自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法
【課題】コントラスト検出方式を採用するオートフォーカス装置において、合焦動作時のウォブリングに起因する画像のぶれを低減できる自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法を提供する。
【解決手段】撮像レンズと撮像素子との間の光路に挿抜可能でかつそれぞれの屈折率が異なる複数枚のフィルタを設ける。コントラスト検出方式によるＡＦ制御を行った後（Ｓ２０）、合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出し（Ｓ６０）、その後に所定時間周期毎に算出した感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂと感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを算出する（Ｓ１００）。そして、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに適したフィルタを、撮像レンズと撮像素子との間の光路に挿入することでＡＦ制御を行う（Ｓ１００）。
【解決手段】撮像レンズと撮像素子との間の光路に挿抜可能でかつそれぞれの屈折率が異なる複数枚のフィルタを設ける。コントラスト検出方式によるＡＦ制御を行った後（Ｓ２０）、合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出し（Ｓ６０）、その後に所定時間周期毎に算出した感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂと感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを算出する（Ｓ１００）。そして、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに適したフィルタを、撮像レンズと撮像素子との間の光路に挿入することでＡＦ制御を行う（Ｓ１００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト検出方式のオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子カメラには、オートフォーカス装置（自動合焦装置）が設けられている。オートフォーカス装置では主な一つの方式としてコントラスト検出方式が広く利用されている。コントラスト検出方式は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させつつ各位置における撮像画像のコントラスト値を求め、コントラスト値が最も高くなるレンズ位置をフォーカス位置として検出する方式である（例えば特許文献１）。
【０００３】
特に特許文献１における合焦検出装置は、被写体光のエッジ部分を所定範囲にわたって複数個検出し、各エッジ部分の画素数を検出するエッジ検出手段と、検出された複数のエッジ部分の画素数とその度数から算出される重心値に基づいて被写体の合焦状態を判別する判別手段とを備えた構成となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年のデジタルスチルカメラでは、モニタに画像を表示させながらコントラスト値を得るため、ウォブリングによる画像の乱れやＡＦレンズ群のサーチ時間がかかるという問題があった。
【０００６】
例えば特許文献１のような輝度情報を使用したコントラストによる検出方法では、ＡＦレンズを広範囲で駆動させるため、スルー画表示中や動画撮影中にウォブリングによるぶれた画像となってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、コントラスト検出方式を採用するオートフォーカス装置において、合焦動作時のウォブリングに起因する画像のぶれを低減できる自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明は、撮影レンズを光軸方向に移動させる第１駆動手段と、撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう前記第１駆動手段を制御する第１の合焦制御手段と、前記撮影レンズと前記撮像手段との間の光路に対して挿抜可能に設けられるとともに前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を補償可能な屈折率を有する少なくとも一つのフィルタと、前記フィルタを前記光路に対して挿抜させる第２駆動手段と、前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出したずれ量に応じた屈折率のフィルタを前記光路に対して挿抜するよう前記第２駆動手段を制御して合焦を行う第２の合焦制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
