JP5791285B2 - 撮像装置、焦点調整方法、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置、焦点調整方法、プログラムに関するものである。詳しくは、オートフォーカス方式の撮像装置と、オートフォーカス方式の撮像装置に適用可能な焦点調整方法（すなわち、合焦方法）と、オートフォーカス方式の撮像装置に適用可能な焦点調整のためのプログラムに関するものである。

デジタルカメラなどの撮像装置のオートフォーカス方法としては、たとえば、ＣＣＤ素子などの撮像素子から得られる輝度信号に基づいてフォーカスレンズを移動させることにより、被写体に焦点を合わせる方法が用いられている。具体的には、撮像画面内に設定された測距領域内における信号の高周波成分を積分することで、測距領域内のコントラストを示す焦点評価値を算出する。そして、撮像装置は、焦点評価値が増加する方向にフォーカスレンズを動かしながら焦点評価値を算出し、焦点評価値が最も高くなるフォーカスレンズの位置（すなわち、合焦点）を検出する。この動作を「山登り動作」と称する。そして、合焦点近傍において、フォーカスレンズを前後方向に微小に移動させながら焦点評価値を取得し、フォーカスレンズの位置が、焦点評価値の最大値（＝焦点評価値の曲線の山の頂点）にあることを確認する。この動作を、「ウォブリング」と称する。フォーカスレンズの位置が、焦点評価値が最大となる位置にないと検出された場合には、撮像装置は、フォーカスレンズを焦点評価値が最大となる位置に移動させる。このようにして、撮像装置は、フォーカスレンズを合焦状態に維持するように制御する。

そして、山登り動作やウォブリングにおいて、焦点評価値に基づいてフォーカスレンズの当該位置における合焦度（＝ピントの合い具合）を算出し、算出した合焦度に基づいてフォーカスレンズの駆動条件を切り替える技術が知られている。たとえば、合焦度が低いほど、山登り動作においてはフォーカスレンズの移動速度を大きくし、ウォブリングにおいてはフォーカスレンズの移動量を大きくする。一方、合焦度が高いほど、山登り動作においてはフォーカスレンズの移動速度を小さくし、ウォブリングにおいてはフォーカスレンズの移動量を小さくする。このような方法によれば、合焦度が低い状態から高い状態への復帰を早くでき、合焦点近傍では、フォーカスレンズが合焦点を通過すること（この現象を「オーバーシュート」と称する）を防止できる。

ただし、このようなオートフォーカスの方法では、合焦度がピントの変化に対応して適切な変化傾向を示す必要がある。このため、輝度信号に含まれるノイズが大きくなると、合焦度が期待した変化の傾向を示さなくなることがある。そうすると、オートフォーカスの動作が安定しないことがある。

例えば、特許文献１には、輝度信号に応じてバンドパスフィルタの周波数特性を変更する構成が記載されている。輝度が高い場合には、輝度信号に高い周波数成分が含まれるため、バンドパスフィルタの周波数特性を高周波数側にシフトさせる。そして、高い周波数成分を抽出する。一方、輝度が低い場合には、輝度信号に高い周波数成分が含まれなくなるため、バンドパスフィルタの周波数特性を低周波数側にシフトさせる。そして、低い周波数成分を抽出する。これにより、シーンに応じて良好なオートフォーカス動作を行うことができる焦点評価値を取得できる。

ところで、特許文献１に記載される方法は、バンドパスフィルタの周波数特性を変更可能とするために、回路規模が大きくなるという問題を有する。また、特許文献１の方法では、まず、測距領域内の輝度信号に対してカットオフ周波数が高いローパスフィルタであるＴＥ−ＬＰＦと、カットオフ周波数が高いローパスフィルタであるＦＥ−ＬＰＦとを用いて所定の周波数成分を抽出する。そして、それらのピーク値を減算することで合焦度（ＴＥ／ＦＥピーク値）を算出している。このように、ピーク値を用いて合焦度を算出する方法では、被写体の依存度が小さくなり、カメラのブレなど影響が小さくなる。しかしなら、たとえば低照度シーンのように、輝度信号に含まれるノイズの成分の割合が大きくなると、ノイズが作り出す高周波成分の影響により、ピントの状態によらず合焦度が高く算出されることがある。このため、合焦度が本来期待した変化の傾向を示さないことがあると考えられる。

特開平８−２６５６３１号公報

上記実情に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、撮像信号に含まれるノイズの割合が大きくなった場合であっても、良好に合焦できる撮像装置と、焦点調整方法と、焦点調整のためのプログラムを提供することである。または、撮像信号に含まれるノイズの割合が大きくなった場合であっても、合焦度の算出においてノイズの影響を低減もしくは除去できる撮像装置と、焦点調整方法と、焦点調整のためのプログラムを提供することである。

本発明は、フォーカスレンズを介して得られる被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する第一の合焦度算出手段と、前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する第二の合焦度算出手段と、前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定するフォーカスレンズ制御設定手段と、を有することを特徴とする。
本発明は、画像信号に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する焦点調整方法であって、特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する工程と、前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する工程と、前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定する工程と、を有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、画像信号に基づいてフォーカスレンズの位置を制御できる撮像装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する工程と、前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度算出部とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する工程と、前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定する工程と、をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、撮像素子から得られる輝度信号に含まれるノイズの割合が大きくなった場合であっても、信号の変化傾向が良好な合焦度を算出して良好な画像を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の要部の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態にかかる撮像装置のＡＦ処理部の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態にかかる撮像装置のＡＦ動作の処理の内容を示すフローチャートである。 図４は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の「山登り動作」の処理の内容を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態にかかる撮像装置のウォブリングの処理の内容を示すフローチャートである。 図６は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の合焦度選択処理の内容を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の山登り動作駆動条件決定処理の内容を示すフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態にかかる撮像装置のウォブリング動作駆動条件決定処理の内容を示すフローチャートである。 図９は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の焦点評価値と合焦度との変化の傾向を模式的に示したグラフである。 図１０は、被写体の相違による本発明の実施形態にかかる撮像装置の焦点評価値と合焦度との変化の傾向の違いを模式的に示したグラフである。 図１１は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の信号増幅量のみでの合焦度選択処理の内容を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の被写体輝度のみでの合焦度選択処理の内容を示すフローチャートである。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

＜撮像装置の全体構成＞
まず、本発明の実施形態にかかる撮像装置１の全体的な構成について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる撮像装置１の構成を模式的に示したブロック図である。

システム制御部１１５は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを有する。そしてシステム制御部１１５は、ＲＯＭにあらかじめ記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭを作業領域として用いながら、本発明の実施形態にかかる撮像装置１の全体の動作を制御する。なお、後述する各処理は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）として、主にシステム制御部１１５によって実行されるものとする。

また、システム制御部１１５は、ＡＦ処理部１０５が算出した焦点評価値に基づいて合焦位置を特定し、フォーカスレンズ制御部１０４を制御することでフォーカスレンズを移動させ、自動焦点調整（ＡＦ）処理を実施する。焦点評価値は、測距領域内のコントラストの指標となる数値である。

