(57)【要約】【課題】高速且つ高精度な焦点調節を行うことのできる撮像装置及び無線通信端末の提供。【解決手段】補助光発光部（４０）と、周波数切替部（２７）と、第１ＡＦ評価値生成部（２５１）と、第３ＡＦ評価値生成部（２５３）と、合焦位置演算部（２９）と、レンズ駆動手段（１４、１５、３０）と、を含む撮像装置である。補助光発光部（４０）は補助光周波数帯域を有する補助光を被写体に照射する。周波数切替部（２７）はレンズ（１１）の焦点距離に基づいて補助光周波数帯域を求める。第１ＡＦ評価値生成部（２５１）は第１ＡＦ評価値を生成する。第３ＡＦ評価値生成部（２５３）は、補助光周波数帯域に基づいて第３空間周波数帯域を選択し、撮像信号から第３空間周波数帯域を抽出し、第３ＡＦ評価値を生成する。合焦位置演算部（２９）は第１ＡＦ評価値及び第３ＡＦ評価値に基づいて、合焦演算位置を演算する。【選択図】図１
2015099305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補助光周波数帯域を有する補助光を被写体に照射する補助光発光部と、
前記被写体の光学像を結像するレンズと、
前記光学像の撮像信号を生成する撮像素子と、
前記レンズの焦点距離に基づいて前記補助光周波数帯域を求める周波数切替部と、
前記撮像信号から第１空間周波数帯域を抽出し、第１ＡＦ評価値を生成する第１ＡＦ評価値生成部と、
前記補助光周波数帯域に基づいて第３空間周波数帯域を選択し、前記撮像信号から前記第３空間周波数帯域を抽出し、第３ＡＦ評価値を生成する第３ＡＦ評価値生成部と、
第１ＡＦ評価値及び前記第３ＡＦ評価値に基づいて、合焦演算位置を演算する合焦位置演算部と、
前記合焦位置演算部の出力に基づいて、前記レンズを駆動させるレンズ駆動手段と、を含む撮像装置。
【請求項２】
前記第３空間周波数帯域は、前記補助光周波数帯域に略等しいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記撮像信号から第２空間周波数帯域を抽出し、第２ＡＦ評価値を生成する第２ＡＦ評価値生成部と、
前記光学像から被写体空間周波数を求める周波数解析部と、
前記補助光周波数帯域と前記被写体空間周波数に基づいて、演算方法切替指示を出す信頼性判定部と、をさらに含み、
前記第２空周波数帯域は、前記第１空間周波数帯域よりも高域の周波数を含み、
前記合焦位置演算部は、前記信頼判定部から演算方法切替指示を受けると、第１ＡＦ評価値及び前記第２ＡＦ評価値に基づいて、合焦演算位置を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
第２空周波数帯域の最大値は、前記第１空間周波数帯域の最大値よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２空周波数帯域の最小値は、前記第１空間周波数帯域の最小値よりも高いことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１ＡＦ評価値生成部は、ＬＰＦを用いて前記第１空間周波数帯域を抽出し、
前記第２ＡＦ評価値生成部は、ＨＰＦを用いて前記第２空間周波数帯域を抽出し、
前記第３ＡＦ評価値生成部は、ＢＰＦを用いて前記第３空間周波数帯域を抽出することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の撮像装置を備えた無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び無線通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピント合わせを自動的に行うことのできる撮像装置が利用されている。撮像した被写体の光学像のコントラストに基づいて焦点を調節するコントラストＡＦ（ＡＦ：Auto Focus）方式がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、撮像素子により撮像された画像データから高周波成分を抽出し、その高周波成分に基づいて画像のコントラスト情報である焦点評価値を複数算出し、さらに、それらの焦点評価値に基づいて合焦レンズ位置を演算する。
