(57)【要約】【課題】  被写体の空間周波数により必要となる合焦位置を補正する所定のずらし量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収した焦点調節動作を行うことを可能にする。【解決手段】  自動焦点調整装置は、フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して撮像信号を生成し出力する撮像手段と、撮像信号に基づいて、フォーカスレンズを移動させながらフォーカスレンズの合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン動作を行い、取得した評価信号に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する制御手段を有する。撮像手段から撮像信号を読み出すモードとして、撮像信号を加算しながら読み出す第１のモードと、撮像信号を加算せずに読み出す第２のモードとを有し、制御手段は、第１の照度より低い第２の照度の場合、第２のモードを用いた撮像信号の読み出しを制限する。【選択図】  図６
2014102290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して撮像信号を生成し出力する撮像手段と、
前記撮像信号に基づいて、前記フォーカスレンズを移動させながら前記フォーカスレンズの合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン動作を行い、取得した評価信号に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御する制御手段を有する自動焦点調整装置であって、
前記撮像手段から前記撮像信号を読み出すモードとして、前記撮像信号を加算しながら読み出す第１のモードと、前記撮像信号を加算せずに読み出す第２のモードとを有し、
前記制御手段は、第１の照度より低い第２の照度の場合、前記第２のモードを用いた前記撮像信号の読み出しを制限することを特徴とする自動焦点調整装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記第１のモードを用いて前記撮像信号を取得する第１のスキャン動作を行い、前記第１の照度の場合、前記第１のスキャン動作から得られた結果に基づく第２のスキャン動作を行うことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調整装置。
【請求項３】
前記第１のスキャン動作から得られた結果が所定の条件を満たす場合、前記制御手段は、前記第２のスキャン動作を行う際に前記第２のモードで前記撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調整装置。
【請求項４】
前記所定の条件は、前記第１のスキャン動作で得られた前記評価信号の信頼性が所定値より高いことであることを特徴とする請求項３に記載の自動焦点調整装置。
【請求項５】
前記第１のスキャン動作から得られた結果が所定の条件を満たさない場合、前記制御手段は、前記第２のスキャン動作を行う際に前記第１のモードで前記撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調整装置。
【請求項６】
前記第１の照度の場合であって、前記評価信号に基づくコントラストが所定値より高い場合、前記第１のスキャン動作において、前記第２の照度の場合より高速に前記第１のモードで前記撮像信号を読み出すことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の自動焦点調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点調整を行う自動焦点調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、光学の諸収差による自動焦点調整への影響を低減する手段が種々提案されている。例えば、特許文献１では、測距領域の色情報を検出し、測距領域に対応する合焦位置に対して、検出した色情報及び／又は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ことが開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、低周波パターンを有する被写体や微細なパターンを有する高周波被写体に対しても焦点検出を可能にすることを目的としている。この目的を達成するため、被写体像信号の空間周波数を所定値と比較した結果に基づいて、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選択し、選択した後の被写体像信号に基づいて焦点検出を行うことが開示されている。
【０００４】
また、特許文献３では、被写体に含まれる空間周波数成分に関わらず精度良く焦点調整を行うことを目的としている。この目的のため、粗サーチの後に詳細サーチを行い、粗サーチで取得された焦点評価値の最大値が所定値以上であった場合には、詳細サーチで、粗サーチで用いたハイパスフィルタＦ１よりもカット周波数の高いハイパスフィルタＦ２を用いて高周波成分の抽出を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４７６６５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４９００号公報
【特許文献３】特開２００４−３２５５１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、色情報検出手段の検出情報及び／又はフォーカスレンズの特性情報により決まる所定のずらし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い。この違いを吸収するためには、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。しかし、高速に合焦位置を探索しようとする場合などには撮像素子の水平画素加算読み出しをせざるを得ないことがあり、その際は被写体の持つ高域の空間周波数のフォーカスレンズ位置特性を取得できない。そのため、所定のずらし量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収し、かつ高速に焦点調節動作を行うことが出来ない。
【０００７】
また、特許文献２は、位相差ＡＦに関する発明で、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が複数通りに選択でき、初期状態では細かいサンプリングピッチで被写体像信号の空間周波数を取得するものである。そのため、コントラストＡＦの高速化やフォーカスレンズの特性情報により決まる所定のずらし量については開示されていない。
【０００８】
また、特許文献３は、粗サーチと詳細サーチでセンサー読み出しモードは同じである。ここで、所定のずらし量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収しようとして水平画素非加算の読み出しモードを用いれば、高速な焦点調節動作を行えない。一方、高速化のために水平画素加算の読み出しモードを用いれば、所定のずらし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出来ない。
【０００９】
そこで、本発明は、被写体の空間周波数により必要となる合焦位置を補正する所定のずらし量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収した焦点調節動作を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的に鑑みて、第１の本発明は、フォーカスレンズを含む撮影光学系により結像される被写体像を光電変換して撮像信号を生成し出力する撮像手段と、前記撮像信号に基づいて、前記フォーカスレンズを移動させながら前記フォーカスレンズの合焦状態を示す評価信号を取得するスキャン動作を行い、取得した評価信号に基づいて前記フォーカスレンズの位置を制御する制御手段を有する自動焦点調整装置であって、前記撮像手段から前記撮像信号を読み出すモードとして、前記撮像信号を加算しながら読み出す第１のモードと、前記撮像信号を加算せずに読み出す第２のモードとを有し、前記制御手段は、第１の照度より低い第２の照度の場合、前記第２のモードを用いた前記撮像信号の読み出しを制限することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被写体の空間周波数により必要となる合焦位置を補正する所定のずらし量の個体による違いや撮影環境による違いを吸収した焦点調節動作を可能にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の撮像装置１〜３を説明するブロック図
【図２】実施例１〜３の動作手順説明図
【図３】ＡＦ評価値の信頼性判定方法を説明する図
【図４】実施例１のスキャンＡＦ処理の動作説明図
【図５】被写体の空間周波数とピント位置の関係の一例を示す図
【図６】実施例１のスキャンＡＦ動作の説明図
【図７】実施例１の露出を決めるプログラム線図
【図８】実施例１の露出を決めるプログラム線図
【図９】実施例２の動作手順説明図
