JP2014106324A - オートフォーカス装置及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置における撮像光学系の調整誤差や姿勢によって無限遠相当位置が変化した場合でも、ＡＦ制御により無限遠の被写体にピントの合った画像を取得する。
【解決手段】デジタルカメラ１００は、ズームレンズ群２が所定の変倍位置にあるときにフォーカスレンズ群３をスキャンさせ、撮像素子５から得られる画像信号に基づいて被写体に対して合焦を行う。デジタルカメラ１００の制御を司るＣＰＵ１５は、無限遠に存在する被写体を撮影するためにフォーカスレンズ群３をスキャンさせて合焦を行う際のスキャン範囲を、ズームレンズ群２の目標停止位置とこの目標停止位置に対する実際の停止位置とのずれ量と、デジタルカメラ１００起動する際のデジタルカメラ１００姿勢と被写体に合焦位置を検出する際の姿勢との差により生じるフォーカスレンズ群３の位置のずれ量少なくとも一方に基づいて決定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、オートフォーカス（自動合焦）機能を備える撮像装置に関し、特に、撮像光学系により結像される被写体像を光電変換する固体撮像素子により取得される画像信号を使用してオートフォーカス制御を行う技術に関する。

ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子を用いた撮像装置において、被写体に対して合焦位置を探索するオートフォーカス（ＡＦ）装置が種々に提案されている。例えば、ズームレンズ及びフォーカスレンズの位置を制御するＡＦ装置では、被写体からの反射光を固体撮像素子に結像させることで得られるデジタル映像信号に含まれる輝度信号からＡＦ評価値を得る。その際に、フォーカスレンズを駆動させながら、つまり、フォーカスレンズの位置を移動させながら、得られるＡＦ評価値をサンプリングし、ズームレンズの位置及びフォーカスレンズの位置に応じてＡＦ評価値サンプリング時のフォーカスレンズの駆動量を変更する。そして、フォーカスレンズの駆動量の変更に伴うＡＦ評価値のサンプリング結果に基づいて、フォーカスレンズを合焦位置に駆動制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。なお、この特許文献１には、ＡＦ評価値のサンプリングを開始するときのフォーカスレンズの位置をズームレンズの位置に応じて変更する方法が提案されている。

特許第３８６６８４４号公報

上記特許文献１には、例えば、打上花火を撮影する際に、ＡＦ評価値のサンプリングを開始するフォーカスレンズの位置をズームレンズの位置に応じて変更することが記載されている。しかしながら、上記特許文献１には、撮像画面中央に被写体がなく、通常のＡＦ制御ができない場合の対処方法に関する技術は開示されていない。そのため、上記特許文献１では、ズームレンズ系の変倍位置に応じて、変倍位置に適した調整値として持っている無限位置にフォーカスレンズの位置を変更して撮影を行っている。

しかしながら、この方法では、例えば、ズームレンズが設定位置とは異なる位置に停止した場合に、無限遠にある被写体に合焦することができず、ピントの合った画像を取得することが困難となる。また、撮像装置の姿勢の変化によって合焦距離とフォーカスレンズの位置との関係が変化した場合、この変化分が合焦距離のずれとなってしまい、ピントの合った画像を取得することが困難となる。

本発明は、撮像装置における撮像光学系の調整誤差や撮像装置の姿勢によって無限遠相当位置が変化した場合でも、無限遠にある被写体に対してＡＦ制御によりピントの合った画像を取得することができるオートフォーカス装置を提供することを目的とする。

本発明に係るオートフォーカス装置は、ズームレンズ群とフォーカスレンズ群とを有する撮像光学系と、前記撮像光学系を通して得られる被写体像を光電変換する撮像素子と、前記被写体像を前記撮像素子の受光面において結像させるために前記フォーカスレンズ群をスキャンさせる駆動手段と、前記駆動手段により前記フォーカスレンズ群をスキャンさせたときに前記撮像素子から出力される画像信号から得られる信号値を用いて前記被写体像の合焦位置を検出する検出手段と、を備えるオートフォーカス装置であって、無限遠に存在する被写体を撮影する際に前記検出手段により前記被写体像の合焦位置を検出するための前記フォーカスレンズ群のスキャン範囲を設定する設定手段を有し、前記設定手段は、前記ズームレンズ群の目標停止位置と該目標停止位置に対する実際の停止位置とのずれ量と、前記オートフォーカス装置を起動する際の該オートフォーカス装置の姿勢と前記被写体に対する合焦位置を検出するための前記信号値を取得する際の該オートフォーカス装置の姿勢との差により生じる前記フォーカスレンズ群の位置のずれ量の少なくとも一方に基づいて前記スキャン範囲を設定することを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置における撮像光学系の調整誤差や撮像装置の姿勢によって無限遠相当位置が変化した場合でも、無限遠にある被写体に対してピントの合った画像を取得することができる。そのため、例えば、打上花火撮影時のように撮像画面中央に被写体がない場合でも、ＡＦ制御による合焦を適切に行うことができる。

本発明の実施形態に係るオートフォーカス装置を備えるにデジタルカメラの概略構成を示すブロック図である。 図１のデジタルカメラでの撮像動作（撮像処理シーケンス）を示すフローチャートである。 図２のステップＳ２０４におけるスキャンＡＦ処理の概念を模式的に示す図である。 図２のステップＳ２０４のスキャンＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。 図１のデジタルカメラにおけるズームレンズ群の位置と合焦時のフォーカスレンズ群の位置との関係を示す図である。 図１のデジタルカメラにおいて、打上花火の撮影時に花火が開いたか否かを判定する別の方法のフローチャートである。 図１のデジタルカメラにおいて打上花火モードが設定された場合に実行される専用のスキャンＡＦ処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。ここでは、本発明の実施形態に係るオートフォーカス（ＡＦ）装置を備える撮像装置として、所謂、デジタルカメラを取り上げることとする。但し、本発明の実施形態に係るＡＦ装置は、デジタルカメラ以外の各種電子機器、例えば、デジタルビデオカメラ、カメラ機能を有する携帯電話（スマートフォン）、携帯ゲーム機、タブレットＰＣ等の各種電子機器に適用することができる。

＜第１実施形態＞
［デジタルカメラの概略構成及び動作概要］
図１は、本発明の実施形態に係るＡＦ装置を備えるにデジタルカメラ１００の概略構成を示すブロック図である。デジタルカメラ１００は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、絞り４、撮像レンズ鏡筒３１、撮像素子５、撮像回路６、Ａ／Ｄ変換回路７、ＶＲＡＭ８及び撮像素子ドライバ１７を備える。

絞り４は、ズームレンズ群２及びフォーカスレンズ群３等からなる撮像光学系を透過する光束の量を制御する光量調節手段であり露出手段でもある。撮像レンズ鏡筒３１は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３及び絞り４を収容する。撮像光学系を透過した被写体像は撮像素子５の受光面に結像する。撮像素子５は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の固体撮像素子であり、この被写体像を光電変換してアナログ電気信号を撮像回路６へ出力する。

