JP2009175184A - 自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焦点調節手段を駆動する際に用いられるピント補正量の、個体による違いや撮影環境による違いを吸収することができる自動焦点調整装置を提供する。
【解決手段】撮像装置は、異なる特性を持つ複数の、被写体の特定の空間周波数を抽出するフィルタを用い、低域から高域まで複数のＢＰＦでＡＦ評価値の算出を行い、各々の信頼性を評価する。最も信頼性の高いものを選択し、選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量（所定のずらし量）を採用する。あるいは、低域のＢＰＦを用いるほど、ＢＰ補正量の個体差、被写体依存、光源依存などによる誤差が大きくなるので、撮像装置は、複数のＢＰＦのＡＦ評価値の算出を行い、各々の信頼性を評価する。信頼性が所定値以上のもののうち、最も高域の特性を持つＢＰＦを選択し、選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量（所定のずらし量）を採用する。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動焦点調整装置、詳しくは撮影光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子により取得される画像信号を使用して焦点調整を行う自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法に関する。

従来、この種の自動焦点調整装置として、光学系の諸収差が自動焦点調整に与える影響を解決するものが種々提案されている。

例えば、特許文献１には、撮像素子の受光面のうち、撮影画面上に設定された測距領域に対応する受光面の信号から、被写体の高周波成分を示す信号を抽出し、この抽出された信号に対して合焦位置を検出することが示されている。また、測距領域に対応する合焦位置に対し、測距領域の色情報を検出し、この検出した色情報およびフォーカスレンズの特性情報の少なくとも一方により決まる、所定の量だけずらした位置に、フォーカスレンズを駆動するように制御することが示されている。すなわち、被写体の測距領域内の色によって撮影光学系の収差がある場合、合焦位置検出に用いられる信号の高周波数成分が最大となる位置と、撮影画像の輝度信号の解像度が最大となる位置とが必ずしも一致しない。このため、特許文献１では、撮影光学系の特性に応じて決まる量だけ、ずらした位置にフォーカスレンズを移動させるようにしている。

また、特許文献２には、被写体像の焦点状態を検出する際、受光面上に形成される被写体像を標本化するサンプルピッチを、初期状態を含めて複数通りに選択することが示されている。また、特許文献３には、撮像素子で撮像された画像データから高周波成分を抽出する際、複数のフィルタを使い分けることが示されている。
特開２００４−３４７６６５号公報 特開平１１−１４９００号公報 特開２００４−３２５５１７号公報

しかしながら、上記従来の自動焦点調整装置では、以下に掲げる問題があった。特許文献１に記載の自動焦点調整装置は、色検出情報およびフォーカスレンズの特性情報の少なくとも一方により決まる、所定の量だけずらした位置に、フォーカスレンズを駆動するように制御するだけである。このため、この所定のずらし量（ピント補正量）の個体による違いや撮影環境による違いを吸収することができなかった。この違いを吸収するためには、後述するように、なるべく高域の空間周波数を持つ被写体に対して焦点調節を行うことが有効であるが、後述する様々な理由により、被写体の持つ高域の空間周波数におけるフォーカスレンズ位置の特性を取得できない場合があった。

また、特許文献２には、被写体像を標本化するサンプルピッチが初期状態を含めて複数通りに選択できることや、特許文献３には、複数のフィルタを使い分けることが記載きさいされているが、そのことを用いた上記所定のずらし量を解決するものではなかった。

そこで、本発明は、焦点調節手段を駆動する際に用いられるピント補正量の、個体による違いや撮影環境による違いを吸収することができる自動焦点調整装置及びその自動焦点調整方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の自動焦点調整装置は、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段によって光電変換される被写体像の焦点を調節する焦点調節手段と、異なる特性を持ち、被写体の特定の空間周波数成分を抽出する複数のフィルタを有し、前記焦点調節手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られた画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを有する自動焦点調整装置において、前記合焦位置検出手段は、前記各フィルタで評価値の算出を行う算出手段と、前記算出された各評価値の信頼性を計算する計算手段と、前記複数のフィルタのうち、前記計算された信頼性が所定値以上に高いものを選択する選択手段と、前記選択されたフィルタに対応するピント補正量だけ、前記撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置からずらした位置に、前記焦点調節手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする。

本発明の自動焦点調整装置の自動焦点調整方法は、撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段によって光電変換される被写体像の焦点を調節する焦点調節手段と、異なる特性を持ち、被写体の特定の空間周波数成分を抽出する複数のフィルタを有し、前記焦点調節手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られた画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを有する自動焦点調整装置の自動焦点調整方法において、前記合焦位置検出手段が、前記各フィルタで評価値の算出を行うステップと、前記算出された各評価値の信頼性を計算するステップと、前記複数のフィルタのうち、前記計算された信頼性が所定値以上に高いものを選択するステップと、前記選択されたフィルタに対応するピント補正量だけ、前記撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置からずらした位置に、前記焦点調節手段を駆動するステップとを有することを特徴とする。

本発明の請求項１に係る自動焦点調整装置は、複数のフィルタのうち、信頼性が所定値以上に高いものを選択し、選択されたフィルタに対応するピント補正量だけ、撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置からずらした位置に焦点調節手段を駆動する。これにより、焦点調節手段を駆動する際に用いられるピント補正量の、個体による違いや撮影環境による違いを吸収することができる。従って、様々な個体や撮影環境において良好な自動焦点調整動作が可能となる。

請求項２に係る自動焦点調整装置は、複数のフィルタの評価値の算出を行い、各信頼性を計算し、その値が所定値以上のもののうち、最も高域の特性を持つフィルタを選択し、選択されたフィルタに対応するピント補正量を採用する。これにより、低域のフィルタを用いるほど、ピント補正量の個体差、被写体依存、光源依存などの誤差が大きくなることを回避できる。

請求項３に係る自動焦点調整装置は、複数のフィルタで評価値の算出を行い、各信頼性を計算し、その値の高いものを選択し、選択されたフィルタに対応するピント補正量を採用する。これにより、信頼性の高いフィルタを優先させることができる。

請求項４に係る自動焦点調整装置によれば、自動焦点調整が不能である場合でも、焦点調節手段を適当な位置に駆動することができる。

請求項５に係る自動焦点調整装置によれば、選択された信頼性が所定値以上の高い複数のＢＰＦに対応するピント補正量として、より正確な量だけずらした位置に焦点調節手段を駆動することができる。

請求項６、７、８に係る自動焦点調整装置によれば、種々の方法を用いることができ、いずれの方法を採るかは、例えば撮影レンズ鏡筒の設計がある程度終了した段階で、個体ごとのピント補正量がどの程度ばらつくのかを検討して決定することが可能である。