【図１０】実施例２のスキャンＡＦ処理の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
図１に本発明を実施した撮像装置１のブロック図を示す。撮影レンズ鏡筒３１は、ズームレンズ群２、フォーカスレンズ群３、およびこれらのレンズ群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ある絞りを含む撮影光学系を備える。
【００１４】
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、センサー５の受光面に結像される。この被写体像は、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの固体撮像素子（センサー）５の光電変換処理により電気的な信号（撮像信号）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、バッファメモリ等のメモリ（ＶＲＡＭ）８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へ出力され、アナログ信号に変換されて表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、画像表示装置（ＬＣＤ）１０に画像として表示される。
【００１５】
一方、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。圧縮伸長回路１１は、圧縮回路と伸長回路とからなる。圧縮回路は、ＶＲＡＭ８に一時記憶された画像信号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。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をするのに最適な形態とするための復号化処理や伸長処理等を施す。ＶＲＡＭ８から出力された画像データは、この圧縮伸長回路１１における圧縮回路によって圧縮処理が行われた後、記憶に適した形態の画像データに変換され、半導体メモリ等からなる記憶用メモリ１２に記憶される。
【００１６】
なお、画像データ等の記憶媒体である記憶用メモリ１２は、フラッシュメモリ等の固定型の半導体メモリや、カード形状やスティック形状からなり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適用される。その他、ハードディスクやフロッピィ−ディスク等の磁気記憶媒体等、様々な形態のものが適用される。
【００１７】
また、操作スイッチ２４としては、本撮像装置１を起動させ電源供給を行うための主電源スイッチや撮影動作（記憶動作）等を開始させるレリーズスイッチがある。その他、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がある。レリーズスイッチは、撮影動作に先立ち行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第一ストローク（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ニストローク（以下ＳＷ２）との二段スイッチにより構成される。
【００１８】
例えば、操作スイッチ２４のうち不図示の再生スイッチが操作されオン状態になると、再生動作が開始される。すると記憶用メモリ１２に圧縮された形で記憶された画像データは圧縮伸長回路１１に出力され、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に出力され一時的に記憶される。更に、この画像データはＤ／Ａ変換回路９へ出力されアナログ信号に変換され表示するのに適した形態の画像信号に変換された後、ＬＣＤ１０に画像として表示される。
【００１９】
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、上述のＶＲＡＭ８とは別に、自動露出（ＡＥ）処理を行うＡＥ処理回路１３、自動焦点調節（ＡＦ）処理を行うＡＦ処理回路１４及び顔検出回路３６に対しても出力される。まずＡＥ処理回路１３においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、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。
【００２０】
ＡＦ処理回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力を受けて合焦状態を示すＡＦ評価値を生成する。ＡＦ処理回路１４においては、入力されたデジタル画像信号を受けて、画像データの高周波成分をハイパスフィルター（ＨＰＦ）等を介して抽出し、累積加算等の演算処理を行うことで、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。具体的には、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ー（ＨＰＦ）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領域は中央部分あるいは画面上の任意の部分の一箇所である場合や、中央部分あるいは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、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ＡＦ処理回路１４は、ＡＦ処理を行う過程において、センサー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っている。
【００２１】
顔検出回路３６においては、Ａ／Ｄ変換回路７から入力されたデジタル画像信号を受けて、目、眉などの顔を特徴付ける部分を画像上で探索し、人物の顔の画像上での位置を求める。更に顔の大きさや傾きなどを、顔を特徴付ける部分の間隔などの位置関係から求める。
【００２２】
一方、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６からは、所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、センサードライバー１７へ出力されており、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。また撮像回路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。更にセンサードライバー１７は、ＴＧ１６のタイミング信号を受け、これに同期してセンサー５を駆動する。
【００２３】
ＣＰＵ１５は、第一モータ駆動回路１８、第ニモータ駆動回路１９、第三モータ駆動回路２０をそれぞれ制御することにより、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を介して、絞り４、フォーカスレンズ群３、ズームレンズ群２を駆動制御する。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一モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の絞り量を適正になるように調整するＡＥ制御を行う。また、ＣＰＵ１５は、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、第ニモータ駆動回路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、操作スイッチ２４のうち不図示のズームスイッチが操作された場合は、これを受けてＣＰＵ１５は、第三モータ駆動回路２０を制御してズーム駆動モータ２３を駆動制御することによりズームレンズ群２を移動させ、撮影光学系の変倍動作（ズーム動作）を行う。
【００２４】
ＥＥＰＲＯＭ２５は、各種制御等を行うプログラムや各種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。２６は電池である。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。スピーカー３０は、音声によるガイダンスや警告などを行う。ＬＥＤ２９は、ＣＰＵ１５の指示に基づき、合焦表示や警告表示などを行う。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るＬＥＤなどの光源で構成される。ＡＦ補助光駆動回路３２は、ＣＰＵ１５の指示に基づきＡＦ補助光発光部３３を駆動する。振れ検出センサー３５は手振れなどを検出し、振れ検出回路３４は振れ検出センサー３５の信号を処理する。
【００２５】
次に、本実施例の撮像装置の実際の撮影動作を図２に示すフローチャートを用いて説明する。なお、本実施例においては、フォーカスレンズ群３を所定位置に駆動しながらＡＦ評価値を取得する動作をスキャン動作と呼ぶ。また、ＡＦ評価値を取得するフォーカスレンズの位置の間隔をスキャン間隔、ＡＦ評価値を取得する位置をスキャンポイント、ＡＦ評価値を取得する数をスキャンポイント数、ＡＦ評価値を取得する範囲をスキャン範囲、合焦位置を検出するための画像信号を取得する領域をＡＦ枠と呼ぶ。
【００２６】
本撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。まずステップＳ２０１において、ＣＰＵ１５は、撮影レンズ鏡筒３１を透過しセンサー５上に結像した像をＬＣＤに画像として表示する。