撮像回路６は、撮像素子５から受信したアナログ電気信号に対して各種の画像処理を施し、所定のアナログ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（画像データ）に変換する。ＶＲＡＭ８は、Ａ／Ｄ変換回路７から出力される画像データを一時的に記憶するバッファメモリである。撮像素子ドライバ１７は、後述のＴＧ（タイミングジェネレータ）１６からの制御信号に従って撮像素子５を駆動する。

デジタルカメラ１００は、Ｄ／Ａ変換回路９、ＬＣＤ（液晶表示装置）１０、圧縮／伸長回路１１、記憶用メモリ１２、ＡＥ処理回路１３、スキャンＡＦ処理回路１４及びＣＰＵ１５を有する。また、デジタルカメラ１００は、ＴＧ１６、駆動モータ２１、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９、第３モータ駆動回路２０、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３及び操作スイッチ２４を備える。

Ｄ／Ａ変換回路９は、ＶＲＡＭ８に記憶された画像データを読み出して、これをアナログ信号に変換する共に、ＬＣＤ１０の再生出力に適する画像信号に変換し、ＬＣＤ１０へ出力する。ＬＣＤ１０は、Ｄ／Ａ変換回路９から出力される画像信号を画像として表示する画像表示装置の一例である。記憶用メモリ１２は、画像データを記憶する半導体メモリ等である。圧縮／伸長回路１１は、ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像データを読み出して、記憶用メモリ１２に対する記憶に適した形態にするために、画像データの圧縮処理や符号化処理を施す圧縮回路を有する。また、圧縮／伸長回路１１は、記憶用メモリ１２に記憶された画像データを再生表示等するために適切な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す伸長回路を有する。

なお、記憶用メモリ１２としては、例えば、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、デジタルカメラ１００の本体部に対して着脱自在な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。但し、これらに限定されず、例えば、ハードディスク等の磁気記憶媒体やＤＶＤ−ＲＷ等の光学記憶媒体を用いてもよい。

ＡＥ処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力信号を受けて、ＡＥ（自動露出）処理のための評価値の算出を行う。スキャンＡＦ処理回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力信号を受けて、ＡＦ処理（自動合焦（焦点調節）処理）を行うためのＡＦ評価値を生成する。ＣＰＵ１５は、デジタルカメラ１００の全体的（統括的）制御を行い、制御演算用のメモリを内蔵する。なお、ＣＰＵ１５の制御動作については、以下の説明において、適宜、補足して説明する。

ＴＧ１６は、所定のタイミング信号を発生させ、発生させたタイミング信号をＣＰＵ１５、撮像回路６及び撮像素子ドライバ１７へ供給する。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を駆動制御する。フォーカス駆動モータ２２は、フォーカスレンズ群３を駆動する。第２モータ駆動回路１９はフォーカス駆動モータ２２を駆動制御する。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を駆動制御する。

操作スイッチ２４は、デジタルカメラ１００を操作するための各種のスイッチ群と、ＬＣＤ１０に設けられる不図示のタッチパネル等からなる。操作スイッチ２４としては、デジタルカメラ１００の本体に給電を開始してデジタルカメラ１００を起動するための主電源スイッチ、撮像から画像記憶までの一連の動作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がある。また、撮像光学系のズームレンズ群２を駆動してズームを行わせるズームスイッチ、光学式ファインダー（ＯＶＦ）電子ビューファインダー（ＥＶＦ）切り替えスイッチ等もある。なお、レリーズスイッチは、撮像動作に先立ち行われるＡＥ処理、ＡＦ処理の開始を指示する指示信号を発生する第１ストローク（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（ＳＷ２）の２段スイッチとなっている。

デジタルカメラ１００は、ＥＥＰＲＯＭ２５、電池２６、スイッチング回路２７、ストロボ発光部２８、ＬＥＤ２９、スピーカ３０、ＡＦ補助光駆動回路３２、ＡＦ補助光発光部３３、振れ検出回路３４、振れ検出センサ３５及び顔検出回路３６を備える。

ＥＥＰＲＯＭ２５は、電気的に書き換え可能な読み出し専用メモリであり、ＣＰＵ１５が各種の制御を行うためのプログラムやデータ等が記憶されている。電池２６は、デジタルカメラ１００の本体に各種の動作に必要な電力を供給する。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。ＬＥＤ２９は、後述するＡＦ結果のＯＫ表示或いは警告表示等を行うための表示素子である。スピーカ３０を通して、ガイダンスや警告等が音声でユーザに伝えられる。

ＡＦ補助光発光部３３は、ＡＦ評価値を取得する際に被写体の全部又は一部を照明する照明手段であり、ＬＥＤ等の光源で構成される。ＡＦ補助光駆動回路３２は、ＡＦ補助光発光部３３を駆動する。振れ検出センサ３５は、手振れ等を検出する。振れ検出回路３４は、振れ検出センサ３５の出力信号を処理する。顔検出回路３６は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力信号に基づいて撮像画像上の顔位置や顔の大きさ等を検出する。

上述の通りに構成されたデジタルカメラ１００では、撮像レンズ鏡筒３１を透過した被写体光束が、絞り部４によって光量調整され、その後、撮像素子５の受光面に結像する。撮像素子５の受光面に結像した被写体像は、撮像素子５による光電変換処理により電気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では、受信した電気信号に対して各種の信号処理を施して所定の画像信号を生成し、生成した画像信号をＡ／Ｄ変換回路７へ出力する。Ａ／Ｄ変換回路７は、受信した画像信号をデジタル信号（画像データ）に変換した後にＶＲＡＭ８に送信し、ＶＲＡＭ８は受信した画像データを一時的に記憶（格納）する。

ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、Ｄ／Ａ変換回路９へ出力され、Ｄ／Ａ変換回路９においてＬＣＤ１０での表示に適した形態のアナログ信号に変換された後、ＬＣＤ１０へ出力され、これによりＬＣＤ１０に画像が表示される。また、ＶＲＡＭ８に格納された画像データは、圧縮／伸長回路１１に出力され、圧縮／伸長回路１１は受信した画像データに圧縮処理を行った後、記憶に適した形態の画像データに変換し、記憶用メモリ１２へ出力する。記憶用メモリ１２は、受信した画像データを記憶（格納）する。

また、デジタルカメラ１００では、例えば、操作スイッチ２４の１つである再生スイッチ（不図示）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に圧縮形式で記憶された画像データが圧縮／伸長回路１１に出力され、圧縮／伸長回路１１は、受信した画像データに復号化処理や伸長処理等を施し、これらの処理後の画像データをＶＲＡＭ８へ出力する。ＶＲＡＭ８は、受信した画像データを一時的に記憶するが、その後、画像データをＤ／Ａ変換回路９へ出力する。Ｄ／Ａ変換回路９は、受信した画像データをＬＣＤ１０での表示に適した形態のアナログ信号に変換した後、ＬＣＤ１０へ出力する。これにより、ＬＣＤ１０に画像が再生表示される。

