特許 6602954 合焦位置検出装置及び合焦位置検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6602954

(24)【登録日】2019年10月18日

(45)【発行日】2019年11月6日

(54)【発明の名称】合焦位置検出装置及び合焦位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 7/36 20060101AFI20191028BHJP

   G03B 13/36 20060101ALI20191028BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20191028BHJP

   H04N 5/235 20060101ALI20191028BHJP

【ＦＩ】

   G02B7/36

   G03B13/36

   H04N5/232 120

   H04N5/235 100

   H04N5/235 300

【請求項の数】14

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2018-505783(P2018-505783)

(86)(22)【出願日】2017年2月28日

(86)【国際出願番号】JP2017007638

(87)【国際公開番号】WO2017159336

(87)【国際公開日】20170921

【審査請求日】2018年4月27日

(31)【優先権主張番号】特願2016-54689(P2016-54689)

(32)【優先日】2016年3月18日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】306037311

【氏名又は名称】富士フイルム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 康一

(72)【発明者】

【氏名】張 貽▲とう▼

(72)【発明者】

【氏名】藤川 哲也

【審査官】 小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１７７４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９１３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０４２７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５０９３５６３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２０６２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３２９１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１８２６２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−２１８４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５８９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５１０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０７６５９９３５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｂ ７／３６

Ｇ０３Ｂ １３／３６

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

Ｈ０４Ｎ ５／２３５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出手段と、
複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記コントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出手段とを備えてなる合焦位置検出装置において、
大気の揺らぎを検知する検知手段と、
前記検知手段が前記大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、前記大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定手段とを備えてなることを特徴とする合焦位置検出装置。

【請求項2】

第１のサーチ範囲に対して前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、前記大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する標準コントラスト評価値算出手段と、
前記標準コントラスト評価値算出手段による前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記標準コントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、
前記検知手段が前記大気の揺らぎを検知した場合に、前記第１の合焦位置を含み、かつ、前記第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら前記大気の揺らぎを検知した場合の露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する揺らぎコントラスト評価値算出手段と、
前記揺らぎコントラスト評価値算出手段による前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記揺らぎコントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段とを備える請求項１に記載の合焦位置検出装置。

【請求項3】

前記標準コントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅よりも前記揺らぎコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅を短くする請求項２に記載の合焦位置検出装置。

【請求項4】

第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出手段と、
前記第１のコントラスト評価値算出手段における、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、
前記第１の合焦位置に前記フォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
前記第１の合焦位置において、前記設定された露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出手段と、
前記第２のコントラスト評価値算出手段において算出された複数の前記コントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出手段と、
前記時間変動の検出結果から前記コントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断手段と、
前記大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を前記設定された露光時間より長く設定する露光時間設定手段と、
前記大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、前記第１の合焦位置を含み、かつ、前記第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら前記露光時間設定手段によって設定された露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出手段と、
前記第３のコントラスト評価値算出手段における、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段とを備えてなることを特徴とする合焦位置検出装置。

【請求項5】

前記第２のサーチ範囲の中心位置を前記第１の合焦位置にする請求項２または３に記載の合焦位置検出装置。

【請求項6】

前記第２のサーチ範囲の中心位置を前記第１の合焦位置にする請求項４に記載の合焦位置検出装置。

【請求項7】

前記第２のコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅よりも前記第３のコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅を短くする請求項４または６に記載の合焦位置検出装置。

【請求項8】

フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出ステップと、
複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出ステップとを備える合焦位置検出方法において、
大気の揺らぎを検知する検知ステップと、
前記大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、前記大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定ステップとを備えることを特徴とする合焦位置検出方法。

【請求項9】

第１のサーチ範囲に対して前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、前記大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する標準コントラスト評価値算出ステップと、
前記標準コントラスト評価値算出ステップにおける、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出ステップと、
前記大気の揺らぎを検知した場合に、前記第１の合焦位置を含み、かつ、前記第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら前記大気の揺らぎを検知した場合の露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する揺らぎコントラスト評価値算出ステップと、
前記揺らぎコントラスト評価値算出ステップにおける、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出ステップとを備える請求項８に記載の合焦位置検出方法。

【請求項10】

前記標準コントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅よりも前記揺らぎコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅を短くする請求項９に記載の合焦位置検出方法。

【請求項11】

第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出ステップと、
前記第１のコントラスト評価値算出ステップにおける、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出ステップと、
前記第１の合焦位置に前記フォーカスレンズを駆動する駆動ステップと、
前記第１の合焦位置において、前記設定された露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出ステップと、
前記第２のコントラスト評価値算出ステップにおいて算出された複数の前記コントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出ステップと、
前記時間変動の検出結果から前記コントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断ステップと、
前記大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を前記設定された露光時間より長く設定する露光時間設定ステップと、
前記大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、前記第１の合焦位置を含み、かつ、前記第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、前記フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら前記露光時間設定ステップにおいて設定された露光時間で前記被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出ステップと、
前記第３のコントラスト評価値算出ステップにおける、前記複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出ステップとを備えることを特徴とする合焦位置検出方法。

【請求項12】

前記第２のサーチ範囲の中心位置を前記第１の合焦位置にする請求項９または１０に記載の合焦位置検出方法。

【請求項13】

前記第２のサーチ範囲の中心位置を前記第１の合焦位置にする請求項１１に記載の合焦位置検出方法。

【請求項14】

前記第２のコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅よりも前記第３のコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅を短くする請求項１１または１３に記載の合焦位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合焦位置検出装置及び合焦位置検出方法に関し、特に陽炎等の大気の揺らぎの発生している状況において、正確に合焦位置を見つけることができるコントラスト検出方式の合焦位置検出装置及び合焦位置検出方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、陽炎が発生したときや風が吹いたとき、夜空の星を撮るとき、ガスコンロの付近、極端に温度差があるとき等、大気の揺らぎが発生している状況において、被写体を撮影する場合に、大気の揺らぎによる影響により画像内の被写体像がぼけてしまったり、被写体像の形状が歪んでしまったりする場合があることが知られている。そこで特許文献１には、撮影された画像における像のぼけを抑制するために、露光時間内に陽炎が変化しない短時間の露光時間で画像を撮影する技術が提案されている。また特許文献２には、空気揺らぎにより撮影された画像に歪みが発生する場合に、同一の被写体を複数枚撮影し、撮影した複数枚の画像を平均化することにより歪みの補正を行う技術が提案されている。

【0003】

一方、従来から、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮影装置において、撮影レンズを、所定の被写体に合焦するように動作させる自動焦点合わせ（以下、「ＡＦ（Autofocus）」と称する）機構が広く適用されている。この種のＡＦ機構としては、撮影装置から被写体に赤外線を照射し、被写体で反射して撮影装置に戻って来た赤外線の角度を検出することによって被写体までの距離を測定して、その測定距離位置にある物体に合焦する位置に撮影レンズを設定するようにしたいわゆるアクティブ方式のものや、撮影装置の撮像手段が出力する画像信号を処理して合焦状態を検出し、最良の合焦状態が得られる位置に撮影レンズを設定するようにしたいわゆるパッシブ方式のものが知られている。

【0004】

上記パッシブ方式のＡＦ機構としては、像の横ズレ量から合焦状態を判別するようにした位相検出方式と、像のコントラストから合焦状態を判別するようにしたコントラスト検出方式が広く知られており、このコントラスト検出方式のＡＦ機構は、撮影レンズを合焦のための動作範囲内、すなわちサーチ範囲内で移動させながら、間欠的に被写体を撮像して取得した複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出し、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして合焦位置を算出している。具体的には、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１７７４７７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１８２６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ここで図１０に、評価値カーブの一例を示す。図１０の上図は、大気の揺らぎが発生していない場合の評価値カーブ、図１０の下図は、大気の揺らぎが発生している場合の評価値カーブである。なお評価値カーブとは、横軸を合焦位置、縦軸をコントラスト評価値としてグラフにしたものである。また図１０の下図の点線の評価値カーブは比較のためのものであり、図１０の上図の実線の評価値カーブを示している。横軸のＭＯＤ（Minimum Object Distance）は、最も被写体に近づいて撮影ができる距離すなわち最短撮影距離を示し、ＩＮＦ（Infinity）は被写体の距離が非常に遠方にあるすなわち無限遠を示す。