【００２７】
次いでステップＳ２０２において、レリーズスイッチの状態を確認する。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一ストローク）がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると、次のステップＳ２０３に進み、通常のＡＥ処理が実行される。
【００２８】
続いてステップＳ２０４において、ＡＦ処理回路１４は、複数のＡＦ評価値を取得してその結果から合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理を行う。なおこの処理の詳細については後述する。
【００２９】
ステップＳ２０４で得られたいずれかのＡＦ評価値の信頼性が十分であれば、ステップＳ２０５においてＡＦＯＫ表示を行う。ＡＦＯＫ表示は、ＬＥＤ２９の点灯などにより行うとともに、ＬＣＤ１０上に緑の枠を表示するなどの処理を行う。また、ステップＳ２０４において、全てのＡＦ評価値信号の信頼性が低い場合には、合焦位置の検出は行わずに、ステップＳ２０５に進みＡＦＮＧ表示を行う。これはＬＥＤ２９を点滅表示することなどにより行うと同時にＬＣＤ上に黄色の枠を表示するなどの処理を行う。
【００３０】
ステップＳ２０６において、ＣＰＵ１５は、ＳＷ２（レリーズスイッチの第ニストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになっていたならば、ステップＳ２０７に進み、実際の露光処理を実行する。
【００３１】
ここで、ＡＦ評価値信号の信頼性を評価する方法について説明する。具体的な方法は、特登録４２３５４２２号公報や特登録４１８５７４１号公報に記載されているので、ここでは図３を用いてその概略を説明する。
【００３２】
ＡＦ評価信号は、遠近競合の特殊な場合を除けば、横軸に距離、縦軸にＡＦ評価値をとるとその形は図３に示すような山状になる。そこで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、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判断している。図３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点Ｄ点、Ｅ点を求める。これは、取得点と隣接する点において取得されたＡＦ評価値の差を調べることにより行われる。このチェックは山の頂上（Ａ点）から開始する。山の頂上（Ａ点）とＤ点側（無限遠側）の隣接点とのＡＦ評価値の差を調べ、山の頂上（Ａ点）の方が大きければ傾斜していると判断する。次いで山の頂上（Ａ点）と比較した点とその隣接点のＡＦ評価値の差を調べ、山の頂上（Ａ点）に近い方の点のＡＦ評価値が大きくかつその差が所定値（ＳｌｏｐｅＴｈｒ）以上であれば、傾斜していると判断する。このチェックを隣接する点のＡＦ評価値の大小関係が逆転するか、差が所定値より小さくなるまで続ける。図３ではＤ点とＤ点に隣接する無限遠側の点のＡＦ評価値の差が所定値より小さくなったため、Ｄ点までを一定値以上の傾きで傾斜している部分と判定している。同様にしてＥ点側（至近側）を調べる。図３ではＥ点までが一定値以上の傾きで傾斜している部分と判定している。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を求め、その和ＳＬ１＋ＳＬ２を山の勾配ＳＬとしている。
【００３３】
この様にして求めた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閾値と比較し、全ての条件を満たしたならばＡＦ評価値の信頼性があると判定する。まず、ＡＦ評価値の最大値と最小値の差をその所定値と比較し、所定値より小さい場合は信頼性が低いと判断する。この場合の最大値と最小値はＡＦ評価値全体の最大値と最小値であり、図３の例では最大値はＡ点で取得されたＡＦ評価値であるが、最小値はＥ点での値ではなく、更に至近側の点で取得された値となる。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と比較し、所定値より小さい場合は信頼性が低いと判断する。そして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と比較し、所定値より小さい場合は信頼性が低いと判断する。以上の３つの条件を満たした場合、ＡＦ評価値の信頼性が高いと判定する。
【００３４】
ここで、図２のステップＳ２０４における合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理の概念を、図４を用いて説明する。スキャンＡＦは、センサー５から出力された撮像信号の高周波成分がそれぞれのＢＰＦにおいて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。実際には一度のフォーカスレンズ群３の移動で複数のＢＰＦにおけるデータを取得し処理するが、図４では図を見やすくするため一つのＢＰＦに関する出力波形のみを示すこととする。
【００３５】
ＣＰＵ１５は、第ニモータ駆動回路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４における「Ａ」）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４における「Ｂ」）まで駆動する。そして、フォーカスレンズ群３を駆動しながらＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）を設定された複数のＢＰＦ毎に取得し、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、複数のＢＰＦ毎にそれが最大になる位置（図４における「Ｃ」）を求める。
【００３６】
この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ず、所定ステップ毎に行う。この場合、図４に示すａ１、ａ２、ａ３点においてＡＦ評価値信号を取得することがありうる。このような場合はＡＦ評価値信号が最大値となった点とその前後の点から合焦位置Ｃを計算にて求めている。
【００３７】
次に、図２のステップＳ２０４のスキャンＡＦ処理の詳細について説明する。まず、ＡＦ処理回路１４の出力（ＡＦ評価値信号）について説明する。概略の説明では、「高周波成分をハイパスフィルター（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評価値信号が算出される」と説明したが、透過特性の異なる複数のフィルターが用意されている。また、ナイキスト周波数付近のノイズ成分の除去や高域の信号によるエイリアスを防止するためバンドパスフィルター（ＢＰＦ）を構成し、高域側の輪郭成分量等に対応するＡＦ評価値信号を算出している。
【００３８】
次に、ＢＰＦの設定方法と合焦位置の求め方について説明する。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。よって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ーを用いて、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と、例えば図５に示すようになる。
【００３９】
図５には、ナイキスト周波数の６．７％、１３．３％、１６．７％、２６．７％、５０％、８０％でフィルターの透過率が最大となるような特性を持つＢＰＦにおけるフォーカス位置とベストピント位置（合焦位置）の関係を示す。フィルター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。図５では、ＢＰＦの透過率が最大となる周波数が高くなるほど、右側（すなわちピントとしては近いものにピントを合わせる側）にＡＦ評価値が最大になる位置が分布している。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ため、必ず図５の様になるとは限らない。逆の特性になる場合もあれば、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、その量は、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。
【００４０】
自動焦点調整動作を行う場合は、なるべく高い周波数においてフィルター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。それにより、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が混在する被写体を撮影した場合、空間周波数の低い被写体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は僅かなずれでも像がボケていると感じやすいからである。
【００４１】
しかし、フィルターの透過率が最大となるＢＰＦを用いて高い周波数におけるＡＦ評価値が最大になる位置を求めようとしても、以下のような理由により十分なＡＦ評価値信号の信頼性が得られず、ＡＦ評価値が最大になる位置を求めることができない場合がある。