本発明の自動合焦制御装置では、前記フィルタを複数備え、前記第２の合焦制御手段は、複数のフィルタを重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出すことが好ましい。
【００１０】
本発明の自動合焦制御装置では、前記第２の合焦制御手段は、前記光路上における前記フィルタの挿抜と、前記光路上に挿入された該フィルタの光軸方向における移動とにより合焦を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明の自動合焦制御装置では、ズームレンズと、前記ズームレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変化させることでズーム量を調整する第３駆動手段と、前記第２の合焦制御手段は、前記ズーム量及び前記ずれ量に応じて前記光路上に挿入すべきフィルタを選択することが好ましい。
【００１２】
本発明の自動合焦制御装置では、前記検出手段は、前記撮像手段が取得した画像のＲＧＢ３色の信号値のうち２色毎の組合せの値の比で示される３つの感度比のうち少なくとも１つを算出する感度比算出手段を備え、前記少なくとも１つの感度比に基づいて前記合焦位置からの前記ずれ量を求めることが好ましい。
【００１３】
本発明の自動合焦制御装置では、前記撮像手段で取得されたＲＧＢ信号値の前記画像中のエッジ部分を横切るときの傾きを求める傾き算出手段を備え、前記傾きが閾値以上のときに前記第２の合焦制御手段による第２の合焦制御を行い、前記傾きが前記閾値未満になると、前記第２の合焦制御から前記第１の合焦制御手段による第１の合焦制御へ切り替えることが好ましい。
【００１４】
本発明は、電子カメラであって、被写体を撮影する撮像手段と、上記発明の自動合焦制御装置と、を備えたことを要旨とする。
本発明は、撮影レンズを光軸方向に移動させながら撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう合焦制御を行う第１の合焦制御ステップと、前記第１の合焦制御ステップによる合焦が行われた前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出ステップと、前記ずれ量を補償可能な屈折率を有するフィルタが前記撮影レンズの光路上に配置されるように前記光路に対してフィルタの挿抜を行うことで合焦する第２の合焦制御ステップと、を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コントラスト検出方式を採用するオートフォーカス装置において、合焦動作時のウォブリングに起因する画像のぶれを低減できる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電子カメラの斜視図。
【図２】電子カメラの背面図。
【図３】電子カメラの電気的構成を示すブロック図。
【図４】コントラスト検出方式によるＡＦ制御を説明するグラフ。
【図５】（ａ）フィルタ装置の構成を示す模式側面図、（ｂ）その模式正面図。
【図６】フィルタ挿抜方式の原理を説明する模式側面図。
【図７】撮像光学系における軸上色収差を示す模式側面図。
【図８】エッジ検出を説明する主要被写体画像の模式図。
【図９】正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示すグラフ。
【図１０】ＡＦレンズ位置によるエッジの傾きの変動を示すグラフ。
【図１１】ＡＦレンズ位置による感度比の変動を示すグラフ。
【図１２】フィルタ非挿入時における撮像光学系を示す模式側面図。
【図１３】フィルタ挿入時における撮像光学系を示す模式側面図。
【図１４】ＡＦ制御処理を示すフローチャート。
【図１５】変形例におけるフィルタ装置の構成を示す模式側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を電子カメラの一種であるデジタルカメラに具体化した一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
