(57)【要約】【課題】複数のフィルタを使い分けることにより、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が行える撮像装置の提供。【解決手段】撮像素子で撮像された画像データから高周波成分を抽出して、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、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。合焦動作は粗サーチを行った後に、粗サーチの結果に基づいて詳細サーチを行う。そして、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、詳細サーチでは、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。【選択図】        図３
2004325517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影光学系を介して被写体を撮像する撮像素子と、
前記撮像素子で撮像された撮像画像の高空間周波数成分をそれぞれ異なる帯域で抽出するフィルタを複数備えるフィルタ手段と、
前記フィルタで抽出された高空間周波数成分に基づいて、前記撮像画像のコントラスト情報を表す焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、
（ａ）前記撮影光学系の焦点調節範囲に設定された所定領域の全域において前記焦点評価値を複数取得して、前記複数の焦点評価値に基づいて合焦位置を算出する第１焦点調節モードと、（ｂ）前記第１焦点調節モードの算出結果に基づいて設定された前記焦点調節範囲内の位置から前記焦点評価値を順に取得して合焦位置を算出し、算出された合焦位置に焦点調節する第２焦点調節モードとで前記撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、
前記第１焦点調節モードでは前記複数のフィルタの内の所定のフィルタを選択し、前記第２焦点調節モードでは、前記第１焦点調節モードで取得した焦点評価値に基づいて前記複数のフィルタのいずれか一つを選択するように前記フィルタ手段を制御するフィルタ制御手段と、を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第２焦点調節モードでは、前記第１焦点調節モードの算出結果に基づいて前記焦点調節範囲内に部分領域を設定し、その部分領域において前記焦点評価値を複数取得して、前記複数の焦点評価値に基づいて算出された合焦位置に焦点調節することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記撮影光学系に設けられたフォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、
前記第２焦点調節モードにおけるフォーカスレンズ移動速度が前記第１焦点調節モードのフォーカスレンズ移動速度よりも遅くなるように前記レンズ駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置において、
前記フィルタ制御手段は、前記第１焦点調節モードで取得された焦点評価値の最大値が所定値以上の場合に、前記第２焦点調節モードのフィルタよって抽出される高空間周波数成分の最低周波数が、前記第１焦点調節モードのフィルタよって抽出される高空間周波数成分の最低周波数よりも大きくなるように制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置において、
前記フィルタ制御手段は、前記第１焦点調節モードの算出結果が所定の条件を満足する場合には、前記第１焦点調節モードで使用したフィルタと同一のフィルタを前記第２焦点調節モードにおいて選択することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ等の撮像素子を備え、コントラスト法により自動焦点調節を行う撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤＤ等の撮像素子により被写体を撮像する電子カメラにおいては、撮像信号からコントラスト信号に対応する高周波成分を抽出し、この高周波成分がピークとなるレンズ位置にフォーカスレンズを移動させる、いわゆる山登