【0007】

コントラスト検出方式のＡＦ機構においては、露光時間が同じ時間に設定されている場合、図１０の上図に示す大気の揺らぎが発生していない場合の評価値カーブと比べて図１０の下図に示す大気の揺らぎが発生している場合の評価値カーブは、撮影レンズの合焦位置が変化したことによるコントラスト評価値の変動に、被写体像が揺らぐことによるコントラスト評価値の変化が加わってしまい、評価値カーブの形状が乱れてしまう。

【0008】

上述したように、合焦位置は、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にて算出されるので、図１０の下図のように評価値カーブが乱れると、ピーク付近のコントラスト評価値が乱れてしまって正確な合焦位置を見つけられない場合がある。

【0009】

特許文献１は、露光時間内に陽炎が変化しない短時間の露光時間で画像を撮影する技術を開示しているが、コントラスト検出方式のＡＦ機構において、露光時間を短くしてしまうと、撮像された画像データ間での被写体像の形状差が大きくなり、算出されたコントラスト評価値の変動が大きくなってしまって、正確な合焦位置が見つけられない場合がある。また、特許文献２は、同一の被写体を複数枚撮影し、撮影した複数枚の画像を平均化することにより歪みの補正を行うことを開示しているが、コントラスト検出方式のＡＦ機構に関することは記載されていない。

【0010】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、大気の揺らぎが発生している状況でも正確に合焦位置を見つけることができるコントラスト検出方式の合焦位置検出装置及び合焦位置検出方法を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の第１の合焦位置検出装置は、フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出手段と、
複数回の撮像時の各々のフォーカス位置とコントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出手段とを備えてなる合焦位置検出装置において、
大気の揺らぎを検知する検知手段と、
検知手段が大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定手段とを備えてなるものである。

【0012】

なお本発明において「検知手段」は、大気の揺らぎを自動的に検知するものであってもよいし、大気の揺らぎの有無がユーザによって入力される手動的なものであってもよい。

【0013】

また本発明の第１の合焦位置検出装置は、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する標準コントラスト評価値算出手段と、
標準コントラスト評価値算出手段による複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と標準コントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、
検知手段が大気の揺らぎを検知した場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら大気の揺らぎを検知した場合の露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する揺らぎコントラスト評価値算出手段と、
揺らぎコントラスト評価値算出手段による複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と揺らぎコントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段とを備えることができる。

【0014】

なお本発明において「標準コントラスト評価値算出手段」は、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間を使用した撮像で得られた画像データからコントラスト評価値を算出するための手段であり、「揺らぎコントラスト評価値算出手段」は、大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を使用した撮像で得られた画像データからコントラスト価値を算出するための手段である。

【0015】

また本発明の第１の合焦位置検出装置は、標準コントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅よりも揺らぎコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅を短くすることができる。

【0016】

なお本発明において「サーチ幅」は、被写体を複数回撮像するときの撮像間隔を意味する。

【0017】

本発明の第２の合焦位置検出装置は、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出手段と、
第１のコントラスト評価値算出手段における、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、
第１の合焦位置にフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、
第１の合焦位置において、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出手段と、
第２のコントラスト評価値算出手段において算出された複数のコントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出手段と、
時間変動の検出結果からコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断手段と、
大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を設定された露光時間より長く設定する露光時間設定手段と、
大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら露光時間設定手段によって設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出手段と、
第３のコントラスト評価値算出手段における、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段とを備えてなるものである。

【0018】

本発明の第１の合焦位置検出装置及び第２の合焦位置検出装置は、第２のサーチ範囲の中心位置を第１の合焦位置にすることができる。

【0019】

また本発明の第２の合焦位置検出装置は、第２のコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅よりも第３のコントラスト評価値算出手段におけるサーチ幅を短くすることができる。

【0020】

本発明の第１の合焦位置検出方法は、フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出ステップと、
複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出ステップとを備える合焦位置検出方法において、
大気の揺らぎを検知する検知ステップと、
大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定ステップとを備える。

【0021】

なお本発明において「検知ステップ」は、大気の揺らぎを自動的に検知してもよいし、大気の揺らぎの有無がユーザによって手動的に入力されてもよい。

【0022】

また本発明の第１の合焦位置検出方法は、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する標準コントラスト評価値算出ステップと、
標準コントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出ステップと、
大気の揺らぎを検知した場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら大気の揺らぎを検知した場合の露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する揺らぎコントラスト評価値算出ステップと、
揺らぎコントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出ステップとを備えることができる。

【0023】

なお本発明において「標準コントラスト評価値算出ステップ」は、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間を使用した撮像で得られた画像データからコントラスト評価値を算出するためのステップであり、「揺らぎコントラスト評価値算出ステップ」は、大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を使用した撮像で得られた画像データからコントラスト価値を算出するためのステップである。

【0024】

また本発明の第１の合焦位置検出方法は、標準コントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅よりも揺らぎコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅を短くすることができる。

【0025】

本発明の第２の合焦位置検出方法は、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出ステップと、
第１のコントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出ステップと、
第１の合焦位置にフォーカスレンズを駆動する駆動ステップと、
第１の合焦位置において、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出ステップと、
第２のコントラスト評価値算出ステップにおいて算出された複数のコントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出ステップと、
時間変動の検出結果からコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断ステップと、
大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を設定された露光時間より長く設定する露光時間設定ステップと、
大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら露光時間設定ステップにおいて設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出ステップと、
第３のコントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出ステップとを備える。

【0026】

本発明の第１の合焦位置検出方法及び第２の合焦位置検出方法は、第２のサーチ範囲の中心位置を第１の合焦位置にすることができる。

【0027】

また本発明の第２の合焦位置検出方法は、第２のコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅よりも第３のコントラスト評価値算出ステップにおけるサーチ幅を短くすることができる。

【発明の効果】

【0028】

本発明の第１の合焦位置検出装置及び第１の合焦位置検出方法によれば、フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出手段と、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置とコントラスト評価値算出手段により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出手段とを備えてなる合焦位置検出装置において、大気の揺らぎを検知する検知手段と、検知手段が大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定手段とを備えているので、大気の揺らぎが発生した場合に、取得した複数の画像データにおいて、被写体像は不鮮明になるものの、時間平均化されて被写体像が揺らぎのない像となるため、画像データ間での被写体像の形状差を小さくすることができ、被写体像が揺らぐことによるコントラスト評価値の変動を軽減することができて、より正確に合焦位置を算出することができる。

【0029】

また、本発明の第１の合焦位置検出方法によれば、フォーカスレンズを光軸方向に沿ってサーチ範囲内で移動させながら設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出するコントラスト評価値算出ステップと、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する合焦位置算出ステップとを備える合焦位置検出方法において、大気の揺らぎを検知する検知ステップと、大気の揺らぎを検知した場合の露光時間を、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間よりも長く設定する露光時間設定ステップとを備えているので、大気の揺らぎが発生した場合に、取得した複数の画像データにおいて、被写体像は不鮮明になるものの、時間平均化されて被写体像が揺らぎのない像となるため、画像データ間での被写体像の形状差を小さくすることができ、被写体像が揺らぐことによるコントラスト評価値の変動を軽減することができて、より正確に合焦位置を算出することができる。

【0030】

また、本発明の第２の合焦位置検出装置によれば、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出手段と、第１のコントラスト評価値算出手段における、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出手段と、第１の合焦位置にフォーカスレンズを駆動する駆動手段と、第１の合焦位置において、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出手段と、第２のコントラスト評価値算出手段において算出された複数のコントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出手段と、時間変動の検出結果からコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断手段と、大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を設定された露光時間より長く設定する露光時間設定手段と、大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら露光時間設定手段によって設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出手段と、第３のコントラスト評価値算出手段における、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出手段とを備えているので、算出したコントラスト評価値に対する大気の揺らぎの影響がある場合のみに、再度ＡＦサーチを行うことになり、不要なＡＦサーチを行わないことによりＡＦサーチに要する時間を低減することができる。