撮像レンズ１０１は、ズーム機能を備える従来一般の撮像レンズが適用できる。絞り・シャッター制御部１０２は、光量を制御する絞りとシャッターの駆動を制御する。フォーカスレンズ制御部１０４は、撮像素子１０８上に焦点を合わせるためにフォーカスレンズの駆動を制御する。なお、絞り・シャッター制御部１０２とフォーカスレンズ制御部１０４は、レンズなどの光学要素、絞り・シャッターといった機構、これらを駆動するために必要な各種装置（いずれも図略）を含む。各種装置には、前記光学要素や前記機構を駆動するためのアクチュエータや、このアクチュエータを制御する回路や、Ｄ／Ａ変換器などが含まれる。発光装置（ストロボ）１０６は、外部に向けて光を発することにより被写体輝度を調整する。ＥＦ処理部１０７は、システム制御部１１５から「フラッシュオン」の信号を受けると、発光装置（ストロボ）１０６を制御して発光させる。システム制御部１１５は、発光装置（ストロボ）１０６を発光させる必要があると判断した場合には、ＥＦ処理部１０７に「フラッシュオン」の信号を送る。

撮像素子１０８には、入射光を電気信号に変換する受光手段又は光電変換手段が適用される。たとえば、撮像素子１０８は、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージャなどの光電変換素子からなり、入射した光を光電変換して撮像信号（画像信号）を生成し出力することができる。撮像処理部１０９は、ＣＤＳ回路と非線形増幅回路とＡ／Ｄ変換部とを含む。ＣＤＳ回路は、撮像素子１０８の出力ノイズを、相関二重サンプリング方式により除去する。非線形増幅回路は、ＣＤＳ回路によりノイズが除去された撮像信号に対して信号増幅（ゲイン制御）を行う。Ａ／Ｄ変換部は、アナログ信号である撮像信号をデジタル信号に変換する。撮像素子１０８と撮像処理部１０９とが、被写体を撮像することにより撮像信号を取得する「撮像部」として機能する。

画像処理部１１０は、撮像信号（すなわち画像データ）のガンマ補正や輪郭補正などの所定の画像処理を実施する。また、画像処理部１１０は、ＷＢ処理部１１１の制御に基づき、撮像信号のホワイトバランス処理を行う。フォーマット変換部１１２は、供給された撮像信号を、ｓ１１４（後述）における記録媒体への記録や、操作表示部１１７（後述）における表示に適した形式に変換する。ＤＲＡＭ１１３は、高速な内蔵メモリ（たとえば、ランダムアクセスメモリ）である。ＤＲＡＭ１１３は、撮像信号を一時的に記憶できる記憶手段としての高速バッファに使用される。またＤＲＡＭ１１３は、撮像信号の圧縮や伸張における作業用メモリなどとして使用される。画像記録部１１４は、撮像信号を記録できる。画像記録部１１４は、メモリカードなどの記録媒体とそのインターフェースからなる。

ＡＥ処理部１０３は、撮像部（＝撮像素子１０８および撮像処理部１０９）より得られた撮像信号を元に、被写体の明るさに応じた測光値を算出する。すなわち、ＡＥ処理部１０３と撮像処理部１０９は、被写体撮像時の露出条件を検出する「露出条件検出部」として機能する。また、ＡＥ処理部１０３は、被写体輝度が低い場合などに、撮像信号を増幅させて適正露出を維持するための信号増幅量（ＧＡＩＮ）を決定する。換言すると、ＡＥ処理部１０３は、撮像信号を適正な露出に補正するための信号増幅量（ＧＡＩＮ）を決定する。そして、システム制御部１１５は、ＡＥ処理部１０３が算出した測光値に基づいて、絞りシャッター制御部１０２と撮像処理部１０９の非線形増幅回路とを制御する。このようにシステム制御部１１５は、露光量を自動的に調整する。換言すると、システム制御部１１５は、「露出貢献検出部」が検出した露出条件を用いて、自動露出（ＡＥ）処理を実施する。ＡＦ処理部１０５は、撮像部（＝撮像素子１０８および撮像処理部１０９）より得られた撮像信号から高周波成分を抽出し、焦点評価値を算出する。

ＶＲＡＭ（画像表示用メモリ）１１６は、撮像信号などを記録できる。操作表示部１１７は、画像表示や操作補助のための表示やカメラ状態の表示を行うことができる。また、操作表示部１１７は、撮影時においては、撮影画面を表示することができる。メインスイッチ（メインＳＷ）１１８は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の電源をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチである。第一のスイッチ（ＳＷ１）１１９は、ＡＦやＡＥ等の撮影スタンバイ動作（撮影準備動作）を行うためのスイッチである。第二のスイッチ（ＳＷ２）１２０は、第一のスイッチ１１９が操作された後に、撮像を行うためのスイッチである。

＜ＡＦ処理部＞
次に、ＡＦ処理部１０５の詳細について説明する。図２は、ＡＦ処理部１０５の構成を模式的に示したブロック図である。

ＡＦ処理部１０５は、測距ゲート１２１と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２と、ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）１２３と、ライン積分部１２４と、ピークホールド部（Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ）１２５と、ライン正規化部１２６とを含む。また、ＡＦ処理部１０５は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２７と、ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）１２８と、ライン最小値部（Ｌｉｎｅ Ｍｉｎ）１２９と、ピークホールド部（Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ）１３１とを含む。さらに、ＡＦ処理部１０５は、加算部１３０と二つの除算部１３２，１３３を含む。

撮像部（＝撮像素子１０８および撮像処理部１０９）からの撮像信号ＩｍｇＳｒｃは、一つまたは複数の測距ゲート１２１に入力される。なお、図２においては、ＡＦ処理部１０５が一つの測距ゲート１２１を備える構成を示す。測距ゲート１２１は、撮像部（＝撮像素子１０８および撮像処理部１０９）から入力された撮像信号ＩｍｇＳｒｃから、画面内の所定の一部の領域（＝測距領域）の撮像信号を抽出する。抽出された撮像信号は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２とローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２７のそれぞれに伝送される。

バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２は、抽出された撮像信号から、さらに所定の高周波数成分（＝所定の帯域の周波数成分）を抽出する。ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）１２３は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２が抽出した撮像信号の高周波成分から、水平１ラインごとの最大値を検出する。ライン積分部（Ｌｉｎｅ Ｉｔｇ）１２４は、ライン最大値部１２３が検出した各水平ラインの最大値を、測距ゲート１２１が抽出した垂直ラインの数だけ積分する。これにより、焦点評価値ＦＶが生成される。すなわち、ＡＦ処理部１０５は、撮像信号の特定の領域（＝測距領域）を用いて、撮像信号のコントラストを示す焦点評価値を算出する。このように、ＡＦ処理部１０５は、「焦点評価値算出部」として機能する。この焦点評価値ＦＶは、本発明の実施形態にかかる撮像装置１のオートフォーカス動作（ＡＦ動作）において使用される。

