撮像装置
【課題】間引き読み出しによるフォーカス制御の高速化を享受しつつ、
【解決手段】光学系の変調伝達関数に応じた補正データを補正データ保持部に予め保持させておく。間引き読み出しによる間引き画像に基づきフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）を求めた後、全画素読み出しによる全画素画像を用いて被写体像の空間周波数成分を解析することで、被写体像を代表する対象空間周波数（ＦＴ）を決定する。対象空間周波数に対応する補正量を補正データから抽出し、該補正量だけフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置から補正する。
【解決手段】光学系の変調伝達関数に応じた補正データを補正データ保持部に予め保持させておく。間引き読み出しによる間引き画像に基づきフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）を求めた後、全画素読み出しによる全画素画像を用いて被写体像の空間周波数成分を解析することで、被写体像を代表する対象空間周波数（ＦＴ）を決定する。対象空間周波数に対応する補正量を補正データから抽出し、該補正量だけフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置から補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置において、設計上、低周波から高周波までの全域に対してレンズの球面収差を良好に除去することは難しいことが多く、低コストレンズの採用や光学ズームの高倍率化は、その除去の困難性に拍車をかける。
【０００３】
一方、撮像素子の高解像度化が進んでいる。撮像素子の受光画素からの画像信号を全て読み出すことで、即ち全画素読み出しモードで撮像素子から画像信号を読み出すことで、高解像度の被写体画像を取得することができる。但し、全画素読み出しモードにおける読み出しは、相応の時間を要すると共に電力消費も大きい。そこで、オートフォーカスの実行時には、画像信号を間引いて読み出す間引き読み出しモードが利用されることも多い。
【０００４】
間引き読み出しによって得た間引き画像には、比較的高域の空間周波数成分が欠落しているため、間引き画像に基づくオートフォーカス制御は、比較的低域の空間周波数成分に基づいて成されることになる。つまり、比較的低域の像へのピント合わせを最適化するフォーカスレンズ位置が合焦レンズ位置として検出される。この検出後、ユーザのシャッタ操作に従い全画素読み出しモードにて目標画像を撮影することができるが、この撮影を、間引き画像に基づく合焦レンズ位置にフォーカスレンズ位置を配置した状態で行うと、比較的高域の空間周波数成分が目標画像において良好に再現されないことがある。比較的低域の像にとって最適なフォーカスレンズ位置と、比較的高域の像にとって最適なフォーカスレンズ位置は、上述の球面収差の影響から、互いに異なりうるからである（尚、この内容については、後に詳説される）。
【０００５】
例えば、撮像素子上で高域の空間周波数成分を有する遠方の草木などを被写体に含めた場合、間引き画像には該高域の空間周波数成分が欠落しているため、間引き画像に基づくオートフォーカス制御では、草木の高域周波数成分を無視した合焦レンズ位置が検出される。この後、合焦レンズ位置にフォーカスレンズを配置した状態で、目標画像を取得するべく全画素読み出しを行っても、合焦レンズ位置が高域の空間周波数成分にとって最適でないため、得られた目標画像では、草木の微細なエッジが再現できないことがある。
【０００６】
尚、ユーザ指示に基づくフォーカスレンズ位置に関する情報を記憶しておき、記憶情報を後に利用できるようにしておくことで、ユーザが所望するフォーカス位置を容易に再現しようとする方法も提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
間引き読み出しの利用によりオートフォーカスの高速化及び低消費電力化が得られた場合においても、被写体の空間周波数成分の良好なる再現が求められることは言うまでも無い。
【０００９】
そこで本発明は、フォーカス制御の高速化と適正化の共存に寄与する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、フォーカスレンズを含む光学系と、前記光学系を介して入射した被写体像を光電変換して画像信号を生成する複数の受光画素から成る撮像素子と、前記画像信号を間引き読み出しする読出制御部と、前記間引き読み出しによって得られた間引き画像に基づき、前記被写体像を前記撮像素子上で結像させるための前記フォーカスレンズの位置を第１合焦レンズ位置として特定する合焦レンズ位置特定部を有するフォーカス制御部と、前記フォーカス制御部の制御の下、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動部と、を備えた撮像装置において、前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分に基づき前記第１合焦レンズ位置を補正し、補正後の第１合焦レンズ位置である第２合焦レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする。
【００１１】
間引き読み出しの利用によりフォーカス制御の高速化及び低消費電力化を図ることができる。この際、間引き画像に基づくフォーカスレンズ位置（第１合焦レンズ位置）を被写体像の空間周波数成分に基づき補正することで、実際の被写体像の空間周波数成分に適応したフォーカス制御（即ち例えば、実際の被写体像の空間周波数成分にとって最適なピント合わせ）を実現することができる
【００１２】
具体的は例えば、前記読出制御部は、前記複数の受光画素の全てから前記画像信号を読み出す全画素読み出しと、前記間引き読み出しと、を切り替えて実行し、当該撮像装置は、前記全画素読み出しによって得られた全画素画像に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める空間周波数解析部を更に有していてもよい。
【００１３】
全画素画像を利用することで被写体像の空間周波数成分を正確に求めることができる。
【００１４】
また例えば、当該撮像装置は、前記光学系の特性に応じた補正データを保持する補正データ保持部を更に備え、前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分と前記補正データとに基づき、前記第１合焦レンズ位置に対する補正量を決定してもよい。
【００１５】
より具体的には例えば、前記補正データは、前記フォーカスレンズの位置と前記光学系の変調伝達関数との関係に基づき設定されてもよい。
【００１６】
このような補正データを利用することにより、光学系の特性に応じた適切な補正量を決定することができる。
【００１７】
また例えば、前記光学系は、前記撮像素子による撮影画角を調整するためのズームレンズを更に含み、前記補正量は、前記ズームレンズの位置又は前記第１合焦レンズ位置に依存しうる。
【００１８】
また例えば、当該撮像装置は、複数の撮影モードの中から対象撮影モードを選択する撮影モード選択部を更に備え、前記補正量は、前記対象撮影モードに依存しうる。
【００１９】
これらにより、ズームレンズの位置、第１合焦レンズ位置又は対象撮影モードに応じた適切な補正量を決定することができる。
【００２０】
また例えば、前記合焦レンズ位置特定部は、前記間引き画像に対して所定の評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記第１合焦レンズ位置を求め、前記空間周波数解析部は、前記全画素画像に対して前記評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求めてもよい。
【００２１】
また例えば、当該撮像装置は、前記全画素画像の一部である部分領域を指定する操作を受ける操作部を更に備え、前記フォーカス制御部は、前記部分画領域の画像信号の空間周波数成分を前記被写体像の空間周波数成分として用いて前記第１合焦レンズ位置を補正してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フォーカス制御の高速化と適正化の共存に寄与する撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略全体ブロック図である。
【図２】図１の撮像部の内部構成図である。
【図３】全画素読み出しによって得られる全画素画像と、間引き読み出しによって得られる間引き画像と、を示す図である。
【図４】ｐ枚のＡＦ評価画像を示す図（ａ）と、１枚のＡＦ評価画像が複数の小領域に分割される様子を示す図（ｂ）と、ＡＦ評価画像内にＡＦ評価領域が設定される様子を示す図（ｃ）である。
【図５】本発明の実施形態に係る高域評価部の内部ブロック図である。
【図６】フォーカスレンズ位置とＡＦ評価値との関係を示す図である。
【図７】ＭＴＦ（modulation transfer function）のフォーカスレンズ位置依存性を示す図である。
【図８】或る１つの空間周波数におけるＭＴＦ値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図９】様々な空間周波数におけるＭＴＦ値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図１０】図１の補正データ保持部に保持される補正データを示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例に係る撮像装置の動作フローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施例に係る全画素画像を示す図である。
【図１３】図１２の全画素画像が複数の小領域に分割される様子を示す図である。
【図１４】小領域ごとに領域評価値及び推定空間周波数が対応付けられる様子を示す図である。
【図１５】或る１つの小領域における、領域評価値及び推定空間周波数間の関係を示す図である。
【図１６】空間方向における推定空間周波数の分布を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例に係る補正データを示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例に係る補正データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の概略全体ブロック図である。撮像装置１は、静止画像及び動画像を撮影及び記録可能なデジタルビデオカメラである。但し、撮像装置１は、静止画像のみを撮影及び記録可能なデジタルスチルカメラであっても良い。撮像装置１は、携帯電話機などの携帯端末に搭載されるものであっても良い。
【００２６】
撮像装置１は、撮像部１１と、ＡＦＥ（Analog Front End）１２と、主制御部１３と、内部メモリ１４と、表示画面（表示部）１５と、記録媒体１６と、操作部１７と、読み出し制御部１８と、撮影モード選択部１９と、フォーカスピーク解析部２０と、補正データ保持部２１と、空間周波数解析部２２と、フォーカス制御部２３と、を備えている。図１では、フォーカス制御部２３内にフォーカスピーク解析部２０が設けられているが、フォーカスピーク解析部２０は、フォーカス制御部２３の外に設けられていても良い。尚、本明細書において、表示とは表示画面１５における表示を指す。
【００２７】
図２は、撮像部１１の内部構成図である。撮像部１１は、ズームレンズ３０及びフォーカスレンズ３１を含む複数枚のレンズから成る光学系３５と、絞り３２と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどから成る撮像素子（固体撮像素子）３３と、光学系３５や絞り３２を駆動制御するためのドライバ３４と、を有している。撮像素子３３は、光学系３５及び絞り３２を介して入射した撮影領域内の被写体の光学像を光電変換し、該光電変換により得られた電気信号である画像信号を出力する。撮影領域とは、撮像装置１の撮影領域（視野）を指す。ＡＦＥ１２は、撮像部１１の出力信号である撮像素子３３の出力信号のデジタル化及び増幅を行ってデジタル化及び増幅後の撮像素子３３の出力信号を出力する。
【００２８】
ドライバ３４は、レンズ駆動部としての機能を備え、主制御部１３からのズームレンズ駆動制御信号に従う位置にズームレンズ３０を移動させると共に、主制御部１３からのフォーカスレンズ駆動制御信号に従う位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。フォーカス制御部２３にてフォーカスレンズ駆動制御信号を生成することができる。更に、ドライバ３４は、主制御部１３からの絞り駆動制御信号に従って絞り３２の開度を調整する。以下、光学系３５内におけるズームレンズ３０の位置及びフォーカスレンズ３１の位置を、夫々、ズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置とも呼ぶ。ズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置を検出する位置センサ（不図示）を撮像部１１に設けておき、位置センサの検出結果を主制御部１３に伝達するようにしてもよい。
【００２９】
主制御部１３は、ＡＦＥ１２の出力信号に対して必要な信号処理を施す。また、主制御部１３は、撮像装置１内の各部位の動作を統括的に制御する。内部メモリ１４は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等にて形成され、撮像装置１内で生成された各種信号（データ）を一時的に記憶する。表示画面１５は、液晶ディスプレイパネル等から成り、主制御部１３による制御の下、撮影画像や記録媒体１６に記録されている画像などを表示する。記録媒体１６は、カード状半導体メモリや磁気ディスク等の不揮発性メモリであり、主制御部１３による制御の下、撮影画像等を記録する。撮影画像とは、撮像素子３３の出力信号に基づく画像である。
【００３０】
操作部１７は、複数のボタンを備え、ユーザからの各種操作を受け付ける。タッチパネルを用いて操作部１７を形成してもよい。操作部１７に対するユーザの操作内容は、主制御部１３に伝達され、主制御部１３の制御の下、撮像装置１内の各部位は操作内容に応じた動作を行う。
【００３１】
撮像素子３３の出力信号は、読出制御部１８による読出制御の下で撮像素子３３から読み出され、ＡＦＥ１２を介して主制御部１３に送出される。撮像素子３３は、光学系３５及び絞り３２を介して入射した被写体像（被写体の光学像）の光電変換を行う複数の受光画素を備え、各受光画素は、自身に入射した光の強度に応じた信号値を有する受光画素信号を光電変換によって生成する。
【００３２】
撮像素子３３から受光画素信号を読み出すモードとして、撮像素子３３の有効画素領域内に位置する全ての受光画素からの受光画素信号を個別に読み出す全画素読み出しモードと、幾つかの受光画素信号を間引いて読み出す間引き読み出しモードと、がある。全画素読み出しモードにおける読み出し及び間引き読み出しモードにおける読み出しを、夫々、全画素読み出し及び間引き読み出しとも言う。読み出し制御部１８は、全画素読み出し及び間引き読み出しを切り替え実行することができる。