【0031】

また、本発明の第２の合焦位置検出方法によれば、第１のサーチ範囲に対してフォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第１のコントラスト評価値算出ステップと、第１のコントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と前記算出したコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する第１の合焦位置算出ステップと、第１の合焦位置にフォーカスレンズを駆動する駆動ステップと、第１の合焦位置において、設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第２のコントラスト評価値算出ステップと、第２のコントラスト評価値算出ステップにおいて算出された複数のコントラスト評価値の時間変動を検出する時間変動検出ステップと、時間変動の検出結果からコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断する判断ステップと、大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、露光時間を設定された露光時間より長く設定する露光時間設定ステップと、大気の揺らぎの影響があると判断された場合に、第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズを光軸方向に沿って移動させながら露光時間設定ステップにおいて設定された露光時間で被写体を複数回撮像して得られた複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する第３のコントラスト評価値算出ステップと、第３のコントラスト評価値算出ステップにおける、複数回の撮像時の各々のフォーカス位置と算出したコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する第２の合焦位置算出ステップとを備えているので、算出したコントラスト評価値に対する大気の揺らぎの影響がある場合のみに、再度ＡＦサーチを行うことになり、不要なＡＦサーチを行わないことによりＡＦサーチに要する時間を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る合焦位置検出装置を備えたデジタルカメラのブロック図

【図2】図１のデジタルカメラのＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャート

【図3】本発明の第２の実施形態に係る合焦位置検出装置を備えたデジタルカメラのブロック図

【図4】図３のデジタルカメラのＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャート

【図5】評価値カーブ及びＡＦサーチ範囲の一例を示す図

【図6】露光時間の設定を説明するための図

【図7】評価値カーブ及びＡＦサーチ範囲の他の例を示す図

【図8】本発明の第３の実施形態に係る合焦位置検出装置を備えたデジタルカメラのブロック図

【図9】図９のデジタルカメラのＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャート

【図10】大気の揺らぎが発生している場合と発生していない場合の評価値カーブを示す図

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態では、本発明における第１の実施形態の合焦位置検出装置を備えた電子機器としてデジタルカメラを例に説明するが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば、デジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話、メディアプレーヤ、タブレット端末及びスマートフォン等のカメラ付き携帯情報端末（ＰＤＡ；Personal Data Assistant）等、電子撮像機能を備えた他の電子機器に対しても適用可能である。また本発明における合焦位置検出装置は、例えば電子撮像機能を備えた電子機器と無線または有線により接続されたパーソナルコンピュータ等の操作側端末に搭載することもできる。

【0034】

ここで図１にデジタルカメラ１の機能構成を示すブロック図を示す。本実施形態のデジタルカメラ１は、図１に示す如く、デジタルカメラ１の操作系として、レリーズボタン２７や、図示しないメニュー／ＯＫボタン、ズーム／上下矢印ボタン等の操作内容をＣＰＵ３０に伝える操作部２６が設けられている。

【0035】

撮影レンズ１０は被写体像を所定の結像面上（カメラ本体内部にある撮像素子）に結像させるためのものであり、撮影レンズ１０を構成するものとして、フォーカスレンズ１０ａ及びズームレンズ１０ｂが設けられている。これらの各レンズは、モータとモータドライバからなるフォーカスレンズ駆動部２０ａ、ズームレンズ駆動部２０ｂによってステップ駆動され、光軸方向に移動可能な構成となっている。フォーカスレンズ駆動部２０ａは、後述するＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａをステップ駆動する。ズームレンズ駆動部２０ｂは、ズーム／上下矢印ボタン（操作部２６）の操作量データに基づいてズームレンズ１０ｂのステップ駆動を制御する。

【0036】

絞り１１は、モータとモータドライバとからなる絞り駆動部２１によって駆動される。この絞り駆動部２１は、後述するＡＥ処理部３３から出力される絞り値データに基づいて絞り１１の絞り径の調整を行う。

【0037】

シャッタ１２は、メカニカルシャッタであり、モータとモータドライバとからなるシャッタ駆動部２２によって駆動される。シャッタ駆動部２２は、レリーズボタン２７の押下により発生する信号と、ＡＥ処理部３３から出力されるシャッタ速度データとに応じてシャッタ１２の開閉の制御を行う。

【0038】

上記光学系の後方には、撮影素子であるＣＣＤ（Charge-Coupled Device）１３を有している。ＣＣＤ１３は、多数の受光素子がマトリクス状に配置されてなる光電面を有しており、光学系を通過した被写体光が光電面に結像され、光電変換される。光電面の前方には、各画素に光を集光させるためのマイクロレンズアレイ（不図示）と、ＲＧＢ各色のフィルタが規則的に配列されてなるカラーフィルタアレイ（不図示）とが配置されている。

【0039】

ＣＣＤ１３は、ＣＣＤ駆動部２３から供給される垂直転送クロック信号及び水平転送クロック信号に同期して、画素毎に蓄積された電荷を１ラインずつ読み出してシリアルなアナログ画像信号として出力する。各画素における電荷の蓄積時間、即ち露出時間は、ＣＣＤ駆動部２３から与えられる電子シャッタ駆動信号によって決定される。

【0040】

ＣＣＤ１３が出力するアナログ画像信号は、アナログ信号処理部１４に入力される。このアナログ信号処理部１４は、アナログ画像信号のノイズ除去を行う相関２重サンプリング回路と、アナログ画像信号のゲイン調整を行うオートゲインコントローラと、アナログ画像信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄコンバータ（Analog/Digital converter）とからなる。そしてこのデジタル信号に変換されたデジタル画像データは、画素毎にＲＧＢ（Red Green Blue）の濃度値を持つＣＣＤ−ＲＡＷデータである。

【0041】

タイミングジェネレータ２４は、タイミング信号を発生させるものであり、このタイミング信号がシャッタ駆動部２２、ＣＣＤ駆動部２３、アナログ信号処理部１４に入力されて、レリーズボタン２７の操作と、シャッタ１２の開閉、ＣＣＤ１３の電荷取り込み、アナログ信号処理部１４の処理の同期が取られる。

【0042】

フラッシュ１５は、レリーズボタン２７が押下され、シャッタ１２が開いている間に、撮影に必要な光を被写体に対して瞬間的に照射するためのものである。フラッシュ制御部２５は、フラッシュ１５の発光動作を制御する。

【0043】

画像入力コントローラ３１は、上記アナログ信号処理部１４から入力されたＣＣＤ−ＲＡＷデータをフレームメモリ３６に書き込む。このフレームメモリ３６は、画像データに対して後述の各種デジタル画像処理（信号処理）を行う際に使用する作業用メモリであり、例えば、一定周期のバスクロック信号に同期してデータ転送を行うＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）が使用される。

【0044】

表示制御部３９は、フレームメモリ３６に格納された画像データをスルー画像として液晶モニタ４０に表示させるためのものであり、例えば、輝度（Ｙ）信号と色（Ｃ）信号を一緒にして１つの信号としたコンポジット信号に変換して、液晶モニタ４０に出力する。スルー画像は、撮影モードが選択されている間、所定時間間隔で取得されて液晶モニタ４０に表示される。また表示制御部３９は、外部記録メディア３８に記憶され、メディア制御部３７によって読み出された画像ファイルに含まれる画像データに基づいた画像を液晶モニタ４０に表示させる。

【0045】

液晶モニタ４０は、撮影の際に被写体確認用のスルー画像が表示され、電子ビューファインダとして機能する他、撮影後の静止画や動画の再生表示、各種設定メニューの表示を行う。

【0046】

ＡＦ処理部３２は、検出された合焦位置に基づいて合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力する。この出力されたフォーカス駆動量データに基づいて、フォーカスレンズ駆動部２０ａがフォーカスレンズ１０ａをステップ駆動する（ＡＦ処理）。本実施形態においては、合焦位置の検出方式としてコントラスト検出方式を採用する。ＡＦ処理部３２はフォーカスレンズ駆動部２０ａによってフォーカスレンズ１０ａを予め設定された合焦のためのサーチ範囲内で光軸方向に移動させながら、予め設定されたサーチ幅及びサーチ点数で、かつ後述する露光時間設定部４６によって設定された露光時間で、フォーカスレンズ１０ａの所定位置毎に段階的にＣＣＤ１３に被写体を撮像させることにより複数の画像データを取得するＡＦサーチを行う。なおサーチ範囲、サーチ幅及びサーチ点数は、予めデジタルカメラ１に設定されている値を使用してもよいし、ユーザが操作部２６によって設定してもよい。

