(57)【要約】【課題】本発明は、精度良く、高速に焦点検出が可能となる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置１では、フォーカスレンズ群３を所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、被写体を含むＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する。そして、算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出し、検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する。この判定により信頼性有りと判定された場合には、デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系を透過した被写体像が結像する撮像素子と、前記光学系に含まれるフォーカスレンズを光軸方向に駆動させる駆動手段とを備える撮像装置において、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づく画像に対して被写体を含むようにＡＦ枠を設定する枠設定手段と、
前記駆動手段により前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、前記枠設定手段により設定されたＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する算出手段と、
前記算出手段により算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する判定手段と、
前記判定手段により信頼性有りと判定された場合には、前記デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する制御手段とを備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記駆動手段により前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、前記枠設定手段により設定されたＡＦ枠から得られる画像信号から被写体の周波数成分を抽出し、当該周波数成分におけるデフォーカス特性値を算出することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記判定手段は、前記検出手段により検出されたデフォーカス特性値の極小値を含む、前記算出手段により算出された複数のデフォーカス特性値の変化が一定値以下ときは信頼性無しと判定することを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記デフォーカス特性値が極小値をとる周波数での前記光学系のＭＴＦ特性から決定される曲線と前記検出手段により検出されたデフォーカス特性値の極小値から、現在のレンズ位置から合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
光学系を透過した被写体像が結像する撮像素子と、前記光学系に含まれるフォーカスレンズを光軸方向に駆動させる駆動手段とを備える撮像装置の制御方法において、
前記撮像素子から出力された画像信号に基づく画像に対して被写体を含むようにＡＦ枠を設定する枠設定工程と、
前記駆動手段により前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、前記枠設定工程にて設定されたＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する判定工程と、
前記判定工程にて信頼性有りと判定された場合には、前記デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する制御工程とを備えることを特徴とする制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載の制御方法を撮像装置に実行させるためのコンピュータに読み取り可能なプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置およびその制御方法、並びにプログラムに関し、特に、光学系により結像される被写体像を光電変換する撮像素子から出力される画像信号を利用して焦点検出を行う撮像装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子の出力信号を利用し、被写体の焦点評価値に応じた信号を検出して合焦させるコントラスト検出式のオートフォーカス（以下、「ＡＦ」と呼ぶ）方法が一般的である。この方法では、フォーカスレンズを所定の移動範囲にわたって光軸方向に移動させながら被写体の焦点評価値を順次検出（ＡＦスキャン動作）し、焦点評価値が最大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置として検出する。