図１はデジタルカメラの斜視図、図２はその背面図である。図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラ（以下、単に「カメラ１１」という）は、略直方体形状をなすカメラ本体１２を有している。カメラ本体１２の前面（正面）略中央部には撮像レンズ１３を内装した伸縮自在な鏡筒１３ａが設けられるとともに、鏡筒１３ａよりも上側となる二位置にはストロボ１４（フラッシュ）、合焦動作時に赤外線等を被写体に向けて照射する発光体及びセルフ撮影を行うときに点滅するセルフＬＥＤ等の光を照射する照射窓部１５が設けられている。
【００１８】
また、カメラ本体１２の上面には左寄りの二位置に電源スイッチ１７及びレリーズスイッチ１８が設けられ、略中央寄りの位置にスピーカ１９が設けられている。電源スイッチ１７は、カメラ１１を電源オン状態とするときに撮像者により押し下げ操作されるものである。レリーズスイッチ１８はカメラ１１に撮像動作を開始させるときに撮像者により押し下げ操作（すなわち、オン操作）される操作ボタンである。
【００１９】
一方、図２に示すように、カメラ本体１２の背面側には、矩形状をなすモニタ２０が設けられている。モニタ２０は、一例として液晶表示装置（LiquidCrystalDisplay）（ＬＣＤ）により構成されている。そして、モニタ２０の上側右寄りの位置には静止画モードと動画モードとの間で切り換可能なモード選択スイッチ２１が設けられている。また、カメラ本体１２の背面におけるモニタ２０の右上位置には、主として撮像レンズ１３をズームアップ又はズームダウンさせるときに操作されるズームボタン２２が設けられている。ズームボタン２２の下側位置には、主としてモニタ２０にメニュー画面を表示させるときに操作されるメニューボタン２３が設けられている。
【００２０】
また、メニューボタン２３の下方には、撮影ボタン２４と再生ボタン２５とが設けられている。再生モード中に撮影ボタン２４を操作すると撮影モードに切り換わり、撮影モード中に再生ボタン２５を操作すると再生モードに切り換わるようになっている。動画撮影を行う際は、動画モードかつ撮影モードにし、レリーズスイッチ１８を操作すると動画撮影が開始され、その動画撮影中にレリーズスイッチ１８を操作するとその動画撮影が終了するようになっている。
【００２１】
さらに各ボタン２４，２５の下側位置には、上下左右の４方向を含む複数方向の選択操作が可能なセレクトボタン２６（選択ボタン）が設けられ、その中央部には決定ボタン２７（ＯＫボタン）が設けられている。セレクトボタン２６は、主としてメニュー画面における項目の選択及び設定内容の変更を行う操作に用いられる。決定ボタン２７は、メニュー画面で選択した項目や設定内容を確定（決定）する操作に用いられる。
【００２２】
次に、本実施形態のカメラ１１における回路構成を図３に示すブロック図に基づき説明する。図３に示すように、カメラ１１は各種動作を統括的に制御するＭＰＵ（Micro Processing Unit）などからなるエンジン３０を備えている。エンジン３０はコンピュータ３１を内蔵し、コンピュータ３１が各種プログラムを実行することによりカメラ１１の各種制御を行う。また、カメラ１１は、撮像レンズ１３のレンズ群を通過した被写体光を撮像レンズ１３の像空間側において結像させるための撮像素子３２をカメラ本体１２内に有している。この撮像素子３２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサからなり、その撮像面に結像した被写体像に対応した信号電荷を蓄積し、その蓄積した信号電荷を画素信号と呼ばれるアナログ信号として出力する。なお、撮像素子３２は、電源スイッチ１７が押し下げ操作された後において、レリーズスイッチ１８が押し下げ操作される前段階の待機モードにおいても、被写体の経時変化するスルー画像の画素信号を出力し得るように構成されている。
【００２３】
図３に示す撮像レンズ１３は、鏡筒１３ａ内に、撮影画角を変更するズームレンズ３３ａ、焦点を合わせるフォーカスレンズ３３ｂを備えている。そして、鏡筒１３ａ内には、絞り３４及びシャッタ３５が設けられている。さらにフォーカスレンズ３３ｂと撮像素子３２との間には、フィルタ３７を撮像レンズ１３の光路に対して挿抜可能な状態に備えるフィルタ装置３６が設けられている。本例では、フィルタ３７は複数枚備えられている。
【００２４】
エンジン３０には、撮像レンズ１３、絞り３４、シャッタ３５及びフィルタ装置３６などを撮影条件に応じて駆動制御するため、フィルタ駆動回路３８、フォーカス駆動回路３９、シャッタ駆動回路４０、絞り駆動回路４１及びズーム駆動回路４２が接続されている。
【００２５】