（１）センサーから高速で信号を読み出すために読み出し時に画素加算を行い実際の画素数より読み出し画素数を減らすことにより、加算を行わない際に存在する被写体の高い周波数成分が失われる。
（２）高域の信号にはセンサーや回路系において重畳されるノイズが含まれているため、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。
（３）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。
（４）被写体の端部があれば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は高い周波数成分自体が存在しないこともある。
【００４２】
（２）〜（４）は撮影時の状況によっては生じない可能性があるが、（１）はＡＦに要する時間を短縮する際には必要な要件であるため、必ず生じてしまう。最近の撮像素子においては水平・垂直方向にそれぞれ３画素加算を行い読み出すものが主流のため、ＡＦ時に得られる高域成分は、撮影時のナイキスト周波数の３３．３％以下のものしか得られない。一方、ベストピント位置（合焦位置）として撮影時のナイキスト周波数の５０％〜８０％のピント位置を要求されるため、このままではピントを合わせることが出来ない。
【００４３】
そのため、背景技術の特許文献１のように、比較的低い周波数においてフィルター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。しかしこの方法には、フォーカスレンズの特性情報により決まる所定の量に個体差・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は十分な合焦精度を得ることができなかった。
【００４４】
そこで、本発明においては、まずは水平画素加算を行う高速で読み出し可能な読み出しモードを用いて比較的粗い間隔でスキャンを行い、低域から高域まで複数のＢＰＦでＡＦ評価値の取得を行う。各々のＡＦ評価値からその値が最大となるフォーカスレンズ位置を求めるとともに各々の信頼性を評価する。各々のＡＦ評価値及びその信頼性から水平非加算の読み出しモードでのＡＦが可能かを判断し、可能と判断された場合は水平非加算の読み出しモードで比較的細かい間隔で詳細スキャンを行い、低域から高域まで複数のＢＰＦにおけるＡＦ評価値の取得を行う。そして、各々のＡＦ評価値からその値が最大となるフォーカスレンズ位置を求めると同時に各々の信頼性を評価し、最高域の信頼性が高い場合はその結果得られたＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を選択し、合焦位置とする。水平非加算の読み出しモードで詳細スキャンの結果、最高域の信頼性が低い場合は、信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦの結果にＢＰ補正量（ベストピント補正量）を加味した位置を合焦位置とする。
【００４５】
また、比較的粗い間隔のスキャンの結果から水平非加算の読み出しモードでのＡＦが不可能と判断された場合は、水平加算の読み出しモードで比較的細かい間隔で詳細スキャンを行い、低域から高域まで複数のＢＰＦにおけるＡＦ評価値の取得を行う。その結果得られた信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち、最も高域に設定されたＢＰＦにより得られたＡＦ評価値によるフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め、それにＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とする。
【００４６】
ここで、ＢＰ補正量とは、空間周波数の違いによる結像位置の差を補正し空間周波数の高い被写体に対して合焦させるための補正量である。フォーカスレンズの特性情報により、高い空間周波数の被写体と低い周波数の被写体の結像位置が異なることがある。この場合は空間周波数の高い被写体に対してピントを合わせれば、様々空間周波数を持つ被写体全体に合焦させることができる。なぜなら、空間周波数の高い被写体は少しのピント位置のずれでもぼけたと感じるが、空間周波数の低い被写体の場合は多少ずれてもぼけたと感じないからである。よってＡＦ評価値の取得が低域の周波数帯になる場合は最終的なフォーカスレンズ制御位置の補正が必要となる。具体的には、ＡＦ評価値の取得に用いた周波数帯における結像位置と高域の周波数帯の結像位置の差をＢＰ補正量として持ち、取得されたＡＦ評価値のピーク位置にこのＢＰ補正量を加えた位置を合焦位置とし、フォーカスレンズを制御する。
【００４７】
このＢＰ補正量は撮影レンズ鏡筒の特性によって決まるため、ＢＰＦの透過率が最大となる周波数が異なると異なることが一般的であり、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毎に撮影レンズ鏡筒の焦点距離や撮影距離に応じた補正量をデータとして不図示のメモリーに記録している。例えば、ＢＰＦの設定は、入力信号に対して１０％、２０％、４０％、５０％、水平３画素加算の場合は、３．３％、６．７％、１３．３％、１６．７％にその透過率のピークがあるようなＢＰＦを選択するようにする。
【００４８】
次いで具体的な動作手順について、図６を用いて説明する。スキャンＡＦの処理が開始されると、まずステップＳ６０１において、撮影時の照度が所定の照度より明るいかどうかを確認する。所定の照度より暗い場合（第２の照度）はステップＳ６２０へ、明るい場合（第１の照度）はステップＳ６０２へ進む。この所定の照度は非加算読み出しにおいてＡＦ評価値のピークを検出するのに十分な信号が得られる明るさとすれば良い。この判定にはＡＥ処理回路１３の出力を用いる。
【００４９】
上述のように、低照度では高域の信号にはセンサーや回路系において重畳されるノイズが含まれ偽の信号を発生させることがあるため、偽の信号が生じない十分な信号が得られる照度がない場合は、非加算読み出しにおいてＡＦ評価値のピークを検出できない可能性が高い。よって、低照度の場合は、非加算読み出しを用いない（制限する）処理を行うため、ステップＳ６２０へ進む。
【００５０】
ステップＳ６２０では、センサーの読み出しモードを変更する。ＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードから、低照度時にスキャンＡＦを行うための読み出しモードに変更する。この読み出しモードは低照度時においても出力信号のＳＮ比が高くなるように画素加算を行い、読み出しライン数を多くしている。例えば、ＬＣＤ表示用の約３０ｆｐｓ、水平３画素垂直２画素加算、読み出しライン数３４７ラインの読み出しモードから、低照度時にスキャンＡＦ用の３０ｆｐｓ、水平３画素垂直３画素加算、読み出しライン数１０１８ラインの読み出しモードに変更する。それに伴い必要ならセンサーの駆動周波数も変更する。
【００５１】
一方、ステップＳ６０２では、ＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードから、高速の読み出しモードに変更する。例えば、ＬＣＤ表示用の約３０ｆｐｓの読み出しモードから、高速スキャンＡＦ用の１２０ｆｐｓの読み出しモードに変更する。それに伴い必要であればセンサーの駆動周波数も変更する。
【００５２】
次に、ステップＳ６０３で被写体のコントラストを判定し、コントラストが高ければステップＳ６０４へ、コントラストが低ければステップＳ６２１へ進む。コントラストが低い場合は、ＡＦ評価値を生成するための信号量が減るため、低照度の場合と同様に高域の信号にはセンサーや回路系において重畳されるノイズが相対的に増え、偽の信号を発生させることがある。この場合は非加算読み出しにおいてＡＦ評価値のピークを検出できない可能性が高い。よって非加算読み出しを用いない処理を行うため、ステップＳ６２１へ進む。このコントラストの判定には、ＡＦ処理回路１４で求められる評価値のうち、ＡＦ枠内のライン毎にハイパスフィルター（ＨＰＦ）処理を施す前の信号値の最大値と最小値の差を求め、その中で最大のものを抽出した値を用いることにする。コントラストの高低は、上記信号値の最大値と最小値の差が所定の値より高いか否かで判定する。
【００５３】
ステップＳ６０４では、第一スキャン（第１のスキャン動作）を行う。第一スキャンは水平加算の読み出しモード（第１のモード）で行う。このスキャンにおいては、スキャン間隔は、高速に非加算の読み出しでスキャンを行う際のスキャン範囲を確定するのに十分なＡＦ評価値を得るための間隔とする。例えば、開放Ｆ値における焦点深度の５倍（以下５深度と称す）以上１５倍（以下１５深度と称す）以下のフォーカスレンズ群３駆動機構の最高速で達成できる間隔とする。この際は加減速駆動を行ってもよい。スキャン間隔が１５深度を超える場合は、第一スキャンで得たＡＦ評価値から求めたＡＦ評価値のピーク位置の誤差が大きくなり、非加算の読み出しでのスキャン範囲が広くなり高速化が達成できない可能性がある。逆にスキャン間隔が５深度未満の場合は、この第一スキャンの時間が長くなってしまう。
【００５４】
スキャン間隔が決定されたら、ＣＰＵ１５は、まず第ニモータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御することで、フォーカスレンズ群３を図４「Ａ」へ最高速で駆動する。ついで、図４「Ａ」から「Ｂ」へフォーカスレンズ群３を駆動し、上記のようにして定めた所定のスキャン間隔で設定された複数のＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得する。そして取得されたＡＦ評価値からＢＰＦ毎にそれが最大になる位置（図４における「Ｃ」）及びその信頼性を求める。