【０００３】
また、光学系のデフォーカス特性と、ＣＣＤより得られる出力信号の空間周波数情報から、合焦位置を予測し、合焦制御を行う撮像装置が知られている。
【０００４】
特許文献１では、被写体の持つ周波数成分を２つの異なる特定周波数で算出し、周波数成分の増加する方向にレンズ駆動を行う。これにより、光学系の持つ遮断周波数領域における誤検出を防止でき、高精度な焦点検出が可能である。
【０００５】
特許文献２では、光学系の持つ遮断周波数から焦点位置までのデフォーカス量を算出し、高速に焦点検出が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−１９４９２号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６３６９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、上述の特許文献１に開示された従来技術では、複数回のフォーカスレンズの駆動を必要とするため、高速に焦点検出が出来ないおそれがある。
【０００８】
上記特許文献２に開示された従来技術では、数回のフォーカスレンズの駆動により合焦位置を予測可能なため、高速に焦点検出が可能である。
【０００９】
しかしながら、光学系のもつ遮断周波数なのか、被写体の周波数成分が存在しないことによる遮断周波数なのか判別がつかず、合焦位置を誤検出してしまうおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、精度良く、高速に焦点検出が可能となる撮像装置の制御技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、光学系を透過した被写体像が結像する撮像素子と、前記光学系に含まれるフォーカスレンズを光軸方向に駆動させる駆動手段とを備える撮像装置において、前記撮像素子から出力された画像信号に基づく画像に対して被写体を含むようにＡＦ枠を設定する枠設定手段と、前記駆動手段により前記フォーカスレンズを所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、前記枠設定手段により設定されたＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出する検出手段と、前記検出手段により検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する判定手段と、前記判定手段により信頼性有りと判定された場合には、前記デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する制御手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フォーカスレンズ群３を所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、被写体を含むＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する。そして、算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出し、検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する。この判定により信頼性有りと判定された場合には、デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する。これにより、高速で高精度な焦点検出が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ）撮像装置におけるＡＦ動作処理を示すフローチャート、（ｂ）図２（ａ）のステップＳ３におけるｄｅｆ特性値Ｍの算出処理の詳細を示すフローチャートである。
【図３】顔検知モードで人間の顔に合わせてＡＦ枠が設定された画像の一例を示す図である。
