度を得るための高い周波数帯域のＡＦ評価値信号が高くなり易い。

例えば、図１３（ａ）に示すように、背景が細かい「林」で、周波数帯域が高くなるような場合、図１３（ｂ）に示すように、ハイビジョン用の高い周波数帯域において、主被写体に対応するＡＦ評価値信号よりも背景に対応するＡＦ評価値信号が強くなる。したがって、ＡＦ制御において常にこれらのＡＦ評価値信号を合成すると、図１３（ｃ）に示すように、合成ＡＦ評価値信号のうち背景の「林」に対応するフォーカス位置に最も高い山が形成される。この場合、主被写体よりも背景にピントが合い易くなり、いわゆる遠近競合が起きてしまう。

このように、ＮＴＳＣ用の低い周波数帯域のＡＦ評価値信号だけではハイビジョンに適した合焦精度が得られない。また、ハイビジョンに適した合焦精度を得るためにハイビジョン用のＡＦ評価値信号をＮＴＳＣ用のＡＦ評価値信号に単に合成しただけでは、主被写体にピントが合い難くなり、応答性が悪化するおそれがある。

本発明は、ハイビジョン方式等の従来よりも高解像度の画像を撮像する場合においても、高い合焦精度とＡＦ制御の良好な応答性とを両立できるようにした光学機器およびフォーカス制御方法を提供することを目的の１つとしている。

本発明の一側面としての光学機器（フォーカス制御方法）は、撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、該信号から焦点信号を生成する信号生成手段（信号生成ステップ）と、該焦点信号が最大値に近づくようにフォーカス制御を行う制御ステップとを有する。制御手段は（制御ステップにおいて）、第１の焦点信号および第２の焦点信号を用いてフォーカス制御を行う。そして、第１および第２の焦点信号は、複数の周波数帯域の焦点信号を合成した合成信号であり、該第２の焦点信号は、第１の焦点信号と比べて、合成された複数の周波数帯域の焦点信号のうち、相対的に高い第１の周波数帯域の焦点信号の成分を高い比率で含むことを特徴とする。

また、本発明の他の側面としての光学機器（フォーカス制御方法）は、撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、少なくとも１つの該信号から焦点信号を生成する信号生成手段（生成ステップ）と、焦点信号のレベルが最大に近づくようにフォーカス制御を行う制御手段（制御ステップ）とを有する。制御手段は（制御ステップにおいて）、第１の焦点信号および第２の焦点信号を用いてフォーカス制御を行う。そして、第２の焦点信号は、該複数の周波数帯域のうち最も高い第１の周波数帯域の焦点信号と他の周波数帯域の焦点信号との合成信号であり、該第１の周波数帯域の焦点信号の成分を第１の焦点信号よりも高い比率で含むことを特徴とする。

本発明では、相対的に又は最も高い周波数帯域の焦点信号成分の比率が低い第１の焦点信号を用いて主被写体に対するフォーカス制御を行い、該相対的に又は最も高い周波数帯域の焦点信号成分の比率が高い第２の焦点信号を用いてさらにフォーカス精度を高める。このため、従来よりも高解像度の画像を撮像する場合において、高い合焦精度が得られるだけでなく、フォーカス制御の良好な応答性を得ることができる。

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。

本実施例では、ハイビジョン周波数帯域のように高い周波数帯域のＡＦ評価値信号とＮＴＳＣ周波数帯域のように低い周波数帯域のＡＦ評価値信号とを合成（加算）してＡＦ制御に用いる合成ＡＦ評価値信号を得る。但し、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の特徴が強く表れる合成をＡＦ制御中に常に行うのではなく、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号を用いて合焦近傍までピント合わせした後に行い、さらに精度の高い合焦を得ることを特徴とする。

まず、本実施例の概略について、図１２，図１３および図１０Ａを用いて説明する。前述したように、図１２（ａ）および図１３（ａ）にはそれぞれ、画面の中央に主被写体である人物が存在し、該人物の後側には背景の「山」および「林」、人物の前側には物体が存在している例を示す。また、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）には、図１２（ａ）および図１３（ａ）の場合の各フォーカスレンズ位置におけるハイビジョン周波数帯域（高い抽出周波数）のＡＦ評価値信号と、ＮＴＳＣ周波数帯域（低い抽出周波数）のＡＦ評価値信号の変化を示す。さらに、図１２（ｃ）および図１３（ｃ）にはそれぞれ、図１２（ａ）および図１３（ａ）の場合の上記両ＡＦ評価値信号を加算（合成）した合成ＡＦ評価値信号を示す。

なお、ここでは、「高い抽出周波数」としてハイビジョン周波数帯域を、「低い抽出周波数」としてＮＴＳＣ周波数帯域を挙げるが、これらは例に過ぎず、ハイビジョン周波数帯域やＮＴＳＣ周波数帯域に限定されるわけではない。例えば、「低い抽出周波数」がＰＡＬ方式の周波数帯域であってもよい。

本実施例では、第１に、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号に着目する。これを着目点Ａとする。この低いＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号の特徴は、ハイビジョン撮像での合焦精度は得られないが、主被写体の検出能力が高いことである。

図１２（ｂ）および図１３（ｂ）から分かるように、ＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号において、背景や手前の物体に対しての変化はなだらかであり、主被写体に対する合焦位置近傍にて最大となる。このため、至近端や無限端からＡＦを行っても、主被写体に対する合焦位置近傍までスムーズにフォーカスレンズを移動させることができる。つまり、主被写体の検出能力が高く、至近端や無限端のように主被写体に対する合焦位置からフォーカスレンズの位置が離れている場合でも、応答性良く主被写体の合焦位置近傍までＡＦを行うことができる。

次に、本実施例では、ハイビジョン周波数帯域のＡＦ評価値信号に着目する。これを着目点Ｂとする。この高いハイビジョン周波数帯域のＡＦ評価値信号は、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）に示すように、背景、人物および手前の物体のそれぞれに対して鋭く変化している。したがって、該ＡＦ評価値信号を用いることにより、ハイビジョン撮像に要求されるＡＦ精度を得ることができる。

そして、これら着目点Ａと着目点Ｂを組み合わせ方に着目する。これを着目点Ｃとする。本実施例では、まず、ＡＦ制御の第１段階として、主被写体に対するＡＦ評価値信号の最大位置の検出を、ＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御を行う。このとき、少ない比率のハイビジョン周波数帯域のＡＦ評価値信号成分とＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号との加算（合成）により得られた合成ＡＦ評価値信号を用いてもよい。

次に、ＡＦ制御の第２段階として、高い比率のハイビジョン周波数帯域のＡＦ評価値信号成分とＮＴＳＣ周波数帯域のＡＦ評価値信号との加算（合成）により得られた合成ＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御を行う。