さて、撮影時に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、スキャンＡＦ処理回路１４及び顔検出回路３６へ出力される。ＡＥ処理回路１３は、入力された１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を行って、被写体の輝度（明るさ）に応じたＡＥ評価値を算出し、算出したＡＥ評価値をＣＰＵ１５へ出力する。スキャンＡＦ処理回路１４は、入力された画像データのうちＡＦ領域として指定された画面の一部分の領域の画像データの高周波成分をハイパスフィルタ（ＨＰＦ）等を介して抽出して累積加算等の演算処理を行い、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値を算出する。なお、ＡＦ領域は、撮像画面の中央部分或いは撮像画面上の任意の１箇所である場合、中央部分或いは撮像画面上の任意の部分とそれに隣接する複数箇所である場合、又は、離散的に分布する複数箇所である場合等がある。スキャンＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、撮像素子５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手段の役割を担う。

また、撮影時には、ＴＧ１６からＣＰＵ１５、撮像回路６及び撮像素子ドライバ１７へタイミング信号が出力されており、ＣＰＵ１５は受信した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、受信したタイミング信号に同期させて、色信号の分離等の各種画像処理を行う。撮像素子ドライバ１７は、受信したタイミング信号に同期させて撮像素子５を駆動する。更に、ＣＰＵ１５は、第１モータ駆動回路１８、第２モータ駆動回路１９及び第３モータ駆動回路２０をそれぞれ制御する。これにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２及びズーム駆動モータ２３が駆動制御され、絞り４、フォーカスレンズ群３及びズームレンズ群２が駆動制御される。

即ち、ＣＰＵ１５は、ＡＥ処理回路１３において算出されたＡＥ評価値等に基づいて第１モータ駆動回路１８を制御することによって駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量が適正値となるように調整する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評価値に基づいて第２モータ駆動回路１９を制御することによっ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。なお、ＣＰＵ１５は、操作スイッチ２４の１つであるズームスイッチ（不図示）が操作された場合には、第３モータ駆動回路２０を制御してズーム駆動モータ２３を駆動し、ズームレンズ群２を移動させることにより撮像光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。

［デジタルカメラの撮像動作］
図２は、デジタルカメラ１００での撮像動作（撮像処理シーケンス）を示すフローチャートである。図２のフローチャートに示す各処理は、ＣＰＵ１５が、ＥＥＰＲＯＭ２５から読み出したプログラムを、ＣＰＵ１５が有するメモリ領域等に展開、実行し、デジタルカメラ１００の各部を制御することにより実行される。

なお、以下の説明において、「スキャン」とは、フォーカスレンズ群３を所定位置に駆動させながらＡＦ評価値を取得する動作を指し、「スキャン間隔」とは、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズ群３の位置の間隔を指すものとする。また、「スキャンポイント」とは、ＡＦ評価値を取得する位置を指し、「スキャンポイント数」とは、ＡＦ評価値を取得する位置の数を指し、「スキャン範囲」とは、ＡＦ評価値を取得する範囲を指すものとする。更に、「ＡＦ枠」とは、合焦位置を検出するための画像信号を取得する領域を指すものとする。

デジタルカメラ１００の主電源スイッチがオン状態であり、動作モードが撮像（録画）モードにあるときは、撮像処理シーケンスが実行される。ステップＳ２０１において、ＣＰＵ１５は、撮像レンズ鏡筒３１を透過して撮像素子５上に結像した被写体像をＬＣＤ１０に画像として表示する。なお、撮像素子５の受光面に結像した被写体像がＬＣＤ１０に画像として表示されるまでの信号処理の内容については、既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。

続くステップＳ２０２において、ＣＰＵ１５は、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）がオン状態になったか否かを確認する。ＣＰＵ１５は、ＳＷ１がオフ状態である場合（Ｓ２０２でＮＯ）、ＳＷ１がオン状態になるまで待機する。一方、ＣＰＵ１５は、ＳＷ１がオン状態である場合（Ｓ２０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０３へ進め、通常のＡＥ処理を実行する。その後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ２０４において、スキャンＡＦ処理を行う。このスキャンＡＦ処理では、ＣＰＵ１５は、複数のＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を検出する。なお、ステップＳ２０４のスキャンＡＦ処理の詳細については後述する。

次に、ＣＰＵ１５は、ステップＳ２０５において、ＡＦ結果の表示を行う。具体的には、ステップＳ２０４で得られたＡＦ評価値の信頼性が十分である場合には、ＣＰＵ１５は、合焦位置の検出を行い、ＡＦ結果のＯＫ表示を行う。このＯＫ表示は、例えば、ＬＥＤ２９を点灯させると同時に、ＬＣＤ１０の画面上に緑色の枠を表示することによって行う。一方、ＡＦ評価値の信頼性が低い場合には、ＣＰＵ１５は、合焦位置の検出を行うことなく、ＡＦ結果のＮＧ表示を行う。このＮＧ表示は、例えば、ＬＥＤ２９を点滅させると同時に、ＬＣＤ１０の画面上に黄色の枠を表示することによって行う。

続くステップＳ２０６において、ＣＰＵ１５は、ＳＷ２（レリーズスイッチの第２ストローク）がオン状態になったか否かを確認する。ＣＰＵ１５は、ＳＷ２がオフ状態である場合（Ｓ２０６でＮＯ）、ＳＷ２がオン状態になるまで待機する。一方、ＣＰＵ１５は、ＳＷ２がオン状態になると（Ｓ２０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ２０７へ進め、露光処理を実行する。露光処理が終了すると、ＣＰＵ１５は、ステップＳ２０８において、撮像画像の画像データを記憶用メモリ１２に格納する。ステップＳ２０７，Ｓ２０８の処理の内容については、既に説明済みであるため、ここでの説明を省略する。

ステップＳ２０８の処理が終了すると、ＣＰＵ１５は、再び撮像を行うために、処理をステップＳ２０１へ戻す。なお、図２のフローチャートの処理は、不図示であるが、例えば、電源スイッチがオフにされ、或いは、撮像モードから再生モードへの変更操作があった場合に終了する。

［ステップＳ２０４の処理内容の詳細］
図３は、ステップＳ２０４におけるスキャンＡＦ処理の概念を模式的に示す図である。
スキャンＡＦ処理は、撮像素子５によって生成された画像信号から抽出される高周波成分が最も多くなるときの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、フォーカス駆動モータ２２を駆動制御する第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を駆動制御し、フォーカスレンズ群３を光軸方向にスキャン開始位置から種々の撮像モードにおいて設定されるスキャン終了位置へスキャンさせる。図３中のＡ点はスキャン開始位置を示しており、Ｂ点はスキャン終了位置を示している。ここでは、スキャン開始位置（Ａ点）を、フォーカスレンズ群３を無限遠に相当する位置よりも所定量だけ超無限遠側の位置としており、スキャン終了位置（Ｂ点）を、至近距離に相当する位置よりも所定量更に至近側の位置としている。

ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３をスキャンさせながら、スキャンＡＦ処理回路１４からの出力信号であるＡＦ評価値を取得する。そして、ＣＰＵ１５は、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評価値から、ＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズ群３の位置（図３中のＣ点）を求め、このＣ点が合焦位置を示す。