【００５５】
そして、ステップＳ６０５において、第一スキャン結果から水平非加算の読み出しモード（第２のモード）でのＡＦが可能かを判断し、可能と判断された場合はステップＳ６０６からステップＳ６０７へ、可能と判断されなかった場合はステップＳ６３０へ進む。
【００５６】
水平非加算の読み出しモードでのＡＦ（第二スキャン）が可能か否かの判断は以下のように行う。第一スキャンにおけるＢＰＦの設定は、その透過率がピークとなる周波数が比較的高域に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数と、第二スキャンにおいて比較的低域側に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数が略一致するようになされている。例えば、第一スキャンにおいて、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１０％、２０％、４０％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、水平３画素加算の場合は、３．３％、６．７％、１３．３％、１６．７％にその透過率のピークがあるような設定となる。そして第二スキャンにおいて、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１３％、１７％、３３％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、第一スキャンの高域側の２つのＢＰＦと、第二スキャンの低域側の２つのＢＰＦの透過率がピークとなる周波数は略一致する。このようにＢＰＦを設定しておき、各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値とその信頼性から第二スキャンが可能かを判断する。
【００５７】
まず、第一スキャン高域側の２つのＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性がともに所定値より高いことが条件になる。この信頼性が低い場合は、この帯域における被写体からの信号成分が少ないことを表わしている。第二スキャンではこの高域側と同等もしくはそれより高域の信号を用いてＡＦ評価値を生成するので、第二スキャンの各ＢＰＦから得られるＡＦ評価値からは高い信頼性が得られないことになり、合焦位置を求めることができない。
【００５８】
更に第二スキャンを行うためには、第一スキャン高域側のＡＦ評価値出力が第一スキャン低域側の出力より高いことが必要となる。高域側の出力の方が高いということは、第一スキャンの高域側の周波数に対応する被写体があることを示す。この被写体は更に高い周波数を含んでいる可能性があるので、第二スキャンを行い、高域の周波数被写体に対するＡＦ評価値のピークから合焦位置を求めることは有意義である。少なくとも第二スキャンにおける低域側の周波数に対応する被写体は存在するので、第二スキャンで信頼性の高いＡＦ評価値を得ることができる。
【００５９】
逆に、低域側の出力が高い場合は、高域側のＢＰＦで求めたＡＦ評価値の信頼性が高くとも、低域の周波数に対応する被写体が支配的な事を示している。この場合は第二スキャンの高域側のＢＰＦで得られるＡＦ評価値の信頼性が高いことは期待できず、第二スキャンを行った場合は低域側のＢＰＦで得られるＡＦ評価値を用いて合焦位置を求めることになる。この場合は、第二スキャンを行うことで、読み出しモード切り替えの時間的ロスが生じ、読み出しレートが第一スキャンで用いるモードより遅くなる等のデメリットがあるため、第二スキャンは行わない。
【００６０】
ステップＳ６０６で第二スキャンが可能と判断された場合は、ステップＳ６０７において、センサーの読み出しモードを変更する。第一スキャンＡＦで用いた高速の読み出しモードから、高域の周波数に対応する被写体の合焦位置を求めるための水平非加算の読み出しモードに変更する。例えば、水平非加算の３０ｆｐｓの読み出しモードに変更する。同時に、センサー読み出しモード変更に伴う露出の変更を行う。第一スキャンにおいて水平３画素加算の読み出しモードを用い、その際の垂直画素加算素が１画素（非加算）の場合は合計３画素を加算していたことになる。第二スキャンでの水平非加算の読み出しモードの垂直加算数が１画素（非加算）の場合は合計加算数が１画素なので、第二スキャンでは第一スキャンに比べて３倍の露光量が必要となる。
【００６１】
そこで、図７のプログラム線図に従い露出を変更する。プログラム線図は、その上限が絞り４の最小径、電子シャッターの最速値で適正となる輝度である。この輝度はセンサーの感度によるが、水平非加算の読み出しモードの感度をＩＳＯ１００相当、絞り４の最小径＝Ｆ８、電子シャッターの最速値＝１／２０００秒、とするとＬｖ１７となる。これがプログラム線図の追従限界となる。よってＬｖ１７以上では露出はＡｖ＝Ｆ８（Ａｖ値＝６）、Ｔｖ＝１／２０００秒（Ｔｖ値＝１１）となる。このポイントから輝度が下がるごとに開放絞りまでＡｖ値を減じていく。開放絞りに達したならば、輝度が下がるにつれＴｖ値を減じていく。そしてシャッター速度の下限（非加算読み出しの場合はＴｖ値＝５＝１／３０秒）に達した時点からはデジタルゲインを掛けていく。但しこのゲイン量にも限度を設けている。
【００６２】
水平加算の読み出しモードの場合も同様であるが、加算して感度が上がっている分、同じ輝度においての適正露出になるＴｖ値・Ａｖ値・ゲイン量が異なる。例えば、水平３画素加算読み出しの場合は非加算読み出しの３倍の感度になるので非加算読み出しの感度がＩＳＯ１００相当なら、ＩＳＯ３００相当となる。よってプログラム線図の追従限界がＬｖ＝１５．４１（＝１７−ＬＯＧ２（３００／１００））となる。また、感度が上がっている分ＳＮ比の向上が見込めるので、Ｔｖ値が大きい（シャッター速度が速い）時点でゲインを掛けるようにしている。例えば、Ｔｖ値＝７（＝１／１２０秒）でゲインをかけ始め、最大ゲイン量の半分（例えば２．５段）掛けた時点から再びＴｖ値を減じていく。そしてシャッター速度の下限（Ｔｖ値＝５＝１／３０秒）に達した時点からはデジタルゲインを掛けていく。
【００６３】
露出の変更はこの感度差を考慮して行う。水平３画素加算の読み出しモードから水平非加算の読み出しモードに変更した場合は、より多くの露光を必要とするので、Ｔｖ値・Ａｖ値のいずれかを減ずるか、ゲインを感度差分掛けることになる。もしＴｖ値が上限値になる輝度の場合は、Ａｖ値を１．５９減ずる。変更前のＡｖ値がＡｖ０の場合はＡｖ０−１．５９にＡｖ値を変更する。但し、Ａｖ値が開放Ｆ値に達した場合は、残りの変更量はＴｖ値にて行う。Ａｖ０−１で開放Ｆ値に達したならば、Ｔｖ値を−０．５９する。Ａｖ値が開放Ｆ値でゲインが掛かっていない場合は、Ｔｖ値を１．５９減ずる。但し、Ｔｖ値が下限に達した場合は、残りの変更量はゲインにて行う。１段Ｔｖ値を下げた時点で下限に達したならば、ゲインを１．５倍掛ける。ゲインが掛かっている状態の輝度の場合は、ゲイン量を３倍にし、更にゲインを掛ける。但しゲイン量の限度に達した場合は、それ以上ゲインは掛けない。
【００６４】
また、水平加算読み出しと水平非加算読み出しでゲインを掛けるＴｖ値を異ならせている輝度の場合は、Ａｖ値は開放Ｆ値のまま変わらないが、Ｔｖ値とゲインを変えることになる。例えば、Ａｖ値＝３（Ｆ２．８）、Ｔｖ値＝７（＝１／１２０秒）、ゲイン＝３段（８倍）の場合、Ａｖ値＝３（Ｆ２．８）、Ｔｖ値＝５（＝１／３０秒）、ゲイン＝２．５９段（約６倍）に変更する（図８参照）。
【００６５】
ＣＭＯＳセンサーの場合、読み出し速度を速くするために画素加算ではなく複数画素の平均を取り、水平方向の出力画素数を減らす場合がある。今は説明を分かりやすくするために、画素平均をとる読み出しモードを水平加算読み出しモード、画素平均をとらない読み出しモードを水平非加算読み出しモードと称することにする。また高域の周波数の情報が失われることは同じである。この場合は必要となる露光量は変わらないが、信号の生成に関わる画素数が減ることでＳＮ比の低下が懸念される。そこで、非加算読み出しの場合はＴｖ値がより小さく（シャッター速度が遅く）なってからゲインを掛けるようにしている。例えば、水平加算読み出しはＴｖ値＝７（＝１／１２０秒）でゲインをかけ始め、最大ゲイン量の半分（例えば２．５段）掛けた時点から再びＴｖ値を減じていく。そしてシャッター速度の下限（Ｔｖ値＝５＝１／３０秒）に達した時点からはデジタルゲインを掛けていく。水平非加算読み出の場合はＴｖ値＝５＝１／３０秒に達した時点からはデジタルゲインを掛けていく。
【００６６】
次に、ステップＳ６０８において、第二スキャン（第２のスキャン動作）を行って得られたＡＦ評価値から合焦位置を求める。第二スキャン間隔は、５深度以下の適当な間隔に設定される。ここでは第二スキャンが可能と判断されているため、高域の２つのＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性がともに高いので、第一スキャンで設定された最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が最大になる位置が求められている。そこで、この最大値と最大値に隣接するスキャンポイントにおける最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値の差からスキャン間隔を求める。