図１２（ｄ）および図１３（ｄ）には、上記着目点Ｃに示した第２段階で用いられる合成ＡＦ評価値信号を示している。該合成ＡＦ評価値信号は、主被写体に対する合焦位置近傍でしか生成されないため、主被写体に対する合焦位置でのみピークを示す。このため、容易かつ高精度に主被写体に対する合焦位置にフォーカスレンズを駆動することができる。

以上の説明を言い換えれば、いわゆる粗調節を低い周波数帯域のＡＦ評価値信号の特徴を生かして行い、その後の微調節を高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の特徴を生かして行う。さらに言い換えれば、ＡＦ制御に用いるＡＦ評価値信号の主たる周波数帯域を、主被写体の合焦位置近傍とそれ以外の領域とで異ならせる。

これにより、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号を用いた場合の優位性である良好な応答性と、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号を用いた場合の優位性である高いＡＦ精度の双方を両立させることができる。

図１０Ａには、以上説明したＡＦ制御の基本的な概念をフローチャートにして示している。ここでは、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号を主に用いる第１段階（粗調節時）においてＡＦ評価値信号が最大となるフォーカスレンズ位置を「ピーク位置１」とする。また、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号を主として用いる第２段階（微調節時）において合成ＡＦ評価値信号がピークとなるフォーカスレンズ位置を「ピーク位置２」とする。

ステップＳ１４０１では、ピーク位置１が求まっているか否かを判定する。ピーク位置１が求まっていなければステップＳ１４０２に進み、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号を主として用いる。そして、ステップＳ１４０１に戻る。

一方、ステップＳ１４０１において、ピーク位置１が求まっていれば、ステップＳ１４０３に進み、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号に、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号を高い比率で加算した合成ＡＦ評価値信号を用いる。

ステップＳ１４０４において、ピーク位置２が求められる（フォーカスレンズがピーク位置２に移動する）と、本フローを終了する。

以下、上記ＡＦ制御のより具体的な内容を説明する。但し、以下では、先に説明した「粗調節」を標準ＴＶ方式での解像度に適した合焦精度を得るための「調節」として、「微調節」を「合焦判定動作」として説明する。

図１には、本実施例の光学機器としての撮像装置の構成を示す。該撮像装置は、レンズ一体型のハイビジョン方式ビデオカメラ又はデジタルスチルカメラである。撮像される画像は、動画でもよいし静止画でもよい。

同図において、１０は固定の第１レンズユニット、１２は光軸方向に移動して変倍を行う第２レンズユニット（以下、変倍レンズという）である。１４は絞り、１６は固定の第３レンズユニットである。１８は第４レンズユニットとしてのフォーカス・コンペンセータレンズ（以下、フォーカスレンズという）であり、光軸方向に移動して、変倍に伴う焦点面の移動を補正する機能とピント合わせの機能とを兼ね備えている。

２０はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサにより構成される撮像素子である。２２は撮像素子２０からの出力のサンプリングを行うＣＤＳ回路、２４はサンプリングした信号のゲイン調整を行うＡＧＣ回路である。２６はＡ／Ｄ変換器であり、ゲイン調整後のアナログ信号をデジタル信号に変換する。これら撮像素子２０〜Ａ／Ｄ変換回路２６により、撮像系が構成される。

Ａ／Ｄ変換器２６からの出力は、不図示のカメラ信号処理回路に入力される。該カメラ信号処理回路は、Ａ／Ｄ変換器２６からの出力に基づいて映像信号を生成する。該映像信号は、不図示の記録媒体（半導体メモリ、光ディスク、磁気テープ等）に記録されたり、不図示のディスプレイに表示されたりする。

３８はズームモータであり、変倍レンズ１２を駆動するアクチュエータである。３６はズームドライバであり、ズームモータ３８を後述する主制御回路３０からの信号に従って駆動する。

３４はフォーカスモータであり、フォーカスレンズ１８を駆動するアクチュエータである。３２はフォーカスドライバであり、フォーカスモータ３４を主制御回路３０からの信号に従って駆動する。

２８は信号生成手段としてのＡＦ評価値処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器２６から出力されたデジタル信号から高周波成分を抽出する。さらに、抽出した高周波成分を用いてＡＦ評価値信号を生成する。

３０は主制御回路であり、ＣＰＵ等を含むマイクロコンピュータにより構成される。主制御回路３０は、ＡＦ評価値処理回路２８からのＡＦ評価値信号に基づいて、フォーカスドライバ３４を介してフォーカスレンズ１８の駆動を制御する。具体的には、ＡＦ評価値信号のレベルが最大にできるだけ近づくように（望ましくは最大となるように）フォーカスレンズ１８を駆動する。

３９はフォーカスレンズ１８の位置を検出する位置検出器である。

図２には、ＡＦ評価値処理回路２８の構成例を示している。また、図３には、撮像画面内に設定された焦点検出領域と、該焦点検出領域内での画素構成を示す。

図３において、焦点検出領域５６は、１フレーム又は１フィールドの画面５４内に設定される。焦点検出領域５６は、複数の水平ライン５８により構成され、各水平ライン５８は複数の画素６０により構成されている。

ライン・メモリ４０は、Ａ／Ｄ変換器２６からの出力データから、焦点検出領域５６の１水平ラインの画素データＰ０，Ｐ１，・・・，Ｐｎを取得して記憶する。離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路４２は、ライン・メモリ４０に記憶される１水平ラインの画像データを直交変換し、周波数成分の元データＦ０，Ｆ１，・・・，Ｆｎを出力する。

重み付け回路４４は、ＤＣＴ回路４２の出力に対して、各周波数成分がほぼ均一のレベルになるように予め決められた定数Ｋ０〜Ｋｎを乗算する。すなわち、重み付け回路４４は、ｋ０×Ｐ０，Ｋ１×Ｐ１，・・・，Ｋｎ×Ｐｎを出力可能である。

周波数成分抽出回路４６は、重み付け回路４４の出力ｋ０×Ｐ０，Ｋ１×Ｐ１，・・・，Ｋｎ×Ｐｎのうち、主制御回路３０により指令された成分のみを抽出して出力する。

ライン・ピーク・ホールド回路４８は、周波数成分抽出回路４６から出力された１ライン分の出力中の最大値をホールドし、１水平ライン毎にホールド値を次の水平ラインの最大値で更新する。

加算器５０およびレジスタ５２はアキュムレータを構成している。このアキュムレータは、垂直方向の積分回路として機能し、ライン・ピーク・ホールド回路４８の出力を累積加算する。累積前において、レジスタ５２にはゼロがセットされる。そして、加算器５０は、ライン・ピーク・ホールド回路４８の出力にレジスタ５２の出力を加算し、加算結果をレジスタ５２に書き込む。これを焦点検出領域５６の全水平ライン５８について実行することで、焦点検出領域５６における全水平ライン５８での所定周波数成分の最大値の累積値がレジスタ５２に格納される。レジスタ５２の記憶値は、ＡＦ評価値信号（焦点信号）として主制御回路３０に供給される。