請求項９に係る自動焦点調整装置によれば、正確な所定値を求めることができる。

本発明の焦点調整装置及びその焦点調整方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。本実施形態の焦点調整装置は、撮像装置であるコンパクトタイプのデジタルカメラに適用される。

［第１の実施形態］
図１は第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。撮像装置１は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、およびこれらからなる撮影光学系を透過する光束の量を制御する絞り４を有する。ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４等を有する撮影レンズ鏡筒３１の先端部には、焦点距離を変換するコンバージョンレンズを取り付けるための部材（図示せず）、およびコンバージョンレンズ取付け検出スイッチ３４が設けられている。

固体撮像素子（以下、ＣＣＤという）５は、撮影光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換して画像信号を得る。撮像回路６は、ＣＣＤ５によって光電変換された電気信号を受け、各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路７は、撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。

メモリ（ＶＲＡＭ）８は、Ａ／Ｄ変換回路７の出力を受け、デジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリ等である。Ｄ／Ａ変換回路９は、このＶＲＡＭ８に記憶された画像信号を読み出し、アナログ信号に変換するとともに、再生出力に適した画像信号に変換する。画像表示装置（以下、ＬＣＤという）１０は、液晶表示装置（ＬＣＤ）等からなり、この画像信号を表示する。

記憶用メモリ１２は、半導体メモリ等であり、画像データを記憶する。圧縮伸長回路１１は圧縮回路および伸長回路を有する。圧縮回路は、ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出し、記憶用メモリ１２の記憶に適するように、画像データに対して圧縮処理や符号化処理を施す。また、伸長回路は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データに対して、再生表示等に適するように、復号化処理や伸長処理等を施す。

ＡＥ処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動露出（ＡＥ）処理を行う。スキャンＡＦ処理回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて自動焦点調節（ＡＦ）処理を行う。

ＣＰＵ１５は、演算用のメモリを内蔵し、撮像装置１の制御を行う。タイミングジェネレータ（以下、ＴＧという）１６は所定のタイミング信号を発生する。ＣＣＤドライバ１７はＣＣＤ５を駆動する。絞り駆動モータ２１は絞り４を駆動する。

第１モータ駆動回路１８は絞り駆動モータ２１を駆動する。フォーカス駆動モータ２２はフォーカスレンズ群（以下、単にフォーカスレンズともいう）３を駆動する。フォーカスレンズ群３は請求項に記載の焦点調節手段に相当する。第２モータ駆動回路１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動する。ズーム駆動モータ２３はズームレンズ群２を駆動する。第３モータ駆動回路２０はズーム駆動モータ２３を駆動する。

操作スイッチ２４は各種のスイッチ群からなる。ＥＥＰＲＯＭ２５は、各種制御を行うためのプログラムや、各種の動作を行わせるために使用するデータ等が予め記憶されている、電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリである。

電池２６は撮像装置１の電源である。スイッチング回路２７はストロボ発光部２８の閃光発光を制御する。表示素子２９は、ＬＥＤ等であり、警告表示などを行う。スピーカ３０は音声によるガイダンスや警告などを行う。ＡＦ補助光３３はＬＥＤなどの光源で構成される。ＡＦ補助光駆動回路３２はＡＦ補助光３３を駆動する。

なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリ１２として、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリが用いられる。また、カード形状やスティック形状からなり、撮像装置に対して着脱自在に形成されるカード型フラッシュメモリ等の半導体メモリが用いられる。その他、ハードディスクやフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体など、様々な形態のものが用いられる。

操作スイッチ２４として、撮像装置１を起動させて電源供給を行うための主電源スイッチ、撮影動作等を開始させるレリーズスイッチ、再生動作を開始させる再生スイッチ、撮影光学系のズームレンズ群２を移動させてズームを行わせるズームスイッチ等がある。

レリーズスイッチは、撮影動作に先立って行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第１ストローク（以下、ＳＷ１）と、実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第２ストローク（以下、ＳＷ２）との２段スイッチで構成される。

このように構成された撮像装置の動作を示す。まず、撮像装置１の撮影レンズ鏡筒３１を透過した被写体光束は、絞り４によってその光量が調整された後、ＣＣＤ５の受光面に結像する。この被写体像は、ＣＣＤ５の光電変換により電気的な信号に変換され、撮像回路６に出力される。撮像回路６では、入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成される。

この画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路７に出力され、デジタル信号（画像データ）に変換された後、画像データはＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力される。Ｄ／Ａ変換回路９でアナログ信号に変換され、表示に適した画像信号に変換された後、画像信号はＬＣＤ１０に画像として表示される。

また、ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、圧縮伸長回路１１にも出力される。この圧縮伸長回路１１内の圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した画像データに変換され、記憶用メモリ１２に記憶される。

また、例えば操作スイッチ２４のうち、再生スイッチ（図示せず）が操作されてオン状態になると、再生動作が開始される。再生動作では、記憶用メモリ１２に圧縮して記憶された画像データは圧縮伸長回路１１に出力され、圧縮伸長回路１１内の伸長回路において復号化処理や伸長処理等が施された後、ＶＲＡＭ８に出力されて一時的に記憶される。

さらに、この画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力され、Ｄ／Ａ変換回路９でアナログ信号に変換され、表示に適した画像信号に変換された後、画像信号はＬＣＤ１０に画像として表示される。

他方、Ａ／Ｄ変換回路７によってデジタル化された画像データは、ＶＲＡＭ８とは別にＡＥ処理回路１３およびスキャンＡＦ処理回路１４にも出力される。ＡＥ処理回路１３では、入力したデジタル画像信号（画像データ）を受けると、一画面分の画像データの輝度値に対して累積加算等の演算処理が行われる。これにより、被写体の明るさに応じたＡＥ評価値が算出される。このＡＥ評価値はＣＰＵ１５に出力される。

また、スキャンＡＦ処理回路１４では、入力したデジタル画像信号を受けると、画像データの高周波成分がハイパスフィルタ等を介して抽出され、さらに累積加算等の演算処理が行われ、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。このスキャンＡＦ処理回路１４は請求項に記載の算出手段に相当する。具体的に、スキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域に相当する画像データの高周波成分をハイパスフィルタ等を介して抽出し、更に累積加算等の演算処理を行う。これにより、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号が算出される。このＡＦ領域は、中央部分の一箇所である場合、中央部分とそれに隣接する複数箇所である場合、離散的に分布する複数箇所である場合などがある。

このように、スキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から所定の高周波成分を検出する高周波成分検出部の役割を担っている。

また、ＴＧ１６からの所定のタイミング信号が、ＣＰＵ１５、撮像回路６、ＣＣＤドライバ１７に出力されている。ＣＰＵ１５は、このタイミング信号に同期させて各種の制御を行う。撮像回路６は、ＴＧ１６からのタイミング信号を受け、これに同期させて色信号の分離等の各種画像処理を行う。ＣＣＤドライバ１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受け、これに同期してＣＣＤ５を駆動する。

ＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９および第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９および第３モータ駆動回路２０は、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２およびズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３およびズームレンズ群２を駆動する。すなわち、ＣＰＵ１５は、ＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づき、第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正に調整するＡＥ制御を行う。また、ＣＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４において算出されるＡＦ評価値信号に基づき、第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を合焦位置に移動させるＡＦ制御を行う。また、マニュアルフォーカスに設定されている場合、ＣＰＵ１５は、次のような動作を行う。すなわち、操作スイッチ２４のうち、図示しないフォーカス駆動指示部材（フォーカス操作釦）が操作された際、ＣＰＵ１５は、その操作量に応じて、第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ群３を移動させる。また、操作スイッチ２４のうち、ズームスイッチ（図示せず）が操作された場合、ＣＰＵ１５は、これを受けて第３モータ駆動回路２０を制御し、ズーム駆動モータ２３を駆動し、ズームレンズ群２を移動させ、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

図２は撮像装置の実際の撮影動作手順を示すフローチャートである。この制御プログラムはＥＥＰＲＯＭ２５に格納されており、ＣＰＵ１５によって実行される。この撮影動作シーケンスは、撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置１の動作モードが撮影（録画）モードにあるときに実行される。

まず、ＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過し、ＣＣＤ５に結像した像をＬＣＤ１０に画像として表示する（ステップＳ１）。すなわち、ＣＣＤ５に結像した被写体像は、ＣＣＤ５によって光電変換され、電気的な信号に変換された後、撮像回路６に出力される。撮像回路６で入力した信号に対して各種の信号処理が施され、所定の画像信号が生成された後、Ａ／Ｄ変換回路７に出力される。Ａ／Ｄ変換回路７で画像信号はデジタル信号（画像データ）に変換され、ＶＲＡＭ８に一時的に格納される。ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９に出力されてアナログ信号に変換され、表示に適した画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。

ＣＰＵ１５は、レリーズスイッチの状態を確認し、撮影者によってレリーズスイッチが操作され、ＳＷ１（レリーズスイッチの第１ストローク）がオン状態になるまで待つ（ステップＳ２）。ＳＷ１がオン状態になったことが確認されると、ＣＰＵ１５は、通常のＡＥ処理を行う（ステップＳ３）。ＣＰＵ１５は、合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理を行う（ステップＳ４）。

図３はスキャンＡＦ処理を説明する図である。スキャンＡＦは、ＣＣＤ５によって生成された画像信号から出力される高周波成分が最も多くなるフォーカスレンズ群３の位置を求めることにより行われる。ＣＰＵ１５は、第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ群３を、無限遠に相当する位置（図３の「Ａ」位置）から、各々の撮影モードにおいて設定される至近距離に相当する位置（図３の「Ｂ」位置）まで駆動する。

そして、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動しながら、スキャンＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）を取得し、フォーカスレンズ群３の駆動が終了した時点で取得したＡＦ評価値信号から、それが最大になる位置（図３の「Ｃ」位置）を求める。さらに、ＣＰＵ１５は、ＢＰ補正量（ベストピント補正量）を求め、それを加味した位置にフォーカスレンズ群３を駆動する。このＢＰ補正量（ベストピント補正量）の詳細については後述する。ＢＰ補正量（ベストピント補正量）は請求項に記載のピント補正量に相当する。

このスキャンＡＦ処理回路１４の出力の取得は、スキャンＡＦの高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の停止位置については行われず、所定ステップ毎に行われる。例えば、図３のａ１、ａ２、ａ３点において、ＡＦ評価値信号が取得される。この場合、ＡＦ評価値信号が最大値となった点（ここでは、ａ２点）と、その前後の点（ここでは、ａ１、ａ３点）とから、合焦位置Ｃが計算によって求められる。この処理は、設定した全てのＢＰＦについて行われる。ただし、この処理はシーケンシャルに行われるのではなく、フォーカスレンズ群３の各位置において、ＢＰＦごとのＡＦ評価値が同時に取得される。

このように、補間計算を行い、ＡＦ評価値信号が最大値となる点（図３の合焦位置Ｃ）を求める前に、ＡＦ評価値信号の信頼性を評価する。本実施形態では、複数のＢＰＦを用いてＡＦ評価値を求めているので、そのいずれかの信頼性が十分である場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦＯＫ表示を行う（ステップＳ５）。このＡＦＯＫ表示は、表示素子（ＬＥＤ）２９の点灯などにより行われると同時に、ＬＣＤ１０に緑の枠を表示することなどにより行われる。

一方、ステップＳ４で、全てのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が低い場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値信号が最大値となる点を求める処理を行わず、ステップＳ５でＡＦＮＧ表示を行う。このＡＦＮＧ表示は、表示素子（ＬＥＤ）２９の点滅表示などで行われると同時に、ＬＣＤ１０に黄色の枠を表示することなどにより行われる。

ＣＰＵ１５は、ＳＷ２（レリーズスイッチの第２ストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになるまで待つ（ステップＳ６）。ＳＷ２がオンになっていた場合、ＣＰＵ１５は、実際の露光処理を実行する（ステップＳ７）。この後、ＣＰＵ１５はステップＳ１の処理に戻る。

ここで、ステップＳ５で行われるスキャンＡＦ処理の詳細について説明する。特に、フォーカスレンズ群３を駆動しながら取得するＡＦ評価値信号が最大になる位置に対するＢＰ補正量（ベストピント補正量）を求め方、およびそれを加味した位置にフォーカスレンズ群３の駆動する方法に関して説明する。

一般に、光学系の球面収差などの収差が生じると、被写体の周波数に応じたピント位置が異なる。被写体の高域の空間周波数を抽出する、複数の異なる特性を持つフィルタを用いて、フォーカスレンズ群３を駆動しながらＡＦ評価値信号を取得する。図４は複数の異なる特性を持つフィルタを用いた場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。図４において、符号ｅはナイキスト周波数の１０％、符号ｆはナイキスト周波数の２０％、符号ｇはナイキスト周波数の３０％、符号ｈはナイキスト周波数の４０％で、それぞれフィルタの透過率が最大となるような特性を持つＢＰＦを示す。

図４に示すように、フィルタの周波数特性が異なると、ＡＦ評価値が最大となる位置が異なる。具体的に、ＢＰＦの透過率が最大となる周波数が高くなるほど、ＡＦ評価値が最大になる位置が、図中右側に、すなわち近いものにピントを合わせる側に分布している。この分布の仕方は、フォーカスレンズ群３を含む撮影レンズ鏡筒３１の特性によるものであるので、必ずしも図４のようになるとは限らない。この分布の仕方が逆になる場合もある。また、フィルタ間でその差が小さく、ほとんど同じ位置にＡＦ評価値が最大になる位置が分布する場合もある。また、ＡＦ評価値が最大になる位置の分布量は、撮影レンズ鏡筒の変倍に伴う焦点距離や撮影距離などによっても異なることがある。

