(57)【要約】【課題】コントラストＡＦ方式を採用した撮像装置において精度良く合焦位置を算出できるようにすること。【解決手段】フォーカスレンズ２０１を透過した被写体光を受光して撮像する撮像素子１０１と、該撮像素子１０１で撮像した画像を用いてＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算部１０７と、該ＡＦ評価値演算部１０７の複数の結果を用いて合焦位置演算を行う合焦位置演算部１０８と、を備える撮像装置に、上記撮像素子１０１からの撮像画像から演算された被写体情報に基づいて上記ＡＦ評価値演算部１０７の結果の有意性を判断し、有意性を有する場合に上記合焦位置演算部１０８に対して演算開始の判断を下す合焦位置演算開始判断部１０９をさらに設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を透過した被写体光を受光して撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で撮像した画像を用いてＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算部と、
前記ＡＦ評価値演算部の複数の結果を用いて合焦位置演算を行う合焦位置演算部と、
前記撮像素子からの撮像画像から演算された被写体情報に基づいて前記ＡＦ評価値演算部の結果の有意性を判断し、有意性を有する場合に前記合焦位置演算部に対して演算開始の判断を下す合焦位置演算開始判断部と、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記合焦位置演算開始判断部は、さらに、前記ＡＦ評価値演算部の結果が有意性を有しない場合に前記合焦位置演算部に対して演算停止の判断を下すことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像画像のうち前記ＡＦ評価値演算部が前記評価値を演算する撮像画像のエリアを設定するＡＦエリア設定部をさらに具備し、
前記合焦位置演算開始判断部は、前記合焦位置演算部に対して演算停止の判断を下したとき、前記ＡＦエリア設定部に対して前記ＡＦ評価値演算部が前記評価値を演算する撮像画像のエリアを変更する指示を伝達することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記合焦位置演算開始判断部は、前記被写体情報として被写体の動き情報を用いることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、撮像装置におけるオートフォーカス（以下、ＡＦと略記する）技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタルカメラにおけるＡＦ技術は、大別してＴＴＬ（Through the Lens）位相差ＡＦ方式とコントラストＡＦ方式とがある。
【０００３】
一般的に、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラのＡＦには、位相差ＡＦ方式が用いられることが多く、高速に焦点検出を行えるという特徴がある。このため、移動被写体に対しても高精度に合焦することが可能である。この位相差ＡＦ方位は、カメラ本体に焦点位置のズレを検出するためのＡＦセンサモジュールが設けられ、該ＡＦセンサモジュールにより検出された焦点ズレ量（デフォーカス量）により、焦点調節用のレンズ（フォーカスレンズ）の焦点検出を行う。しかし、この手法は、専用のセンサが必要となり、さらに撮影のための光路をハーフミラーなどの光学部材により分割してセンサへ光を導く構造をとるためにカメラのサイズが大型化し、コストアップにも繋がるという問題がある。
【０００４】
一方で、コンパクトデジタルカメラでは、コントラストＡＦ方式を用いることが多く、フォーカスレンズを光軸方向に移動させながら被写体の高周波成分を検出して、コントラストのピーク値を算出することで焦点検出を行う。コントラストＡＦ方式は、焦点検出速度は高速ではないが、高精度の合焦制御が可能という特徴がある。この手法は、撮影用の撮像素子を用いて行うために、上記位相差ＡＦ方式のように光路分割の必要もなく、カメラのサイズ、コストに関してはメリットが大きい。
【０００５】
画像の「ピントが合っている」とは、しゃっきりとした画ということであり、被写体のエッジが最もはっきりとしている状態と換言できる。即ち、ハイパスフィルタを通した積算値が最も高い状態が「ピントが合っている」ことになる。これにより、コントラストＡＦ方式の場合、一般的にハイパスフィルタを通した積算値をＡＦ評価値とし、レンズ位置（フォーカス位置）を変えながらＡＦ評価値をプロットしていくことで、最終的な合焦位置を補間演算して算出する。以下、図１０を参照して、このコントラストＡＦ方式を説明する。