図４には、ライン・メモリ４０、ＤＣＴ回路４２、重み付け回路４６および周波数成分抽出回路４６におけるデータの変遷の様子を例示する。図４（ａ）はライン・メモリ４０に格納される画素データ列を、同図（ｂ）はＤＣＴ回路４２から出力されるデータ列を示す。図４（ｃ）は重み付け回路４２の出力（重み付け後の周波数成分）データ列を示し、図４（ｄ），（ｅ），（ｆ）は周波数成分抽出回路４６の出力例を示す。

ＤＣＴ回路４２の出力Ｆ０〜Ｆｎにおいて、Ｆ０が直流成分付近の最も低い周波数成分であり、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３・・・の順で徐々に周波数が高くなり、Ｆｎが最も高い周波数成分になる。

主制御回路３０は、周波数成分抽出回路４６に抽出させる周波数成分と種類を決定する機能を有している。例えば、撮像方式や解像度に応じてどの周波数成分を抽出させるかを決定する。この決定情報は、周波数成分抽出回路４６に出力される。

ここで、本実施例では、抽出する周波数成分は複数であり、これら周波数成分から生成されるＡＦ評価値信号も複数である。そして、主制御回路３０は、複数のＡＦ評価値信号のそれぞれにゲインを乗じることができ、ゲインを乗じた後のＡＦ評価値信号を加算することも可能である。また、加算する際には、その比率を変えることもできる。

図５はＡＦ評価値処理回路２８により生成されたＡＦ評価値信号の主制御回路３０への入力とその合成回路の例を示している。この図において、ＢＰＦは周波数成分抽出回路４６における抽出周波数帯域を示し、ＢＰＦ０からＢＰＦｎまで複数ある。０からｎは数字が大きくなるにつれて、相対的かつ絶対的に高い周波数帯域となるものである。主制御回路３０は、ＢＰＦ０〜ＢＰＦｎの中から抽出するＡＦ評価値信号の周波数帯域の設定が可能である。また、前述したように、主制御回路３０は、抽出したＡＦ評価値信号の加算が可能であり、加算した後のＡＦ評価値信号を、以下、合成ＡＦ評価値信号という。

また、主制御回路３０は、抽出したＡＦ評価値信号に対するゲインを任意に変更することができる。ＡＦ評価値信号のゲインを変化させることで、該ＡＦ評価値信号の合成ＡＦ評価値信号における比率を変化させることができる。

このことから、ＡＦ評価値処理回路２８は個々の周波数帯域のＡＦ評価値信号を生成する信号生成手段として機能し、主制御回路３０は個々の周波数帯域のＡＦ評価値信号を加算（合成）して合成ＡＦ評価値信号を生成する信号生成手段としての機能を有する。

さらに、ゲインを０にすることも可能である。ゲインを０とすることで、該ＡＦ評価値信号は加算されないことになる。但し、この場合を比率０で加算されたものとして扱ってもよい。

次に、主制御回路３０で行われるＡＦ制御について、図６から図１２を用いて説明する。まず、ＡＦ制御での処理について、図６を用いて説明する。図６は、図１に示したビデオカメラにおけるＡＦ処理動作の流れを示すフローチャートである。

なお、本実施例では、先に説明したＡＦ制御の第１段階は、後に図７を用いて詳しく説明する図６中のステップＳ６０１で実行される微小駆動制御の前半部分に相当する。また、第２段階のＡＦ制御は、上記微小駆動制御の後半部分の合焦判定動作（合焦確認動作ともいう）に相当する。

さらに、本実施例では、第１段階では、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の成分を小さな比率又は０の比率で含み（すなわち、該成分を含まず）、低い周波数帯域のＡＦ評価値信号の成分を大きな比率で含む合成ＡＦ評価値信号を用いる。以下、このような合成ＡＦ評価値信号を、第１の合成ＡＦ評価値信号という。また、第２段階のＡＦ制御においては、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の成分を大きな比率で含む合成ＡＦ評価値信号（以下、第２の合成ＡＦ評価値信号という）を用いる。

ここにいう「比率」は、合成ＡＦ評価値信号のレベルの中で該ＡＦ評価値信号成分のレベルが占める割合を示し、比率が大きいほど合成ＡＦ評価値信号のレベルに対する該ＡＦ評価値信号成分のレベルの影響が強く出る。例えば、ＡＦ評価値信号成分ＡとＡＦ評価値信号成分ＢとがＡＦ評価値信号成分Ｃとが０．５：１：１．５の割合で合成された合成ＡＦ評価値信号においては、これら信号成分の比率はそれぞれ０．１６、０．３３、０．５となる。上記第１および第２の合成ＡＦ評価値信号における各周波数帯域のＡＦ評価値信号の具体的な比率については後述する。

図６において、ステップＳ６０１では、第１および第２の合成ＡＦ評価値信号のレベル変化に基づいて、フォーカスレンズ１８の微小駆動制御を行う。

そして、次のステップＳ６０２では、該往復駆動制御中に合焦判定ができたか否かを判断する。この合焦判定については後述する。合焦判定ができないと判断した場合はステップＳ６０３へ進み、合焦判定ができたと判断した場合はステップＳ６０８へ進む。

ステップＳ６０３では、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベル変化に基づいて、フォーカスレンズ１８の移動方向判別ができたか否かを判断する。この移動方向判別については後述する。移動方向判別ができたと判断した場合はステップＳ６０４へ進み、移動方向判別ができないと判断した場合はステップＳ６０１へ戻る。

ステップＳ６０４では、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが大きくなる方向へ高速でフォーカスレンズ１８を駆動（山登り駆動）した後、次のステップＳ６０５ヘ進む。

ステップＳ６０５では、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルがピークを超えたか否かを判断する。第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルがピークを超えていないと判断した場合はステップＳ６０４へ戻る。また、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルがピークを超えたと判断した場合はステップＳ６０６へ進む。

ステップＳ６０６では、フォーカスレンズ１８を第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルがピークとなった位置（ピーク位置１）に戻す。

次に、ステップＳ６０７では、フォーカスレンズ１８がピーク位置１に戻ったか否かを判断する。ピーク位置１に戻っていない判断した場合はステップＳ６０６に戻る。また、ピーク位置１に戻ったと判断した場合はステップＳ６０１に戻る。

一方、ステップＳ６０８では、ピーク位置１における第１の合焦ＡＦ評価値信号のレベルを不図示のメモリに記憶する。次のステップＳ６０９では、最新の第１の合焦ＡＦ評価値信号を取り込む。