【００３３】
全画素読み出しモードにて撮像素子３３から受光画素信号を読み出す場合、撮像素子３３の有効画素領域内に位置する全ての受光画素からの受光画素信号が個別にＡＦＥ１２を介して主制御部１３に与えられる。間引き読み出しモードにて撮像素子３３から受光画素信号を読み出す場合、幾つかの受光画素信号が間引かれる。即ち、撮像素子３３の有効画素領域内の全受光画素の内、一部の受光画素についての受光画素信号のみが撮像素子３３からＡＦＥ１２を介して主制御部１３に与えられる。尚、以下では、説明の簡略化上、特に必要の無い限りＡＦＥ１２の存在を無視する。
【００３４】
従って例えば、撮像素子３３の有効画素領域が（Ｘ×Ｙ）個の受光画素から成る場合、全画素読み出しを用いれば、１フレーム当たり（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号が主制御部１３に与えられる一方、間引き読み出しを用いれば、１フレーム当たり（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号が主制御部１３に与えられる。Ｘ、Ｙ、Ｘ’及びＹ’は２以上の整数であり、Ｘ＞Ｘ’且つＹ＞Ｙ’である。全画素読み出しを用いて得た（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号から成る二次元画像を、全画素画像と呼ぶ（図３（ａ）参照）。間引き読み出しを用いて得た（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号から成る二次元画像を、間引き画像と呼ぶ（図３（ｂ）参照）。全画素画像は、（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号に基づく信号を有する（Ｘ×Ｙ）個の画素から成り、間引き画像は、（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号に基づく信号を有する（Ｘ’×Ｙ’）個の画素から成る。例えば、間引き読み出しモードにおいて、４つの受光画素信号の内の３つを間引く場合、Ｘ’＝Ｘ／２且つＹ’＝Ｙ／２である。共通の撮影条件下において、間引き画像の解像度は全画素画像のそれよりも低いが、間引き画像及び全画素画像の画角は同じである。
【００３５】
全画素画像も間引き画像も撮像素子３３の出力信号に基づく撮影画像の一種である。撮影画像を表す信号を画像信号と呼ぶ。受光画素信号も、画像信号の一種である。
【００３６】
撮影モード選択部１９は、予め設定された複数の撮影モードの中から１つの撮影モードを対象撮影モードとして選択する。撮影モード選択部１９は、全画素読みだし又は間引き読み出しによって得られた画像信号に基づき対象撮影モードの選択を行うことができる。この場合、撮影モード選択部１９は、任意の撮影画像に対してシーン判定処理を実行することで撮像装置１における撮影シーンを判定し、判定した撮影シーンに適した撮影モードを対象撮影モードとして選択することができる。任意の撮影画像に対するシーン判定処理は、当該撮影画像からの画像特徴量の抽出、当該撮影画像の被写体の種類の検出、当該撮影画像に現れる各被写体の被写体距離、当該撮影画像の色相の分析、当該撮影画像の撮影時における光源状態の推定等を用いて実行され、その判定に公知の任意の方法（例えば、特開２００８−１１２８９号公報又は特開２００９−７１６６６号公報に記載の方法）を用いることができる。或る被写体の被写体距離とは、当該被写体と撮像装置１との間の、実空間上における距離を指す。
【００３７】
撮像装置１は、対象撮影モードに規定された撮影条件にて任意の撮影画像を取得することができる。撮影条件には、撮影画像の取得時におけるシャッタスピード（即ち、撮影画像の画像信号を撮像素子３３から得るための、撮像素子３３の露光期間の長さ）、撮影画像の取得時における絞り値、撮影画像の取得時におけるＩＳＯ感度（即ち、ＡＦＥ１２における信号増幅の増幅度）、撮影画像の画像信号に対して行われるべき画像処理の内容などが含まれる。各々の撮影モードは撮影条件を規定する。撮影モード選択部１９に予め設定された複数の撮影モードには、互いに撮影条件が異なる２以上の撮影モードが含まれ、例えば、人物の撮影に適したポートレートモード、風景の撮影に適した風景モード、花の撮影に適した花モード、動物の撮影に適した動物モード、夜景の撮影に適した夜景モードなどが含まれうる。
【００３８】
フォーカスピーク解析部２０は、ｐ枚の撮影画像であるｐ枚のＡＦ評価画像に基づき、被写体像を撮像素子３３上で結像させるためのフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）として特定する。ｐは２以上の整数である。フォーカスピーク位置を求める際、撮像装置１は、ドライバ３４を利用して、フォーカスレンズ３１の可動範囲内でフォーカスレンズ位置を光軸方向に沿って所定量ずつ移動させながら、順次、第１〜第ｐのＡＦ評価画像を撮影する（図４（ａ））。フォーカスピーク解析部２０において、図４（ｂ）に示す如く、各々のＡＦ評価画像の全体画像領域が複数の小領域に分割される。図４（ｂ）では、１枚のＡＦ評価画像に設定される小領域の個数が（４×４）になっているが、その個数は任意である。
【００３９】
撮像装置１内に（例えばフォーカスピーク解析部２０内に）、図５に示す高域評価部６０を設けておくことができる。高域評価部６０は、抽出部６１、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６２及び積算部６３を備える。高域評価部６０では、ＡＦ評価画像ごとに且つ小領域ごとに領域評価値を算出する。
【００４０】
抽出部６１には、ＡＦ評価画像の画像信号が入力される。抽出部６１は、入力された画像信号の中から輝度信号を抽出する。ＨＰＦ６２は、抽出部６１によって抽出された輝度信号中から高周波成分を抽出する。ＨＰＦ６２にて抽出される高周波成分は、比較的高い周波数を有する特定の空間周波数成分である。特定の空間周波数成分は、所定範囲内の周波数を有する空間周波数成分であるとも言え、所定周波数以上の周波数を有する空間周波数成分であるとも言える。例えば、ＨＰＦ６２を所定のフィルタサイズを有するラプラシアンフィルタにて形成し、そのラプラシアンフィルタをＡＦ評価画像の各画素に作用させる空間フィルタリングを行う。そうすると、ＨＰＦ６２からは、そのラプラシアンフィルタのフィルタ特性に応じた出力値が順次得られる。積算部６３は、ＨＰＦ６２によって抽出された高周波成分の大きさ（即ち、ＨＰＦ６２の出力値の絶対値）を積算する。１枚のＡＦ評価画像に対し、この積算は小領域ごとに行われ、或る小領域内における高周波成分の大きさの積算値を、その小領域の領域評価値とする。高域評価部６０は、小領域ごとに領域評価値を求める演算処理をＡＦ評価画像ごとに行う。
【００４１】
フォーカスピーク解析部２０は、１枚のＡＦ評価画像に対して求められた複数の領域評価値の内、ＡＦ評価領域に属する小領域の領域評価値を抽出し、抽出した領域評価値を平均化又は加重平均化することでＡＦ評価値を求める。ＡＦ評価領域は、ＡＦ評価画像の全体であっても良いし、図４（ｃ）に示す如くＡＦ評価画像の一部であっても良い。領域評価値及びＡＦ評価値を求める処理をＡＦ評価処理と呼ぶ。フォーカスピーク解析部２０は、ＡＦ評価処理をＡＦ評価画像ごとに行い、これによって第１〜第ｐのＡＦ評価画像に対応する第１〜第ｐのＡＦ評価値を求める。第１〜第ｐのＡＦ評価画像の撮影時におけるフォーカスレンズ位置を横軸にとって、フォーカスレンズ位置とＡＦ評価値との関係をグラフ化すると図６が得られる。フォーカスピーク解析部２０は、第１〜第ｐのＡＦ評価値の内、最大のＡＦ評価値を特定し、最大のＡＦ評価値に対応するフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として特定する（即ち、ＡＦ評価値を最大化させるフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として特定する）。
【００４２】
補正データ保持部２１は、予め設定された補正データを保持する。補正データを、実験を介して求めることができる或いは光学系３５の設計値から求めることができる。図７〜図９を参照し、実験を介して補正データを求める方法を説明する。
【００４３】
フォーカスレンズ３１は、光学系３５内に設定された至近端から無限遠端までの可動範囲内で移動可能である。フォーカスレンズ３１の可動範囲内に、互いに異なる複数の位置ＦＬＰ［１］〜ＦＬＰ［ｍ］を設定する（ｍは２以上の整数）。ここでは、変数ｉが小さいほど位置ＦＬＰ［ｉ］が至近端に近く、変数ｉが大きいほど位置ＦＬＰ［ｉ］が無限遠端に近いものとする。撮像装置１の撮影領域内に、空間周波数ｆ１〜ｆｎの成分を含む基本パターンを配置し（ｎは２以上の整数）、フォーカスレンズ位置を位置ＦＬＰ［１］から、ＦＬＰ［２］、ＦＬＰ［３］、・・・へと次々と変化させながら、変化のたびに、撮像装置１に全画素読み出しモードにて全画素画像を取得させる。そして、全画素画像の画像信号を解析することにより撮像素子３３の変調伝達関数（modulation transfer function；以下、ＭＴＦともいう）を求める。実空間上における基本パターンのコントラストは、ｆ１〜ｆｎ間で互いに同じであり、それを１にて正規化する。フォーカスレンズ位置を位置ＦＬＰ［ｉ］に配置したときに求められたＭＴＦを、特にＭＴＦ［ｉ］にて表す。ｆｎは、撮像素子３３のナイキスト周波数であり、任意の整数ｉに対して“ｆｉ＜ｆｉ＋１”が成立する。
【００４４】
任意の空間周波数ｆｊに注目した場合（ｊは整数）、全画素画像にて観測されるコントラストは、フォーカスレンズ位置に依存する（図７参照）。任意の空間周波数ｆｊに関し、全画素画像にて観測されるコントラストのフォーカスレンズ位置依存性を、図８に示す。全画素画像にて観測されるコントラストは、変調伝達関数がとる値に相当するため、それをＭＴＦ値とも呼ぶ。
【００４５】
更に、全画素画像にて観測されるコントラストのフォーカスレンズ位置依存性の内、空間周波数ｆｊについてのそれを、記号３１０［ｊ］にて表す。図９に、フォーカスレンズ位置依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］を１つのグラフにまとめて示す。任意の空間周波数ｆｊに関し、ＭＴＦ値は、フォーカスレンズ位置が或る位置（以下、理想合焦位置と呼ぶ）と一致する場合に最大となり、フォーカスレンズ位置が理想合焦位置からずれるにつれて減少する。但し、フォーカスレンズ位置が理想合焦位置からずれることによるＭＴＦ値の減少は、空間周波数ｆｊが高いほど急峻である。空間周波数ｆｊについての理想合焦位置を記号Ｉ［ｊ］にて表す。
【００４６】
変数ｉ及びｊが互いに異なる整数である場合、理想合焦位置Ｉ［ｉ］及びＩ［ｊ］は互いに異なりうる。特に低コストレンズを光学系３５に採用した場合、設計上、低周波から高周波までの全域に対してレンズの球面収差を良好に除去することが困難であり、理想合焦位置は空間周波数に依存して変化するようになる。本実施形態では、理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］が互いに異なっているものとする。更に、任意の整数ｉに対して、理想合焦位置Ｉ［ｉ］は理想合焦位置Ｉ［ｉ＋１］よりも至近端に近いものとする（但し、光学系３５のレンズによっては、理想合焦位置Ｉ［ｉ］は理想合焦位置Ｉ［ｉ＋１］よりも無限遠端に近い場合もある）。
【００４７】
理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差を記号ｄｊにて表す。図１０は、補正データ保持部２１に保持される補正データを表にして示したものである。補正データは、補正量ｄ１〜ｄｎを含み、補正量ｄｊは空間周波数ｆｊに対応付けられている。理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［１］間の差は当然ゼロであるため、補正量ｄ１はゼロである。補正データは、光学系３５の特性に依存するデータであり、上述の如く、フォーカスレンズ位置と光学系３５の変調伝達関数との関係に基づき設定される。
【００４８】
尚、上述の説明では、空間周波数ｆ１〜ｆｎの成分を含む基本パターンを用いて、依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］の全てを求めるようにしているが、空間周波数ｆ１の成分のみを含む第１基本パターン、空間周波数ｆ２の成分のみを含む第２基本パターン、・・・、空間周波数ｆｎの成分のみを含む第ｎ基本パターンを個別に用いることで、依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］を個別に求めるようにしてもよい。
【００４９】
例えば、空間周波数ｆ１及びｆｎの成分を含む被写体を間引き読み出しを用いて撮影した場合、間引き画像の画像信号には空間周波数ｆｎの成分が欠落している。従って、オートフォーカス制御の高速化等を狙って、フォーカスピーク解析部２０が間引き画像の画像信号に基づきフォーカスピーク位置を求めた場合、位置Ｉ［１］がフォーカスピーク位置として求められることになる。このフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を配置した状態で目標画像を取得するべく全画素読み出しを行うと、目標画像としての全画素画像での空間周波数ｆｎの成分は随分と小さくなる。位置Ｉ［１］は、空間周波数ｆｎのコントラスト再現にとって最適ではないからである（図９参照）。そこで、間引き画像に基づき位置Ｉ［１］がフォーカスピーク位置として求められた後、図１のフォーカス制御部２３は、被写体像の空間周波数ｆｎの成分に対応する補正量ｄｎを補正データ保持部２１から読み出し、フォーカスピーク位置を補正量ｄｎだけ無限遠端方向に移動させた位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。この移動後、目標画像としての全画素画像を撮影するようにすれば、高域まで高い再現性を有する目標画像を取得することができる。低域側の空間周波数ｆ１の成分に関しては、フォーカスレンズ位置の変化に伴うＭＴＦ値の変化が緩やかであるため（図９参照）、フォーカスピーク位置を補正量ｄｎだけ無限遠端方向に移動させたとしても高い再現性を維持できる。補正量の決定に利用すべく、図１の空間周波数解析部２２は、被写体像が有する空間周波数成分を解析する（詳細は後述）。
【００５０】
以下、上述の構成を基本とする撮像装置１の動作等の更なる具体例を、第１〜第４実施例として説明する。矛盾なき限り、第１〜第４実施例の内、或る実施例に記載した事項を他の実施例に適用することもできる。
【００５１】
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。図１１は、第１実施例に係る撮像装置１の動作手順を表すフローチャートである。図１１に沿って、撮像装置１の動作手順を説明する。
