(57)【要約】【課題】レンズの状態よってピントのボケが認識できてしまう場合や、応答性が劣化し、オーバーシュートして、安定性が欠くことを防止し、どのようなレンズ状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる撮影装置を提供する。【解決手段】被写体の像を結像するための光学系により結像された像を、電気信号に変換するための撮像手段と、電気信号から所定の周波数を抽出し、像の合焦度を検出する合焦検出手段と、光学系を駆動し焦点調節を行うための焦点調節手段と、光学系の光学情報から光学系の解像する空間周波数を求める空間周波数検出手段と、を有し、検出された空間周波数に応じて合焦検出手段にて抽出する周波数を変更し、どのようなレンズ状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる。【選択図】図１
2006171470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の像を結像するための光学系と、
前記光学系により結像された像を、電気信号に変換するための撮像手段と、
前記電気信号から所定の周波数を抽出し、前記像の合焦度を検出する合焦検出手段と、
前記光学系を駆動し焦点調節を行うための焦点調節手段と、
前記光学系の光学情報から前記光学系の解像する空間周波数を求める空間周波数検出手段と、を有し、
前記検出された空間周波数に応じて前記合焦検出手段にて抽出する周波数を変更することを特徴とする
撮影装置。
【請求項２】
前記周波数の変更の代わりに、
前記光学系の解像する空間周波数と前記撮像手段の解像する空間周波数と比較し、低い方の解像する空間周波数から前記合焦検出手段の抽出する周波数を変更
することを特徴とする請求項１の撮影装置。
【請求項３】
前記周波数の変更の代わりに、
前記光学系の光学情報と前記撮像手段の撮像状態から前記合焦検出手段の周波数特性を変更することを特徴とする請求項１の撮影装置。
【請求項４】
前記光学情報は、焦点距離情報である請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項５】
前記光学系はズームレンズで前記光学情報は焦点距離情報を含み焦点距離がワイドなときはテレよりも抽出する周波数が高周波特性とする請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項６】
前記光学情報は、フォーカス位置情報、絞り位置情報、レンズ解像度情報のいずれかである請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項７】
前記光学情報は、焦点距離、フォーカス、絞りから得られる情報である請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置。
【請求項８】
前記撮像状態は、静止画撮影または動画撮影であるかどうかの状態を示す請求項３記載の撮影装置。
【請求項９】
前記撮像状態は、撮像密度、撮像画素数、撮像圧縮率、記録密度、記録画素数のいずれかである請求項３記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記撮像状態は、静止画撮影時または動画撮影時の記録画素数である請求項３記載の撮影装置。
【請求項１１】
前記撮像状態は、静止画撮影時または動画撮影時の圧縮率である請求項３記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記撮像状態は、静止画撮影時または動画撮影時の記録画素数及び圧縮率である請求項３記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズ装置が装着され、静止画及び動画の撮影を行うカメラ等の撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオ・カメラ等の映像入力機器に用いられている自動焦点調節方式として、ＣＣＤ撮像素子等の固体撮像素子から得られる映像信号中の高周波成分を抽出し、この高周波成分が最大となるように撮影レンズを駆動して焦点を調節する、いわゆる山登り方式が知られている。このような自動焦点調節方式は、焦点調節用の特殊な光学部材が不要であり、遠方でも近くでも距離によらずに正確にピントを合わせることができるという長所を有する。
まず、図２７を参照して、山登り方式の自動焦点調節装置を簡単に説明する。
被写体からの光は、固定されている第１レンズ群１１０、変倍用の第２レンズ群１１２（以下、変倍レンズという。）、絞り１１４、固定されている第３レンズ群１１６、及び、焦点調節機能と変倍による焦点面の移動を補正する機能とを兼ね備えた第４レンズ群１１８（以下、フォーカシング・レンズという。）を通って、撮像素子１２０の撮像面（光電変換面）に入射する。
撮像素子１２０は撮像面上の光学像を電気信号に変換する。撮像素子１２０の出力信号は、ＣＤＳ回路１２２によりサンプル・ホールドされ、ＡＧＣ回路１２４により所定レベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器１２６によりディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１２６の出力信号は、図示しないカメラ信号処理回路に供給される。カメラ信号処理回路の処理内容は、本発明とは関係しない周知のものであるので、これ以上の説明を省略する。
【０００３】
Ａ／Ｄ変換器１２６の出力は、バンドパス・フィルタ（ＢＰＦ）１２８にも印加される。ＢＰＦ１２８は、Ａ／Ｄ変換器１２６から出力される映像データから所定の高周波成分を抽出する。ＢＰＦ１２８の出力は、ＡＢＳ回路１３０により全て正極性の信号に変換される。ゲート信号発生回路１３２は、撮影画面内での合焦検出領域内に相当する部分を指定するゲート信号を発生し、検波回路１３４は、ゲート信号発生回路１３２が出力するゲート信号に従って、ＡＢＳ回路１３０の出力から、合焦検出領域内に相当する信号のみを検波（例えば、ピークホールド又は積分）し、ＡＦ評価値として垂直同期信号の整数倍に同期した間隔で出力する。
マイクロコンピュータからなる主制御回路１３６は、検波器１３４の出力（ＡＦ評価値）を取り込み、合焦度に応じたフォーカシング速度と、ＡＦ評価値が増加するモータ駆動方向とを決定し、モータ駆動回路１３８を制御する。モータ駆動回路１３８は、主制御回路１３６からの指令に従ってフォーカス・モータ１４０を駆動し、フォーカシング・レンズ１１８を指定の位置に指定の速度で移動させる。これにより、ＢＰＦ１２８の出力が最大になる位置に、フォーカシング・レンズ１１８が制御される。
主制御回路１３６はまた、ユーザの変倍操作に応じて、モータ駆動回路１４２によりズーム・モータ１４４を回転させ、変倍レンズ１１２を指定の位置まで移動させる。これにより、焦点距離を変更でき、撮影倍率が変化する。
【０００４】
図２８は、主制御回路１３６による山登り制御方式の自動焦点調節動作のフローチャートを示す。主制御回路１３６は、垂直同期信号の整数倍に同期した間隔で検波器１３４の出力（ＡＦ評価値）を取り込みつつ、自動焦点調節制御を実行する。電源投入時又は撮影準備モードに入ったときに、自動焦点調節帰還制御を起動し（Ｓ１）、ＡＦ評価値が大きくなる方向にフォーカシング・レンズ１１８を駆動して山登り制御を行なう（Ｓ２）。山の頂上を一度オーバーシュートしてから戻すことで山の頂点を判断し（Ｓ３）、最もレベルの高い点で停止し、再起動を待機する（Ｓ４）。ＡＦ評価値のレベルが停止時のレベルより下がったことを検出すると、自動焦点調節帰還制御を再起動する（Ｓ５）。
また、ＢＰＦ１２８により映像信号中の高域成分を抽出する方式の他に、近年、画像圧縮等で用いられる二次元直交変換器の変換結果から高域成分を抽出し、自動焦点調節に利用する構成も提案されている。
また、特開平８−３２７８９３公報にて、焦点検出光学系を変更することなく、焦点検出対象の空間周波数 の影響を排除し、常に最良像面位置に基づいた焦点調節を行う動焦点調節装置が提案されている。
【特許文献１】特開平８−３２７８９３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
昨今、カメラの撮像のためにレンズのズーム化およびその高倍率化と撮像手段の高画素化、高密度化が加速しており、静止画及び動画が撮影可能で、静止画撮影においては記録画素数が選択可能なものや、動画においてもＮＴＳＣ、ＰＡＬといった従来のＴＶ方式だけでなくハイビジョン方式といった撮像を行うことができる撮像装置が考案、普及してきている。