スキャンＡＦ処理回路１４からの出力信号（ＡＦ評価値）の取得は、スキャンＡＦ処理の高速化のために、全てのフォーカスレンズ群３の位置については行わず、所定のステップごとに（所定の間隔で）行う。その場合、図３に示すａ１点、ａ２点及びａ３点においてＡＦ評価値を取得することが起こり得る。この場合、ＡＦ評価値が最大値となった点（ａ２点）とその前後の点（ａ１点、ａ３点）とから、合焦位置であるＣ点を計算により求める。

ＡＦ評価値が最大値となる合焦位置であるＣ点を計算により求める処理は、ＡＦ評価値の信頼性が十分である場合のみ行う。なお、ＡＦ評価値の信頼性を評価する方法については特許第４２３５４２２号公報や特許第４１８５７４１号公報に記載されている技術を用いることができ、これらの技術は周知技術であるため、ここでの説明を省略する。

次に、ステップＳ２０４でのスキャンＡＦ処理のスキャン範囲の設定方法について説明する。デジタルカメラ１００には、打上花火を綺麗に撮影するために、打上花火モードが搭載されているものとする。従来の打上花火モードでは、ズームレンズ群２の位置に応じた無限遠に相当するピント位置（以下「無限遠相当位置」という）へフォーカスレンズ群３を駆動制御することによって合焦画像を得ようとする。しかし、このような制御のみでは、ズームレンズ群２の停止位置のずれやデジタルカメラ１００の姿勢に起因して、ピントの合った画像（合焦画像）を得ることは容易ではない。そこで、本実施形態に係るデジタルカメラ１００に搭載された打上花火モードでは、デジタルカメラ１００の製造工程で得られた無限相当位置を中心として所定の範囲でフォーカスレンズ群３を駆動させて合焦位置を探索することによって、合焦画像を得る。

ここで、デジタルカメラ１００を従来の打上花火モードで動作させた場合の合焦精度について説明する。フォーカスレンズ群３の無限遠相当位置（図のａ２点）として、通常、デジタルカメラ１００の製造工程において取得された値をそのまま用いる。そして、デジタルカメラ１００の製造工程において、所定距離に測定用チャートを置き、測定用チャートに合焦させたときのフォーカスレンズ群３の位置を取得して、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶する。なお、測定用チャートを置く所定距離は、複数を設定してもよいし、測定時間短縮のため１つだけとしてもよい。測定用チャートを置く所定距離を１つのみを設定した場合には、設計値を用いて他の距離のフォーカスレンズ群３の位置を求め、複数を設定した場合には、各距離で得られたフォーカスレンズ群３の位置の補間外挿計算によってフォーカスレンズ群３の位置を求める。

例えば、無限遠相当距離と１ｍというように２距離で合焦位置を測定する場合、測定距離Ｌ_Ｆ，Ｌ_Ｎのそれぞれにおけるフォーカスレンズ群３の位置をＰ_Ｆ，Ｐ_Ｎとすると、測定距離Ｌにおけるフォーカスレンズ群３の位置Ｐは、下記〔式１〕で求められる。

Ｐ＝（Ｐ_Ｎ−Ｐ_Ｆ）×Ｌ_Ｆ×Ｌ_Ｎ／［（Ｌ_Ｆ−Ｌ_Ｎ）×Ｌ］＋（Ｐ_Ｆ×Ｌ_Ｆ−Ｐ_Ｎ×Ｌ_Ｎ）／（Ｌ_Ｆ−Ｌ_Ｎ） ・・・〔式１〕
なお、ズーム光学系において設定される全てのズーム位置において、測定用チャートに合焦させたときのフォーカスレンズ群３の位置を測定する必要はない。つまり、要求される測定精度を満たすように測定されたズーム位置におけるフォーカスレンズ群３の位置を用いた補間計算によってフォーカスレンズ群３の位置を求めればよい。

このようにして求められたフォーカスレンズ群３のスキャン範囲の問題点は、ズームレンズ群２の目標停止位置のずれやデジタルカメラ１００の姿勢によって無限遠相当位置が目論見とは異なり、所望の距離範囲を含まないスキャン範囲が設定されてしまうことである。例えば、何らかの要因によってフォーカスレンズ群３の無限遠相当位置が所定量よりも超無限遠側へずれてしまった場合には、無限遠相当位置がスキャン範囲に含まれず、無限遠に存在する被写体に対して合焦することができない。この場合、良好な合焦画像を得ることができない。

そこで、本実施形態では、打上花火モードでの撮影において、図４のフローチャートに従う処理を行う。図４は、ステップＳ２０４のスキャンＡＦ処理の詳細を示すフローチャートである。本実施形態に係る打上花火モードでのスキャンＡＦ処理では、先ず、ステップＳ４０１において、ＣＰＵ１５は、スキャン範囲の設定を行う。

具体的には、ＣＰＵ１５は、先ず、ズーム動作の結果により設定されたズームレンズ群２の位置検出を行う。ズームレンズ群２の位置を検出するセンサがある場合は、そのセンサの出力を読み込むことにより、ズームレンズ群２の位置検出を行うが、このようなセンサがない場合は、ＣＰＵ１５が制御した位置をズームレンズ群２の位置とする。

次に、検出したズームレンズ群２の位置に対応するフォーカスレンズ群３の無限遠相当位置の調整値ａｄｊ（ｚ，∞）をＥＥＰＲＯＭ２５から読み込む。調整値ａｄｊ（ｚ，∞）は、デジタルカメラ１００の製造工程において取得されたフォーカスレンズ群３の無限遠相当位置に対応するフォーカスレンズ群３の位置である。続いて、調整値ａｄｊ（ｚ，∞）に、停止誤差とデジタルカメラ１００の姿勢差を考慮した補正を加える。

フォーカスレンズ群３のスキャン開始位置を決めるための基準位置Ｐｏｓ（ｚ，Ｓｔａｒｔ）及びスキャン終了位置を決めるための基準位置Ｐｏｓ（ｚ，Ｅｎｄ）は、下記〔式２〕及び〔式３〕によって補正される。

Ｐｏｓ（ｚ，Ｓｔａｒｔ）＝ａｄｊ（ｚ，∞）−Ｅｒｒ（ｚ，Ｓｔａｒｔ）−Ａｎｇｌ（ｚ）−余裕量 ・・・〔式２〕
Ｐｏｓ（ｚ，Ｅｎｄ）＝ａｄｊ（ｚ，∞）＋Ｅｒｒ（ｚ，Ｅｎｄ）＋Ａｎｇｌ（ｚ）＋余裕量 ・・・〔式３〕
ここで、Ｅｒｒ（ｚ，Ｓｔａｒｔ）とＥｒｒ（ｚ，Ｅｎｄ）はそれぞれ、ズーム停止位置にずれが生じた場合のフォーカスレンズ群３の変位量に起因する補正量である。また、Ａｎｇｌ（ｚ）は、デジタルカメラ１００の製造工程における調整値取得時と実際の使用時とでのデジタルカメラ１００の姿勢差に起因する補正量である。余裕量は、設計値又は測定値に基づいてデジタルカメラ１００の製造時までに決められる値である。

