(57)【要約】【課題】ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができ、高精度に合焦情報を取得できるようにすること。【解決手段】入力される指令値に基づいて上記光学系１０の状態を制御する駆動部８への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を制御系記憶部７に記憶しておき、そのテーブルの変曲点に対応した指令値によって得られる光学系１０の位置で、合焦検出を行うと仮定した被写体距離範囲内にある被写体の輝度情報を取得する。【選択図】      図１
2006003803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得装置。
【請求項２】
上記光学系は、絞り及び撮影レンズを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項３】
上記制御手段に制御される光学系の状態は、当該光学系に含まれる絞りの絞り値、または当該光学系に含まれる撮影レンズの撮影対象物に対する光路長によって制御されることを特徴とする請求項２に記載の合焦情報取得装置。
【請求項４】
上記輝度情報取得手段は、像内の所定の領域における輝度を取得することを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項５】
上記輝度情報取得手段は、光電変換素子の集合体であることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項６】
上記輝度情報取得手段は、画像撮影素子であることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項７】
上記制御手段に制御される輝度情報取得手段の状態は、上記輝度情報取得手段の撮影対象物との光路長によって制御されることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項８】
上記記憶部に記憶されるテーブルは、スプレッドパラメータに指令値を対応付けたテーブルであることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項９】
上記テーブルとは、複数のテーブルを順に参照することによって、最終的に上記制御手段への指令値と上記スプレッドパラメータとの対応関係を表すことを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１０】
上記変曲点に対応する指令値を特定することができる情報は、変曲点に対応する指令値または当該指令値を推定可能な離散値であることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１１】
上記光学系が合焦した画像を取得する状態になる前に、上記所定の状態を有することを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１２】
上記合焦した画像が得られる状態に光学系が設定されるのに先立って、上記所定の状態に設定されることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１３】
操作入力部を更に具備し、
上記操作入力部の動作を検出し、当該操作入力部の動作に連動して、上記所定の状態が設定されることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１４】
前回の合焦撮影後に、上記所定の状態に設定されることを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１５】
上記制御手段は、
上記光学系及び／または上記輝度情報取得手段を駆動する駆動部と、
上記駆動部の位置を検出する駆動部状態検出部と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の合焦情報取得装置。
【請求項１６】
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得装置。
【請求項１７】
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得方法。
【請求項１８】
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ぼけの異なる複数の画像から、予め記憶した合焦状態を得られる駆動部への指令値とスプレッドパラメータのデータベースとを参照することによって合焦検出を行う合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、ぼけの異なる複数の画像を演算処理することにより、スプレッドパラメータを算出し、合焦判定するために、光路長の異なる２箇所で輝度情報を取得するＤＦＤ合焦検出方法が記載されている。
【０００３】
なおここで、「スプレッドパラメータ」とは、輝度情報のぼけを示す代表値であり、光学系のポイントスプレッドファンクションの分散と相関のある値である。また、「ポイントスプレッドファンクション」とは、理想的な点像が光学系を通過した場合の光線の広がりを表した関数である。
【０００４】
更に、「輝度情報」とは、光学像の中のある単位面積あたりの光量を数値的に表したものである。この輝度情報は、光電変換機能を有する光電変換素子（１ピクセル）、または複数の光電変換素子の集合体からなる撮像素子などにより取得される。モノクロ撮像素子の場合には、得られたセンサ信号情報そのものを示す。また、カラー撮像素子の場合には、カラーフィルタそれぞれで取得された各カラーバンド毎の信号情報、例えばＲ，Ｇ，Ｂそれぞれの信号情報であっても良いし、これらの信号情報を合成することによって得られた単一の信号情報であっても構わない。信号情報自体もエリア型のセンサから取得された２次元的な配置を有する一般的画像情報や、この２次元的画像情報が１次元的に並べ替えられたもの、またライン型のセンサから取得された１次元的なもの、撮像素子自体が１セグメントでその１点の情報など、信号情報の形式に制限を加えない。
【０００５】
上記特許文献１に記載されているＤＦＤ合焦検出方法の概略ステップを説明すると、図１２に示すようになる。これら概略ステップで行われる演算処理の詳細は、上記特許文献１に記載されているので、ここでは説明を省略する。
【０００６】
ＤＦＤ合焦検出方法では、同一被写体、同一部位、同一視線方向からの最低二つの合焦判定用輝度情報を、撮像画像のぼけ状態に影響を与える撮影パラメータを最低１つ変更することによって取得する。撮影パラメータとしては、フォーカスレンズ位置、絞り量、焦点距離などがあるが、本説明では、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、フォーカスレンズ１の位置のみを変更する場合に限定して説明を行う。
【０００７】