しかしながら自動焦点調節を行うための合焦検出手段としては前述したように映像信号中の高周波成分を抽出して行うが、その抽出する周波数はそのカメラによってあらかじめ固定されているため、例えば、静止画及びＮＴＳＣ方式の動画が撮影可能なカメラで合焦信号がＮＴＳＣ方式の抽出する周波数に合わせている場合、静止画でＮＴＳＣ方式よりも高画素、高密度に記録する事を想定する。
【０００６】
図５はＮＴＳＣの解像する空間周波数特性と静止画撮影の時の高画素、高密度で記録するときの解像する空間周波数の比較を示したものである。
この図５に示されるように例えばＮＴＳＣの場合の解像する空間周波数をＮＴＳＣＨｚとし、静止画撮影では例えばＮＴＳＣの必要な空間周波数よりも多い画素数の３００万画素で撮影を行うト仮定した場合の解像する空間周波数「Ｓｔｉｌ−３００」ＨｚはＮＴＳＣでの解像する空間周波数よりも高くなる、というように異なる。ここで解像する空間周波数は図中の矢印に在るように解像可能な限界の周波数でなく、ＭＴＦの十分高い周波数を対象の解像する空間周波数とする。この決め方は任意では在るが、限界解像空間周波数の８０％程度を目安とすると十分なＭＴＦが得られる。
従ってＮＴＳＣの解像する空間周波数「ＮＴＳＣ」Ｈｚを自動焦点調節の合焦検出のための周波数特性として３００万画素の静止画を撮影する場合にその空間周波数の解像限界の違いからピントのボケが認識できてしまう場合がある。つまり、「Ｓｔｉｌ−３００」Ｈｚの被写体に対してはピントのピークの検出ができないためである。
【０００７】
図６に抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表す。
この図６に示されるように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合「ＮＴＳＣ」Ｈｚでピークの信号であっても必ずしも「Ｓｔｉｌ−３００」Ｈｚではピークでないためである。一方前述の場合に静止画撮影のために自動焦点調節の抽出周波数をあわせると静止画撮影においてはピントのあった撮影が良好に行えるが、動画を撮影した場合に、自動焦点調節動作が動画用に抽出周波数を設定した場合と比較して図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い「ＮＴＳＣ」Ｈｚでのフィルター特性だとピークから離れた場合に空間周波数「Ｓｔｉｌ−３００」Ｈｚに合わせた自動焦点調節の抽出周波数が高い場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するなど固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。
また、このような静止画と動画が撮影可能なカメラにおいては動画撮影と静止画撮影で必要とされる解像する空間周波数は異なる場合が多くなりつつある。しかしながらこのようなカメラの場合、静止画の記録を行うまでは動画状態での画角合わせが必要なため、静止画撮影といっても、一義的に静止画撮影のための自動焦点調節特性の周波数で自動焦点調節を行うとボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に動画用に設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題が発生する可能性がある。
一方、静止画撮影だけを例にとって見ても、記録時の圧縮率や画素数などの撮影画の設定が複数以上あるカメラの場合、その設定によっては必要な解像する空間周波数特性が異なる。例えば撮影画素数が１００万画素と２００万画素と選ぶことが出来る場合それらにおける必要な自動焦点調節の周波数特性は図７に示されるように異なる。
この図７に示されるように２００万画素での撮影に必要な自動焦点調節の解像する空間周波数の周波数特性は１００万画素での撮影に必要な周波数特性よりも高い周波数特性が必要となり、また、１００万画素での撮影では２００万画素での撮影に必要な高い周波数特性は必要としない。仮に１００万画素での撮影に必要な自動焦点調節周波数特性に設定した場合、２００万画素での撮影において自動焦点調節結果はピントボケが認識できてしまう場合が発生しやすい。
図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係が示されるが、抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合１００万画素での解像する抽出周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも２００万画素でのピーク位置ではないためである。逆に２００万画素での撮影に必要な周波数特性に設定して１００万画素での撮影で自動焦点調節を行った場合、１００万画素の撮影に必要な自動焦点調節の抽出周波数と比較して図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い１００万画素での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にするとピークから離れた場合に空間周波数２００万画素に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するなど固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。
また、レンズの性能は焦点距離、フォーカス位置、絞りによって異なり、それらはレンズの解像力変化の要因でもある。
従ってレンズの状態から自動焦点調節のために必要な周波数特性もそれぞれの状態によって変化してくる。例えば焦点距離については図８に示されるようにワイドとテレでは解像する空間周波数が異なる。一般にワイドではテレよりも被写体像が細かくなるため解像する空間周波数はテレよりも高い。昨今ズームの高倍率化が進む中でワイド端とテレ端の解像する空間周波数の差は大きくなりやすい傾向にある。
【０００８】
図８ではワイドでの解像する空間周波数は３ＭＨｚに対しテレでは０．５ＭＨｚのレンズがあったとする。この場合自動焦点調節のために必要な周波数特性はワイドはテレより高いものが必要となり、テレではワイドで必要な高い周波数特性は必要としない。仮にテレの必要な周波数に設定した場合、ワイドにおいて自動焦点調節結果はピントボケが認識できてしまう場合が発生しやすい。  
図６に抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の抽出周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもワイドでのピーク位置ではないためである。逆にワイドの必要な周波数に設定しテレで自動焦点調節を行った場合、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にテレ用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないという問題が発生する。
図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いテレでの空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数をワイドに合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化して、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートし、安定性が欠くなどの問題が発生するなど固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。
また、絞りによってレンズの解像力は変化する。
【０００９】
図９に示されるように絞りのＦＮｏによって解像する空間周波数は異なり、開放付近での必要な周波数と絞り込み付近での必要周波数は異なる。例えばＦナンバー２〜３２まで変化可能なしぼりがあると仮定する。
図９に示されるようにＦ２での解像する空間周波数は２ＭＨｚ、Ｆ８では３．５ＭＨｚ、Ｆ１６では１ＭＨｚとすると自動焦点調節のために必要な周波数特性はＦ８ではＦ２やＦ１６より高い周波数が必要となり、また、Ｆ１６ではＦ２やＦ８などで必要な高い周波数特性は必要としない。仮にＦ１６の必要な周波数に設定した場合、Ｆ２やＦ８において自動焦点調節結果はピントボケが認識できてしまう場合が発生しやすい。
図６に示されるように抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合Ｆ１６での解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもＦ８やＦ２でのピーク位置ではないためである。逆にＦ８の必要な周波数に設定しＦ２やＦ１６で自動焦点調節を行った場合、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にＦ２はＦ２用やＦ１６はＦ１６用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないという問題が発生する。