無限遠や至近距離に合焦する際のフォーカスレンズ群３の位置は、ズーム位置によって異なる。図５は、ズームレンズ群２の位置と合焦時のフォーカスレンズ群３の位置との関係を示す図である。図５では、横軸にズームレンズ群２の位置を取り、縦軸にフォーカスレンズ群３の位置を取っている。図５中に示す“∞カム”曲線は、ズームレンズ群２の各位置に対して無限遠に合焦させたときのフォーカスレンズ群３の位置を示している。また、“至近カム”曲線は、ズームレンズ群２の各位置に対して至近に合焦させたときのフォーカスレンズ群３の位置を示している。位置Ｆｎｐはズーム位置Ｚｐにおいて至近に合焦する際のフォーカスレンズ群３の位置を示しており、位置Ｆｉｐはズーム位置Ｚｐにおいて無限遠に合焦する際のフォーカスレンズ群３の位置を示している。

ズームレンズ群２がズーム位置Ｚｐｏにあるときのフォーカスレンズ群３の無限遠相当位置の調整値ａｄｊ（ｚ，∞）を取得する場合を考える。この場合、実際の調整値取得時のズームレンズ群２の停止位置は、設計上規定された製造公差により、ズーム位置Ｚｐｏ−からズーム位置Ｚｐｏ＋の間に存在する可能性が高い。仮に、ズーム位置Ｚｐｏにおける調整がズーム位置Ｚｐｏ＋で行われ、撮影時にズームレンズ位置をＺｐｏに制御したが実際にはＺｐｏ−に停止していたとする。その場合、ズーム位置Ｚｐｏ＋で取得された調整値で決められたスキャン範囲では、フォーカスレンズ群３の無限遠相当位置がスキャン範囲に含まれずに、無限遠に存在する被写体に対して合焦できない可能性がある。

そこで、ズームレンズ群２の停止位置がズーム位置Ｚｐｏ−，Ｚｐｏ＋の場合のそれぞれにおいて無限遠相当位置に合焦するフォーカスレンズ群３の位置の差分を、そのズームレンズ群２の位置における、ズームレンズ群２の停止位置のずれに起因する無限遠位置の補正量Ｅｒｒ（ｚ，∞）とする。

Ａｎｇｌ（ｚ）は、前述の通り、デジタルカメラ１００の製造時における調整値取得時と実際の使用時のデジタルカメラ１００の姿勢差に起因する補正量であるため、設定されたズームレンズ群２の位置ごとに値を持つ。起動時と撮影時とでデジタルカメラ１００の姿勢が異なる場合、合焦する際のフォーカスレンズ群３の位置も異なることが一般的である。これは、フォーカスレンズ群３には構造上のガタが存在するため、重力の影響で同じ量だけフォーカスレンズ群３を駆動しても実際の停止位置が異なるからである。

一般的に、デジタルカメラ１００製造時には、デジタルカメラ１００を水平に設置した状態で起動して調整値ａｄｊ（ｚ，∞）を取得する。しかしながら、実際の撮影時には、デジタルカメラ１００がどのような姿勢で起動されるのかは不明である。また、起動後にデジタルカメラ１００の向きが変わる可能性も多々ある。そこで、｛起動，撮影｝について｛水平，上向き｝、｛水平，下向き｝、｛上向き，水平｝、｛上向き，下向き｝、｛下向き，水平｝、｛下向き，上向き｝の６つの組み合わせについて、起動時と撮影時のフォーカスレンズ群３のずれ量を予め測定し、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶しておく。

ステップＳ４０１では、デジタルカメラ１００の起動時に記憶されたデジタルカメラ１００の向きと、スキャンＡＦ処理の時点でのデジタルカメラ１００の向きとを比較する。そして、同じ向きであればＡｎｇｌ（ｚ）をゼロ（０）、異なる向きであれば、ＥＥＰＲＯＭ２５に記憶された値を参照してＡｎｇｌ（ｚ）を決定する。なお、デジタルカメラ１００の向きは、振れ検出回路３４からの出力信号から求めることができる。

スキャン開始位置は、基準位置Ｐｏｓ（ｚ，Ｓｔａｒｔ）よりもスキャン間隔分だけ超無限遠側の位置となり、スキャン終了位置は、基準位置Ｐｏｓ（ｚ，Ｅｎｄ）よりもスキャン間隔分だけ至近側の位置となる。スキャン間隔分の余裕を設けることで、無限遠と至近のそれぞれに合焦する際のフォーカスレンズ群３の位置よりも１スキャン分多めにＡＦ評価値を取得することで、合焦位置より低いＡＦ評価値をその位置の両側で取得することができる。これにより、無限遠と至近のそれぞれの被写体に対して確実にＡＦ評価値のピークが存在するようにすることができる。但し、求められたスキャン開始位置とスキャン終了位置は、フォーカスレンズ群３の駆動範囲と光学性能が保証される範囲で制限することとする。

ステップＳ４０１の後のステップＳ４０２において、ＣＰＵ１５は、スキャン開始位置から終了位置までフォーカスレンズ群３をスキャンさせ、スキャンポイント数に相当する複数のＡＦ評価値を取得する。続いて、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０３において、ＡＦ評価値の信頼性の評価を行う。前述の通り、ステップＳ４０３の処理には、周知技術（例えば、特許第４２３５４２２号公報や特許第４１８５７４１号公報に開示されている方法）を用いることができ、その詳細についての説明は省略する。ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値に信頼性があると判定した場合（Ｓ４０３でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０５へ進め、ＡＦ評価値に信頼性がないと判定した場合（Ｓ４０３でＮＯ）、処理をステップＳ４０７へ進める。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０５において、フォーカスレンズ群３の駆動位置を求め、求めた駆動位置へフォーカスレンズ群３を移動させる駆動制御を行い、その後、処理をステップＳ４０６へ進める。ステップＳ４０５では、例えば、フォーカスレンズ群３の位置Ｐｏｓ［０］，Ｐｏｓ［１］，Ｐｏｓ［２］におけるＡＦ評価値がそれぞれｄ［０］，ｄ［１］，ｄ［２］であった場合、計算されるＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ群３の駆動位置Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］は下記〔式４〕により求められる。この場合、ＡＦ評価値のピークが必ず存在するため、確実に合焦位置を求めることができる。

Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］＝Ｐｏｓ［１］＋（ｄ［０］−ｄ［２］）×（Ｐｏｓ［１］−Ｐｏｓ［０］）／（ｄ［０］−ｄ［１］）／２ ・・・〔式４〕
ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０７において、花火が開いたか否かの判定を行う。花火が開いていた場合には、被写体輝度は、花火自体の高輝度成分とそれ以外の低輝度成分とが偏在する可能性が高い。そこで、ステップＳ４０７の判定では、被写体輝度のヒストグラムを作成し、このヒストグラムが高輝度側と低輝度側に分かれているときには、花火が開いていると判定する。より具体的には、予め定められた第１の所定値以上の輝度値の画素数と、第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の輝度値の画素数との和が、所定の画素数以上となっていれば、花火が開いていると判定する。

ＣＰＵ１５は、花火が開いていると判定した場合（Ｓ４０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０８へ進め、花火が開いていないと判定した場合（Ｓ４０７でＮＯ）、処理をステップＳ４０９へ進める。

