JP6568448B2 - 自動焦点調節装置およびその制御方法、撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動焦点調節装置およびその制御方法、撮像装置に関する。

従来、無限遠の被写体に対して適切に自動焦点調節（ＡＦ）を行うための構成として、特許文献１には、無限遠の被写体が画像特徴量（例えば、輝度）に基づいて検出された場合、無限遠に合焦させる方向にＡＦレンズを駆動させる構成が開示されている。

特開２０１４−２１３７３号公報

特許文献１では、無限遠の被写体が検出されると、無限遠に合焦させる方向にＡＦレンズを駆動するが、無限遠の被写体に対応した距離に合焦したか否かは判定していない。そのため、実際に無限遠の被写体に合焦しているとは限らなかった。

本発明はこのような従来技術の課題に鑑みてなされてもので、無限遠の被写体に適した距離に合焦させることが可能な自動焦点調節装置およびその制御方法、撮像装置を提供することを目的とする。

上述の目的は、画像信号からＡＦ評価値を生成する生成手段と、ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズの合焦位置を検出する検出手段と、検出された合焦位置が、無限遠の位置にある被写体に対する合焦位置として信頼性を有するか否かを判定する判定手段と、検出された合焦位置が信頼性を有すると判定された場合に、検出された合焦位置にフォーカスレンズを移動させる駆動手段と、を有することを特徴とする自動焦点調節装置によって達成される。

本発明によれば、無限遠の被写体に適した距離に合焦させることが可能な自動焦点調節装置およびその制御方法、撮像装置を提供することができる。

実施形態に係る自動焦点検出装置を用いたデジタルカメラの機能構成例を示すブロック図 実施形態に係るデジタルカメラの自動焦点調節動作に関するフローチャート 第１実施形態に係るプログラム線図の一例を示す図 第１実施形態に係るスキャンＡＦ動作の模式図 第１実施形態に係るスキャンＡＦ処理に関するフローチャート 第１実施形態に係る基準位置の更新処理に関するフローチャート 第１実施形態に係る基準位置および合焦位置の記録形式の例を示す図 第１実施形態に係る更新された基準位置の記録形式の例を示す図 第１実施形態に係るピント補正量の記録形式の例を示す図 第１実施形態におけるピント補正量の更新処理に関するフローチャート

以下、添付図面を参照して本発明の例示的な実施形態について説明する。なお、以下では本発明に係る自動焦点調節装置およびその制御方法を撮像装置の一例としてのデジタルカメラに適用した実施形態について説明する。しかし、本発明は無限遠に位置する低照度の被写体を対象とした動作モードを有する自動焦点調節（ＡＦ）機能、もしくはそのような被写体を撮影するための撮影モードを備える任意の電子機器に適用可能である。

●（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るデジタルカメラ１の機能構成例を示すブロック図である。撮影光学系３１は、ズーム（変倍）レンズ２、フォーカスレンズ３、絞り４を有する。絞り４はメカニカルシャッタを兼ねてもよい。図を簡単にするため、ズームレンズ２およびフォーカスレンズ３は１枚のレンズとして記載しているが、実際はそれぞれ複数のレンズから構成されてよい。撮像素子５は、光電変換機能を有する画素が２次元配列されたＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサである。撮像回路６は、撮像素子５で生成される電気信号に各種の画像処理を施してアナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号はＡ／Ｄ変換回路７でデジタル画像信号（画像データ）に変換され、メモリ８に記憶される。

Ｄ／Ａ変換回路９はメモリ８に記憶された画像データをアナログ画像信号に変換するとともに、再生出力に適する形態の画像信号に変換する。Ｄ／Ａ変換回路９が出力する画像信号は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ）である表示装置１０で表示される。

コーデック１１は、メモリ８に記憶された画像データを記録形式に応じて符号化したり、符号化画像データを復号したりする。記憶媒体１２は例えばメモリカードであり、符号化画像データを記憶する。

ＡＥ処理回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路７の出力に基づいて自動露出（ＡＥ）処理用の評価値を生成し、ＣＰＵ１５に出力する。ＣＰＵ１５はＡＥ評価値に基づいてシャッタースピード、絞り値（Ｆ値）、撮影感度などの露出条件を決定する。ＡＦ処理回路１４（生成手段）は、Ａ／Ｄ変換回路７の出力に基づいてＡＦ評価値を生成する。制御装置であるＣＰＵ１５は、記憶装置２５に記憶されたプログラムを実行してデジタルカメラ１の機能を実現する。ＣＰＵ１５はＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ３の合焦位置を検出する検出手段として機能する。また、ＣＰＵ１５は、特定の被写体を撮影するための動作モードがデジタルカメラ１に設定されている場合、検出した合焦位置が、動作モードが対象とする特定の被写体に対する合焦位置として信頼性を有するか否かを判定する判定手段としても機能する。また、ＣＰＵ１５は、検出された合焦位置が信頼性を有すると判定されれば、検出された合焦位置にフォーカスレンズ３を移動させる駆動手段としても機能する。

タイミングジェネレータ（ＴＧ）１６は、基準クロック信号から所定のタイミング信号を生成し、ＣＰＵ１５、撮像回路６、およびドライバ回路１７に供給する。ドライバ回路１７は撮像素子５を駆動する。絞り駆動モータ２１は第１モータ駆動回路１８の制御に従って、絞り４を駆動する。フォーカス駆動モータ２２は第２モータ駆動回路１９の制御に従ってフォーカスレンズ３を駆動する。ズーム駆動モータ２３は第３モータ駆動回路２０の制御に従ってズームレンズ２を駆動する。

指示回路２４は、ユーザがデジタルカメラ１に指示を入力するための回路である。指示回路２４に含まれる代表的な構成には、電源スイッチ、レリーズボタン、モードダイヤル、ズームレバー、方向キー、決定キー、メニューボタン、タッチパネルなどがあるが、これらに限定されない。なお、本実施形態においてレリーズボタンは、半押しによりＡＥ処理、ＡＦ処理の開始指示を発生し、全押しにより記録用の撮影動作の開始指示を発生する二段スイッチにより構成されるものとする。

記憶装置２５はＣＰＵ１５が実行するプログラム、設定値、ＧＵＩデータ、音声データなどを記憶する。記憶装置２５は例えば電気的に書き換え可能なメモリであってよい。電池２６はデジタルカメラ１の電源である。フラッシュ２８は、スイッチング回路２７の制御に従って発光する補助光源である。ＬＥＤ２９はＣＰＵ１５に発光制御され、警告表示や動作状態表示に用いられる。スピーカー３０は音声ガイダンスや警告音などを出力する。

ＡＦ補助光３３は、ＡＦ評価値を取得するための撮像を行う際に、ＡＦ補助光駆動回路３２の制御に従って発光する補助光源である。振れ検出センサ３５は例えば加速度センサであり、デジタルカメラ１の動きを検出する。振れ検出回路３４は振れ検出センサ３５の信号を処理する。顔検出回路３６はＡ／Ｄ変換回路７の出力に基づいて、撮影画像に含まれる、人物の顔の特徴を有する領域の位置や大きさなどを検出する。動きベクトル検出回路３７は、異なる時刻に撮影された複数の画像から、画像全体および／または一部領域についての動きベクトルを検出する。温度センサ３８は撮影光学系３１（鏡筒）の内部温度を表す信号をＣＰＵ１５に出力する。