【0047】

また、撮影者によって撮影指示がなされた時、例えばレリーズボタン２７が全押し操作された本撮影時の合焦位置は、後述する合焦位置算出部４４により検出された合焦位置を使用し、この合焦位置に基づいて合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力する。

【0048】

ＡＥ処理部３３は、画像データに基づいて被写体輝度（測光値）を測定し、測定した被写体輝度に基づいて絞り値及び露光時間（シャッタスピード）等の露光設定値を決定し、絞り値データ及び露光時間データを出力する。この出力された絞り値データ及び露光時間データに基づいて、絞り駆動部２１が絞り１１の絞り径の調整を行い、シャッタ駆動部２２がシャッタ１２の開閉を制御する（ＡＥ処理）。なお、ＡＥ処理部３３は、本撮影時の露光時間と、合焦位置の算出に使用される画像データを取得するためのＡＦサーチ時の露光時間データを出力する。

【0049】

ＡＷＢ処理部３４は、画像データに基づいて色温度を算出し、算出した色温度に応じて撮影時のホワイトバランスを自動調整する（ＡＷＢ処理）。なお、ＡＷＢ処理部３４は、撮影前でも、撮影後でもホワイトバランスの調整を行うことができる。

【0050】

画像信号処理部４１は、本画像の画像データに対してガンマ補正処理、輪郭強調（シャープネス）処理、コントラスト処理、ノイズ低減処理等の画質補正処理を施すと共に、ＣＣＤ−ＲＡＷデータを輝度信号であるＹデータと、青色色差信号であるＣｂデータ及び赤色色差信号であるＣｒデータとからなるＹＣデータに変換するＹＣ処理を行う。

【0051】

なお本画像とは、撮影者によって撮影指示がなされた時、例えばレリーズボタン２７が全押し操作された本撮影時にＣＣＤ１３から取り込まれ、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された画像データによる静止画像や動画像である。本画像の画素数の上限はＣＣＤ１３の画素数によって決定されるが、例えば、撮影者が設定可能な画質設定（フル画素、ハーフ画素、自動画素等の設定）により、記録画素数を変更することができる。一方、スルー画像等の画素数は本画像より少なくてもよく、例えば、本画像の１／１６程度の画素数で取り込まれてもよい。

【0052】

圧縮／伸長処理部３５は、画像信号処理部４１によって画質補正等の処理が行われた本画像の画像データに対して、静止画像のときにはＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）、動画像のときにはＭＰＥＧ（Moving Photographic Experts Group）等の圧縮形式で圧縮処理を行って、画像ファイルを生成する。この画像ファイルには、Ｅｘｉｆ（Exchangeable image file format）形式等に基づいて、撮影日時や、撮影シーン等の付帯情報が格納されたタグが付加される。

【0053】

またこの圧縮／伸長処理部３５は、再生モードにおいては外部記録メディア３８から圧縮された画像ファイルを読み出し、伸長処理を行う。伸長後の画像データは表示制御部３９に出力され、表示制御部３９は画像データに基づいた画像を液晶モニタ４０に表示する。

【0054】

メディア制御部３７は、メモリカード等の外部記録メディア３８が充填されるための充填口であり外部記録メディア３８が充填されるとデータの読み取り／書き込みを行うメディアスロットに相当し、外部記録メディア３８に記憶された画像ファイル等の読み出し、または画像ファイルの書き込みを行う。

【0055】

内部メモリ４２は、デジタルカメラ１において設定される各種定数、及び、ＣＰＵ３０が実行するプログラム等を格納する。

【0056】

ここで、デジタルカメラ１に搭載された合焦位置検出装置１００について説明する。本実施形態の合焦位置検出装置１００は、コントラスト評価値算出部（コントラスト評価値算出手段）４３、合焦位置算出部（合焦位置算出手段）４４、検知部（検知手段）４５及び露光時間設定部（露光時間設定手段）４６を備えている。

【0057】

コントラスト評価値算出部４３は、ＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。コントラスト評価値算出部４３によるコントラスト評価値の算出は、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等を用いて行う公知の技術を使用することができる。各フィルタの周波数特性を調整することで、コントラスト評価値の高低や、横軸を撮影レンズの合焦位置、縦軸をコントラスト評価値としてグラフにした評価値カーブにおけるピークの形状を調整することが可能となる。本実施形態においては、画像データをフィルタリング処理して高周波成分を求め、この高周波成分の絶対値を積分した値をコントラスト評価値とする。

【0058】

合焦位置算出部４４は、各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの各々のフォーカス位置とコントラスト評価値算出部４３により算出されたコントラスト評価値とから、合焦位置を算出する。なお本実施形態において合焦位置は、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして算出する。具体的には、合焦位置は、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【0059】

検知部４５は、大気の揺らぎを検知するものである。大気の揺らぎは、ユーザにより操作部２６を介して、大気の揺らぎがあることが入力されることにより検知する。なお本実施形態においては、ユーザによって手動的に大気の揺らぎを検知するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、デジタルカメラ１が静止画撮影モードにより撮影を行う場合には、撮像された複数の画像データを用いて、画像データ中に決定した基準点の時間経過に伴う変化を画像解析し、画像解析の結果、変化があると判断した場合に、大気の揺らぎがあると検知するようにしてもよい。大気の揺らぎの検知には公知の技術を使用することができる。

【0060】

露光時間設定部４６は、検知部４５によって大気の揺らぎが検知された場合に、合焦位置の算出に使用される画像データを取得するためのＡＦサーチ時の露光時間を、ＡＥ処理部３３によって設定された露光時間よりも長く設定してＡＥ処理部３３に出力する。なおＡＥ処理部３３は、露光時間設定部４６から出力されたＡＦサーチ時の露光時間データを出力する。

【0061】

大気の揺らぎに起因する評価値カーブの形状の乱れは、各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの露光時間との関連性が強く、露光時間が短いほど被写体像は鮮明になるが、撮像された画像データ間での被写体像の形状差が大きくなるので評価値カーブの形状は乱れる場合が多い。一方、露光時間が長いほど被写体像は不鮮明になるものの、画像データを時間平均化することにより被写体像が揺らぎのない像となるため、画像データ間での被写体像の形状差が小さくなるので評価値カーブの形状は乱れる場合が少ない。従って、大気の揺らぎを検知した場合にＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち大気の揺らぎを検知していない場合のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定することにより、大気の揺らぎが発生した場合に、取得した複数の画像データにおいて、被写体像は不鮮明になるものの、時間平均化されて被写体像が揺らぎのない像となるため、画像データ間での被写体像の形状差を小さくすることができ、被写体像が揺らぐことによるコントラスト評価値の変動を軽減することができて、より正確に合焦位置を算出することができる。

【0062】

ＣＰＵ３０は、操作部２６による操作や各機能ブロックからの信号に応じて、デジタルカメラ１の本体各部を制御する。

【0063】

データバス６０は、画像入力コントローラ３１、各種処理部１４、３２〜３５、４１、フレームメモリ３６、各種制御部３７、３９、内部メモリ４２、コントラスト評価値算出部４３、合焦位置算出部４４、検知部４５、露光時間設定部４６及びＣＰＵ３０に接続されており、このデータバス６０を介して各種信号、データの送受信が行われる。

【0064】

上記構成されたデジタルカメラ１では、ユーザが操作部２６を操作することにより撮影モードまたは再生モードに設定される。そして撮影モードのときは、ユーザが液晶モニタ４０に表示されたスルー画像で被写体の構図等を確認し、レリーズボタン２７を半押し操作するとＡＥ処理が行われて、本撮影に使用される絞り値及び露光時間（シャッタスピード）とＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間等の露光設定値が決定され、次にＡＦ処理が行われて、本撮影のための合焦位置が決定され、レリーズボタン２７が全押し操作されるとＡＥ処理及びＡＦ処理によって出力されたデータに基づいて本撮影が行われ、この本撮影によって取得された画像データが、外部記録メディア３８に記録される。