り方式と呼ばれる焦点調整方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この高周波成分は焦点評価値と呼ばれ、撮像信号をハイパスフィルタやバンドパスフィルタに通し、高周波成分の絶対値を積算することにより得られる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２６５６３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、フィルタの通過帯域は一般的な被写体に基づいて設定されるので、被写体によってはフィルタが適合しない場合もある。そのような場合には適切な焦点評価値ピークが得られなかったりして、合焦精度が低下したり、ピークそのものが検出できないというような不都合が生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、複数のフィルタを使い分けることにより、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が行える撮像装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明による撮像装置は、撮影光学系を介して被写体を撮像する撮像素子と、撮像素子で撮像された撮像画像の高空間周波数成分をそれぞれ異なる帯域で抽出するフィルタを複数備えるフィルタ手段と、フィルタで抽出された高空間周波数成分に基づいて、撮像画像のコントラスト情報を表す焦点評価値を演算する焦点評価値演算手段と、（ａ）撮影光学系の焦点調節範囲に設定された所定領域の全域において焦点評価値を複数取得して、複数の焦点評価値に基づいて合焦位置を算出する第１焦点調節モードと、（ｂ）第１焦点調節モードの算出結果に基づいて設定された焦点調節範囲内の位置から焦点評価値を順に取得して合焦位置を算出し、算出された合焦位置に焦点調節する第２焦点調節モードとで撮影光学系の焦点調節を行う焦点調節手段と、第１焦点調節モードでは複数のフィルタの内の所定のフィルタを選択し、第２焦点調節モードでは、第１焦点調節モードで取得した焦点評価値に基づいて複数のフィルタのいずれか一つを選択するようにフィルタ手段を制御するフィルタ制御手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、第２焦点調節モードでは、第１焦点調節モードの算出結果に基づいて焦点調節範囲内に部分領域を設定し、その部分領域において前記焦点評価値を複数取得して、複数の焦点評価値に基づいて算出された合焦位置に焦点調節するようにしたものである。
請求項３の発明は、請求項２に記載の撮像装置において、撮影光学系に設けられたフォーカスレンズを光軸方向に移動させるレンズ駆動手段と、第２焦点調節モードにおけるフォーカスレンズ移動速度が第１焦点調節モードのフォーカスレンズ移動速度よりも遅くなるようにレンズ駆動手段を制御する駆動制御手段とを備えたものである。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置において、第１焦点調節モードで取得された焦点評価値の最大値が所定値以上の場合に、第２焦点調節モードのフィルタよって抽出される高空間周波数成分の最低周波数が、第１焦点調節モードのフィルタよって抽出される高空間周波数成分の最低周波数よりも大きくなるように制御するものである。
請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の撮像装置において、フィルタ制御手段は、第１焦点調節モードの算出結果が所定の条件を満足する場合には、第１焦点調節モードで使用したフィルタと同一のフィルタを第２焦点調節モードにおいて選択する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明による撮像装置の一実施の形態を示したものであり、ＡＦ（オートフォーカス）デジタルカメラのブロック図である。図１に示したデジタルカメラは、撮影レンズ１と、撮像素子２と、Ａ／Ｄ変換器３と、メモリ４と、画像処理回路５と、外部記憶媒体６と、コントロール回路８と、モータ１３により駆動されるフォーカスレンズ駆動機構１４と、ＣＰＵ１２と、絞り１９とを備えている。
【０００８】