このように構成されたデジタルカメラ１の動作について説明する。
被写体からデジタルカメラ１の撮影光学系３１に入射した光は、撮像素子５の受光面に被写体像を形成する。被写体像は撮像素子５に設けられた複数の画素のそれぞれで光電変換され、アナログ電気信号として撮像回路６に出力される。撮像回路６ではアナログ電気信号に対して所定の信号処理を行い、アナログ画像信号を生成する。アナログ画像信号はＡ／Ｄ変換回路７でデジタル画像信号（画像データ）に変換された後、メモリ８に一時的に格納される。

メモリ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９で表示用のアナログ画像信号に変換され、表示装置１０に表示される。また、メモリ８に格納された画像データはコーデック１１で記録形式に応じた符号化が行われた後、記憶媒体１２に格納される。

また、デジタルカメラ１が再生モードで動作している際、記憶媒体１２に格納されている画像データの再生指示があると、符号化画像データが記憶媒体１２から読み出されてコーデック１１に入力される。コーデック１１は符号化画像データを復号し、メモリ８に格納する。メモリ８に格納された画像データはＤ／Ａ変換回路９で表示用のアナログ画像信号に変換され、表示装置１０に表示される。

Ａ／Ｄ変換回路７が出力する画像データは、ＡＥ処理回路１３、ＡＦ処理回路１４、顔検出回路３６、及び動きベクトル検出回路３７にも供給される。ＡＥ処理回路１３は、例えば一画面分の画像データの輝度値に基づいてＡＥ評価値を算出し、ＣＰＵ１５に出力する。

ＡＦ処理回路１４は、予め定められた焦点検出領域に該当する画像データから高周波成分を抽出し、エッジ成分量に対応するＡＦ評価値を算出し、ＣＰＵ１５に出力する。焦点検出領域の数や位置は設定や顔検出結果などに応じて決定されてよい。ＡＦ処理回路１４において画像データから高周波成分を抽出するために用いられるハイパスフィルタ（ＨＰＦ）の特性は可変であり、異なる周波数帯域について高周波成分を抽出することができる。ハイパスフィルタの特性は、撮像素子５の駆動（読み出し）モードに応じて設定することができる。

顔検出回路３６は、画像データから、目、眉など、顔を特徴付けるパーツの領域を探索し、人物の顔と思われる領域（顔領域）の位置や大きさを検出する。

動きベクトル検出回路３７は、過去に撮影した画像データとの相関演算を行い、画像全体の動きベクトルや、画像間で動いている領域の動きベクトルを検出する。また、次の動きベクトルの算出に用いるために、画像データを保存する。

ＴＧ１６からは所定のタイミング信号がＣＰＵ１５、撮像回路６、ドライバ回路１７へ出力され、ＣＰＵ１５はこのタイミング信号に各種の制御を同期させる。また撮像回路６は、色信号の分離等の画像処理をＴＧ１６からのタイミング信号に同期させる。ドライバ回路１７は、撮像素子５の駆動をＴＧ１６のタイミング信号に同期させる。

ＣＰＵ１５は、第１〜第３モータ駆動回路１８〜２０をそれぞれ制御することにより、絞り駆動モータ２１、フォーカス駆動モータ２２、ズーム駆動モータ２３を介して、絞り４、フォーカスレンズ３、ズームスレンズ２を駆動制御する。ＣＰＵ１５はＡＥ処理回路１３が算出したＡＥ評価値に基づいてＦ値、シャッタースピード、撮影感度などの露出条件を決定し、第１モータ駆動回路１８を制御して絞り駆動モータ２１を駆動し、絞り４の開口量およびシャッタ動作を制御する。またＣＰＵ１５はＡＦ処理回路１４が算出したＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ３の位置（以下、フォーカスレンズ３の合焦位置と呼ぶ）を検出する。そして、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカス駆動モータ２２を駆動し、フォーカスレンズ３を合焦位置に移動させる。また、指示回路２４を通じてズーム指示が入力された場合、ＣＰＵ１５は、第３モータ駆動回路２０を制御してズームモータ２３を駆動制御することによりズームレンズ２を移動させ、撮影光学系の画角を変更する。

次に、デジタルカメラ１の撮影動作を、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
なお、以下の説明では、フォーカスレンズ３の位置を所定の間隔（スキャン間隔）ずつ変えながらＡＦ評価値を取得する動作をスキャンと呼ぶ。また、スキャンを行い、スキャンによって得られたＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ３の合焦位置を検出し、合焦位置に移動させる一連の動作をスキャンＡＦと呼ぶ。また、ＡＦ評価値の取得数をスキャンポイント数、ＡＦ評価値を取得するためにフォーカスレンズ３を駆動する範囲をスキャン範囲、フォーカスレンズ３の合焦位置を検出するための画像信号を取得する領域をＡＦ枠または焦点検出領域とよぶ。なお、スキャン範囲＝スキャン間隔×（スキャンポイント数−１）の関係を有する。なお、フォーカスレンズ３の合焦位置に対応する被写体距離を本明細書では合焦距離と呼ぶ。

本実施形態のデジタルカメラ１は、電源スイッチがオンであり、かつ動作モードが撮影（録画）モードのときに、図２に示す撮影処理シーケンスを実行する。なお、本実施形態では無限遠に位置する低照度の被写体を撮影するための撮影モードとして、打ち上げ花火モードと天体モード（または星空モード）が設定可能な場合について説明するが、他のモードであってもよい。

まずＳ２０１においてＣＰＵ１５は、ライブビュー表示処理を行う。ライブビュー表示処理は、動画撮影を行い、得られた動画像を表示装置１０で直ちに（実質的にリアルタイムに）表示する処理である。具体的にはＣＰＵ１５は、上述した、撮影画像の表示処理を動画像の各フレームについて実行するよう、各部を制御する。

次にＳ２４０でＣＰＵ１５は、撮影モードとして打上花火モードが設定されているか否か判定し、打上花火モードが設定されていると判定された場合はＳ２２０へ、打上花火モードが設定されていると判定されない場合はＳ２０２へ、それぞれ処理を進める。

Ｓ２０２でＣＰＵ１５は、撮影モードとして天体モードが設定されているか否か判定し、天体モードが設定されていると判定された場合はＳ２５０へ、天体モードが設定されていると判定されない場合はＳ２３０へ、それぞれ処理を進める。

Ｓ２３０でＣＰＵ１５は、通常の撮影準備処理を行う。通常の撮影準備処理は、従来と同様の撮影準備処理であってよい。撮影準備処理においてＣＰＵ１５は、上述したレリーズボタンの半押し操作（ＳＷ１オン）に応じてＡＥ処理やＡＦ処理を行い、Ｓ２１２でレリーズボタンの全押し操作（ＳＷ２オン）が検出されたかどうかを判定する。なお、ＳＷ１オンが検出されなければ、ＣＰＵ１５は処理をＳ２１２へ進める代わりにＳ２０１へ戻す。