本ＤＦＤ合焦検出方法によるとまず、例えば図１３（Ａ）及び（Ｂ）の輝度情報取得手段である撮像部２と対象物Ｄまでの光路長を変更するためにフォーカスレンズ１を所定の第１の場所（図１３（Ａ））及び第２の場所（図１３（Ｂ））に移動し（ステップＳ１０１Ａ、ステップＳ１０１Ｂ）、それぞれ第１及び第２の輝度情報を取得する（ステップＳ１０２Ａ、ステップＳ１０２Ｂ）。それぞれ取得された輝度情報は、像倍率、輝度分布などの正規化処理が行われ（ステップＳ１０３Ａ、ステップＳ１０３Ｂ）、必要であれば取得した輝度情報中の合焦判定をすべき領域を選択する（ステップＳ１０４Ａ、ステップＳ１０４Ｂ）。選択はどちらか一方の輝度情報に対して行い、もう一方の輝度情報に対しては対応領域が選定される。ここで、上記第１及び第２の輝度情報には撮像部２における電気的なノイズの情報も含まれるため、上記選択された第１及び第２の輝度情報の合焦判定領域に対しノイズ除去のための演算とスプレッドパラメータを算出するための演算などを含む前処理が行われる（ステップＳ１０５Ａ、ステップＳ１０５Ｂ）。そして、それら二つの前処理演算結果を統合することによって、本手法における第１または第２の輝度情報に対応したスプレッドパラメータが算出される（ステップＳ１０６）。
【０００８】
なお、こうして算出されたスプレッドパラメータと、このスプレッドパラメータに対して合焦状況が取得できるはずのフォーカスレンズ１の位置を実現するためのフォーカスレンズ駆動用アクチュエータ（図示せず）の移動指令値の対応関係のテーブルは、予め取得されている。従って、今得られたスプレッドパラメータをこの対応テーブルで参照すれば、合焦状態を得るべきフォーカスレンズ駆動用アクチュエータの移動指令値が生成されるようになっている（ステップＳ１０７）。
【特許文献１】米国特許第４，９６５，８４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１に示したＤＦＤ合焦検出方法を、実際に装置として実現しようとすると、以下のような課題がある。
【００１０】
予め定められた合焦検出を行う被写体距離範囲にある被写体に対して、取得した二つの輝度情報のうち、一方のぼけが許容値内である場合、良好にスプレッドパラメータの算出が行われる。輝度情報のぼけが許容値内であるとき、ポイントスプレッドファンクションは図１４（Ａ）に示すようになるが、実際には図１５（Ａ）に示すような輝度情報取得手段である撮像部２の電気的なノイズに影響して、図１５（Ｂ）に示すようになる。スプレッドパラメータはポイントスプレッドファンクションの分散σに起因した値であることから、取得した輝度情報のぼけが許容値内であればポイントスプレッドファンクションに対するノイズの比が小さく、ノイズの影響をさほど受けずにスプレッドパラメータの算出ができる。
【００１１】
これに対して、図１４（Ｂ）に示すように輝度情報のぼけが大きすぎる場合には、図１５（Ｃ）に示すように得られるポイントスプレッドファンクションがノイズによって埋もれてしまう現象が起きる。よって、ポイントスプレッドファンクションに対するノイズの比が大きくなるため、スプレッドパラメータの算出においてノイズの影響を大きく受ける。すると、スプレッドパラメータを正確に算出することができず、合焦検出が破綻してしまう。
【００１２】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができ、高精度に合焦情報を取得可能な合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法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】
【００１３】
本発明の合焦情報取得装置の一態様は、
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の合焦情報取得装置の別の態様は、
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の合焦情報取得方法の一態様は、
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の合焦情報取得方法の別の態様は、
対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができ、高精度に合焦情報を取得可能な合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
［第１実施形態］
図１（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を適用したデジタルカメラの構成を示す図である。本実施形態は、光学系１０であるフォーカスレンズ１の位置を変更して輝度情報取得手段である撮像部２で異なるぼけの像を得る構成に限定して説明する。
【００２０】
このデジタルカメラは、光学系１０、輝度情報取得手段である撮像部２及び撮像処理部３、スプレッドパラメータ算出手段である主制御部４、画像処理系記憶部５、指令値出力手段である光学系制御部６、記憶手段である制御系記憶部７、制御手段である駆動部８、及び駆動部状態検出部９から構成されている。
【００２１】
ここで、上記駆動部８は、特に図示はしないが、モータなどのアクチュエータと、該アクチュエータを駆動するための信号を生成する回路、及び光学系１０とアクチュエータとを連結する鏡枠とで構成される。即ち、この駆動部８は、上記光学系１０であるフォーカスレンズ１と該駆動部８とを連結する鏡枠に対して作用することで、フォーカスレンズ１を駆動し、フォーカスレンズ１の位置を制御する。このようにしてフォーカスレンズ１の位置を制御することにより、撮像部２と対象物Ｄまでの光路長を調整することができ、任意の距離にある被写体に対して合焦状態を撮像部２で得ることができる。フォーカスレンズ１の位置は、駆動部８の構成部材の位置を駆動部状態検出部９にて検知することで測定する。
【００２２】
合焦検出用の輝度情報を取得する際は、前述の制御手段である駆動部８を用いてフォーカスレンズ１を予め定められた図１３（Ａ）に示すような第１の場所及び図１３（Ｂ）に示すような第２の場所に制御し、それぞれ第１及び第２の像を撮像部２によって受光する。そして、受光した光量を撮像部２によって電荷に変換し、撮像処理部３によってその電荷がデジタル信号に変換される。この変換されたデジタル信号は、輝度情報として主制御部４を介して記憶手段である画像処理系記憶部５に記憶される。本実施形態では、本撮影時に取得する画像も撮像部２を用いて受光し、前述と同様の過程で画像処理系記憶部５に記憶される。ここで、「本撮影」とは、被写体の像を２次元情報で記録することを指し、ユーザの意図によって、ユーザが意図する対象物に合焦した画像を撮影し、記録することを言う。
【００２３】
前述の構成により、撮像部２で撮影される領域中における合焦検出領域を任意に選択可能である。一方、合焦検出用に取得した二つの輝度情報は、スプレッドパラメータ算出手段である主制御部４で読み出され、主制御部４は、それら二つの輝度情報からポイントスプレッドファンクションの分散に相関のある値を算出する処理を行い、スプレッドパラメータを算出する。この処理は、上記特許文献１に開示された手法で行っても良いし、その他の手法であってもかまわない。
【００２４】
次に、記憶手段である制御系記憶部７に格納されたテーブルについて説明する。制御系記憶部７には、図２に示すような、撮像部２で合焦状態を得るフォーカスレンズ位置を実現するための駆動部８への指令値と、その値に対応したスプレッドパラメータの離散値とが、テーブルとして記憶されている。このようなテーブルを記憶しておくことによって、指令値出力手段である光学系制御部６において、上記主制御部４で算出されたスプレッドパラメータに対応した、合焦状態を得るための指令値を直接算出することができるため、演算が容易であり、合焦検出にかかる時間を短縮することができる。