従って、自動焦点調整動作を行う場合、なるべく高い周波数においてフィルタの透過率が最大となるものを用い、そのＡＦ評価値が最大になる位置へフォーカスレンズ群３を駆動することが望ましい。これにより、撮影者が、見た目でベストのピント位置と感じるフォーカスレンズ群３の位置を得ることが可能になる。

これは、空間周波数の高い被写体と低い被写体とが混在する被写体を撮影した場合、次のようなことによる。すなわち、空間周波数の低い被写体については、多少ベストのピント位置からずれていても、像がボケていると感じないが、空間周波数の高い被写体の場合については、僅かなズレでも像がボケていると感じやすいからである。

しかし、高い周波数においてフィルタの透過率が最大となるＢＰＦを用いた場合、得られるＡＦ評価値信号の信頼性が十分でない場合が多い。その理由としては、次のようなことが挙げられる。

（１）高域の信号には、ＣＣＤや回路系において重畳されるノイズが含まれているので、偽の信号を発生させることがある。特に低照度では、この傾向が顕著になる。

（２）撮影者の手振れや、被写体が動くことにより、被写体の高い周波数成分が失われることがある。

（３）被写体の端部がある場合、必ず低い空間周波数成分は存在するが、被写体に細かいパターンが存在しない場合などでは、高い周波数成分自体が存在しないこともある。

このため、特許文献１のように、比較的低い周波数でフィルタの透過率が最大となるものを用い、そのＡＦ評価値が最大になる位置からフォーカスレンズの特性情報により決まる所定の量だけずらした位置に、フォーカスレンズ群３を駆動する方法が採用されてきた。

しかし、この方法では、次のような問題があった。フォーカスレンズの特性情報により決まる所定の量には、個体差、被写体依存、光源依存などの誤差成分が存在する。従って、この誤差成分が大きな場合、十分な合焦精度を得ることができなかった。

そこで、本実施形態の自動焦点調整装置は、低域から高域までの異なる周波数特性を持つ複数のＢＰＦ用いてＡＦ評価値の算出を行い、各々の信頼性を評価し、その値の高いものを選択する。さらに、自動焦点調整装置は、選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量を求め、選択したＢＰＦで求めたＡＦ評価値のピーク位置からこのＢＰ補正量分、ずらした位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。これにより、様々な個体や環境下において良好な自動焦点調整動作を可能にしている。

図５はステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値を取得するための異なる特性を持つ複数のＢＰＦを設定する（ステップＳ１１）。例えば、ＣＰＵ１５は、実際にＡＦを行う際に読み出されるＣＣＤ５の画素数により決定されるナイキスト周波数の５０％、４０％、３０％、２０％で、フィルタの透過率が最大となるような特性を持つＢＰＦを設定する。

ＣＰＵ１５は、スキャン動作中の速度より速い速度でフォーカスレンズ群３をスキャン開始位置に移動する（ステップＳ１２）。本実施形態では、スキャン開始位置は、設定されたスキャン範囲の一端に設定される。

ＣＰＵ１５は、撮影領域内に設定されたＡＦ領域に対応する領域の各ＢＰＦにおいて求められるＡＦ評価値と、フォーカスレンズ群３の位置とを、ＣＰＵ１５に内蔵された演算メモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ１３）。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３の位置がスキャン終了位置にあるか否かを調べる（ステップＳ１４）。本実施形態では、スキャン終了位置は、設定されたスキャン範囲の他端に設定される。スキャン終了位置にない場合、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動して所定の方向へ所定量動かす（ステップＳ１５）。この後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１３の処理に戻る。

一方、ステップＳ１４でスキャン終了位置にある場合、ＣＰＵ１５は、各々のＢＰＦで取得されたＡＦ評価値からその信頼性を計算する（ステップＳ１６）。この処理の詳細については後述する。このステップＳ１６の処理は請求項に記載の計算手段に相当する。ＣＰＵ１５は、ステップＳ１６で求められた信頼性を評価し、その値が所定値以上のものの中から、信号の透過率が最大となる空間周波数が最も高いものを選択する（ステップＳ１７）。このステップＳ１７の処理は請求項に記載の選択手段に相当する。

ＣＰＵ１５は、選択されたＢＰＦに関し、ステップＳ１３で記憶したＡＦ評価値とそのレンズ位置から、ＡＦ評価値が最大となる位置に対応するフォーカスレンズ群３のピーク位置を計算する（ステップＳ１８）。さらに、ピーク位置の計算とともに、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１７で選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量を求める。

このＢＰ補正量は、図４に示すように、ＢＰＦの透過率が最大となる周波数が違うと、異なることが一般的である。また、撮影レンズ鏡筒の焦点距離や撮影距離などによっても異なることがある。そこで、使用するＢＰＦ毎に、次のようなＢＰ補正量をデータとして記録媒体に記録している。この記録媒体としては、ＣＰＵ１５内蔵のメモリであってもよいし、ＥＥＰＲＯＭ２５であってもよいし、装着自在な外部メモリであってもよい。

また、撮影距離に関しては、例えば、無限遠、２ｍ、５０ｃｍの３つの距離におけるＢＰ補正量が記録されている。これら中間の距離におけるＢＰ補正量はその両側の距離の値より補間される。具体的に、５０ｃｍと２ｍの間の距離Ｌ１のＢＰ補正量Ｈ１は、２ｍと５０ｃｍのＢＰ補正量を用いた数式（１）で求められる。

Ｈ１＝ＬｎＬｍ(Ｈｎ−Ｈｍ)／(Ｌｍ−Ｌｎ)(１／Ｌ１)＋Ｈｎ−Ｌｍ(Ｈｎ−Ｈｍ)／(Ｌｍ−Ｌｎ) …… （１）
但し、Ｌｎは５０ｃｍ、Ｌｍは２ｍ、Ｈｎは５０ｃｍでのＢＰ補正量、Ｈｍは２ｍでのＢＰ補正量である。

また、２ｍと無限遠の間の距離Ｌ２のＢＰ補正量Ｈ２は、数式（２）で求められる。

Ｈ２＝Ｌｍ(Ｈｍ−Ｈｉ)(１／Ｌ２)＋Ｈｉ …… （２）
但し、Ｌｍは２ｍ、Ｈｉは無限遠でのＢＰ補正量、Ｈｍは２ｍでのＢＰ補正量である。

この計算で使用される距離は、自動焦点調整の結果から逆算される。

また、焦点距離に関しては、停止可能な全てのポジションにおけるＢＰ補正量が記録される。但し、停止するポジションがあまりにも多い場合、その量を考慮していくつかのズームポジションをまとめて１つの値を持つことがある。例えば、０〜１２８のズームポジションに停止可能な場合、０〜８、９〜１６、・・・、１２１〜１２８のように分割し、分割した単位ごとにＢＰ補正量を持つようにしてもよい。