ライン正規化部（Ｌｉｎｅ Ｍｏｒｍａｌｉｚｅ）１２６は、ライン積分部（Ｌｉｎｅ Ｉｔｇ）１２４が垂直ラインの数だけ積分した積分値を垂直ライン数で除算する。これにより、１画素相当の出力レベルに正規化した正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）が算出される。すなわち、「正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）＝（焦点評価値ＦＶ）／（垂直ライン数）」である。この正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）は、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）（後述）の算出に用いられる。ピークホールド部（Ｐｅａｋ Ｈｏｌｄ）１２５は、ピークＦＶを算出する。ピークＦＶは、ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）１２３の出力のうち、測距ゲート１２１が抽出したすべてのラインにおけるピーク値である。すなわち、まず、ライン最大値部１２３が、抽出された領域に含まれるすべての水平ラインについて、各水平ラインの輝度値の最大値を検出する。そして、ピークホールド部１２５が、各水平ラインの輝度値の最大値のなかで、最も大きい値（＝ピークＦＶ）を算出する。このピークＦＶは後述する第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）の算出に用いられる。

ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１２７は、測距ゲート１２１が抽出した撮像信号ＩｍｇＳｒｃから高域周波成分（＝所定の周波数帯域の成分）を除去する。ライン最大値部（Ｌｉｎｅ Ｍａｘ）１２８は、ローパスフィルタ１２７を通過した各水平ラインの輝度値の最大値を検出する。ライン最小部（Ｌｉｎｅ Ｍｉｎ）１２９は、ローパスフィルタ１２７を通過した各水平ラインの輝度値の最小値を検出する。加算部１３０は、水平１ラインごとの最大値と最小値との差分（最大値−最小値）を算出する。ピークホールド部１３１は、測距ゲート１２１内のすべてのラインの（最大値−最小値）のピーク値ＭＭを検出する。ピーク値ＭＭは、測距ゲート１２１内のコントラストの最大値にほぼ相当する。

一方の除算部１３３は、ピーク合焦評価値（ピークＦＶ）をピーク値ＭＭで除算する。これにより第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が算出される。換言すると、前記第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、一方の除算部１３３において、ピーク合焦評価値（ピークＦＶ）をピーク値ＭＭで除算することによって算出される。他方の除算部１３２は、正規化合焦評価値（正規化ＦＶ）をピーク値ＭＭで除算する。これにより第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が算出される。換言すると、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）は、他方の除算部１３２において、正規化合焦評価値（正規化ＦＶ）をピーク値ＭＭで除算することにより算出される。

このように、ＡＦ処理部１０５は、焦点評価値ＦＶを用いて、合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する。また、ＡＦ処理部１０５は、焦点評価値ＦＶを用いて、第一の合焦度とは異なる第二の合焦度を算出する。すなわち、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）を算出する「第一の合焦度算出部」として機能する。さらに、ＡＦ処理部１０５は、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）を算出する「第二の合焦度算出部」として機能する。

なお、図２においては、ＡＦ処理部１０５が一つの測距ゲート１２１を有する構成を示すが、複数の測距ゲート１２１を有する構成であってもよい。複数の測距ゲート１２１を備える場合には、それらに続く回路も複数となる。このため、焦点評価値ＦＶ、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）も複数の信号となる。そして、システム制御部１１５は、これら複数の信号から条件に応じて選択された所定の一つの信号に基づいてオートフォーカス動作を実施したり、複数の信号に基づいてオートフォーカス動作を実施したりする。

次に、焦点評価値算出部（本発明の実施形態にかかる撮像装置１のシステム制御部１１５のＡＦ処理部１０５）が算出した焦点評価値ＦＶと、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）と、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）の変化の傾向について説明する。合焦度は、被写体に対してフォーカス（ピント）が合っている程度を示す指標である。具体的には、合焦度は、各画素間の輝度の差の関数であり、一般的には、フォーカスが合っている程度が高くなるほど大きい値になる。

図９は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の焦点評価値と合焦度の変化の傾向を示したグラフである。具体的には、図９（ａ）は、フォーカスレンズを、非合焦位置（ピントが大きくぼけている状態）から合焦位置に移動させたときの焦点評価値ＦＶの変化を示す。図９（ｂ）は、フォーカスレンズを、非合焦位置から合焦位置に移動させたときの第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）の変化を示す。図９（ｃ）は、フォーカスレンズを、非合焦位置から合焦位置に移動させたときの第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）の変化を示す。また、「ＣＡＳＥ Ａ」は、一般的な被写体を撮像した場合を示す。「ＣＡＳＥ Ｂ」は、「ＣＡＳＥ Ａ」よりもコントラストが低い被写体を撮像した場合を示す。「ＣＡＳＥ Ｃ」は、低照度の被写体を撮像して信号増幅がなされた場合を示す。

図９（ａ）に示すように、焦点評価値ＦＶは、被写体の種類や撮像条件（たとえば、被写体輝度、照度、焦点距離など）により、合焦点での値が大きく変化する。

図９（ｂ）に示すように、「ＣＡＳＥ Ａ」と「ＣＡＳＥ Ｂ」の第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、フォーカスレンズが合焦位置に移動するにしたがって、値が大きくなっている。また、「ＣＡＳＥ Ａ」の第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）の値は、「ＣＡＳＥ Ｂ」の第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）の値よりも全体的に大きい値を示す。このように、「ＣＡＳＥ Ａ」と「ＣＡＳＥ Ｂ」の第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、被写体にコントラストの応じた変化の傾向を示す。すなわち、一般的には、合焦度は、被写体のコントラストに応じた変化の傾向を示す。換言すると、合焦度は、被写体のコントラストに応じた変化の傾向を示すことが期待される。

これに対して、「ＣＡＳＥ Ｃ」の第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、「ＣＡＳＥ Ａ」および「ＣＡＳＥ Ｂ」と異なり、全体的に高い値を維持している。このように、信号増幅した撮像信号に基づく第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、一般的な変化の傾向（＝期待される変化の傾向）を示さないことがある。この理由は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が、ピークホールド部１２５の出力であるピーク合焦評価値（ピークＦＶ）を用いて算出されるためである。すなわち、ピーク合焦評価値（ピークＦＶ）に基づいて算出された第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１２２の出力の変化に敏感に反応する特性を有する。その反面、このような第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、撮像信号ＩｍｇＳｒｃに含まれるノイズに起因する高周波成分の影響を強く受ける傾向にある。

図９（ｃ）に示すように、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）は、「ＣＡＳＥ Ａ」と「ＣＡＳＥ Ｂ」と「ＣＡＳＥ Ｃ」のいずれも、被写体のコントラストに応じた変化の傾向を示す。これは、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が、正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）を用いて算出されているためである。すなわち、正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）は、焦点評価値ＦＶを、さらにライン正規化部１２６において正規化することにより算出される。そして、ライン正規化部１２６において正規化された正規化焦点評価値（正規化ＦＶ）は、ピーク焦点評価値（ピークＦＶ）と等価に扱うことができるためである。このため、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）は、ライン積分部１２４において垂直ラインの数の分だけ積分された影響により、信号の変化の傾向が平均化されて変化が緩やかになる。その反面、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）は、撮像信号ＩｍｇＳｒｃに含まれるノイズに起因する高周波数成分の影響が緩和されるため、ノイズの影響を受けない本来の変化の傾向を抽出できる。