【００２５】
なおここで、「指令値」とは、フォーカスレンズ１を所定の位置に駆動させるための目標値であり、予め定められた基準位置からの絶対的位置を示すこととする。例えば、絶対的位置とは、フォーカスレンズ１やフォーカスレンズ１の取り付けられた鏡枠の基準位置からの位置を指す。このスプレッドパラメータの離散値に対して近似曲線を定めると、前述の指令値に対して変曲点ＳＧ１ａを推定することができる。このように離散値を記憶しておくことで、指令値とスプレッドパラメータとの関係が複雑であっても、対応することができる。
【００２６】
輝度情報を取得する２箇所のフォーカスレンズ位置のうち、一方の位置は、上記変曲点ＳＧ１ａに対応した指令値Ｐ１ａを駆動部８に入力して得られるフォーカスレンズ位置ＬＰ１ａ（図１４（Ａ））であるとする。このＬＰ１ａの位置で取得した輝度情報のぼけは、被写体距離の逆数に対して、図３に示すような関係がある。また、予め合焦検出を行う範囲は図３のＸ１からＸ２の距離に限定されているとき、Ｘ１からＸ２の範囲にある被写体Ｄ１に対して合焦検出を行うとする。このとき、フォーカスレンズ位置ＬＰ１ａで取得したぼけの大きさはＣ１となり、図３に示すぼけの大きさの許容値ＣＭＡＸの範囲内となる。このとき、像の集光度合いを示すポイントスプレッドファンクションは、図１４（Ａ）となり、図中のσ（ポイントスプレッドファンクションの分散）と相関のあるスプレッドパラメータＳＧをスプレッドパラメータ算出手段である主制御部４で算出する。実際には、図１５（Ａ）に示すように、撮像部２では電気的なノイズが生じるために、撮像部２で検出されるポイントスプレッドファンクションは、図１５（Ｂ）に示すようになる。スプレッドパラメータＳＧは、このポイントスプレッドファンクションの分散σに起因した値であることから、ポイントスプレッドファンクションに対するノイズの比が小さいため、ノイズの影響をそれほど受けずにスプレッドパラメータＳＧの算出を行うことができる。
【００２７】
一方、図２の変曲点ＳＧ１ａの位置ではないＳＧ２ａに対応する指令値Ｐ２ａを駆動部８に与えて、図１４（Ｂ）に示すように、フォーカスレンズ１をＬＰ２ａの位置に配置した場合、その位置で取得した輝度情報のぼけの大きさは被写体距離の逆数に対して図３中のＬＰ２ａに示した関係がある。このとき、図１４（Ｂ）の被写体距離Ｄ１の物体の像を取得すると、ぼけはＣ２となり、許容値ＣＭＡＸを大きく超えることとなる。得られるポイントスプレッドファンクションは、撮像部２の電気的ノイズを考慮すると、図１５（Ｃ）に示すようになり、ポイントスプレッドファンクションに対するノイズの比が大きくなることから、スプレッドパラメータＳＧ’の算出にノイズの影響を大きく受けることとなる。
【００２８】
このことから、フォーカスレンズ位置をＬＰ１ａに配置して取得した輝度情報を用いることによって、スプレッドパラメータの算出がノイズの影響を大きく受けることなく、演算の破綻を防ぐことができる。そして、算出したスプレッドパラメータＳＧは、指令値出力手段である光学系制御部６に入力され、光学系制御部６は、制御系記憶部７に格納された前述のテーブル（図２）を参照し、合焦状態を得る指令値Ｐを算出する。
【００２９】
なお、本実施形態は、フォーカスレンズ１を駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、光学系１０に含まれる絞り（図示せず）の絞り径を変えて異なる輝度情報を取得したり、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現したりして、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。
【００３０】
また、光学系１０は、複数のレンズ群、例えばズームレンズやフォーカスレンズ１、絞り、光学フィルタなどによって構成される。一眼レフカメラの場合には、レフミラーなどの光学素子も光学系１０に含む。
【００３１】
撮像部２は、合焦検出用に別途撮像素子を配置しても良い。また、撮像素子の種類に限定されるものではなく、ＣＣＤやＣＭＯＳ、１次元のラインセンサであっても良い。
【００３２】
主制御部４は、演算処理を行うマイクロプロセッサであり、処理に応じて複数存在しても良く、ＡＳＩＣやＦＰＧＡなどを用いて実現することができる。
【００３３】
光学系制御部６は、駆動部８の駆動用回路や制御を行うための演算処理を行う手段を備えている。
【００３４】
画像処理系記憶部５と制御系記憶部７は、不揮発性記憶装置などによって構成されており、交換可能であっても良く、同一の記憶装置に実現されていても良い。
【００３５】
駆動部８は、電磁モータ、圧電素子、超音波駆動型モータなどによって構成される。
【００３６】
また、駆動部状態検出部９は、駆動部８の速度、角速度、位置、温度、圧力、光量などを検出するセンサで、ジャイロセンサ、エンコーダ、加速度計、温度計、圧力計、光量を測定する受光素子などによって構成される。
【００３７】
［第１実施形態の変形例１］
また、前述の第１実施形態では、光学系１０のみが可動の場合について述べたが、図４に示すように、撮像部２に、駆動部８ｂと駆動部状態検出部９ｂとを取り付け、撮像部２のみを可動に構成しても良い。撮像部２を２箇所の位置に駆動することによって、ぼけの異なる輝度情報を撮像部２は取得することができる。この場合、記憶手段である制御系記憶部７には、テーブルとして、撮像部２を駆動するための指令値とスプレッドパラメータとの関係が保存されている。
【００３８】
このスプレッドパラメータの近似曲線の変曲点近傍に対応した駆動部８への指令値を駆動部８に入力して得られる所定の位置に、撮像部２が配置される。この位置で取得した輝度情報は、前述の第１実施形態のフォーカスレンズ位置ＬＰ１ａと撮像部２の相対位置と同等の位置にあり、前述の第１実施形態で示した効果と同等の効果を得ることができる。また、この手法では、駆動部８ｂを一つしか持たないため、省スペース化と省電力化に有効である。
【００３９】
［第１実施形態の変形例２］
一方、図４に示すように、光学系１０、撮像部２ともに駆動部８ａ，８ｂと駆動部状態検出部９ａ，９ｂとが取り付けられていて、可動する構成であっても同様の効果が得られる。この場合、記憶手段である制御系記憶部７のテーブルには、駆動部８ａ，８ｂへの指令値とスプレッドパラメータとの関係が記憶されている。
【００４０】
このスプレッドパラメータの近似曲線の変曲点に対応した駆動部８ａ，８ｂへの指令値を実行して光学系１０と撮像部２を配置し、その位置で輝度情報を取得することによって、スプレッドパラメータの算出時にノイズの影響を受けにくく、演算の破綻を防ぐことができる。また、光学系１０の可動範囲が限定されているような場合においても、光学系１０と撮像部２を両方駆動することによって、限られたスペース内で有効に合焦情報の取得を行うことが可能となる。
【００４１】
［第１実施形態の変形例３］
また、一眼レフカメラを想定した図５に示す構成であっても良い。
【００４２】