【００５２】
撮像装置１に電源が投入されることによって撮像装置１が起動すると、まずステップＳ１１において、読出制御部１８は受光画素信号の読み出しモードを間引き読み出しモードに設定する。その後、フォーカス制御部２３は、間引き画像を利用したコンティニュアスＡＦ制御を実行開始する。コンティニュアスＡＦ制御は、ステップＳ１２及びＳ１３の処理（更にはステップＳ１４〜Ｓ２０及びＳ２３の処理も含みうる）を繰り返すことで実現され、後述のシャッタ操作（ステップＳ２１参照）が成されるまで継続実行される。間引き画像を利用したコンティニュアスＡＦ制御では、所定のフレーム周期にて順次撮影される間引き画像に基づき、フォーカスピーク解析部２０が間引き画像のＡＦ評価値を順次算出し、ＡＦ評価値が最大化されるように所謂山登り法などを用いて、フォーカス制御部２３がフォーカスレンズ位置を制御する。
【００５３】
即ち、ステップＳ１２において、フォーカスピーク解析部２０が、順次撮影される間引き画像をＡＦ評価画像として捉えた上で、ＡＦ評価値を最大化させるフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として求める。続くステップＳ１３において、フォーカス制御部２３が、ドライバ３４を用いてフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。フォーカスピーク位置は刻々と変化しうる。従って、コンティニュアスＡＦ制御では、フォーカスピーク位置の変化に伴って、フォーカス制御部２３が、継続的にフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置に追従させる。
【００５４】
順次撮影される間引き画像は、スルー画像として表示画面１５に表示される。間引き読み出しにおける間引き量は、例えば、受光画素信号の読み出し速度、スルー画像に必要な画質、コンティニュアスＡＦ制御の特性などを考慮して設定される。間引き画像には、比較的低域の空間周波数成分（少なくとも空間周波数ｆ１の成分を含む）は残存しているが、比較的高域の空間周波数成分（少なくとも空間周波数ｆｎを含む）は欠落している。間引き画像をＡＦ評価画像として用いたＡＦ評価処理において、少なくとも空間周波数ｆ１の成分がＡＦ評価値に反映されるように、少なくとも空間周波数ｆ１をＨＰＦ６２（図５参照）の通過帯域に含めておくべきである。
【００５５】
ステップＳ１３にて移動せしめられたフォーカスレンズ３１の位置は、後述のステップＳ１９又はＳ２３にて補正されうる。この補正をレンズ位置補正と呼ぶ。補正量とも呼ばれる、理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差ｄｊは、ズームレンズ３０がテレ端側に位置していた方が小さくなるため、ズームレンズ位置によってはレンズ位置補正が不要になる場合もある。ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、フォーカス制御部２３が、現在のズームレンズ位置に基づきレンズ位置補正が必要であるか否かを判断する。ズームレンズ３０は、撮像素子３３の撮影画角（即ち撮影画像の画角）を調整するためのレンズであり、テレ端からワイド端までの可動範囲内において移動可能である。ズームレンズ位置がテレ端に近いほど撮影画角は小さくなり（従って光学ズーム倍率が大きくなり）、ズームレンズ位置がワイド端に近いほど撮影画角は大きくなる（従って光学ズーム倍率が小さくなる）。フォーカス制御部２３は、例えば、ズームレンズ位置がズームレンズ３０の可動範囲内の所定位置よりもテレ端に近ければレンズ位置補正が不要であると判断し、そうでなければレンズ位置補正が必要であると判断する。
【００５６】
ステップＳ１４において、レンズ位置補正が不要と判断した場合には、後述のステップＳ１５〜Ｓ２０の処理を行うことなくステップＳ１４からステップＳ２１へ直接移行する。一方、ステップＳ１４において、レンズ位置補正が必要と判断した場合には、ステップＳ１４からステップＳ１５への遷移が発生する。撮像装置１の起動後、図１の撮影モード選択部１９は、間引き画像の画像信号に基づき対象撮影モードの選択を行っている。尚、ユーザが操作部１７に対して所定操作を行うことで対象撮影モードを指定することもできる。
【００５７】
ステップＳ１５において、フォーカス制御部２３は、選択又は指定された対象撮影モードが特定の撮影モードであるか否かを判断する。対象撮影モードが特定の撮影モードでない場合にはステップＳ１５からステップＳ１６への遷移が発生してステップＳ１６〜Ｓ２１の処理が順次実行される。特定の撮影モードの意義、及び、対象撮影モードが特定の撮影モードである場合の処理内容については後述する。
【００５８】
ステップＳ１６において、読出制御部１８は、受光画素信号の読み出しモードを全画素読み出しモードに設定し、その設定後の撮像素子３３の出力信号から全画素画像が取得される。図１２に、ここで取得される全画素画像の例である全画素画像３３０を示す。ステップＳ１６に続くステップＳ１７において、空間周波数解析部２２は、全画素画像３３０に基づき被写体像が有する空間周波数成分（全画素画像３３０が有する空間周波数成分）を解析し、これによって被写体像が有する空間周波数成分の分布を算出する。
【００５９】
図１３を参照して、この分布の算出方法を説明する。図４（ｂ）に示す如くＡＦ評価画像の全体画像領域を複数の小領域に分割したのと同様に、空間周波数解析部２２は、図１３に示す如く全画素画像３３０の全体画像領域を複数の小領域に分割する。ここでは、全画素画像３３０が（４×４）個の小領域に分割されるものとする（勿論、小領域の個数は（４×４）以外でも良い）。そして、全画素画像３３０における（４×４）個の小領域を記号ＤＲ［１，１］〜ＤＲ［４，４］にて表す（図１４も参照）。
【００６０】
空間周波数解析部２２は、図５の高域評価部６０に対し、全画素画像３３０の小領域ごとに、小領域内の画像信号を入力することで領域評価値を求める。小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］に対して求められた領域評価値を記号ＥＶ［ｉ，ｊ］にて表す（図１４参照）。図６に示す如くＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置に依存して変化し、同様に、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］もフォーカスレンズ位置に依存して変化する。但し、全画素画像３３０はフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置に配置した状態で取得されたものであるため（ステップＳ１３参照）、全画素画像３３０の小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］に対して求められた領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］は、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］の領域評価値がとり得る最大値と一致する或いは略一致するとみなすことができる。一方で、高域評価部６０の演算アルゴリズムから理解されるように、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］内の被写体像が含む空間周波数が高いほど領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］は増大する。故に、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］から、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］内の被写体像の空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］を推定することが可能である（図１４参照）。
【００６１】
実際には、図１５に示すような、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］及び空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］間の関係を規定するテーブルデータ又は数式を空間周波数解析部２２に与えておき、空間周波数解析部２２が、そのテーブルデータ又は数式を用いて、全画素画像３３０の小領域ごとに領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］から空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］を求める。結果、全画素画像３３０に対して、図１６に示すような、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］を空間方向に書き並べた空間周波数分布３５０が求まる。空間周波数分布３５０は、図１１のステップＳ１７にて求められるべき、全画素画像３３０に基づく被写体像の空間周波数成分の分布に相当する。
【００６２】
ステップＳ１７に続くステップＳ１８において、空間周波数解析部２２は、空間周波数分布３５０に対して重み付け平均等を適用することで対象空間周波数ＦＴを決定する。具体的には、空間周波数解析部２２は、下記式（１）に従って対象空間周波数ＦＴを求めることができる。
【００６３】
【数１】
【００６４】
空間周波数解析部２２は、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の値を様々な重み付けアルゴリズムに従って決定することができる。重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の全て又は一部は互いに同じ値を有していても良いし、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の全て又は一部は互いに異なる値を有していても良い。
単純には例えば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の値を予め定めておくことができる。この際、全画素画像３３０の中央付近の領域に対応する重み付け係数（例えば、ｋ［２，２］、ｋ［２，３］、ｋ［３，２］及びｋ［３，３］）に正の第１の値を代入し、それ以外の重み付け係数に第１の値よりも小さな第２の値を代入するようにしても良い。
或いは例えば、人物の顔が存在している領域に対応する重み付け係数を、他の重み付け係数よりも大きくしてもよい。
【００６５】
更に或いは例えば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の内、ユーザ注目領域に対する重み付け係数にのみ正の値を与え、それ以外の重み付け係数にゼロを代入するようにしてもよい。ユーザは、操作部１７に対する所定操作により、全画素画像３３０の全体画像領域の内の一部の領域（部分領域）を、ユーザ注目領域に指定することができる。例えば、小領域ＤＲ［１，１］〜ＤＲ［４，４］の内、小領域ＤＲ［１，１］及びＤＲ［１，２］のみを含む領域がユーザ注目領域に指定されたのならば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の内、重み付け係数ｋ［１，１］及びｋ［１，２］のみに正の値（例えば１）が設定され且つ他の重み付け係数の全てにゼロが設定される。この際、操作部１７に対する所定操作により、ユーザが、重み付け係数ｋ［１，１］及びｋ［１，２］の値を個別に指定できるようにしておいてもよい。
【００６６】
更に或いは例えば、空間周波数解析部２２は、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］の内の、最大の空間周波数を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい（即ち、最大の空間周波数に対応する重み付け係数にのみ１を設定し、他の重み付け係数にゼロを設定しても良い）。
更に或いは例えば、空間周波数解析部２２は、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］のヒストグラムにおいて、最も頻度が高い空間周波数を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい。つまり例えば、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］の内、４つが空間周波数ｆ１であって、且つ、３つが空間周波数ｆ２であって、且つ、８つが空間周波数ｆ３であって、且つ、１つが空間周波数ｆ４である場合、最も頻度が高い空間周波数はｆ３であるため、ｆ３を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい。
【００６７】
対象空間周波数ＦＴの成分は、被写体像に含まれる主要な又は平均的な空間周波数の成分であると言え、対象空間周波数ＦＴによって、全画素画像３３０に含まれる主要な又は平均的な空間周波数の成分が特定される。
【００６８】
対象空間周波数ＦＴが比較的高い周波数（例えばｆｎ）である場合、間引き画像に基づくフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を配置したままでは、撮像素子３３上において被写体像の高域周波数成分を十分に再現できない。そこで、ステップＳ１８に続くステップＳ１９において、フォーカス制御部２３は、対象空間周波数ＦＴに対応する補正量を補正データ保持部２１内の補正データから取得し、取得した補正量にてフォーカスレンズ位置を補正する。即ち、フォーカス制御部２３は、被写体像の空間周波数として求められた対象空間周波数ＦＴと補正データとに基づき、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置に対する補正量を決定し、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）を補正量だけずらした位置（第２合焦レンズ位置）にフォーカスレンズ３１を移動させる。尚、上述したように、フォーカスレンズ３１の移動はドライバ３４を利用して実現される。
【００６９】
従って、対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｉと一致する場合、或いは、対象空間周波数ＦＴが、空間周波数ｆ１〜ｆｎの内、空間周波数ｆｉに最も近い場合、フォーカス制御部２３は、補正データから補正量ｄｉを取得し、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置に配置されていたフォーカスレンズ３１を補正量ｄｉだけ無限遠端方向に移動させる。ステップＳ１９に続くステップＳ２０において、フォーカス制御部２３は、ステップＳ１９にて取得した補正量ｄｉを内部メモリ１４等に一時的に記録させる。内部メモリ１４等に一時的に記録される補正量の値は、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理の繰り返しの中で順次更新される。