ズームレンズ３３ａは、ズーム用モータ４３の駆動により光軸方向に沿って移動可能に構成されている。エンジン３０はズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動制御し、ズームレンズ３３ａを光軸方向に移動させることによって撮影画角を変更する。
【００２６】
フォーカスレンズ３３ｂは、フォーカス用モータ（以下、「ＡＦモータ４４」と称す）の駆動により光軸方向に沿って移動可能に構成されている。エンジン３０はフォーカス駆動回路３９を介してＡＦモータ４４を駆動制御し、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させることによって焦点を合わせ、例えば撮像レンズ１３を透過した被写体光を撮像素子３２の像面に結像させる。このとき、エンジン３０は、ＡＦセンサ４５の検出信号に基づきフォーカスレンズ３３ｂの光軸方向の位置を取得する。
【００２７】
絞り３４は、絞り駆動回路４１により駆動される不図示のアクチュエータにより駆動される。エンジン３０は絞り駆動回路４１を介してアクチュエータを駆動制御することによって絞り３４を調節し、撮像レンズ１３を通過する光量を調整する。
【００２８】
シャッタ３５は、シャッタ駆動回路４０により駆動される不図示のアクチュエータにより開閉可能に構成されている。エンジン３０はシャッタ駆動回路４０を介してアクチュエータを駆動制御することによってシャッタ３５を作動させ、露光時間を制御する。
【００２９】
また、エンジン３０には、撮像素子３２に接続された撮像制御回路４７及び映像回路４８が接続されている。撮像制御回路４７は、撮像素子３２を駆動して、露光時間制御、結像された像の電気信号への変換、変換した電気信号の出力等を制御する。
【００３０】
映像回路４８は、撮像素子３２の出力する電気信号を増幅し、デジタル信号に変換してエンジン３０に出力する。詳しくは、撮像素子３２の出力側に直列に接続されている映像回路４８は、ＡＦＥ（Analog Front End）部とＡ／Ｄ変換器とを有している。ＡＦＥ部は、撮像素子３２で光電変換されて出力されたアナログ信号からなる画素信号を所定のタイミングでサンプリング（相関二重サンプリング）して、例えばＩＳＯ感度に基づく所定の信号レベルとなるように増幅させる。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＦＥ部から出力された増幅後の画素信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデジタル画素信号をエンジン３０に出力する。
【００３１】
エンジン３０は、映像回路４８から入力したデジタル画素信号に対して、色補間処理、階調補正、ホワイトバランス処理及び輪郭補償等の画像処理を施すことにより所定の画像データを生成する。
【００３２】
さらに、エンジン３０には、バスを介して不揮発性メモリ４９及びバッファメモリ５０が接続されている。また、エンジン３０には、モニタ制御回路５１（ＬＣＤ駆動回路）、メモリ制御回路５２及び操作検出回路５３等が接続されている。
【００３３】
不揮発性メモリ４９には、エンジン３０を動作させるためにエンジン３０内のコンピュータ３１が実行するためのプログラムが記憶されている。本実施形態では、図１４にフローチャートで示す自動合焦制御（ＡＦ制御）用のプログラムなどが不揮発性メモリ４９に記憶されている。また、不揮発性メモリ４９には、フィルタ装置３６を用いた自動合焦制御で使用するマップデータＭ１，Ｍ２，…Ｍｍが記憶されている。このマップデータＭ１〜Ｍｍについては後述する。
【００３４】
バッファメモリ５０は、撮影画像データを一時的に格納し、画像処理過程のデータ、画像処理後のデータ、画像圧縮後のデータ、さらにエンジン３０のその他の処理過程のデータの一時記憶に使用される。バッファメモリ５０は、例えばＤＲＡＭ等により構成される。
【００３５】
エンジン３０が画像処理を行って生成した画像データは、バッファメモリ５０に一時記憶される。エンジン３０は、バッファメモリ５０に一時記憶した画像データをモニタ制御回路５１へ送り、モニタ制御回路５１は画像データに基づく画像をモニタ２０に表示させる。モニタ２０には、例えばスルー画像、撮影中の動画画像、撮影直後の確認画像（静止画）、再生画像（再生動画・再生静止画）が表示される。
【００３６】
その後、エンジン３０は、バッファメモリ５０から画像データを読出して、例えばＪＰＥＧ方式でデータ圧縮処理を行い、圧縮処理後の画像データを含む画像ファイルを生成し、生成した画像ファイルをメモリ制御回路５２に接続された不図示のカードスロットを介してカメラ１１に着脱可能とされたメモリカード５４に記憶するようになっている。また、エンジン３０は、メモリカード５４から画像ファイルを読出して伸張処理を施した後の画像データをバッファメモリ５０に一時記憶させてモニタ制御回路５１を介してモニタ２０に再生画像（再生動画・再生静止画）を表示させる。