ステップＳ４０８では、ＣＰＵ１５は、最適なＡＦ評価値のピーク位置を算出し、算出したピーク位置へフォーカスレンズ群３を移動させる駆動制御を行う。ここで、フォーカスレンズ群３を移動させる位置は、複数のＡＦ評価値から求めてもよいし、各ＡＦ評価値の信頼性によって選択したＡＦ評価値から求めてもよい。

ここで、ステップＳ４０８の具体的な処理内容について説明する。先に、「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の画像データの高周波成分をＨＰＦ等を介して抽出し、更に累積加算等の演算処理を行い、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値が算出する」と説明した。このとき、実際には、スキャンＡＦ処理回路１４は、高域側の輪郭成分量等に対応する信号以外にも、輝度やコントラストを表す信号も出力している。

例えば、ＡＦ枠内には水平方向に多数の画素が存在し、これら多数の画素が存在するラインが垂直方向に多数存在する。例えば、撮像素子５の総画素が約１２００万画素である場合、ＡＦ枠内の水平方向に２４０画素が存在し、垂直方向には１０８ラインが存在する。この水平方向の各画素に対してＨＰＦ処理を施して高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分の絶対値を求め、その最大値をラインごとに求める。以下、このラインごとの最大値を「ＴＥ値」と称し、ＡＦ枠内の各ラインで求められたＴＥ値を積算した値をＴＥＳ値と称し、ＡＦ枠内の各ラインで求められたＴＥ値の最大値をＴＥＰ値と称する。ＴＥＳ値及びＴＥＰ値は、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値である。

ＡＦ枠内の画素にＨＰＦ処理を施す前の信号値を全加算したものを「ＹＩ値」とすると、このＹＩ値は、ＡＥ処理された結果を反映したＡＦ枠の輝度情報を表す。なお、フォーカスレンズ群３のスキャン処理の実行中にはＡＥ処理は行われず、露光量は変わらないため、ＹＩ値は、光源のフリッカや被写体移動、手振れ等による絵柄の変化がない場合には、原則として変化しない。打上花火のように非常に高い輝度をもつ光源を撮影する場合には、ベストピント位置（最も適切な合焦位置）以外では光源の面積が広がるため、平均輝度が大きくなる。そこで、ＹＩ値が最も小さくなるフォーカスレンズ群３の駆動位置をベストピント位置とすることができる。

フォーカスレンズ群３の位置Ｐｏｓ［０］，Ｐｏｓ［１］，Ｐｏｓ［２］におけるＹＩ値がそれぞれｙ［０］，ｙ［１］，ｙ［２］であった場合、計算されるＹＩ値が最小となるフォーカスレンズ群３の位置Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］は、下記〔式５〕により求められる。

Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］＝Ｐｏｓ［１］＋（ｙ［０］−ｙ［２］）×（Ｐｏｓ［１］−Ｐｏｓ［０］）／（ｙ［０］−ｙ［１］）／２ ・・・〔式５〕
打上花火のような被写体はコントラストが非常に高いので、ＳＮ比を向上させるためにラインごとにＨＰＦ処理を施した信号の積算値（ＴＥＳ値）を使用せずに、ＴＥＰ値を用いることでベストピント位置を求めることができる。即ち、打上花火の撮影では、ベストピント位置から外れた場合にぼやけた画像が被写体の存在しないラインに影響を与えるため、各ラインに対してのＨＰＦ処理を付した信号を積算すると、ＡＦが誤動作することがある。このような場合、ＴＥＰ値を用いることが有効となる。

フォーカスレンズ群３の位置Ｐｏｓ［０］，Ｐｏｓ［１］，Ｐｏｓ［２］におけるＴＥＰ値がそれぞれｔｅｐ［０］，ｔｅｐ［１］，ｔｅｐ［２］であった場合、計算されるＴＥＰ値が最大となるフォーカスレンズ群３の位置Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］は、下記〔式６〕により求められる。

Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］＝Ｐｏｓ［１］＋（ｔｅｐ［０］−ｔｅｐ［２］）×（Ｐｏｓ［１］−Ｐｏｓ［０］）／（ｔｅｐ［０］−ｔｅｐ［１］）／２ ・・・〔式６〕
ＴＥＰ値とＹＩ値の信頼性が共に高いと判断できる場合は、得られる位置Ｐｏｓ［Ｐｅａｋ］のうち、超無限側のベストピント位置を選択する。信頼性の評価の仕方は、ステップＳ４０３のＡＦ評価値の信頼性の評価と同様に行う。これに対し、ＴＥＰ値とＹＩ値のいずれか一方のみに高い信頼性があると判断できる場合には、高い信頼性を示した信号により求められたベストピント位置を選択する。そして、ＣＰＵ１５は、選択したベストピント位置へフォーカスレンズ群３を移動させる駆動制御を行う。

ステップＳ４０５，Ｓ４０８の終了後のステップＳ４０６において、ＣＰＵ１５は、合焦であるとの判定を行い、本処理を終了させる。その結果、ステップＳ４０６の終了後の図２のステップＳ２０５では、ＯＫ表示がなされる。一方、ステップＳ４０９において、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３を無限定点へ移動させる駆動制御を行う。続いて、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４１０において、非合焦判定（合焦ではないとの判定）を行い、その後、本処理を終了させる。

以上の通り、本実施形態によれば、デジタルカメラ１００における撮像光学系におけるフォーカスレンズ群３の調整誤差やデジタルカメラ１００の姿勢によって無限遠相当位置が変化した場合でも、ＡＦ制御によりピントの合った画像を取得することができる。そのため、打上花火の撮影時のように撮像画面中央に被写体がない場合でも、ＡＦ制御による合焦を行い、綺麗な画像を得ることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、図４のステップＳ４０７における花火が開いたかの判定方法であるので、以下、この点について、図６のフローチャートを参照して説明する。図６は、デジタルカメラ１００において、ＣＰＵ１５が、花火が開いたか否かを判定する方法のフローチャートである。

先ず、ステップＳ６０１において、ＣＰＵ１５は、レリーズスイッチのＳＷ１（第１ストローク）のオン前の直前画像（以下「ＳＷ１直前画像」という）を取得する。続くステップＳ６０２において、ＣＰＵ１５は、レリーズスイッチのＳＷ１が押下されたか否か（ＳＷ１がオン状態になったか否か）を確認する。ＣＰＵ１５は、ＳＷ１が押下されていない場合（Ｓ６０２でＮＯ）、処理をステップＳ６０１へ戻し、ＳＷ１が押下された場合（Ｓ６０２でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０３へ進める。

ステップＳ６０３において、ＣＰＵ１５は、フォーカスレンズ群３のスキャン処理を実行する。次に、ステップＳ６０４において、ＣＰＵ１５は、スキャン終了時の画像（以下「スキャン終了時画像」という）を取得する。続いて、ＣＰＵ１５は、ステップＳ６０５において、ＳＷ１直前画像とスキャン終了時画像のそれぞれにおけるＡＦ枠内に第３の所定値以上の輝度の画素が幾つあるかをカウントし、ステップＳ６０６において、カウントした画素数を比較する。