【０００６】
（１）  例えば、レンズの初期位置（フォーカス位置）がｐ１であるとした時、まず、そのフォーカス位置ｐ１でＡＦ評価値Ａ１を算出する。
【０００７】
（２）または（２’）  フォーカス位置ｐ１におけるＡＦ評価値を取得後、このままでは合焦位置が無限方向、至近方向のどちらに存在するかわからない。このため、フォーカス位置を一定量、無限方向（２）または至近方向（２’）のどちらかに移動し、そこで再度ＡＦ評価値を算出する。これにより、フォーカス位置ｐ１でのＡＦ評価値Ａ１と、フォーカス位置ｐ２（またはｐ０）でのＡＦ評価値Ａ２（またはＡ０）の大小を比較し、合焦位置がどちらかであるかの判定を行う。
【０００８】
（３）  合焦方向が特定できたので、合焦方向に向かい一定量のフォーカス位置をずらし、フォーカス位置ｐ３でＡＦ評価値Ａ３を取得する。
【０００９】
（４）  さらに合焦方向に向かい一定量のフォーカス位置をずらし、フォーカス位置ｐ４でＡＦ評価値Ａ４を算出する。ここで、フォーカス位置ｐ３でのＡＦ評価値Ａ３とフォーカス位置ｐ４でのＡＦ評価値Ａ４を比較すると、Ａ３＞Ａ４となっている。これより、ＡＦ評価値のピーク位置、即ち、合焦位置を通り過ぎたことが判別できる。そこで、合焦位置付近の３点のフォーカス位置ｐ２，ｐ３，ｐ４と、そのＡＦ評価値Ａ２，Ａ３，Ａ４により補間演算して、合焦位置ｐＭａｘを算出する。補間演算は、直線補間やラグランジェなど公知の技術が多種あるが、速度優先であれば直線補間を用いる。また、精度優先であれば、サンプリングポイントを増やして、ラグランジュ補間やスプライン補間などを用いても良い。
【００１０】
こうして合焦位置ｐＭａｘが算出された後は、フォーカス位置をその算出した、合焦位置ｐＭａｘをまで戻して停止し、撮影動作に入る。
【００１１】
なお、上記（４）から（５）、（２’）から（２）のように、フォーカスの移動方向が逆方向になるとき、レンズのメカ構造によるバックラッシュが存在する場合には、それを加味してフォーカス移動を逆転する必要がある。具体的には、バックラッシュ量分、合焦方向とは反対に行き過ぎるようにしてから反転して戻ってくることで、バックラッシュの影響を低減できる。
【００１２】
例えば、図１１（Ａ）は、移動していない被写体に対してフォーカス位置をｐ１＿１、ｐ１＿２、ｐ１＿３と変化させていったときのイメージ図である。ＡＦ評価値は、撮影画角１０内のＡＦエリア１１の画像から演算される。画像のしゃっきり度、即ちＡＦ評価値は、ｐ１＿１＜ｐ１＿３＜ｐ１＿２であることが視覚的にも判別できる。この場合のフォーカス位置とＡＦ評価値の関係は、図１２における上側のグラフのようになる。この状況（ｐ１＿１〜ｐ１＿３、Ａ１＿１〜Ａ１＿３）から合焦位置を補間演算した結果ｐ１＿Ｍａｘと実際の合焦位置ｐ１＿Ｍａｘ＿Ｔとの誤差は、Δｐ１となる。
【００１３】
これに対して、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）と同様に、被写体に対してフォーカス位置をｐ２＿１、ｐ２＿２、ｐ２＿３と変化させていったときのイメージ図である。これは、移動しない被写体１２の後ろを高速で移動する自動車等の高速移動被写体１３が通過し、フォーカス位置ｐ２＿３の時にその高速移動被写体１３がＡＦエリア１１内に入ってしまった場合を示している。画像のしゃっきり度は、ｐ２＿１＜ｐ２＿３＜ｐ２＿２であるが、ＡＦ評価値を算出してみると、ｐ２＿１＜ｐ２＿３≒ｐ２＿２となってしまい、合焦位置を補間演算するのに誤差が生じてしまう。即ち、この場合のフォーカス位置とＡＦ評価値の関係は、図１２における下側のグラフのようになる。この状況（ｐ２＿１〜ｐ２＿３、Ａ２＿１〜Ａ２＿３）から合焦位置を補間演算した結果ｐ２＿Ｍａｘと実際の合焦位置ｐ２＿Ｍａｘ＿Ｔとの誤差は、Δｐ２となる。
【００１４】
実際の合焦位置ｐ１＿Ｍａｘ＿Ｔ＝ｐ２＿Ｍａｘ＿Ｔであるので、図１２における上図より下図の誤差は大きく、この誤差の大きいフォーカス位置でレンズ駆動を停止し撮影されることになるため、ピントがズレた画像が撮影されてしまうことになる。
【００１５】
以上のように、コントラストＡＦ方式の合焦位置検出は、異なるフォーカス位置における画像が、少なくとも３組必要である。フォーカス位置を異ならせるためには、レンズ駆動と撮像が必要であり、これらにかかる時間は短くはない。このため、移動被写体（特に高速に移動する被写体の場合）は、３枚撮影する間に移動してしまう可能性が高く、結果として誤った合焦位置を算出してしまうことになる。
【００１６】