【００３７】
モニタ制御回路５１は、エンジン３０より出力された表示データをモニタ２０に出力するとともに、モニタ２０の点灯、消灯、表示制御を行い、モニタ２０にスルー画や再生画像等を表示させる。
【００３８】
メモリ制御回路５２は、メモリカード５４を挿抜可能な構造のスロットを有し、スロットに挿着されたメモリカード５４に撮影画像ファイルを転送・記憶したり、メモリカード５４に記憶されている画像ファイル等の情報を読み取り、エンジン３０に出力したりする機能を有している。
【００３９】
操作検出回路５３には、電源スイッチ１７、レリーズスイッチ１８、モード選択スイッチ２１、ズームボタン２２、メニューボタン２３、撮影ボタン２４、再生ボタン２５、セレクトボタン２６及び決定ボタン２７などの各種操作スイッチが接続されている（但し、図３では一部のスイッチ（ボタン）のみ図示）。操作検出回路５３は、ユーザーによるスイッチ操作を検出してその操作情報をエンジン３０に出力する。
【００４０】
エンジン３０内のコンピュータ３１は、不揮発性メモリ４９に記憶されたプログラムを実行してカメラ１１の動作を制御するとともに、撮影された画像の処理及び再生を行う。エンジン３０は、電源スイッチ１７の操作に応答してカメラ１１の電源の投入（ＯＮ）／遮断（ＯＦＦ）を行う。また、エンジン３０は、電源ＯＮ状態の下で、ズームボタン２２の操作に応答してズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動してズームレンズ３３ａを移動させるズーミング動作を行わせ、フォーカス駆動回路３９を介してＡＦモータ４４を駆動してフォーカスレンズ３３ｂを移動させるフォーカシング動作を行わせる。さらに、エンジン３０は、絞り駆動回路４１及びシャッタ駆動回路４０を駆動して絞り３４の調整及びシャッタ３５の開放時間調整を行うことにより露出制御を行う。
【００４１】
エンジン３０は、撮影準備段階においてはシャッタ３５を開放し、撮像レンズ１３を透過した光を撮像素子３２に結像させる。撮像素子３２に結像した被写体像はエンジン３０によって周期的に画像処理され、被写体を動画的にモニタ２０に映し出すことにより、モニタ２０にスルー画が表示される。
【００４２】
また、エンジン３０によって、画像のコントラストを検出し、フォーカスレンズ３３ｂを移動させ、最もコントラストの高いフォーカスレンズ位置を探索し、その位置にフォーカスレンズ３３ｂを移動させることによりオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う。
【００４３】
また、エンジン３０は画像の輝度レベルを検出し、検出した輝度レベルから絞り３４とシャッタ３５のシャッタ速度を制御して自動露出制御（ＡＥ制御）を行う。
図４は、エンジン３０内のＣＰＵ（コンピュータ）がプログラムを実行することによりエンジン３０内に構築される機能構成を示す。図４に示すように、エンジン３０内のコンピュータ３１には、主制御部６１、画像処理部６２、ズーム制御部６３、切換制御部６４、第１合焦制御部６５、第２合焦制御部６６、表示制御部６７などが備えられている。なお、コンピュータ３１内の各機能部は、ＡＦ制御及びズーム制御に関係する部分のみを示し、その他の各種制御に係る機能部分は省略している。
【００４４】
主制御部６１は、各部を統括制御し、ＡＦ制御、ズーム制御以外に、絞り制御、シャッタ制御などを行う。
画像処理部６２は、撮像素子３２から映像回路４８（図３を参照）を介して入力した画素信号に基づいて各種の画像処理（ホワイトバランス処理等）を施して画像データを生成する画像処理を行う機能を有している。画像処理部６２は、顔検出部６２Ａを備えている。顔検出部６２Ａは、画像中における人物の顔を検出する顔検出を行う。両眼、鼻、口などの顔の部品の特徴を抽出しその特徴量に基づいて顔の各部品を抽出し、両眼と鼻と口の各位置関係を利用して顔を検出する。顔検出部６２Ａは、検出した顔について、さらに瞳検出、顔向き検出、顔輪郭検出、表情検出（笑顔検出）などの顔に関する各種検出処理を行う。ＡＦ制御では、検出した顔に焦点を合わせるようにフォーカスレンズの位置制御が行われる。このため、検出した顔のコントラスト評価値が最大になるようにフォーカスレンズの位置制御が行われる。
【００４５】
ズーム制御部６３は、ズームボタン２２の操作に基づき広角側と望遠側のうちその操作方向に応じた回転方向へズーム用モータ４３を駆動させることにより、ズームレンズ３３ａを広角側と望遠側のうちその操作方向に応じた方向へ移動させてズーム（倍率）の調節を行う。