【０００４】
ところで、補助光発光装置を搭載した撮像装置がある。この撮像蔵置によれば、補助光を被写体に照射し、被写体の輝度及びコントラストを高めることで、焦点調節の速度及び精度を高めて、撮像することができる。
【０００５】
また、このような撮像装置の適用例として、例えば、無線通信端末に搭載することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】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】
【０００７】
しかしながら、補助光を被写体に照射した上で、焦点調節の速度及び精度をさらに高めた撮像装置が求められている。特許文献１に開示される撮像装置では、焦点調節の速度及び精度に改善の余地があった。
【０００８】
本発明は、上記した事情を背景としてなされたものであり、高速且つ高精度な焦点調節を行うことのできる撮像装置及び無線通信端末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】
【０００９】
本発明にかかる撮像装置は、
補助光周波数帯域を有する補助光を被写体に照射する補助光発光部と、
前記被写体の光学像を結像するレンズと、
前記光学像の撮像信号を生成する撮像素子と、
前記レンズの焦点距離に基づいて前記補助光周波数帯域を求める周波数切替部と、
前記撮像信号から第１空間周波数帯域を抽出し、第１ＡＦ評価値を生成する第１ＡＦ評価値生成部と、
前記補助光周波数帯域に基づいて第３空間周波数帯域を選択し、前記撮像信号から前記第３空間周波数帯域を抽出し、第３ＡＦ評価値を生成する第３ＡＦ評価値生成部と、
前記第１ＡＦ評価値及び前記第３ＡＦ評価値に基づいて、合焦演算位置を演算する合焦位置演算部と、
前記合焦位置演算部の出力に基づいて、前記レンズを駆動させるレンズ駆動手段と、を含む。
【００１０】
このような構成によれば、高速且つ高精度な焦点調節を行うことができる。
【００１１】
また、前記第３空間周波数帯域は、前記補助光周波数帯域に略等しいことを特徴としてもよい。また、前記撮像信号から第２空間周波数帯域を抽出し、第２ＡＦ評価値を生成する第２ＡＦ評価値生成部と、前記光学像から被写体空間周波数を求める周波数解析部と、前記補助光周波数帯域と前記被写体空間周波数に基づいて、演算方法切替指示を出す信頼性判定部と、をさらに含み、前記第２空周波数帯域は、前記第１空間周波数帯域よりも高域の周波数を含み、前記合焦位置演算部は、前記信頼判定部から演算方法切替指示を受けると、前記第１ＡＦ評価値及び前記第２ＡＦ評価値に基づいて、合焦演算位置を演算することを特徴としてもよい。また、第２空周波数帯域の最大値は、前記第１空間周波数帯域の最大値よりも高いことを特徴としてもよい。また、前記第２空周波数帯域の最小値は、前記第１空間周波数帯域の最小値よりも高いことを特徴としてもよい。また、前記第１ＡＦ評価値生成部は、ＬＰＦを用いて、前記第１空間周波数帯域を抽出し、前記第２ＡＦ評価値生成部は、ＨＰＦを用いて、前記第２空間周波数帯域を抽出し、前記第３ＡＦ評価値生成部は、ＢＰＦを用いて、前記第３空間周波数帯域を抽出することを特徴としてもよい。
【００１２】
他方、本発明にかかる無線通信端末は、上記した撮像装置を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高速且つ高精度な焦点調節を行うことのできる撮像装置及び無線通信端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１にかかる撮像装置の構成ブロック図である。
【図２】第１フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。
【図３】Ｆｏｃｕｓ位置に対するＡＦ評価値である。
【図４】第２フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。