さらに近年においては、レンズ交換式デジタル一眼レフカメラにおいて、撮像素子の情報を常に背面液晶に表示することで、フレーミングを行いながらＡＦを行う“ライブビューＡＦ”という技術が製品化されてきている。これは、コンパクトカメラにおいては目新しいものではないが、通常、光束が撮像素子に入射していない一眼レフカメラにおいては、画期的なことといえる。しかし、ライブビューＡＦにおいては、位相差センサへ光が導かれないため、ＡＦ手法はコントラストＡＦを使わざるを得ない。このため、一眼レフカメラにも関わらず、動体に対して合焦精度が悪いという問題がよりクローズアップされてしまう。
【００１７】
このようなコントラストＡＦにおける合焦精度を向上する技術としては、例えば特許文献１がある。これは、カメラ内部に装備された手振れ検出機構によって手振れを検出した場合に、コントラストＡＦ動作の中断、または停止を行うというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００８−１０７６６５公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上記特許文献１では、カメラ内部に装備された手振れ検出機構によって手振れを検出した場合に、手振れ量に応じて、コントラストＡＦ動作の中断、または停止を行うというものである。しかし、被写体側が高速に移動するような像ブレの場合は、手振れ情報が存在しないため、コントラストＡＦ動作を中断、または停止することができないため、誤った合焦位置を算出してしまうことになる。
【００２０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、コントラストＡＦ方式において精度良く合焦位置を算出することが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の撮像装置の一態様は、
撮影光学系を透過した被写体光を受光して撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で撮像した画像を用いてＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算部と、
前記ＡＦ評価値演算部の複数の結果を用いて合焦位置演算を行う合焦位置演算部と、
前記撮像素子からの撮像画像から演算された被写体情報に基づいて前記ＡＦ評価値演算部の結果の有意性を判断し、有意性を有する場合に前記合焦位置演算部に対して演算開始の判断を下す合焦位置演算開始判断部と、
を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、撮像画像から演算された被写体情報に基づいてコントラストＡＦ方式のＡＦ動作の開始判断を下すことで、被写体側が高速に移動するような像ブレが無い時にのみコントラストＡＦ動作を行うことができるので、精度の高い合焦位置算出が可能であり、ピンボケが少ない画像を撮影可能な撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の撮像装置の第１実施形態としてのレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの構成を示す図である。
【図２】図２は、オプティカルフロー法を用いた動き量を検出と合焦位置演算開始判断の手法を説明するための図である。
【図３】図３は、第１実施形態のカメラにおけるＡＦ動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図４】図４は、第１実施形態のカメラにおけるＡＦ動作を説明するための動作フローチャートを示す図である。
【図５】図５は、レンズ本体におけるフォーカス位置の取得動作を説明するための動作フローチャートを示す図である。
【図６】図６は、レンズ本体におけるレンズ駆動動作を説明するための動作フローチャートを示す図である。
【図７】図７は、本発明の撮像装置の第２実施形態としてのレンズ交換式デジタル一眼レフカメラの構成を示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態のカメラにおけるＡＦ動作を説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図９】図９は、第２実施形態のカメラにおけるＡＦ動作を説明するための動作フローチャートを示す図である。
【図１０】図１０は、コントラストＡＦ方式を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、移動していない被写体に対してフォーカス位置を変化させていったときの被写体像の変遷を示す図であり、図１１（Ｂ）は、移動している被写体を含む場合のフォーカス位置を変化させていったときの被写体像の変遷を示す図である。
【図１２】図１２は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）の場合のフォーカス位置とＡＦ評価値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２５】