即ち、光学系１０のフォーカスレンズ１ａ−１を透過した光はクイックリターンミラー１ａ−２により反射され、ファインダ光学系１ａ−４に導かれる。また、クイックリターンミラーの一部は透過性があり、その一部を透過した光はレフミラー１ａ−３によって分割される。さらにこの光線において、光路長の異なる像を二つの撮像部２ｂ−１，２ｂ−２によって同時に取得するために、光路を二つのハーフミラー１ｂ−１，１ｂ−２によって分割している。本構成では、本撮影時に画像を取得するために別途撮像部２ａがあり、撮像部２ｂ−１，２ｂ−２は合焦検出を行うための専用センサである。なお、１ｂ−３，１ｂ−４は、撮像部２ｂ−１，２ｂ−２用の集光レンズである。
【００４３】
この場合、記憶手段である制御系記憶部７のテーブルは、スプレッドパラメータとその値に対応した撮像部２ａで合焦状態を得られるフォーカスレンズ位置を実現するための指令値の関係が記憶されている。このスプレッドパラメータの変曲点に対応した指令値Ｐ１ａを駆動部８に入力し、フォーカスレンズ１ａ−１を所定の位置に駆動する。このとき、合焦検出用の撮像部２ｂ−１，２ｂ−２のうち一方とフォーカスレンズ１ａ−１の相対的位置がテーブル中のスプレッドパラメータの近似曲線の変曲点に対応した指令値Ｐ１ａによって得られる位置であれば良く、この位置で輝度情報を取得することによって前述の効果と同等の効果を得ることができる。
【００４４】
［第１実施形態の変形例４］
さらに、図６（Ａ）に示すように、記憶手段である制御系記憶部７に記憶されるテーブルは、駆動部８への指令値に対して、スプレッドパラメータの離散値について定めた近似曲線において、スプレッドパラメータの絶対値が最小値を持つものであっても良い。
【００４５】
このようなテーブルの場合には、前述の最小値に対応した指令値Ｐ１ｂを駆動部８に入力して得られるフォーカスレンズ位置を所定の位置として、輝度情報を取得する。この位置で輝度情報を取得することによって、前述した効果と同等のものが得られる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態の適用されたデジタルカメラは、前述した第１実施形態と同様のハードウェア構成である。
【００４７】
即ち、本第２実施形態においても、上記第１実施形態と同様に、フォーカスレンズ１を２箇所の位置に駆動して、撮像部２と被写体までの光路長を所望の長さに調整し、異なるぼけの像を実現する。これら２箇所の位置で取得した輝度情報は画像処理系記憶部５に記憶され、取得した二つの輝度情報を元に、スプレッドパラメータ算出手段である主制御部４において、スプレッドパラメータを算出する。
【００４８】
本第２実施形態においては、制御系記憶部７には、図７（Ａ）に示すような、スプレッドパラメータと被写体距離の逆数との関係を表すテーブルと、図７（Ｂ）に示すような、被写体距離の逆数に対応した合焦状態を撮像部２で得るための駆動部８への指令値の関係を表すテーブルとが記憶されている。ここで、指令値と被写体距離の逆数との関係は、図７（Ｂ）のＣａＭ１やＣａＭ２のように、製品ロットによってばらつきがある。そこで、スプレッドパラメータと指令値を結ぶパラメータ被写体距離を中間的に用いてテーブルを記憶することにより、製品ロットによって変動するテーブルと、そうでないテーブルとを分離することができ、個々の製品に対して適切なテーブルを持つことが容易となる。
【００４９】
また、前者のテーブルは、スプレッドパラメータの離散値の近似曲線において変曲点を持っている。この変曲点に対応した被写体距離に合焦するための指令値を駆動部８に入力し、フォーカスレンズ１を所定の位置ＬＰ１ａに配置して輝度情報を取得することにより、上記第１実施形態と同等の効果を得る。
【００５０】
また、本第２実施形態では、スプレッドパラメータの離散値の近似曲線において、変曲点を持っている場合について述べたが、近似曲線が最小値を持つテーブルであっても良い。
【００５１】
更に、制御系記憶部７に二つのテーブルを記憶している構成について述べたが、スプレッドパラメータと指令値とを結びつける中間パラメータが複数存在し、テーブルが複数に分割されている構成であっても良い。
【００５２】
なお、本第２実施形態は、フォーカスレンズ１が駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、絞り径を変えての異なる輝度情報の取得や、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現し、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。
【００５３】
また、前述の第１実施形態の変形例に示した撮像部２のみが駆動する構成や、光学系１０と撮像部２とが連動して駆動する構成であっても良く、図５に示す一眼レフカメラを想定した構成でもかまわない。
【００５４】
［第３実施形態］
図６（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を適用したデジタルカメラの構成を示す図である。本第３実施形態においては、前述の第１実施形態と同等のハードウェア構成に、操作入力部１１が付加された構成となっている。この操作入力部１１は、ユーザがカメラに所定の機能を実行させるための入力手段である。ここで、操作入力部１１の信号は、ユーザの意図が反映された本撮影前を示す機能を有している。
【００５５】
本第３実施形態では、操作入力部１１を電源スイッチに限定し、図８のフローチャート及び図９のタイミングチャートを参照して、本実施形態の動作を説明する。
【００５６】
即ち、操作入力部１１である電源スイッチの信号がＯＦＦからＯＮに変化し、ユーザが本撮影を開始することを示したとき（ステップＳ１）、光学系制御部６は、その時点でのフォーカスレンズ１の位置を、駆動部状態検出部９である図９中の第１ぼけ輝度情報取得用位置センサによって検出する（ステップＳ２）。そして、このときのフォーカスレンズ１の位置が、前述の第１実施形態で述べた図２のテーブルのスプレッドパラメータの変曲点ＳＧ１ａに対応する指令値Ｐ１ａを駆動部８に入力した際に得られるレンズ位置ＬＰ１ａであるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００５７】
ここで、フォーカスレンズ位置がＬＰ１ａであれば、その状態を保持し、図示しないレリーズボタンから合焦検出開始の信号（ファーストレリーズ信号）が入力されるのを待つ（ステップＳ５）。一方、フォーカスレンズ位置がＬＰ１ａでない場合には、駆動部８を駆動し、その位置にフォーカスレンズ１を制御する（ステップＳ４）。そして、制御が完了すると、前述と同様にその状態を保持し、レリーズボタンから合焦検出開始の信号が入力されるのを待つ（ステップＳ５）。
【００５８】
レリーズボタンから合焦検出開始を示すファーストレリーズ信号が入力されると、第１ぼけ輝度情報を取得する。輝度情報を取得する過程は、前述の第１実施形態で示したとおりである。次に、異なるぼけの輝度情報を得るために、フォーカスレンズ１の位置をＬＰ１ａとは異なる位置に駆動する。その所定の位置にフォーカスレンズ１が配置されたことを第２ぼけ輝度情報取得用位置センサの出力によって確認し、その位置で第２のぼけ輝度情報を取得する。このようにして第１及び第２のぼけ輝度情報を取得する（ステップＳ６）。
【００５９】