【図４】フォーカスレンズ群を移動させたときのフォーカスレンズ位置ＬＰ［ｎ］とｄｅｆ特性値Ｍ［ｎ］との関係を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｄ）被写体と光学系の空間周波数分布の関係を示す図である。
【図６】（ａ）特殊被写体の一例を示す図、（ｂ）特殊被写体の空間周波数分布を示す図である。
【図７】（ａ）輝度信号の空間周波数分布の一例を示す図、（ｂ）ｄｅｆ特性値とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。
【図８】（ａ）特定周波輝度信号の空間周波数分布の一例を示す図、（ｂ）ｄｅｆ特性値とフォーカスレンズ位置の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、撮像装置１は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等から成り、以下に示す各部を備える。
【００１７】
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、絞り４等からなる。ズームレンズ群２およびフォーカスレンズ群３で光学系を構成する。絞り４は、光学系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。
【００１８】
ＣＣＤ５は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等で構成され、光学系を透過した被写体像が結像し、これを光電変換する撮像素子である。ＣＣＤ５はＣＣＤドライバ１７により駆動される。
【００１９】
撮像回路６は、ＣＣＤ５によって光電変換された電気信号を受けて各種の画像処理を施すことにより所定の画像信号を生成する。Ａ／Ｄ変換回路７は、撮像回路６により生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００２０】
ＳＤＲＡＭ８は、Ａ／Ｄ変換回路７から出力されるデジタル画像信号を一時的に記憶するバッファメモリである。また、ＳＤＲＡＭ８は、ＣＣＤ５の撮像領域における一部から出力される信号を記録することができる。ＳＤＲＡＭ８に記録された出力信号は、ＭＰＵ１５を介して、スキャンＡＦ処理回路１４に送信され、焦点検出に利用される。
【００２１】
Ｄ／Ａ変換回路９は、ＳＤＲＡＭ８に記憶されたデジタル画像信号を読み出してアナログ画像信号に変換すると共に、表示に適する形態の画像信号に変換して、ＬＣＤ１０に出力する。
【００２２】
ＬＣＤ１０は、ＬＣＤ（液晶表示装置）等で構成され、Ｄ／Ａ変換回路９からの画像信号を表示する画像表示装置である。メモリ１２は、半導体メモリ等からなり、画像データを記憶する。
【００２３】
圧縮伸長回路１１は、復号化処理や伸長処理等を施す。また、圧縮伸長回路１１は、ＳＤＲＡＭ８に一時記憶された画像信号を読み出して、メモリ１２への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したり、メモリ１２に記憶された画像データを表示に適した形態に変換することもできる。
【００２４】
ＡＥ処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力信号に基づいて自動露出（ＡＥ）処理を行う。スキャンＡＦ処理回路１４は、Ａ／Ｄ変換回路７からの出力信号に基づいてオートフォーカス（ＡＦ）処理を行う。
【００２５】
ＭＰＵ１５は、撮像装置１の制御を行う演算用のメモリを内蔵した超小型演算装置である。ＴＧ１６は、所定のタイミング信号を発生するタイミングジェネレータである。
【００２６】
絞り駆動モータ２１は、絞り４を駆動する。第１モータ駆動回路１８は、絞り駆動モータ２１を駆動制御する。フォーカス駆動モータ２２は、フォーカスレンズ群３を駆動する。第２モータ駆動回路１９は、フォーカス駆動モータ２２を駆動制御する。ズーム駆動モータ２３は、ズームレンズ群２を駆動する。第３モータ駆動回路２０は、ズーム駆動モータ２３を駆動制御する。
【００２７】
操作スイッチ２４は、各種のスイッチ群からなる。ＥＥＰＲＯＭ２５は、各種制御を行うためのプログラムや各種動作を行う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。
【００２８】
電池２６は、ＭＰＵ１５、ストロボ発光部２８等に電力を供給する電源である。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。ＬＥＤ２９は、ＭＰＵ１５からの信号に応じて、ＡＦ動作のＯＫ／ＮＧを表示する。