その後、ステップＳ６１０では、ステップＳ６０８においてメモリに記憶した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベル（前回レベル）とステップＳ６０９において取り込んだ最新の第１の合成ＡＦ評価値信号のレベル（今回レベル）とを比較する。そして、前回レベルと今回レベルの差が所定値より大きいか否か（第１の合成ＡＦ評価値信号のレベル変動が大きいか否か）を判断する。該差が所定値より大きい場合はステップＳ６０１へ戻り、第１段階のＡＦ制御を再起動する。また、該差が所定値以下の場合はステップＳ６１１へ進む。

ステップＳ６１１では、フォーカスレンズ１８の駆動を停止し、ステップＳ６０９へ戻る。

次に、前述したステップＳ６０１で実行される微小駆動制御について、図７のフローチャートを用いて説明する。

ステップＳ７００では、微小駆動制御の第１段階において用いられる第１の合成ＡＦ評価値信号を生成するための複数のＡＦ評価値信号の周波数帯域と、該ＡＦ評価値信号に対するゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％

以上の設定では、ＢＰＦ０およびＢＰＦ１に示す低い周波数帯域のＡＦ評価値信号に対するゲインに対して、ＢＰＦ２に示す高い周波数帯域のＡＦ評価値信号に対するゲインを１０％と低く抑える。これにより、高い周波数帯域（５ＭＨｚ）のＡＦ評価値信号の成分比率が少ない第１の合成ＡＦ評価値信号が生成される。高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の成分比率としては、約０．０５である。

高い周波数帯域のＡＦ評価値信号の成分比率が少ないことにより、応答性に対する影響を少なくすることができる。なお、ここでは高い周波数帯域のＡＦ評価値信号に対するゲインを１０％とする場合について説明するが、これを０％として、応答性に対する影響を排除することも可能である。

ステップＳ７０１では、ＡＦ評価値処理回路７１２からＢＰＦ０〜ＢＰＦ２のＡＦ評価値信号を取り込み、それぞれに上記設定ゲインを乗じた後に加算して第１の合成ＡＦ評価値信号を生成する。生成された第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルは、位置検出器３９により検出されたフォーカスレンズ１８の位置とともに不図示のメモリに記憶される。

次に、ステップＳ７０２では、ステップＳ７０１において今回生成した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが前回生成した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルより大きいか否かを判断する。そして、今回のレベルが前回のレベルより小さいと判断した場合は、ステップＳ７０３へ進む。また、今回のレベルが前回のレベルより大きいと判断した場合はステップＳ７０６へ進む。

ステップＳ７０３では、前回のフォーカスレンズ１８の位置をピーク位置１としてメモリに保存するとともに、今回ステップＳ７０１で記憶した第１の合成ＡＦ評価値信号をクリアする。そして、フォーカスレンズ１８を前回とは逆方向に所定量駆動した後、ステップＳ７０４へ進む。

ステップＳ７０６では、今回のフォーカスレンズ１８の位置をピーク位置１としてメモリに記憶するとともに、今回ステップＳ７０１で記憶した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルをピーク値としてメモリに記憶する。そして、フォーカスレンズ１８を前回と同じ方向（順方向）に所定量駆動した後、ステップＳ７０４へ進む。

ステップＳ７０４では、フォーカスレンズ１８が所定回数連続して同じ方向に駆動されたか否かを判断する。言い換えれば、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが前回よりも増加していく合焦方向の判断結果が所定回数連続して同一であるか否かを判断する。合焦方向が所定回数連続して同一でないと判断した場合はステップＳ７０５に進む。合焦方向が所定回数連続して同一でないときは、フォーカスレンズ１８が第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが最大となる位置を若干通過したときである。すなわち、この時点でのフォーカスレンズ位置は第１の合成ＡＦ評価値信号レベルが最大となる位置を含む所定の領域内に入っていることを意味する。合焦方向が所定回数連続して同一であると判断した場合はステップＳ７０９へ進む。

ステップＳ７０５では、第２段階としての合焦判定動作を開始する。ステップＳ７０４までで得られたピーク位置は第１の合成ＡＦ評価値信号に基づくピーク位置１である。このため、このステップでは、合焦判定で使用する第２の合成ＡＦ評価値信号を生成するための複数のＡＦ評価値信号の周波数帯域と、該ＡＦ評価値信号に対するゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１００％

ここでは、ＢＰＦ２からのＡＦ評価値信号に対するゲインを増加させることにより、第１の合成ＡＦ評価値信号に比べて、高い周波数帯域（５ＭＨｚ）のＡＦ評価値信号の成分比率を高めている。該成分比率は、約０．３３となる。

次に、ステップＳ７０６では、フォーカスレンズ１８が第２の合成ＡＦ評価値信号に基づいて、同一のエリアでの往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断する。この往復動作が繰り返される場合は、第２の合成ＡＦ評価値信号のレベルが最大となる位置（ピーク位置２）を挟んでフォーカスレンズ１８が往復動作し続けていることを意味する。該往復動作を所定回数繰り返したと判断した場合はステップＳ７０８へ進む。また、往復動作を所定回数繰り返さなかったと判断した場合はステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７０８では、合焦判定ができたとして、これを示すフラグを立てるとともに、上記往復動作エリア内の所定位置（例えば、第２の合成ＡＦ評価値信号のレベル変化の中心位置）であるピーク位置２にフォーカスレンズ１８を移動させる。上記フラグは図６のステップＳ６０２での判別に用いられる。そして、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７１０では、再び第１の合成ＡＦ評価値信号を得るために以下の設定を行い、その後、本処理動作を終了する。

また、ステップＳ７０９では、方向判別ができたとして、これを示すフラグを立てる。このフラグは、図６のステップＳ６０３での判別に用いられる。そして、ステップＳ７１０に進む。

以上説明したように、本実施例では、合焦位置の近傍エリアとそれ以外のエリアとで、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分のゲインを変更することで、使用する合成ＡＦ評価値信号における該信号成分の比率を変更する。これにより、ＡＦ制御の応答性と合焦精度の向上を図ることができる。

また、上記実施例にて示したＡＦ評価値信号の周波数帯域やゲインの設定は例に過ぎず、以下の設定例１〜６に示すように設定してもよい。設定例１〜６における上段は図７のステップＳ７００およびＳ７１０で設定される第１の合成ＡＦ評価値信号の例を、下段がステップＳ７０５で設定される第２の合成ＡＦ評価値信号の例を示している。

設定例１．第１の合成ＡＦ評価値信号に高い周波数帯域の信号成分を含ませない場合。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１００％

設定例２．第２の合成ＡＦ評価値信号における低い周波数帯域の信号成分のゲインを下げる場合。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン５０％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン５０％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１２０％