【0065】

次に、以上の構成のデジタルカメラ１における合焦位置検出処理を含むＡＦ処理について、図面を参照して詳細に説明する。図２はデジタルカメラ１のＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャートを示す図である。

【0066】

まず、図２に示すように、検知部４５が大気の揺らぎがあるか無いかを検知する（ステップＳ１）。大気の揺らぎがない場合（ステップＳ２；ＮＯ）には、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間をＴ１（＜Ｔ２）に設定して（ステップＳ３）、合焦位置算出部４４がＡＦ処理部３２に上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ５）。ここで露光時間Ｔ１は大気の揺らぎがない場合、すなわち標準時の露光時間であり、露光時間Ｔ２は大気の揺らぎがある場合の露光時間であって、露光時間設定部４６によって露光時間Ｔ２は露光時間Ｔ１よりも長く設定されている。

【0067】

一方、ステップＳ２において、大気の揺らぎがある場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）には、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時に使用される露光時間をＴ２（＞Ｔ１）に設定して（ステップＳ４）、合焦位置算出部４４がＡＦ処理部３２に上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ５）。

【0068】

次に、コントラスト評価値算出部４３が、ＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得された複数の画像データから上述した方法によって各々コントラスト評価値を算出し、合焦位置算出部４４がＡＦサーチ時の各々のフォーカス位置とコントラスト評価値算出部４３により算出されたコントラスト評価値から合焦位置を算出して、算出した合焦位置をＡＦ処理部３２に出力する（ステップＳ６）。本実施形態の合焦位置検出装置１００は、図２においてステップＳ１からステップＳ６までの処理を行う。

【0069】

次に、ＡＦ処理部３２が、合焦位置算出部４４から出力された合焦位置に基づいて、合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力して、フォーカスレンズ駆動部２０ａが、ＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａを合焦位置にステップ駆動する（ステップＳ７）。

【0070】

以上によりデジタルカメラ１はＡＦ処理を行う。本実施形態のデジタルカメラ１の合焦位置検出装置１００による合焦位置検出方法によれば、大気の揺らぎを検知した場合にＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち大気の揺らぎを検知していない場合のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定しているので、大気の揺らぎが発生した場合に、取得した複数の画像データにおいて、被写体像は不鮮明になるものの、時間平均化されて被写体像が揺らぎのない像となるため、画像データ間での被写体像の形状差を小さくすることができ、被写体像が揺らぐことによるコントラスト評価値の変動を軽減することができて、より正確に合焦位置を算出することができる。

【0071】

なお本実施形態のデジタルカメラ１においては、ＡＦ処理部３２の他に、合焦位置検出装置１００のコントラスト評価値算出部４３及び合焦位置算出部４４を備えるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ＡＦ処理部３２を合焦位置検出装置１００のコントラスト評価値算出部４３及び合焦位置算出部４４として機能させてもよい。

【0072】

また本実施形態のデジタルカメラ１においては、ＡＥ処理部３３の他に、合焦位置検出装置１００の露光時間設定部４６を備えるものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ＡＥ処理部３３を合焦位置検出装置１００の露光時間設定部４６として機能させてもよい。

【0073】

次に本発明に係る第２の実施形態として、本発明における第２の実施形態の合焦位置検出装置１００−２を備えたデジタルカメラ１−２を例に説明する。ここで、図３にデジタルカメラ１−２の機能構成を示すブロック図を示す。なお、第２の実施形態におけるデジタルカメラ１−２において、図３のブロック図については、第１の実施形態において説明した図１のブロック図と同一の構成のものは同じ符号で示して説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

【0074】

図３に示すデジタルカメラ１−２は、合焦位置検出装置１００−２を搭載している。合焦位置検出装置１００−２は、上述した検知部４５及び露光時間設定部４６に加えて、さらに標準コントラスト評価値算出部（標準コントラスト評価値算出手段）４７、第１の合焦位置算出部（第１の合焦位置算出手段）４８、揺らぎコントラスト評価値算出部（揺らぎコントラスト評価値算出手段）４９及び第２の合焦位置算出部（第２の合焦位置算出手段）５０を備えている。

【0075】

標準コントラスト評価値算出部４７は、フォーカスレンズ１０ａを予め設定された合焦のための第１のサーチ範囲内で光軸方向に移動させながら、予め設定されたサーチ幅及びサーチ点数で、かつ露光時間設定部４６によって設定された露光時間Ｔ１で、フォーカスレンズ１０ａの所定位置毎に段階的にＣＣＤ１３に被写体を撮像させることにより複数の画像データを取得するＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。標準コントラスト評価値算出部４７によるコントラスト評価値の算出は、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等を用いて行う公知の技術を使用することができる。各フィルタの周波数特性を調整することで、コントラスト評価値の高低や、横軸を撮影レンズの合焦位置、縦軸をコントラスト評価値としてグラフにした評価値カーブにおけるピークの形状を調整することが可能となる。本実施形態においては、画像データをフィルタリング処理して高周波成分を求め、この高周波成分の絶対値を積分した値をコントラスト評価値とする。

【0076】

第１の合焦位置算出部４８は、各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの各々のフォーカス位置と標準コントラスト評価値算出部４７により算出されたコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する。なお本実施形態において第１の合焦位置は、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして算出する。具体的には、第１の合焦位置は、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【0077】

揺らぎコントラスト評価値算出部４９は、検知部４５が大気の揺らぎを検知した場合に、第１の合焦位置算出部４４によって算出された第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズ１０ａを光軸方向に移動させながら、予め設定されたサーチ幅及びサーチ点数で、かつ露光時間設定部４６によって設定された、大気の揺らぎが検知された場合の露光時間Ｔ２で、フォーカスレンズ１０ａの所定位置毎に段階的にＣＣＤ１３に被写体を撮像させることにより複数の画像データを取得するＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。

【0078】

第２の合焦位置算出部５０は、揺らぎコントラスト評価値算出部４９により算出された各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの各々のフォーカス位置と揺らぎコントラスト評価値算出部４９により算出されたコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する。なお本実施形態において第２の合焦位置は、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして算出する。具体的には、第２の合焦位置も第１の合焦位置と同様に、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【0079】

次に、以上の構成のデジタルカメラ１−２における合焦位置検出処理を含むＡＦ処理について、図面を参照して詳細に説明する。ここで図４にデジタルカメラ１−２のＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャートを示す図、図５に評価値カーブ及びＡＦサーチ範囲の一例を示す図をそれぞれ示す。

【0080】

まず、図４に示すように、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間をＴ１（＜Ｔ２）に設定し（ステップＳ２１）、ユーザが操作部２６を操作することにより第１のサーチ範囲を設定する（ステップＳ２２）。ここで露光時間Ｔ１は大気の揺らぎがない場合、すなわち標準時の露光時間であり、露光時間Ｔ２は大気の揺らぎがある場合の露光時間であって、露光時間設定部４６によって露光時間Ｔ２は露光時間Ｔ１よりも長く設定されている。なお第１のサーチ範囲は、予めデジタルカメラ１−２に設定されている値を使用してもよい。本実施形態においては、図５に示すように、ＩＮＦすなわち無限遠からＭＯＤすなわち最短撮影距離までの間を第１のサーチ範囲とする。

【0081】

次に、第１の合焦位置算出部４８がＡＦ処理部３２に第１のサーチ範囲に対して上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ２３）。なお本実施形態においては、図５に示すように、第１のサーチ範囲内で２０回撮像する。標準コントラスト評価値算出部４７が、ＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得された２０個の画像データから上述した方法によって各々コントラスト評価値を算出し、第１の合焦位置算出部４８がＡＦサーチ時の各々のフォーカス位置と標準コントラスト評価値算出部４７により算出されたコントラスト評価値から第１の合焦位置を算出する（ステップＳ２４）。