図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いＦ１６での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にするとピークから離れた場合に空間周波数Ｆ８に合わせて自動焦点調節の抽出周波数を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生する等固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。更に、フォーカス位置によってレンズの解像力は変化することがある。
【００１０】
図１０にはフォーカスの位置における解像する空間周波数が異なる例が示される。無限端での解像する空間周波数は３ＭＨｚに対し至近端では１．５ＭＨｚのレンズがあったとする。この場合自動焦点調節のために必要な周波数特性は無限端は至近端より高いものが必要となり、至近端では無限端で必要な高い周波数特性は必要としない。仮に至近端の必要な周波数に設定した場合、無限端において自動焦点調節結果はピントボケが認識できてしまう場合が発生しやすい。
図６に示されるように抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合至近端での解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも無限端でのピーク位置ではないためである。逆に無限端の必要な周波数に設定し至近端で自動焦点調節を行った場合、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に至近端用に設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないという問題が発生する。
図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い至近端での空間周波数を自動焦点調節の抽出周波数にするとピークから離れた場合に空間周波数無限端に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠く等の問題が発生するなど固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。
また、前述したようにカメラの静止画及び動画や撮像する状態、画素数、圧縮比などのカメラの撮像状態から必要な自動焦点調節の解像する空間周波数と、レンズの焦点距離、絞り、フォーカスなどのレンズの状態から必要な自動焦点調節の解像するための空間周波数特性が得られる場合、それらを比較し、例えばカメラの撮像状態からの周波数がレンズの状態からの必要な周波数特性よりも高い場合に、カメラの撮像状態からの周波数で自動焦点調節を行ったとしてもレンズにはその高さまでの周波数数特性は必要でないだけでなく、レンズの状態からの必要な周波数特性で自動焦点調節を行った場合と比較して、合焦までに時間が掛かり、安定しないといった問題が発生する。
また、カメラの撮像状態からの周波数がレンズの状態からの必要な周波数特性よりも低い場合に、レンズの状態からの必要な周波数特性で自動焦点調節を行ったとしてもカメラにはその高さまでの周波数特性は必要でないだけでなく、カメラの撮像状態からの周波数で自動焦点調節を行った場合と比較して、合焦までに時間が掛かり、安定しないという問題が発生する。
図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、抽出周波数の低い方の抽出周波数を自動焦点調節の抽出周波数にするとピークから離れた場合に抽出周波数の高い方に合わせて自動焦点調節の抽出周波数を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化して、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠く等の問題が発生するなど必要以上に高く周波数を設定することがある。
そこで、本発明は、レンズの状態よってピントのボケが認識できてしまう場合や、応答性が劣化し、オーバーシュートして、安定性が欠くことを防止し、どのようなレンズ状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる撮影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】
【００１１】
上記の目的を達成するために第１の本発明の撮影装置は、被写体の像を結像するための光学系と、
前記光学系により結像された像を、電気信号に変換するための撮像手段と、
前記電気信号から所定の周波数を抽出し、前記像の合焦度を検出する合焦検出手段と、
前記光学系を駆動し焦点調節を行うための焦点調節手段と、
前記光学系の光学情報から前記光学系の解像する空間周波数を求める空間周波数検出手段と、を有し、
前記検出された空間周波数に応じて前記合焦検出手段にて抽出する周波数を変更することを特徴とする。
さらに、第２の本発明の撮影装置は、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の解像する空間周波数と前記撮像手段の解像する空間周波数と比較し、低い方の解像する空間周波数から前記合焦検出手段の抽出する周波数を変更する。
さらに、第３の本発明の撮影装置は、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の光学情報と前記撮像手段の撮像状態から前記合焦検出手段の周波数特性を変更することを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１２】
以下の種々の本発明の撮影装置は、被写体の像を結像するための光学系と、
前記光学系により結像された像を、電気信号に変換するための撮像手段と、
前記電気信号から所定の周波数を抽出し、前記像の合焦度を検出する合焦検出手段と、
前記光学系を駆動し焦点調節を行うための焦点調節手段と、
前記光学系の光学情報から前記光学系の解像する空間周波数を求める空間周波数検出手段と、を有し、更に、以下の効果を有する。
レンズの状態よってピントのボケが認識できてしまう場合や、応答性が劣化し、オーバーシュートし、安定性が欠く等の問題に対しては、
第１の本発明の撮影装置によれば、前記検出された空間周波数に応じて前記合焦検出手段にて抽出する周波数を変更し、
第３の本発明の撮影装置によれば、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の光学情報と前記撮像手段の撮像状態から前記合焦検出手段の周波数特性を変更し、
どのようなレンズ状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる。
【００１３】
さらに、第３の本発明の撮影装置によれば、撮影状態よってピントのボケが認識できてしまう場合や、応答性が劣化したり、オーバーシュートしてしまったり、安定性が欠く等の撮影状態における課題に関しては、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の光学情報と前記撮像手段の撮像状態から前記合焦検出手段の周波数特性を変更し、
どのようなレンズ状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる。
【００１４】
更に、撮影装置としてピントのボケが認識できてしまう場合や、応答性が劣化したり、オーバーシュートしてしまったり、安定性が欠く等の撮像装置全体の課題に関しては、
第２の本発明の撮影装置によれば、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の解像する空間周波数と前記撮像手段の解像する空間周波数と比較し、低い方の解像する空間周波数から前記合焦検出手段の抽出する周波数を変更し、
第３の本発明の撮影装置によれば、前記周波数の変更の代わりに、前記光学系の光学情報と前記撮像手段の撮像状態から前記合焦検出手段の周波数特性を変更し、
どのようなレンズ状態及び撮影状態においても良好な自動焦点調節性能を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、その実施例に基づいて、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１６】