ＢＰ補正量を求める方法として、レンズ設計値から各焦点距離や各撮影距離について計算で求める方法や、実際に複数の個体のＢＰ補正量を各焦点距離や各撮影距離について測定してその平均値を用いる方法や、個別に測定したその個体特有の値を用いる方法がある。このように、種々の方法を用いることができ、いずれの方法を採るかは、撮影レンズ鏡筒３１の設計がある程度終了した段階で、個体ごとのＢＰ補正量がどの程度ばらつくのかを検討して決定される。

ＢＰ補正量を求めた後、ＣＰＵ１５は、Ｓ１８で求められたＡＦ評価値が最大となる位置に対応するフォーカスレンズ群３のピーク位置と、Ｓ１７で選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量とから、フォーカスレンズ群３の駆動位置を求める。そして、ＣＰＵ１５は、その駆動位置へフォーカスレンズ群３を駆動する(ステップＳ１９)。このステップＳ１９の処理は請求項に記載の駆動手段に相当する。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ５の処理に復帰する。

ここで、ステップＳ１６で行われる、各々のＢＰＦで取得されたＡＦ評価値からその信頼性を計算する処理について説明する。図６はＡＦ評価信号を示すグラフである。ＡＦ評価信号の形状は、遠近競合の状態である特殊な場合を除き、横軸にフォーカスレンズ位置、縦軸にＡＦ評価値をとると、図６に示すような山状になる。

そこで、本実施形態においては、ＡＦ評価信号が山状になっているか否かを、ＡＦ評価信号の最大値と最小値の差、一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判断することにより、ＡＦ評価信号の信頼性を計算する。

図６に示すように、山の頂上（Ａ点）から傾斜していると認められるＤ点、Ｅ点を求め、Ｄ点とＥ点の幅を山の幅Ｌとし、Ａ点とＤ点のＡＦ評価値の差ＳＬ１と、Ａ点とＥ点のＡＦ評価値の差ＳＬ２との和ＳＬ１＋ＳＬ２を山の勾配ＳＬとしている。すなわち、ＳＬ＝ＳＬ１＋ＳＬ２である。

図７はステップＳ１６におけるＡＦ評価値の信頼性を計算する手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４から出力されるＡＦ評価値の最大値と最小値、および最大値を与えるスキャンポイントｉｏを求める(ステップＳ３１)。ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値の山の幅を表す変数Ｌ、および山の勾配を表す変数ＳＬを、いずれも値０に初期化する(ステップＳ３２)。

ＣＰＵ１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏが無限遠に相当する位置であるか否かを調べる(ステップＳ３３)。無限遠に相当する位置でない場合、ＣＰＵ１５は、無限遠に相当する位置方向への単調減少を調べる(ステップＳ３４)。一方、無限遠に相当する位置であった場合、この処理をスキップし、ステップＳ３５の処理に進む。

ここで、ステップＳ３４における無限遠に相当する位置方向への単調減少を調べる処理について説明する。図８はステップＳ３４における無限遠方向への単調減少チェック処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉをｉｏに初期化する(ステップＳ５１)。ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉにおけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ］と、カウンタ変数ｉより１スキャンポイント分、無限遠寄りのスキャンポイントｉ−１におけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ−１］とを比較する(ステップＳ５２)。

値ｄ［ｉ］が値ｄ［ｉ−１］より大きい場合、ＣＰＵ１５は、無限遠方向への単調減少が生じていると判断し、ＡＦ評価値の山の幅を表す変数Ｌ、山の勾配を表す変数ＳＬを、数式（３）に従って更新する（ステップＳ５３）。

Ｌ ＝ Ｌ＋１
ＳＬ＝ ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］） …… （３）
ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉをｉ＝ｉ−１として検出する点を１スキャンポイント分、無限遠側に移す（ステップＳ５４）。

ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉが無限遠相当の値（＝０）になったか否かを判別する（ステップＳ５５）。カウンタ変数ｉの値が「０」になっていない場合、ＣＰＵ１５はステップＳ５２の処理に戻る。一方、カウンタ変数ｉの値が「０」、すなわち単調減少を検出する開始点が無限遠相当の位置に達した場合、ＣＰＵ１５は、無限遠方向の単調減少をチェックする処理を終了し、元のステップＳ３５の処理に復帰する。

一方、ステップＳ５２で、値ｄ［ｉ］が値ｄ［ｉ−１］以下である場合、ＣＰＵ１５は、無限遠方向への単調減少が生じていないと判断し、無限遠方向の単調減少をチェックする処理を終了し、元のステップＳ３５の処理に復帰する。このようにして、ｉ＝ｉｏから無限遠方向への単調減少のチェックが行われる。

無限遠方向への単調減少をチェックする処理が終了すると、ＣＰＵ１５は、最大値を与えるスキャンポイントｉｏがスキャンＡＦを行う至近端に相当する位置か否かを調べる（ステップＳ３５）。至近端に相当する位置でない場合、ＣＰＵ１５は、至近端に相当する位置方向への単調減少を調べる（ステップＳ３６）。一方、至近端に相当する位置であった場合、ＣＰＵ１５は、Ｓ３６の処理をスキップし、ステップＳ３７の処理に進む。

ここで、ステップＳ３６における至近端に相当する位置方向への単調減少を調べる処理について説明する。図９はステップＳ３６における至近方向への単調減少チェック処理手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉをｉｏに初期化する（ステップＳ６１）。

ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉにおけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ］と、カウンタ変数ｉより１スキャンポイント分至近端よりのスキャンポイントｉ＋１におけるＡＦ評価値の値ｄ［ｉ＋１］とを比較する（ステップＳ６２）。

ＣＰＵ１５は、値ｄ［ｉ］が値ｄ［ｉ＋１］より大きい場合、至近端方向への単調減少が生じていると判断し、ＡＦ評価値の山の幅を表す変数Ｌ、山の勾配を表す変数ＳＬを数式（４）に従って更新する（ステップＳ６３）。

Ｌ ＝ Ｌ＋１
ＳＬ＝ ＳＬ＋（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］） …… （４）
ＣＰＵ１５は、ｉ＝ｉ＋１として、検出をする点を１スキャンポイント分、至近端側に移す（ステップＳ６４）。ＣＰＵ１５は、カウンタ変数ｉが至近端相当の値（＝Ｎ）になったか否かを判別する（ステップＳ６５）。カウンタ変数ｉの値がＮに達していない場合、ＣＰＵ１５はステップＳ６２の処理に戻る。一方、カウンタ変数ｉの値がＮ、すなわち単調減少を検出する開始点が至近端相当の位置に達した場合、ＣＰＵ１５は、至近端方向の単調減少をチェックする処理を終了し、元のステップＳ３７の処理に復帰する。