【0082】

次に、検知部４５が大気の揺らぎがあるか無いかを検知し（ステップＳ２５）、大気の揺らぎがない場合（ステップＳ２６；ＮＯ）には、第１の合焦位置算出部４８により算出された第１の合焦位置をＡＦ処理部３２に出力し、ＡＦ処理部３２が、第１の合焦位置算出部４８から出力された第１の合焦位置に基づいて、合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力して、フォーカスレンズ駆動部２０ａが、ＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａを第１の合焦位置にステップ駆動する（ステップＳ２７）。

【0083】

一方、大気の揺らぎがある場合（ステップＳ２６；ＹＥＳ）には、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間をＴ２（＞Ｔ１）に設定し（ステップＳ２８）、ユーザが操作部２６を操作することにより第２のサーチ範囲を設定する（ステップＳ２９）。ここで露光時間設定部４６によって露光時間Ｔ２は露光時間Ｔ１よりも長く設定される。なお第２のサーチ範囲は、予めデジタルカメラ１−２に設定されている複数の値からユーザが操作部２６を操作することにより選択可能にしてもよい。第２のサーチ範囲は、第２の合焦位置を算出するために複数の評価値が必要であることを考慮して、第１の合焦位置を含み、かつ前後の評価値を含む範囲で設定するものとし、本実施形態においては、図５に示すように、第２のサーチ範囲の中心を第１の合焦位置とする。具体的には、第１の合焦位置を基準として前後２点の評価値、つまり５点の評価値が取得できるように設定する。

【0084】

次に、第２の合焦位置算出部５０がＡＦ処理部３２に第２のサーチ範囲に対して上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ３０）。なお本実施形態においては、図５に示すように、第２のサーチ範囲内で５回撮像する。揺らぎコントラスト評価値算出部４９が、ＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得された５個の画像データから上述した方法によって各々コントラスト評価値を算出し、第２の合焦位置算出部５０がＡＦサーチ時の各々のフォーカス位置と揺らぎコントラスト評価値算出部４９により算出されたコントラスト評価値から第２の合焦位置を算出して（ステップＳ３１）、第２の合焦位置算出部５０により算出された第２の合焦位置をＡＦ処理部３２に出力する。そしてＡＦ処理部３２が、第２の合焦位置算出部５０から出力された第２の合焦位置に基づいて、合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力して、フォーカスレンズ駆動部２０ａが、ＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａを第２の合焦位置にステップ駆動する（ステップＳ３２）。以上によりデジタルカメラ１−２はＡＦ処理を行う。

【0085】

本実施形態のデジタルカメラ１−２の合焦位置検出装置１００−２による合焦位置検出方法によれば、大気の揺らぎを検知した場合に、大気の揺らぎを検知していない場合よりも長い露光時間Ｔ２を設定してＡＦサーチを実行している。ここで図６に露光時間の設定を説明するための図を示す。

【0086】

大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間Ｔ１＝ｔ／４ｍｓ、大気の揺らぎを検知した場合の露光時間Ｔ２を大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間Ｔ１の４倍すなわち露光時間Ｔ２＝ｔｍｓとした場合、通常、露光時間が長くなると１回の撮像に要する時間が長くなるため、ＡＦサーチ全体に要する時間も増加してしまう。例えば、第１のサーチ範囲内でのサーチ点数Ｎ１＝２０回、大気の揺らぎを検知しない場合の露光時間Ｔ１＝５ｍｓ及び大気の揺らぎを検知した場合の露光時間Ｔ２＝２０ｍｓとすると、露光時間Ｔ１の場合は、サーチに要する時間がＴ１×２０＝５×２０＝１００ｍｓとなり、露光時間Ｔ２の場合は、サーチに要する時間がＴ２×２０＝２０×２０＝４００ｍｓとなる。

【0087】

本実施形態のデジタルカメラ１−２においては、一度、大気の揺らぎのない場合の露光時間Ｔ１で第１のサーチ範囲に対してＡＦサーチを実行し、第１の合焦位置を算出した後で、検知部４５が大気の揺らぎの検知を行い、大気の揺らぎがあると検知された場合にのみ、露光時間を大気の揺らぎのある場合の露光時間Ｔ２に設定して、第１の合焦位置を含み、かつ第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対してＡＦサーチを実行し、第２の合焦位置を算出する。なお実施形態においては、第１のサーチ範囲に対するＡＦサーチと第２のサーチ範囲に対するＡＦサーチとは、隣り合うサーチ点数の間隔すなわちサーチ幅は同じ幅とする。

【0088】

すなわち、図６に示すように、第２のサーチ範囲内でのサーチ点数Ｎ２を５回とすると、大気の揺らぎがあると検知された場合に、第２のサーチ範囲内でのＡＦサーチに要する時間はＴ２×５＝２０×５＝１００ｍｓとなり、第１のサーチ範囲内でのＡＦサーチに要する時間１００ｍｓと合わせると２００ｍｓになって、この２００ｍｓは、大気の揺らぎがあると検知された場合に第１のサーチ範囲に対して露光時間Ｔ２でＡＦサーチを行ったときにＡＦサーチに要する時間である４００ｍｓよりも短い時間となる。

【0089】

従って、本実施形態のデジタルカメラ１−２の合焦位置検出装置１００−２による合焦位置検出方法によれば、大気の揺らぎを検知した場合のみに、再度ＡＦサーチを行うことになり、不要なＡＦサーチを行わないことによりＡＦサーチに要する時間を低減することができる。つまり、大気の揺らぎを検知した場合にＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち大気の揺らぎを検知していない場合のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定したことで生じるＡＦサーチの長時間化を抑制することができる。

【0090】

なお本実施形態においては、第１のサーチ範囲に対するＡＦサーチと第２のサーチ範囲に対するＡＦサーチとは、隣り合うサーチ点数の間隔すなわちサーチ幅は同じ幅としたが、本発明はこれに限られるものではなく、サーチ幅を異なる幅としてもよい。ここで図７にサーチ幅を異なる幅としたときの評価値カーブ及びＡＦサーチ範囲の一例を示す図を示す。なお第１のサーチ範囲、第１のサーチ範囲内におけるサーチ点数、サーチ幅及び第２のサーチ範囲は上述した実施形態の図６に示す値と同様である。

【0091】

図７に示すように、第２のサーチ範囲におけるサーチ幅を第１のサーチ幅よりも短く設定し、かつ、第２のサーチ範囲におけるサーチ点数を上述した実施形態よりも多い９回とすると、大気の揺らぎがあると検知された場合に、第２のサーチ範囲内でのＡＦサーチに要する時間はＴ２×９＝２０×９＝１８０ｍｓとなり、第１のサーチ範囲内でのＡＦサーチに要する時間１００ｍｓと合わせると２８０ｍｓになって、この２８０ｍｓは、大気の揺らぎがあると検知された場合に第１のサーチ範囲に対して露光時間Ｔ２でＡＦサーチを行ったときにサーチに要する時間である４００ｍｓよりも短い時間となる。

【0092】

従って、大気の揺らぎを検知した場合のＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち大気の揺らぎを検知していない場合のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定したことで生じるＡＦサーチの長時間化を抑制することができ、さらに、サーチ幅を短くすることによりサーチ点数を多くすることができるので、大気の揺らぎを検知した場合の第２のサーチ範囲でのコントラスト評価値を多く算出できて、コントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置をより正確に検出することができる。

【0093】

次に本発明に係る第３の実施形態として、本発明における第３の実施形態の合焦位置検出装置１００−３を備えたデジタルカメラ１−３を例に説明する。ここで、図８にデジタルカメラ１−３の機能構成を示すブロック図を示す。なお、第３の実施形態におけるデジタルカメラ１−３において、図８のブロック図については、第１の実施形態において説明した図１のブロック図と同一の構成のものは同じ符号で示して説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。

【0094】

図８に示すデジタルカメラ１−２は、合焦位置検出装置１００−３を搭載している。合焦位置検出装置１００−３は、上述した検知部４５は備えておらず、上述した露光時間設定部４６に加えて、さらに第１のコントラスト評価値算出部（第１のコントラスト評価値算出手段）５１、第１の合焦位置算出部（第１の合焦位置算出手段）５２、第２のコントラスト評価値算出部（第２のコントラスト評価値算出手段）５３、時間変動検出部（時間変動検出手段）５４、判断部（判断手段）５５、第３のコントラスト評価値算出部（第３のコントラスト評価値算出手段）５６及び第２の合焦位置算出部（第２の合焦位置算出手段）５７を備えている。