【００４６】
切換制御部６４、第１合焦制御部６５及び第２合焦制御部６６は、ＡＦ制御装置の制御手段を構成し、これらの各制御部６４〜６６によりＡＦ制御が行われる。そして、切換制御部６４は、第１合焦制御部６５と第２合焦制御部６６のうち一方を選択して両者の間でＡＦ制御の主体を切り換える。
【００４７】
ここで、第１合焦制御部６５は、コントラスト検出方式のＡＦ制御を行う。第１合焦制御部６５は、コントラスト検出部７１、レンズ制御部７２及びサーチ部７３を備えている。コントラスト検出部７１は、撮像素子３２により撮像されてエンジン３０に入力された画像データに対して顔検出部６２Ａが検出した顔の領域のコントラストを検出する。レンズ制御部７２は、ＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させるレンズ位置制御を行う。
【００４８】
サーチ部７３は、レンズ制御部７２がＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させつつコントラスト検出部７１が各レンズ位置毎に検出及び算出したコントラスト評価値を逐次取得して、今回と前回の各評価値を比較しつつ、所謂「山登り制御」を行って、最大のコントラスト評価値となるレンズ位置（ＡＦモータパルス数）をサーチする。
【００４９】
図４は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御を説明するグラフである。このグラフにおいて、横軸はレンズ位置（ＡＦモータパルス数）であり、縦軸はコントラスト評価値である。例えばＡＦ制御開始位置がＰ１であるとすると、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に１パルスずつ移動させつつコントラスト評価値Ｃを算出し、各レンズ位置Ｐ１，Ｐ２，…毎にコントラスト評価値Ｃ１，Ｃ２，…を逐次算出する所謂「山登り制御」を行い、最大のコントラスト評価値Ｃmaxとなるレンズ位置Ｐmax（ＡＦモータパルス数）を求める。図５に示すように、例えば、位置Ｐ１→Ｐ２→…→Ｐn→Ｐn+1ときて、位置Ｐnの評価値Ｃnと位置Ｐn+1の評価値Ｃn+1とを比較したときに、それまで増加していた評価値が減少するか又は同じ値をとると、サーチ部７３は、それまでで最大の評価値Ｃn（＝Ｃmax）をとるレンズ位置Ｐn（ＡＦモータパルス数）を合焦位置として取得する。
【００５０】
レンズ制御部７２は、サーチ部７３がサーチして得たレンズ位置Ｐn（ＡＦモータパルス数Ｐn）で規定される合焦位置までの移動方向及び移動量を求め、ＡＦモータ４４を駆動してフォーカスレンズ３３ｂをその移動方向へその移動量だけ移動させる。そして、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に到達すると、レンズ制御部７２は、ＡＦモータ４４の駆動を停止する。第１合焦制御部６５は、このような手順でコントラスト検出方式によるＡＦ制御を行う。
【００５１】
ここで、コントラスト検出方式によるＡＦ制御では、サーチ部７３が比較的広範囲に亘りサーチするので、フォーカスレンズ３３ｂのサーチ時の移動に起因し、表示制御部６７の表示制御によりモニタ２０に表示される画像が小刻みにぶれるウォブリングが発生し易い。スルー画はメモリカード５４に保存されないデータなので、多少ウォブリングが発生してもさほど問題ではないが、動画撮影時にサーチに起因するウォブリングが発生すると、画像がぶれた低品質の動画が保存されることになる。このため、本実施形態では、ＡＦ制御として、第１合焦制御部６５が行うコントラスト検出方式の他に、フォーカスレンズ３３ｂを移動させずにＡＦ制御が可能な第２合焦制御部６６によるフィルタ挿抜方式によるＡＦ制御も採用している。
【００５２】
第２合焦制御部６６によるフィルタ挿抜方式は、撮像レンズ１３の光路に対してフィルタ３７を挿抜することによりＡＦ制御である。詳しくは、第２合焦制御部６６は、第１合焦制御部６５によるコントラスト検出方式で合焦した後、被写体が移動するなどして焦点がずれた場合、その焦点のずれた分をフィルタ３７の挿抜により補償し、撮像レンズ１３を透過した被写体光を撮像素子３２の像面上に結像させる。
【００５３】
フィルタ装置３６を制御してフィルタ挿抜方式のＡＦ制御を実現するために、図３に示す第２合焦制御部６６は、エッジ検出部８１、エッジ傾き算出部８２、判定部８３、感度比算出部８４、フィルタ選択部８５及びフィルタ制御部８６を備えている。
【００５４】