ＣＰＵ１２には、自動露出処理およびオートホワイトバランス処理を行うＡＥ／ＡＷＢ処理回路７，ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）回路９，積算回路１０およびＡＦ回路１１が設けられている。外部記憶媒体６は、デジタルカメラに対して着脱可能に設けられている。１５はＣＰＵ１２内に設けられた記憶部であり、後述するように算出された焦点評価値が記憶される。
【０００９】
図１では撮影レンズ１を簡略化して示したが、撮影レンズ１は１枚または複数枚のレンズで構成され、フォーカスレンズ駆動機構１４によりフォーカスレンズ（不図示）を駆動して焦点調節を行う。すなわち、フォーカスレンズ駆動機構１４により撮影レンズ１のフォーカスレンズを光軸方向に駆動して、撮像素子２の撮像面上に結像される被写体像のピント調整を行う。なお、撮影レンズ１は単一焦点距離（固定焦点）のレンズであっても良いし、ズームレンズやステップズームレンズのように焦点距離が可変なレンズであっても良い。
【００１０】
撮像素子２は２次元型の撮像デバイスであり、このような撮像デバイスにはＣＣＤ型、ＭＯＳ型、ＣＩＤ型など様々な形態がある。本実施の形態ではＣＣＤ撮像素子が用いられている。撮影レンズ１を通過した被写体光は、絞り１９の開口を通って撮像素子２の撮像面上に結像される。撮像素子２の撮像面上に被写体像が結像されると、被写体像の光の強弱に応じて画素毎に信号電荷が蓄積される。
撮像素子２では、コントロール回路８からのシャッターゲートパルスによって、各画素に蓄積される電荷の蓄積時間（シャッタースピード）が制御される。これは、電子シャッターと呼ばれる機能である。
【００１１】
撮像素子２の各画素に蓄積された信号電荷は映像出力信号として順次読み出され、Ａ／Ｄ変換器３によってデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された映像信号は、画像データとして一旦メモリ４に格納される。画像処理回路５は、輝度（Ｙ）信号生成回路や色差（Ｃ）信号生成回路やデータ圧縮解凍回路などの信号処理回路を備えている。また、画像処理回路５はメモリ４から画像データを読み込んで各種信号処理を行った後に、所定の形式（例えば、ＪＰＥＧ形式）の画像データに変換し、その画像データをメモリ４またはメモリカード等の外部記憶媒体６に記憶させる。
【００１２】
ＣＰＵ１２はコントロール回路８やメモリ４などと接続され、所定のアルゴリズムに従って露出値やフォーカス状態等の各種演算を行うとともに、ＡＥ／ＡＷＢ処理回路７やＡＦ回路１１等の制御を総括的に管理している。ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）９には、被写体画像の中のＡＦエリア内の画像に対応するＡＦ用画像データがメモリ４から読み込まれる。
【００１３】
ハイパスフィルタ回路９は読み込まれたＡＦ用画像データから高周波成分を抽出し、抽出された高周波成分の絶対値が積分回路１０により積算される。この積算結果は焦点評価値と呼ばれている。なお、本実施の形態では、ハイパスフィルタ回路９，積算回路１０はＣＰＵ１２によるソフトウェアで処理しているが、ハードウェアでこれらの機能を実現するように構成しても良い。
【００１４】
図２は焦点評価値の一例を示す図であり、縦軸は焦点評価値の大きさを示しており、横軸は撮影レンズ１に設けられたフォーカスレンズの光軸方向位置を表している。図２ではレンズ位置Ｄ１で焦点評価値が最大となっており、このレンズ位置Ｄ１にフォーカスレンズを移動するとピントの合った被写体像が撮像素子２の撮像面に結像される。以下では、焦点評価値が最大となるレンズ位置Ｄ１を合焦レンズ位置と呼ぶことにする。フォーカスレンズは、無限側端点（図の原点Ｏ）と至近側端点（Ｄ０）との間の駆動領域を移動することができる。
【００１５】
本実施の形態における焦点調節動作の特徴。
（Ａ）最初にフォーカスレンズ移動範囲の全域に関して焦点評価値を検出し、その検出結果に基づいて決定された所定範囲についてより詳細に焦点評価値を検出し、焦点評価値のピークを求める。以下では、最初の検出を粗サーチと呼び、２番目の詳細な検出を詳細サーチと呼ぶことにする。
【００１６】
（Ｂ）ハイパスフィルタ回路９はカット周波数ｆｃ１のフィルタＦ１とカット周波数ｆｃ２のフィルタＦ２とを有し（図３参照）、上記粗サーチの時にはフィルタＦ１でフィルタリングを行い、詳細サーチの時にはフィルタＦ１，Ｆ２のいずれかを選択的に用いる。図３において、縦軸は透過率、横軸は空間周波数である。ｆｃ１＜ｆｃ２であって、フィルタＦ１においては、フィルタＦ２ではカットされる周波数帯域（ｆｃ１〜ｆｃ２）の情報も抽出している。