一方、天体モードが設定されていると判定された場合、ＣＰＵ１５はＳ２５０において天体ＡＦの実施を推奨するか否かの判定を行い、推奨すると判定した場合にはそれを報知するためのメッセージを表示装置１０に表示し、処理をＳ２０３に進める。例えばＣＰＵ１５は、現在から所定時間以内の過去に、現在の環境と同じ環境で天体ＡＦが行われているか、同じ環境についての基準位置が更新されていれば、天体ＡＦの実施を推奨せずに、処理をＳ２１２に進める。本実施形態では、天体ＡＦに関する環境を、撮影光学系３１の焦点距離、撮影光学系３１の鏡筒の内部温度、デジタルカメラ１の仰角、の３つのパラメータの組み合わせで特定するものとするが、これは一例であり、例えば他のパラメータが含まれてもよい。なお、基準位置とは、過焦点距離、つまり無限遠が被写界深度に入る一番近い撮影距離に対応するフォーカスレンズ３の位置である。現在から所定時間以内の過去に現在と同じ環境で天体ＡＦが行われていないか、現在と同じ環境についての基準位置が更新されていない場合、ＣＰＵ１５は天体ＡＦ実施を推奨する。

Ｓ２０３でＣＰＵ１５は、天体ＡＦ処理の開始指示が入力されたか否かを判定し、指示が入力されたと判定されればＳ２０４へ、入力されていないと判定されればＳ２１０へ処理を進める。この開始指示は例えば指示回路２４に含まれるスイッチやボタンの操作であってよい。

Ｓ２０４でＣＰＵ１５は、ある撮影画像についての、撮影条件（撮像素子５の蓄積時間（シャッタースピード）、撮像回路６の増幅率（撮影感度）、絞り４のＦ値）と、ＡＥ処理回路１３の出力値とから、測光値を取得し、処理をＳ２０５へ進める。

Ｓ２０５でＣＰＵ１５は、取得した測光値から、被写体が低照度か否かを判定し、低照度と判定されればＳ２０６へ、低照度でないと判定されればＳ２２０へ処理を進める。この判定は、予め定めた低照度判定用の閾値より測光値が低いか否かの判定であってよい。

Ｓ２２０でＣＰＵ１５は、第２モータ駆動回路１９を制御してフォーカスレンズ３を定点（特定の位置）に移動させる。ここでいう定点とは過焦点距離に対応するフォーカスレンズ３の位置であり、例えば撮影光学系３１の焦点距離と対応付けて記憶装置２５に予め登録されている。本明細書では、この定点を天体ＡＦの基準位置とする。なお、後述するように、天体ＡＦの基準位置は変更されうる。

Ｓ２２０が実行されるのは、打ち上げ花火モードの場合（Ｓ２４０，Ｙ）と、天体モードで被写体が低照度でないと判定された場合（Ｓ２０５，Ｎ）である。
Ｓ２０５からＳ２２０に進んだ場合は、天体ＡＦの実行に不適切な場合であるため、Ｓ２２０でＣＰＵ１５は表示装置１０へのメッセージ表示などにより天体ＡＦの失敗をユーザに報知してもよい。また、被写体が明るすぎる（例えば月や地上の照明などが入っている）ことが失敗の原因であることを知らせてもよい。
なお、打上花火モードの場合（Ｓ２４０からＳ２２０に進んだ場合）は、このような報知を行う必要はない。フォーカスレンズ３を定点に移動させたら、ＣＰＵ１５は処理をＳ２１０に進める。

一方、被写体が低照度と判定された場合、ＣＰＵ１５はＳ２０６でスキャンＡＦ時の撮影条件（絞り４のＦ値、撮像素子５の蓄積時間、撮像回路６の増幅率の組み合わせ）を決定する。ＣＰＵ１５は例えばＳ２０４で取得した測光値に対して適正露出となる撮影条件を基準として、所定段数分（例えば７段分）出力が低下する組み合わせのうち、所定の範囲内の組み合わせを決定する。

ここで、出力が適正露出時から所定段数分低下する組み合わせとするのは、低照度の被写体について、撮影画像に求められる適正な信号出力とスキャンＡＦにおける適正な信号出力とが異なるからである。
撮影画像においては１〜２等星の明るい星の像の信号が飽和しても問題にならず、むしろ３〜６等星といった暗い星が画像上で認識されるので、明るい星の像の信号が飽和する撮影条件の方が好ましい場合がある。これに対してスキャンＡＦにおいては、明るい星の像の信号が飽和した場合、ＡＦ処理回路１４でのＡＦ評価値作成の特性上、ピントが合った状態より、多少ピントがぼけた状態の時の方がＡＦ評価値が大きくなり、正しい合焦位置を求めることができない。そのため、明るい星の像の信号が飽和しないよう、適正露出時よりも低い出力が得られる撮影条件（マイナス補正した撮影条件）としている。なお、適正露出に対応する撮影条件からどの程度の段数マイナス補正するかは、予め定めておくことができる。

図３は、本実施形態においてスキャンＡＦ時の撮影条件を決定するために用いることのできるプログラム線図の例を示す。なお、このプログラム線図はあくまで一例であり、撮影光学系３１の開放Ｆ値などの条件に応じて適切なプログラム線図が用いられる。

プログラム線図における各パラメータの上限値と下限値は典型的な天体撮影シーンを想定して決定されてよい。図３のプログラム線図では上限値はＦ値がＦ２．８（Ａｖ＝３）、蓄積時間が１秒（Ｔｖ＝０）、増幅率がＩＳＯ １００相当（Ｓｖ＝５）であり、この値はＡＦ枠内に多くの１等星・２等星・惑星が存在するシーンを想定して決定している。また、下限値はＦ値がＦ２．８（Ａｖ＝３）、蓄積時間が４秒（Ｔｖ＝−２）、増幅率がＩＳＯ ８００相当（Ｓｖ＝８）である。この値はＡＦ枠内に多くの１等星・２等星・惑星が存在しないかもしくは少なく、３〜６等星の数も多くないシーンを想定して決定している。なお、上限値や下限値は予め実験的に設定することができる。

ＣＰＵ１５は、Ｓ２０４で取得した測光値（Ｅｖ）から所定段数分（ここでは７Ｅｖ）減じた値と図３のプログラム線図とから、Ｆ値、蓄積時間、増幅率の組み合わせを決定する。なお、Ｅｖ値がプログラム線図の範囲外の場合、ＣＰＵ１５はプログラム線図の上限値または下限値の組み合わせを撮影条件として決定する。

このようにしてスキャンＡＦ時の撮影条件を決定すると、ＣＰＵ１５は処理をＳ２０７へ進め、撮像素子５の駆動モードと、表示装置１０の表示をライブビュー表示用の状態から天体ＡＦ用の状態に変更する。具体的には、ＣＰＵ１５は撮像素子５の駆動モードを、加算読み出しモードから非加算読み出しモードに変更するとともに、表示装置１０の表示内容を、ライブビュー画像から天体ＡＦ中であることを報知する表示に変更する。

本実施形態で天体ＡＦ時の撮像素子５の蓄積時間は１秒以上であり、表示装置１０に表示する画像の更新周期も１秒以上となる。また、スキャンＡＦにおいては複数のスキャンポイントでの撮影が必要であるため、ＡＦに要する時間が長くなる。このため、天体ＡＦの実施中のカメラ１の動作をユーザが故障と誤認しないよう、天体ＡＦの実行中であることをメッセージ表示などを通じてユーザに報知する。なお、メッセージに加え、天体ＡＦに要する時間を計算して残り時間を表示したり、開始からの経過時間を表示したりすることもできる。

次にＳ２０８でＣＰＵ１５は、スキャンＡＦを実行する。このスキャンＡＦの詳細について図４および図５を用いて説明する。
図４は、フォーカスレンズ３の位置と、ＡＦ評価値との関係を模式的に示した図である。天体ＡＦにおけるスキャンＡＦは、上述した基準位置（定点）を中心に比較的狭いスキャン範囲を有し、スキャン範囲の開始点をＡ、終了点をＢ、探索する合焦位置をＣで示している。