一方、ステップＳ６２で、値ｄ［ｉ］が値ｄ［ｉ＋１］以下である場合、ＣＰＵ１５は、至近端方向への単調減少が生じていないと判断し、至近端方向の単調減少をチェックする処理を終了し、元のステップＳ３７の処理に復帰する。このようにして、ｉ＝ｉｏから至近端方向への単調減少のチェックが行われる。

Ｓ３４、Ｓ３６でそれぞれ無限遠方向、至近端方向への単調減少のチェックが終了すると、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値の信頼性を判定するための諸係数を、それぞれのしきい値と比較し、全ての条件を満たした場合、ＡＦ評価値の信頼性があると判定する。

まず、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値の最大値と最小値の差をその所定値と比較する（ステップＳ３７）。その差が所定値より小さい場合、ＣＰＵ１５は、信頼性がないと判断し、信頼性＝０とする（ステップＳ４１）。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ１７の処理に復帰する。

一方、ＡＦ評価値の最大値と最小値の差が所定値以上である場合、ＣＰＵ１５は、一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さＬを、その所定値Ｌｏと比較する（ステップＳ３８）。長さＬが所定値Ｌｏより小さい場合、ＣＰＵ１５は、信頼性がないと判断し、信頼性＝０とする（ステップＳ４１）。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ１７の処理に復帰する。

また一方、長さＬが所定値Ｌｏ以上である場合、ＣＰＵ１５は、傾斜している部分の傾斜の平均値ＳＬ／Ｌを、その所定値ＳＬｏ／Ｌｏと比較する（ステップＳ３９）。平均値ＳＬ／Ｌが所定値ＳＬｏ／Ｌｏより小さい場合、ＣＰＵ１５は、信頼性がないと判断し、信頼性＝０とする（ステップＳ４１）。

平均値ＳＬ／Ｌが所定値ＳＬｏ／Ｌｏであり、上記３つの条件を満たした場合、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値の信頼性があると判定し、信頼性を求める（ステップＳ４０）。

具体的に、ＣＰＵ１５は、これまでに求められた数値を用い、数式（５）に従って、信頼性の数値を求める。この数値として、ＡＦ評価値の最大値と最小値の差ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎとその所定値ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ０が用いられる。また、一定値以上の傾きで傾斜している部分の長さＬとその所定値Ｌｏが用いられる。また、傾斜している部分の傾斜の平均値ＳＬ／Ｌとその所定値ＳＬｏ／Ｌｏが用いられる。

信頼性 ＝ (ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ／ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ０)(Ｌ／Ｌｏ){ＳＬ／Ｌ}／(ＳＬｏ／Ｌｏ)}
＝(ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ／ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ０)(ＳＬ／ＳＬｏ) …… （５）
なお、この信頼性を計算する場合に使用する所定値ｄｅｆ＿ＭａｘＭｉｎ０、Ｌｏ、ＳＬｏ／Ｌｏは、規定条件での測定結果である測定値によって定められる。この規定条件は、所定の距離および照度において、所定のコントラストで複数の異なる所定の線幅を有するチャートを用いて測定を行うことである。これにより、正確な所定値を求めることができる。上記の条件は合焦すべき最低条件であり、この条件において各ＢＰＦでＡＦ評価値を取得し、その結果から信頼性を計算する場合に使用される所定値を求める。

このように、第１の実施形態の自動焦点調整装置によれば、ＢＰ補正量の、個体による違いや撮影環境による違いを吸収することができ、様々な個体や撮影環境において良好な自動焦点調整動作を行うことができる。

本実施形態の自動焦点調整装置では、異なる特性を持つ複数の被写体の高域の空間周波数を抽出するフィルタが用いられる。低域から高域まで複数のＢＰＦでＡＦ評価値の算出を行い、各々の信頼性を計算し、その値の高いものを選択し、選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量を採用する。

また、低域のＢＰＦを用いるほど、ＢＰ補正量の個体差、被写体依存、光源依存などの誤差は大きくなるので、複数のＢＰＦのＡＦ評価値の算出を行い、各々の信頼性を計算する。そして、その値が所定値以上のもののうち、最も高域の特性を持つＢＰＦにより得られた情報を選択し、選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量を採用する。

これにより、色検出情報やフォーカスレンズの特性情報により決まる所定の量だけずらした位置にフォーカスレンズを駆動する際に用いられるＢＰ補正量の、個体による違いや撮影環境による違いを吸収することが可能となる。従って、様々な個体や環境下において良好な自動焦点調整動作が可能になる。

また、各ＢＰＦの信頼性を計算し、その値が所定値以上のものの中から、信号の透過率が最大となる空間周波数が最も高いものを選択するので、低域のＢＰＦを用いるほど、ＢＰ補正量の個体差、被写体依存、光源依存などの誤差が大きくなることが回避される。

［第２の実施形態］
第２の実施形態の自動焦点調整装置は、前記第１の実施形態と比べ、信頼性が最も高いＡＦ評価値を与えるＢＰＦを選択する動作を行う点で異なる。前記第１の実施形態と同一の構成要素およびステップ処理については、同一の符号およびステップ番号を用いることで、その説明を省略あるいは簡単にする。

図１０は第２の実施形態のステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値を取得するための異なる特性を持つ複数のＢＰＦを設定する（ステップＳ１１）。前記第１の実施形態と同様、例えば、ＣＰＵ１５は、実際にＡＦを行う際に読み出されるＣＣＤ５の画素数により決定されるナイキスト周波数の５０％、４０％、３０％、２０％で、フィルタの透過率が最大となるような特性を持つＢＰＦを設定する。

ＣＰＵ１５は、スキャン動作中の速度より速い速度でフォーカスレンズ群３をスキャン開始位置に移動する（ステップＳ１２）。本実施形態では、スキャン開始位置は、設定されたスキャン範囲の一端に設定される。

ＣＰＵ１５は、撮影領域内に設定されたＡＦ領域に対応する領域の各ＢＰＦにおいて求められるＡＦ評価値と、フォーカスレンズ群３の位置とを、ＣＰＵ１５に内蔵された演算メモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ１３）。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３の位置がスキャン終了位置にあるか否かを調べる（ステップＳ１４）。本実施形態では、スキャン終了位置は、設定されたスキャン範囲の他端に設定される。スキャン終了位置にない場合、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動して所定の方向へ所定量動かす（ステップＳ１５）。この後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１３の処理に戻る。