【００１７】
図４は、同一画像データに対してフィルタＦ１を用いた場合の焦点評価値曲線Ｃ１と、フィルタＦ２を用いた場合に得られる焦点評価値曲線Ｃ２とを示したものである。ＨＤ１，ＨＤ２は各焦点評価値曲線Ｃ１，Ｃ２の半値幅であり、カット周波数の高いフィルタＦ２を用いた場合の方が半値幅が狭く、ピークの山は急峻となっている。そのため、図４に示す場合には、半値幅の狭いフィルタＦ２を用いた方が合焦位置の算出精度が高くなり、焦点調節をより精度良く行うことができる。このように、焦点評価値曲線の半値幅は、高周波成分を抽出する際のハイパスフィルタのカット周波数が高周波側にシフトするにつれて小さくなる。ただし、カット周波数を高周波側にシフトすると、焦点評価値曲線のピークが低くなる傾向がある。
【００１８】
《合焦動作の説明》
次に、図５〜９を参照して本実施の形態における合焦動作を説明する。図５，６は合焦動作の処理手順を示すフローチャートである。図７は、合焦動作におけるフォーカスレンズ位置の時間的な変化を示したものである。図７において、縦軸はフォーカスレンズ位置、横軸は時間であり、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの動作が上述した粗サーチであって、時刻ｔ６から時刻ｔ８までの動作が詳細サーチである。黒丸は取得された焦点評価値を表している。
【００１９】
図５のステップＳ１では、ＡＦ動作に必要なデータや合焦フラグなどを初期化する。ステップＳ２では、粗サーチにおけるサーチ開始位置ＳＳＬＰ１およびサーチ終了位置ＳＥＬＰ１を設定する（図７参照）。すなわち、焦点調節範囲の両端である至近端および無限遠端のいずれか一方をサーチ開始位置ＳＳＬＰ１に設定し、他方をサーチ終了位置ＳＥＬＰ１に設定する。本実施の形態では、図７に示すように至近端をサーチ開始位置ＳＳＬＰ１に設定し、無限遠端をサーチ終了位置ＳＥＬＰ１に設定するが、このような設定以外にも、合焦動作開始直前のレンズ位置や、撮影モードに応じて開始位置および終了位置を設定しても良い。
【００２０】
ステップＳ３では、フォーカスレンズをステップＳ２で設定したサーチ開始位置ＳＳＬＰ１へ移動させる。ステップＳ４では、粗サーチの際のレンズ移動速度ＬＭＶ１を設定する。このレンズ移動速度ＬＭＶ１の大きさによって、粗サーチにおける焦点評価値のサンプリング数が決まる。
【００２１】
撮像素子２は所定時間間隔で被写体画像を撮像するので、レンズ移動速度を速くするとサンプリング数は減少し、逆にレンズ移動速度を遅くするとサンプリング数は増加する。言い換えると、レンズ移動速度を遅くするほど各サンプリングの間のレンズ移動量が小さくなって、より細かく焦点評価値をサンプリングできるが、サーチ時間が長くなるという欠点がある。また、連続移動しつつ撮像する場合には、フレームレートの関係からレンズ移動速度にはおのずと上限速度がある。フレームレートの早い撮像素子ほど上限速度は大きくなる。
【００２２】
本実施の形態では、粗サーチの後に詳細サーチを行って合焦位置を検出するようにしているので、粗サーチにおいては詳細サーチほどの合焦位置検出精度を必要としない。そのため、粗サーチの移動速度ＬＭＶ１は詳細サーチにおけるサーチ範囲を決定できる程度に十分高速にすることができる。例えば、焦点評価値のサンプリング間隔が、一般的な被写体で得られる焦点評価値曲線Ｃ１（図４参照）の半値幅ＨＤ１程度であっても良い。
【００２３】
ステップＳ５では、メモリ４に記憶された画像データに基づいて、ハイパスフィルタ回路９および積算回路１０により焦点評価値を演算する。粗サーチにおいては、例えば前述したフィルタＦ１を用いて高周波成分の抽出を行う。演算された焦点評価値は焦点評価値履歴として記憶部１５（図１参照）に記憶される。なお、ステップＳ４からステップＳ５へ進んだときに行われる演算では、サーチ開始位置ＳＳＬＰ１における画像データに基づいて焦点評価値が算出される。
【００２４】
ステップＳ６では、ステップＳ４で設定したレンズ移動速度ＬＭＶ１でフォーカスレンズをサーチ終了位置ＳＥＬＰ１（無限遠端）へ向けて移動させる。ステップＳ７では、粗サーチのサーチ範囲全域に対して焦点評価値を取得したか否か、すなわち、フォーカスレンズがサーチ終了位置ＳＥＬＰ１に到達して、その位置での焦点評価値が取得されたか否かを判定する。ステップＳ７でサーチ終了と判定されるとステップＳ８へ進み、サーチが終了していないと判定されるとステップＳ５へ戻る。すなわち、ステップＳ５からステップＳ７までの処理はフォーカスレンズが他端に達する間で繰り返し行われ、繰り返し回数と同一個数の焦点評価値がサンプリングされる。