設定例３．第２の合成ＡＦ評価値信号において周波数帯域を変更する場合。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域１ＭＨｚ、ゲイン５０％
ＢＰＦ１：帯域３ＭＨｚ、ゲイン５０％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１２０％

設定例４．周波数帯域の数は３つに限らない。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン９０％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１１０％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン１００％

設定列５．第２の合成ＡＦ評価値信号において低い周波数帯域を変更し、かつ数を減らす場合。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．３ＭＨｚ、ゲイン０％
ＢＰＦ１：帯域１．５ＭＨｚ、ゲイン５０％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン１２０％

設定例６．第２の合成ＡＦ評価値信号において最も高い周波数帯域と最も低い周波数帯域との間の周波数帯域のゲインを増加させる場合。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン０％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．３ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ１：帯域１．５ＭＨｚ、ゲイン１１０％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ＢＰＦ３：帯域１０ＭＨｚ、ゲイン１２０％

設定例７．ゲイン（つまりは比率）を高くする周波数成分は最も高い周波数帯域の成分でなくてもよく、相対的に高い周波数帯域の成分であってもよい。

ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域３ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域６ＭＨｚ、ゲイン５％
ＢＰＦ３：帯域８ＭＨｚ、ゲイン５％
↓
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域３ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域６ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ３：帯域８ＭＨｚ、ゲイン５％

これらの設定例のように、ＡＦ評価値信号の周波数帯域とゲインを適宜変更することで、より応答性と合焦精度をきめ細かく調整することが実現できる。例えば、撮像方式、被写体の明るさ、記録画素数、画素密度、動画、静止画などの様々な撮像状態によって任意に変更することができる。

以下、本発明の実施例２について説明する。本実施例の撮像装置の基本的な構成は、上述した実施例１にて図１を用いて説明した構成と同じてあり、共通する構成要素には図１と同一符号を付す。

本実施例では、微小駆動制御の第１段階において第１の合焦ＡＦ評価値信号を用いた合焦判定を行ってから、さらに第２段階において第２の合焦ＡＦ評価値信号を用いた最終的な合焦判定を行う。それぞれの合焦判定は、フォーカスレンズ１８が同一エリアで所定回数往復動作したことをもって行われる。

言い換えれば、まず、低い周波数成分を多く含む第１の合焦ＡＦ評価値信号を用いた所定回数の往復動作の確認により、粗い（広い許容範囲での）合焦判定を行う。その後、高い周波数成分を多く含む第２の合焦ＡＦ評価値信号を用いた所定回数の往復動作の確認により、高精度の合焦判定を行う。これにより、合焦判定に第２の合焦ＡＦ評価値信号のみを用いる実施例１に比べて、背景等による影響をより効果的に排除でき、正しく主被写体にピントが合う確率をより高めることができる。

図８には、本実施例の主制御回路３０において実行されるＡＦ制御のうち微小駆動制御の流れを示すフローチャートである。なお、ＡＦ制御における微小駆動制御以外の部分については、実施例１で図７を用いて説明したものと同じである。

図８において、ステップＳ８００では、微小駆動制御の第１段階において用いられる第１の合成ＡＦ評価値信号を生成するための複数のＡＦ評価値信号の周波数帯域と、該ＡＦ評価値信号に対するゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

次に、ステップＳ８０１では、ＡＦ評価値処理回路７１２からＢＰＦ０〜ＢＰＦ２のＡＦ評価値信号を取り込み、それぞれに上記設定ゲインを乗じた後に加算して第１の合成ＡＦ評価値信号を生成する。生成された第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルは、位置検出器３９により検出されたフォーカスレンズ１８の位置とともに不図示のメモリに記憶される。

次に、ステップＳ８０２では、ステップＳ８０１において今回生成した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが前回生成した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルより大きいか否かを判断する。そして、今回のレベルが前回のレベルより小さいと判断した場合は、ステップＳ８０３へ進む。また、今回のレベルが前回のレベルより大きいと判断した場合はステップＳ８０６へ進む。

ステップＳ８０３では、前回のフォーカスレンズ１８の位置をピーク位置１としてメモリに保存するとともに、今回ステップＳ８０１で記憶した第１の合成ＡＦ評価値信号をクリアする。そして、フォーカスレンズ１８を前回とは逆方向に所定量駆動した後、ステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０６では、今回のフォーカスレンズ１８の位置をピーク位置１としてメモリに記憶するとともに、今回ステップＳ８０１で記憶した第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルをピーク値としてメモリに記憶する。そして、フォーカスレンズ１８を前回と同じ方向（順方向）に所定量駆動した後、ステップＳ８０４へ進む。

ステップＳ８０４では、フォーカスレンズ１８が所定回数連続して同じ方向に駆動されたか否かを判断する。言い換えれば、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが前回よりも増加していく合焦方向の判断結果が所定回数連続して同一であるか否かを判断する。合焦方向が所定回数連続して同一でないと判断した場合はステップＳ８０５に進む。合焦方向が所定回数連続して同一でないときは、フォーカスレンズ１８が第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが最大となる位置を通過したときである。すなわち、この時点でのフォーカスレンズ位置は第１の合成ＡＦ評価値信号レベルが最大となる位置に近いことを意味する。合焦方向が所定回数連続して同一であると判断した場合はステップＳ８１１へ進む。

ステップＳ８０５では、第１段階内での合焦判定動作を開始する。ここでは、第１の合成ＡＦ評価値信号を用いたままで、フォーカスレンズ１８が同一のエリアでの往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断する。この往復動作が繰り返される場合は、第１の合成ＡＦ評価値信号のレベルが最大となる位置を挟んでフォーカスレンズ１８が往復動作し続けていることを意味する。該往復動作を所定回数繰り返したと判断した場合はステップＳ８０７へ進む。また、往復動作を所定回数繰り返さなかったと判断した場合はステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０７では、第２段階としての合焦判定動作を開始する。ここでは、第２の合成ＡＦ評価値信号を生成するための複数のＡＦ評価値信号の周波数帯域と、該ＡＦ評価値信号に対するゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

次に、ステップＳ８０８では、フォーカスレンズ１８が第２の合成ＡＦ評価値信号に基づいて、同一のエリアでの往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断する。この往復動作が繰り返される場合は、第２の合成ＡＦ評価値信号のレベルが最大となる位置（ピーク位置２）を挟んでフォーカスレンズ１８が往復動作し続けていることを意味する。該往復動作を所定回数繰り返したと判断した場合はステップＳ８０９へ進む。また、往復動作を所定回数繰り返さなかったと判断した場合はステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０９では、合焦判定ができたとして、これを示すフラグを立てるとともに、上記往復動作エリア内の所定位置（例えば、第２の合成ＡＦ評価値信号のレベル変化の中心位置）であるピーク位置２にフォーカスレンズ１８を移動させる。そして、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８１０では、再び第１の合成ＡＦ評価値信号を得るために以下の設定を行い、その後、本処理動作を終了する。