【００６７】
最大値をＡＦ枠内のライン数で正規化した値をｄ［ｉ］、隣接するスキャンポイントでのＡＦ評価値をＡＦ枠内のライン数で正規化した値をｄ［ｉ−１］、ｄ［ｉ＋１］、ＡＦ枠内のライン毎にＢＰＦ処理を施す前の信号値の最大値と最小値の差を求め、その中で最大のものを抽出した値をＭＭとする。
Δ＝ｍａｘ（ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ−１］、ｄ［ｉ］−ｄ［ｉ＋１］）÷ＭＭ（但しｍａｘ（ａ，ｂ）はａ，ｂの最大値を選択する関数）を求める。この値は、ＡＦ評価値のピーク位置付近の勾配を被写体のコントラストで正規化した値である。この値が大きいということは、ピーク位置付近のみにＡＦ評価値がある程度の値を示し、そこから離れたスキャンポイントではＡＦ評価値の値が非常に小さいことを示している。これは空間周波数の高い被写体が支配的であることを示している。逆にこの値が小さい場合はピーク位置から離れたスキャンポイントでもＡＦ評価値の値がある程度あることを示している。これは空間周波数の低い被写体が存在することを示している。
【００６８】
そこで、Δの値が大きいほどスキャン間隔を細かく設定するようにする。例えば、以下のように設定する。
Δ＞Δ１．５：開放深度（１深度）
１．５≧Δ＞１：開放深度の２倍（２深度）
１≧Δ＞０．５：開放深度の３倍（５深度）
０．５≧Δ：開放深度の５倍（５深度）
スキャン範囲は、第一スキャンで設定された最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が最大になる位置を求める際の誤差、ＡＦ評価値を求める際に用いるＢＰＦの周波数特性の違いからくるＡＦ評価値のピーク位置のずれを考慮して決める。ピーク位置を求める際の誤差は主に第一スキャンのスキャン間隔で決まる。誤差はスキャン間隔の半分程度である。もし１０深度間隔でスキャンしているのであれば、５深度程度を見込めば良い。ＢＰＦの周波数特性の違いからくるＡＦ評価値のピーク位置のずれは、撮影レンズ鏡筒３１の光学特性による。設計上の公差から、第一スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置と、第二スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置の差を求めることで得られる。この量は同じ設計の鏡筒でも製造上の誤差によって光学特性は異なるので、撮影レンズ鏡筒３１を構成する各光学要素の製造上の誤差と設計値を基にシミュレーションによって求められる。設計値通りに製造された場合に対して、各光学要素がこの差が繰り出し側に変位する側に誤差を持った場合と、繰り込み側に変位する側に誤差を持った場合をシミュレーションすれば良い。
【００６９】
例えば、設計値通りに撮影レンズ鏡筒３１が製造された場合に、第一スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置に対して第二スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置が繰り込み側にＸ変位する場合である。各光学要素が全て繰り出し側に変位する側に誤差を持った場合は繰り出し側にＸ―α第二スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置が変位することになる。各光学要素が全て繰り込み側に変位する側に誤差を持った場合は繰り出し側にＸ＋Β第二スキャンの最高域のＢＰＦにおけるＡＦ評価値のピーク位置が変位することになる。
【００７０】
この場合のスキャン範囲は、第一スキャンで設定された最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が最大になる位置Ｐに対して、Ｐ−Ｘ−βからＰ−Ｘ−αの範囲に、第二スキャンで設定された最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が最大になる位置は分布することになる。
この様にして求められる２つの要因に、ＡＦ評価値のピーク位置を求めるために必要なスキャン分を加えてスキャン範囲とする。すなわち、
Ｐ−Ｘ−β−第一スキャンのスキャン間隔の２分の１−第二スキャンのスキャン間隔
から
Ｐ−Ｘ−α＋第一スキャンのスキャン間隔の２分の１＋第二スキャンのスキャン間隔
をスキャン範囲とする。
【００７１】
また、ＢＰＦの設定は、高域の被写体の合焦位置を検出するに十分な高域に透過率のピークがあり、かつ高域の被写体のコントラストが不足していても信頼性の高いＡＦ評価値が得られるように設定する。例えば、入力信号に対して１０％、２０％、４０％、５０％にその透過率のピークがあるようなＢＰＦを選択するようにすれば良い。
【００７２】
上記のスキャン間隔・スキャン範囲・ＢＰＦの設定により、フォーカスレンズ群３を制御してＡＦ評価値を取得し、各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高いＢＰＦで得られたＡＦ評価値毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。最高域の信頼性が高い場合はその結果得られたＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。最高域の信頼性が低い場合は、信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め、その値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【００７３】
ここで、ステップＳ６２１以降の処理について説明する。低照度もしくは被写体のコントラストが低いと判定された場合はステップＳ６２１〜Ｓ６２２の処理（第四スキャン）が行われる。ステップＳ６２１では、スキャン間隔を開放深度の５倍（５深度）程度、スキャン範囲は第一スキャンと同じ（図４「Ａ」から「Ｂ」）、ＢＰＦの設定は第一スキャンと同じに設定し、フォーカスレンズ群３を制御してスキャンＡＦを行い、各ＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得する。そして各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高いＢＰＦで得られたＡＦ評価値毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。そしてステップＳ６２２で信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を選択する。選択したピーク位値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【００７４】
ここでステップＳ６３０以降の処理について説明する。第二スキャンが不可能と判断された場合はステップＳ６３０〜Ｓ６３１の処理（第三スキャン）が行われる。ステップＳ６３０では、第一スキャンでいずれかのＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高い場合は、スキャン間隔を開放深度の５倍（５深度）程度に、ＢＰＦは第一スキャンと同じに設定する。また、スキャン範囲は第一スキャンの結果得られたＡＦ評価値のうち信頼性が高い最も高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値のピーク位置Ｐ１を中心にその前後に設定する。具体的には、ピーク位置Ｐ１を中心に、その前後に第一スキャンで設定された最高域のＢＰＦで得られたＡＦ評価値が最大になる位置を求める際の誤差Ｅ１と第三スキャンのスキャン間隔Ｒ３を加えて設定する。すなわちスキャン範囲はＰ−Ｅ１−Ｒ３〜Ｐ＋Ｅ１＋Ｒ３となる。第一スキャンでいずれかのＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が全て低い場合は、スキャン間隔を開放深度の５倍（５深度）程度に、ＢＰＦは第一スキャンと同じに設定する。またスキャン範囲第一スキャンと同じ（図４「Ａ」から「Ｂ」）、に設定する。
【００７５】
そしてフォーカスレンズ群３を制御してスキャンＡＦを行い、各ＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得し、各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高いＢＰＦで得られたＡＦ評価値毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。そしてステップＳ６３１で信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を選択する。選択したピーク位値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【００７６】
実施例１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にも適用可能である。
【００７７】
（実施例２）
実施例２は、水平画素非加算の読み出しモードが水平加算モードと同等とみなせる程度高速（例えば、６０ｆｐｓ〜１２０ｆｐｓ）の場合の実施形態である。