【００２５】
なお、粗サーチおよび後述する詳細サーチにおける各撮像動作は、フォーカスレンズをステップ駆動してレンズ停止時に撮像を行っても良いし、フォーカスレンズを連続移動させつつ撮像を行うようにしても良い。
【００２６】
ステップＳ８では、サンプリングされた焦点評価値に所定レベル以上の焦点評価値があるか否かを判定する。コントラストの低い被写体の場合、ノイズ等の影響により本来の合焦位置とは関係ない位置に焦点評価値の最大値が現れる擬合焦と呼ばれる現象が生じるおそれがある。そのため、本実施の形態ではそのような擬合焦を避けるために、ステップＳ８の処理を設けた。
【００２７】
ステップＳ８において所定レベル以上の焦点評価値が無いと判定された場合には、ローコントラストの場合の処理を行うべくステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、焦点調節不能ということで、フォーカスレンズを所定位置へ移動する。所定位置としては、一般的な撮影距離である１〜３ｍに対応するレンズ位置に設定するのが好ましい。ステップＳ１０の処理が終了したならば、一連の合焦動作処理を終了する。
【００２８】
一方、ステップＳ８で所定レベル以上の焦点評価値が有ると判定された場合には、ステップＳ９へと進む。ステップＳ９では、粗サーチで得られた複数の焦点評価値から合焦レンズ位置、すなわち、複数の焦点評価値から推定される焦点評価値曲線Ｌ１（図８参照）のピーク位置を演算する。ピーク位置の演算方法は種々あるが、本実施の形態では三点内挿方式で算出する。
【００２９】
《三点内挿演算の説明》
図８は三点内挿演算方法を説明する図である。図８に示した黒丸は取得された焦点評価値を示しており、粗サーチ範囲内に７つの焦点評価値が取得されている。破線Ｌ１は、取得された焦点評価値から予測される焦点評価値曲線を表している。
【００３０】
図８に示す７つの焦点評価値においては、焦点評価値Ｐ２が最大となっている。三点内挿演算では、最大値の焦点評価値Ｐ２とその前後に位置する焦点評価値Ｐ１，Ｐ３とを用いて合焦レンズ位置を算出する。まず、点Ｐ２および点Ｐ３を通る直線Ｌ１１を求める。この直線Ｌ１１の傾きを−Ｋとしたとき、傾きがＫで点Ｐ１を通る直線Ｌ１２を算出する。そして、直線Ｌ１１と直線Ｌ１２との交点Ａを求める。交点Ａの座標はレンズ位置と焦点評価値とで表され、この交点Ａのレンズ位置ＲＦＬＰ１を粗サーチにおける合焦レンズ位置とする。
【００３１】
図５に戻って、ステップＳ９の処理が終了したならば、図６のステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、詳細サーチの際に使用するハイパスフィルタの設定を行う。図９は、ステップＳ１１における設定処理の詳細を示すサブフローである。図９のステップＳ１０１では、粗サーチで取得された焦点評価値の中から最大値を探し、その最大値が所定値以上か否かを判定する。
【００３２】
焦点評価値は画像データの空間周波数の高周波成分を抽出したものであり、高周波成分を多く含む被写体であるほど、また、被写体にピントが合っているほど焦点評価値は大きくなる。そして、ステップＳ１０１における所定値とは、空間周波数の高周波成分を多く含んだ被写体か否かを判定するための判定値である。
【００３３】
ステップＳ１０１で所定値以上と判定されるとステップＳ１０２へ進み、所定値より小さいと判定されるとステップＳ１０３へ進む。ステップＳ１０２へ進んだ場合には、焦点評価曲線の半値幅を小さくして合焦精度を上げるために、高周波成分を抽出するためのハイパスフィルタ回路９の設定を、粗サーチで用いたフィルタＦ１よりもカット周波数の高いフィルタＦ２とする。
【００３４】
一方、ステップＳ１０３へ進んだ場合には、粗サーチの設定と同様のフィルタＦ１に設定する。このようにするのは、ステップＳ１０１で所定値より小さいと判定された場合には、被写体に高周波成分があまり含まれないと推定されるため、カット周波数を高くしすぎると焦点評価値の大きさ自体が小さくなってピーク位置を求められなくなるおそれがあるためである。
【００３５】