［第１実施形態］
本発明の撮像装置の第１実施形態としてのレンズ交換式デジタル一眼レフカメラは、図１に示すように、カメラ本体１００とレンズ本体２００とからなる。
【００２６】
ここで、上記レンズ本体２００は、上記カメラ本体１００に対して着脱自在に構成された交換レンズとして提供されるものであり、フォーカスレンズ２０１、モータ２０２、レンズ駆動回路２０３、フォーカスエンコーダ２０４、レンズＣＰＵ２０５、等を備える。
【００２７】
ここで、フォーカスレンズ２０１は、被写体からの光束を結像する撮影光学系であり、モータ２０２によって光軸方向に駆動することでフォーカスを調整できるようになっている。レンズ駆動回路２０３は、そのモータ２０２への駆動制御信号を発行するドライバである。また、フォーカスエンコーダ２０４は、フォーカスレンズ２０１のフォーカス位置を検出するものであり、メカ的に位置を検出するメカエンコーダであっても良いし、電気的に検出するポテンションメータ等を用いても良い。そして、レンズＣＰＵ２０５は、カメラ本体１００と通信路３００を介して通信を行って、当該レンズ本体２００内の各部を制御する。このレンズＣＰＵ２０５は、カメラ本体１００からの指令に応じてレンズ駆動回路２０３へ駆動指示を行うことで、上記フォーカスレンズ２０１のフォーカス位置を調整したり、上記フォーカスエンコーダ２０４により検出したフォーカス位置をカメラ本体１００に送信したりする機能を備える。
【００２８】
通信路３００上の伝送データとしては、フォーカス位置（レンズ本体２００からカメラ本体１００へ）、同期パルス（フォーカス位置取得時と同期）（レンズ本体２００からカメラ本体１００へ）、レンズ駆動量（カメラ本体１００からレンズ本体２００へ）、電源／ＧＮＤ、ＣＳ／Ｃｌｏｃｋ、等が存在する。
【００２９】
また、カメラ本体１００は、撮像素子１０１、動き検出部１０２、記録画像処理部１０３、記録画像メモリ１０４、表示画像処理部１０５、表示素子１０６、ＡＦ評価値演算部１０７、合焦位置演算部１０８、合焦位置演算開始判断部１０９、カメラＣＰＵ１１０、等を備える。
【００３０】
ここで、撮像素子１０１は、撮影光学系としてのフォーカスレンズ２０１を透過した被写体光を受光して撮像する。動き検出部１０２は、撮像素子１０１で撮像した画像を複数枚取り込むためのフレームメモリ（図示せず）を備え、図示しない２段式のレリーズボタンの１段目の操作（以下、１Ｒ操作と略記する）等に応じた測距開始要求がなされた際には、該フレームメモリに取り込んだ前画面の画像と現画面の画像との差分を取ることで、被写体の動き情報、例えば動きベクトルを検出するものである。
【００３１】
記録画像処理部１０３は、上記レリーズボタンの２段目の操作（以下、２Ｒ操作と略記する）による撮影要求がなされた際には、上記動き検出部１０２のフレームメモリに取り込んだ現画面の画像に対し、画作り（デモザイキング、収差、エッジ強調、等）、ＤＣＴの周波数変換、量子化（情報量を落とす）、多重化情報（動きベクトル、差分時画像切替情報）付与、等の画像処理を行って、記録画像メモリ１０４に記録する。この記録画像メモリ１０４は、当該カメラ本体１００に内蔵固定されたものであっても良いし、着脱自在なメモリであっても構わない。
【００３２】
表示画像処理部１０５は、上記動き検出部１０２のフレームメモリに取り込んだ現画面の画像に対し、画作り（デモザイキング、収差、エッジ強調、等）、間引き、ＤＣＴの周波数変換、量子化（情報量を落とす）、多重化情報（動きベクトル、差分時画像切替情報）に基づく動き補間、等の画像処理を行って、背面液晶等の表示素子１０６に表示することで、撮像素子１０１で撮像した画像を常に表示素子に表示する“ライブビュー”表示を可能としている。
【００３３】
ＡＦ評価値演算部１０７は、撮像素子１０１で撮像した画像を取り込むためのフレームメモリ（図示せず）を備え、該フレームメモリに取り込んだ現画面の画像より鮮鋭度抽出を行う、例えば、ハイパスフィルタを通した積算値を演算することで、ＡＦ評価値を求める。合焦位置演算部１０８は、該カメラ本体１００内の各部を制御するカメラＣＰＵ１１０を介して与えられる上記レンズ本体２００からのフォーカス位置と、上記ＡＦ評価値演算部１０７で演算され合焦位置演算開始判断部１０９を介して与えられる複数のＡＦ評価値（現在までのＡＦ評価値）とを格納する図示しない内部ＲＡＭを備え、それら２つを用いて、例えば過去３点の情報から補間演算して合焦位置（合焦ピーク）を推定する。そして、現在のフォーカス位置と推定した合焦位置との差分（デフォーカス量）をカメラＣＰＵ１１０を介してレンズ本体２００に送信する。レンズ本体２００のレンズＣＰＵ２０５は、その送信されてきたデフォーカス量に基づきレンズ駆動回路２０３によりレンズ駆動を行うこととなる。