【００７８】
実際の撮影動作を図９に示すフローチャートを用いて説明する。なお、実施例１と同じ動作を行う部分は同じ番号を付け詳細な説明は割愛する。
【００７９】
本撮像装置１の主電源スイッチがオン状態であり、かつ撮像装置の動作モードが撮影（録画）モードにあるときは、撮影処理シーケンスが実行される。図９のステップＳ９０１においてＬＣＤ表示をした後、ステップＳ９０２において、ＡＥ処理を実行し被写体の輝度を測定し、ＡＦ評価値を取得する際の露出を適にする。
【００８０】
次いでステップＳ９０３において、ＡＦ評価値を取得する。なおステップＳ９０４でＳＷ１がオンと判定されるまではセンサーの読み出しモードはＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードであり、例えば読み出し速度が約３０ｆｐｓ、水平３画素垂直２画素加算の読み出しモードに設定されている。このステップＳ９０３で取得したＡＦ評価値を用いて、ステップＳ９０６のスキャンＡＦ処理で用いる読み出しモードやＢＰＦを決定する。
【００８１】
ステップＳ９０４で、ＳＷ１（レリーズスイッチの第一ストローク）がオン状態になったことをＣＰＵ１５が確認すると、Ｓ９０５にて通常のＡＥ処理を実行する。その後、ステップＳ９０６において複数のＡＦ評価値を取得し、その結果から合焦位置を検出するためのスキャンＡＦ処理を行う。なおこの処理の詳細については後述する。
【００８２】
ステップＳ９０６で得られたいずれかのＡＦ評価値の信頼性が十分であれば、ステップＳ９０７においてＡＦＯＫ表示を、全てのＡＦ評価値信号の信頼性が低い場合には、合焦位置の検出は行わずに、ステップＳ９０７においてＡＦＮＧ表示を行う。
【００８３】
ＣＰＵ１５は、ステップＳ９０８において、ＳＷ２（レリーズスイッチの第ニストローク）の確認を行い、ＳＷ２がオンになっていたならば、ステップＳ９０９に進み、実際の露光処理を実行する。
【００８４】
ここで、ステップＳ９０６のスキャンＡＦ処理の詳細について説明する。本実施例においては、ＳＷ１前に取得した複数のＡＦ評価値及びその信頼性から水平非加算の読み出しモードでのＡＦが可能かを判断し、可能と判断された場合は水平非加算の読み出しモードでスキャンを行い、低域から高域まで複数のＢＰＦにおけるＡＦ評価値の取得を行う。そして、各々のＡＦ評価値からその値が最大となるフォーカスレンズ位置を求めると同時に各々の信頼性を評価し、最高域の信頼性が高い場合はその結果得られたＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を選択し、合焦位置とする。水平非加算の読み出しモードでのスキャンの結果、最高域の信頼性が低い場合は、信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦの結果にＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とする。また、比較的粗い間隔のスキャンの結果から水平非加算の読み出しモードでのＡＦが不可能と判断された場合は、水平加算の読み出しモードでスキャンを行い、低域から高域まで複数のＢＰＦにおけるＡＦ評価値の取得を行う。その結果得られた信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち、最も高域に設定されたＢＰＦにより得られたＡＦ評価値によるフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め、それにＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とする。
【００８５】
ステップＳ９０３、Ｓ９０６におけるＢＰＦの設定は、次のようになされている。ステップＳ９０３のＡＦ評価値取得時の透過率がピークとなる周波数が比較的高域に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数と、ステップＳ９０６のスキャンにおいて比較的低域側に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数が略一致するようになされている。ここで、ステップＳ９０６のスキャンＡＦは水平非加算の読み出しモードで行われる。例えば、ステップＳ９０３のＡＦ評価値の取得において、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１０％、２０％、４０％、５０％に透過率のピークとなるように設定する。そうすれば、ＬＣＤ表示中の読み出しモードが水平３画素加算の場合は、３．３％、６．７％、１３．３％、１６．７％にその透過率のピークがあるような設定となる。そしてステップＳ９０６のスキャンにおいて、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１３％、１７％、３３％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、前者のスキャンの高域側の２つのＢＰＦと、後者のスキャンの低域側の２つのＢＰＦの透過率がピークとなる周波数は略一致する。
【００８６】
次に、具体的な動作手順について、図１０を用いて説明する。スキャンＡＦの処理が開始されると、まずステップＳ１００１において、撮影時の照度を確認する。所定の照度より暗い場合は、ステップＳ１００７へ、明るい場合はステップＳ１００２に進む。この所定の照度は非加算読み出しにおいてＡＦ評価値のピークを検出するのに十分な信号が得られる明るさとする。この判定にはステップＳ９０５におけるＡＥ処理回路１３の出力を用いる。
【００８７】
ステップＳ１００７では、センサーの読み出しモードを変更する。ＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードから、低照度時にスキャンＡＦを行うための読み出しモードに変更する。この読み出しモードは低照度時においても出力信号のＳＮ比が高くなるように画素加算を行い、読み出しライン数を多くしている。例えば、ＬＣＤ表示用の約３０ｆｐｓ、水平３画素垂直２画素加算、読み出しライン数３４７ラインの読み出しモードから、低照度時にスキャンＡＦ用の３０ｆｐｓ、水平３画素垂直３画素加算、読み出しライン数１０１８ラインの読み出しモードに変更する。それに伴い必要ならセンサーの駆動周波数も変更する。同時に、センサー読み出しモード変更に伴う露出の変更を、図７に示した加算読み出しモード用の線図に従い行う。
【００８８】
次いで、ステップＳ１００２で被写体のコントラストを判定し、コントラストが高ければステップＳ１００３へ、コントラストが低ければステップＳ１０１０へ進む。コントラストが低い場合は、ＡＦ評価値を生成するための信号量が減るため、低照度の場合と同様に高域の信号にはセンサーや回路系において重畳されるノイズが相対的に増え、偽の信号を発生させることがある。この場合は非加算読み出しにおいてＡＦ評価値のピークを検出できない可能性が高い。よって非加算読み出しを用いない処理を行うため、ステップＳ１０１０へ進む。このコントラストの判定には、ステップＳ９０３におけるＡＦ処理回路１４で求められる評価値のうち、ＡＦ枠内のライン毎にハイパスフィルター（ＨＰＦ）処理を施す前の信号値の最大値と最小値の差を求め、その中で最大のものを抽出した値を用いる。
【００８９】
ステップＳ１００３では、非加算スキャン（第五スキャン）が可能か否かの判定を行い、可能ならばステップＳ１００４へ、不可能ならステップＳ１０１０へ進む。この第五スキャンが可能か否かの判定は、ステップＳ９０３で取得したＡＦ評価値を用いて行う。ステップＳ９０３では、非加算スキャンの低域側の２つのＢＰＦと自身の高域側の２つのＢＰＦの透過率がピークとなる周波数は略一致するように設定されている。そこで、高域側の２つのＢＰＦの出力が低域側の２つのＢＰＦの出力より高いことが条件になる。但し、合焦位置から大きく外れている場合は、高域のＢＰＦの出力は高域側の周波数に対応する被写体が存在しても非常に小さくなる。そのため、ステップＳ９０３においては、ＳＷ１前にフォーカスレンズ群３を駆動し複数の位置でＡＦ評価値を取得し、その最大値を判定する際の数値として使用する。なおＳＷ１オンのタイミングが早く、十分にフォーカスレンズ群３を駆動する範囲が確保できなかった場合は、第五スキャン可能と判断するものとする。例えば全スキャン範囲の３分２未満しかフォーカスレンズ群３が駆動されていない場合は、第五スキャン可能と判断するものとする。
【００９０】
ステップＳ１０１０では、センサーの読み出しモードを変更する。ＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードから、スキャンＡＦを行うための高速の読み出しモードに変更する。例えば、ＬＣＤ表示用の約３０ｆｐｓの読み出しモードから、高速スキャンＡＦ用の１２０ｆｐｓの読み出しモードに変更する。それに伴い必要ならセンサーの駆動周波数も変更する。同時に、センサー読み出しモード変更に伴う露出の変更を、図７に示した加算読み出しモード用に線図に従い行う。
【００９１】
ステップＳ１００４でも、センサーの読み出しモードを変更する。ＬＣＤ表示用の消費電力を考慮した読み出しモードから、非加算スキャンＡＦを行うための非加算で比較的高速の読み出しモードに変更する。例えば、ＬＣＤ表示用の約３０ｆｐｓの読み出しモードから、非加算スキャンＡＦ用の６０〜１２０ｆｐｓの読み出しモードに変更する。それに伴い必要ならセンサーの駆動周波数も変更する。同時に、センサー読み出しモード変更に伴う露出の変更を、図７に示した非加算読み出しモード用に線図に従い行う。