一方、ステップＳ１４でスキャン終了位置にある場合、ＣＰＵ１５は、各々のＢＰＦで取得されたＡＦ評価値からその信頼性を計算する（ステップＳ１６）。この処理の詳細については、前記第１の実施形態の図６〜図９で説明した処理と同じであるので、その説明を割愛する。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ１６で求められた全てのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が低いか否かを判別する（ステップＳ１６Ａ）。少なくとも１つのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が高い場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１６で求められた信頼性を評価し、その値が最大のものを選択する（ステップＳ１７Ａ）。もし、信頼性の数値が同じものが複数存在する場合、透過率が最大となる空間周波数が高い方のものを選択する。

ＣＰＵ１５は、選択されたＢＰＦに関し、ステップＳ１３で記憶したＡＦ評価値とそのレンズ位置から、ＡＦ評価値が最大となる位置に対応するフォーカスレンズ群３のピーク位置を計算する（ステップＳ１８）。さらに、ピーク位置の計算とともに、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１７Ａで選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量を求める。

ＢＰ補正量を求めた後、ＣＰＵ１５は、Ｓ１８で求められたＡＦ評価値が最大となる位置に対応するフォーカスレンズ群３のピーク位置と、Ｓ１７Ａで選択されたＢＰＦに対応するＢＰ補正量とから、フォーカスレンズ群３の駆動位置を求める。そして、ＣＰＵ１５は、その駆動位置へフォーカスレンズ群３を駆動する(ステップＳ１９)。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ５の処理に復帰する。

一方、ステップＳ１６で求められた全てのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が低い場合（ＮＧである場合）、ＡＦ評価値信号が最大値となる点(位置)を求める処理は行われない。すなわち、ステップＳ１６で取得された各々のＢＰＦにより取得されたＡＦ評価値から計算された信頼性が全て所定値に満たない場合、ＣＰＵ１５はステップＳ１６ＡからステップＳ１６Ｂの処理に進む。すなわち、ＣＰＵ１５は、定点と呼ばれる、あらかじめ定められた自動焦点調整が不能な場合に駆動される位置へフォーカスレンズ群３を駆動する（ステップＳ１６Ｂ）。これにより、自動焦点調整が不能である場合でも、焦点調節手段を適当な位置に駆動することができる。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ５の処理に復帰する。この場合、前述したように、図２のステップＳ５でＡＦＮＧ表示が行われる。

第２の実施形態の自動焦点調整装置は、ＡＦ評価値信号の信頼性の値が最大のものを選択し、もし、信頼性の数値が同じものが複数存在する場合、透過率が最大となる空間周波数が高い方のものを選択する。これにより、信頼性の高いＢＰＦを優先させることができる。また、前記第１の実施形態と同様、ＢＰ補正量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収することが可能となる。従って、様々な個体や環境下において良好な自動焦点調整動作が可能になる。また、前記第１の実施形態とは異なるＢＰＦの選択が可能であり、ＢＰＦの選択の幅が広がる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態の自動焦点調整装置は、前記第１、第２の実施形態と比べ、信頼性の値が所定値以上のＢＰＦから得られたＡＦ評価値のピーク位置を、そのＢＰＦに対応するＢＰ補正量分シフトし、そのシフトした値の平均値を用いる動作を行う点で異なる。前記第１の実施形態と同一の構成要素およびステップ処理については、同一の符号およびステップ番号を用いることで、その説明を省略あるいは簡単にする。

図１１は第３の実施形態のステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。まず、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値を取得するための異なる特性を持つ複数のＢＰＦを設定する（ステップＳ１１）。前記第１の実施形態と同様、例えば、ＣＰＵ１５は、実際にＡＦを行う際に読み出されるＣＣＤ５の画素数により決定されるナイキスト周波数の５０％、４０％、３０％、２０％で、フィルタの透過率が最大となるような特性を持つＢＰＦを設定する。

ＣＰＵ１５は、スキャン動作中の速度より速い速度でフォーカスレンズ群３をスキャン開始位置に移動する（ステップＳ１２）。本実施形態では、スキャン開始位置は、設定されたスキャン範囲の一端に設定される。

ＣＰＵ１５は、撮影領域内に設定されたＡＦ領域に対応する領域の各ＢＰＦにおいて求められるＡＦ評価値と、フォーカスレンズ群３の位置とを、ＣＰＵ１５に内蔵された演算メモリ（図示せず）に記憶する（ステップＳ１３）。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３の位置がスキャン終了位置にあるか否かを調べる（ステップＳ１４）。本実施形態では、スキャン終了位置は、設定されたスキャン範囲の他端に設定される。スキャン終了位置にない場合、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を駆動して所定の方向へ所定量動かす（ステップＳ１５）。この後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１３の処理に戻る。

一方、ステップＳ１４でスキャン終了位置にある場合、ＣＰＵ１５は、各々のＢＰＦで取得されたＡＦ評価値からその信頼性を計算する（ステップＳ１６）。この処理の詳細については、前記第１の実施形態の図６〜図９で説明した処理と同じであるので、その説明を割愛する。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ１６で求められた全てのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が低いか否かを判別する（ステップＳ１６Ａ）。少なくとも１つのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が高い場合、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１６で求められた信頼性を評価し、その値が所定値以上のものを全て選択する（ステップＳ１７Ｂ）。

ＣＰＵ１５は、選択されたものに関し、各々のＢＰＦで得られたＡＦ評価値のピークとなる位置を計算する（ステップＳ１８Ａ）。ＣＰＵ１５は、ステップＳ１８Ａで計算された全てのピーク位置に対し、そのＢＰＦに対応するＢＰ補正量分、ピーク位置をシフトする（ステップＳ１８Ｂ）。さらに、ＣＰＵ１５は、そのシフトされた値の平均値とその標準偏差σを求める（ステップＳ１８Ｃ）。

ＣＰＵ１５は、Ｓ１７Ｂで選択されたもののうち、平均値とその標準偏差σとから規定される範囲内のもの、つまり数式（６）を満たすものを選択する（ステップＳ１８Ｄ）。

平均値―σ ≦ シフトされた値 ≦ 平均値＋σ …… （６）
ＣＰＵ１５は、ステップＳ１８Ｄで選択されたものの平均値を求める（ステップＳ１８Ｅ）。そして、ＣＰＵ１５は、その平均値の位置へフォーカスレンズ群３を駆動する(ステップＳ１９)。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ５の処理に復帰する。

ただし、標準偏差σがあまりにも大きい場合（所定値を越える場合）、透過率が最大となる空間周波数が最も高いもののＢＰ補正量分シフトしたものを選択し、ＣＰＵ１５は、ステップＳ１９でその位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。