【図５】第２フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。
【図６】第３フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。
【図７】Ｆｏｃｕｓ位置に対するＡＦ評価値である。
【図８】焦点距離に対する空間周波数を示すグラフである。
【図９】実施の形態１にかかる撮像装置の要部の模式図である。
【図１０】マスクの正面図である。
【図１１】補助光を投影した投影面の正面図である。
【図１２】焦点調節方法のフローチャートである。
【図１３】合焦位置の演算方法の模式図である。
【図１４】合焦位置の演算方法の模式図である。
【図１５】実施の形態１にかかる焦点調節方法を模式的に示す図である。
【図１６】実施の形態１にかかる焦点調節方法を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１〜１１を参照して、実施の形態１にかかる内視鏡について説明する。
【００１６】
図１は、実施の形態１にかかる撮像装置の構成ブロック図である。図１に示すように、撮像装置１００は、レンズ本体１０と、カメラ本体２０とを含む。撮像装置１００は、デジタル一眼レフ交換レンズ式カメラである。
【００１７】
レンズ本体１０は、カメラ本体２０に着脱可能に取り付けられる。レンズ本体１０は、レンズ１１と、フォーカスエンコーダ１２と、レンズＣＰＵ（Central Processing Unit）１３と、レンズ駆動回路１４と、モータ１５と、を含む。なお、レンズ本体１０は、必要に応じて、各構成を動作させるための電流をカメラ本体２０から供給されてもよい。
【００１８】
レンズ駆動回路１４は、モータ１５を駆動するための駆動指令信号をレンズＣＰＵ１３から受ける。レンズ駆動回路１４は、モータ１５を駆動するための電流指令信号を生成し、この電流指令信号をモータ１５に出力する。モータ１５は、レンズ駆動回路１４から電流指令信号を受けて、レンズ１１を光軸方向に駆動する。レンズ１１は、光軸方向に駆動されて、被写体からの光束を撮像素子２３（後述）の撮像面上に結像する。
【００１９】
フォーカスエンコーダ１２は、レンズ１１の位置を検出し、レンズ１１の位置情報を表すレンズ位置信号をレンズＣＰＵ１３に出力する。フォーカスエンコーダ１２は、例えば、レンズ１１の位置を機械的に検出するエンコーダである。
【００２０】
レンズＣＰＵ１３は、カメラ本体２０と通信を行って、レンズ本体１０の各構成を制御する。レンズＣＰＵ１３は、レンズ位置信号をフォーカスエンコーダ１２から受けて、レンズ位置信号をカメラＣＰＵ２１（後述）に出力する。レンズＣＰＵ１３は、レンズ１１を駆動させるための駆動指令信号をカメラＣＰＵ２１から受けて、この駆動指令信号をレンズ駆動回路１４に出力する。なお、レンズＣＰＵ１３は、他に撮像装置１００を動作させるために必要な信号をカメラＣＰＵ２１と授受してもよい。
【００２１】
カメラ本体２０は、カメラＣＰＵ２１と、撮像素子２３と、ノイズ除去部２４と、第１ＡＦ評価値生成部２５１と、第２ＡＦ評価値生成部２５２と、第３ＡＦ評価値生成部２５３と、周波数解析部２６と、周波数切替部２７と、信頼性判定部２８と、合焦位置演算部２９と、レンズ駆動指示部３０と、補助光発光部４０とを含む。カメラ本体２０は、適宜、レンズ本体１０、及び、カメラ本体２０の各構成を動作させるための電源を備えてもよい。
【００２２】
カメラＣＰＵ２１は、レンズＣＰＵ１３と通信を行って、レンズ本体１０の各構成を制御する。カメラＣＰＵ２１は、少なくとも焦点調節を行うための信号をレンズ駆動指示部３０から受ける。また、カメラＣＰＵ２１は、撮像装置１００の操作者の入力信号やレンズＣＰＵ１３とレンズ駆動指示部３０とからの信号に基づいて、補助光発光指令信号を補助光発光部４０に出力し、撮像指令信号を撮像素子２３に出力する。また、カメラＣＰＵ２１は、レンズ位置信号を周波数解析部２６に出力する。
【００２３】