【００９２】
ステップＳ１００５では、第五スキャンＡＦを行う。このスキャンでは、スキャン間隔は開放深度の５倍（５深度）程度に、スキャン範囲は設定された撮影モードにおける合焦位置をすべき全範囲（図４「Ａ」から「Ｂ」）に設定する。ＢＰＦの設定は、低域側の２つがステップＳ９０２におけるＡＦ評価値取得時の高域側の２つのＢＰＦと透過率のピークを略一致させ、高域は高域側の周波数に対応する被写体の合焦位置を検出するのに十分高域に透過率のピークを持つ特性に設定する。例えば、ステップＳ９０２のＡＦ評価値の取得において、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１０％、２０％、４０％、５０％に透過率のピークとなるように設定する。そうすれば、ＬＣＤ表示中の読み出しモードが水平３画素加算の場合は、３．３％、６．７％、１３．３％、１６．７％にその透過率のピークがあるような設定となる。そこで、ＢＰＦの設定を入力信号に対して１３％、１７％、３３％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、前者のスキャンの高域側の２つのＢＰＦと、後者のスキャンの低域側の２つのＢＰＦの透過率がピークとなる周波数は略一致する。そして５０％に透過率のピークのあるＢＰＦを設定することで高域側の周波数に対応する被写体の合焦位置を検出することが可能になる。
【００９３】
上記の設定でフォーカスレンズ群３を制御してスキャンＡＦを行い、ＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得する。そして取得されたＡＦ評価値からＢＰＦ毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。最高域の信頼性が高い場合は、その結果得られたＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。最高域の信頼性が低い場合は、信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め、その値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【００９４】
更に、ステップＳ１００６において、第五スキャン結果の信頼性判定を行う。全てのＢＰＦにおける信頼性が低かった場合は、水平非加算読み出しモードによるスキャンにより合焦位置を検出することが不可能であったが、水平加算の読み出しモードによるスキャンでは合焦位置を検出できる可能性がある。なぜなら、次のような理由による。
（Ａ）高域の信号にはセンサーや回路系において重畳されるノイズが含まれているため、偽の信号が発生した。
（Ｂ）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た。
（Ｃ）高域側の周波数に対応する被写体が存在すると誤判定した結果、被写体に高域の空間周波数成分が存在しない。
【００９５】
これらの理由により、更に低域のＢＰＦでＡＦ評価値を取得すれば、合焦位置を検出できる可能性がある。
【００９６】
そこで、すべてのＢＰＦから得られたＡＦ評価値の中で最も信頼性の高いものについて、その信頼性の数値が、信頼性が高いとされる閾値の何割かを調べる。その結果得られた値が所定値以上の場合は、そのＢＰＦで得られたＡＦ評価値のピーク付近に、水平加算読み出しモードによるスキャンで得られたＡＦ評価値のピーク位置が存在する可能性が高い。逆に所定値未満の場合は、水平加算読み出しモードによるスキャンで得られたＡＦ評価値のピーク位置の推定は不可能である。この所定値は、信頼性が高いとする閾値の７割程度に設定すれば良い。
【００９７】
そこで、信頼性の数値が所定値以上の場合は、ステップＳ１０１２における第六スキャンのスキャン範囲を、第五スキャンで検出したピーク位置付近の周辺に限定する。その値はピーク位置の前後に第六スキャンのスキャン間隔の２〜３倍程度を加えれば良い。逆に信頼性が所定値未満の場合は、スキャン範囲は設定された撮影モードにおける合焦位置をすべき全範囲（図４「Ａ」から「Ｂ」）とする。
【００９８】
ステップＳ１００６において、第五スキャン結果の信頼性が低いと判定された場合は、ステップＳ１００６からステップＳ１０１１へ進む。一方、信頼性が高いと判定された場合は、図９のステップＳ９０７に進み、ＡＦＯＫ表示を行う。
【００９９】
ステップＳ１０１１では、センサーの読み出しモードを変更する。非加算スキャンＡＦ用の読み出しモードから加算スキャンＡＦを行うための加算で高速の読み出しモードに変更する。例えば、非加算スキャンＡＦ用の６０〜１２０ｆｐｓの読み出しモードから、高速スキャンＡＦ用の１２０ｆｐｓの読み出しモードに変更する。そして、センサー読み出しモード変更に伴い図７に示した非加算読み出しモード用に線図、加算読み出しモード用に線図に従い露出を変更する。
【０１００】
続いて、ステップＳ１０１２で水平加算読み出しモードによる第六スキャンを行う。スキャン間隔を開放深度の５倍（５深度）程度に、ＢＰＦはステップＳ９０２のＡＦ評価値取得時と同じに、スキャン範囲は前記の通りに設定する。そして、フォーカスレンズ群３を制御してスキャンＡＦを行い、各ＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得し、各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高いＢＰＦで得られたＡＦ評価値毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を求め、その値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【０１０１】
ここで、ステップＳ１００８以降の処理について説明する。この動作は実施例１と同じである。低照度もしくは被写体のコントラストが低いと判定された場合は、図６のステップＳ６２１〜Ｓ６２２と同様の処理（第四スキャン）が行われる。
【０１０２】
まず、スキャン間隔を開放深度の５倍（５深度）程度、スキャン範囲は実施例１の第一スキャンと同じ（図４「Ａ」から「Ｂ」）、ＢＰＦの設定は実施例１の第一スキャンと同じに設定し、フォーカスレンズ群３を制御してスキャンＡＦを行い、各ＢＰＦ毎にＡＦ評価値を取得する。そして各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性が高いＢＰＦで得られたＡＦ評価値毎にそれが最大になる位置及びその信頼性を求める。そして、信頼性の高いＡＦ評価値信号を得たＢＰＦのうち最も高域のＢＰＦで得たＡＦ評価値よりフォーカスレンズ群３のピーク位置を選択し、その値にそのＢＰＦにおけるＢＰ補正量を加味した位置を合焦位置とし、フォーカスレンズ群３をその位置へ制御する。
【０１０３】
（実施例３）
実施例３は、設定できるＢＰＦの個数が２つに限定される場合である。第一スキャンにおけるＢＰＦは、その透過率がピークとなる周波数が比較的高域に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数と、第二スキャンにおいて比較的低域側に設定されたＢＰＦの透過率がピークとなる実際の周波数が略一致するように設定されている。例えば、第一スキャンにおいて、ＢＰＦを入力信号に対して２０％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、水平３画素加算の場合は、６．７％、１６．７％にその透過率のピークがあるような設定となる。そして第二スキャンにおいて、ＢＰＦを入力信号に対して１７％、５０％に透過率のピークとなるように設定すれば、第一スキャンの高域側のＢＰＦと、第二スキャンの低域側のＢＰＦの透過率がピークとなる周波数は略一致する。
【０１０４】
このようにＢＰＦを設定しておき、各ＢＰＦで得られたＡＦ評価値とその信頼性から第二スキャンが可能か判断する。まず、第一スキャン高域側のＢＰＦで得られたＡＦ評価値の信頼性がともに高いことが条件になる。更に第二スキャンを行うためには、第一スキャン高域側のＡＦ評価値出力が第一スキャン低域側の出力より高いことが必要となる。第三・第四スキャンのＢＰＦの設定は、第一スキャンと同じである。
【０１０５】
以上、実施例１〜３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にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  撮像装置、
３  フォーカスレンズ群
５  固体撮像素子（センサー）
６  撮像回路
１３  ＡＥ処理回路
１４  ＡＦ処理回路
１５  演算用のメモリを内蔵したＣＰＵ
【図１】
2014102290.tif 000003
【図２】
2014102290.tif 000004
【図３】
2014102290.tif 000005
【図４】
2014102290.tif 000006
【図５】
2014102290.tif 000007
【図６】
2014102290.tif 000008
【図７】
2014102290.tif 000009
【図８】
2014102290.tif 000010
【図９】
2014102290.tif 000011
【図１０】
2014102290.tif 000012