【0095】

第１のコントラスト評価値算出部５１は、フォーカスレンズ１０ａを予め設定された合焦のための第１のサーチ範囲内で光軸方向に移動させながら、予め設定されたサーチ幅及びサーチ点数で、かつ露光時間設定部４６によって設定された露光時間Ｔ１で、フォーカスレンズ１０ａの所定位置毎に段階的にＣＣＤ１３に被写体を撮像させることにより複数の画像データを取得するＡＦ処理部３２による第１のＡＦサーチによって取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。第１のコントラスト評価値算出部５１によるコントラスト評価値の算出は、ハイパスフィルタやバンドパスフィルタ等を用いて行う公知の技術を使用することができる。各フィルタの周波数特性を調整することで、コントラスト評価値の高低や、横軸を撮影レンズの合焦位置、縦軸をコントラスト評価値としてグラフにした評価値カーブにおけるピークの形状を調整することが可能となる。本実施形態においては、画像データをフィルタリング処理して高周波成分を求め、この高周波成分の絶対値を積分した値をコントラスト評価値とする。

【0096】

第１の合焦位置算出部５２は、各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの各々のフォーカス位置と第１のコントラスト評価値算出部５１により算出されたコントラスト評価値とから、第１の合焦位置を算出する。なお本実施形態において第１の合焦位置は、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして算出する。具体的には、第１の合焦位置は、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【0097】

第２のコントラスト評価値算出部５３は、第１の合焦位置算出部４４によって算出された第１の合焦位置において、露光時間設定部４６によって設定された露光時間Ｔ１で、フォーカス位置を変化させずにＣＣＤ１３に被写体を複数回撮像させることにより取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。なお第２のコントラスト評価値算出部５３によって取得されたコントラスト評価値は、後述する時間変動検出部５４によってコントラスト評価値に変動があるか否かを判断するために使用するので、フォーカス位置を変化させずにＣＣＤ１３に少なくとも２回被写体を撮像させる。

【0098】

時間変動検出部５４は、第２のコントラスト評価値算出部５３によって算出された２枚以上のコントラスト評価値の時間変動を検出するものである。時間変動の検出は、例えばフォーカス位置を変化させずにＣＣＤ１３に５回被写体を撮像させることにより、第２のコントラスト評価値算出部５３が５つのコントラスト評価値を算出したとすると、５つのコントラスト評価値の最大値と最小値の差を検出する。なお本実施形態においては５つのコントラスト評価値の最大値と最小値の差を検出するものとしたが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば標準偏差を検出してもよい。

【0099】

判断部５５は、時間変動検出部５４による時間変動の検出結果からコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断するものである。具体的には、時間変動検出部５４により算出された５つのコントラスト評価値の最大値と最小値の差の値が、予め設定された閾値よりも大きい場合には、コントラスト評価値が乱れていて大気の揺らぎの影響があると判断する。なお上記閾値は、予めデジタルカメラ１−３に設定されている閾値を使用することもできるし、ユーザが操作部２６によって入力することにより設定することもできる。また自動算出することもできる。ここで閾値を自動算出して決定する方法の一例を説明する。

【0100】

上記第１のＡＦサーチにおいて第１のコントラスト評価値算出部５１が算出したコントラスト評価値のうち最大コントラスト評価値Ｖｍａｘと、最大コントラスト評価値Ｖｍａｘに対応する合焦位置の前後の合焦位置のコントラスト評価値のうち小さい方を最小コントラスト評価値Ｖｍｉｎとして判定閾値Ｔｈｒｅｓを下記式（１）で計算する。
Ｔｈｒｅｓ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）×Ｋ・・・（１）
ここでＫは予め設定する閾値調整パラメータであり、経験的に０．０５〜０．２の範囲の値を設定する。

【0101】

Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎは評価値カーブのピーク形状を表すものであり、値が大きければピークが急峻であり、小さければピークが平坦である。一方、合焦位置の算出精度は、ＶｍａｘやＶｍｉｎの持つ誤差が大きいほど低下する。大気の揺らぎに起因するコントラスト評価値の誤差がＶｍａｘ−Ｖｍｉｎと比較して小さければ合焦位置精度への影響は小さいので、判定閾値をＶｍａｘ−Ｖｍｉｎに比例させる。

【0102】

第３のコントラスト評価値算出部５６は、判断部５５が大気の揺らぎの影響があると判断した場合に、第１の合焦位置算出部５２によって算出された第１の合焦位置を含み、かつ、第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対して、フォーカスレンズ１０ａを光軸方向に移動させながら、予め設定されたサーチ幅及びサーチ点数で、かつ露光時間設定部４６によって設定された、大気の揺らぎが検知された場合の露光時間Ｔ２で、フォーカスレンズ１０ａの所定位置毎に段階的にＣＣＤ１３に被写体を撮像させることにより複数の画像データを取得するＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得され、アナログ信号処理部１４、画像入力コントローラ３１経由でフレームメモリ３６に格納された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する。

【0103】

第２の合焦位置算出部５７は、第３のコントラスト評価値算出部５６により算出された各コントラスト評価値の算出元となる画像データを撮像したときの各々のフォーカス位置と第３のコントラスト評価値算出部５６により算出されたコントラスト評価値とから、第２の合焦位置を算出する。なお本実施形態において第２の合焦位置は、算出されたコントラスト評価値が最も高いところ、すなわちピーク値を基準にして算出する。具体的には、第２の合焦位置も第１の合焦位置と同様に、コントラスト評価値が最大となる合焦位置とその前後の複数点の合焦位置、及び各合焦位置に対応するコントラスト評価値に基づき補間演算にてコントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置を算出する。

【0104】

次に、以上の構成のデジタルカメラ１−３における合焦位置検出処理を含むＡＦ処理について、図面を参照して詳細に説明する。ここで図９にデジタルカメラ１−３のＡＦ処理の流れを説明するためのフローチャートを示す図を示す。

【0105】

まず、図９に示すように、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間をＴ１（＜Ｔ２）に設定し（ステップＳ４１）、ユーザが操作部２６を操作することにより第１のサーチ範囲を設定する（ステップＳ４２）。ここで露光時間Ｔ１は大気の揺らぎがない場合、すなわち標準時の露光時間であり、露光時間Ｔ２は大気の揺らぎがある場合の露光時間であって、露光時間設定部４６によって露光時間Ｔ２は露光時間Ｔ１よりも長く設定されている。なお第１のサーチ範囲は、予めデジタルカメラ１−３に設定されている値を使用してもよい。本実施形態においては、上述した実施形態と同様に、図５に示すように、ＩＮＦすなわち無限遠からＭＯＤすなわち最短撮影距離までの間を第１のサーチ範囲とする。

【0106】

次に、第１の合焦位置算出部５２がＡＦ処理部３２に第１のサーチ範囲に対して上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ４３）。なお本実施形態においては、上述した実施形態と同様に、図５に示すように、第１のサーチ範囲内で２０回撮像する。第１のコントラスト評価値算出部５１が、上述した方法によってＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得された２０個の画像データから各々コントラスト評価値を算出し、第１の合焦位置算出部５２がＡＦサーチ時の各々のフォーカス位置と第１のコントラスト評価値算出部５１により算出されたコントラスト評価値から第１の合焦位置を算出する（ステップＳ４４）。

【0107】

次に、第１の合焦位置算出部５２により算出された第１の合焦位置をＡＦ処理部３２に出力し、ＡＦ処理部３２が、第１の合焦位置算出部５２から出力された第１の合焦位置に基づいて、合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力し、フォーカスレンズ駆動部２０ａが、ＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａを第１の合焦位置にステップ駆動する（ステップＳ４５）。

【0108】

次にＡＦ処理部３２が、第１の合焦位置算出部４４によって算出された第１の合焦位置において、ステップＳ４３のＡＦサーチ時と同じ露光時間Ｔ１で、フォーカス位置を変化させずにＣＣＤ１３に被写体を複数回撮像させることにより複数の画像データを取得させ（ステップＳ４６）、第２のコントラスト評価値算出部５３が、取得された複数の画像データから各々コントラスト評価値を算出する（ステップＳ４７）。