本発明の実施形態にかかる撮像装置１は、互いに特性が異なる第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）と第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）とを、撮像するシーンに応じて使い分ける。これにより、本発明の実施形態にかかる撮像装置は、良好なオートフォーカス動作（＝合焦動作）を実現できる。

＜ＡＦ動作＞
次に、動画記録中において実施されるＡＦ動作について説明する。図３は、ＡＦ動作の処理を示したフローチャートである。図３に示すＡＦ動作の処理は、コンピュータプログラム（ソフトウェア）として、システム制御部１１５のＲＯＭなどに保持される。そして、メインスイッチ１１８が操作されて電源が投入され、本発明の実施形態にかかる撮像装置１が起動した後に、主にシステム制御部１１５実行する。ＡＦ動作においては、システム制御部１１５が、合焦度選択部とフォーカスレンズ制御設定部として機能する。合焦度選択部は、第一の合焦度と第二の合焦度と露出条件検出部が検出した露出条件とを用いて合焦度を選択する。フォーカスレンズ制御設定部は、合焦度選択部が選択した合焦度を用いて、フォーカスレンズの駆動条件を決定する。

本発明の実施形態にかかる撮像装置１のシステム制御部１１５は、起動後においては、合焦評価値の取得を周期的かつ継続的に実施する。

まず、ステップＳ１−１において、ウォブリングが実行される。なお、ウォブリングの動作の詳細については後述する。ステップＳ１−１において、合焦しているか否かが判断される。合焦していると判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−８に移行する。合焦していないと判断された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ１−３に移行する。ステップＳ１−３においては、合焦点の方向が判定される。すなわち、合焦点が、フォーカスレンズの現在の位置の前後いずれの方向にあるかが判定される。ステップＳ１−３において合焦点の向きが判定できなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ１−１に戻り、ウォブリングを継続する。ステップＳ１−３において、合焦点の向きが判定できた場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−４に移行する。

ステップＳ１−４においては、「山登り動作」が実施される。「山登り動作」は、焦点評価値が大きくなる方向に向けて、ウォブリングよりも高速でフォーカスレンズを移動させる動作である。なお、「山登り動作」の詳細は後述する。そして、ステップＳ１−５において、ステップＳ１−３山登り動作により焦点評価値の頂点を越えたか否かが判定される。ステップＳ１−５において、焦点評価値の頂点を越えたと判定されない場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ１−４に戻り、山登り動作を継続する。ステップＳ１−５において、焦点評価値の頂点を越えたと判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−６に移行する。ステップＳ１−６においては、システム制御部１１５はフォーカスレンズ制御部１０４を制御し、フォーカスレンズ制御部１０４は、フォーカスレンズを焦点評価値の頂点の位置に移動させる。すなわち、焦点評価値の頂点を越えて移動した分だけ、フォーカスレンズを反対側に移動させる。そして、ステップＳ１−７において、フォーカスレンズが焦点評価値の頂点の位置への移動が完了したか否かが判定される。完了したと判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−１に戻る。完了していないと判定された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、完了するまで待つ。

ステップＳ１−１において、合焦していると判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−８に移行する。ステップＳ１−８においては、合焦状態における焦点評価値がＤＲＡＭ１１３に記録される。ＤＲＡＭ１１３に記録された焦点値は、ステップＳ１−９およびステップＳ１−１０において、焦点調整動作の再起動判定に用いられる。ステップＳ１−９の再起動判定においては、ステップＳ１−８において記録された合焦状態での焦点評価値と、最新の焦点評価値とが比較される。そして、ステップＳ１−１０においては、ステップＳ１−９における再起動判定の結果を用いて、再起動条件が成立したか否かが判定される。具体的には、ステップＳ１−８において記録された合焦状態での焦点評価値と、最新の焦点評価値との差が所定のレベル以上である場合には、焦点調整動作の再起動条件が成立したと判定される。ステップＳ１−１０において再起動条件が成立したと判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ１−１に戻り、焦点調整動作を再開する。一方、再起動条件が成立したと判定されなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ１−９に戻る。そして、周期的に取得される焦点評価値に基づいて、再起動判定を繰り返す。すなわち、焦点評価値の変化の監視を継続する。

以上説明したとおり、ＡＦ動作においては、本発明の実施形態にかかる撮像装置１のシステム制御部１１５は、ウォブリング動作と、山登り動作と、再起動判定とを継続的に実施する。そしてシステム制御部１１５は、このＡＦ動作により、合焦状態を維持するようにフォーカスレンズを制御する。

＜「山登り動作」＞
次に、「山登り動作」について説明する。「山登り動作」は、合焦位置を特定するためのウォブリングよりも高速なＡＦ動作である。すなわち、「山登り動作」においては、所定速度でフォーカスレンズを移動させ、取得された焦点評価値の増減により合焦位置を特定する。図４は、「山登り動作」の処理を示したフローチャートである。

ステップＳ２−１においては、システム制御部１１５は、ＡＦ処理部１０５から焦点評価値を取り込む。ステップＳ２−２においては、システム制御部１１５は、合焦度選択処理を実行する。合焦度選択処理においては、次のステップＳ２−３における山登り駆動条件決定処理で使用される合焦度が選択される。ステップＳ２−３においては、システム制御部１１５は、山登り駆動条件決定処理を実行する。山登り駆動条件決定処理は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの駆動条件を決定する処理である。この山登り駆動条件決定処理においては、フォーカスレンズの駆動スピードと進行方向（または目標位置）とが決定される。なお、合焦度選択処理と山登り駆動条件決定処理の詳細は後述する。

ステップＳ２−４においては、システム制御部１１５は、ステップＳ２−１において取得した焦点評価値とそれよりも過去に取得した焦点評価値とから、焦点評価値が作り出す山の形状（＝グラフの曲線の形状）を判断する。具体的には、取得した評点評価値が所定の回数にわたって連続して上昇傾向を示し、その後下降傾向を示した場合には、山の頂点の位置（＝ピーク位置）が検出されたと判断する。一方、取得した焦点評価値が、フォーカスレンズの進行方向に沿って、所定の回数にわたって連続して下降傾向を示した場合には、山の頂点の位置から遠ざかっていると判断する。そして山の頂点から遠ざかっていると判断された場合には、フォーカスレンズの進行方向を反転する条件が成立したと判定する。なお、山の形状の判断に必要な数の焦点評価値が取得されていない場合や、焦点評価値の上昇または加工が明確に判断できない場合には、現在の山登り動作を継続する（すなわち、現状維持と判断する）。

ステップＳ２−５においては、システム制御部１１５は、ステップＳ２−４の結果に基づいて、フォーカスレンズの進行方向を反転する条件が成立したか否かを判断する。そして、成立している場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ２−７に進む。ステップＳ２−７においては、システム制御部１１５はフォーカスレンズ制御部１０４を制御し、フォーカスレンズ制御部１０４は、フォーカスレンズの進行方向を、その直前の進行方向に対して逆方向に設定する。そして、フォーカスレンズ制御部１０４は、フォーカスレンズを、設定された進行方向に移動させる。一方、ステップＳ２−５において半纏条件が成立していないと判定された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ２−６に進む。ステップＳ２−６においては、フォーカスレンズの進行方向をそれまでと同じ方向に移動させる。