図５のフローチャートを用いて具体的な動作について説明する。
Ｓ５０１でＣＰＵ１５は、撮影光学系３１の現在の焦点距離に基づいて記憶装置２５を参照し、天体ＡＦの基準位置を取得する。
次いでＣＰＵ１５は、スキャン間隔を決定する（Ｓ５０２）。スキャン間隔が狭いと合焦位置の探索精度は向上するが、スキャンポイントが多くなるためＡＦに要する時間が長くなるため、精度の許す範囲で広く設定する。例えば、開放Ｆ値における焦点深度の３〜５倍程度の値とすることができる。

次にＣＰＵ１５は過去に天体ＡＦを実行した際の撮影環境に関する情報と、現在の撮影環境に関する情報を取得する（Ｓ５０３）。ここでは、撮影環境に関する情報として、撮影光学系３１の内部温度とデジタルカメラ１の姿勢（仰角）とを少なくとも用い、必要により撮影光学系３１の焦点距離をさらに用いる。内部温度は温度センサ３８から、焦点距離は第２モータ駆動回路１９から、角度は触れ検出センサ３５からそれぞれ取得できる。撮影環境に関する情報は、対応する基準位置とともに記憶装置２５に保存されている。

そして、ＣＰＵ１５は、基準位置の無限遠としての確からしさに基づいてスキャンポイント数を決定する（Ｓ５０４）。製品出荷時のように、天体ＡＦが一度も実行されていない場合には、製造時に基準位置を測定した環境に関する情報と、撮影時（現在）の環境に関する情報とを用いる。なお、製造時における基準位置は、デジタルカメラを水平（仰角０度）にして測定される。

例えば、デジタルカメラ１の仰角が３０度±１５度程度で内部温度が常温の場合を標準的な環境として、その際のスキャンポイント数を７点とする。また、仰角が水平に近い（例えば±１５度程度未満）場合や、製造時における基準位置の測定時の内部温度と現在の内部温度がほぼ等しいと判定できる場合（例えば、差が２℃以内の場合）は、標準的な環境よりスキャンポイント数を減らす。一方、仰角が標準的な環境より大きい（天頂付近を撮影している）場合や、製造時における基準位置の測定時の内部温度と現在の内部温度とが大きく異なる場合（例えば、差が５℃以上の場合）は、スキャンポイント数を標準的な環境より増やす。スキャンポイント数の増減は、スキャン範囲の拡縮に相当する。

また、過去に天体ＡＦが実行されている場合、ＣＰＵ１５は、過去に天体ＡＦが実行された際の撮影環境（焦点距離、内部温度、仰角）と、現在の撮影環境とに基づいてスキャンステップ数を決定する。具体的には、ＣＰＵ１５は、例えば記憶装置２５に保存されている、過去の天体ＡＦの結果（合焦位置）もしくは更新された基準位置と、対応する撮影環境とを参照し、現在の撮影環境と同じか差の少ない撮影環境で得られた結果があるかどうかを調べる。

天体ＡＦの実行結果（合焦位置）のみが保存されている場合と、天体ＡＦの結果を補間して更新された基準位置が含まれている場合がある。
そこでまずＣＰＵ１５は、現在の環境とほぼ等しい撮影環境で実行された天体ＡＦの結果が保存されていれば、その結果（合焦位置）を基準位置とする。
現在の環境とほぼ等しい撮影環境で実行された天体ＡＦの結果がなければ、ＣＰＵ１５は、補間により更新された基準位置の中で、ほぼ等しいか差の小さい撮影環境に対応したものを採用する。
いずれにも該当しない場合、ＣＰＵ１５は天体ＡＦが実行されていないものとして、製造時に基準位置を測定した環境に基づいてステップ数を決定する。

なお、本実施形態では、撮影環境のうち焦点距離に関しては完全に合致する値を参照するものとし、内部温度、仰角の差に応じてスキャンポイント数を決定する。ＣＰＵ１５は、内部温度と仰角の両方がほぼ等しい場合はスキャンポイント数を５点、内部温度がほぼ等しく、仰角の差が小さい場合はスキャンポイント数を７点に決定する。また、内部温度がほぼ等しく、仰角の差が大きい場合は、ＣＰＵ１５は仰角の差に応じてスキャンポイント数を９点以上に決定する。
また、ＣＰＵ１５は、内部温度の差が小さく仰角がほぼ等しい場合はスキャンポイント数を７点、内部温度の差が小さく仰角がほぼ等しい範囲でない場合は仰角の差に応じてスキャンポイント数を９点以上に決定する。さらに、ＣＰＵ１５は、内部温度の差が大きい場合には、仰角の差に応じてのスキャンポイント数を９点以上に決定する。

ここでは、内部温度の差が５℃以下の場合に「ほぼ等しい」と判定し、５℃超〜１０℃以下の場合に「差が小さい」と判定し、１０℃超の場合に「差が大きい」と判定する。
また、仰角の差が１０度以下であれば「ほぼ等しい」と判定し、１０度超〜２０度以下の場合に「差が小さい」と判定し、２０度超の場合に「差が大きい」と判定する。
ただし、これらは一例であって、他の閾値を用いて判定してもよいし、分類の数を増やしたり減らしたりしてもよい。

同じ焦点距離について、内部温度と仰角の複数の組み合わせに対応した基準位置が記録されている場合、まず内部温度が最も近いものを探索し、次いで仰角の差を評価する。
このようにスキャンポイント数を決めるのは、天体ＡＦの時間が長くなることを回避しつつ、確実に合焦位置を検出できるようにするためである。

以上のようにスキャンポイント数を決定したら、ＣＰＵ１５は処理をＳ５０５に進めてスキャン動作を実行し、ＡＦ評価値を取得する。
すなわち、ＣＰＵ１５は第２モータ駆動回路１９を介してフォーカス駆動モータ２２を制御し、フォーカスレンズ３をスキャン開始位置（図４の位置Ａ）に移動させる。そして、ＣＰＵ１５はスキャン開始位置からスキャン終了位置（図４の位置Ｂ）まで、スキャン間隔ずつフォーカスレンズ３を移動させて各位置で撮影を実行し、各位置で得られた画像について、ＡＦ処理回路１４が出力するＡＦ評価値を取得する。

Ｓ５０６でＣＰＵ１５は、スキャン動作によって得られたＡＦ評価値の信頼性を公知の任意の方法によって評価し、信頼できると判定されれば処理をＳ５０７に進め、信頼できると判定されなければ処理をＳ５１０に進める。

Ｓ５０７でＣＰＵ１５は、取得したＡＦ評価値から、ＡＦ評価値が最大になるフォーカスレンズ３の位置（図４の位置Ｃ）を求める。

スキャン間隔ごとにフォーカスレンズ３の位置を変えるため、得られたＡＦ評価値の最大値が真の最大値とは限らない。例えば、図４に示す例で、合焦位置近傍ではフォーカスレンズ３の位置ａ１，ａ２，ａ３でＡＦ評価値が取得された場合、位置ａ２で取得されたＡＦ評価値が最大値となるが、真の最大値は位置Ｃで得られる。したがって、ＣＰＵ１５は、取得されたＡＦ評価値の最大値と、その前後に取得されたＡＦ評価値、およびそれらが得られたフォーカスレンズ３の位置とから、ＡＦ評価値の真の最大値が得られる位置Ｃを求める。