一般的な被写体の場合には空間周波数の高周波成分を十分含んでいるが、白黒エッジパターンのような特殊な被写体の場合には低周波成分に比べて高周波成分が少ないので、高周波成分のみで焦点評価値を求めるとピーク位置を正しく求めることができない。このような理由から、白黒エッジパターンや高周波成分を多く含まない被写体の場合には、上述したように粗サーチの場合と同様のフィルタＦ１を用いるようにする。
【００３６】
フィルタ設定処理の詳細を示す図９のサブフロー処理が終了したならば、図６のステップＳ１２へ進む。ステップＳ１２では、ステップＳ９で算出された粗サーチにおける合焦レンズ位置ＲＦＬＰ１に基づいて、詳細サーチにおけるサーチ開始位置ＳＳＬＰ２およびサーチ終了位置ＳＥＬＰ２を設定する。本実施の形態では、詳細サーチのレンズ移動範囲を２×ＦＬＰとし、サーチ開始位置ＳＳＬＰ２およびサーチ終了位置ＳＥＬＰ２を次式（１），（２）のように設定する。なお、２×ＦＬＰの大きさは、粗サーチの焦点評価値曲線の半値幅程度であれば良い。
【数１】
ＳＳＬＰ２＝ＲＦＬＰ１＋ＦＬＰ    …（１）
ＳＥＬＰ２＝ＲＦＬＰ１−ＦＬＰ    …（２）
【００３７】
ステップＳ１３では、フォーカスレンズをステップＳ１２で設定したサーチ開始位置ＳＳＬＰ２（図７参照）へ移動する。ステップＳ１４では、詳細サーチにおけるレンズ移動速度ＬＭＶ２を設定する。詳細サーチでは粗サーチよりも焦点評価値間の間隔を小さくするため、ＬＭＶ２＜ＬＭＶ１のように設定される。本実施の形態では、ＬＭＶ２＝ＬＭＶ１／２のように設定する。
【００３８】
なお、レンズ移動速度ＬＭＶ２の大きさは最終的に必要とされる合焦精度に応じて設定すれば良い。また、レンズ移動速度ＬＭＶ２を設定する際には、撮影レンズ１（図１参照）の焦点深度や開放Ｆ値に応じて設定するのが好ましい。例えば、焦点深度が浅いレンズや開放Ｆ値が小さいレンズではレンズ移動速度ＬＭＶ２をより遅く設定する。
【００３９】
ステップＳ１５からステップＳ１７までの処理は、粗サーチにおけるステップＳ５からステップＳ７までの処理と同様である。すなわち、ステップＳ１５では、メモリ４に記憶された画像データに基づいて、ハイパスフィルタ回路９（フィルタＦ２）および積算回路１０により焦点評価値を演算し、演算された焦点評価値を記憶部１５に記憶する。次いで、ステップＳ１６でフォーカスレンズをレンズ移動速度ＬＭＶ２でサーチ終了位置ＳＥＬＰ２方向へ移動させる。
【００４０】
ステップＳ１７では、フォーカスレンズがサーチ終了位置ＳＥＬＰ２に到達してその位置での焦点評価値が取得されたか否かを判定する。ステップＳ１７でサーチ終了と判定されるとステップＳ１８へ進み、サーチが終了していないと判定されるとステップＳ１５へ戻る。図７に示す例では、詳細サーチによりサーチ開始位置ＳＳＬＰ２とサーチ終了位置ＳＥＬＰ２との間に５つの焦点評価値が得られる。本実施の形態では、ＬＭＶ２＝ＬＭＶ１／２のように設定しているので、図７の詳細サーチを示す直線の傾きの大きさは粗サーチを示す直線の１／２になっている。
【００４１】
ステップＳ１８では、詳細サーチで得られた焦点評価値に基づき、内挿三点演算により合焦レンズ位置ＲＦＬＰ２を算出する。その後、ステップＳ１９でフォーカスレンズを合焦レンズ位置ＲＦＬＰ２を移動させることにより、一連の合焦動作処理を終了する。
【００４２】
なお、図７において、時刻ｔ１は合焦動作開始時刻であり、時刻ｔ２はステップＳ３のサーチ開始位置ＳＳＬＰ１への移動が終了する時刻である。粗サーチは時刻ｔ３に開始し、時刻ｔ４に終了する。時刻ｔ５はステップＳ１３のサーチ開始位置ＳＳＬＰ２への移動が終了する時刻である。詳細サーチは時刻ｔ６に開始し、時刻ｔ７に終了する。そして、時刻ｔ８に合焦レンズ位置ＲＦＬＰ２への移動が終了する。
【００４３】
［変形例］
上述した実施の形態では、ハイパスフィルタ回路９（Ｆ１，Ｆ２）を用いて画像データから空間周波数の高周波成分を抽出したが、ハイパスフィルタＦ１，Ｆ２に代えて図１０に示すようなバンドパスフィルタＦ１１，Ｆ１２を用いても良い。粗サーチのときには低周波数側のカット周波数がより低いバンドパスフィルタＦ１１を用いて高周波成分の抽出を行い、詳細サーチでは粗サーチの結果に基づいてバンドパスフィルタＦ１１，Ｆ１２のいずれかを選択する。合焦動作に関しては、ハイパスフィルタＦ１，Ｆ２の場合と全く同様で、図９のハイパスフィルタＦ１をバンドパスフィルタＦ１１で、ハイパスフィルタＦ２をバンドパスフィルタＦ１２でそれぞれ置き換えることにより、図５〜９をそのまま適用することができる。
【００４４】