なお、ステップＳ２−６とステップＳ２−７においては、システム制御部１１５は、ステップＳ２−３において決定された山登り駆動条件によって、フォーカスレンズを駆動する。すなわち、システム制御部１１５は、フォーカスレンズを、ステップＳ２−３において決定された駆動スピードで、ステップＳ２−３において決定された進行方向（または目標位置）に移動させる。具体的には、初回においては、移動を開始していない（＝停止中の）フォーカスレンズを、ウォブリングにおいて検出した進行方向に向かって移動させる。そして、二回目以降は、Ｓ２−４において決定された処理条件に基づいて、移動中のフォーカスレンズの進行方向を設定するとともに、駆動スピードを変更する。

以上のとおり、システム制御部１１５は、山登り動作を実施する。

＜ウォブリング＞
次いで、ウォブリングについて説明する。ウォブリングは、合焦位置や合焦位置の方向を特定するための低速なＡＦ動作である。ウォブリングでは、フォーカスレンズを所定の量ずつ移動させ、得られた焦点評価値の増減に基づいて合焦位置や合焦位置の向きを特定する。図５は、本発明の実施形態にかかる撮像装置のウォブリングの処理を示したフローチャートである。

ステップＳ３−１においては、システム制御部１１５は、ＡＦ処理部１０５から焦点評価値を取得する。ステップＳ３−２においては、システム制御部１１５は、ステップＳ３−１において取得した焦点評価値を用いて、合焦度選択処理を実行する。合焦度選択処理においては、ステップＳ３−３におけるウォブリング駆動条件決定処理において使用される合焦度を選択する。ステップＳ３−３におけるウォブリング駆動条件決定処理は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの駆動条件を決定する処理である。具体的には、オブリングにおけるフォーカスレンズの移動量が決定される。なお、合焦度選択処理とウォブリング駆動条件決定処理の詳細は後述する。

ステップＳ３−４においては、システム制御部１１５は、ステップＳ３−１において取得した焦点評価値とそれよりも以前に取得した焦点評価値とが作り出す山の形状（グラフの曲線の形状）を判断する。具体的には、今回取得した焦点評価値と前回取得した焦点評価値とを比較し、所定のレベルの上昇または下降があるか否かを判定する。そして、焦点評価値が、フォーカスレンズの現在の進行方向に対して下降した場合には、反転条件が成立したと判定する。なお、反転条件が成立した位置を所定の回数にわたって記録する。記録した反転条件が成立した位置は、ステップＳ３−９における判定に使用される（後述）。一方、焦点評価値の連続した上昇は、その回数（カウンタ値）が計測される。そして、焦点評価値の上昇が所定の回数にわたって連続した場合には、現在の進行方向に焦点評価値のピークがあると判断する。すなわち、フォーカスレンズの進行方向を、現在の進行方向に特定する。このように、ステップＳ３−４においては、システム制御部１１５は、ウォブリングにおける焦点評価値が作り出す山の形状（グラフの曲線の形状）の判定を行う。

ステップＳ３−５においては、システム制御部１１５は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの進行方向の反転条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ３−４の判断結果により反転条件が成立していると判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ３−７に進む。ステップＳ３−７においては、システム制御部１１５は、フォーカスレンズ制御部１０４を制御し、フォーカスレンズ制御部１０４は、フォーカスレンズを、直前の進行方向と反対の方向に所定の距離だけ移動させる。一方、ステップＳ３−５において反転条件が成立していないと判定された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ３−６に進む。そして、ステップＳ３−６においては、システム制御部１１５はフォーカスレンズ制御部１０４を制御し、フォーカスレンズ制御部１０４は、フォーカスレンズを、直前の進行方向と同じ方向に所定の距離だけ移動させる。

ステップＳ３−６およびステップＳ３−７においては、フォーカスレンズ制御部１０４は、ステップＳ３−３において決定された駆動条件に従って、フォーカスレンズを移動させる。すなわち、フォーカスレンズを、ステップＳ３−３において決定された移動量だけ移動させる。なお、ステップＳ３−６およびステップＳ３−７におけるフォーカスレンズの駆動スピードは、所定の一定速度に固定される。

ステップＳ３−８においては、システム制御部１１５は、フォーカスレンズの移動方向が、所定の回数にわたって連続して同一であるか否かを判定する。この判定には、ステップＳ３−４において計測した回数（カウンタ値）を用いる。そして、同一であると判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ３−１１に進む。ステップＳ３−１１においては、合焦評価値のピーク値が存在する方向が、フォーカスレンズの現在の進行方向の前方に存在すると判断される。すなわち、合焦評価値のピーク値の方向が特定される。一方、ステップＳ３−８においてフォーカスレンズの移動方向が所定の回数にわたって同一であると判定されなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ３−９に進む。

ステップＳ３−９においては、所定の回数のステップＳ３−５の判断にわたってフォーカスレンズが同一エリア内に存在しているか否かが判断される。この判断においては、ステップＳ３−４において記録された方向反転時の記録位置情報を用いられる。ステップＳ３−９において、所定の回数にわたって同一エリア内に存在していると判定されなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ウォブリングの処理を終了する。一方、所定の回数にわたってフォーカスレンズが同一エリアに存在すると判定された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ３−１０に進む。そして、ステップＳ３−１０においては、システム制御部１１５は、フォーカスレンズが合焦位置にあると判断する。このように、焦点評価値の山の頂上近傍において、焦点評価値の上昇と下降とが互いに近いタイミングで現れた場合には、上記のような処理が実施されることになる。

本発明の実施形態にかかる撮像装置１のウォブリングの処理は以上のとおりである。

＜合焦度選択処理＞
次いで、合焦度選択処理について説明する。図６は、合焦度選択処理を示したフローチャートである。合焦度選択処理は、「山登り動作」のステップＳ２−２（図４参照）と、ウォブリングのステップＳ３−２（図５参照）において実施される処理である。合焦度選択処理は、合焦度を選択する処理である。合焦度は、「山登り動作」とウォブリングのそれぞれにおけるフォーカスレンズの駆動条件を決定する際に使用される。

ステップＳ４−１においては、システム制御部１１５は、現在の露出条件を、ＡＥ処理部１０３および撮像処理部１０９（すなわち、「露出条件検出部」）から取得する。ここで取得する露出条件は、ＡＥ処理部１０３が決定した信号増幅量（Ｇａｉｎ）と、被写体の明るさを示す被写体輝度である。なお、システム制御部１１５が取得する露出条件は、ＡＥ処理部１０３が決定した信号増幅量（Ｇａｉｎ）と、被写体の明るさを示す被写体輝度との少なくとも一方であればよい。ステップＳ４−２においては、システム制御部１１５は、信号増幅量（Ｇａｉｎ）が所定値αよりも大きいか否かを判断する。一般的には、高輝度な被写体は、シャッタースピードの制御範囲内で適正露出を維持できるため、信号増幅量（Ｇａｉｎ）は０になる。そして、低輝度な被写体は、シャッタースピードの制御範囲内では適正露出を維持できないため、信号増幅量（Ｇａｉｎ）が増加する。なお、本実施例中では所定値αを０とする。したがって、ステップＳ４−２において、信号増幅量（Ｇａｉｎ）が所定値以下であると判断される場合、つまり信号増幅されない状況下で露出が制御できている場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ４−３に進む。そして、ステップＳ４−３において、システム制御部１１５は、合焦度を「第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）」に設定する。第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）は、ＡＦ処理部（図２参照）の出力である。