フォーカスレンズ３が位置ａ２のときに最大のＡＦ評価値Ｙ１が取得され、その前後の位置ａ１、ａ３でＡＦ評価値Ｙ２、Ｙ３が取得されたとすると、フォーカスレンズ３の合焦位置Ｃは以下の式で求めることができる。

ただし、Ｙ１＞Ｙ３、Ｙ１≧Ｙ２である。

ＣＰＵ１５はフォーカスレンズ３の合焦位置を求めると、基準位置と比較し（Ｓ５０８）、合焦位置が基準位置から所定範囲内にあれば天体ＡＦが成功した（天体ＡＦの結果が信頼できる）と判定する。そして、ＣＰＵ１５は、検出された合焦位置（図４の位置Ｃ）へフォーカスレンズ３を駆動する（Ｓ５０９）。

Ｓ５０８における所定範囲は例えば、基準位置と被写体（天体）の真の合焦位置との差を生じさせる各種の誤差（温度計の誤差、姿勢検出誤差、スキャンＡＦの誤差）や経時変化、同じ環境における合焦位置ずれの再現性などを考慮して予め定めることができる。また、前景に樹木や建物などの被写体が存在する場合の影響を考慮して、基準位置より近距離側の範囲を遠距離側の範囲より狭くする。

例えば、
・温度計の誤差が２．５℃（合焦位置が開放Ｆ値の焦点深度の１．５倍相当）、
・姿勢検出誤差が５度（合焦位置が開放Ｆ値の焦点深度の２．５倍相当）
・スキャンＡＦの誤差が開放Ｆ値の焦点深度の０．５倍相当
・経時変化が開放Ｆ値の焦点深度の１．５倍相当
・同じ環境における合焦距離ずれの再現性が開放Ｆ値の焦点深度の１．５倍相当
であるとする。この場合、各数値の二乗平均平方根（ＲＭＳ）を求め、所定の係数を考慮して、遠距離側の範囲は開放Ｆ値の焦点深度の６〜７倍相当とすることができる。近距離側の範囲は、被写体のぼけが目立たない範囲、例えば開放Ｆ値の焦点深度の３倍相当とすることができる。所定範囲は焦点距離に応じて定めることができる。

Ｓ５０６でＡＦ評価値が信頼できると判定されなかった場合と、Ｓ５０８で合焦距離と基準位置との差が所定範囲内と判定されなかった場合、Ｓ５１０でＣＰＵ１５は、Ｓ２２０と同様に、天体ＡＦの基準位置（定点）にフォーカスレンズ３を駆動する。
以上が、天体ＡＦモードでのスキャンＡＦ動作である。

図２に戻り、Ｓ２０９でＣＰＵ１５は撮像素子５の駆動モードをライブビュー表示用のモードに戻すとともに、表示装置１０の表示もライブビュー画像の表示に戻す。さらにＣＰＵ１５は、Ｓ２０８で行った天体ＡＦの成否をユーザに報知する。例えば、天体ＡＦが成功した場合、ＣＰＵ１５はＬＥＤ２９を点灯させ、表示装置１０のライブビュー画像に緑の枠を重畳表示する。また、天体ＡＦが失敗した場合、ＣＰＵ１５は表示素子２９を点滅させ、表示装置１０のライブビュー画像に黄色の枠を重畳表示する。

そしてＣＰＵ１５はＳ２１０において、ＳＷ１がオンしているか（レリーズボタンが半押し操作されたか）確認し、ＳＷ１がオンしていれば処理をＳ２１１に進めて天体ＡＥを実行し、ＳＷ１がオンしていなければ処理をＳ２０１に戻す。

Ｓ２１１でＣＰＵ１５は、Ｓ２０４で取得された測光値から、適性露出の画像を得るための撮影条件（絞り４のＦ値、撮像素子５の蓄積時間、撮像回路６の増幅率の組み合わせ）を決定する。ＡＦ時と異なり、記録する画像の撮影においては１〜２等星の明るい星の像の信号が飽和しても問題にならず、むしろ３〜６等星といった暗い星が画像上で認識される方が好ましいので、適性露出となるような撮影条件を決定する。
なお、Ｓ２０４で取得した測光値を用いずに、Ｓ２１１の実行時にＡＥ処理回路１３から測光値を取得して用いるようにしてもよい。

天体ＡＥの実行後ＣＰＵ１５はＳ２１２において、ＳＷ２がオンしているか（レリーズボタンが全押し操作されたか）確認し、ＳＷ２がオンしていれば処理をＳ２１３に進め、記録用画像の生成（露光）処理および、記録用画像の記録処理を実行する。記録用画像の生成処理や、記録処理は公知であるため説明を省略する。ＳＷ２がオンになっていなければ、ＣＰＵ１５は処理をＳ２０１へ戻す。なお、Ｓ２１２の処理において用いられるフォーカスレンズ３の位置は、定点（Ｓ２２０）、天体ＡＦ（Ｓ２０８）の結果、通常ＡＦ（Ｓ２３０）の結果、もしくは現在から所定時間以内の過去に現在と同じ環境で行われた天体ＡＦの結果である。

撮影・記録処理を行った後、ＣＰＵ１５はＳ２１４において、天体ＡＦが実行されたか否かを判定し、実行されたと判定されればＳ２１５へ、実行されていない（通常ＡＦが実行された）と判定されればＳ２０１へ、処理を進める。そして、Ｓ２１５では基準位置の更新処理を、Ｓ２１６ではピント補正量をそれぞれ更新する。なお、基準位置やピント補正量の更新は天体ＡＦを伴う撮影・記録処理が実行されるたびに行わなくてもよい。

Ｓ２１５における基準位置の更新に関して、図６のフローチャートを用いて説明する。基準位置の更新処理においてＣＰＵ１５は更新手段として機能する。
上述の通り、基準位置は製造時に一部の離散的な焦点距離について測定されているほか、他の焦点距離についての基準位置は測定された基準位置から補間計算により求められ、例えば記憶装置２５に図７に示すように記録されている。

製造時には、「製造時の基準位置」と記載された形式で基準位置が記録される。設定可能な焦点距離の一部または全部と、製造時の環境における内部温度と仰角との組み合わせについて測定された基準位置が記録される。ここでは内部温度２０℃、仰角０度の環境で測定されているものとする。なお、図７では６つの焦点距離に関して測定されているが、これは一例であり、焦点距離の数は任意である。

Ｓ６０１とＳ６０２においてＣＰＵ１５は、今回の天体ＡＦ実行時の撮影環境の情報（焦点距離、内部温度、仰角）と、今回の天体ＡＦで検出された合焦距離を取得する。

Ｓ６０３においてＣＰＵ１５は、記憶装置２５の「記録・更新された合焦位置」（図７）が記録されている領域を参照し、今回の天体ＡＦとほぼ等しい環境で過去に天体ＡＦが実行されているか調べる。ＣＰＵ１５は、例えば基準位置を更新した過去の天体ＡＦのうち、今回の天体ＡＦと焦点距離が等しく、内部温度の差が５℃以下かつ仰角の差が１０°以下のものを、ほぼ等しい環境で実行された天体ＡＦと判定する。