【００７０】
ステップＳ２０に続くステップＳ２１において、主制御部１３は、ステップＳ１１〜Ｓ２０の処理の実行中に所定のシャッタ操作（例えば、操作部１７に設けられた特定ボタンを押す操作）が操作部１７に成されたか否かを確認し、シャッタ操作が成されていた場合にのみステップＳ２２への移行を許可する。シャッタ操作が成されていない場合には、ステップＳ２１からステップＳ１１に戻って、上述のステップＳ１１〜Ｓ２０の処理が繰り返し実行される。
【００７１】
ステップＳ２２では、主制御部１３により目標画像が取得される。目標画像は、シャッタ操作後に、全画素読み出しモードを用いて撮影される全画素画像である。主制御部１３は、目標画像の画像信号を記録媒体１６に記録すると共に目標画像を表示画面１５に表示させる。ステップＳ１９によるレンズ位置補正後にステップＳ２２に至った場合、フォーカスレンズ位置をステップＳ１９による補正後の位置に配置した状態で目標画像が撮影される。
【００７２】
ステップＳ１５において、対象撮影モードが特定の撮影モードである場合、撮像装置１は、ステップＳ１６〜Ｓ２０の処理の代わりにステップＳ２３を実行してから、ステップＳ２１の処理を実行する。ステップＳ２３において、フォーカス制御部２３は、ナイキスト周波数ｆｎに対応する補正量ｄｎを補正データ保持部２１内の補正データから取得し、取得した補正量ｄｎにてフォーカスレンズ位置を補正する。この補正は、対象空間周波数ＦＴにナイキスト周波数ｆｎを代入した上で実行されるステップＳ１９のレンズ位置補正と等価である。ステップＳ２３におけるレンズ位置補正の実行後、ステップＳ２３からステップＳ２１に移行する。従って、ステップＳ２３によるレンズ位置補正後にステップＳ２２に至った場合、フォーカスレンズ位置をステップＳ２３による補正後の位置に配置した状態で目標画像が撮影される。
【００７３】
特定の撮影モードは、撮影モード選択部１９に予め設定された複数の撮影モードの内の一部の撮影モードであり、例えば、風景モードを含む。撮像装置１の撮影領域内に被写体距離が比較的長い被写体が多く含まれている場合、撮影モード選択部１９は、風景モードを対象撮影モードとして選択することができる。従って例えば、撮像装置１の撮影領域内に被写体距離が比較的長い被写体が多く含まれている場合には、対象撮影モードが特定の撮影モードであると判断されて、補正量ｄｎによるレンズ位置補正が成される（ステップＳ２３）。風景モードが対象撮影モードとして選択されている場合には、撮影領域内の被写体（遠方の木や草など）の被写体距離が大きいことに起因して撮像素子３３上の被写体像は比較的高い空間周波数を含むと推測されるため、補正量ｄｎによるレンズ位置補正を行うことが妥当であると考えられると共に補正量ｄｎによるレンズ位置補正によって風景における高域周波数成分を撮像素子３３上で良好に再現できると考えられる。また、ステップＳ１５からステップＳ２３への移行は、ステップＳ１７及びＳ１８の演算を省略することによる演算負荷軽減効果も奏する。
【００７４】
上述の方法によれば、間引き読み出しモードにてオートフォーカスを行うため、オートフォーカスを高速且つ低消費電力にて実現できる。間引き読み出しモードにてオートフォーカスを行うと、フォーカスレンズ位置が被写体像の空間周波数成分（高域成分でありうる）にとって最適化されないことがあるが、被写体像の空間周波数成分と補正データとに基づく補正量ｄｉにてフォーカスレンズ位置を補正することで、実際の被写体像の空間周波数成分にとって最適なピント合わせを実現することができる（被写体像が高域周波数成分を多く含む場合には、高域周波数成分に良好に適応したピント合わせを実現することができる）。
【００７５】
尚、図１１の動作において、少なくとも１回ステップＳ１０にて補正量が記録されている状態で、ユーザがシャッタ操作を成した場合にはステップＳ１４〜Ｓ１８の処理の実行を省略してもよい（この場合、記録された補正量を用いてステップＳ１９におけるレンズ位置補正が成される）。この省略によって、目標画像の撮影完了までの処理時間を短縮することができる。また、ステップＳ１２の中で、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を複数回実行し、それらの処理の複数回の実行結果から対象空間周波数ＦＴを決定しても良い。これにより、被写体像の空間周波数（対象空間周波数ＦＴ）の算出精度が向上する。
【００７６】
＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例並びに後述の第３及び第４実施例にて述べる事項は、第１実施例に適用される。
【００７７】
補正データを得るために基本パターンを撮像装置１の撮影領域内に配置することを上述した。上述の説明では特に議論しなかったが、ズームレンズ位置が変化すれば、理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］が変化すると共に理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差も変化する。故に、補正データ保持部２１に保持される補正量ｄ１〜ｄｎの夫々はズームレンズ位置の関数となるべきであり、従って補正量ｄ１〜ｄｎはズームレンズ位置に依存すると共に、図１１のステップＳ１９又はＳ２３のレンズ位置補正に使用される補正量もズームレンズ位置に依存する。つまり、フォーカス制御部２３は、ステップＳ１９又はＳ２３にて補正データから補正量を取得する際、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時のズームレンズ位置にも依存した補正量を取得する。
【００７８】
典型的には例えば、図１７に示す如く、ズームレンズ位置を位置ＺＰ１に配置した状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎを補正量ｄ１［ＺＰ１］〜ｄｎ［ＺＰ１］として補正データ保持部２１に保持させ、このような保持動作を、ズームレンズ位置を様々に変化させながら行う。結果、Ｌ通りのズームレンズ位置ＺＰ１〜ＺＰＬに対して個別に補正量ｄ１〜ｄｎが求められ、計（Ｌ×ｎ）個の補正量が補正データ保持部２１に保持される（Ｌは２以上に整数）。即ち、ズームレンズ３０を位置ＺＰｉに配置した状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎが補正量ｄ１［ＺＰｉ］〜ｄｎ［ＺＰｉ］として補正データ保持部２１に保持される（ここで、ｉは１以上且つＬ以下の整数）。位置ＺＰ１〜ＺＰＬは互いに異なる位置である。ｄ１［ＺＰ１］〜ｄ１［ＺＰＬ］はゼロである。
【００７９】
図１１のステップＳ１９又はＳ２３において、ズームレンズ位置が位置ＺＰｉであって且つ対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｊである場合（ステップＳ２３においてはＦＴ＝ｆｎ）、フォーカス制御部２３は、補正量ｄｊ［ＺＰｉ］を補正データから取得して補正量ｄｊ［ＺＰｉ］を用いてフォーカスレンズ位置を補正すればよい。
【００８０】
＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。実空間上における基本パターン及び撮像装置１間の距離が変化すれば、当然に、図９の理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］の夫々は変化する。故に、補正データ保持部２１に保持される補正量ｄ１〜ｄｎの夫々はフォーカスレンズ位置の関数となるべきであり、従って補正量ｄ１〜ｄｎはフォーカスレンズ位置に依存すると共に、図１１のステップＳ１９又はＳ２３のレンズ位置補正に使用される補正量もフォーカスレンズ位置に依存する。ここにおけるフォーカスレンズ位置は、図１１のステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置に相当する。つまり、フォーカス制御部２３は、図１１のステップＳ１９又はＳ２３にて補正データから補正量を取得する際、ステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置（換言すれば、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時のフォーカスレンズ位置）にも依存した補正量を取得する。
【００８１】
典型的には例えば、図１８に示す如く、理想合焦位置Ｉ［１］が位置ＦＰ１である状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎを補正量ｄ１［ＦＰ１］〜ｄｎ［ＦＰ１］として補正データ保持部２１に保持させる。このような保持動作を、実空間上における基本パターン及び撮像装置１間の距離を様々に変化させながら（即ち、理想合焦位置Ｉ［１］を様々に変化させながら）行う。結果、Ｍ通りのフォーカスレンズ位置（フォーカスピーク位置）ＦＰ１〜ＦＰＭに対して個別に補正量ｄ１〜ｄｎが求められ、計（Ｍ×ｎ）個の補正量が補正データ保持部２１に保持される（Ｍは２以上に整数）。即ち、理想合焦位置Ｉ［１］が位置ＦＰｉである状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎが補正量ｄ１［ＦＰｉ］〜ｄｎ［ＦＰｉ］として補正データ保持部２１に保持される（ここで、ｉは１以上且つＭ以下の整数）。位置ＦＰ１〜ＦＰＭは互いに異なる位置である。ｄ１［ＦＰ１］〜ｄ１［ＦＰＭ］はゼロである。
【００８２】
図１１のステップＳ１９又はＳ２３において、フォーカスレンズ位置が位置ＦＰｉであって且つ対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｊである場合（ステップＳ２３においてはＦＴ＝ｆｎ）、フォーカス制御部２３は、補正量ｄｊ［ＦＰｉ］を補正データから取得して補正量ｄｊ［ＦＰｉ］を用いてフォーカスレンズ位置を補正すればよい。上述の説明から明らかであるが、ステップＳ１９又はＳ２３におけるフォーカスレンズ位置は、ステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）と一致する。
【００８３】
＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。第１実施例で述べた内容と重複するが、図１１の動作において対象撮影モードが特定の撮影モード（例えば、風景モード）である場合、レンズ位置補正に使用される補正量が補正量ｄｎに決定される（ステップＳ１５及びＳ２３）。従って、レンズ位置補正に使用される補正量は対象撮影モードに依存する、と言える。
【００８４】
第２〜第４実施例で述べた内容を組み合わせて第１実施例に適用することができ、この場合、フォーカス制御部２３は、レンズ位置補正に用いる補正量を、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時におけるズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置に依存させると共に、ステップＳ１５の処理実行時における対象撮影モードに依存させることになるが、レンズ位置補正に用いる補正量を、ズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置及び対象撮影モードの内の１つのみ又は２つのみに依存させるようにしてもよい。
【００８５】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１及び注釈２を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００８６】
［注釈１］
図１の撮像装置１を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いて撮像装置１を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。
【００８７】
［注釈２］
例えば、以下のように考えることができる。図１のフォーカスピーク解析部２０は、間引き画像に基づき、被写体像を撮像素子３３上で結像させるためのフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）として特定する合焦レンズ位置特定部として機能しうる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 撮像装置
１１ 撮像部
１８ 読出制御部
１９ 撮影モード選択部
２０ フォーカスピーク解析部
２１ 補正データ保持部
２２ 空間周波数解析部
２３ フォーカス制御部
３０ ズームレンズ
３１ フォーカスレンズ
３２ 絞り
３３ 撮像素子
３５ 光学系
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置において、設計上、低周波から高周波までの全域に対してレンズの球面収差を良好に除去することは難しいことが多く、低コストレンズの採用や光学ズームの高倍率化は、その除去の困難性に拍車をかける。
【０００３】
一方、撮像素子の高解像度化が進んでいる。撮像素子の受光画素からの画像信号を全て読み出すことで、即ち全画素読み出しモードで撮像素子から画像信号を読み出すことで、高解像度の被写体画像を取得することができる。但し、全画素読み出しモードにおける読み出しは、相応の時間を要すると共に電力消費も大きい。そこで、オートフォーカスの実行時には、画像信号を間引いて読み出す間引き読み出しモードが利用されることも多い。
【０００４】
間引き読み出しによって得た間引き画像には、比較的高域の空間周波数成分が欠落しているため、間引き画像に基づくオートフォーカス制御は、比較的低域の空間周波数成分に基づいて成されることになる。つまり、比較的低域の像へのピント合わせを最適化するフォーカスレンズ位置が合焦レンズ位置として検出される。この検出後、ユーザのシャッタ操作に従い全画素読み出しモードにて目標画像を撮影することができるが、この撮影を、間引き画像に基づく合焦レンズ位置にフォーカスレンズ位置を配置した状態で行うと、比較的高域の空間周波数成分が目標画像において良好に再現されないことがある。比較的低域の像にとって最適なフォーカスレンズ位置と、比較的高域の像にとって最適なフォーカスレンズ位置は、上述の球面収差の影響から、互いに異なりうるからである（尚、この内容については、後に詳説される）。
【０００５】
例えば、撮像素子上で高域の空間周波数成分を有する遠方の草木などを被写体に含めた場合、間引き画像には該高域の空間周波数成分が欠落しているため、間引き画像に基づくオートフォーカス制御では、草木の高域周波数成分を無視した合焦レンズ位置が検出される。この後、合焦レンズ位置にフォーカスレンズを配置した状態で、目標画像を取得するべく全画素読み出しを行っても、合焦レンズ位置が高域の空間周波数成分にとって最適でないため、得られた目標画像では、草木の微細なエッジが再現できないことがある。
【０００６】