ステップＳ４−２において、信号増幅量（Ｇａｉｎ）が所定値αよりも大きいと判断された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ４−４に進む。ステップＳ４−４においては、ステップＳ４−１において取得した被写体輝度に基づいて、被写体輝度が所定値βよりも小さいか否かを判断する。なお、本実施例中では所定値βをＡＥ制御部１０３が追従可能な被写体輝度の下限値とする。ステップＳ４−４において、被写体輝度が所定値β以上であると判断された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ４−５に進む。ステップＳ４−５においては、システム制御部１１５は、合焦度を「第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）」に設定する。第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）は、ＡＦ処理部１０５（図２参照）の出力である。ステップＳ４−４において、被写体輝度が所定値βよりも小さいと判断された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ４−６に進む。ステップＳ４−６においては、合焦度を、第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）に設定する。第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）と第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）のいずれでもない合焦度であり、「不定」な合焦度である。

すなわち、高輝度のシーンにおいては、合焦度として、信号の変化の傾向を検出しやすい「第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）」が選択される。ＡＦ動作が可能な程度の低輝度のシーンにおいては、合焦度として、ノイズ成分の影響を受けにくい「第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）」が選択される。ＡＦ動作における低照度限界付近においては、合焦度として、「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」が選択される。「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」、すなわち、「不定」な合焦度が選択された場合には、合焦度の信頼性が低いことを示す。このように、撮影シーンに応じて合焦度が選択される。

以上のとおり、合焦度選択処理においては、合焦度選択部としてのシステム制御部１１５が、第一の合焦度と第二の合焦度と露出条件検出部が検出した露出条件とを用いて、フォーカスレンズの駆動の制御に用いる合焦度を選択する。すなわち、合焦度選択部（＝システム制御部１１５）は、露出条件と第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）と第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）とを用いて、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が信頼できるか否かを判断する。そして、合焦度選択部が、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が信頼できると判断した場合には、フォーカスレンズの駆動の制御に用いる合焦度として、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）を選択する。一方、合焦度選択部は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が信頼できないと判断した場合には、フォーカスレンズの駆動の制御に用いる合焦度として、第二の合焦度を選択する。さらに、合焦度選択部は、第二の合焦度が信頼できるか否かを判断する。そして、合焦度選択部は、第二の合焦度が信頼できないと判断した場合には、フォーカスレンズの駆動の制御に用いる合焦度として、第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）を選択する。第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）は、合焦度が信頼できないことを示す。

＜山登り駆動条件決定処理＞
次に、本発明の実施形態にかかる撮像装置１の山登り駆動条件決定処理について説明する。図７は、山登り駆動条件設定処理を示したフローチャートである。この山登り駆動条件決定処理は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの駆動条件が決定される。

図７に示すように、ステップＳ５−１以降の山登り駆動条件処理では、合焦度選択処理で選択された合焦度に応じて処理が分岐する。ステップＳ５−１においては、システム制御部１１５は、選択された合焦度が「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」であるか（すなわち合焦度が「不定」であるか）否かを判断する。そして、合焦度が「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」、すなわち「不定」であると判断された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ５−５に進む。ステップＳ５−５においては、フォーカスレンズ制御設定部としてのシステム制御部１１５は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動速度（＝山登り速度）を、あらかじめ決定された所定の速度「Ｓｐｅｅｄ３」に決定する。ステップＳ５−１において、合焦度が「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」、すなわち「不定」であると判断されなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ５−２に進む。ステップＳ５−２においては、システム制御部１１５は、選択された合焦度が所定値γよりも大きいか否かを判断する。なお、本実施例中の合焦度は合焦位置付近では１．０に近づき、ピントが外れるほど値が小さくなる傾向にあるため、本実施例における所定値γを０．５と設定する。ステップＳ５−２において、合焦度が所定値γよりも大きいと判断された場合には、ステップＳ５−３に進む。そして、ステップＳ５−３において、フォーカスレンズ制御設定部は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動速度を、他の所定の速度「Ｓｐｅｅｄ１」に決定する。一方、ステップＳ５−２において合焦度が所定値γ以下であると判断された場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ５−４に進む。そして、ステップＳ５−４において、フォーカスレンズ制御設定部は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動速度を、さらに他の所定の速度「Ｓｐｅｅｄ２」に決定する。

「Ｓｐｅｅｄ１」と「Ｓｐｅｅｄ２」と「Ｓｐｅｅｄ３」の大小関係は次の通りとなる。

Ｓｐｅｅｄ１ ＜ Ｓｐｅｅｄ３ ＜ Ｓｐｅｅｄ２

このように、「Ｓｐｅｅｄ１」は「Ｓｐｅｅｄ２」よりも小さい。「Ｓｐｅｅｄ３」は、「Ｓｐｅｅｄ１」と「Ｓｐｅｅｄ２」の間の任意の値である。なお、本実施形態では、Ｓｐｅｅｄ１は、撮像素子１０８が周期的に撮像信号を生成する１期間において焦点深度相当フォーカスレンズ移動量の１／２の量を動かすために必要な速度とする。このような構成とすると、合焦点近傍でのオーバーシュートを防止又は抑制することができる。また、Ｓｐｅｅｄ２は、ボケた位置からの早期の復帰を狙い、焦点深度相当フォーカスレンズ移動量の２倍の量を動かすために必要な速度とする。一方で、Ｓｐｅｅｄ３は、焦点深度相当フォーカスレンズ移動量を動かすために必要な速度とする。これは、Ｓｐｅｅｄ３が、合焦度に基づいた速度の切り替えが実施されないシーンで適用されることを想定しているためである。Ｓｐｅｅｄ３をこのような構成とすると、合焦点位置近傍でのオーバーシュートとボケた位置での信号変化を捉えやすくすることができる。

このように、システム制御部１１５は、山登り動作におけるフォーカスレンズの移動速度を、選択された合焦度が高いほど遅くし、選択された合焦度が低いほど早くする。そして、合焦度選択部（＝システム制御部１１５）が、第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）を選択した場合には、フォーカスレンズ制御設定部は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動スピードを、「Ｓｐｅｅｄ３」に決定する。「Ｓｐｅｅｄ３」は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が選択された場合のフォーカスレンズの移動速度「Ｓｐｅｅｄ１」と、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が選択された場合のフォーカスレンズの移動速度「Ｓｐｅｅｄ２」の中間の任意の値である。フォーカスレンズ制御部１０４は、設定されたフォーカスレンズの移動速度にしたがって、フォーカスレンズの駆動を制御する。