該当する天体ＡＦが実行されていた場合、ＣＰＵ１５はＳ６０４で、記憶装置２５に記録されている、該当する天体ＡＦに関する撮影環境および合焦距離を、今回の天体ＡＦについての値を用いて更新する。更新は今回の値への置き換えであってもよいし、記録されていた値と今回の値とから得られる値（例えば平均値）への置き換えであってもよい。

今回の天体ＡＦとほぼ等しい環境で過去に天体ＡＦが実行されていなければ、ＣＰＵ１５は処理をＳ６０５へ進め、「記録・更新された合焦位置」に今回の天体ＡＦに関する値を追加する。
「記録・更新された合焦位置」の記録容量には制限があるため、上限値に達した場合は最も古い情報に上書きして記録する。削除し、その領域に新たな値を記録する。これは、古い情報は最新の情報より信頼性が低く、また使用される頻度も低いためである。

Ｓ６０６でＣＰＵ１５は、基準位置を焦点距離に関して補間可能か否かを判定する。具体的にはＣＰＵ１５は、内部温度と仰角がほぼ等しく、基準位置の補間に必要な複数の焦点距離（例えば、広角端、望遠端と、中間の焦点距離）で天体ＡＦの結果（合焦位置）が取得されていれば、基準位置を焦点距離に関して補間可能と判定する。

補間可能と判定された場合、ＣＰＵ１５はＳ６０７で補間を行い、基準位置のテーブルに追加する。図８のＩｎｄｅｘ１〜６は、内部温度２０℃、仰角４５度における基準位置を、焦点距離に関して補間した例を示している。補間方法に特に制限はないが、補間に用いる基準位置と焦点距離との組を二次元座標として例えば二次ラグランジェ補間多項式により二次関数を求め、補間する焦点距離に該当する二次関数の値を基準位置として求めることができる。

Ｓ６０８でＣＰＵ１５は、基準位置を内部温度について補間可能か否かを判定する。具体的にはＣＰＵ１５は、焦点距離と仰角が等しく、内部温度が異なる複数の更新された基準位置が存在すれば、基準位置を内部温度について補間可能と判定する。したがって、図８のように、仰角４５度、内部温度２０℃（Ｉｎｄｅｘ１〜６）と、仰角４５度、内部温度１０℃（Ｉｎｄｅｘ７〜１２）について、更新された基準位置が存在すれば、ＣＰＵ１５は内部温度１０〜２０℃について補間可能と判定する。補間方法に制限はないが、例えば線形補間を用いることができる。したがって、内部温度１０℃と２０℃に対応する基準位置の平均値を内部温度１５℃の基準位置として補間することができる（Ｉｎｄｅｘ１３〜１８）。

Ｓ６１０でＣＰＵ１５は、基準位置の仰角方向の補間が可能か判定する。具体的にはＣＰＵ１５は、焦点距離と内部温度が等しく、仰角が異なる複数の更新された基準位置が存在すれば、基準位置を仰角について補間可能と判定する。したがって、図８のように、仰角４５度、内部温度２０℃（Ｉｎｄｅｘ１〜６）と、仰角７５度、内部温度２０℃（Ｉｎｄｅｘ１９〜２４）について、更新された基準位置が存在すれば、ＣＰＵ１５は仰角４５〜７５度について補間可能と判定する。補間方法に制限はないが、例えば線形補間を用いることができる。したがって、仰角４５度と７５度に対応する基準位置の平均値を仰角６０度の基準位置として補間することができる（Ｉｎｄｅｘ２５〜３０）。
このような処理により、ＣＰＵ１５は基準位置を更新する。

次に、Ｓ２１５におけるピント補正値の更新処理について説明する。
上述の通り天体ＡＦでは、水平方向にも垂直方向にも加算（または間引き）しない画像信号に基づいてＡＦ評価値を算出している。一方、Ｓ２３０での通常撮影処理の中で行われるスキャンＡＦ（以下、通常ＡＦと呼ぶ）では、処理の高速化のために、水平および垂直方向で加算（または間引き）した画像信号からＡＦ評価値を算出している。

なお、ＳＷ２のオンが検出されて実行される撮影処理（記録用の画像を撮影する処理）では、水平方向にも垂直方向にも画像信号を加算（または間引き）しない。

このように、天体ＡＦと記録に用いられる画像信号の空間周波数成分は等しいが、通常ＡＦに用いられる画像信号の空間周波数成分は、天体ＡＦと記録に用いられる画像信号の空間周波数成分より高周波成分が少なくなる。そのため、通常ＡＦの実行時は、ＡＦ処理回路１４において用いられるハイパスフィルター（ＨＰＦ）が抽出する高周波成分の帯域を、天体ＡＦ実行時よりも低くしている。

そのため、通常ＡＦでのＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ３の位置が、記録される画像の解像度が最大となるフォーカスレンズ３の位置と異なる場合がある。そのため、通常ＡＦを実行した場合には、ＡＦ評価値がピークとなるフォーカスレンズ３の位置（合焦位置）を補正する。

合焦位置の補正量（ピント補正量）は、例えば製造時に、Ｆ値、焦点距離、フォーカスレンズ位置の複数の組み合わせについて測定し、記憶装置２５に図９（ａ）に示すようなテーブル形式で記録しておくことができる。これにより、撮影時にテーブルを参照し、撮影条件に該当するピント補正値を取得することができる。なお、図９（ａ）の例では、開放Ｆ値と、６つの焦点距離と、４つのフォーカスレンズ位置（の範囲）との組み合わせに関するピント補正量を記録しているが、組み合わせの数は単なる一例である。

なお、撮影時の絞りが開放でない場合、例えばＦ８．０以上のＦ値ではピント補正量を零とし、開放Ｆ値とＦ８．０の間のＦ値については、線形補間などによって該当するピント補正量を求めることができる。

また、フォーカスレンズ位置は、フォーカスレンズ３の移動範囲を４分割し、撮影時のフォーカスレンズ３の位置がいずれかの分割範囲に含まれるようにしている。したがって、焦点距離が同じであれば、同じ分割範囲に含まれる複数のフォーカスレンズ位置に対して同じピント補正量が用いられる。

一方、ピント補正量は、経時変化、製造時の測定誤差、補間計算誤差などによって、最適値にならないことがある。そのため、本実施形態では、天体ＡＦの結果を用いてピント補正量を更新し、更新したピント補正量を記録する。図８（ｂ）は、天体ＡＦの結果を用いて更新されたピント補正量のテーブルの一例を示している。

ピント補正量の更新処理について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
Ｓ９０１とＳ９０２においてＣＰＵ１５は、Ｓ２０８で天体ＡＦを実行した際の撮影環境（少なくとも焦点距離およびＦ値）と、結果（フォーカスレンズ位置）とを取得する。なお、ここでは天体ＡＦが成功している（フォーカスレンズ３の合焦位置が基準位置から所定範囲内にある）ものとする。

Ｓ９０３でＣＰＵ１５は、天体ＡＦと同じ範囲およびスキャンポイントで通常ＡＦを実施し、得られたＡＦ評価値に基づいて通常ＡＦにおけるフォーカスレンズ３の合焦位置を求める。上述の通り、通常ＡＦでは加算された画像信号を用い、天体ＡＦより低い周波数帯域における高周波成分に基づいてＡＦ評価値を算出する。天体モードでは三脚を用いて撮影することが一般的であるため、ここで通常ＡＦのために撮影される画像は、基本的に天体ＡＦを実施して撮影したシーンと同じシーンを撮影した画像であり、天体ＡＦと同じ被写体について合焦位置を検出することになる。