また、ステップＳ８１１では、方向判別ができたとして、これを示すフラグを立てる。そして、ステップＳ８１０に進む。

以上説明したように、本実施例によれば、第１の合成ＡＦ評価値信号を用いた合焦判定によって、実施例１に比べてより確実に主被写体を検出した後に、第２の合成ＡＦ評価値信号を用いた合焦判定によって主被写体に対する高精度の合焦を得ることができる。これにより、ＡＦ制御の応答性と合焦精度をより向上させることができる。

なお、本実施例にて示したＡＦ評価値信号の周波数帯域やゲインの設定も例に過ぎず、実施例１にて説明した設定例１〜７のように設定してもよい。

以下、本発明の実施例３について説明する。図９には、本実施例の光学機器としての撮像装置の構成を示す。該撮像装置は、レンズ一体型のビデオカメラ又はデジタルスチルカメラであり、撮像方式を標準ＴＶ方式とハイビジョン方式とで切換えが可能である。撮像される画像は、動画でもよいし静止画でもよい。また、該カメラの構成要素のうち実施例１と共通するものには同符号を付して説明を省略する。

図９において、４０は撮像方式選択スイッチであり、ＮＴＳＣやＰＡＬ等の標準ＴＶ方式での撮像を行うかハイビジョン方式での撮像を行うかを撮影者が選択するためのスイッチである。言い換えれば、撮像する画像の解像度を設定するためのスイッチでもある。なお、該スイッチ４０によって標準ＴＶ方式が選択された場合は、不図示のカメラ信号処理回路によって標準ＴＶ方式に対応した解像度の画像信号が生成される。また、ハイビジョン方式が選択された場合は、カメラ信号処理回路によってハイビジョンＴＶ方式に対応した解像度の画像信号が生成される。

本実施例では、標準ＴＶ方式が選択された場合、主制御回路３０により、該標準ＴＶ方式に適したＡＦ評価値信号（第１の合成ＡＦ評価値信号）を得るための複数の抽出周波数帯域とゲインが設定される。そして、この第１の合成ＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御における第１段階の動作と第２段階の合焦判定動作とが行われる。

一方、ハイビジョン方式が選択された場合は、実施例１にて説明したように、まず第１の合成ＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御の第１段階の動作を行う。その後、ハイビジョン方式に適したＡＦ評価値信号（第２の合成ＡＦ評価値信号）を得るための抽出周波数帯域とゲインが設定され、該第２の合成ＡＦ評価値信号を用いた第２段階の合焦判定動作が行われる。

図１０Ｂには、本実施例におけるＡＦ評価値信号の抽出周波数帯域とゲインの設定についての基本的な考え方をフローチャートにより示している。

ステップＳ１００１では、合焦判定動作中であるか否かを判定し、合焦判定動作中でなければステップＳ１００２に進む。合焦判定動作中であればステップＳ１００５に進む。

ステップＳ１００２では、撮像方式選択スイッチ４０の状態を読み取り、標準ＴＶ方式かハイビジョン方式かを判別する。標準ＴＶ方式であれば、ステップＳ１００３に進み、標準ＴＶ方式に適した第１の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域とゲインを設定する。また、ハイビジョン方式であればステップＳ１００４に進み、第１の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域とゲインを設定する。これにより、ハイビジョン撮像における合焦判定動作までに、第１の合成ＡＦ評価値信号を用いた主被写体の検出を行うことができる。

ステップＳ１００５では、撮像方式選択スイッチ４０の状態を読み取り、標準ＴＶ方式かハイビジョン方式かを判定する。標準ＴＶ方式であれば、ステップＳ１００６に進み、標準ＴＶ方式に適した第１の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域とゲインを設定する。また、ハイビジョン方式であれば、ステップＳ１００７に進み、ハイビジョン方式での合焦判定動作に適した第２の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域とゲインを設定する。

なお、ステップＳ１００３とステップＳ１００４における第１の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域やゲインの設定は同じでもよいが、これらを異ならせてもよい。撮像方式の違いに応じて最適な設定とすることにより、各撮像方式での応答性および合焦精度を個別に向上させることができる。

また、ステップＳ１００３とステップＳ１００６における第１の合成ＡＦ評価値信号を得るための抽出周波数帯域やゲインの設定は異なっていてもよいし、同じであってもよい。標準ＴＶ方式での帯域幅はハイビジョン方式に比べて狭いため、標準ＴＶ方式の場合は、合焦判定動作前と合焦判定動作中とで設定を変更しなくても所望の性能を確保できることが多いためである。また、標準ＴＶ方式の場合は、ハイビジョン方式と比較してその帯域の相対的変化が大きくなる必要がないため、合焦判定動作前と合焦判定動作中とで設定が同じであってもよい。

次に、図７のフローチャートを用いて、本実施例における微小駆動制御の内容について説明する。なお、この微小駆動制御を含むＡＦ制御全体の流れは、図６に示すフローチャートにより示される流れと同じである。

図７において、ステップＳ７００では、撮像方式選択スイッチ４０の状態（標準ＴＶ方式かハイビジョン方式か）に基づいて、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が低い第１の合成ＡＦ評価値信号を生成するための抽出周波数帯域とゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

標準ＴＶ方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％

先にも説明したが、ステップＳ７００での標準ＴＶ方式の場合の設定とハイビジョン方式の場合の設定とを、以下のように異ならせてもよい。例えば、標準ＴＶ方式の場合に、ハイビジョン方式の場合よりも周波数帯域が低いＡＦ評価値信号を使用して、全体のバランスを整えるためである。

標準ＴＶ方式の場合、
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域１．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域３ＭＨｚ、ゲイン５％
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％

ステップＳ７０１からステップＳ７０４およびステップＳ７０６は、実施例１で説明したのと同様に処理が行われる。

ステップＳ７０４からステップＳ７０５に進んだ場合において、該ステップＳ７０５では、合焦判定動作を開始する。ここで、ハイビジョン方式の場合は、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が高い第２の合成ＡＦ評価値信号を生成するために、抽出周波数帯域とゲインの設定を変更する。一方、標準ＴＶ方式の場合は、抽出周波数帯域とゲインを変更しない。例えば、以下のように設定される。

標準ＴＶ方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１００％

ここで、先にも説明したが、ステップＳ７０５からの合焦判定動作において、標準ＴＶ方式の場合に設定を変更してもよい。但し、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が低い第１の合成ＡＦ評価値信号としての範囲内での変更に限られる。すなわち以下のように設定してもよい。

標準ＴＶ方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域１．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域３ＭＨｚ、ゲイン５％
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１００％