尚、ユーザ指示に基づくフォーカスレンズ位置に関する情報を記憶しておき、記憶情報を後に利用できるようにしておくことで、ユーザが所望するフォーカス位置を容易に再現しようとする方法も提案されている（下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−４８３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
間引き読み出しの利用によりオートフォーカスの高速化及び低消費電力化が得られた場合においても、被写体の空間周波数成分の良好なる再現が求められることは言うまでも無い。
【０００９】
そこで本発明は、フォーカス制御の高速化と適正化の共存に寄与する撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る撮像装置は、フォーカスレンズを含む光学系と、前記光学系を介して入射した被写体像を光電変換して画像信号を生成する複数の受光画素から成る撮像素子と、前記画像信号を間引き読み出しする読出制御部と、前記間引き読み出しによって得られた間引き画像に基づき、前記被写体像を前記撮像素子上で結像させるための前記フォーカスレンズの位置を第１合焦レンズ位置として特定する合焦レンズ位置特定部を有するフォーカス制御部と、前記フォーカス制御部の制御の下、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動部と、を備えた撮像装置において、前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分に基づき前記第１合焦レンズ位置を補正し、補正後の第１合焦レンズ位置である第２合焦レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させることを特徴とする。
【００１１】
間引き読み出しの利用によりフォーカス制御の高速化及び低消費電力化を図ることができる。この際、間引き画像に基づくフォーカスレンズ位置（第１合焦レンズ位置）を被写体像の空間周波数成分に基づき補正することで、実際の被写体像の空間周波数成分に適応したフォーカス制御（即ち例えば、実際の被写体像の空間周波数成分にとって最適なピント合わせ）を実現することができる
【００１２】
具体的は例えば、前記読出制御部は、前記複数の受光画素の全てから前記画像信号を読み出す全画素読み出しと、前記間引き読み出しと、を切り替えて実行し、当該撮像装置は、前記全画素読み出しによって得られた全画素画像に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める空間周波数解析部を更に有していてもよい。
【００１３】
全画素画像を利用することで被写体像の空間周波数成分を正確に求めることができる。
【００１４】
また例えば、当該撮像装置は、前記光学系の特性に応じた補正データを保持する補正データ保持部を更に備え、前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分と前記補正データとに基づき、前記第１合焦レンズ位置に対する補正量を決定してもよい。
【００１５】
より具体的には例えば、前記補正データは、前記フォーカスレンズの位置と前記光学系の変調伝達関数との関係に基づき設定されてもよい。
【００１６】
このような補正データを利用することにより、光学系の特性に応じた適切な補正量を決定することができる。
【００１７】
また例えば、前記光学系は、前記撮像素子による撮影画角を調整するためのズームレンズを更に含み、前記補正量は、前記ズームレンズの位置又は前記第１合焦レンズ位置に依存しうる。
【００１８】
また例えば、当該撮像装置は、複数の撮影モードの中から対象撮影モードを選択する撮影モード選択部を更に備え、前記補正量は、前記対象撮影モードに依存しうる。
【００１９】
これらにより、ズームレンズの位置、第１合焦レンズ位置又は対象撮影モードに応じた適切な補正量を決定することができる。
【００２０】
また例えば、前記合焦レンズ位置特定部は、前記間引き画像に対して所定の評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記第１合焦レンズ位置を求め、前記空間周波数解析部は、前記全画素画像に対して前記評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求めてもよい。
【００２１】
また例えば、当該撮像装置は、前記全画素画像の一部である部分領域を指定する操作を受ける操作部を更に備え、前記フォーカス制御部は、前記部分画領域の画像信号の空間周波数成分を前記被写体像の空間周波数成分として用いて前記第１合焦レンズ位置を補正してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フォーカス制御の高速化と適正化の共存に寄与する撮像装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像装置の概略全体ブロック図である。
【図２】図１の撮像部の内部構成図である。
【図３】全画素読み出しによって得られる全画素画像と、間引き読み出しによって得られる間引き画像と、を示す図である。
【図４】ｐ枚のＡＦ評価画像を示す図（ａ）と、１枚のＡＦ評価画像が複数の小領域に分割される様子を示す図（ｂ）と、ＡＦ評価画像内にＡＦ評価領域が設定される様子を示す図（ｃ）である。
【図５】本発明の実施形態に係る高域評価部の内部ブロック図である。
【図６】フォーカスレンズ位置とＡＦ評価値との関係を示す図である。
【図７】ＭＴＦ（modulation transfer function）のフォーカスレンズ位置依存性を示す図である。
【図８】或る１つの空間周波数におけるＭＴＦ値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図９】様々な空間周波数におけるＭＴＦ値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図１０】図１の補正データ保持部に保持される補正データを示す図である。
【図１１】本発明の第１実施例に係る撮像装置の動作フローチャートである。
【図１２】本発明の第１実施例に係る全画素画像を示す図である。
【図１３】図１２の全画素画像が複数の小領域に分割される様子を示す図である。
【図１４】小領域ごとに領域評価値及び推定空間周波数が対応付けられる様子を示す図である。
【図１５】或る１つの小領域における、領域評価値及び推定空間周波数間の関係を示す図である。
【図１６】空間方向における推定空間周波数の分布を示す図である。
【図１７】本発明の第２実施例に係る補正データを示す図である。
【図１８】本発明の第３実施例に係る補正データを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態の例を、図面を参照して具体的に説明する。参照される各図において、同一の部分には同一の符号を付し、同一の部分に関する重複する説明を原則として省略する。尚、本明細書では、記述の簡略化上、情報、物理量、状態量又は部材等を参照する記号又は符号を記すことによって該記号又は符号に対応する情報、物理量、状態量又は部材等の名称を省略又は略記することがある。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置１の概略全体ブロック図である。撮像装置１は、静止画像及び動画像を撮影及び記録可能なデジタルビデオカメラである。但し、撮像装置１は、静止画像のみを撮影及び記録可能なデジタルスチルカメラであっても良い。撮像装置１は、携帯電話機などの携帯端末に搭載されるものであっても良い。
【００２６】
撮像装置１は、撮像部１１と、ＡＦＥ（Analog Front End）１２と、主制御部１３と、内部メモリ１４と、表示画面（表示部）１５と、記録媒体１６と、操作部１７と、読み出し制御部１８と、撮影モード選択部１９と、フォーカスピーク解析部２０と、補正データ保持部２１と、空間周波数解析部２２と、フォーカス制御部２３と、を備えている。図１では、フォーカス制御部２３内にフォーカスピーク解析部２０が設けられているが、フォーカスピーク解析部２０は、フォーカス制御部２３の外に設けられていても良い。尚、本明細書において、表示とは表示画面１５における表示を指す。
【００２７】
図２は、撮像部１１の内部構成図である。撮像部１１は、ズームレンズ３０及びフォーカスレンズ３１を含む複数枚のレンズから成る光学系３５と、絞り３２と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどから成る撮像素子（固体撮像素子）３３と、光学系３５や絞り３２を駆動制御するためのドライバ３４と、を有している。撮像素子３３は、光学系３５及び絞り３２を介して入射した撮影領域内の被写体の光学像を光電変換し、該光電変換により得られた電気信号である画像信号を出力する。撮影領域とは、撮像装置１の撮影領域（視野）を指す。ＡＦＥ１２は、撮像部１１の出力信号である撮像素子３３の出力信号のデジタル化及び増幅を行ってデジタル化及び増幅後の撮像素子３３の出力信号を出力する。
【００２８】
ドライバ３４は、レンズ駆動部としての機能を備え、主制御部１３からのズームレンズ駆動制御信号に従う位置にズームレンズ３０を移動させると共に、主制御部１３からのフォーカスレンズ駆動制御信号に従う位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。フォーカス制御部２３にてフォーカスレンズ駆動制御信号を生成することができる。更に、ドライバ３４は、主制御部１３からの絞り駆動制御信号に従って絞り３２の開度を調整する。以下、光学系３５内におけるズームレンズ３０の位置及びフォーカスレンズ３１の位置を、夫々、ズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置とも呼ぶ。ズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置を検出する位置センサ（不図示）を撮像部１１に設けておき、位置センサの検出結果を主制御部１３に伝達するようにしてもよい。
【００２９】
主制御部１３は、ＡＦＥ１２の出力信号に対して必要な信号処理を施す。また、主制御部１３は、撮像装置１内の各部位の動作を統括的に制御する。内部メモリ１４は、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等にて形成され、撮像装置１内で生成された各種信号（データ）を一時的に記憶する。表示画面１５は、液晶ディスプレイパネル等から成り、主制御部１３による制御の下、撮影画像や記録媒体１６に記録されている画像などを表示する。記録媒体１６は、カード状半導体メモリや磁気ディスク等の不揮発性メモリであり、主制御部１３による制御の下、撮影画像等を記録する。撮影画像とは、撮像素子３３の出力信号に基づく画像である。
【００３０】
操作部１７は、複数のボタンを備え、ユーザからの各種操作を受け付ける。タッチパネルを用いて操作部１７を形成してもよい。操作部１７に対するユーザの操作内容は、主制御部１３に伝達され、主制御部１３の制御の下、撮像装置１内の各部位は操作内容に応じた動作を行う。
【００３１】
撮像素子３３の出力信号は、読出制御部１８による読出制御の下で撮像素子３３から読み出され、ＡＦＥ１２を介して主制御部１３に送出される。撮像素子３３は、光学系３５及び絞り３２を介して入射した被写体像（被写体の光学像）の光電変換を行う複数の受光画素を備え、各受光画素は、自身に入射した光の強度に応じた信号値を有する受光画素信号を光電変換によって生成する。
【００３２】
撮像素子３３から受光画素信号を読み出すモードとして、撮像素子３３の有効画素領域内に位置する全ての受光画素からの受光画素信号を個別に読み出す全画素読み出しモードと、幾つかの受光画素信号を間引いて読み出す間引き読み出しモードと、がある。全画素読み出しモードにおける読み出し及び間引き読み出しモードにおける読み出しを、夫々、全画素読み出し及び間引き読み出しとも言う。読み出し制御部１８は、全画素読み出し及び間引き読み出しを切り替え実行することができる。
【００３３】
全画素読み出しモードにて撮像素子３３から受光画素信号を読み出す場合、撮像素子３３の有効画素領域内に位置する全ての受光画素からの受光画素信号が個別にＡＦＥ１２を介して主制御部１３に与えられる。間引き読み出しモードにて撮像素子３３から受光画素信号を読み出す場合、幾つかの受光画素信号が間引かれる。即ち、撮像素子３３の有効画素領域内の全受光画素の内、一部の受光画素についての受光画素信号のみが撮像素子３３からＡＦＥ１２を介して主制御部１３に与えられる。尚、以下では、説明の簡略化上、特に必要の無い限りＡＦＥ１２の存在を無視する。
【００３４】
従って例えば、撮像素子３３の有効画素領域が（Ｘ×Ｙ）個の受光画素から成る場合、全画素読み出しを用いれば、１フレーム当たり（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号が主制御部１３に与えられる一方、間引き読み出しを用いれば、１フレーム当たり（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号が主制御部１３に与えられる。Ｘ、Ｙ、Ｘ’及びＹ’は２以上の整数であり、Ｘ＞Ｘ’且つＹ＞Ｙ’である。全画素読み出しを用いて得た（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号から成る二次元画像を、全画素画像と呼ぶ（図３（ａ）参照）。間引き読み出しを用いて得た（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号から成る二次元画像を、間引き画像と呼ぶ（図３（ｂ）参照）。全画素画像は、（Ｘ×Ｙ）個の受光画素信号に基づく信号を有する（Ｘ×Ｙ）個の画素から成り、間引き画像は、（Ｘ’×Ｙ’）個の受光画素信号に基づく信号を有する（Ｘ’×Ｙ’）個の画素から成る。例えば、間引き読み出しモードにおいて、４つの受光画素信号の内の３つを間引く場合、Ｘ’＝Ｘ／２且つＹ’＝Ｙ／２である。共通の撮影条件下において、間引き画像の解像度は全画素画像のそれよりも低いが、間引き画像及び全画素画像の画角は同じである。
【００３５】
全画素画像も間引き画像も撮像素子３３の出力信号に基づく撮影画像の一種である。撮影画像を表す信号を画像信号と呼ぶ。受光画素信号も、画像信号の一種である。
【００３６】
撮影モード選択部１９は、予め設定された複数の撮影モードの中から１つの撮影モードを対象撮影モードとして選択する。撮影モード選択部１９は、全画素読みだし又は間引き読み出しによって得られた画像信号に基づき対象撮影モードの選択を行うことができる。この場合、撮影モード選択部１９は、任意の撮影画像に対してシーン判定処理を実行することで撮像装置１における撮影シーンを判定し、判定した撮影シーンに適した撮影モードを対象撮影モードとして選択することができる。任意の撮影画像に対するシーン判定処理は、当該撮影画像からの画像特徴量の抽出、当該撮影画像の被写体の種類の検出、当該撮影画像に現れる各被写体の被写体距離、当該撮影画像の色相の分析、当該撮影画像の撮影時における光源状態の推定等を用いて実行され、その判定に公知の任意の方法（例えば、特開２００８−１１２８９号公報又は特開２００９−７１６６６号公報に記載の方法）を用いることができる。或る被写体の被写体距離とは、当該被写体と撮像装置１との間の、実空間上における距離を指す。