Ｓ９０４でＣＰＵ１５は、天体ＡＦの結果である合焦位置と、Ｓ９０３における通常ＡＦの結果である合焦位置との差を、天体ＡＦを実行した環境（焦点距離、Ｆ値、フォーカスレンズ位置（範囲））におけるピント補正量として求める。

そしてＣＰＵ１５は、Ｓ９０５で過去にほぼ等しい撮影環境（焦点距離、Ｆ値、およびフォーカスレンズ位置（範囲））についてピント補正量の記録・更新が行われたか否かを調べる。これは例えば記憶装置２５の、図９（ｂ）に示した「記録・更新されたピント補正量」の記録領域を参照することで実行可能である。なお、ここでは絞り値を開放Ｆ値に換算したピント補正量を記録するものとするが、絞り値の換算を行わないピント補正量と絞り値とを記録するようにしてもよい。

該当するピント補正量の記録・更新が実行されていた場合、ＣＰＵ１５はＳ９０６で、記憶装置２５に記録されている、該当するピント補正量の情報を、Ｓ９０４で算出した補正量を用いて更新する。更新は今回の値への置き換えであってもよいし、記録されていた値と今回の値とから得られる値（例えば平均値）への置き換えであってもよい。
該当するピント補正量の記録・更新が実行されていない場合、ＣＰＵ１５は処理をＳ９０７へ進め、「記録・更新されたピント補正量」に、今回算出した補正量を追加する。

Ｓ９０８でＣＰＵ１５は、ピント補正量を焦点距離に関して補間可能か否かを判定する。ＣＰＵ１５は、例えば絞り値とフォーカスレンズ位置（範囲）が等しく、ピント補正量の補間に必要な複数の焦点距離（例えば、広角端、望遠端と、中間の焦点距離）で天体ＡＦの結果が取得されていれば、ピント補正量を焦点距離に関して補間可能と判定する。

補間可能な場合はＳ９０８にてピント補正量の焦点距離に関しての補間を行い、図８Ｉｎｄｅｘ１〜６に示すようなそのフォーカスレンズ位置におけるピント補正量のテーブルを作成する。

補間可能と判定された場合、ＣＰＵ１５はＳ９０９で補間を行い、ピント補正量のテーブルに追加する。図９のＩｎｄｅｘ４は、Ｉｎｄｅｘ１〜３を用い、開放Ｆ値、フォーカスレンズ位置（範囲）無限遠におけるピント補正量を、焦点距離Ｍｉｄｄｌｅ１に関して補間した例を示している。補間方法に特に制限はないが、補間に用いるピント補正量と焦点距離との組を二次元座標として例えば二次ラグランジェ補間多項式により二次関数を求め、補間する焦点距離に該当する二次関数の値をピント補正量として求めることができる。

このように、本実施形態の自動焦点調節装置は、無限遠の位置にある低照度の被写体を対象とした動作モードを有する。そして、撮像画像から得られるＡＦ評価値に基づいて検出されたフォーカスレンズの合焦位置が、予め記憶された、過焦点距離に対応するフォーカスレンズの位置から所定範囲内にあるか否かに基づいて、検出された合焦位置が信頼性を有するか否かを判定する。そのため、自動焦点調節の結果、実際に無限遠に位置する被写体に適した合焦距離となっていることを確認することができる。

さらに、検出された合焦位置が信頼性を有すると判定されなかった場合には、予め記憶された過焦点距離に対応する位置（基準位置）にフォーカスレンズを移動させるようにすれば、無限遠に位置する被写体に撮影光学系を確実に合焦させることが可能になる。

さらに、検出された合焦位置の信頼性を判定するための所定範囲を、基準位置から遠距離側の範囲と近距離側の範囲とから構成するとともに、近距離側の範囲が遠距離側の範囲より狭くなるように設定することができる。この場合、前景に合焦した状態を信頼性のある自動焦点調節結果と誤判定することを抑制できる。

また、過焦点距離に対応するフォーカスレンズの位置（基準位置）は、撮像装置の姿勢、撮影光学系の内部温度、経時変化などによって変化する。そのため、製造時に測定された基準位置を、実際に検出された合焦位置に基づいて更新あるいは修正するようにすれば、基準位置の精度を向上させることができ、結果として自動焦点調節の信頼性の判定精度を向上させることができる。

さらに、記録する画像信号とＡＦ評価値を生成する画像信号とで空間周波数成分が異なる場合に用いる、合焦位置の補正量を、無限遠の位置にある低照度の被写体を対象とした動作モードで検出された合焦位置に基づいて修正することができる。それにより、補正量を測定した時点からの経時変化や測定時の計算誤差の影響を低減して合焦位置の精度を向上させることができる。そのため、一般的な被写体を対象とした動作モードでＡＦ動作の高速化のために加算または間引きした画像信号を用いてＡＦ評価値を生成する場合に、焦点検出精度を高めることができる。

●（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、製造時に測定され記録された基準位置から、撮影時に用いる基準位置を計算で算出する。Ｓ２０８のスキャンＡＦ処理とＳ２１５の基準位置更新処理以外は第１実施形態と共通でよいため、以下ではスキャンＡＦ処理と基準位置更新処理について説明する。

図５のフローチャートを用いて、本実施形態におけるスキャンＡＦ処理について説明する。Ｓ５０１，Ｓ５０２の処理は第１実施形態と共通である。
Ｓ５０３において、ＣＰＵ１５は基準位置を計測した際の撮影環境に関する情報（例えば図７の例では内部温度＝２０℃、仰角＝０度）と、現在の撮影環境に関する情報を取得する。

そしてＣＰＵ１５は、製造時に測定、記録された基準位置と、製造時と撮影時の環境の差に応じた換算係数とから、以下の式に従って撮影時の基準位置で算出する。
基準位置＝
製造時の基準位置＋内部温度の換算係数×（撮影時の内部温度−製造時の内部温度）＋仰角の換算係数×（撮影時の仰角−製造時の仰角）
ただし、仰角は正の値とし、負の値の場合は０度とする。内部温度も上限（例えば４０℃）と下限（０℃）を設け、上限を超える場合は上限値に、下限を下回る場合は下限値にする。

内部温度および仰角に関する換算係数は複数の焦点距離のそれぞれについて、予め例えば実験的に定めた値を製造時に記憶装置２５に記録しておく。また、換算係数は例えば天体ＡＦが行われるたびに更新されてよい。

また、天体ＡＦが実行されている場合、ＣＰＵ１５は図７（ｂ）に示した形式で記録されている天体ＡＦ実行時の環境と合焦位置とを用いて内部温度の換算係数と仰角の換算係数とを算出する。
例えば、ある焦点距離について、仰角が同じで、内部温度が（下限値から上限値の範囲で）異なる環境で天体ＡＦが行われた場合、その焦点距離における内部温度の換算係数を算出し、追加または更新する。
同様に、ある焦点距離について、内部温度が同じで、仰角が（下限値から上限値の範囲で）異なる環境で天体ＡＦが行われた場合、その焦点距離における仰角の換算係数を算出し、追加または更新する。
内部温度の変換係数と仰角の換算係数の算出と追加あるいは更新は、条件を満たす天体ＡＦが行われるごとに実行されてよい。