次に、ステップＳ７０７では、フォーカスレンズ１８が同一エリアで往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断し、往復動作を所定回数繰り返した場合は、ステップＳ７０８へ進む。一方、往復動作を所定回数繰り返さなかった場合は、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７０８では、合焦判定ができたとして、これを示すフラグを立てるとともに、上記往復動作エリア内のピーク位置（標準ＴＶ方式の場合はピーク位置１、ハイビジョン方式の場合はピーク位置２）にフォーカスレンズ１８を移動させる。上記フラグは図６のステップＳ６０２での判別に用いられる。そして、ステップＳ７１０に進む。

ステップＳ７１０では、抽出周波数帯域とゲインの設定を以下のように戻して、処理を終了する。

標準ＴＶ方式の場合、
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％（又は５％）
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％

本実施例によれば、標準ＴＶ方式とハイビジョン方式とでそれぞれＡＦ評価値信号の抽出周波数とゲインの設定を行うことにより、それぞれの方式に適した高性能なＡＦ制御を実現できる。

なお、本実施例にて示したＡＦ評価値信号の周波数帯域やゲインの設定は例に過ぎず、実施例１にて説明した設定例１〜７のように設定してもよい。

以下、本発明の実施例４について説明する。本実施例の撮像装置の基本的な構成は、図９に示した実施例３の撮像装置の構成と同じである。このため、共通する構成要素には、実施例３と同符号を付す。

本実施例でも、標準ＴＶ方式が選択された場合、主制御回路３０により、該標準ＴＶ方式に適したＡＦ評価値信号（第１の合成ＡＦ評価値信号）を得るための抽出周波数帯域とゲインが設定される。そして、この第１の合成ＡＦ評価値信号を用いて、第１段階の動作および合焦判定と、第２段階の合焦判定とが行われる。

一方、ハイビジョン方式が選択された場合は、実施例２にて説明したように、まず第１の合成ＡＦ評価値信号を用いて第１段階の動作と合焦判定を行う。その後、ハイビジョン方式に適したＡＦ評価値信号（第２の合成ＡＦ評価値信号）を得るための抽出周波数帯域とゲインが設定され、該第２の合成ＡＦ評価値信号を用いた第２段階の合焦判定が行われる。

本実施例におけるＡＦ評価値信号の抽出周波数帯域とゲインの設定についての基本的な考え方は、実施例３で図１０Ｂに示したものと同様である。但し、ステップＳ１００１では、第２段階での合焦判定動作中か否かが判別される。

次に、図８のフローチャートを用いて、本実施例における微小駆動制御の内容について説明する。なお、この微小駆動制御を含むＡＦ制御全体の流れは、図６に示すフローチャートにより示される流れと同じである。

図８において、ステップＳ８００では、撮像方式選択スイッチ４０の状態（標準ＴＶ方式かハイビジョン方式か）に基づいて、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が低い第１の合成ＡＦ評価値信号を生成するための抽出周波数帯域とゲインの設定を行う。例えば、以下のように設定される。

なお、ステップＳ８００での標準ＴＶ方式の場合の設定とハイビジョン方式の場合の設定とを、以下のように異ならせてもよい。例えば、標準ＴＶ方式の場合に、ハイビジョン方式の場合よりも周波数帯域が低いＡＦ評価値信号を使用して、全体のバランスを整えるためである。

ステップＳ８０１からステップＳ８０４およびステップＳ８０６は、実施例２で説明したのと同様に処理が行われる。

ステップＳ８０４からステップＳ８０５に進んだ場合において、該ステップＳ８０５では、第１段階の合焦判定動作を開始する。ここでは、標準ＴＶ方式の場合でもハイビジョン方式の場合でも、ステップＳ８００での設定を変更せずに第１の合成ＡＦ評価値信号を用いた制御によって、フォーカスレンズ１８が同一エリアで往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断する。往復動作を所定回数繰り返した場合は、ステップＳ８０７へ進む。一方、往復動作を所定回数繰り返さなかった場合は、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０７では、第２段階の合焦判定動作を開始する。ここで、ハイビジョン方式の場合は、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が高い第２の合成ＡＦ評価値信号を生成するために、抽出周波数帯域とゲインの設定を変更する。一方、標準ＴＶ方式の場合は抽出周波数帯域とゲインの設定を変更しない。例えば、以下のように設定される。

ここで、先にも説明したが、ステップＳ８０７からの合焦判定動作において、標準ＴＶ方式の場合に設定を変更してもよい。但し、高い周波数帯域のＡＦ評価値信号成分の比率が低い第１の合成ＡＦ評価値信号としての範囲内での変更に限られる。すなわち以下のように設定してもよい。

次に、ステップＳ８０８では、フォーカスレンズ１８が同一エリアで往復動作を所定回数繰り返しているか否かを判断し、往復動作を所定回数繰り返した場合は、ステップＳ８０９へ進む。一方、往復動作を所定回数繰り返さなかった場合は、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８０９では、合焦判定ができたとして、これを示すフラグを立てるとともに、上記往復動作エリア内のピーク位置（標準ＴＶ方式の場合はピーク位置１、ハイビジョン方式の場合はピーク位置２）にフォーカスレンズ１８を移動させる。上記フラグは図６のステップＳ６０２での判別に用いられる。そして、ステップＳ８１０に進む。

ステップＳ８１０では、抽出周波数帯域とゲインの設定を以下のように戻して、処理を終了する。

標準ＴＶ方式の場合、
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％（５％）
ハイビジョン方式の場合
ＢＰＦ０：帯域０．５ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ１：帯域２ＭＨｚ、ゲイン１００％
ＢＰＦ２：帯域５ＭＨｚ、ゲイン１０％

本実施例によれば、標準ＴＶ方式とハイビジョン方式とでそれぞれＡＦ評価値信号の抽出周波数とゲインの設定を行うことにより、それぞれの方式に適した高性能なＡＦ制御を実現できる。しかも、特にハイビジョン撮像において、第１の合成ＡＦ評価値信号を用いた合焦判定によって、実施例３に比べてより確実に主被写体を検出できる。そして、第２の合成ＡＦ評価値信号を用いた再度の合焦判定によって主被写体に対する高精度の合焦を得ることができる。これにより、ＡＦ制御の応答性と合焦精度をより向上させることができる。

また、上述した各実施例でのＡＦ制御は、主制御回路３０やＡＦ評価値処理回路２８をコンピュータにより構成し、該コンピュータに格納されたコンピュータプログラム（ソフトウェア）が実行されることによっても実現される。すなわち、撮像系からの信号に基づいて複数の周波数帯域のＡＦ評価値信号成分を生成するステップと、合成ＡＦ評価値信号が最大値に近づくようにフォーカスレンズ１８の駆動を制御する制御ステップとを有するソフトウェアを用いることができる。該ソフトウェアは、制御ステップにおいて、第１の合成ＡＦ評価値信号を用いてＡＦ制御の第１段階の動作を実行し、その後、第２の合成ＡＦ評価値信号を用いて第２段階の動作を実行する。