【００３７】
撮像装置１は、対象撮影モードに規定された撮影条件にて任意の撮影画像を取得することができる。撮影条件には、撮影画像の取得時におけるシャッタスピード（即ち、撮影画像の画像信号を撮像素子３３から得るための、撮像素子３３の露光期間の長さ）、撮影画像の取得時における絞り値、撮影画像の取得時におけるＩＳＯ感度（即ち、ＡＦＥ１２における信号増幅の増幅度）、撮影画像の画像信号に対して行われるべき画像処理の内容などが含まれる。各々の撮影モードは撮影条件を規定する。撮影モード選択部１９に予め設定された複数の撮影モードには、互いに撮影条件が異なる２以上の撮影モードが含まれ、例えば、人物の撮影に適したポートレートモード、風景の撮影に適した風景モード、花の撮影に適した花モード、動物の撮影に適した動物モード、夜景の撮影に適した夜景モードなどが含まれうる。
【００３８】
フォーカスピーク解析部２０は、ｐ枚の撮影画像であるｐ枚のＡＦ評価画像に基づき、被写体像を撮像素子３３上で結像させるためのフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）として特定する。ｐは２以上の整数である。フォーカスピーク位置を求める際、撮像装置１は、ドライバ３４を利用して、フォーカスレンズ３１の可動範囲内でフォーカスレンズ位置を光軸方向に沿って所定量ずつ移動させながら、順次、第１〜第ｐのＡＦ評価画像を撮影する（図４（ａ））。フォーカスピーク解析部２０において、図４（ｂ）に示す如く、各々のＡＦ評価画像の全体画像領域が複数の小領域に分割される。図４（ｂ）では、１枚のＡＦ評価画像に設定される小領域の個数が（４×４）になっているが、その個数は任意である。
【００３９】
撮像装置１内に（例えばフォーカスピーク解析部２０内に）、図５に示す高域評価部６０を設けておくことができる。高域評価部６０は、抽出部６１、ＨＰＦ（ハイパスフィルタ）６２及び積算部６３を備える。高域評価部６０では、ＡＦ評価画像ごとに且つ小領域ごとに領域評価値を算出する。
【００４０】
抽出部６１には、ＡＦ評価画像の画像信号が入力される。抽出部６１は、入力された画像信号の中から輝度信号を抽出する。ＨＰＦ６２は、抽出部６１によって抽出された輝度信号中から高周波成分を抽出する。ＨＰＦ６２にて抽出される高周波成分は、比較的高い周波数を有する特定の空間周波数成分である。特定の空間周波数成分は、所定範囲内の周波数を有する空間周波数成分であるとも言え、所定周波数以上の周波数を有する空間周波数成分であるとも言える。例えば、ＨＰＦ６２を所定のフィルタサイズを有するラプラシアンフィルタにて形成し、そのラプラシアンフィルタをＡＦ評価画像の各画素に作用させる空間フィルタリングを行う。そうすると、ＨＰＦ６２からは、そのラプラシアンフィルタのフィルタ特性に応じた出力値が順次得られる。積算部６３は、ＨＰＦ６２によって抽出された高周波成分の大きさ（即ち、ＨＰＦ６２の出力値の絶対値）を積算する。１枚のＡＦ評価画像に対し、この積算は小領域ごとに行われ、或る小領域内における高周波成分の大きさの積算値を、その小領域の領域評価値とする。高域評価部６０は、小領域ごとに領域評価値を求める演算処理をＡＦ評価画像ごとに行う。
【００４１】
フォーカスピーク解析部２０は、１枚のＡＦ評価画像に対して求められた複数の領域評価値の内、ＡＦ評価領域に属する小領域の領域評価値を抽出し、抽出した領域評価値を平均化又は加重平均化することでＡＦ評価値を求める。ＡＦ評価領域は、ＡＦ評価画像の全体であっても良いし、図４（ｃ）に示す如くＡＦ評価画像の一部であっても良い。領域評価値及びＡＦ評価値を求める処理をＡＦ評価処理と呼ぶ。フォーカスピーク解析部２０は、ＡＦ評価処理をＡＦ評価画像ごとに行い、これによって第１〜第ｐのＡＦ評価画像に対応する第１〜第ｐのＡＦ評価値を求める。第１〜第ｐのＡＦ評価画像の撮影時におけるフォーカスレンズ位置を横軸にとって、フォーカスレンズ位置とＡＦ評価値との関係をグラフ化すると図６が得られる。フォーカスピーク解析部２０は、第１〜第ｐのＡＦ評価値の内、最大のＡＦ評価値を特定し、最大のＡＦ評価値に対応するフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として特定する（即ち、ＡＦ評価値を最大化させるフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として特定する）。
【００４２】
補正データ保持部２１は、予め設定された補正データを保持する。補正データを、実験を介して求めることができる或いは光学系３５の設計値から求めることができる。図７〜図９を参照し、実験を介して補正データを求める方法を説明する。
【００４３】
フォーカスレンズ３１は、光学系３５内に設定された至近端から無限遠端までの可動範囲内で移動可能である。フォーカスレンズ３１の可動範囲内に、互いに異なる複数の位置ＦＬＰ［１］〜ＦＬＰ［ｍ］を設定する（ｍは２以上の整数）。ここでは、変数ｉが小さいほど位置ＦＬＰ［ｉ］が至近端に近く、変数ｉが大きいほど位置ＦＬＰ［ｉ］が無限遠端に近いものとする。撮像装置１の撮影領域内に、空間周波数ｆ１〜ｆｎの成分を含む基本パターンを配置し（ｎは２以上の整数）、フォーカスレンズ位置を位置ＦＬＰ［１］から、ＦＬＰ［２］、ＦＬＰ［３］、・・・へと次々と変化させながら、変化のたびに、撮像装置１に全画素読み出しモードにて全画素画像を取得させる。そして、全画素画像の画像信号を解析することにより撮像素子３３の変調伝達関数（modulation transfer function；以下、ＭＴＦともいう）を求める。実空間上における基本パターンのコントラストは、ｆ１〜ｆｎ間で互いに同じであり、それを１にて正規化する。フォーカスレンズ位置を位置ＦＬＰ［ｉ］に配置したときに求められたＭＴＦを、特にＭＴＦ［ｉ］にて表す。ｆｎは、撮像素子３３のナイキスト周波数であり、任意の整数ｉに対して“ｆｉ＜ｆｉ＋１”が成立する。
【００４４】
任意の空間周波数ｆｊに注目した場合（ｊは整数）、全画素画像にて観測されるコントラストは、フォーカスレンズ位置に依存する（図７参照）。任意の空間周波数ｆｊに関し、全画素画像にて観測されるコントラストのフォーカスレンズ位置依存性を、図８に示す。全画素画像にて観測されるコントラストは、変調伝達関数がとる値に相当するため、それをＭＴＦ値とも呼ぶ。
【００４５】
更に、全画素画像にて観測されるコントラストのフォーカスレンズ位置依存性の内、空間周波数ｆｊについてのそれを、記号３１０［ｊ］にて表す。図９に、フォーカスレンズ位置依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］を１つのグラフにまとめて示す。任意の空間周波数ｆｊに関し、ＭＴＦ値は、フォーカスレンズ位置が或る位置（以下、理想合焦位置と呼ぶ）と一致する場合に最大となり、フォーカスレンズ位置が理想合焦位置からずれるにつれて減少する。但し、フォーカスレンズ位置が理想合焦位置からずれることによるＭＴＦ値の減少は、空間周波数ｆｊが高いほど急峻である。空間周波数ｆｊについての理想合焦位置を記号Ｉ［ｊ］にて表す。
【００４６】
変数ｉ及びｊが互いに異なる整数である場合、理想合焦位置Ｉ［ｉ］及びＩ［ｊ］は互いに異なりうる。特に低コストレンズを光学系３５に採用した場合、設計上、低周波から高周波までの全域に対してレンズの球面収差を良好に除去することが困難であり、理想合焦位置は空間周波数に依存して変化するようになる。本実施形態では、理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］が互いに異なっているものとする。更に、任意の整数ｉに対して、理想合焦位置Ｉ［ｉ］は理想合焦位置Ｉ［ｉ＋１］よりも至近端に近いものとする（但し、光学系３５のレンズによっては、理想合焦位置Ｉ［ｉ］は理想合焦位置Ｉ［ｉ＋１］よりも無限遠端に近い場合もある）。
【００４７】
理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差を記号ｄｊにて表す。図１０は、補正データ保持部２１に保持される補正データを表にして示したものである。補正データは、補正量ｄ１〜ｄｎを含み、補正量ｄｊは空間周波数ｆｊに対応付けられている。理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［１］間の差は当然ゼロであるため、補正量ｄ１はゼロである。補正データは、光学系３５の特性に依存するデータであり、上述の如く、フォーカスレンズ位置と光学系３５の変調伝達関数との関係に基づき設定される。
【００４８】
尚、上述の説明では、空間周波数ｆ１〜ｆｎの成分を含む基本パターンを用いて、依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］の全てを求めるようにしているが、空間周波数ｆ１の成分のみを含む第１基本パターン、空間周波数ｆ２の成分のみを含む第２基本パターン、・・・、空間周波数ｆｎの成分のみを含む第ｎ基本パターンを個別に用いることで、依存性３１０［１］〜３１０［ｎ］を個別に求めるようにしてもよい。
【００４９】
例えば、空間周波数ｆ１及びｆｎの成分を含む被写体を間引き読み出しを用いて撮影した場合、間引き画像の画像信号には空間周波数ｆｎの成分が欠落している。従って、オートフォーカス制御の高速化等を狙って、フォーカスピーク解析部２０が間引き画像の画像信号に基づきフォーカスピーク位置を求めた場合、位置Ｉ［１］がフォーカスピーク位置として求められることになる。このフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を配置した状態で目標画像を取得するべく全画素読み出しを行うと、目標画像としての全画素画像での空間周波数ｆｎの成分は随分と小さくなる。位置Ｉ［１］は、空間周波数ｆｎのコントラスト再現にとって最適ではないからである（図９参照）。そこで、間引き画像に基づき位置Ｉ［１］がフォーカスピーク位置として求められた後、図１のフォーカス制御部２３は、被写体像の空間周波数ｆｎの成分に対応する補正量ｄｎを補正データ保持部２１から読み出し、フォーカスピーク位置を補正量ｄｎだけ無限遠端方向に移動させた位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。この移動後、目標画像としての全画素画像を撮影するようにすれば、高域まで高い再現性を有する目標画像を取得することができる。低域側の空間周波数ｆ１の成分に関しては、フォーカスレンズ位置の変化に伴うＭＴＦ値の変化が緩やかであるため（図９参照）、フォーカスピーク位置を補正量ｄｎだけ無限遠端方向に移動させたとしても高い再現性を維持できる。補正量の決定に利用すべく、図１の空間周波数解析部２２は、被写体像が有する空間周波数成分を解析する（詳細は後述）。
【００５０】
以下、上述の構成を基本とする撮像装置１の動作等の更なる具体例を、第１〜第４実施例として説明する。矛盾なき限り、第１〜第４実施例の内、或る実施例に記載した事項を他の実施例に適用することもできる。
【００５１】
＜＜第１実施例＞＞
第１実施例を説明する。図１１は、第１実施例に係る撮像装置１の動作手順を表すフローチャートである。図１１に沿って、撮像装置１の動作手順を説明する。
【００５２】
撮像装置１に電源が投入されることによって撮像装置１が起動すると、まずステップＳ１１において、読出制御部１８は受光画素信号の読み出しモードを間引き読み出しモードに設定する。その後、フォーカス制御部２３は、間引き画像を利用したコンティニュアスＡＦ制御を実行開始する。コンティニュアスＡＦ制御は、ステップＳ１２及びＳ１３の処理（更にはステップＳ１４〜Ｓ２０及びＳ２３の処理も含みうる）を繰り返すことで実現され、後述のシャッタ操作（ステップＳ２１参照）が成されるまで継続実行される。間引き画像を利用したコンティニュアスＡＦ制御では、所定のフレーム周期にて順次撮影される間引き画像に基づき、フォーカスピーク解析部２０が間引き画像のＡＦ評価値を順次算出し、ＡＦ評価値が最大化されるように所謂山登り法などを用いて、フォーカス制御部２３がフォーカスレンズ位置を制御する。
【００５３】
即ち、ステップＳ１２において、フォーカスピーク解析部２０が、順次撮影される間引き画像をＡＦ評価画像として捉えた上で、ＡＦ評価値を最大化させるフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置として求める。続くステップＳ１３において、フォーカス制御部２３が、ドライバ３４を用いてフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を移動させる。フォーカスピーク位置は刻々と変化しうる。従って、コンティニュアスＡＦ制御では、フォーカスピーク位置の変化に伴って、フォーカス制御部２３が、継続的にフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置に追従させる。
【００５４】
順次撮影される間引き画像は、スルー画像として表示画面１５に表示される。間引き読み出しにおける間引き量は、例えば、受光画素信号の読み出し速度、スルー画像に必要な画質、コンティニュアスＡＦ制御の特性などを考慮して設定される。間引き画像には、比較的低域の空間周波数成分（少なくとも空間周波数ｆ１の成分を含む）は残存しているが、比較的高域の空間周波数成分（少なくとも空間周波数ｆｎを含む）は欠落している。間引き画像をＡＦ評価画像として用いたＡＦ評価処理において、少なくとも空間周波数ｆ１の成分がＡＦ評価値に反映されるように、少なくとも空間周波数ｆ１をＨＰＦ６２（図５参照）の通過帯域に含めておくべきである。
【００５５】
ステップＳ１３にて移動せしめられたフォーカスレンズ３１の位置は、後述のステップＳ１９又はＳ２３にて補正されうる。この補正をレンズ位置補正と呼ぶ。補正量とも呼ばれる、理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差ｄｊは、ズームレンズ３０がテレ端側に位置していた方が小さくなるため、ズームレンズ位置によってはレンズ位置補正が不要になる場合もある。ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、フォーカス制御部２３が、現在のズームレンズ位置に基づきレンズ位置補正が必要であるか否かを判断する。ズームレンズ３０は、撮像素子３３の撮影画角（即ち撮影画像の画角）を調整するためのレンズであり、テレ端からワイド端までの可動範囲内において移動可能である。ズームレンズ位置がテレ端に近いほど撮影画角は小さくなり（従って光学ズーム倍率が大きくなり）、ズームレンズ位置がワイド端に近いほど撮影画角は大きくなる（従って光学ズーム倍率が小さくなる）。フォーカス制御部２３は、例えば、ズームレンズ位置がズームレンズ３０の可動範囲内の所定位置よりもテレ端に近ければレンズ位置補正が不要であると判断し、そうでなければレンズ位置補正が必要であると判断する。