撮像素子２３は、撮像面に結像される被写体の光学像についての撮像信号を生成する。撮像素子２３は、この撮像信号を、ノイズ除去部２４及び周波数解析部２６に出力する。撮像素子２３は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)イメージセンサである。撮像素子２３は、必要に応じて、Ａ／Ｄ変換器、画像処理回路、外部記憶媒体等に接続されてもよい。
【００２４】
ノイズ除去部２４は、撮像素子２３から撮像信号を受けて、不要なノイズを除去する。ノイズ除去部２４は、例えば、ＬＰＦ（Low Pass Filter）や、特定の色を除去するフィルタである。ノイズ除去部２４としてＬＰＦを用いると、高周波成分のノイズを除去して好ましい。
【００２５】
第１ＡＦ評価値生成部２５１は、第１デジタルフィルタを用いて、ノイズ除去部２４からの撮像信号から所定の周波数帯域を抽出する。また、第１ＡＦ評価値生成部２５１は、抽出した周波数帯域について積分して、コントラスト値である第１ＡＦ評価値を算出する。
【００２６】
第１デジタルフィルタは、例えば、ＦＩＲ(Finite Impulse Response)やＩＩＲ(Infinite Impulse Response)である。第１デジタルフィルタは、ＬＰＦとして設計されている。図２に示すように、第１デジタルフィルタは、例えば、カットオフ周波数ｆｃ１を有するＬＰＦである。図２は、第１フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。図３に示すように、第１ＡＦ評価値生成部２５１は、例えば、Ｆｏｃｕｓ位置に対するコントラスト値、すなわち、コントラストカーブＣ１について算出する。図３は、Ｆｏｃｕｓ位置に対するＡＦ評価値である。コントラストカーブＣ１は、頂点を合焦位置に有する凸曲線である。
【００２７】
第２ＡＦ評価値生成部２５２は、第２デジタルフィルタを用いて、ノイズ除去部２４からの撮像信号から所定の周波数帯域を抽出する。また、第２ＡＦ評価値生成部２５２は、抽出した周波数帯域について積分して、コントラスト値である第２ＡＦ評価値を算出する。
【００２８】
第２デジタルフィルタは、例えば、ＦＩＲやＩＩＲである。第２デジタルフィルタは、第１デジタルフィルタと比較して、高い周波数帯域を抽出する傾向にある。より具体的には、第２デジタルフィルタにより抽出される周波数の最小値は、第１デジタルフィルタにより抽出される周波数の最小値と比較して高い。又は、第２デジタルフィルタにより抽出される周波数の最大値は、第１デジタルフィルタにより抽出される周波数の最大値と比較して低い。第２デジタルフィルタは、例えば、ＦＩＲやＩＩＲのデジタルフィルタである。図４は、第２フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。図４に示すように、第２デジタルフィルタは、例えば、カットオフ周波数ｆｃ２を有するＨＰＦ（High Pass Filter）として設計されている。
【００２９】
なお、図５に示すように、第２デジタルフィルタは、例えば、下側カットオフ周波数ｆｃ３１及び上側カットオフ周波数ｆｃ３２を有するＢＰＦ（Band Pass Filter）として設計されていてもよい。図５は、第２フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。上側カットオフ周波数ｆｃ３２が、第１デジタルフィルタのカットオフ周波数ｆｃ１より高いと好ましい。
【００３０】
また、図３に示すように、第２ＡＦ評価値生成部２５２は、Ｆｏｃｕｓ位置に対するコントラスト値、すなわち、コントラストカーブＣ２について算出する。コントラストカーブＣ２は、コントラストカーブＣ１と比較して、合焦位置近傍では急峻でありつつ、合焦位置から離れるにつれて緩やかに傾斜する。
【００３１】
第３ＡＦ評価値生成部２５３は、第３デジタルフィルタを用いて、ノイズ除去部２４からの撮像信号から所定の周波数帯域を抽出する。また、第３ＡＦ評価値生成部２５３は、、抽出した周波数帯域について積分して、コントラスト値である第３ＡＦ評価値を算出する。
【００３２】