なお、上記各実施例では、レンズ一体型のビデオカメラ又はデジタルスチルカメラについて説明したが、本発明は、レンズ交換型のビデオカメラ又はデジタルスチルカメラにも適用することができる。また、カメラ本体側から撮像系により生成された信号を取得し、該信号からＡＦ評価値信号の生成およびこれを用いたＡＦ制御を行う交換レンズ装置にも本発明を適用することができる。

また、本発明にいう第１の焦点信号は、撮像系の出力から抽出された複数の周波数帯域の信号のうち１つの周波数帯域の信号を用いて生成されてもよい。

実施例１の撮像装置の構成を示すブロック図。実施例１の撮像装置におけるＡＦ評価値処理回路の構成を示すブロック図。実施例１の撮像装置における焦点検出領域の画素構成を示す概略図。実施例１の撮像装置におけるＡＦ評価値信号の生成に用いられるデータを示す図。実施例１の撮像装置における主制御回路でのＡＦ評価値信号の合成回路を示すブロック図。実施例１〜４の撮像装置におけるＡＦ制御動作の内容を示すフローチャート。実施例１，３の撮像装置における微小駆動制御の内容を示すフローチャート。実施例２，４の撮像装置における微小駆動制御の内容を示すフローチャート。実施例３の撮像装置の構成を示すブロック図。実施例１におけるＡＦ制御の基本概念を示すフローチャート。実施例３，４におけるＡＦ評価値信号の抽出周波数帯域とゲインの設定に関する基本的な考え方を示すフローチャート。ＮＴＳＣ解像空間周波数とハイビジョン解像空間周波数との比較を示す説明図。周波数帯域が高いＡＦ評価値信号と低いＡＦ評価値信号との関係を示す説明図。周波数帯域が高いＡＦ評価値信号と低いＡＦ評価値信号との合成信号を示す説明図。画面内の被写体とＡＦ評価値信号との関係を示す説明図。画面内の被写体とＡＦ評価値信号との関係を示す説明図。

符号の説明

２０撮像素子
２８ＡＦ評価値処理回路
３０主制御回路
５６焦点検出領域
５８画素の水平ライン
ＢＰＦ０〜ＢＰＦｎバンドパスフィルタ

Claims

撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、該信号から焦点信号を生成する信号生成手段と、
該焦点信号が最大値に近づくようにフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記フォーカス制御において第１の焦点信号および第２の焦点信号を用い、
前記第１および第２の焦点信号は、複数の周波数帯域の焦点信号を合成した合成信号であり、前記第２の焦点信号は、前記第１の焦点信号と比べて、合成された複数の周波数帯域の焦点信号のうち、相対的に高い第１の周波数帯域の焦点信号の成分を高い比率で含むことを特徴とする光学機器。
撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、少なくとも１つの該信号から焦点信号を生成する信号生成手段と、
該焦点信号が最大値に近づくようにフォーカス制御を行う制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記フォーカス制御において第１の焦点信号および第２の焦点信号を用い、
前記第２の焦点信号は、前記複数の周波数帯域のうち最も高い第１の周波数帯域の焦点信号と他の周波数帯域の焦点信号との合成信号であり、該第１の周波数帯域の焦点信号の成分を前記第１の焦点信号よりも高い比率で含むことを特徴とする光学機器。
前記第１の焦点信号は、前記第１の周波数帯域の焦点信号の成分を含まないことを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
前記第１の焦点信号は、前記第１の周波数帯域の焦点信号と他の周波数帯域の焦点信号との合成信号であることを特徴とする請求項２に記載の光学機器。
前記第２の焦点信号における前記第１の周波数帯域の焦点信号に対するゲインが、前記第１の焦点信号における該ゲインよりも高いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光学機器。
前記第２の焦点信号における前記他の周波数帯域の焦点信号に対するゲインが、前記第１の焦点信号における該ゲインよりも低いことを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
前記第２の焦点信号における前記第１の周波数帯域と該第１の周波数帯域よりも低い第２の周波数帯域との間の周波数帯域の焦点信号に対するゲインが、前記第１の焦点信号における該ゲインよりも高いことを特徴とする請求項４に記載の光学機器。
前記第１の焦点信号と前記第２の焦点信号とで、少なくとも１つの焦点信号成分の周波数帯域が異なることを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の光学機器。
前記制御手段は、前記第１の焦点信号が最大値となる位置を含む領域内にフォーカスレンズを駆動した後に、前記第２の焦点信号を用いて合焦判定動作を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光学機器。
前記制御手段は、前記第１の焦点信号を用いた合焦判定動作を行った後、前記第２の焦点信号を用いた合焦判定動作を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の光学機器。
前記合焦判定動作は、フォーカスレンズが前記第１又は第２の焦点信号が最大値となる位置を含む領域内を所定回数往復移動することで合焦と判定する動作であることを特徴とする請求項９又は１０に記載の光学機器。
前記制御手段は、前記画像信号の解像度に応じて前記複数の周波数帯域および前記比率を変更することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１つに記載の光学機器。
前記制御手段は、前記第１および第２の焦点信号に含まれる各周波数帯域の焦点信号成分の比率を変更可能であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１つに記載の光学機器。
被写体を撮像して画像信号を生成する撮像系を備えた撮像装置であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１つに記載の光学機器。
撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、該信号から焦点信号を生成する信号生成ステップと、
該焦点信号が最大値に近づくようにフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
前記制御ステップにおいて、第１の焦点信号および第２の焦点信号を用い、
前記第１および第２の焦点信号は、複数の周波数帯域の焦点信号を合成した合成信号であり、前記第２の焦点信号は、前記第１の焦点信号と比べて、合成された複数の周波数帯域の焦点信号のうち、相対的に高い第１の周波数帯域の焦点信号の成分を高い比率で含むことを特徴とするフォーカス制御方法。
撮像系の出力から複数の周波数帯域の信号の抽出が可能であり、少なくとも１つの該信号から焦点信号を生成する信号生成ステップと、
該焦点信号が最大値に近づくようにフォーカス制御を行う制御ステップとを有し、
前記制御ステップにおいて、第１の焦点信号および第２の焦点信号を用い、
前記第２の焦点信号は、前記複数の周波数帯域のうち最も高い第１の周波数帯域の焦点信号と他の周波数帯域の焦点信号との合成信号であり、該第１の周波数帯域の焦点信号の成分を前記第１の焦点信号よりも高い比率で含むことを特徴とするフォーカス制御方法。