【００２９】
メモリ１２は、装置に対して着脱自在に構成されたカード型またはスティック型のフラッシュメモリ等から成る。なお、メモリ１２は、ハードディスク（ＨＤＤ）やフレキシブルディスク等の磁気記憶媒体等であってもよく、その形態については問わない。
【００３０】
操作スイッチ２４には、不図示の主電源スイッチ、レリーズスイッチ、再生スイッチ、ズームスイッチ、ＡＦ評価値信号のＬＣＤ１０への表示をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ等が含まれる。例えば、主電源スイッチは、撮像装置１を起動させ、電源供給を行うためのメインスイッチである。レリーズスイッチは、撮影動作（記憶動作）等を開始させるためのスイッチである。すなわち、レリーズスイッチは、撮影動作に先立って行われるＡＥ処理、ＡＦ処理を開始させる指示信号を発生する第１ストロークと、実際の露光動作を開始させる指示信号を発生する第２ストロークとの二段スイッチにより構成される。再生スイッチは、再生動作を開始させるためのスイッチである。
【００３１】
次に、図１の撮像装置１における合焦動作（ＡＦ動作）について図２（ａ）および図２（ｂ）を参照して説明する。
【００３２】
図２（ａ）は、撮像装置１におけるＡＦ動作処理を示すフローチャートである。本処理は、ＭＰＵ１５が制御プログラムを実行することにより実現される。
【００３３】
ＡＦ動作を開始すると、ステップＳ１では、ＭＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４を制御し、ＳＤＲＡＭ８に記憶されたデジタル画像信号に基づく画像に対してＡＦ枠を設定させる。例えば、図３に示すように、画像の全領域に対して、複数周波数をもつ被写体を含む（エッジを含む）ように、所定の位置に所定の大きさのＡＦ枠を設定させる。空のような一律の輝度しかもたない被写体や、高周波な繰り返しパターンのみの被写体をＡＦ枠に含めるのは避けた方がよいからである。なお、ＡＦ枠の位置と大きさについては、図示例では被写体の顔に設定されているが、各種撮影モードに応じて任意の位置、大きさに設定されてもよい。ステップＳ１では、ＭＰＵ１５は枠設定手段として機能する。
【００３４】
ステップＳ２〜ステップＳ４は、フォーカスレンズ群３をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつｎ回移動させて、各フォーカスレンズ位置ＬＰ［ｎ］でのＡＦスキャン（焦点検出動作）を行うループ処理である（※ｎ：レンズ駆動回数）。
【００３５】
ステップＳ３では、ＭＰＵ１５は、スキャンＡＦ処理回路１４により、ステップＳ１で設定されたＡＦ枠で各フォーカスレンズ位置ＬＰ［ｎ］での特定周波数Ｐのｄｅｆ特性値（デフォーカス特性値）Ｍ［ｎ］を算出する。このステップＳ３でＭＰＵ１５は、算出手段として機能する。ステップＳ３における特定周波数Ｐのｄｅｆ特性値Ｍの算出処理の詳細については後述する。
【００３６】
ループ処理を抜けると、ステップＳ５では、ＭＰＵ１５は、ステップＳ２〜ステップＳ４で算出された複数のｄｅｆ特性値Ｍから極小値Ｍｉｎを検出する。ステップＳ５では、ＭＰＵ１５は検出手段として機能する。
【００３７】
ここでｄｅｆ特性値Ｍの変化の原理について図５（ａ）〜図５（ｄ）を用いて説明する。
【００３８】
図５（ａ）〜図５（ｄ）は、被写体と光学系の空間周波数の関係を示す図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す被写体ｆに対する空間周波数分布Ｆの一例を示す図である。なお、図５（ｂ）および図５（ｄ）に示すグラフの縦軸は、周波数空間上での振幅特性｜Ｆ（ω）｜となる。
【００３９】
周波数ωにおける振幅特性Ｆ（ω）は、次の（式１）で表される。
【００４０】
【数１】
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【００４１】
図５（ｃ）に示すような光学系ｏのデフォーカス（ｄｅｆ）による空間周波数分布Οを図５（ｄ）に示す。図５（ｄ）に示すグラフは、一般的に光学系のＭＴＦ特性と呼ばれるものである。
【００４２】
図５（ｂ）に示す被写体ｆの空間周波数分布Ｆと図５（ｄ）に示す光学系ｏの空間周波数分布Οの掛け算が撮像素子から出力される像信号の空間周波数分布となる。
【００４３】