【００５６】
ステップＳ１４において、レンズ位置補正が不要と判断した場合には、後述のステップＳ１５〜Ｓ２０の処理を行うことなくステップＳ１４からステップＳ２１へ直接移行する。一方、ステップＳ１４において、レンズ位置補正が必要と判断した場合には、ステップＳ１４からステップＳ１５への遷移が発生する。撮像装置１の起動後、図１の撮影モード選択部１９は、間引き画像の画像信号に基づき対象撮影モードの選択を行っている。尚、ユーザが操作部１７に対して所定操作を行うことで対象撮影モードを指定することもできる。
【００５７】
ステップＳ１５において、フォーカス制御部２３は、選択又は指定された対象撮影モードが特定の撮影モードであるか否かを判断する。対象撮影モードが特定の撮影モードでない場合にはステップＳ１５からステップＳ１６への遷移が発生してステップＳ１６〜Ｓ２１の処理が順次実行される。特定の撮影モードの意義、及び、対象撮影モードが特定の撮影モードである場合の処理内容については後述する。
【００５８】
ステップＳ１６において、読出制御部１８は、受光画素信号の読み出しモードを全画素読み出しモードに設定し、その設定後の撮像素子３３の出力信号から全画素画像が取得される。図１２に、ここで取得される全画素画像の例である全画素画像３３０を示す。ステップＳ１６に続くステップＳ１７において、空間周波数解析部２２は、全画素画像３３０に基づき被写体像が有する空間周波数成分（全画素画像３３０が有する空間周波数成分）を解析し、これによって被写体像が有する空間周波数成分の分布を算出する。
【００５９】
図１３を参照して、この分布の算出方法を説明する。図４（ｂ）に示す如くＡＦ評価画像の全体画像領域を複数の小領域に分割したのと同様に、空間周波数解析部２２は、図１３に示す如く全画素画像３３０の全体画像領域を複数の小領域に分割する。ここでは、全画素画像３３０が（４×４）個の小領域に分割されるものとする（勿論、小領域の個数は（４×４）以外でも良い）。そして、全画素画像３３０における（４×４）個の小領域を記号ＤＲ［１，１］〜ＤＲ［４，４］にて表す（図１４も参照）。
【００６０】
空間周波数解析部２２は、図５の高域評価部６０に対し、全画素画像３３０の小領域ごとに、小領域内の画像信号を入力することで領域評価値を求める。小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］に対して求められた領域評価値を記号ＥＶ［ｉ，ｊ］にて表す（図１４参照）。図６に示す如くＡＦ評価値はフォーカスレンズ位置に依存して変化し、同様に、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］もフォーカスレンズ位置に依存して変化する。但し、全画素画像３３０はフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置に配置した状態で取得されたものであるため（ステップＳ１３参照）、全画素画像３３０の小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］に対して求められた領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］は、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］の領域評価値がとり得る最大値と一致する或いは略一致するとみなすことができる。一方で、高域評価部６０の演算アルゴリズムから理解されるように、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］内の被写体像が含む空間周波数が高いほど領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］は増大する。故に、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］から、小領域ＤＲ［ｉ，ｊ］内の被写体像の空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］を推定することが可能である（図１４参照）。
【００６１】
実際には、図１５に示すような、領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］及び空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］間の関係を規定するテーブルデータ又は数式を空間周波数解析部２２に与えておき、空間周波数解析部２２が、そのテーブルデータ又は数式を用いて、全画素画像３３０の小領域ごとに領域評価値ＥＶ［ｉ，ｊ］から空間周波数Ｆ［ｉ，ｊ］を求める。結果、全画素画像３３０に対して、図１６に示すような、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］を空間方向に書き並べた空間周波数分布３５０が求まる。空間周波数分布３５０は、図１１のステップＳ１７にて求められるべき、全画素画像３３０に基づく被写体像の空間周波数成分の分布に相当する。
【００６２】
ステップＳ１７に続くステップＳ１８において、空間周波数解析部２２は、空間周波数分布３５０に対して重み付け平均等を適用することで対象空間周波数ＦＴを決定する。具体的には、空間周波数解析部２２は、下記式（１）に従って対象空間周波数ＦＴを求めることができる。
【００６３】
【数１】
【００６４】
空間周波数解析部２２は、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の値を様々な重み付けアルゴリズムに従って決定することができる。重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の全て又は一部は互いに同じ値を有していても良いし、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の全て又は一部は互いに異なる値を有していても良い。
単純には例えば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の値を予め定めておくことができる。この際、全画素画像３３０の中央付近の領域に対応する重み付け係数（例えば、ｋ［２，２］、ｋ［２，３］、ｋ［３，２］及びｋ［３，３］）に正の第１の値を代入し、それ以外の重み付け係数に第１の値よりも小さな第２の値を代入するようにしても良い。
或いは例えば、人物の顔が存在している領域に対応する重み付け係数を、他の重み付け係数よりも大きくしてもよい。
【００６５】
更に或いは例えば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の内、ユーザ注目領域に対する重み付け係数にのみ正の値を与え、それ以外の重み付け係数にゼロを代入するようにしてもよい。ユーザは、操作部１７に対する所定操作により、全画素画像３３０の全体画像領域の内の一部の領域（部分領域）を、ユーザ注目領域に指定することができる。例えば、小領域ＤＲ［１，１］〜ＤＲ［４，４］の内、小領域ＤＲ［１，１］及びＤＲ［１，２］のみを含む領域がユーザ注目領域に指定されたのならば、重み付け係数ｋ［１，１］〜ｋ［４，４］の内、重み付け係数ｋ［１，１］及びｋ［１，２］のみに正の値（例えば１）が設定され且つ他の重み付け係数の全てにゼロが設定される。この際、操作部１７に対する所定操作により、ユーザが、重み付け係数ｋ［１，１］及びｋ［１，２］の値を個別に指定できるようにしておいてもよい。
【００６６】
更に或いは例えば、空間周波数解析部２２は、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］の内の、最大の空間周波数を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい（即ち、最大の空間周波数に対応する重み付け係数にのみ１を設定し、他の重み付け係数にゼロを設定しても良い）。
更に或いは例えば、空間周波数解析部２２は、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］のヒストグラムにおいて、最も頻度が高い空間周波数を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい。つまり例えば、空間周波数Ｆ［１，１］〜Ｆ［４，４］の内、４つが空間周波数ｆ１であって、且つ、３つが空間周波数ｆ２であって、且つ、８つが空間周波数ｆ３であって、且つ、１つが空間周波数ｆ４である場合、最も頻度が高い空間周波数はｆ３であるため、ｆ３を対象空間周波数ＦＴに設定してもよい。
【００６７】
対象空間周波数ＦＴの成分は、被写体像に含まれる主要な又は平均的な空間周波数の成分であると言え、対象空間周波数ＦＴによって、全画素画像３３０に含まれる主要な又は平均的な空間周波数の成分が特定される。
【００６８】
対象空間周波数ＦＴが比較的高い周波数（例えばｆｎ）である場合、間引き画像に基づくフォーカスピーク位置にフォーカスレンズ３１を配置したままでは、撮像素子３３上において被写体像の高域周波数成分を十分に再現できない。そこで、ステップＳ１８に続くステップＳ１９において、フォーカス制御部２３は、対象空間周波数ＦＴに対応する補正量を補正データ保持部２１内の補正データから取得し、取得した補正量にてフォーカスレンズ位置を補正する。即ち、フォーカス制御部２３は、被写体像の空間周波数として求められた対象空間周波数ＦＴと補正データとに基づき、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置に対する補正量を決定し、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）を補正量だけずらした位置（第２合焦レンズ位置）にフォーカスレンズ３１を移動させる。尚、上述したように、フォーカスレンズ３１の移動はドライバ３４を利用して実現される。
【００６９】
従って、対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｉと一致する場合、或いは、対象空間周波数ＦＴが、空間周波数ｆ１〜ｆｎの内、空間周波数ｆｉに最も近い場合、フォーカス制御部２３は、補正データから補正量ｄｉを取得し、ステップＳ１２のフォーカスピーク位置に配置されていたフォーカスレンズ３１を補正量ｄｉだけ無限遠端方向に移動させる。ステップＳ１９に続くステップＳ２０において、フォーカス制御部２３は、ステップＳ１９にて取得した補正量ｄｉを内部メモリ１４等に一時的に記録させる。内部メモリ１４等に一時的に記録される補正量の値は、ステップＳ１１〜Ｓ２１の処理の繰り返しの中で順次更新される。
【００７０】
ステップＳ２０に続くステップＳ２１において、主制御部１３は、ステップＳ１１〜Ｓ２０の処理の実行中に所定のシャッタ操作（例えば、操作部１７に設けられた特定ボタンを押す操作）が操作部１７に成されたか否かを確認し、シャッタ操作が成されていた場合にのみステップＳ２２への移行を許可する。シャッタ操作が成されていない場合には、ステップＳ２１からステップＳ１１に戻って、上述のステップＳ１１〜Ｓ２０の処理が繰り返し実行される。
【００７１】
ステップＳ２２では、主制御部１３により目標画像が取得される。目標画像は、シャッタ操作後に、全画素読み出しモードを用いて撮影される全画素画像である。主制御部１３は、目標画像の画像信号を記録媒体１６に記録すると共に目標画像を表示画面１５に表示させる。ステップＳ１９によるレンズ位置補正後にステップＳ２２に至った場合、フォーカスレンズ位置をステップＳ１９による補正後の位置に配置した状態で目標画像が撮影される。
【００７２】
ステップＳ１５において、対象撮影モードが特定の撮影モードである場合、撮像装置１は、ステップＳ１６〜Ｓ２０の処理の代わりにステップＳ２３を実行してから、ステップＳ２１の処理を実行する。ステップＳ２３において、フォーカス制御部２３は、ナイキスト周波数ｆｎに対応する補正量ｄｎを補正データ保持部２１内の補正データから取得し、取得した補正量ｄｎにてフォーカスレンズ位置を補正する。この補正は、対象空間周波数ＦＴにナイキスト周波数ｆｎを代入した上で実行されるステップＳ１９のレンズ位置補正と等価である。ステップＳ２３におけるレンズ位置補正の実行後、ステップＳ２３からステップＳ２１に移行する。従って、ステップＳ２３によるレンズ位置補正後にステップＳ２２に至った場合、フォーカスレンズ位置をステップＳ２３による補正後の位置に配置した状態で目標画像が撮影される。
【００７３】
特定の撮影モードは、撮影モード選択部１９に予め設定された複数の撮影モードの内の一部の撮影モードであり、例えば、風景モードを含む。撮像装置１の撮影領域内に被写体距離が比較的長い被写体が多く含まれている場合、撮影モード選択部１９は、風景モードを対象撮影モードとして選択することができる。従って例えば、撮像装置１の撮影領域内に被写体距離が比較的長い被写体が多く含まれている場合には、対象撮影モードが特定の撮影モードであると判断されて、補正量ｄｎによるレンズ位置補正が成される（ステップＳ２３）。風景モードが対象撮影モードとして選択されている場合には、撮影領域内の被写体（遠方の木や草など）の被写体距離が大きいことに起因して撮像素子３３上の被写体像は比較的高い空間周波数を含むと推測されるため、補正量ｄｎによるレンズ位置補正を行うことが妥当であると考えられると共に補正量ｄｎによるレンズ位置補正によって風景における高域周波数成分を撮像素子３３上で良好に再現できると考えられる。また、ステップＳ１５からステップＳ２３への移行は、ステップＳ１７及びＳ１８の演算を省略することによる演算負荷軽減効果も奏する。
【００７４】
上述の方法によれば、間引き読み出しモードにてオートフォーカスを行うため、オートフォーカスを高速且つ低消費電力にて実現できる。間引き読み出しモードにてオートフォーカスを行うと、フォーカスレンズ位置が被写体像の空間周波数成分（高域成分でありうる）にとって最適化されないことがあるが、被写体像の空間周波数成分と補正データとに基づく補正量ｄｉにてフォーカスレンズ位置を補正することで、実際の被写体像の空間周波数成分にとって最適なピント合わせを実現することができる（被写体像が高域周波数成分を多く含む場合には、高域周波数成分に良好に適応したピント合わせを実現することができる）。
【００７５】
尚、図１１の動作において、少なくとも１回ステップＳ１０にて補正量が記録されている状態で、ユーザがシャッタ操作を成した場合にはステップＳ１４〜Ｓ１８の処理の実行を省略してもよい（この場合、記録された補正量を用いてステップＳ１９におけるレンズ位置補正が成される）。この省略によって、目標画像の撮影完了までの処理時間を短縮することができる。また、ステップＳ１２の中で、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を複数回実行し、それらの処理の複数回の実行結果から対象空間周波数ＦＴを決定しても良い。これにより、被写体像の空間周波数（対象空間周波数ＦＴ）の算出精度が向上する。
【００７６】
＜＜第２実施例＞＞