【００３４】
合焦位置演算開始判断部１０９は、上記撮像素子１０１で撮像した画像から演算された被写体情報、例えば、上記動き検出部１０２で検出した被写体の動き情報を基に、上記ＡＦ評価値演算部１０７で求めたＡＦ評価値の有意性を判断して、上記合焦位置演算部１０８に対して演算開始、演算停止の判断を下すものである。ＡＦ評価値が有意性を有していれば、合焦位置演算部１０８に対して演算開始の判断を下し、合焦位置（合焦ピーク）算出開始トリガを発行する。この合焦位置算出開始トリガとしては、ＯＫ／ＮＧを示すビット情報としても良いし、ＯＫ時にのみパルス信号を発行するような形態でも構わない。
【００３５】
ここで、上記合焦位置演算開始判断部１０９における合焦位置演算開始判断について、さらに説明する。
【００３６】
合焦位置演算開始判断の基になるのは、例えば上記動き検出部１０２で検出する被写体の動き情報である。具体的に言うと、動き情報とは、ＡＦ評価値を演算するＡＦエリア１１の中の被写体の動き量である。この動き量を検出する方法としては、オプティカルフロー法（ブロックマッチング法、勾配法、等）やフレーム間差分法などの公知技術があり、どれを用いても良い。
【００３７】
図２において、オプティカルフロー法を用いた例について簡単に説明する。フォーカス位置をずらした３枚の画像（フォーカス位置ｐ２＿１、ｐ２＿２、ｐ２＿３）からは２種の動き情報（ｍ１，ｍ２）が算出できる。動き情報ｍ１を見ると、ＡＦエリア１１の中には、人物位置（Ｘｂ１，Ｙｂ１）の点は存在するが、動き物体が存在しないため、ベクトルとしての動き量は存在しない。なお、高速移動被写体１３である自動車については、（Ｘａ１，Ｙａ１）の情報があるが、ＡＦエリア１１外である。次に動き情報ｍ２について注目すると、この場合は、ＡＦエリア１１の中に高速移動被写体１３が入って、動き量ｍ＿ｔ＝|（Ｘａ２，Ｙａ２）−（Ｘａ１，Ｙａ１）|となる。
【００３８】
合焦位置演算開始判断部１０９では、上記概要のように動き量ｍ＿ｔと、それに対応する現時点の動き物体（高速移動被写体１３）の現時点の位置（動き後の位置）Ｐ＿ａ（Ｘａ２，Ｙａ２）及び高速移動被写体１３の動き前の位置Ｐ＿ｂ（Ｘａ１，Ｙａ１）の情報とから、上記ＡＦ評価値演算部１０７で求めたＡＦ評価値の有意性、つまり合焦位置演算部１０８で合焦位置演算を行うか否かの判断を行う。判断ＮＧの場合は、合焦位置演算部１０８での合焦位置演算を停止することとする。
【００３９】
判断基準すべき状況の一例としては、以下のような状況がある。  
（１）ＡＦエリア１１外からＡＦエリア１１内へ物体が入って来た場合。この場合には、動き量ｍ＿ｔ≠０で、動き前物体位置Ｐ＿ａがＡＦエリア１１外、且つ、動き後物体位置Ｐ＿ｂがＡＦエリア１１内となる。この（１）の場合には、合焦位置演算部に対して演算停止の判断を下し、判断ＮＧとして、合焦位置演算部１０８での合焦位置演算を停止する。
【００４０】
（２）ＡＦエリア１１内からＡＦエリア１１外へ物体が出ていった場合。この場合には、動き量ｍ＿ｔ≠０で、動き前物体位置Ｐ＿ａがＡＦエリア１１内、且つ、動き後物体位置Ｐ＿ｂがＡＦエリア１１外となる。この（２）の場合には、合焦位置演算部に対して演算停止の判断を下し、判断ＮＧとして、合焦位置演算部１０８での合焦位置演算を停止する。
【００４１】
（３）ＡＦエリア１１内で物体が動いた場合。この場合には、動き量ｍ＿ｔ≠０で、動き前物体位置Ｐ＿ａがＡＦエリア１１内、且つ、動き後物体位置Ｐ＿ｂがＡＦエリア１１内となる。この（３）の場合には、合焦位置演算部１０８に対して位置演算開始の判断を下し、判断ＯＫとして、合焦位置演算部１０８での合焦位置演算を続行する。
【００４２】
判断する閾値は、焦点距離、絞りなどによって可変しても良い。
【００４３】
以下、上記のような構成のカメラにおけるＡＦ動作を、図３のタイミングチャート及び図４の動作フローチャートを参照して説明する。
【００４４】
撮像素子１０１は、撮影期間（撮像タイミング波形がハイの期間）に、露光動作を行って画像を撮像する（ステップＳ１０１）。その後、１Ｒ操作または２Ｒ操作などのユーザ操作によるＡＦトリガがあると（ステップＳ１０２）、撮像された画像が、動き検出部１０２とＡＦ評価値演算部１０７の２つに入力される。
【００４５】
動き検出部１０２は、動き検出期間（動き検出波形がハイの期間）に、前画面の画像と入力された現画面の画像とから動き情報を検出する（ステップＳ１０３）。また、ＡＦ評価値演算部１０７は、ＡＦ評価値演算期間（ＡＦ評価値演算波形がハイの期間）に、原画面の画像からＡＦ評価値を演算する（ステップＳ１０４）。これら動き情報及びＡＦ評価値は、合焦位置演算開始判断部１０９に入力される。なお、動き検出期間とＡＦ評価値演算期間は必ずしも同一タイミングで開始する必要はない。
【００４６】