ｄｅｆ特性値Ｍは、例えば特定周波数Ｐ＝Ｐ２とすると、図５（ｂ）に示すＦ２に各ｄｅｆ状態（ｄｅｆ０，ｄｅｆ１，ｄｅｆ２，ｄｅｆ３）でのゲインを乗算した値のことである。このｄｅｆ特性値Ｍを縦軸にとり、横軸にフォーカスレンズ位置ＬＰ［ｎ］をとると、図４のような曲線Ｃを描くことが出来る。そして、ｄｅｆ特性値Ｍが最大となる位置（ここではフォーカスレンズ位置ＬＰ［０］）を合焦位置と呼ぶ。なお、デフォーカス変化はフォーカスレンズ群３の光軸方向の移動によって作られる。
【００４４】
また、ｄｅｆ特性値Ｍは、図４のように、合焦位置（フォーカスレンズ位置ＬＰ［０］）で最大値をとり、フォーカスレンズ位置の変化に対して曲線Ｃのような関数変化を示す。この曲線Ｃ（ｄｅｆＭＴＦカーブ）は、特定周波数Ｐでの光学系のＭＴＦ特性（ボケ特性）によって決定される。
【００４５】
そこで、フォーカスレンズ位置ＬＰ［ｎ］に対応するｄｅｆ特性値Ｍ［ｎ］が、曲線Ｃのどの位置に相当するのかが分かれば、合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａを求めることが出来、高速に焦点検出が可能となる。
【００４６】
図４において、スキャン開始位置がフォーカスレンズ位置ＬＰ［１］であったとする。そして、ＬＰ［１］からＬＰ［３］までフォーカスレンズ群３を間隔ｆｄで駆動させると、ｄｅｆ特性値ＭにＭ［１］からＭ［３］のような変化が得られたとする。この場合、フォーカスレンズ位置ＬＰ［２］でのｄｅｆ特性値Ｍ［２］が極小値Ｍｉｎとなる。この極小値Ｍｉｎは、光学系のＭＴＦ特性の遮断周波数であること、若しくは、後述する被写体の周波数成分が得られなかった場合に生じる値である。
【００４７】
極小値Ｍｉｎが、光学系のＭＴＦ特性の遮断周波数であれば、当該ＭＴＦ特性から曲線Ｃを予測できるので、現在のフォーカスレンズ位置ＬＰ［３］から合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａを求めることが出来、焦点検出が可能となる。
【００４８】
なお、極小値Ｍｉｎの検出方法としては、Ｍ［ｎ＋１］＞Ｍ［ｎ］かつＭ［ｎ］＜Ｍ［ｎ−１］となったときのＭ［ｎ］を極小値Ｍｉｎとしてもよいし、二次関数近似での極値検出等、他の計算方法でも構わない。
【００４９】
ステップＳ５で極小値Ｍｉｎが検出された場合にはステップＳ６に進む。なお、ステップＳ５で極小値Ｍｉｎが検出されなかった場合には、ステップＳ２〜ステップＳ４を繰り返し行うようにしてもよいし、レンズ駆動回数ｎを増減させてもよい。
【００５０】
ステップＳ６では、ＭＰＵ１５は、ステップＳ５で検出された極小値Ｍｉｎの信頼性判定を行う。上述したように、極小値Ｍｉｎは、光学系のＭＴＦ特性の遮断周波数、または、被写体の周波数成分が得られなかった場合に生じるものである。例えば、図６（ａ）のように、繰り返しパターンの被写体の空間周波数分布Ｆは図６（ｂ）のようになる。図６（ａ）のような被写体は周波数Ｐｓしか持たない。そのため、図６（ａ）のような被写体のみがＡＦ枠に含まれている場合は、被写体の空間周波数分布Ｆ×光学系の空間周波数分布ＯがＰ＝Ｐｓでしか得られない。つまり、特定周波数Ｐ＝Ｐｓのときにのみ、ｄｅｆ特性値Ｍが得られないことになる。
【００５１】
このように、被写体の空間周波数分布Ｆが特定の周波数に限定して分布している場合、極小値Ｍｉｎを誤検出してしまう可能性が高いので、極小値Ｍｉｎの信頼性判定を行う。方法としては、例えば、図４のように、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３という複数のｄｅｆ特性値Ｍが得られている場合、それらｄｅｆ特性値Ｍが連続して一定値以下のときには信頼性無しと判定する。これは、図５（ａ）〜図５（ｄ）で説明すると、特定周波数Ｐでの被写体の空間周波数分布Ｆが限りなく０に近づくことで、光学系の空間周波数分布Ｏが変化しても、ｄｅｆ特性値Ｍが変化を示さないということである。一方、複数のｄｅｆ特性値Ｍの変化が大きいときには、十分に被写体の周波数成分が存在しているということになるので信頼性有りと判定する。ステップＳ４では、ＭＰＵ１５は判定手段として機能する。
【００５２】
ステップＳ６で信頼性有りと判定された場合にはステップＳ７に進む。なお、ステップＳ６で信頼性無しと判定された場合には、ステップＳ２に戻るようにしてもよい。
【００５３】
ステップＳ７では、ＭＰＵ１５は、ステップＳ２〜ステップＳ４で検出された極小値Ｍｉｎからフォーカスレンズ駆動量を特定して、ＡＦ動作を終了する。ステップＳ７では、ＭＰＵ１５は制御手段として機能する。
【００５４】