以下、図面を参照し、本発明の実施例１を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例１の概略構成ブロック図を示す。被写体からの光は、固定されている第１レンズ群１０、変倍レンズ１２、絞り１４、固定されている第３レンズ群１６、及び、フォーカシング・レンズ１８を通って、撮像素子２０の撮像面（光電変換面）に入射する。撮像素子２０は、撮像面上の光学像を電気信号に変換する。撮像素子２０の出力信号は、ＣＤＳ回路２２によりサンプル・ホールドされ、ＡＧＣ回路２４により所定レベルに増幅され、Ａ／Ｄ変換器２６によりディジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器２６の出力信号は、図示しないカメラ信号処理回路に供給される。
Ａ／Ｄ変換器２６の出力は、自動焦点調節プリプロセス回路であるＡＦプリプロセス回路２８に入力する。ＡＦプリプロセス回路２８は、詳細は後述するが、ＡＦ評価値を生成し、マイクロコンピュータからなる主制御回路３０に供給する。主制御回路３０は、ＡＦプリプロセス回路２８の出力（ＡＦ評価値）を取り込み、合焦度に応じたフォーカシング速度と、ＡＦ評価値が増加するモータ駆動方向とを決定し、モータ駆動回路３２を制御する。モータ駆動回路３２は、主制御回路３０からの指令に従ってフォーカス・モータ３４を駆動し、フォーカシング・レンズ１８を指定の位置に指定の速度で移動させる。これにより、ＡＦ評価値が最大になる位置に、フォーカシング・レンズ１８が制御される。
主制御回路３０はまた、ユーザの変倍操作に応じて、モータ駆動回路３６によりズーム・モータ３８を回転させ、変倍レンズ１２を指定の位置まで移動させる。これにより、焦点距離を変更でき、撮影倍率が変化する。
【００１７】
図２は、ＡＦプリプロセス回路２８の一例の概略構成ブロック図を示し、図３は、画面内の合焦検出領域と、合焦検出領域内の画素構成の説明図である。１フレーム又は１フィールドの画面５４内に合焦検出領域５６が設定される。合焦検出領域５６は複数の水平ライン５８からなり、各水平ライン５８は複数の画素６０からなる。ライン・メモリ４０はＡ／Ｄ変換器２６の出力データから、合焦検出領域５６の１水平ラインの画素データＰ０，Ｐ１，・・・，Ｐｎを記憶する。離散コサイン変換（ＤＣＴ）回路４２はライン・メモリ４０に記憶される１水平ラインの画像データを直交変換し、周波数領域データＦ０，Ｆ１，・・・，Ｆｎを出力する。重み付け回路４４は、ＤＣＴ回路４２の出力に、各周波数成分がほぼ均一のレベルになるように予め決められた定数Ｋ０〜Ｋｎを乗算する。即ち、重み付け回路４４は、ｋ０×Ｐ０、Ｋ１×Ｐ１、・・・及びＫｎ×Ｐｎを出力する。
所定周波数成分抽出回路４６は重み付け回路４４の出力ｋ０×Ｐ０、Ｋ１×Ｐ１、・・・及びＫｎ×Ｐｎから、主制御回路３０により指令される成分のみを抽出して出力する。ライン・ピーク・ホールド回路４８は、所定周波数成分抽出回路４６から出力される１ライン分の出力の内の最大値をホールドし、１水平ライン毎にホールド値を次の水平ラインの最大値で更新する。
加算器５０及びレジスタ５２はアキュムレータを構成している。このアキュムレータは垂直方向の積分回路として機能し、ライン・ピーク・ホールド回路４８の出力を累積加算する。即ち、当初、レジスタ５２にはゼロをセットしておく。そして、加算器５０はライン・ピーク・ホールド回路４８の出力にレジスタ５２の出力を加算し、加算結果をレジスタ５２に書き込む。これを合焦検出領域５６の全水平ライン５８について実行することで、合焦検出領域の全水平ライン５８の所定周波数成分の最大値の累積値がレジスタ５２に格納される。レジスタ５２の記憶値が、ＡＦ評価値として主制御回路３０に供給される。
図４は、ライン・メモリ４０、ＤＣＴ回路４２、重み付け回路４６及び所定周波数成分抽出回路４６におけるデータの変遷の一例を示す。
【００１８】
図４（ａ）はライン・メモリ４０に格納されるデータ列、図４（ｂ）はＤＣＴ回路４２から出力されるデータ列、図４（ｃ）は重み付け回路４２の出力データ列を示す。図４（ｄ），（ｅ）及び（ｆ）は、所定周波数成分抽出回路４６の出力例である。ＤＣＴ回路４２の出力Ｆ０〜Ｆｎでは、Ｆ０が直流成分付近の最も低い周波数成分で、Ｆ１，Ｆ２，・・・の順で徐々に周波数が高くなり、Ｆｎが最も高い周波数成分になる。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、図１１に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、焦点距離情報から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データから解像するレンズの空間周波数を求めその周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
レンズの空間周波数は焦点距離によって異なる。特に近年ズームの高倍率化や小型化が進み、焦点距離における解像する空間周波数の違いが広がる傾向もあり、画質の向上に伴い自動焦点調節精度の向上の要求が高い。
例えば図８に示されるようにワイドとテレでは解像する空間周波数が異なる。一般にワイドではテレよりも被写体像が細かくなるため解像する空間周波数はテレよりも高く設計される。昨今ズームの高倍率化が進む中でワイド端とテレ端の解像する空間周波数の差は大きくなりやすい傾向にある。
【００１９】
図８ではワイドでの解像する空間周波数は５ＭＨｚに対しテレでは０．５ＭＨｚのレンズの場合が示される。この場合自動焦点調節のために必要な周波数特性はワイドはテレより高いものが必要となり、テレではワイドで必要な高い周波数特性は必要としない。仮にテレの必要な周波数に設定した場合、ワイドにおいて自動焦点調節結果はピントボケが認識できてしまう場合が発生しやすい。
図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係が示され、空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、空間周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるためで、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもワイドでのピーク位置ではないためである。逆にワイドの必要な周波数に設定しテレで自動焦点調節を行った場合、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にテレ用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題が発生する。
図６に示されるように信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いテレでの空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数をワイドに合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化したり、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートしてしまったり、安定性が欠くなどの問題が発生するなど固定された所定の自動焦点調節信号の周波数特性ではそれぞれについての最適な結果を得ることができない。
そこで、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは、図１１に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、焦点距離情報から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データは焦点距離における解像するレンズの空間周波数を含み、主制御回路３０は抽出周波数判定機能を有しは現在の焦点距離情報から解像する空間周波数を検出、求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。また、選択の際に用いられる抽出周波数判定データの空間周波数データはレンズの設計値や固体によるバラツキを含むもの、収差などを加味したものでも良い。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００２０】