その後、合焦位置演算開始判断部１０９は、合焦位置演算開始判断期間（合焦位置演算開始判断波形がハイの期間）に、上記動き検出部１０２からの動き情報に基づき合焦位置演算すべきか否かの判断を行う（ステップＳ１０５）。この合焦位置開演算開始判断のＯＫ／ＮＧの閾値は、焦点距離、絞り情報などにより可変できるものとする。合焦位置演算開始判断結果は、ＯＫ／ＮＧを示すビット情報（フラグ）として合焦位置演算部１０８に入力される。なお、そのようなＯＫ／ＮＧを示すビット情報ではなくて、ＯＫ時にのみパルス発行するなどとしても構わない。また、合焦位置演算開始判断部１０９は、ＡＦ評価値演算部１０７からのＡＦ評価値も合焦位置演算部１０８に入力する。
【００４７】
なお、上記ＡＦ評価値演算部１０７で演算されたＡＦ評価値は、合焦位置演算開始判断部１０９を介さないで直接、ＡＦ評価値演算部１０７から合焦位置演算部１０８に入力するようにしても良いことは勿論である。
【００４８】
合焦位置演算部１０８は、合焦位置演算開始判断の判断ＯＫの結果を待って（ステップＳ１０６）、合焦位置演算を開始する（ステップＳ１０７）。即ち、合焦位置演算期間（合焦位置演算波形がハイの期間）に、上記ＡＦ評価値演算部１０７で演算されたＡＦ評価値と、レンズ本体２００から送られてカメラＣＰＵ１１０を介して入力されるフォーカス位置情報との２つを用い、過去３点の情報から補間演算して合焦位置（合焦ピーク）を推定する。
【００４９】
なお、上記合焦位置演算で必要なフォーカス位置は、図５に示すようにして、レンズ本体２００にて取得される。即ち、レンズＣＰＵ２０５は、通信路３００を介したデータ通信によりカメラＣＰＵ１１０からフォーカス位置取得要求を受信すると（ステップＳ２０１）、フォーカスレンズ２０１近傍に装備されたフォーカスエンコーダ２０４を用いてフォーカス位置を取得し（ステップＳ２０２）、その取得したフォーカス位置を通信路３００を介したデータ通信によりカメラＣＰＵ１１０へ送信する（ステップＳ２０３）。なお、データ通信には、クロック同期、非同期などの公知技術を用いる。
【００５０】
合焦位置演算部１０８は、合焦位置演算により合焦位置（合焦ピーク）を推定したならば、さらに、現在フォーカス位置と合焦推定フォーカス位置との差分（デフォーカス量）をレンズ駆動量として演算し（ステップＳ１０８）、それをカメラＣＰＵ１１０を介してレンズＣＰＵ２０５に送信する（ステップＳ１０９）。そして、不図示の内部ＲＡＭに、現在までのＡＦ評価値及びフォーカス位置を格納する（ステップＳ１１０）。
【００５１】
レンズ本体２００においては、カメラ本体１００から送信されてきたレンズ駆動量（デフォーカス量）に基づきフォーカスレンズ２０１の駆動を行う。即ち、図６に示すように、レンズＣＰＵ２０５は、通信路３００を介したデータ通信によりカメラＣＰＵ１１０からレンズ駆動量を受信すると（ステップＳ２１１）、まず、フォーカスレンズ２０１近傍に装備されたフォーカスエンコーダ２０４を用いて現在のフォーカス位置を取得する（ステップＳ２１２）。そして、その受信したレンズ駆動量と取得した現在のフォーカス位置とに基づいて、どちらの方向にどれだけフォーカスレンズ２０１を駆動するかを求め、その駆動に必要な駆動系（モータ２０２）のパラメータをレンズ駆動回路２０３に設定する（ステップＳ２１３）。そして、レンズ駆動回路２０３がその設定されたパラメータに従ってモータ２０２を駆動することで、カメラ本体１００側から指示されたレンズ駆動量分、フォーカスレンズ２０１を移動させる（ステップＳ２１４）。
【００５２】
また、合焦位置演算開始判断部１０９が判断ＮＧの結果を合焦位置演算部１０８に入力した場合（ステップＳ１０６）、合焦位置演算部１０８は、不図示の内部ＲＡＭに格納している過去のＡＦ評価値／フォーカス位置をリセットし、再度３点のＡＦ評価値／フォーカス位置が収集されるまで合焦位置演算を行わない。
【００５３】
但し、２点のＡＦ評価値／フォーカス位置が収集されれば、レンズ駆動すべき方向の判断を行うことが可能となるので、２点のＡＦ評価値／フォーカス位置が収集されるまで合焦位置演算を行わないものとしても良い。
【００５４】
なお、レンズ駆動は、撮影タイミングと同期して毎回行うものである。これに対して、合焦位置演算開始判断部１０９が判断ＮＧの結果となって合焦位置演算部１０８が合焦位置演算を中断した場合には、レンズ駆動量はレンズ本体２００側に送信されない。そこでそのような場合には、レンズＣＰＵ２０５は、最後に受信したレンズ駆動量に基づいたレンズ駆動を実施するものとする。
【００５５】
また、動き検出部１０２で検出した動き情報は、撮像画像と共に、記録画像処理部１０３及び表示画像処理部１０５に入力される。
【００５６】