第２実施例を説明する。第２実施例並びに後述の第３及び第４実施例にて述べる事項は、第１実施例に適用される。
【００７７】
補正データを得るために基本パターンを撮像装置１の撮影領域内に配置することを上述した。上述の説明では特に議論しなかったが、ズームレンズ位置が変化すれば、理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］が変化すると共に理想合焦位置Ｉ［１］及びＩ［ｊ］間の差も変化する。故に、補正データ保持部２１に保持される補正量ｄ１〜ｄｎの夫々はズームレンズ位置の関数となるべきであり、従って補正量ｄ１〜ｄｎはズームレンズ位置に依存すると共に、図１１のステップＳ１９又はＳ２３のレンズ位置補正に使用される補正量もズームレンズ位置に依存する。つまり、フォーカス制御部２３は、ステップＳ１９又はＳ２３にて補正データから補正量を取得する際、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時のズームレンズ位置にも依存した補正量を取得する。
【００７８】
典型的には例えば、図１７に示す如く、ズームレンズ位置を位置ＺＰ１に配置した状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎを補正量ｄ１［ＺＰ１］〜ｄｎ［ＺＰ１］として補正データ保持部２１に保持させ、このような保持動作を、ズームレンズ位置を様々に変化させながら行う。結果、Ｌ通りのズームレンズ位置ＺＰ１〜ＺＰＬに対して個別に補正量ｄ１〜ｄｎが求められ、計（Ｌ×ｎ）個の補正量が補正データ保持部２１に保持される（Ｌは２以上に整数）。即ち、ズームレンズ３０を位置ＺＰｉに配置した状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎが補正量ｄ１［ＺＰｉ］〜ｄｎ［ＺＰｉ］として補正データ保持部２１に保持される（ここで、ｉは１以上且つＬ以下の整数）。位置ＺＰ１〜ＺＰＬは互いに異なる位置である。ｄ１［ＺＰ１］〜ｄ１［ＺＰＬ］はゼロである。
【００７９】
図１１のステップＳ１９又はＳ２３において、ズームレンズ位置が位置ＺＰｉであって且つ対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｊである場合（ステップＳ２３においてはＦＴ＝ｆｎ）、フォーカス制御部２３は、補正量ｄｊ［ＺＰｉ］を補正データから取得して補正量ｄｊ［ＺＰｉ］を用いてフォーカスレンズ位置を補正すればよい。
【００８０】
＜＜第３実施例＞＞
第３実施例を説明する。実空間上における基本パターン及び撮像装置１間の距離が変化すれば、当然に、図９の理想合焦位置Ｉ［１］〜Ｉ［ｎ］の夫々は変化する。故に、補正データ保持部２１に保持される補正量ｄ１〜ｄｎの夫々はフォーカスレンズ位置の関数となるべきであり、従って補正量ｄ１〜ｄｎはフォーカスレンズ位置に依存すると共に、図１１のステップＳ１９又はＳ２３のレンズ位置補正に使用される補正量もフォーカスレンズ位置に依存する。ここにおけるフォーカスレンズ位置は、図１１のステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置に相当する。つまり、フォーカス制御部２３は、図１１のステップＳ１９又はＳ２３にて補正データから補正量を取得する際、ステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置（換言すれば、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時のフォーカスレンズ位置）にも依存した補正量を取得する。
【００８１】
典型的には例えば、図１８に示す如く、理想合焦位置Ｉ［１］が位置ＦＰ１である状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎを補正量ｄ１［ＦＰ１］〜ｄｎ［ＦＰ１］として補正データ保持部２１に保持させる。このような保持動作を、実空間上における基本パターン及び撮像装置１間の距離を様々に変化させながら（即ち、理想合焦位置Ｉ［１］を様々に変化させながら）行う。結果、Ｍ通りのフォーカスレンズ位置（フォーカスピーク位置）ＦＰ１〜ＦＰＭに対して個別に補正量ｄ１〜ｄｎが求められ、計（Ｍ×ｎ）個の補正量が補正データ保持部２１に保持される（Ｍは２以上に整数）。即ち、理想合焦位置Ｉ［１］が位置ＦＰｉである状態で得た補正量ｄ１〜ｄｎが補正量ｄ１［ＦＰｉ］〜ｄｎ［ＦＰｉ］として補正データ保持部２１に保持される（ここで、ｉは１以上且つＭ以下の整数）。位置ＦＰ１〜ＦＰＭは互いに異なる位置である。ｄ１［ＦＰ１］〜ｄ１［ＦＰＭ］はゼロである。
【００８２】
図１１のステップＳ１９又はＳ２３において、フォーカスレンズ位置が位置ＦＰｉであって且つ対象空間周波数ＦＴが空間周波数ｆｊである場合（ステップＳ２３においてはＦＴ＝ｆｎ）、フォーカス制御部２３は、補正量ｄｊ［ＦＰｉ］を補正データから取得して補正量ｄｊ［ＦＰｉ］を用いてフォーカスレンズ位置を補正すればよい。上述の説明から明らかであるが、ステップＳ１９又はＳ２３におけるフォーカスレンズ位置は、ステップＳ１２にて求められたフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）と一致する。
【００８３】
＜＜第４実施例＞＞
第４実施例を説明する。第１実施例で述べた内容と重複するが、図１１の動作において対象撮影モードが特定の撮影モード（例えば、風景モード）である場合、レンズ位置補正に使用される補正量が補正量ｄｎに決定される（ステップＳ１５及びＳ２３）。従って、レンズ位置補正に使用される補正量は対象撮影モードに依存する、と言える。
【００８４】
第２〜第４実施例で述べた内容を組み合わせて第１実施例に適用することができ、この場合、フォーカス制御部２３は、レンズ位置補正に用いる補正量を、ステップＳ１９又はＳ２３の処理実行時におけるズームレンズ位置及びフォーカスレンズ位置に依存させると共に、ステップＳ１５の処理実行時における対象撮影モードに依存させることになるが、レンズ位置補正に用いる補正量を、ズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置及び対象撮影モードの内の１つのみ又は２つのみに依存させるようにしてもよい。
【００８５】
＜＜変形等＞＞
本発明の実施形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。以上の実施形態は、あくまでも、本発明の実施形態の例であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、以上の実施形態に記載されたものに制限されるものではない。上述の説明文中に示した具体的な数値は、単なる例示であって、当然の如く、それらを様々な数値に変更することができる。上述の実施形態に適用可能な注釈事項として、以下に、注釈１及び注釈２を記す。各注釈に記載した内容は、矛盾なき限り、任意に組み合わせることが可能である。
【００８６】
［注釈１］
図１の撮像装置１を、ハードウェア、或いは、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせによって構成することができる。ソフトウェアを用いて撮像装置１を構成する場合、ソフトウェアにて実現される部位についてのブロック図は、その部位の機能ブロック図を表すことになる。ソフトウェアを用いて実現される機能をプログラムとして記述し、該プログラムをプログラム実行装置（例えばコンピュータ）上で実行することによって、その機能を実現するようにしてもよい。
【００８７】
［注釈２］
例えば、以下のように考えることができる。図１のフォーカスピーク解析部２０は、間引き画像に基づき、被写体像を撮像素子３３上で結像させるためのフォーカスレンズ位置をフォーカスピーク位置（第１合焦レンズ位置）として特定する合焦レンズ位置特定部として機能しうる。
【符号の説明】
【００８８】
１ 撮像装置
１１ 撮像部
１８ 読出制御部
１９ 撮影モード選択部
２０ フォーカスピーク解析部
２１ 補正データ保持部
２２ 空間周波数解析部
２３ フォーカス制御部
３０ ズームレンズ
３１ フォーカスレンズ
３２ 絞り
３３ 撮像素子
３５ 光学系
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを含む光学系と、
前記光学系を介して入射した被写体像を光電変換して画像信号を生成する複数の受光画素から成る撮像素子と、
前記画像信号を間引き読み出しする読出制御部と、
前記間引き読み出しによって得られた間引き画像に基づき、前記被写体像を前記撮像素子上で結像させるための前記フォーカスレンズの位置を第１合焦レンズ位置として特定する合焦レンズ位置特定部を有するフォーカス制御部と、
前記フォーカス制御部の制御の下、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動部と、を備えた撮像装置において、
前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分に基づき前記第１合焦レンズ位置を補正し、補正後の第１合焦レンズ位置である第２合焦レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記読出制御部は、前記複数の受光画素の全てから前記画像信号を読み出す全画素読み出しと、前記間引き読み出しと、を切り替えて実行し、
当該撮像装置は、前記全画素読み出しによって得られた全画素画像に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める空間周波数解析部を更に備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
当該撮像装置は、前記光学系の特性に応じた補正データを保持する補正データ保持部を更に備え、
前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分と前記補正データとに基づき、前記第１合焦レンズ位置に対する補正量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正データは、前記フォーカスレンズの位置と前記光学系の変調伝達関数との関係に基づき設定される
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系は、前記撮像素子による撮影画角を調整するためのズームレンズを更に含み、
前記補正量は、前記ズームレンズの位置又は前記第１合焦レンズ位置に依存する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記合焦レンズ位置特定部は、前記間引き画像に対して所定の評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記第１合焦レンズ位置を求め、
前記空間周波数解析部は、前記全画素画像に対して前記評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
当該撮像装置は、前記全画素画像の一部である部分領域を指定する操作を受ける操作部を更に備え、
前記フォーカス制御部は、前記部分画領域の画像信号の空間周波数成分を前記被写体像の空間周波数成分として用いて前記第１合焦レンズ位置を補正する
ことを特徴とする請求項２又は請求項６に記載の撮像装置。
【請求項１】
フォーカスレンズを含む光学系と、
前記光学系を介して入射した被写体像を光電変換して画像信号を生成する複数の受光画素から成る撮像素子と、
前記画像信号を間引き読み出しする読出制御部と、
前記間引き読み出しによって得られた間引き画像に基づき、前記被写体像を前記撮像素子上で結像させるための前記フォーカスレンズの位置を第１合焦レンズ位置として特定する合焦レンズ位置特定部を有するフォーカス制御部と、
前記フォーカス制御部の制御の下、前記フォーカスレンズを駆動するレンズ駆動部と、を備えた撮像装置において、
前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分に基づき前記第１合焦レンズ位置を補正し、補正後の第１合焦レンズ位置である第２合焦レンズ位置に前記フォーカスレンズを移動させる
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記読出制御部は、前記複数の受光画素の全てから前記画像信号を読み出す全画素読み出しと、前記間引き読み出しと、を切り替えて実行し、
当該撮像装置は、前記全画素読み出しによって得られた全画素画像に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める空間周波数解析部を更に備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
当該撮像装置は、前記光学系の特性に応じた補正データを保持する補正データ保持部を更に備え、
前記フォーカス制御部は、前記被写体像の空間周波数成分と前記補正データとに基づき、前記第１合焦レンズ位置に対する補正量を決定する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記補正データは、前記フォーカスレンズの位置と前記光学系の変調伝達関数との関係に基づき設定される
ことを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記光学系は、前記撮像素子による撮影画角を調整するためのズームレンズを更に含み、
前記補正量は、前記ズームレンズの位置又は前記第１合焦レンズ位置に依存する
ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記合焦レンズ位置特定部は、前記間引き画像に対して所定の評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記第１合焦レンズ位置を求め、
前記空間周波数解析部は、前記全画素画像に対して前記評価処理を施すことで得た評価値に基づき前記被写体像の空間周波数成分を求める
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
当該撮像装置は、前記全画素画像の一部である部分領域を指定する操作を受ける操作部を更に備え、
前記フォーカス制御部は、前記部分画領域の画像信号の空間周波数成分を前記被写体像の空間周波数成分として用いて前記第１合焦レンズ位置を補正する
ことを特徴とする請求項２又は請求項６に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−２９６５６（Ｐ２０１３−２９６５６Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６５４１５（Ｐ２０１１−１６５４１５）
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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