図１２に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ１２０１において焦点距離を読み込み  Ｓ１２０２において解像する空間周波数を検出し、Ｓ１２０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えば焦点距離がワイド端の場合、解像する空間周波数は５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を５ＭＨｚと指示する。また、焦点距離がテレ端の場合、解像する空間周波数は０．５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を０．５ＭＨｚと指示する。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることによりワイドにおいての自動焦点調節結果はワイドの解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、ワイドの解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、空間周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもワイドでのピーク位置ではないためであったが、ワイドはワイドの解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、テレにおいてはテレの解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を政治することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にテレ用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。
図６に示されるように空間周波数の低いテレにおいても空間周波数の高いワイドの周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いテレでの空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数をワイドに合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化したり、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートしてしまったり、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、テレはテレの解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
【実施例２】
【００２１】
本実施例２はレンズ絞り値における解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図は実施例１と同一である。
主制御回路３０は抽出周波数判定機能を有し、図１３に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、絞り情報から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データは絞り距離における解像するレンズの空間周波数を含み、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは現在の絞り情報から解像する空間周波数を検出、求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。また、選択の際に用いられる抽出周波数判定データの空間周波数データはレンズの設計値や固体によるバラツキを含むもの、収差などを加味したものでも良い。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００２２】
図１４に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ１４０１において絞り値を読み込み  Ｓ１４０２において解像する空間周波数を検出し、Ｓ１４０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えば絞り値がＦ８の場合、解像する空間周波数は３．５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を３．５ＭＨｚと指示する。また、絞り値がＦ１６の場合、解像する空間周波数は１ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を１ＭＨｚと指示する。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることによりＦ８においての自動焦点調節結果はＦ８の解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、Ｆ８の解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、空間周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもＦ８でのピーク位置ではないためであったが、Ｆ８はＦ８の解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、Ｆ１６においてはＦ１６の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を政治することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にＦ１６用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。
図６に示されるように空間周波数の低いＦ１６においても空間周波数の高いＦ８の周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いＦ１６での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数をＦ８に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化したり、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートしてしまったり、安定性が欠くなどの問題が発生するという問題があったが、Ｆ１６はＦ１６の解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
【実施例３】
【００２３】
本実施例３はレンズのフォーカス位置における解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図は実施例１と同一である。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、図１５に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、フォーカス位置情報から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データはフォーカス位置距離における解像するレンズの空間周波数を含み、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは現在の絞り情報から解像する空間周波数を検出、求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。また、選択の際に用いられる抽出周波数判定データの空間周波数データはレンズの設計値や固体によるバラツキを含むもの、収差などを加味したものでも良い。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００２４】
図１６に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ１６０１においてフォーカス位置を読み込み  Ｓ１６０２において解像する空間周波数を検出し、Ｓ１６０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えばフォーカスが無限端の場合、解像する空間周波数は５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を５ＭＨｚと指示する。また、至近端の場合、解像する空間周波数は３ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を３ＭＨｚと指示する。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることにより無限端においての自動焦点調節結果は無限端の解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、無限端の解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、空間周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合至近端での解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも無限端でのピーク位置ではないためであったが、無限端は無限端の解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、至近端においては至近端の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を政治することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に至近端用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。