第３デジタルフィルタは、例えば、ＦＩＲやＩＩＲである。第３デジタルフィルタは、投影面Ｐ１に照射される補助光の特定周波数に対応する周波数成分を抽出する。第３デジタルフィルタは、周波数切替部２７からの切替指示信号（後述）に基づいて、抽出する周波数の帯域を変更することができる。第３デジタルフィルタは、例えば、ＦＩＲやＩＩＲのデジタルフィルタである。例えば、投影面Ｐ１に照射される補助光の特定周波数帯域が、下側カットオフ周波数ｆｃ４１以上、上側カットオフ周波数ｆｃ４２以下であるとする。すると、図６に示すように、第３デジタルフィルタは、例えば、下側カットオフ周波数ｆｃ４１に略等しい下側カットオフ周波数と、上側カットオフ周波数ｆｃ４２に略等しい上側カットオフ周波数と、を有するＢＰＦとして設計されていると好ましく、下側カットオフ周波数ｆｃ４１及び上側カットオフ周波数ｆｃ４２を有するＢＰＦとして設計されていると好ましい。なお、本明細書において、「略等しい」とは、周波数に対するばらつきが１０％以内であると定義する。図６は、第３フィルタの一例の周波数特性を表すグラフである。下側カットオフ周波数ｆｃ４１は、例えば、補助光の特定周波数の最小値であり、上側カットオフ周波数ｆｃ４２は、例えば、補助光の特定周波数の最大値である。
【００３３】
また、図７に示すように、第３ＡＦ評価値生成部２５３は、Ｆｏｕｃｓ位置に対するコントラスト値、すなわち、コントラストカーブＣ３について算出する。図７は、Ｆｏｃｕｓ位置に対するＡＦ評価値である。コントラストカーブＣ３は、コントラストカーブＣ２と比較して、合焦位置近傍では急峻であるものの、合焦位置から離れるにつれて緩やかに傾斜する傾向にある。
【００３４】
周波数解析部２６は、レンズ位置信号を、レンズＣＰＵ１３を介してカメラＣＰＵ２１から受ける。また、周波数解析部２６は、レンズ位置信号に基づいて補助光の空間周波数を算出し、その算出結果を周波数切替部２７及び信頼性判定部２８に出力する。ここで、図８に示すように、レンズ位置（焦点距離）に対する空間周波数が１つに決まるのである。図８は、焦点距離に対する空間周波数を示すグラフである。また、周波数解析部２６は、撮像信号を撮像素子２３から受けて、被写体の光学像が有する特定周波数を算出する。また、周波数解析部２６は、算出した被写体の光学像の特定周波数を信頼性判定部２８に出力する。
【００３５】
周波数切替部２７は、周波数解析部２６からの補助光の空間周波数の算出結果に基づいて、抽出する周波数帯域を切り替える切替指示を、第３ＡＦ評価値生成部２５３に送る。
【００３６】
信頼性判定部２８は、補助光の有する空間周波数と、被写体の光学像の空間周波数とを受けて、その結果に応じて、合焦位置演算部２９に演算方法切替指示を送る。信頼性判定部２８は、例えば、被写体の光学像の空間周波数における補助光の有する空間周波数の比率が一定の閾値を超えると、信頼性無しと判定し、演算方法切替指示を合焦位置演算部２９に送る。
【００３７】
合焦位置演算部２９は、第１ＡＦ評価値生成部２５１の出力及び第３ＡＦ評価値生成部２５３の出力に基づいて、合焦位置を演算又は探索する。但し、合焦位置演算部２９は、信頼性判定部２８からの演算方法切替指示を受けると、第１ＡＦ評価値生成部２５１の出力及び第２ＡＦ評価値生成部２５２の出力に基づいて、合焦位置を演算又は探索する。合焦位置演算部２９は、算出した結果信号をレンズ駆動指示部３０に出力する。
【００３８】
レンズ駆動指示部３０は、合焦位置演算部２９の算出結果を受けて、焦点調節のためのレンズ１１を駆動させる駆動指示信号を、カメラＣＰＵ２１に出力する。
【００３９】
図９に示すように、補助光発光部４０は、光源４１と、集光レンズ４２と、マスク４３と、投影レンズ４４とを含む。図９は、実施の形態１にかかる撮像装置の要部の模式図である。
【００４０】
光源４１は、撮像素子２３が検出することのできる周波数を有する光源であればよい。光源４１は、例えば、ＬＥＤ（Laser Emitting Diode）である。光源４１が所定範囲の周波数の光を出射する場合、撮像素子までの光路には、光源４１からの光の周波数以外の周波数をカットするフィルタを設置することができる。例えば、光源４１が赤外光を出射する場合、撮像素子２３までの光路には、赤外カットフィルタ以外のフィルタを設置することができる。
【００４１】