ぼけの異なる二つの輝度情報の取得が完了すると、前述の第１実施形態に示したとおりスプレッドパラメータの算出を行う（ステップＳ７）。そして、算出したスプレッドパラメータから合焦予定面である撮像部２において合焦を得るためのフォーカスレンズ１の位置をテーブルを参照して算出し（ステップＳ８）、その位置にフォーカスレンズ１を制御する（ステップＳ９）。
【００６０】
こうして制御が完了すると、レリーズボタンから本撮影を開始することを示すセカンドレリーズ信号が入力されたとき（ステップＳ１０）、本撮影を開始し（ステップＳ１１）、被写体像の画像を取得することを目的とした撮影が行われる。
【００６１】
なお、上記のようにして第１回目の本撮影終了後は、特にフォーカスレンズ１の位置制御は行わず、第２回目の本撮影を行うための次のファーストレリーズ信号の入力に応じて、フォーカスレンズ１をＬＰ１ａの位置に制御するという、第１実施形態と同様の制御を行えば良い。
【００６２】
以上の処理ステップにおいて、操作入力部１１である電源スイッチに連動してフォーカスレンズ１を予めＬＰ１ａに配置しておくことによって、合焦検出開始時に、即座に第１のぼけ輝度情報を取得することができる。例えば、合焦検出開始時にフォーカスレンズ１がＬＰ１ａの位置にない場合、ファーストレリーズ信号が入力され、その位置にフォーカスレンズ１を制御し、第１のぼけ輝度情報を取得する必要がある。しかし、本第３実施形態の処理を行うことによって、図９のファーストレリーズ信号Ｔ２−１から第１ぼけ輝度情報取得Ｔ７−１までにかかる時間を短縮することができ、結果的に合焦検出にかかる時間を短縮することができる。
【００６３】
なお、操作入力部１１を電源スイッチに限定して本第３実施形態を説明したが、操作入力部１１は、レリーズボタン、液晶を用いたタッチパネルなどによって構成されてもかまわない。
【００６４】
また、本第３実施形態は、フォーカスレンズ１が駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、絞り径を変えての異なる輝度情報の取得や、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現し、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。また、前述の第１実施形態の変形例に示した撮像部２のみが駆動する構成や、光学系１０と撮像部２とが連動して駆動する構成であっても良く、図５に示す一眼レフカメラを想定した構成でもかまわない。
【００６５】
更に、本第３実施形態では、スプレッドパラメータのテーブルが変曲点を持つ場合を用いて説明したが、スプレッドパラメータの値の近似曲線が最小値を持つテーブルであっても良く、中間パラメータを用いて複数のテーブルを制御系記憶部７に記憶している構成であってもかまわない。
【００６６】
［第４実施形態］
上記第３実施形態では、本撮影の終了後、特にフォーカスレンズ１の位置制御は行わず、次回の本撮影を行うための次のファーストレリーズ信号の入力に応じて、フォーカスレンズ１をＬＰ１ａの位置に制御するものとしている。
【００６７】
これに対して、本発明の第４実施形態は、本撮影終了後、フォーカスレンズ１の位置制御を行うものである。これを、図１０のフローチャート及び図１１のタイミングチャートを参照して説明する。
【００６８】
即ち、ユーザが本撮影を開始し（ステップＳ２１）、本撮影における一連の処理が完了すると（ステップＳ２２）、光学系制御部６は、その時点でのフォーカスレンズ１の位置を、駆動部状態検出部９である第１ぼけ輝度情報取得用位置センサによって検出する（ステップＳ２）。ここでは、本撮影の一連の処理は、画像を撮像部２で取得し、その画像を画像処理系記憶部５に記録されるまでを示す。その他に、撮像処理部３でデジタル信号に変換されるまででも良く、主制御部４内にある記憶部に暫定的に記憶されるまでを示しても良い。
【００６９】
そして、このときのフォーカスレンズ１の位置が、前述の第１実施形態で説明したテーブルにおける図２のスプレッドパラメータの変曲点ＳＧ１ａに対応する指令値Ｐ１ａを駆動部８に入力した際に得られるレンズ位置ＬＰ１ａであるか否かを判定する（ステップＳ３）。ここで、フォーカスレンズ位置がＬＰ１ａであれば、その状態を保持し、レリーズボタンから合焦検出開始の信号が入力されるのを待つ（ステップＳ５）。一方、フォーカスレンズ位置がＬＰ１ａでない場合、その位置にフォーカスレンズ１を制御する（ステップＳ４）。そして、制御が完了すると、前述と同様にその状態を保持し、レリーズボタンから合焦検出開始の信号が入力されるのを待つ（ステップＳ５）。
【００７０】
レリーズボタンから合焦検出開始を示すファーストレリーズ信号が入力されると、第１ぼけ輝度情報を取得する。輝度情報を取得する過程は、前述の第１実施形態で示したとおりである。次に、異なるぼけの輝度情報を得るために、フォーカスレンズ１の位置をＬＰ１ａとは異なる位置に制御する。その所定の位置にフォーカスレンズ１が配置されたことを第２ぼけ輝度情報取得用位置センサの出力によって確認し、その位置で第２のぼけ輝度情報を取得する（ステップＳ６）。
【００７１】
ぼけの異なる二つの輝度情報の取得が完了すると、前述の第１実施形態に示したとおり、主制御部４にてスプレッドパラメータの算出を行う（ステップＳ７）。そして、光学系制御部６は、その主制御部４が算出したスプレッドパラメータから合焦予定面である撮像部２において合焦を得るためのフォーカスレンズ１の位置をテーブルを参照して算出し（ステップＳ８）、その位置にフォーカスレンズ１を制御する（ステップＳ９）。制御が完了すると、レリーズボタンから本撮影を開始することを示すセカンドレリーズ信号が入力されたとき（ステップＳ１０）、本撮影を開始（ステップＳ１１）し、被写体像の画像を取得することを目的とした撮影が行われる。その後、上記ステップＳ２２に戻って、前述の処理が繰り返される。
【００７２】
以上の処理ステップにおいて、本撮影完了に連動してフォーカスレンズ１を予めＬＰ１ａに配置しておくことによって、合焦検出開始時に、即座に第１のぼけ輝度情報を取得することができる。例えば、合焦検出開始時にフォーカスレンズ１がＬＰ１ａの位置にない場合、ファーストレリーズ信号が入力され、その位置にフォーカスレンズ１を制御し、第１のぼけ輝度情報を取得する必要がある。しかし、本第４実施形態の処理を行うことによって、図１１のファーストレリーズ信号Ｔ２−１から第１ぼけ輝度情報取得Ｔ７−１までにかかる時間を短縮することができ、結果的に合焦検出にかかる時間を短縮することができる。
【００７３】
なお、本第４実施形態は、フォーカスレンズ１が駆動して複数のぼけ輝度情報を得る場合について述べたが、絞り径を変えての異なる輝度情報の取得や、レンズが流体による構成でその屈折率を変化させて異なる光路長の輝度情報を実現し、スプレッドパラメータの算出を行っても良い。また、上記に示すレンズ位置、絞り径、レンズの屈折率は少なくとも一つが変更されれば良く、同時に複数を変更してもかまわない。また、前述の第１実施形態の変形例に示した撮像部２のみが駆動する構成や、光学系１０と撮像部２が連動して駆動する構成であっても良く、図５に示す一眼レフカメラを想定した構成でもかまわない。
【００７４】
更に、本第４実施形態では、スプレッドパラメータのテーブルが変曲点を持つ場合を用いて説明したが、スプレッドパラメータの近似曲線が最小値を持つテーブルであっても良く、中間パラメータを用いて複数のテーブルを制御系記憶部７に記憶している構成であってもかまわない。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、デジタルカメラに適用した場合を説明したが、本発明は、銀塩カメラにも同様に適用可能なことは勿論である。