図６にあるよう空間周波数の低い至近端においても空間周波数の高い無限端の周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い至近端での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数を無限端に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、至近端は至近端の解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
【実施例４】
【００２５】
本実施例４はレンズの焦点距離、絞り値、フォーカス位置から解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図は実施例１と同一である。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、図１７に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、これら光学情報から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データにより、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データは焦点距離、絞り値、フォーカス位置などの光学情報から求められる光学情報における解像するレンズの空間周波数を含み、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは現在の光学状態における光学情報から解像する空間周波数を検出、求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。また、選択の際に用いられる抽出周波数判定データの空間周波数データはレンズの設計値や固体によるバラツキを含むもの、収差などを加味したものでも良い。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００２６】
図１８に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ１８０１において焦点距離、絞り値、フォーカス位置、のレンズ情報を読み込み  Ｓ１８０２において解像する空間周波数を検出し、Ｓ１８０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えば焦点距離がワイド端で絞りがＦ８、フォーカスが無限端の場合、解像する空間周波数は５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を５ＭＨｚと指示する。また、焦点距離がＴ端、絞りがＦ１６、至近端の場合、解像する空間周波数は０．３ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を０．３ＭＨｚと指示する、などである。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることにより常に変わる光学状態においての自動焦点調節結果はそれぞれの条件における解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、そのときの光学条件での解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に空間周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、空間周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合至近端での解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも無限端でのピーク位置ではないためであったが、光学状態に対しての解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、光学状態の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を指示することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に至近端用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないという問題を解決することができる。
図６に示されるように空間周波数の低い光学状態においても空間周波数の高い無限端の光学状態にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い光学状態での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、光学状態の解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
本実施例の光学所歌は焦点距離、絞り、フォーカス位置であったが、付属されるレンズや、アタッチメント、また、デフォーカスに応じて空間周波数を検出し、抽出する周波数帯域を求めることで自動焦点調節の性能の最適化図るための情報として含むことは容易に推測できる。
【実施例５】
【００２７】
本実施例５は撮影状態における解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図１９に示し図１と同一部分は同じ符号を付し説明は省略する。
図１９には静止画及び動画のモード検出手段８７が示される。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは、図２０に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、撮像状態から内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データは撮影状態における解像するレンズの空間周波数を含み、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、現在の撮影状態から解像する空間周波数を検出して求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。また、選択の際に用いられる抽出周波数判定データの空間周波数データはレンズの設計値や固体によるバラツキを含むもの、収差などを加味したものでも良い。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００２８】
図２１に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ２１０１において撮影状態がモード検出手段３０から静止画か動画かを読み込み  Ｓ２１０２において解像する空間周波数を検出し、Ｓ２１０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えばモードが静止画の場合、解像する空間周波数は１０ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を１０ＭＨｚと指示する。また、モードが動画の場合、解像する空間周波数は１ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を１ＭＨｚと指示する等である。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることにより以上の例では静止画においての自動焦点調節結果は静止画撮影時の解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、静止画撮影時の解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように空間周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも静止画撮影時でのピーク位置ではないためであったが、静止画撮影時は静止画撮影時の解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、動画撮影においては動画撮影の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を政治することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に動画撮影用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。