集光レンズ４２は、光源４１からの光束を通過させて、マスク４３に集光させる。マスク４３は、集光レンズ４２からの光束の一部を遮りつつ、集光レンズ４２からの光束の残りを通過させて、特定の周波数を有する光束を投影レンズ４４に導く。図１０に示すように、マスク４３は、例えば、上下方向に延びる帯状の遮光部４３１と、上下方向に延びる帯状の透過部４３２とを含む。図１０は、マスクの正面図である。遮光部４３１と、透過部４３２とは交互に配置されており、縞模様を形成する。このような縞模様を有するマスクは、製造し易くて好ましい。なお、マスク４３は、左右方向に延びる縞模様であってもよく、格子状の模様であってもよい。また、マスク４３のかわりに、プリズムを用いて、特定の周波数を有する光を投影レンズ４４に導いてもよい。投影レンズ４４は、マスク４３からの光を通過させて、投影面Ｐ１に投影させる。
【００４２】
以上より、光源４１からの光束は、集光レンズ４２、マスク４３及び投影レンズ４４を通過して、投影面Ｐ１に投影される。図１１に示すように、投影面Ｐ１には、照射部Ｐ１２と未照射部Ｐ１１とを有する像が投影される。図１１は、補助光を投影した投影面を表す図である。光源４１から出射された光束の一部は、透過部４３２を透過し、照射部Ｐ１２を照射する。一方、光源４１から出射された光束の残りは、遮光部４３１に遮られ、未照射部Ｐ１１に照射しない。照射部Ｐ１２は、未照射部Ｐ１１と比較して、高い照度を有する。照射部Ｐ１２と未照射部Ｐ１１との幅は、投影レンズ４４から投影面Ｐ１までの距離に比例する。
【００４３】
焦点調節方法．
次に、図１２を参照しつつ、図１３〜１６を用いて、実施の形態１にかかる焦点調節方法について説明する。なお、ここでは、輝度又はコントラストの低い被写体を撮像する場合の自動焦点調節方法について説明する。図１２は、実施の形態１にかかる焦点調節方法のフローチャートである。図１３及び１４は、合焦位置演算方法を示す模式図である。図１５及び１６は、実施の形態１にかかる焦点調節方法の模式図である。
【００４４】
まず、補助光を被写体に照射する（補助光照射ステップＳ１）。詳細には、補助光発光部４０が補助光を被写体に照射し、被写体の輝度又はコントラストが高められる。なお、焦点調節を行うために、各設定値を初期化してもよい。
【００４５】
続いて、被写体を撮像し、合焦位置演算用の被写体の光学像を得る（合焦位置演算用撮像ステップＳ２）。
【００４６】
続いて、補助光の空間周波数に基づいて、第３ＡＥ評価値生成部の第３フィルタの周波数帯域を切り替える（周波数切替ステップＳ３）。
【００４７】
続いて、補助光の有する空間周波数と、被写体の光学像の空間周波数とに基づいて、信頼性を判定する（信頼性判定ステップＳ４）。
【００４８】
ここで、信頼性が無い（信頼性判定ステップＳ４：ＮＯ）と判定すると、コントラストカーブＣ２を用いて合焦位置を演算する（第２合焦位置演算ステップＳ５２）。
【００４９】
ここで、三点補間法（直線補間法）を利用した合焦位置の演算方法について説明する。なお、他の合焦位置の演算方法を用いてもよい。他の合焦位置の演算方法としては、例えば、ラグランジュ補間法、スプライン補間法が挙げられる。
【００５０】
図１３に示すように、まず、コントラストカーブＣ１上の任意の３点、例えば、点Ａ１、Ｂ１、Ｄ１を選択する。点Ａ１及びＢ１を通過する直線Ｌ１１がある。また、直線Ｌａｂ１に垂直、且つ、点Ｄ１を通る直線Ｌ１２がある。直線Ｌ１１と直線Ｌ１２との交点Ｅ１を求める。交点Ｅ１のＦｏｃｕｓ位置が合焦演算位置Ｘ１である。合焦演算位置Ｘ１は合焦位置Ｘから離れている。
【００５１】
ところで、図１４に示すように、合焦位置Ｘ近傍においてコントラストカーブＣ１と比較して急峻なコントラストカーブＣ２を用いて合焦位置を演算する。すると、得られた合焦演算位置Ｘ２は、合焦演算位置Ｘ１と比較して、合焦位置Ｘに近い。つまり、合焦位置Ｘ近傍において急峻なコントラストカーブを用いると、合焦位置Ｘをより高い精度で求めることができる。
【００５２】