【００７７】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００７８】
（１）  対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得装置。
【００７９】
（対応する実施形態）
この（１）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【００８０】
（作用効果）
この（１）に記載の合焦情報取得装置によれば、テーブルの変曲点に対応した指令値によって得られる光学系・輝度情報取得手段の位置で、合焦検出を行うと仮定した被写体距離範囲内にある被写体の輝度情報を取得するので、そのぼけの大きさは許容値を超えない。ぼけの大きさが許容値内であれば、得られるポイントスプレッドファンクションは撮像部の電気的ノイズに埋もれることがなく、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができる。
【００８１】
さらに、光学系、または輝度情報取得手段のみが駆動して異なるぼけを得る場合、駆動部が一つで済むため省スペースに有効であり、省電力を実現することができる。一方、光学系と輝度情報取得手段が合わせて駆動することによって、光学系の稼動範囲を超えた位置でぼけの輝度情報を取得することができ、ＤＦＤ合焦検出方法を実施する上で、ロバストな光学系・輝度情報取得手段の状態を逐次選択することが可能である。
【００８２】
（２）  上記光学系は、絞り及び撮影レンズを含んで構成されることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【００８３】
（対応する実施形態）
この（２）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【００８４】
（作用効果）
この（２）に記載の合焦情報取得装置によれば、対象物の像を結像する光学系であることで、対象物の像を輝度情報取得手段に結像することができ、画像として取得することができる。
【００８５】
（３）  上記制御手段に制御される光学系の状態は、当該光学系に含まれる絞りの絞り値、または当該光学系に含まれる撮影レンズの撮影対象物に対する光路長によって制御されることを特徴とする（２）に記載の合焦情報取得装置。
【００８６】
（対応する実施形態）
この（３）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第第１乃至第４実施形態が対応する。
【００８７】
（作用効果）
この（３）に記載の合焦情報取得装置によれば、光路長を変更することによって、輝度情報取得手段で取得するぼけ状態を変更することができる。
【００８８】
（４）  上記輝度情報取得手段は、像内の所定の領域における輝度を取得することを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【００８９】
（対応する実施形態）
この（４）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【００９０】
（作用効果）
この（４）に記載の合焦情報取得装置によれば、光量を検出することによって、輝度情報取得手段で観察される像のぼけを数値化することができる。
【００９１】
（５）  上記輝度情報取得手段は、光電変換素子の集合体であることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【００９２】
（対応する実施形態）
この（５）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態、特には第１実施形態の変形例３が対応する。
【００９３】
（作用効果）
この（５）に記載の合焦情報取得装置によれば、合焦情報取得用の専用センサを設けることによって、複数のぼけ輝度情報を同時に取得できる構成が実現でき、合焦情報取得にかける時間を短縮することができる。
【００９４】
（６）  上記輝度情報取得手段は、画像撮影素子であることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【００９５】
（対応する実施形態）
この（６）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【００９６】
（作用効果）
この（６）に記載の合焦情報取得装置によれば、任意の画像領域に対して合焦情報を取得することができる。
【００９７】
（７）  上記制御手段に制御される輝度情報取得手段の状態は、上記輝度情報取得手段の撮影対象物との光路長によって制御されることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【００９８】
（対応する実施形態）
この（７）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【００９９】
（作用効果）
この（７）に記載の合焦情報取得装置によれば、光路長を変更することによって、輝度情報取得手段で取得する輝度情報のぼけ状態を変更することができる。
【０１００】
（８）  上記記憶部に記憶されるテーブルは、スプレッドパラメータに指令値を対応付けたテーブルであることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１０１】
（対応する実施形態）
この（８）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１０２】
（作用効果）
この（８）に記載の合焦情報取得装置によれば、テーブルを上記の構成にすることで、算出したスプレッドパラメータに対する合焦状態を得られる指令値を直接算出することができ、演算量を減らすことができる。
【０１０３】
（９）  上記テーブルとは、複数のテーブルを順に参照することによって、最終的に上記制御手段への指令値と上記スプレッドパラメータとの対応関係を表すことを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１０４】
（対応する実施形態）
この（９）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第２乃至第４実施形態が対応する。
【０１０５】
（作用効果）
光学系・輝度情報取得手段のロットのばらつきによって、合焦画像を得る際の光学系・輝度情報取得手段の状態がそれぞれ異なるため、それぞれのロットによって調整手段に入力する指令値が異なる。この（９）に記載の合焦情報取得装置によれば、ロットによって変動する値（調整手段への指令値）と変動しない値とに分けてテーブル（スプレッドパラメータ）を持つことにより、個々のロットに対応したテーブルに変更することができ、算出したスプレッドパラメータから正しい指令値を対応付けることができる。
【０１０６】
（１０）  上記変曲点に対応する指令値を特定することができる情報は、変曲点に対応する指令値または当該指令値を推定可能な離散値であることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１０７】