図６に示されるように空間周波数の低い動画撮影においても空間周波数の高い静止画撮影の周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低いＦ１６での空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数を静止画撮影に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、動画撮影は動画撮影の解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、静止画及び動画が撮影できるカメラは近年多く、それも動画よりも静止画撮影の方が高解像度、高画素での記録が行えることも少なくない。もちろんその逆もある。
従って、どちらを撮影するかによって上記のように切り替えればいいのだが、静止画を撮影する場合は画角を決めたりするような実際に映像を取り込む前の段階では一概に静止画のための抽出する周波数成分とするよりも、動画に合わせた抽出する周波数特性のほうが好ましい場合もある。従って、静止画撮影モードでも記録時であったり、また、画角を決めている場合であったり、または図示しないがレリーズスイッチなどがある場合はそのスイッチの状態を読みながらなど、撮影の状態に合わせて抽出する周波数特性を変更することが好ましいのはいうまでもない。
【実施例６】
【００２９】
本実施形例６は撮影状態における解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図２２に示し図１と同一部分は同じ符号を付し説明は省略する。
図２２には撮影状態検出手段８８が示され、静止画及び動画のモード及び、撮像する画像のサイズ、画素数、圧縮率、画素密度などの撮影状態を検出し、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有するものである。
本発明の目的は撮影の状態による解像する空間周波数を求め映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を求めるものである。
同じ画素数での撮影であっても圧縮を行うものと行わないものとでは画質が異なり、当然、解像可能な空間周波数も異なってくる。また、画素を間引き、全画素を使うなど有効画素数や画素の密度によっても空間周波数が変わってくる。間引く場合は画素数が減るため、解像する空間周波数が低くなるのは容易に想像がつく。同じ画素数でもその密度によっては解像する空間周波数は変わってくる。密度が高ければ解像する周波数は高くなり、薄いほど解像する周波数は低くなるため、撮影状態として検出する。
一方、空間周波数を高いものを検出しようとした場合、前述でも説明しているように合焦ピーク付近以外では信号の変化が少ないためボケ時の合焦方向が見つけにくいなどの問題が有り、自動焦点調節のための映像信号の抽出する高周波成分の周波数帯域は低いほうボケ時の信号変化が得られることから比較すると応答性が良くなるため必要以上に抽出周波数は高く設定したくない。
従って、解像する空間周波数を求めることで常に最適な自動焦点調節を行えるようにするものである。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、図２３に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有し、撮像モードから内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。
抽出周波数判定データは撮影状態における解像する空間周波数を含み、主制御回路３０は現在の撮影状態から解像する空間周波数を検出して求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００３０】
図２４に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ２４０１において撮影状態が撮影状態検出手段８８から画素数、圧縮率などを読み込み  Ｓ２４０２において解像する空間周波数を検出して求め、Ｓ２４０３において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。
例えば撮影状態が２００万画素で圧縮なしの場合、解像する空間周波数は１０ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を１０ＭＨｚと指示する。また、撮影状態が２００万素で圧縮有りの場合、解像する空間周波数は５ＭＨｚと検出され、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を５ＭＨｚと指示する等である。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることにより以上の例では圧縮なしにおいての自動焦点調節結果は圧縮無し撮影時の解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、圧縮無し撮影時の解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしも圧縮無し撮影時でのピーク位置ではないためであったが、圧縮無し撮影時は圧縮無し撮影時の解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、圧縮有り撮影においては圧縮有り撮影の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を政治することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出に圧縮有り撮影用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。
図６に示されるように抽出周波数の低い圧縮有り撮影においても抽出周波数の高い圧縮無し撮影の周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い圧縮有りでの空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数を圧縮無し撮影に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートして、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、圧縮有り撮影は圧縮有り撮影の解像する空間周波数にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
【実施例７】
【００３１】
本実施例７は撮影状態における解像する空間周波数が異なることによる自動焦点調節の精度及び応答性を改善するために絞り値に応じて解像空間周波数を検出、求めることで自動焦点調節のための映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を決めるものである。説明のための図２２に示し図１と同一部分は同じ符号を付し説明は省略する。
図２２に示される撮影状態検出手段８８は、静止画及び動画、撮像する画像のサイズ、画素数、圧縮率、画素密度などの撮影状態を検出し、それぞれ主制御回路３０に入力される。
本発明の目的はレンズの状態と撮影の状態を加味し、解像する空間周波数を求め映像信号からの抽出する高周波成分の帯域を求めるものである。
例えば同じレンズ、撮像手段であっても、レンズの状態や撮影モード、圧縮率で、解像可能な空間周波数も異なってくる。撮影の状態が静止画２００万画素圧縮無しで解像する空間周波数が１０ＭＨｚとしても、レンズの状態がテレ端無限Ｆ８の場合に解像する空間周波数が０．５ＭＨＺであるとすると、自動焦点調節のための映像信号の抽出する周波数は０．５ＭＨｚでよい。