上述したように、曲線Ｃは、特定周波数Ｐでの光学系のＭＴＦ特性から決定されることから、カメラ内部ではデータテーブルを参照することにより求まる既知の関数である。そのため、極小値Ｍｉｎが検出できれば、図４に示すような合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａが得られる。このように、特定周波数ＰでのＭＴＦ特性から決定される曲線Ｃの関数と極小値Ｍｉｎから合焦位置を検出することができる。
【００５５】
ステップＳ７では、ＭＰＵ１５は、ステップＳ２〜ステップＳ４で検出された極小値Ｍｉｎから、上述した方法により現在位置から合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａを算出し、フォーカスレンズ駆動を行う。具体的には、図４に示す曲線Ｃにおける極小値Ｍｉｎ（ＬＰ［２］）から合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ｍを記憶しておく。そして、次式（式２）のように、極小値Ｍｉｎから現在のフォーカスレンズ位置までの駆動量ｆｄを引き算することでフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａを求めればよい。
【００５６】
ＬＰ＿Ａ＝ＬＰ＿Ｍ−ｆｄ         （式２）
次に、図２（ａ）のステップＳ３における特定周波数Ｐのｄｅｆ特性値Ｍの算出処理について図２（ｂ）を用いて詳細に説明する。
【００５７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）のステップＳ３におけるｄｅｆ特性値Ｍの算出処理の詳細を示すフローチャートである。
【００５８】
ステップＳ３１では、ＭＰＵ１５は、ＡＦ枠内で得られた撮像素子の出力信号に対してフーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、得られた輝度信号の各周波数成分におけるゲインを求める。上述したように、周波数ωにおける振幅特性Ｆ（ω）は（式１）の絶対値で表される。
【００５９】
本実施形態では、ＦＦＴによる周波数成分の抽出方法を記したが、離散コサイン変換（ＤＣＴ）によるものでもよいし、被写体の周波数成分が抽出できるものであれば方法は問わない。
【００６０】
次に、ステップＳ３２では、ＭＰＵ１５は、ステップＳ３１で抽出された周波数成分（特定周波数Ｐ）におけるｄｅｆ特性値Ｍを算出して、リターンする。ここで、特定周波数Ｐにおけるｄｅｆ特性値Ｍの算出方法を図７（ａ）および図７（ｂ）を用いて説明する。
【００６１】
図７（ａ）に示すグラフは、横軸に空間周波数、縦軸に周波数ゲインを表した輝度信号の空間周波数分布である。
【００６２】
図７（ａ）に示すｄｅｆ０，ｄｅｆ１，ｄｅｆ２，ｄｅｆ３の各線は、各フォーカスレンズ位置ＬＰ［０］、ＬＰ［１］、ＬＰ［２］、ＬＰ［３］における撮像素子の出力信号をＦＦＴ処理して得られたものである。各フォーカスレンズ位置ＬＰ［０］，ＬＰ［１］，ＬＰ［２］，ＬＰ［３］における特定周波数Ｐでのｄｅｆ特性値Ｍは、Ｍ０，Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３となる。
【００６３】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す特定周波数Ｐにおけるフォーカスレンズ位置ＬＰとｄｅｆ特性値Ｍとの関係を示した図である。図示のグラフは、フォーカスレンズ位置ＬＰを横軸にとり、縦軸にｄｅｆ特性値Ｍの値がプロットされている。
【００６４】
図７（ｂ）において、曲線Ｃは、特定周波数ＰでのフォーカスレンズのｄｅｆＭＴＦカーブであり、Ｍ０〜Ｍ３は各フォーカスレンズ位置での合焦状態を表すパラメータとして使用することが可能である。このようなパラメータＭを算出する方法としては、特定周波数Ｐに対して感度の高いバンドパスフィルタでのフィルタ処理でもよいし、合焦状態を表すものであれば、その方法を問わない。但し、バンドパスフィルタは、特定周波数Ｐの検出を行うために、できるだけ狭帯域の周波数を抽出できるものを選ぶことが望ましい。
【００６５】
このように、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す処理により特定周波数Ｐでのｄｅｆ特性値Ｍを算出し、信頼性の高い極小値Ｍｉｎから合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量を算出する方法について説明したが、この特定周波数Ｐは複数であってもよい。ここで、複数の特定周波数Ｐ＝Ｐ１，Ｐ２としたときのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａの算出方法について図８（ａ）、図８（ｂ）を用いて説明する。