（対応する実施形態）
この（１０）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１０８】
（作用効果）
この（１０）に記載の合焦情報取得装置によれば、離散値を記憶しておくことで、指令値とスプレッドパラメータの関係が複雑であっても、対応することができる。
【０１０９】
（１１）  上記光学系が合焦した画像を取得する状態になる前に、上記所定の状態を有することを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１１０】
（対応する実施形態）
この（１１）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１１１】
（作用効果）
この（１１）に記載の合焦情報取得装置によれば、本撮影の前に行う合焦検出を開始するときに、予め上記の所定の状態であることによって、合焦検出にかかる時間を短縮することができる。
【０１１２】
（１２）  上記合焦した画像が得られる状態に光学系が設定されるのに先立って、上記所定の状態に設定されることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１１３】
（対応する実施形態）
この（１２）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１１４】
（作用効果）
この（１２）に記載の合焦情報取得装置によれば、本撮影前に光学系・輝度情報取得手段が所定の状態を有することで、本撮影までにかかる時間を短縮することができる。
【０１１５】
（１３）  操作入力部を更に具備し、
上記操作入力部の動作を検出し、当該操作入力部の動作に連動して、上記所定の状態が設定されることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１１６】
（対応する実施形態）
この（１３）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第３実施形態が対応する。
【０１１７】
（作用効果）
この（１３）に記載の合焦情報取得装置によれば、操作入力部と連動することによって、ユーザの意図に応じて合焦検出が行うことができる。
【０１１８】
（１４）  前回の合焦撮影後に、上記所定の状態に設定されることを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１１９】
（対応する実施形態）
この（１４）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第４実施形態が対応する。
【０１２０】
（作用効果）
この（１４）に記載の合焦情報取得装置によれば、次の本撮影までにかかる時間を短縮することができる。
【０１２１】
（１５）  上記制御手段は、
上記光学系及び／または上記輝度情報取得手段を駆動する駆動部と、
上記駆動部の位置を検出する駆動部状態検出部と、
を有することを特徴とする（１）に記載の合焦情報取得装置。
【０１２２】
（対応する実施形態）
この（１５）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１２３】
（作用効果）
この（１５）に記載の合焦情報取得装置によれば、上記の所定の状態を実現することができる。
【０１２４】
（１６）  対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系と、
上記光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する輝度情報取得手段と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得手段の状態を制御する制御手段と、
上記輝度情報取得手段で取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出するスプレッドパラメータ算出手段と、
上記スプレッドパラメータと上記対象物に合焦した画像を得るための上記制御手段への指令値とを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を記憶する記憶手段と、
上記スプレッドパラメータ算出手段で算出されたスプレッドパラメータと上記記憶手段に記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する指令値出力手段と、
を具備し、
上記輝度情報取得手段が取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記記憶手段に記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得装置。
【０１２５】
（対応する実施形態）
この（１６）に記載の合焦情報取得装置に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態、特には第１実施形態の変形例４が対応する。
【０１２６】
（作用効果）
この（１６）に記載の合焦情報取得装置によれば、テーブルの変曲点に対応した指令値によって得られる光学系・輝度情報取得手段の位置で、合焦検出を行うと仮定した被写体距離範囲内にある被写体の輝度情報を取得するので、そのぼけの大きさは許容値を超えない。ぼけの大きさが許容値内であれば、得られるポイントスプレッドファンクションは撮像部の電気的ノイズに埋もれることがなく、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができる。
【０１２７】
さらに、光学系、または輝度情報取得手段のみが駆動して異なるぼけを得る場合、駆動部が一つで済むため省スペースに有効であり、省電力を実現することができる。一方、光学系と輝度情報取得手段が合わせて駆動することによって、光学系の稼動範囲を超えた位置でぼけの輝度情報を取得することができ、ＤＦＤ合焦検出方法を実施する上で、ロバストな光学系・輝度情報取得手段の状態を逐次選択することが可能である。
【０１２８】
（１７）  対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線において当該近似曲線の変曲点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記変曲点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得方法。
【０１２９】
（対応する実施形態）
この（１７）に記載の合焦情報取得方法に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１３０】
（作用効果）
この（１７）に記載の合焦情報取得方法によれば、テーブルの変曲点に対応した指令値によって得られる光学系・輝度情報取得の位置で、合焦検出を行うと仮定した被写体距離範囲内にある被写体の輝度情報を取得するので、そのぼけの大きさは許容値を超えない。ぼけの大きさが許容値内であれば、得られるポイントスプレッドファンクションは撮像部の電気的ノイズに埋もれることがなく、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができる。