バンドパスフィルタＦ１１，Ｆ１２を用いた場合、ノイズ等による高周波成分を除去することができる。そのため、合焦位置とは異なる位置にノイズによるピークが生じるのを防止することができる。バンドパスフィルタＦ１，Ｆ２の上側のカット周波数としては、一般的な被写体の空間周波数域よりも上側をカットするので、例えば、２００本／ｍｍ以上の空間周波数を選べば良い。
【００４５】
上述したように、本実施の形態では、高速レンズ移動の粗サーチの結果に基づいて詳細サーチすべき範囲を限定し、その限定された範囲内で詳細サーチを行うようにしているので、合焦精度を低下させることなく合焦動作時間の短縮化を図ることができる。そして、詳細サーチでは、より精度の高い合焦位置演算に適したフィルタを選択することにより、合焦精度をより向上させることができるとともに、被写体の空間周波数の違いによる合焦精度の低下を防止することができる。
【００４６】
なお、上述した実施の形態では、粗サーチ時にはフォーカスレンズをその焦点調節範囲の全領域にわたって移動させたが、全領域を粗サーチしなくても良い。
例えば、粗サーチを所定位置（例えば、無限遠端または至近端）から移動開始して最大値が見つかった時点で粗サーチを中止し、その後、詳細サーチに移行するようにしても良い。また、粗サーチを上述したように全域サーチで行い、サーチ開始位置ＳＳＬＰ２からは従来の山登り方式により詳細サーチを行っても良い。
【００４７】
また、図１に示す構成では、撮像データをメモリ４に一旦記憶し、メモリ４から１画像分のデータをＣＰＵ１２に読み込んで焦点評価値を演算するようにした。しかし、Ａ／Ｄ変換器３から出力されたデータを逐次ハイパスフィルタ回路９に入力して、データ転送と同時に焦点評価値を計算する構成にしても良い。このような構成とすることにより、メモリ４に一旦記憶する構成と比べて焦点評価値の演算遅れを低減することができる。
【００４８】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、ハイパスフィルタ回路９はフィルタ手段を、積分回路１０は焦点評価値演算手段を、粗サーチは第１焦点調節モードを、詳細サーチは第２焦点調節モードを、ＣＰＵ１２はフィルタ制御手段および駆動制御手段をそれぞれ構成する。なお、上述した実施の形態ではデジタルカメラを例に説明したが、撮像素子の出力からコントラスト情報である焦点評価値を演算して、その焦点評価値に基づいて焦点調節を行う撮像装置であれば、本発明は適用できる。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、複数のフィルタを備え、第１焦点調節モードで取得された焦点評価値に基づいて第２焦点調節モードのフィルタを選択するようにしているので、第２焦点調節モードでは被写体に適したフィルタを使用することができ、焦点調節をより高精度に行うことができる。また、被写体の空間周波数の違いによる合焦精度の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像装置の一実施の形態を示したものであり、ＡＦ（オートフォーカス）デジタルカメラのブロック図である。
【図２】焦点評価値の一例を示す図である。
【図３】ハイパスフィルタＦ１，Ｆ２の特性を示す図である。
【図４】ハイパスフィルタＦ１による焦点評価値曲線Ｃ１と、ハイパスフィルタＦ２による焦点評価値曲線Ｃ２とを示す図である。
【図５】合焦動作の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】図５のフローチャートに続く手順を示すフローチャートである。
【図７】合焦動作におけるフォーカスレンズ位置の時間的変化を示す図である。
【図８】三点内挿演算方法を説明する図である。
【図９】図６のステップＳ１１の詳細手順を示すフローチャートである。
【図１０】バンドパスフィルタＦ１１，Ｆ１２の特性を示す図である。
【符号の説明】
１  撮影レンズ
２  撮像素子
３  Ａ／Ｄ変換器
４  メモリ
８  コントロール回路
９  ハイパスフィルタ回路
１０  積分回路
１１  ＡＦ回路
１２  ＣＰＵ
１４  フォーカスレンズ駆動機構
Ｆ１，Ｆ２  ハイパスフィルタ
Ｆ１１，Ｆ１２  バンドパスフィルタ
【図１】
2004325517.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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