前述で説明しているように空間周波数が高く抽出する周波数高くすると合焦ピーク付近以外では信号の変化が少ないためボケ時の合焦方向が見つけにくいなどの問題が有り、自動焦点調節のための映像信号の抽出する高周波成分の周波数帯域は低いほうボケ時の信号変化が得られることから比較すると応答性が良くなるため必要以上に抽出周波数は高く設定したくないためである。
従って、解像する空間周波数はレンズの特性及び撮像の状態を加味して求めることで常に最適な自動焦点調節を行えるようにするものである。
主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有し、図２５に示されるように内蔵するＲＯＭ３０ａ等に抽出周波数判定データを保有しており、レンズ情報及び撮像モードから内蔵ＲＯＭ３０ａ等に記憶される抽出周波数判定データに従い、所定周波数成分抽出回路４６にどの帯域の周波数成分データを抽出させるかを決定し、所定周波数成分抽出回路４６に指示する。抽出周波数判定データはレンズ情報と撮影状態における解像する空間周波数を含み、主制御回路３０は空間周波数検出機能及び抽出周波数判定機能を有しは現在の撮影状態から解像する空間周波数を検出、求め、その周波数を含む帯域を選択するように所定周波数成分抽出回路４６に出力する。選択する周波数帯域はこのレンズの空間周波数そのものでも構わない。上限下限を超える場合は上限値、下限値に設定するのはいうまでもない。
【００３２】
図２６に主制御回路３０の動作のフローを示す。Ｓ２６０１においてレンズ情報を読み込み、Ｓ２６０２において撮影状態が撮影状態検出手段８８から画素数、圧縮率などを読み込み  Ｓ２６０３において解像する空間周波数を検出、求め、Ｓ２６０４において抽出する周波数帯域を所定周波数成分抽出回路４６に出力する。ここで、Ｓ２６０３において空間周波数を求める場合、レンズ情報からの空間周波数と撮像状態からの解像する空間周波数を比較して低いほうを解像する空間周波数とするとしても良い。
例えばレンズ情報からワイド端・Ｆ８・無限端、撮影状態が動画，ＮＴＳＣの場合、レンズ情報からは５ＭＨｚ、撮像状態からは３ＭＨｚと得られるとすると、
３ＭＨｚ＜５ＭＨｚ
なので、解像する周波数は３ＭＨｚと求められる。
従ってこの場合、所定周波数成分抽出回路４６に抽出する周波数帯域を３ＭＨｚと指示する。このときの解像する空間周波数は解像する限界の周波数ではなく、ＭＴＦの十分な周波数であり、例えば解像限界周波数の８０％程度のものである。
そうすることにより以上の例ではレンズ情報＋撮像状態においての自動焦点調節結果は撮像状態のみの解像する空間周波数よりも低い周波数帯域での自動焦点調節でなく、レンズ情報＋撮像情報の解像する空間周波数にあわせているためピントボケが認識できてしまうことがなくなる。
図６に抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係を表したように抽出周波数の低い場合のピークの位置幅に対し、抽出周波数の高い場合のピーク位置幅は狭くなるために、この例の場合テレでの解像する空間周波数で自動焦点調節の周波数特性としてもそのピークの信号が必ずしもレンズ情報＋撮像情報でのピーク位置ではないためであったが、レンズ情報＋撮像情報はレンズ情報＋撮像情報の解像する空間周波数に抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
また、この場合においてはレンズ情報＋撮像情報の解像する空間周波数に応じて抽出する周波数帯域を指示することで、ボケからの応答性や合焦付近でのピーク位置検出にレンズ情報用で設定した場合よりも時間が掛かり、安定しないといった問題を解決することができる。図６にあるような抽出周波数の低い圧縮有り撮影においても抽出周波数の高い圧縮無し撮影の周波数にあわせた周波数を抽出した場合に信号のピークの立ち上がり方が急峻なため、空間周波数の低い撮像状態のみでの空間周波数を自動焦点調節の周波数特性にしたときと比較するとピークから離れた場合に空間周波数を圧縮無し撮影に合わせて自動焦点調節の周波数特性を高くした場合よりも信号変化が在るため、ボケ状態からの合焦位置の検出がわかりやすく、そのため応答性が劣化し、同様にピーク付近ではピークの位置幅が狭いためピーク位置をオーバーシュートしてしまったり、安定性が欠くなどの問題が発生するといった問題があったが、レンズ情報＋撮像情報の解像する空間周波数のどちらか低い方にあわせた抽出する周波数とすることでこの問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施例１の概略構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１を構成するＡＦプリプロセス回路の概略構成ブロック図である。
【図３】本発明の実施例１の画面内の合焦検出領域と、合焦検出領域内の画素構成の説明図である。
【図４】図４（ａ）はライン・メモリ４０に格納されるデータ列の説明図、図４（ｂ）はＤＣＴ回路４２から出力されるデータ列の説明図、図４（ｃ）は重み付け回路４２の出力データ列の説明図、図４（ｄ），（ｅ）及び（ｆ）は、所定周波数成分抽出回路の出力例の説明図である。
【図５】ＮＴＳＣの解像する空間周波数特性と静止画撮影の時の高画素、高密度で記録するときの解像する空間周波数の比較説明図である。
【図６】抽出周波数が高い場合の自動焦点調節の高周波成分の信号の出力とピントの位置の関係説明図である。
【図７】撮影画素数が１００万画素と２００万画素とにおける必要な自動焦点調節の周波数特性図である。
【図８】レンズの状態から自動焦点調節のために必要なワイドおよびテレでの解像する空間周波数の説明図である。
【図９】絞りのＦＮｏによって解像する空間周波数の説明図である。
【図１０】フォーカスの位置における解像する空間周波数が異なる場合の説明図である。
【図１１】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図１２】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図１３】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図１４】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図１５】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図１６】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図１７】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図１８】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図１９】本発明の実施例を構成する静止画及び動画のモード検出手段の構成図である。
【図２０】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図２１】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図２２】本発明の実施例を構成する撮影状態検出手段の構成説明図である。
【図２３】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図２４】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図２５】本発明の実施例を構成する主制御回路図である。
【図２６】本発明の実施例を構成する主制御回路の動作のフロー説明図である。
【図２７】従来例の山登り方式自動焦点調節装置の概略図である。
【図２８】図２７の従来例の山登り方式自動焦点調節装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１０：第１レンズ群、１２：変倍レンズ、１４：絞り、１６：第３レンズ群、  １８：フォーカシング・レンズ、２０：撮像素子、２２：ＣＤＳ回路、２４：ＡＧＣ回路、２６：Ａ／Ｄ変換回路：２８：ＡＦプリプロセス回路、３０：主制御回路、３２：モータ駆動回路、３４：フォーカス・モータ、３６：モータ駆動回路、３８：ズームモータ、４０：ライン・メモリ、４２：ＤＣＴ回路、    ４４：重み付け回路、４６：所定周波数成分抽出回路、４８：ライン・ピーク・ホールド回路、５０：加算器、５２：レジスタ、５４：フィールドの画面、  ５６：合焦検出領域、５８：水平ライン。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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