ステップＳ６０５においてカウントされたＳＷ１直前画像での画素数をＮｈｉｇｈ（１）、スキャン終了時画像での画素数をＮｈｉｇｈ（２）とすると、ステップＳ６０６では、これらの差である“Ｎｈｉｇｈ（２）−Ｎｈｉｇｈ（１）”の値が第４の所定値以上であるか否かを判定する。ＣＰＵ１５は、“Ｎｈｉｇｈ（２）−Ｎｈｉｇｈ（１）”の値が第４の所定値以上である場合（Ｓ６０６でＹＥＳ）、処理をステップＳ６０７へ進める。一方、ＣＰＵ１５は、“Ｎｈｉｇｈ（２）−Ｎｈｉｇｈ（１）”の値が第４の所定値以上ではい場合（Ｓ６０６でＮＯ）、処理をステップＳ６０８へ進める。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ６０７において花火は開いたとの判定を行い、ステップＳ６０８において花火は開いていないとの判定を行い、これらの判定の終了により本処理を終了させる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１，第２実施形態と比較すると、打上花火モードが設定された場合に専用のスキャンＡＦ処理を行う点において相違する。また、第３実施形態では、花火が開いていないと判断された際に行う処理において、第１，第２実施形態と相違する。以下、これらの相違点について、図７のフローチャートを参照して説明する。

図７は、デジタルカメラ１００において打上花火モードが設定された場合に実行される専用のスキャンＡＦ処理のフローチャートである。なお、図７では、第１実施形態と同じ処理を行う部分については、図４に示したステップ番号とその処理内容を引用している。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ７０１において、レリーズスイッチのＳＷ２（第２ストローク）がオンされたか否かを確認する。ＳＷ２がオンになっている場合（Ｓ７０１でＹＥＳ）、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０９において第１実施形態と同様にフォーカスレンズ群３を無限定点へ駆動し、その後、ステップＳ４１０において非合焦表示を行う。ＳＷ２がオフの場合（Ｓ７０１でＮＯ）は、ＣＰＵ１５は、処理をステップＳ４０１へ進め、第１実施形態と同様にスキャン範囲の設定を行う。

ステップＳ４０１の後のステップＳ７０２において、ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値を取得する際の撮像素子５の電荷の読み出し速度（センサ読み出し速度（Ｖレート））及び電荷の蓄積時間（Ｔｖ）と、ＡＦ枠の設定を行う。打上花火を撮影している場合にはその光跡が移動しているため、フォーカスレンズ群３のスキャン時間を極力短くしたいという要望がある。そこで、通常は、打上花火を撮影する夜間は低照度であるので、撮像素子５の蓄積時間を長くすると共にセンサ読み出し速度を低くして、読み出し信号のＳＮ比が高くなるようにしている。

しかし、打上花火を撮影する際には、暗黒の背景に比較的明るい花火の光跡が描かれるため、蓄積時間を短くしてセンサ読み出し速度を速くしても、十分にＳＮ比の高い信号を得ることが可能である。よって、センサ読み出し速度を速くして（例えば、１２０ｆｐｓ以上）、蓄積時間を短くする（例えば、センサ読み出し速度が１２０ｆｐｓのときに１／１２０秒以下）。また、ＡＦ枠を小さくして、フォーカスレンズ群３のスキャン中に光跡の出入りが起きないようにする。例えば、通常のスキャンを行う場合の９分の１の大きさのＡＦ枠を撮像画面の中心に複数箇所（例えば、水平３箇所×垂直３箇所の計９箇所）に設定する。

ステップＳ７０２の後のステップＳ７０３において、ＣＰＵ１５は、打上花火モード専用のスキャンを行い、ステップＳ７０２上記で設定したセンサ読み出し速度、蓄積時間及びＡＦ領域でＡＦ評価値を取得する。なお、スキャン間隔、スキャンポイント、スキャンポイント数及びスキャン範囲は、第１実施形態と同じである。

次に、ステップＳ７０５において、ＣＰＵ１５は、設定された複数のＡＦ枠で取得したＡＦ評価値の信頼性をＡＦ枠ごとに評価する。なお、ＡＦ評価値の信頼性評価には、特許第４２３５４２２号公報や特許第４１８５７４１号公報に記載されている技術を用いることができる。ＣＰＵ１５は、複数のＡＦ枠のいずれかのＡＦ評価値に信頼性があると判定した場合（Ｓ７０５でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０５へ進めて、フォーカスレンズ群３の駆動位置を算出し、算出した位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。その後、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０６において、合焦判定を行う。

一方、全てのＡＦ枠のＡＦ評価値に信頼性がないと判定した場合（Ｓ７０５でＮＯ）、ＣＰＵ１５は、処理をステップＳ４０７へ進め、第１実施形態と又は第２実施形態と同様の方法で花火が開いたか否かの判定を行う。ＣＰＵ１５は、花火が開いたと判定した場合（Ｓ４０７でＹＥＳ）、処理をステップＳ４０８へ進め、第１実施形態と同様に、他のＡＦ評価値（ＹＩ値やＴＥＰ値等）から最適なピーク位置を算出し、算出したピーク位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。ＣＰＵ１５は、その後、処理をステップＳ４０６へ進める。

これに対して、ＣＰＵ１５は、花火が開いていないと判定した場合（Ｓ４０７でＮＯ）、ステップＳ７０６において、センサ読み出し速度（Ｖレート）、蓄積時間（Ｔｖ）及びＡＦ枠を、通常のＡＦ処理においてＡＦ評価値を取得するときの設定とする。この場合、花火が開いていないので、打上花火モードに設定しながらも、低照度下で打上花火以外の被写体を撮像しようとしているか、又は、打上花火の打上前に操作をしていると考えられる。よって、低照度であるので、読み出し信号のＳＮ比高くなるように、蓄積時間を長くし、センサ読み出し速度も低くすることが望ましく、例えば、センサ読み出し速度を３０ｆｐｓとして、蓄積時間を１／３０秒とする。また、ＡＦ枠を通常の大きさに戻して、読み出し信号のＳＮ比が高くなるようにする。例えば、撮像画面の中心に通常のスキャンを行う場合の大きさのＡＦ枠を１つだけ設定する。

次に、ステップＳ７０７において、ＣＰＵ１５は、通常のＡＦ処理を行い、ステップＳ７０６にて設定したセンサ読み出し速度、蓄積時間及びＡＦ枠でＡＦ評価値を取得する。なお、スキャン間隔、スキャンポイント、スキャンポイント数及びスキャン範囲は、第１実施形態と同じである。

続くステップＳ７０８において、ＣＰＵ１５は、取得したＡＦ評価値の信頼性評価を、特許第４２３５４２２号公報や特許第４１８５７４１号公報等に記載されている方法を用いて行う。ＣＰＵ１５は、ＡＦ評価値に信頼性があると判定した場合（Ｓ７０８でＹＥＳ）、処理をステップＳ７１０へ進め、ＡＦ評価値に信頼性がないと判定した場合（Ｓ７０８でＮＯ）、処理をステップＳ４０９へ進める。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ７１０において、フォーカスレンズ群３の駆動位置を算出し、算出した位置へフォーカスレンズ群３を駆動する。その後、ＣＰＵ１５は、処理をステップＳ４０６へ進めて、合焦判定を行う。一方、ＣＰＵ１５は、ステップＳ４０９において、フォーカスレンズ群３を無限定点へ駆動し、その後、ステップＳ４１０において非合焦表示を行う。