このように、合焦度の信頼性が低いと判断されない場合には（たとえば、高輝度シーンの場合には）、合焦度に応じてフォーカスレンズの移動速度が選択される。すなわち、焦点評価値の形状を検出するための適切なフォーカスレンズの移動速度として、合焦度にしたがって、「Ｓｐｅｅｄ１」と「Ｓｐｅｅｄ２」のいずれかが選択される。これに対して、低輝度シーンであるために合焦度の信頼性が低いと判断される場合には、合焦度にしたがってフォーカスレンズの移動速度を選択するのではなく、それらとは異なる移動速度が選択される。この理由は、「高輝度であるが映像がぼやけているために低コントラストである」場合と、「映像はぼやけていないが低輝度であるために低コントラストである」場合との区別ができないためである。換言すると、コントラストが小さい理由が、「高輝度であるが映像がぼやけているため」であるのか、「映像はぼやけていないが低輝度であるため」であるのかの区別がつかないためである。

図１０（ａ）は、高輝度で低コントラストな被写体１と、被写体Ａ（低輝度で高コントラストな被写体）と、被写体Ｂ（高輝度で低コントラストな被写体）に対して、合焦度に応じてフォーカスレンズの移動速度を制御した場合の焦点評価値を示したグラフである。図１０（ｂ）は、被写体Ａと被写体Ｂの合焦度を示したグラフである。合焦度の判断を開始した時点におけるフォーカスレンズの位置（図中の「現在位置」が示す位置）においては、被写体Ａおよび被写体Ｂはいずれも合焦度が低い状態にある。被写体Ａについては、合焦度に応じてフォーカスレンズの移動速度が制御されると、ピントが合うにしたがって、焦点評価値の形状を認識できる程度の数の焦点評価値を取得することができる。一方、被写体Ｂについては、合焦度に応じてフォーカスレンズの移動速度が制御されると、合焦度が低いままであるため、フォーカスレンズの移動速度は変化せず、合焦度の判断を開始した直後の速度（＝速い速度）に維持される。このため、焦点評価値の形状を判断するために必要な焦点評価値、特に、ピーク位置の近傍の焦点評価値を、適切に取得できない場合が生じる。このため、本発明の実施形態にかかる撮像装置１においては、フォーカスレンズの移動速度を、合焦度にしたがった制御と合焦度にしたがわない制御との両方の制御を備え、使い分けている。

以上のとおり、本発明の実施形態にかかる撮像装置１の合焦度選択処理が実施される。

＜ウォブリング駆動条件決定処理＞
次いで、本発明の実施形態にかかる撮像装置１のウォブリング駆動条件決定処理について説明する。図８は、本発明の実施形態にかかる撮像装置１のウォブリング駆動条件決定処理を示したフローチャートである。ウォブリング駆動条件決定処理は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの駆動条件を決定する処理である。ウォブリング駆動条件決定処理は、ウォブリングの処理のステップＳ３−３において実施される（図５参照）。

ウォブリング駆動条件決定処理のステップＳ６−１以降の処理は、合焦度選択処理で選択された合焦度に応じて分岐する。ステップＳ６−１においては、システム制御部１１５は、選択された合焦度が第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）であるか（すなわち「不定」であるか）否かを判断する。選択された合焦度が「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」、すなわち「不定」であると判断された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ６−５に進む。ステップＳ６−５においては、フォーカスレンズ制御設定部は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量（ウォブリング移動量）を、あらかじめ決定された所定の移動量である「Ｓｔｅｐ３」に決定する。一方、合焦度が「第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）」、すなわち「不定」であると判定されなかった場合には（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ６−２に進む。ステップＳ６−２においては、フォーカスレンズ制御設定部は、選択された合焦度が所定値γよりも大きいか否かを判断する。ステップＳ６−２において、選択された合焦度が所定値γよりも大きいと判断された場合には（「Ｙｅｓ」の場合には）、ステップＳ６−３に進む。ステップＳ６−３においては、フォーカスレンズ制御設定部は、フォーカスレンズの移動量を、あらかじめ決定された所定の移動量である「Ｓｔｅｐ１」に決定する。この「Ｓｔｅｐ１」は、「Ｓｔｅｐ３」とは異なる移動量である。ステップＳ６−２において選択された合焦度が所定値γよりも大きいと判断されなかった場合には（＝選択された合焦度が所定値γ以下であると判断された場合には）（「Ｎｏ」の場合には）、ステップＳ６−４に進む。ステップＳ６−４においては、フォーカスレンズ制御設定部は、フォーカスレンズの移動量を、あらかじめ決定された所定の移動量である「Ｓｔｅｐ２」に決定する。「Ｓｔｅｐ２」は、「Ｓｔｅｐ１」と「Ｓｔｅｐ３」のいずれとも異なる移動量である。

ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量である「Ｓｔｅｐ１」と「Ｓｔｅｐ２」と「Ｓｔｅｐ３」との大小関係は、次のとおりである。

Ｓｔｅｐ１ ＜ Ｓｔｅｐ３ ＜ Ｓｔｅｐ２

このように、「Ｓｔｅｐ１」は「Ｓｔｅｐ２」よりも小さい。「Ｓｔｅｐ３」は、「Ｓｔｅｐ１」と「Ｓｔｅｐ２」の間の任意の値である。なお、本実施例では、Ｓｔｅｐ１は、ピント位置近傍での見た目を考慮し、焦点深度相当フォーカスレンズ移動量の１／２の量とする。また、Ｓｔｅｐ２は、ボケた位置からの早期の復帰を狙い、焦点深度相当フォーカスレンズ移動量の２倍の量とする。一方で、Ｓｔｅｐ３は、焦点深度相当フォーカスレンズ移動量とする。これは、Ｓｐｅｅｄ３が、合焦度による移動量の切り替えが実施されないシーンで適用されることを想定しているため、ピント位置近傍での見た目とボケた位置での信号変化の捉えやすさを考慮したものである。

すなわち、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量は、選択された合焦度が高いほど大きくされ、選択された合焦度が低いほど小さくされる。そして、合焦度選択部（＝システム制御部１１５）が、第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）を選択した場合には、フォーカスレンズ制御設定部は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量を、「Ｓｔｅｐ３」に設定する。「Ｓｔｅｐ３」は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が選択された場合のフォーカスレンズの移動量「Ｓｔｅｐ１」と、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が選択された場合のフォーカスレンズの移動量「Ｓｔｅｐ２」の中間の任意の値である。フォーカスレンズ制御部１０４は、設定されたフォーカスレンズの移動量にしたがって、フォーカスレンズの駆動を制御する。

このように、合焦度の信頼性が低いと判断されない場合には（たとえば、高輝度シーンの場合には）、合焦度に応じてフォーカスレンズの移動量が選択される。すなわち、焦点評価値の形状を検出するための適切なフォーカスレンズの移動量として、合焦度にしたがって、「Ｓｔｅｐ１」と「Ｓｔｅｐ２」のいずれかが選択される。これに対して、低輝度シーンであるために合焦度の信頼性が低いと判断される場合には、合焦度にしたがってフォーカスレンズの移動量を選択するのではなく、それらとは異なる移動量である「Ｓｔｅｐ３」が選択される。この理由は、山登り駆動条件決定処理で説明した制御速度と同じ理由である。