一方、ステップＳ１６で求められた全てのＢＰＦで得られたＡＦ評価値信号の信頼性が低い場合（ＮＧである場合）、ＡＦ評価値信号が最大値となる点(位置)を求める処理は行われない。すなわち、ステップＳ１６で取得された各々のＢＰＦにより取得されたＡＦ評価値から計算された信頼性が全て所定値に満たない場合、ＣＰＵ１５はステップＳ１６ＡからステップＳ１６Ｂの処理に進む。すなわち、ＣＰＵ１５は、定点と呼ばれる、あらかじめ定められた自動焦点調整が不能な場合に駆動される位置へフォーカスレンズ群３を駆動する（ステップＳ１６Ｂ）。これにより、自動焦点調整が不能である場合でも、焦点調節手段を適当な位置に駆動することができる。この後、ＣＰＵ１５は元のステップＳ５の処理に復帰する。この場合、前述したように、図２のステップＳ５でＡＦＮＧ表示が行われる。

上記処理により、例えば、図１２、図１３で示すような動作が行われる。図１２は図４と同様に複数の異なる特性を持つフィルタを用いた場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。図１３は図１２のＡＦ評価値をそれぞれＢＰ補正量分シフトした場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。

透過率が最大となる空間周波数が異なる複数のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が図１２のようになったとする。そして、符号ｇのＢＰＦに対応するＢＰ補正量が図中の値であった場合、符号ｇのＢＰＦで得られたＡＦ評価値は、そのＢＰ補正量分シフトされ、符号ｇ’で示されるようになる。同様に、符号ｅ、ｆ、ｈのＢＰＦで得られたＡＦ評価値も、各々のＢＰ補正量分シフトした場合、図１３の符号ｅ’、ｆ’、ｈ’で示されるようになる。

それぞれのピーク位置をＢＰ補正量分シフトした値（位置）は、符号ｅ’、ｆ’、ｇ’のＢＰＦでほぼ等しく、符号ｈ’のＢＰＦのみが値が多少異なっている。このため、平均値±σ内の範囲には、符号ｅ’、ｆ’、ｇ’のＢＰＦで得られたＡＦ評価値をＢＰ補正量分シフトした値が入り、符号ｈ’のＢＰＦで得られたＡＦ評価値をＢＰ補正量分シフトした値は入らない。よって、符号ｅ’、ｆ’、ｇ’のＢＰＦで得られたＡＦ評価値をＢＰ補正量分シフトした値の平均値を求め、ＣＰＵ１５は、その位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。

このように、第３の実施形態の自動焦点調整装置は、選択された信頼性が所定値以上の高い複数のＢＰＦに対応するＢＰ補正量として、より正確な量だけずらした位置にフォーカスレンズを駆動することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲で示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。

例えば、前記第１、第２、第３の実施形態では、コンパクトタイプのデジタルカメラを例に説明したが、本発明はデジタルビデオカメラやデジタルＳＬＲ（一眼レフカメラ）にも適用可能である。

第１第２第３の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。 撮像装置の実際の撮影動作手順を示すフローチャートである。 スキャンＡＦ処理を説明する図である。 複数の異なる特性を持つフィルタを用いた場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。 ステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。 ＡＦ評価信号を示すグラフである。 ステップＳ１６におけるＡＦ評価値の信頼性を計算する手順を示すフローチャートである。 ステップＳ３４における無限遠方向への単調減少チェック処理手順を示すフローチャートである。 ステップＳ３６における至近方向への単調減少チェック処理手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態のステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。 第３の実施形態のステップＳ４におけるスキャンＡＦの動作手順を示すフローチャートである。 図４と同様に複数の異なる特性を持つフィルタを用いた場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。 図１２のＡＦ評価値をそれぞれＢＰ補正量分シフトした場合のＡＦ評価値と合焦位置との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 撮像装置
３ フォーカスレンズ群
５ 撮像素子
１４ スキャンＡＦ処理回路
１５ ＣＰＵ

Claims (10)

1. 撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して画像信号を得る撮像手段と、
   前記撮像手段によって光電変換される被写体像の焦点を調節する焦点調節手段と、
   異なる特性を持ち、被写体の特定の空間周波数成分を抽出する複数のフィルタを有し、前記焦点調節手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られた画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを有する自動焦点調整装置において、
   前記合焦位置検出手段は、
   前記各フィルタで評価値の算出を行う算出手段と、
   前記算出された各評価値の信頼性を計算する計算手段と、
   前記複数のフィルタのうち、前記計算された信頼性が所定値以上に高いものを選択する選択手段と、
   前記選択されたフィルタに対応するピント補正量だけ、前記撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置からずらした位置に、前記焦点調節手段を駆動する駆動手段とを有することを特徴とする自動焦点調整装置。
2. 前記選択手段は、前記信頼性が所定値以上に高いものの中から、信号の透過率が最大となる空間周波数が最も高い周波数の特性を持つフィルタを選択することを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
3. 前記選択手段は、前記複数のフィルタのうち、前記信頼性が最も高いフィルタを選択することを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
4. 前記各信頼性を計算した結果、前記信頼性が所定値以上に高いものが存在しない場合、前記選択手段による選択を行わず、前記駆動手段は、前記焦点調節手段を定点に駆動することを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
5. 前記選択手段は、前記複数のフィルタのうち、前記信頼性が所定値以上のものを選択し、さらに、前記選択された各フィルタにおいて、前記撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置から、そのフィルタに対応するピント補正量だけずらした位置を求め、前記求められたずらした位置の平均値と標準偏差とから規定される範囲内のものを選択し、
   前記駆動手段は、前記選択されたものの平均値に前記焦点調節手段を駆動することを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
6. 前記各フィルタに対応するピント補正量は、各焦点距離または各撮影距離について、レンズ設計値から計算によって求められることを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
7. 前記フィルタに対応するピント補正量として、各焦点距離または各撮影距離について、複数の個体の前記ピント補正量を測定し、その平均値を用いることを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
8. 前記フィルタに対応するピント補正量として、個別に測定したその個体特有の値を用いることを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
9. 前記各フィルタで算出される評価値の信頼性を計算する場合に使用される所定値は、所定の距離および照度において、所定のコントラストで複数の異なる所定の線幅を有するチャートを用いて測定された前記評価値の測定結果から定められることを特徴とする請求項１記載の自動焦点調整装置。
10. 撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して画像信号を得る撮像手段と、前記撮像手段によって光電変換される被写体像の焦点を調節する焦点調節手段と、異なる特性を持ち、被写体の特定の空間周波数成分を抽出する複数のフィルタを有し、前記焦点調節手段を駆動しながら、前記撮像手段によって得られた画像信号から合焦位置を検出する合焦位置検出手段とを有する自動焦点調整装置の自動焦点調整方法において、
    前記合焦位置検出手段が、
    前記各フィルタで評価値の算出を行うステップと、
    前記算出された各評価値の信頼性を計算するステップと、
    前記複数のフィルタのうち、前記計算された信頼性が所定値以上に高いものを選択するステップと、
    前記選択されたフィルタに対応するピント補正量だけ、前記撮像手段によって得られた画像信号が極大になる位置からずらした位置に、前記焦点調節手段を駆動するステップとを有することを特徴とする自動焦点調整装置。

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