信頼性が有る（信頼性判定ステップＳ４：ＹＥＳ）と判定すると、第３ＡＦ評価値生成部との出力を用いて合焦位置を演算する（第１合焦位置演算ステップＳ５１）。コントラストカーブＣ３は、合焦位置Ｘ近傍において、コントラストカーブＣ２と比較して急峻である。つまり、第１合焦位置演算ステップＳ５１では、第１合焦位置演算ステップＳ５２と比較して、合焦位置を高い精度で演算し、高速に焦点合せを行うことができる。
【００５３】
第１合焦位置演算ステップＳ５１又は第２合焦位置演算ステップＳ５２に引き続いて、レンズ駆動を開始する（レンズ駆動開始ステップＳ６）。図１５に示すように、レンズをＡＦ開始Ｆｏｃｕｓ位置（時点ｔ１）から、所定の距離を移動させる（ｔ２）。
【００５４】
続いて、駆動させるべき方向を判定する（駆動方向判定ステップＳ７）。具体的には、コントラストカーブＣ１を用いて、レンズを駆動させるべき方向を判定する。より具体的には、コントラストカーブＣ１から、現在のＦｏｃｕｓ位置（ｔ２）におけるＡＦ評価値の増減を検出し、判定する。ＡＦ評価値が増加している場合、レンズはそのまま同じ方向に駆動され、ＡＦ評価値が減少している場合、レンズは反対方向に方向転換して駆動される。図１５に示す例では、ＡＦ評価値が減少しているので、レンズ１１は反対方向に方向転換して駆動される。
【００５５】
レンズを合焦演算位置に移動させて、合焦位置を探索して移動させる（合焦位置探索ステップＳ８）。第１合焦位置演算ステップＳ５１を経た場合と、第２合焦位置演算ステップＳ５２を経た場合とに分けて説明する。
【００５６】
第１合焦位置演算ステップＳ５１を経た場合、図１５に示すように、レンズは、ＡＦ開始Ｆｏｃｕｓ位置から合焦位置Ｘを一旦通過し（ｔ３）、合焦演算位置Ｘ１に到達する（ｔ４）。そして、合焦演算位置Ｘ１近傍のＡＦ評価値に基づいて、合焦位置Ｘを探索する。例えば、Ｆｏｃｕｓ値に対するＡＦ評価値の微分値がゼロとなる位置を求めて、その位置に移動させる。レンズは合焦位置Ｘに到達する（ｔ５）。コントラストカーブＣ３は急峻なので、合焦位置Ｘに高い精度で到達し得る。ここで、レンズが合焦位置Ｘを一旦通過し、合焦演算位置Ｘ１に到達し、さらに、合焦位置Ｘに到達するまでの距離を、オーバーシュート量Ｌ１とする。オーバーシュート量Ｌ１が小さく、焦点を高い速度で調節することができる。
【００５７】
一方、第２合焦位置演算ステップＳ５２を経た場合、図１６に示すように、レンズは、ＡＦ開始Ｆｏｃｕｓ位置から合焦位置Ｘを一旦通過し（ｔ２３）、合焦演算位置Ｘ２に到達する（ｔ２４）。そして、合焦演算位置Ｘ２近傍のＡＦ評価値に基づいて、合焦位置Ｘを探索する。例えば、Ｆｏｃｕｓ値に対するＡＦ評価値の微分値がゼロとなる位置を求めて、その位置に移動させる。レンズは合焦位置Ｘに到達する（ｔ２５）。ここで、レンズが合焦位置Ｘを一旦通過し、合焦演算位置Ｘ２に到達し、さらに、合焦位置Ｘに到達するまでの距離を、オーバーシュート量Ｌ２とする。この方法では、オーバーシュート量Ｌ２がＬ１よりも大きいものの、焦点を良好な速さで調節することができる。
【００５８】
以上、実施の形態１によれば、補助光の周波数に対応するコントラストカーブＣ３を用いて、合焦位置を高い精度で演算し、高速な焦点調節を行うことができる。また、合焦位置を探索して、高速且つ高精度な焦点調節を行うことができる。
【００５９】
また、実施の形態１によれば、被写体の周波数における補助光の周波数の比が大きくても、信頼性判定部により、高い周波数帯域のコントラストカーブＣ２を用いて、焦点調節を行うことができる。すなわち、補助光と同じ又はそれに近い周波数を有する被写体であっても、安定して、焦点調節を行うことができる。
【００６０】
ところで、上記した実施の形態１にかかる焦点調節方法から信頼性判定ステップＳ４を省略した焦点調節方法がある。このような焦点調節方法では、例えば、被写体の光学像の空間周波数における補助光の有する空間周波数の比率が一定の閾値を超えた場合、第３ＡＦ評価値生成部によるコントラストカーブは、コントラストカーブＣ３（図７参照。）と異なる形状を有することがあり、例えば、２つの頂点を有することがある。したがって、このような焦点調節方法では、安定して、合焦位置を演算することができない。つまり、上記した実施の形態１にかかる焦点調節方法は、このような焦点調節方法と比較して、より安定して合焦位置を演算することができる。