第３実施形態では、ステップＳ４０９においてフォーカスレンズ群３を移動させる無限定点を、打上花火モードでのスキャンＡＦによる合焦位置の検出結果に基づいて補正する。その具体的な方法について、以下に説明する。

ステップＳ７０３では、打上花火モード用の専用のスキャンＡＦ処理を行い、デジタルカメラ１００の製造工程で得られた無限遠相当位置Ａｄｊ∞を中心とした所定の範囲で合焦位置を探索している。この探索によって得られる合焦位置は、ステップＳ４０５で算出されるＴＥＳ値のピーク位置ＰｅａｋＴＥＳ、ステップＳ４０８で算出されるＴＥＰ値のピーク位置ＰｅａｋＴＥＰ、ＹＩ値のボトム位置ＢｏｔｔｏｍＹＩの３つである。なお、ステップＳ７０６でもＴＥＳ値のピーク位置を求めることができるが、このピーク位置は打上花火以外の被写体の合焦位置を探索している可能性があるために、本実施形態では用いないこととする。

ＣＰＵ１５は、ステップＳ７０５でＡＦ評価値の信頼性があると判定されたＴＥＳＰｅａｋをフォーカスレンズ群３の制御位置とした場合に、“（Ａｄｊ∞＋ＰｅａｋＴＥＳ）／２”の値を求める。そして、ＣＰＵ１５は、デジタルカメラ１００の（製造後の）出荷時にＥＥＰＲＯＭ２５におけるゼロに初期化された所定の記憶領域に求めた値を加算すると共に、加算数をカウントする。

同様に、ＣＰＵ１５は、ＴＥＰ値のピーク位置ＰｅａｋＴＥＰを制御位置とした場合、“（Ａｄｊ∞＋ＰｅａｋＴＥＰ）／２”の値を、ＥＥＰＲＯＭ２５の所定の記憶領域に加算し、加算数をカウントする。一方、ＹＩ値のボトム位置ＢｏｔｔｏｍＹＩを制御位置とした場合、“（Ａｄｊ∞＋ＢｏｔｔｏｍＹＩ）／２”の値を、ＥＥＰＲＯＭ２５の所定の記憶領域に加算し、加算数をカウントする。そして所定回数以上、打上花火モードでスキャンＡＦが行われ信頼性のあるフォーカスレンズ群３の制御位置が求められたなら、ＥＥＰＲＯＭ２５の所定の記憶領域に記憶された値をカウント数で割った値を補正された定点位置（無限相当位置Ａｄｊ∞）とする。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。さらに、上述した各実施形態は本発明の一実施形態を示すものにすぎず、各実施形態を適宜組み合わせることも可能である。

本発明は以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）をネットワーク又は各種記憶媒体を介して装置に供給し、その装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムコードを読み出して実行する処理である。この場合、そのプログラム、及び該プログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

１００ デジタルカメラ

Claims (9)

1. ズームレンズ群とフォーカスレンズ群とを有する撮像光学系と、
   前記撮像光学系を通して得られる被写体像を光電変換する撮像素子と、
   前記被写体像を前記撮像素子の受光面において結像させるために前記フォーカスレンズ群をスキャンさせる駆動手段と、
   前記駆動手段により前記フォーカスレンズ群をスキャンさせたときに前記撮像素子から出力される画像信号から得られる信号値を用いて前記被写体像の合焦位置を検出する検出手段と、を備えるオートフォーカス装置であって、
   無限遠に存在する被写体を撮影する際に前記検出手段により前記被写体像の合焦位置を検出するための前記フォーカスレンズ群のスキャン範囲を設定する設定手段を有し、
   前記設定手段は、前記ズームレンズ群の目標停止位置と該目標停止位置に対する実際の停止位置とのずれ量と、前記オートフォーカス装置を起動する際の該オートフォーカス装置の姿勢と前記被写体に対する合焦位置を検出するための前記信号値を取得する際の該オートフォーカス装置の姿勢との差により生じる前記フォーカスレンズ群の位置のずれ量の少なくとも一方に基づいて前記スキャン範囲を設定することを特徴とするオートフォーカス装置。
2. 前記被写体は打上花火であることを特徴とする請求項１記載のオートフォーカス装置。
3. 前記設定手段により設定されたスキャン範囲で前記駆動手段が前記フォーカスレンズ群をスキャンさせた際に前記撮像素子の撮像画面の一部の領域から得られた画像信号に基づく前記信号値から前記被写体像の合焦位置を検出することができなかった場合に、前記打上花火が開いたか否かの判定を行う判定手段を備えることを特徴とする請求項２記載のオートフォーカス装置。
4. 前記判定手段は、前記撮像素子から得られる画像信号から被写体輝度のヒストグラムを作成し、第１の所定値以上の輝度値の画素数と、前記第１の所定値よりも小さい第２の所定値以下の輝度値の画素数との和が、所定の画素数以上となっているときに、前記打上花火が開いたと判定することを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
5. 前記駆動手段は、前記検出手段が前記被写体像の合焦位置を検出することができず、かつ、無限遠に被写体が存在しない場合に、前記フォーカスレンズ群を予め定められた無限定点へ移動させることを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
6. 前記無限定点の位置を前記検出手段による合焦位置の検出結果に基づいて補正する補正手段を備えることを特徴とする請求項５記載のオートフォーカス装置。
7. 前記判定手段により前記打上花火が開いたと判定された場合には、前記判定手段により前記打上花火が開いていないと判定された場合よりも、前記撮像素子からの電荷の読み出し速度を速くする、又は、前記撮像素子の蓄積時間を短くする、又は、前記被写体像の合焦位置を検出するために前記画像信号を取得する前記撮像素子の撮像画面の一部の領域の面積を小さくする、の少なくとも１つを実行する制御手段を備えることを特徴とする請求項４記載のオートフォーカス装置。
8. 前記検出手段に前記被写体に対する合焦位置の検出を指示する指示手段と、
   前記指示手段による指示の直前に前記撮像素子から得られる直前画像と前記設定手段により設定されたスキャン範囲で前記駆動手段による前記フォーカスレンズ群のスキャン終了時に前記撮像素子から得られるスキャン終了時画像とにおける、前記合焦位置を検出するための前記撮像素子の撮像画面の一部の領域における第３の所定値以上の輝度の画素数をカウントするカウント手段とを備え、
   前記判定手段は、前記直前画像における前記第３の所定値以上の輝度の画素数と前記スキャン終了時画像における前記第３の所定値以上の輝度の画素数との差が、第４の所定値以上である場合に前記打上花火が開いたと判定することを特徴とする請求項３記載のオートフォーカス装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のオートフォーカス装置を備えることを特徴とする撮像装置。

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