【0109】

次に時間変動検出部５４が、上述した方法により、第２のコントラスト評価値算出部５３によって算出された複数のコントラスト評価値の時間変動すなわち最大値と最小値の差を算出し（ステップＳ４８）、判断部５５が、時間変動検出部５４による時間変動の検出結果から上述した判断方法によってコントラスト評価値における大気の揺らぎの影響の有無を判断し、大気の揺らぎの影響がない場合（ステップＳ４９；ＮＯ）には、フォーカスレンズ１０ａを第１の合焦位置に設定したまま処理を終了する。

【0110】

一方、大気の揺らぎの影響がある場合（ステップＳ４９；ＹＥＳ）には、露光時間設定部４６がＡＦサーチ時の撮影に使用される露光時間をＴ２（＞Ｔ１）に設定し（ステップＳ５０）、ユーザが操作部２６を操作することにより第２のサーチ範囲を設定する（ステップＳ５１）。ここで露光時間設定部４６によって露光時間Ｔ２は露光時間Ｔ１よりも長く設定される。なお第２のサーチ範囲は、予めデジタルカメラ１−３に設定されている複数の値からユーザが操作部２６を操作することにより選択可能にしてもよい。第２のサーチ範囲は、第２の合焦位置を算出するために複数の評価値が必要であることを考慮して、第１の合焦位置を含み、かつ前後の評価値を含む範囲で設定するものとし、本実施形態においては、図５に示すように、第２のサーチ範囲の中心を第１の合焦位置とする。具体的には、第１の合焦位置を基準として前後２点の評価値、つまり５点の評価値が取得できるように設定する。

【0111】

次に、第２の合焦位置算出部５７がＡＦ処理部３２に第２のサーチ範囲に対して上述したＡＦサーチを実行させる（ステップＳ５２）。なお本実施形態においては、図５に示すように、第２のサーチ範囲内で５回撮像する。第３のコントラスト評価値算出部５６が、上述した方法によってＡＦ処理部３２によるＡＦサーチによって取得された５個の画像データから各々コントラスト評価値を算出し、第２の合焦位置算出部５７がＡＦサーチ時の各々のフォーカス位置と第３のコントラスト評価値算出部５６により算出されたコントラスト評価値から第２の合焦位置を算出し（ステップＳ５３）、第２の合焦位置算出部５７により算出された第２の合焦位置をＡＦ処理部３２に出力し、ＡＦ処理部３２が、第２の合焦位置算出部５７から出力された第２の合焦位置に基づいて、合焦設定値（フォーカス駆動量）を決定し、フォーカス駆動量データを出力して、フォーカスレンズ駆動部２０ａが、ＡＦ処理部３２から出力されるフォーカス駆動量データに基づいてフォーカスレンズ１０ａを第２の合焦位置にステップ駆動する（ステップＳ５４）。以上によりデジタルカメラ１−３はＡＦ処理を行う。

【0112】

本実施形態のデジタルカメラ１−３においては、一度、大気の揺らぎのない場合の、標準の露光時間Ｔ１で第１のサーチ範囲に対してＡＦサーチを実行し、第１の合焦位置を算出した後で、判断部５５が大気の揺らぎの有無の判断を行い、大気の揺らぎの影響があると判断された場合にのみ、露光時間を大気の揺らぎのある場合の露光時間Ｔ２に設定して、第１の合焦位置を含み、かつ第１のサーチ範囲よりも狭い第２のサーチ範囲に対してＡＦサーチを実行し、第２の合焦位置を算出する。つまり、大気の揺らぎの影響がある場合にのみ、大気の揺らぎを検知していない、すなわち標準の露光時間Ｔ１よりも長い露光時間Ｔ２を設定してＡＦサーチを実行しているので、算出したコントラスト評価値に対する大気の揺らぎの影響がある場合のみに、再度ＡＦサーチを行うことになり、不要なＡＦサーチを行わないことによりＡＦサーチに要する時間を低減することができる。つまり、大気の揺らぎの影響があると判断した場合のＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち標準のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定したことで生じるＡＦサーチの長時間化を抑制することができる。

【0113】

なお本実施形態においては、第１のサーチ範囲に対するＡＦサーチと第２のサーチ範囲に対するＡＦサーチとは、隣り合うサーチ点数の間隔すなわちサーチ幅は同じ幅とするが、上述した実施形態と同様に、図７に示すように、第２のサーチ範囲におけるサーチ幅を第１のサーチ幅よりも短く設定してもよい。

【0114】

第２のサーチ範囲におけるサーチ幅を第１のサーチ幅よりも短く設定することにより、大気の揺らぎの影響があると判断した場合のＡＦサーチ時の露光時間を、設定された露光時間すなわち標準のＡＦサーチ時の露光時間よりも長く設定したことで生じるＡＦサーチの長時間化を抑制することができ、さらに、サーチ幅を短くすることによりサーチ点数を多くすることができるので、大気の揺らぎがあると判断した場合のＡＦサーチ時の露光時間で撮影された画像データからコントラスト評価値を多く算出できて、コントラスト評価値のピーク値に対応する合焦位置をより正確に検出することができる。

【0115】

なお、大気の揺らぎ以外でコントラスト評価値を乱す要因としては、被写体が動物体であることが考えられる。この場合、被写体の動きによるコントラスト評価値の変動の方が、大気の揺らぎによるコントラスト評価値の変動よりもはるかに大きいことから、ＡＦサーチを実行する前に動物体の検出を行い、動物体が存在する場合には、露光時間を長くする必要はないので、図９のステップＳ４６以降の処理は行わないことが好ましい。

【0116】

本発明の合焦位置検出装置は、上記実施形態に限られるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することができる。

【符号の説明】

【0117】

１、１−２、１−３ デジタルカメラ
１００、１００−２、１００−３ 合焦位置検出装置
１０ 撮影レンズ
１０ａ フォーカスレンズ
１０ｂ ズームレンズ
１１ 絞り
１２ シャッタ
１３ ＣＣＤ
１４ アナログ信号処理部
１５ フラッシュ２０ａ フォーカスレンズ駆動部（駆動手段）
２０ｂ ズームレンズ駆動部
２１ 絞り駆動部
２２ シャッタ駆動部
２３ ＣＣＤ駆動部
２４ タイミングジェネレータ
２５ フラッシュ制御部
２６ 操作部
２７ レリーズボタン
３０ ＣＰＵ
３１ 画像入力コントローラ
３２ ＡＦ処理部
３３ ＡＥ処理部
３４ ＡＷＢ処理部
３５ 伸長処理部
３６ フレームメモリ
３７ メディア制御部
３８ 外部記録メディア
３９ 表示制御部
４０ 液晶モニタ
４１ 画像信号処理部
４２ 内部メモリ
４３ コントラスト評価値算出部（コントラスト評価値算出手段）
４４ 合焦位置検出部（合焦位置検出手段）
４５ 検知部（検知手段）
４６ 露光時間設定部（露光時間設定手段）
４７ 標準コントラスト評価値算出部（標準コントラスト評価値算出手段）
４８ 第１の合焦位置検出部（第１の合焦位置検出手段）
４９ 揺らぎコントラスト評価値算出部（揺らぎコントラスト評価値算出手段）
５０ 第２の合焦位置検出部（第２の合焦位置検出手段）
５１ 第１のコントラスト評価値算出部（第１のコントラスト評価値算出手段）
５２ 第１の合焦位置検出部（第１の合焦位置検出手段）
５３ 第２のコントラスト評価値算出部（第２のコントラスト評価値算出手段）
５４ 時間変動検出部（時間変動検出手段）
５５ 判断部（判断手段）
５６ 第３のコントラスト評価値算出部（第３のコントラスト評価値算出手段）
５７ 第２の合焦位置検出部（第２の合焦位置検出手段）
６０ データバス
Ｔ１，Ｔ２ 露光時間
Ｔｈｒｅｓ 判定閾値
Ｖｍａｘ 最大コントラスト評価値
Ｖｍｉｎ 最小コントラスト評価値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】