【００６１】
また、実施の形態１にかかる撮像装置では、第１ＡＦ評価値生成部としてＬＰＦを用いたが、ＨＰＦ又はＢＰＦを用いてもよい。第１ＡＦ評価値生成部としてＨＰＦを用いた場合、第２ＡＦ評価値生成部として、第１ＡＦ評価値生成部のＨＰＦよりも高いカットオフ周波数を有するＨＰＦを用いると、コントラストカーブＣ１よりも合焦位置近傍で急峻なコントラストカーブＣ２をより確実に得られてよい。また、第１ＡＦ評価値生成部としてＢＰＦを用いた場合、第２ＡＦ評価値生成部として、第１ＡＦ評価値生成部の上側カットオフ周波数及び下側カットオフ周波数の高いＢＰＦを用いると、合焦位置近傍でコントラストカーブＣ１よりも急峻なコントラストカーブＣ２をより確実に得られてよい。
【００６２】
また、実施の形態１にかかる撮像装置では、第２ＡＦ評価値生成部としてＨＰＦを用いたが、ＬＰＦ又はＢＰＦを用いてもよい。第２ＡＦ評価値生成部としてＬＰＦを用いた場合、第２ＡＦ評価値生成部として、第１ＡＦ評価値生成部のＬＰＦよりも、高いカットオフ周波数を有するＬＰＦを用いると、コントラストカーブＣ１よりも合焦位置近傍で急峻なコントラストカーブＣ２をより確実に得られてよい。一方、第２ＡＦ評価値生成部としてＢＰＦを用いた場合、第２ＡＦ評価値生成部として、第１ＡＦ評価値生成部のＬＰＦよりも、高い上側カットオフ周波数を有するＢＰＦを用いると、コントラストカーブＣ１よりも合焦位置近傍で急峻なコントラストカーブＣ２をより確実に得られてよい。
【００６３】
また、実施の形態１にかかる撮像装置の焦点調節方法では、補助光照射ステップＳ１〜合焦位置探索ステップＳ８の順に実施したが、必要に応じて、適宜変更してもよい。例えば、第１合焦位置演算ステップＳ５１又は第２合焦位置演算ステップＳ５２は、駆動方向判定ステップＳ７と同時又はその次に行ってもよい。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施の形態１にかかる撮像装置はデジタル一眼レフ交換レンズ式カメラであるが、コンパクトデジタルカメラ、又は、ミラーレスカメラであってもよい。また、実施の形態１にかかる撮像装置は、カムコーダなどのビデオカメラであってもよい。
【００６５】
また、実施の形態１にかかる撮像装置を無線通信端末に搭載してもよい。無線通信端末として、例えば、フィーチャフォン、スマートフォン、タブレット、ウェアラブル端末が挙げられる。ウェアラブル端末として、例えば、腕時計型端末、スマートグラス、ヘッドマウントディスプレイが挙げられる。
【符号の説明】
【００６６】
１００…撮像装置                          １０…レンズ本体
１１…レンズ                              １２…フォーカスエンコーダ
１３…レンズＣＰＵ                        １４…レンズ駆動回路
１５…モータ                              ２０…カメラ本体
２１…カメラＣＰＵ                        ２３…撮像素子
２４…ノイズ除去部                        ２６…周波数解析部
２７…周波数切替部                        ２８…信頼性判定部
２９…合焦位置演算部                      ３０…レンズ駆動指示部
４０…補助光発光部                        ４１…光源
４２…集光レンズ                          ４３…マスク
４４…投影レンズ                          ２５１…第１ＡＦ評価値生成部
２５２…第２ＡＦ評価値生成部              ２５３…第３ＡＦ評価値生成部
４３１…遮光部                            ４３２…透過部
【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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