表示画像処理部１０５は、入力された画像に対して画像処理を行って（ステップＳ１１２）、表示素子１０６に表示出力する（ステップＳ１１３）。この際、画像処理において動き情報を用いて動き補間などを行うことで、より見易い画像を表示することができる。なお、特に図示及び説明はしなかったが、上記ステップＳ１０１とステップＳ１０２の間で、動き情報を用いない画像処理を行って撮像画像を表示する処理が行われるものである。
【００５７】
また、記録画像処理部１０３は、入力された画像に対して画像処理を行って（ステップＳ１１４）、記録画像メモリ１０４に記録する（ステップＳ１１５）。この際、画像処理において動き情報を用いて動き補間などを行うことで、ブレの少ない画像を記録することができる。このような撮像画像の記録を行うことで、シャッタタイミングが遅れても確実にほしい画像が取得できるようにする先行連写機能を実現できる。勿論、通常の１コマ撮影を行う場合には、この画像処理及び記録は、２Ｒ操作が行われた時のみ行うようにすれば良い。
【００５８】
以上のような本発明の第１実施形態によれば、撮影光学系として機能するフォーカスレンズ２０１を透過した被写体光を受光して撮像する撮像素子１０１と、該撮像素子１０１で撮像した画像を用いてＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算部１０７と、該ＡＦ評価値演算部１０７の複数の結果を用いて合焦位置演算を行う合焦位置演算部１０８と、上記撮像素子１０１からの撮像画像から演算された被写体情報に基づいて上記ＡＦ評価値演算部１０７の結果の有意性を判断し、有意性を有する場合に上記合焦位置演算部１０８に対して演算開始の判断を下す合焦位置演算開始判断部１０９と、を備えることにより、撮像画像から演算された被写体情報に基づいてコントラストＡＦ方式のＡＦ動作の開始判断を下すことで、被写体側が高速に移動するような像ブレが無い時にのみコントラストＡＦ動作を行うことができるので、精度の高い合焦位置算出が可能であり、ピンボケが少ない画像を撮影可能な撮像装置を提供することができるようになる。
【００５９】
また、上記合焦位置演算開始判断部１０９は、さらに、上記ＡＦ評価値演算部１０７の結果が有意性を有しない場合に上記合焦位置演算部１０８に対して演算停止の判断を下すことで、被写体側が高速に移動するような像ブレが有る時には、コントラストＡＦ動作を行わないので、誤った合焦位置を算出してしまうことがなく、よって合焦位置までのレンズ駆動に無駄な動作がないため、合焦位置までの時間を短くすることが可能となる。
【００６０】
さらに、上記合焦位置演算開始判断部１０９は、上記被写体情報として被写体の動き情報を用いることで、被写体側が高速に移動するような像ブレの有無を容易に判別できる。
【００６１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００６２】
本発明の撮像装置の第２実施形態としてのレンズ交換式デジタル一眼レフカメラは、図７に示すように、上記第１実施形態と同様の構成に加えて、さらに、ＡＦエリア変更部１１１を備える。
【００６３】
このＡＦエリア変更部１１１は、上記ＡＦ評価値演算部１０７がＡＦ評価値を演算する撮像画像のエリアであるＡＦエリア１１を設定するものであり、合焦位置演算開始判断部１０９は、判断ＮＧの結果となったときに、上記ＡＦエリア１１を変更する指示を該ＡＦエリア変更部１１１に伝達し、該ＡＦエリア変更部１１１はそれに応じてＡＦエリア１１を変更する。ここで、ＡＦエリア１１の変更とは、ＡＦエリア１１の移動とエリアサイズの縮小・拡大を含むものとする。例えば、図２に示すような状況の場合には、動き物体（高速移動被写体１３）の位置（Ｘａ２，Ｙａ２）を避けるようにＡＦエリア１１を再設定する。
【００６４】
以下、上記のような構成のカメラにおけるＡＦ動作を、図８のタイミングチャート及び図９のフローチャートを参照して説明する。
【００６５】
ここで、本実施形態は、合焦位置演算開始判断部１０９による合焦位置演算開始判断が判断ＯＫの結果となった場合の動作は、上記第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００６６】
合焦位置演算開始判断部１０９における合焦位置演算開始判断が判断ＮＧの結果となった場合（ステップＳ１０６）、合焦位置演算開始判断部１０９は、ＡＦエリア変更部１１１にＡＦエリア１１を変更する指示を伝達し、該ＡＦエリア変更部１１１はそれに応じてＡＦエリア１１を変更する（ステップＳ１２１）。そして、ＡＦ評価値演算部１０７は、再度のＡＦ評価値演算期間に、原画面の画像の内の変更されたＡＦエリア１１の画像からＡＦ評価値を演算する（ステップＳ１２２）。こうして再度演算されたＡＦ評価値は、合焦位置演算開始判断部１０９に入力され、合焦位置演算開始判断部１０９は、それを合焦位置演算開始判断の判断ＯＫの結果と共に、合焦位置演算部１０８に入力する。従って、合焦位置演算部１０８は、合焦位置演算を開始して、合焦位置演算期間に、上記ＡＦ評価値演算部１０７で再演算されたＡＦ評価値と、レンズ本体２００から送られてカメラＣＰＵ１１０を介して入力されるフォーカス位置情報との２つを用い、過去３点の情報から補間演算して合焦位置（合焦ピーク）を推定する（ステップＳ１０７）。そして、その推定した合焦位置を用いて現在フォーカス位置と合焦推定フォーカス位置との差分（デフォーカス量）をレンズ駆動量として演算し（ステップＳ１０８）、それをカメラＣＰＵ１１０を介してレンズＣＰＵ２０５に送信する（ステップＳ１０９）。そして、不図示の内部ＲＡＭに、現在までのＡＦ評価値及びフォーカス位置を格納する（ステップＳ１１０）。