以上のとおり、本発明の実施形態にかかる撮像装置１のウォブリング駆動条件決定処理が実施される。

以上のとおり、合焦度選択部（＝システム制御部１１５）が第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）を選択した場合には、フォーカスレンズ制御設定部は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動スピードを、「Ｓｐｅｅｄ３」に設定する。「Ｓｐｅｅｄ３」は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が選択された場合のフォーカスレンズの移動速度「Ｓｐｅｅｄ１」と、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が選択された場合のフォーカスレンズの移動速度「Ｓｐｅｅｄ２」の中間の任意の値である。そして、フォーカスレンズ制御部１０４は、設定されたフォーカスレンズの移動速度にしたがって、フォーカスレンズの駆動を制御する。同様に、合焦度選択部（＝システム制御部１１５）が、第三の合焦度（ＦＲａｔｉｏ３）を選択した場合には、フォーカスレンズ制御設定部は、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量を、「Ｓｔｅｐ３」に設定する。「Ｓｔｅｐ３」は、第一の合焦度（ＦＲａｔｉｏ１）が選択された場合のフォーカスレンズの移動量「Ｓｔｅｐ１」と、第二の合焦度（ＦＲａｔｉｏ２）が選択された場合のフォーカスレンズの移動量「Ｓｔｅｐ２」の中間の任意の値である。そして、フォーカスレンズ制御部１０４は、設定されたフォーカスレンズの移動量にしたがって、フォーカスレンズの駆動を制御する。

このように、合焦度選択部が第三の合焦度を選択した場合には、フォーカスレンズ制御設定部は、フォーカスレンズの駆動条件として、第一の合焦度を選択した場合と第二の合焦度を選択した場合のフォーカスレンズの駆動条件の間の任意の駆動条件を設定する。そして、フォーカスレンズ制御部１０４は、第一の合焦度を選択した場合と第二の合焦度を選択した場合のフォーカスレンズの駆動条件の間の任意の駆動条件でフォーカスレンズの駆動を制御する。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能である。そして、これらの改変された形態も、本発明に含まれる。

たとえば、前記実施形態は、「山登り動作」におけるフォーカスレンズの移動速度や、ウォブリングにおけるフォーカスレンズの移動量は、合焦度に応じてあらかじめ決められた値に設定される構成であるが、本発明はこのような構成に限定されない。たとえば、フォーカスレンズの移動速度や移動量を、その都度算出して設定する構成であってもよい。具体的には、選択された合焦度が規定値の中間に存在する場合には、設定するフォーカスレンズの移動速度や移動量を、線形補間によって算出する構成であってもよい。

また、図６の派生形として図１１、図１２に示すように変更しても良い。図１１は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の信号増幅量のみでの合焦度選択処理の内容を示すフローチャートである。図１２は、本発明の実施形態にかかる撮像装置の被写体輝度のみでの合焦度選択処理の内容を示すフローチャートである。たとえば、図１１に示すように、信号増幅量（Ｇａｉｎ）のみで合焦度を切り替えてもよく、α１を０、α２をＡＥ処理部１０３が設定しうる信号増幅量（Ｇａｉｎ）の最大値としても良い。また、図１２に示すように、被写体輝度のみで合焦度を切り替えてもよく、β１をＡＥ処理部１０３により信号増幅量（Ｇａｉｎ）を開始する際の被写体輝度に設定し、β２を信号増幅量（Ｇａｉｎ）が最大となる際の被写体輝度とする方法も考えられる。なお、これらの派生形は、図６を参照して説明した構成と比較すると、ステップＳ４−２とステップＳ４−４の内容が相違し、それ以外のステップは共通の内容が適用できる。

＜その他の実施形態＞
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。すなわち、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、システムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がソフトウェアを読み出して実行する処理である。ソフトウェア（プログラム）は、記録媒体から直接に、または有線通信や無線通信を用いて、ソフトウェアを実行可能なコンピュータを有するシステムまたは装置に供給される構成が適用できる。したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、このコンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。すなわち、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。この場合においては、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等であってもよい。すなわち、プログラムの形態は限定されるものではない。また、プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリが適用できる。また、プログラムの供給方法としては、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムを記憶し、接続のあったクライアントコンピュータがコンピュータプログラムをダウンロードしてプログラムするような方法であってもよい。

１：本発明の実施形態にかかる撮像装置、１０３：ＡＥ処理部、１０４：フォーカスレンズ制御部、１０５：ＡＦ制御部、１０８：撮像素子、１０９：撮像処理部、１１５：システム制御部

Claims (7)

1. フォーカスレンズを介して得られる被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
   特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する第一の合焦度算出手段と、
   前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する第二の合焦度算出手段と、
   前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定するフォーカスレンズ制御設定手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第一の合焦度算出手段は、前記特定の領域の前記画像信号における所定の周波数成分のピーク値を正規化して、正規化した前記ピーク値を用いて前記第一の合焦度を算出し、
   前記第二の合焦度算出手段は、前記所定の領域の前記画像信号における所定の周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を正規化して、正規化した前記積分値を用いて前記第二の合焦度を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記フォーカスレンズ制御設定手段は、前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に基づいて前記第一の合焦度が信頼できるか否かを判断し、前記第一の合焦度が信頼できると判断した場合には前記第一の合焦度を選択し、前記第一の合焦度が信頼できないと判断した場合には前記第二の合焦度を選択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。
4. 前記フォーカスレンズ制御設定手段は、さらに前記第二の合焦度が信頼できるか否かを判断し、前記第二の合焦度が信頼できると判断した場合には前記第二の合焦度を選択し、前記第二の合焦度が信頼できないと判断した場合には、合焦度が信頼できないことを示す第三の合焦度を選択することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記フォーカスレンズ制御設定手段は、前記第三の合焦度を選択した場合の前記フォーカスレンズの移動量又は速度を、前記第一の合焦度を選択した場合と前記第二の合焦度を選択した場合のフォーカスレンズの移動量又は速度の間の任意の移動量又は速度に決定することを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 画像信号に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する焦点調整方法であって、
   特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する工程と、
   前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する工程と、
   前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定する工程と、
   を有することを特徴とする焦点調整方法。
7. 画像信号に基づいてフォーカスレンズの位置を制御できる撮像装置のコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
   特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分のピーク値を用いて合焦の程度を示す第一の合焦度を算出する工程と、
   前記特定の領域の前記画像信号における所定の高周波数成分の各ラインにおけるピーク値を積分した積分値を用いて前記第一の合焦度算出部とは異なる合焦の程度を示す第二の合焦度を算出する工程と、
   前記画像信号の信号増幅量と被写体の明るさを示す被写体輝度の少なくとも一方に応じて選択された前記第一の合焦度又は前記第二の合焦度に基づいて、前記フォーカスレンズの移動量又は速度を決定する工程と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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