【００６６】
図８（ａ）に示すグラフは、図７（ａ）と同様に、横軸に周波数、縦軸に周波数ゲインを表した輝度信号の空間周波数分布である。
【００６７】
図８（ａ）に示すｄｅｆ１，ｄｅｆ２，ｄｅｆ３，ｄｅｆ４の各線は、各フォーカスレンズ位置ＬＰ［１］，ＬＰ［２］，ＬＰ［３］，ＬＰ［４］における撮像素子の出力信号をＦＦＴ処理して得られたものである。各フォーカスレンズ位置ＬＰ［１］，ＬＰ［２］，ＬＰ［３］，ＬＰ［４］における特定周波数Ｐ＝Ｐ１でのｄｅｆ特性値Ｍは、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４となる。そして、各フォーカスレンズ位置ＬＰ［１］，ＬＰ［２］，ＬＰ［３］，ＬＰ［４］における特定周波数Ｐ＝Ｐ２でのｄｅｆ特性値Ｍは、Ｍ１´，Ｍ２´，Ｍ３´，Ｍ４´となる。
【００６８】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す特定周波数Ｐ１，Ｐ２におけるフォーカスレンズ位置ＬＰとｄｅｆ特性値Ｍとの関係を示した図である。図示のグラフは、フォーカスレンズ位置ＬＰを横軸にとり、縦軸にｄｅｆ特性値Ｍの値がプロットされている。
【００６９】
図８（ｂ）において、曲線Ｐ１＿Ｃ，Ｐ２＿Ｃは、特定周波数Ｐ１，Ｐ２でのフォーカスレンズのｄｅｆＭＴＦカーブであり、フォーカスレンズの設計情報として記憶しておくことが可能である。
【００７０】
例えば、特定周波数Ｐ１での極小値Ｍｉｎ１、特定周波数Ｐ２での極小値Ｍｉｎ２とすると、Ｍｉｎ１＝Ｍ２、Ｍｉｎ２＝Ｍ３´となっている。スキャンＡＦ処理回路１４は、曲線Ｐ１＿ＣとＭ２、曲線Ｐ２＿ＣとＭ３´からそれぞれ合焦位置までのフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａ１，ＬＰ＿Ａ２を算出する。この場合、最終的なフォーカスレンズ駆動量ＬＰ＿Ａは、ＬＰ＿Ａ＝（ＬＰ＿Ａ１＋ＬＰ＿Ａ２）／２として平均値を用いてもよい。また、図２（ａ）のステップＳ６で行われる極小値Ｍの信頼性判定で、より信頼性の高い周波数Ｐｘから算出されたＬＰ＿Ａｘを用いてもよい。
【００７１】
また、図８（ｂ）に示すフォーカスレンズ駆動範囲がＬＰ［２］からＬＰ［４］までの範囲であった場合、特定周波数Ｐ１では検出できなかった極小値が特定周波数Ｐ２で検出可能である。このように、複数の特定周波数Ｐｘでのｄｅｆ特性値Ｍから極小値Ｍｉｎｘを検出する方法では、少ないフォーカスレンズ駆動で、特定周波数Ｐｘの極小値Ｍｉｎｘを検出可能であり、ＡＦ動作を高速化することが出来る。
【００７２】
上記実施形態によれば、フォーカスレンズ群３を所定量ずつ移動させた複数のレンズ位置で、被写体を含むＡＦ枠から得られる画像信号からデフォーカス特性値を算出する。そして、算出された複数のデフォーカス特性値からデフォーカス特性値の極小値を検出し、検出されたデフォーカス特性値の極小値の信頼性を判定する。この判定により信頼性有りと判定された場合には、デフォーカス特性値が極小値をとる周波数から合焦位置を検出する。これにより、精度良く、高速に焦点検出が可能となる。
【００７３】
また、上記実施形態では、被写体の合焦状態の変化をフォーカスレンズを移動により実現しているが、これに限らない。例えば、フォーカスレンズではなく、撮像素子を移動させることにより実現してもよい。また、光線の入射角度情報（ライトフィールド情報）を取得できる撮像装置では、再構成処理により合焦状態の変化を実現してもよい。
【００７４】
また、上記実施形態では、撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等から成るが、これに限るものではない。すなわち、入射する光学像をエリアセンサなどの２次元配列された撮像素子を用いて光電変換により電気的な画像として取得するものであれば、本発明を適用することが可能である。
【００７５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７６】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【００７７】
１  撮像装置
３  フォーカスレンズ群
５  ＣＣＤ
８  ＳＤＲＡＭ
１５  ＭＰＵ
１９  第２モータ駆動回路
２２  フォーカス駆動モータ
３１  レンズ鏡筒
【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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