そして、ＣＰＵ１５は、換算係数の信頼性、具体的には更新の度合いに基づいてスキャンポイント数を決定する（Ｓ５０４）。ＣＰＵ１５は、天体ＡＦがまだ行われていない場合、初期値としてＣＰＵ１５は例えばスキャンポイント数を９点とする。一方の換算係数だけが更新されている場合、ＣＰＵ１５は初期値からスキャンポイント数を−１して８点とする。
また、内部温度と仰角の両方について換算係数が更新されている場合、ＣＰＵ１５は初期値からスキャンポイント数を−２して７点とする。
また、内部温度と仰角の両方について換算係数が更新されており、かつ、一方の換算係数が複数回更新されている場合、ＣＰＵ１５は初期値からスキャンポイント数を−３して６点とする。
内部温度と仰角の両方について換算係数が複数回更新されている場合、ＣＰＵ１５は初期値からスキャンポイント数を−４して５点とする。
スキャンポイント数の決定後、Ｓ５０５以降は第１実施形態と同様の処理を行う。

また、Ｓ２１５における基準位置の更新は以下のように行う。
天体ＡＦで検出された合焦位置を次回の同一環境における天体ＡＦで用いる基準位置とするように更新するとともに、合焦位置と基準位置との遠近関係に応じてＳ５０８で合焦位置の信頼性判定に用いる所定範囲の近距離側と遠距離側の範囲の大きさを変更する。

具体的には、合焦位置が基準位置より遠距離側であった場合、ＣＰＵ１５は所定範囲の近距離側の範囲を狭くする。合焦位置が基準位置より遠距離側であることは製造時の測定結果が近距離側にずれていることを意味しており、近距離側の物体などに誤って合焦する可能性が高まっていることを示す。そのため、所定範囲のうち、近距離側の範囲をさらに狭めることで、近距離側の物体など誤って合焦することを抑制できる。ＣＰＵ１５は、近距離側の範囲を、例えば開放Ｆ値の焦点深度の２倍相当とすることができる。

逆に、合焦位置が基準位置より近距離側であった場合、ＣＰＵ１５は所定範囲の遠距離側の範囲を狭くする。合焦位置が基準位置より近距離側であることは、製造時の測定結果が遠距離側にずれていることを意味しており、この場合、近距離側の物体などに誤って合焦する可能性は低いと考えられため、近距離側の範囲を変更する必要はない。一方、遠距離側の範囲については狭くすることで、ノイズなどの影響で偽合焦することを抑制できる。ＣＰＵ１５は、遠距離側の範囲を、例えば開放Ｆ値の焦点深度の４〜５倍相当とすることができる。

さらに、ＣＰＵ１５は、内部温度の換算係数と、仰角の換算係数とを補間によって更新することができる。更新する変換係数は、既に行われた天体ＡＦが行われた内部温度もしくは仰角に対する換算係数から、例えば最小二乗法を用いて直線補間を行って求めることができる。
本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を実現することができる。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、ピント補正量はフォーカスレンズ位置（範囲）と焦点距離との組み合わせに対応した値であったが、さらに内部温度を組み合わせに含めてもよい。

また、本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

３…フォーカスレンズ、４…絞り、５…撮像素子、８…メモリ、１０…表示装置、１１…コーデック、１５…ＣＰＵ、１７…ドライバ回路、２４…指示回路、２５…記憶装置、３５…振れ検出センサ、３７…動きベクトル検出回路、３８…温度センサ

Claims (15)

1. 画像信号からＡＦ評価値を生成する生成手段と、
   前記ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズの合焦位置を検出する検出手段と、
   前記検出された合焦位置が、無限遠の位置にある被写体に対応する予め定められた基準位置から所定範囲内にある場合に、前記検出された合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させ、前記検出された合焦位置が、前記所定範囲内にない場合に、所定位置に前記フォーカスレンズを移動させる制御手段と、
   を有し、
   前記所定位置は、前記基準位置または、前記検出手段が過去に検出した合焦位置のうち前記基準位置から前記所定範囲内にある合焦位置であることを特徴とする自動焦点調節装置。
2. 前記所定範囲が、前記基準位置の近距離側の範囲と遠距離側の範囲とを有し、前記近距離側の範囲が、前記遠距離側の範囲より狭いことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点調節装置。
3. 前記基準位置が、前記画像信号が撮影された環境に応じて異なることを特徴とする請求項１または２に記載の自動焦点調節装置。
4. 前記環境が、撮影光学系の焦点距離、前記撮影光学系の鏡筒の内部温度、および前記画像信号を撮像した撮像装置の仰角を含む複数のパラメータの組み合わせであることを特徴とする請求項３に記載の自動焦点調節装置。
5. 前記基準位置を、前記検出された合焦位置を用いて更新する更新手段をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
6. 前記更新手段は、前記画像信号が撮影された環境に対応する前記基準位置が存在しない場合、前記検出された合焦位置を前記画像信号が撮影された環境に対応する基準位置として記録することを特徴とする請求項５に記載の自動焦点調節装置。
7. 前記更新手段はさらに、前記検出された合焦位置を用いて、前記画像信号が撮影された環境とは異なる環境に対応した基準位置を求めて記録することを特徴とする請求項５または６に記載の自動焦点調節装置。
8. 前記画像信号が撮影された環境に対応する前記基準位置を、前記画像信号が撮影された環境とは異なる環境で測定された基準位置を換算して算出する算出手段をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
9. 前記基準位置を換算するために用いる換算係数を、前記検出された合焦位置を用いて更新する更新手段をさらに有することを特徴とする請求項８に記載の自動焦点調節装置。
10. 前記制御手段は、無限遠の位置にある被写体を撮影するための動作モードで前記自動焦点調節装置が動作している場合に、前記検出された合焦位置と前記基準位置との関係に応じた前記フォーカスレンズの移動を行うことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置。
11. 前記無限遠の位置にある被写体を撮影するための動作モードで前記自動焦点調節装置が動作している場合には、一般的な被写体を撮影するための動作モードで前記自動焦点調節装置が動作している場合よりも、前記画像信号に含まれる高周波成分が多いことを特徴とする請求項１０に記載の自動焦点調節装置。
12. 前記無限遠の位置にある被写体を撮影するための動作モードおいて前記検出手段で検出された合焦位置と、前記一般的な被写体を撮影するための動作モードにおいて前記検出手段で検出された合焦位置との差を、前記一般的な被写体を撮影するための動作モードにおいて前記検出手段で検出された合焦位置の補正量として記録することを特徴とする請求項１１に記載の自動焦点調節装置。
13. 撮像素子と、
    前記撮像素子から画像信号を生成する手段と、
    前記画像信号を用いる請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置と、
    を有することを特徴とする撮像装置。
14. 画像信号からＡＦ評価値を生成する工程と、
    前記ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズの合焦位置を検出する工程と、
    前記検出された合焦位置が、無限遠の位置にある被写体に対応する予め定められた基準位置から所定範囲内にある場合に、前記検出された合焦位置に前記フォーカスレンズを移動させる工程と、
    前記検出された合焦位置が、前記基準位置から前記所定範囲内にない場合に、所定位置に前記フォーカスレンズを移動させる工程と、を有し、
    前記所定位置は、前記基準位置または、過去に検出した合焦位置のうち前記基準位置から前記所定範囲内にある合焦位置であることを特徴とする自動焦点調節装置の制御方法。
15. 自動焦点調節装置が有するコンピュータを、請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動焦点調節装置の各手段として機能させるためのプログラム。

Images