【００６７】
従って、本実施形態では、演算されたレンズ駆動量に基づくレンズ駆動は、撮影タイミングと同期して毎回行われる。
【００６８】
以上のような本発明の第２実施形態によれば、上記第１実施形態と同様の効果に、撮影光学系として機能するフォーカスレンズ２０１を透過した被写体光を受光して撮像する撮像素子１０１と、該撮像素子１０１で撮像した画像を用いてＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算部１０７と、該ＡＦ評価値演算部１０７の複数の結果を用いて合焦位置演算を行う合焦位置演算部１０８と、上記撮像素子１０１からの撮像画像から演算された被写体情報に基づいて上記ＡＦ評価値演算部１０７の結果の有意性を判断し、有意性を有する場合に上記合焦位置演算部１０８に対して演算開始の判断を下す合焦位置演算開始判断部１０９と、を備えることにより、撮像画像から演算された被写体情報に基づいてコントラストＡＦ方式のＡＦ動作の開始判断を下すことで、被写体側が高速に移動するような像ブレが無い時にのみコントラストＡＦ動作を行うことができるので、精度の高い合焦位置算出が可能であり、ピンボケが少ない画像を撮影可能な撮像装置を提供することができるようになる。
【００６９】
さらに、合焦位置演算開始判断部１０９は、合焦位置演算部１０８に対して演算停止の判断を下したとき、ＡＦエリア設定部として機能するＡＦエリア変更部１１１に対して、ＡＦ評価値演算部１０７のＡＦ評価値の演算に使用する撮像画像のエリアであるＡＦエリア１１を変更する指示を伝達し、それに応じてＡＦ評価値演算部１０７がＡＦエリア１１を変更してＡＦ評価値を再演算することで、合焦位置演算部１０８での合焦位置演算を続行することが可能となる。従って、被写体側が高速に移動するような像ブレが有る時には、そのような像ブレを無くすようにＡＦエリア１１を再設定してコントラストＡＦ動作を行うので、合焦位置までの時間をより短くすることが可能となる。
【００７０】
また、上記合焦位置演算開始判断部１０９は、上記被写体情報として被写体の動き情報を用いることで、被写体側が高速に移動するような像ブレの有無を容易に判別できる。
【００７１】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００７２】
例えば、上記実施形態ではレンズ交換式デジタル一眼レフカメラを例に説明したが、コントラストＡＦ方式を採用するコンパクトデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話機、カメラ付きＰＤＡ等であっても構わない。
【００７３】
また、静止画像を記録するスチルカメラに限らず、動画像を記録する動画カメラにも適用可能である。この場合、被写体側が高速に移動するような像ブレが有る時には、コントラストＡＦ動作を行わないので、誤った合焦位置を算出してしまうことがなく、よって合焦位置までのレンズ駆動に無駄な動作がないため、動画カメラとしてスムーズな画像を記録することが可能になる。
【００７４】
以上のように、コントラストＡＦ方式を採用するものであれば、どのような撮像装置であっても構わない。
【符号の説明】
【００７５】
１０…撮影画角、  １１…ＡＦエリア、  １２…移動しない被写体、  １３…高速移動被写体、  １００…カメラ本体、  １０１…撮像素子、  １０２…動き検出部、  １０３…記録画像処理部、  １０４…記録画像メモリ、  １０５…表示画像処理部、  １０６…表示素子、  １０７…ＡＦ評価値演算部、  １０８…合焦位置演算部、  １０９…合焦位置演算開始判断部、  １１０…カメラＣＰＵ、  １１１…ＡＦエリア変更部、  ２００…レンズ本体、  ２０１…フォーカスレンズ、  ２０２…モータ、  ２０３…レンズ駆動回路、  ２０４…フォーカスエンコーダ、  ２０５…レンズＣＰＵ、  ３００…通信路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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