【０１３１】
さらに、光学系、または輝度情報取得のための手段のみが駆動して異なるぼけを得る場合、駆動部が一つで済むため省スペースに有効であり、省電力を実現することができる。一方、光学系と輝度情報取得手段が合わせて駆動することによって、光学系の稼動範囲を超えた位置でぼけの輝度情報を取得することができ、ＤＦＤ合焦検出方法を実施する上で、ロバストな光学系・輝度情報取得手段の状態を逐次選択することが可能である。
【０１３２】
（１８）  対象物を撮影して当該対象物の合焦した画像を取得するために当該対象物からの光を所定の位置に結像する光学系の少なくとも一部を通過した上記光が形成するぼけの異なる複数の画像のうち、少なくとも二つの画像において互いに対応する領域の輝度情報を取得する工程と、
それら取得された複数の輝度情報からスプレッドパラメータを算出する工程と、
入力される指令値に基づいて上記光学系及び／または輝度情報取得工程の状態を制御する制御手段への上記対象物に合焦した画像を得るための指令値と上記スプレッドパラメータとを関係付けることができるテーブル、及び上記指令値に対する上記スプレッドパラメータの関係を示す近似曲線または近似直線において当該スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する指令値を特定することができる情報を予め記憶しておく工程と、
上記算出されたスプレッドパラメータと上記予め記憶された上記テーブルとを利用して、上記対象物に合焦した画像を得るための上記指令値を上記制御手段に出力する工程と、
を有し、
上記輝度情報取得工程において取得する複数の上記輝度情報のうち少なくとも一つは、上記予め記憶された情報に基づいて特定され得る上記スプレッドパラメータの絶対値が最小となる点に対応する上記指令値を上記制御手段に入力した結果として得られる所定の状態の下で取得されたものであることを特徴とする合焦情報取得方法。
【０１３３】
（対応する実施形態）
この（１８）に記載の合焦情報取得方法に関する実施形態は、第１乃至第４実施形態が対応する。
【０１３４】
（作用効果）
この（１８）に記載の合焦情報取得方法によれば、テーブルの変曲点に対応した指令値によって得られる光学系・輝度情報取得の位置で、合焦検出を行うと仮定した被写体距離範囲内にある被写体の輝度情報を取得するので、そのぼけの大きさは許容値を超えない。ぼけの大きさが許容値内であれば、得られるポイントスプレッドファンクションは撮像部の電気的ノイズに埋もれることがなく、ポイントスプレッドファンクションの分散に起因したスプレッドパラメータを良好に算出することができる。
【０１３５】
さらに、光学系、または輝度情報取得のための手段のみが駆動して異なるぼけを得る場合、駆動部が一つで済むため省スペースに有効であり、省電力を実現することができる。一方、光学系と輝度情報取得手段が合わせて駆動することによって、光学系の稼動範囲を超えた位置でぼけの輝度情報を取得することができ、ＤＦＤ合焦検出方法を実施する上で、ロバストな光学系・輝度情報取得手段の状態を逐次選択することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を適用したデジタルカメラにおける光学的な配置構成を示す図であり、（Ｂ）はブロック構成図である。
【図２】制御系記憶部にテーブルとして記憶された、撮像部で合焦状態を得るフォーカスレンズ位置を実現するための駆動部への指令値と、その値に対応したスプレッドパラメータの離散値との関係を示す図である。
【図３】変曲点に対応した指令値を駆動部に入力して得られるフォーカスレンズ位置で取得した輝度情報のぼけと、被写体距離の逆数との関係を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例１及び２におけるデジタルカメラの光学的な配置構成を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態の変形例３における一眼レフカメラの光学的な配置構成を示す図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第１実施形態の変形例４において制御系記憶部にテーブルとして記憶される指令値とスプレッドパラメータとの関係を示す図であり、（Ｂ）は本発明の第３実施形態に係る合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を適用したデジタルカメラのブロック構成図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ本発明の第２実施形態において制御系記憶部にテーブルとして記憶される、スプレッドパラメータと被写体距離の逆数との関係及び被写体距離の逆数に対応した駆動部への指令値の関係を示す図である。
【図８】第３実施形態の動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図９】第３実施形態の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１０】本発明の第４実施形態に係る合焦情報取得装置及び合焦情報取得方法を適用したデジタルカメラの動作を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図１１】第４実施形態の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１２】特許文献１に記載されているＤＦＤ合焦検出方法の概略ステップを示す図である。
【図１３】フォーカスレンズの位置の変更を説明するための図で、（Ａ）はフォーカスレンズが第１の場所にある状態、（Ｂ）はフォーカスレンズが第２の場所にある状態をそれぞれ示している。
【図１４】（Ａ）は輝度情報のぼけが許容値内であるときのポイントスプレッドファンクションを説明するための図であり、（Ｂ）は輝度情報のぼけが大きすぎる場合のポイントスプレッドファンクションを説明するための図である。
【図１５】（Ａ）は撮像部の電気的なノイズを示す図、（Ｂ）は輝度情報のぼけが許容値内であるときの（Ａ）のノイズが乗ったポイントスプレッドファンクションを示す図であり、（Ｃ）は輝度情報のぼけが大きすぎる場合の（Ａ）のノイズが乗ったポイントスプレッドファンクションを示す図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１，１ａ−１…フォーカスレンズ、  １ａ−２…クイックリターンミラー、  １ａ−３…レフミラー、  １ａ−４…ファインダ光学系、  １ｂ−１，１ｂ−２…ハーフミラー、  ２，２ａ，２ｂ−１，２ｂ−２…撮像部、  ３…撮像処理部、  ４…主制御部、  ５…画像処理系記憶部、  ６…光学系制御部、  ７…制御系記憶部、  ８，８ａ，８ｂ…駆動部、  ９，９ａ，９ｂ…駆動部状態検出部、  １０…光学系、  １１…操作入力部。
【図１】
2006003803.tif 000003
【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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