ここで、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御の原理を簡単に説明する。図６に示すように、被写体光が透過する撮像レンズ１３の焦点位置が、撮像素子３２よりも撮影者側（図６における右側）に位置するときに「前ボケ」、焦点位置が撮像素子３２よりも撮像レンズ側（図６における左側）に位置するときに「後ボケ」になる。撮像レンズ１３を透過した光は、フィルタ３７で屈折するので、フィルタ３７の挿抜によって、焦点位置が前後方向（光軸方向）にずれる。このため、フィルタ挿入前において図６に破線で示すように、焦点位置が前ボケ寄りにあっても、フィルタ３７が挿入されると、図６に実線で示すように、被写体光を撮像素子３２の像面３２ａ上に結像させることが可能になる。但し、フィルタ３７での屈折率は、光の色毎（つまり波長毎）に異なる。なお、図６では、前ボケ及び後ボケの様子を、撮像素子３２を光軸方向へ位置変化させることで表現している。
【００５５】
図７は、撮像レンズ１３を透過した光の色別の軸上色収差の様子を示す。図７に示すように、撮像レンズ１３を透過した光は波長の違いによる軸上色収差が発生し、焦点位置がずれる。軸上色収差は、光学系の設計値によって傾向が異なる。図７に一例で示す撮像レンズ１３は、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の両光線の屈折率が、青（Ｂ）の光線の屈折率よりも大きく、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の両光線の各焦点位置が、青（Ｂ）の光線の焦点位置よりも撮像レンズ側に位置している。このため、図７に示す撮像レンズ１３を備えたカメラ１１では、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の光線の屈折率より青（Ｂ）の光線の屈折率の方が大きいフィルタ３７を選定している。このように、撮像レンズ１３を含む光学系の光波長特性はその光学系の設計値によって異なるので、これを考慮してＲＧＢ各色で焦点位置を一致させうる屈折率のフィルタ３７を選定する。
【００５６】
図５は、フィルタ装置３６の構造を示す模式図である。図５（ａ）が模式側面図、図５（ｂ）が模式正面図である。図５（ａ）に示すように、フィルタ装置３６が備える複数枚（Ｎ枚）のフィルタ３７は、それぞれ屈折率が異なる。また、各フィルタ３７の屈折率は、前述のように撮像レンズ１３を含む光学系の設計値に応じて異なる光波長特性も考慮し、ＲＧＢ各色の焦点ずれを補償できる値に設定されている。本例では、図５に示すフィルタ装置３６が備えるＮ枚（一例として５枚）のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅは、補償できる焦点ずれ量がそれぞれの屈折率に応じて異なっている。
【００５７】
各フィルタ３７はアーム９１の先端部に支持されており、各アーム９１の基端部はそれぞれ回転軸９２に固定されている。各回転軸９２はＮ個のフィルタ用モータ４６が正逆転駆動されることにより正逆転可能に構成されている。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、フィルタ用モータ４６が正転駆動又は逆転駆動すると、フィルタ３７は回転軸９２を中心とする正方向又は逆方向に回動し、図５（ｂ）に二点鎖線で示す退避位置と、同図に実線で示す挿入位置との間を移動する。このため、フィルタ３７は撮像レンズ１３と撮像素子３２との間の光路に対して挿抜可能になっている。そして、Ｎ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、光軸方向に異なる位置に配置されるとともに、フィルタ１枚毎にフィルタ用モータ４６が１個ずつ設けられているので、本例では、Ｎ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅのうちの任意のＪ枚を重ねて同時に挿入することも可能になっている。そして、エンジン３０は、挿入すべきＪ枚のフィルタ３７を選択して光路上に挿入すべく、Ｎ個のフィルタ用モータ４６を駆動制御する。なお、フィルタ用モータ４６には、薄型構造をとりうる例えば超音波モータが使用される。
【００５９】
ここで、フォーカスレンズ３３ｂの焦点の合焦位置からのずれ量は、フォーカスレンズ３３ｂの光軸方向の位置に対応するＡＦモータパルス数Ｐで表すことができる。ＡＦ制御ではフォーカスレンズ３３ｂの位置をＡＦモータ４４のモータパルス数で制御しており、コントラスト検出方式によるＡＦ制御は、フォーカスレンズ３３ｂの最小移動単位を１パルスとする精度で行われる。これは、コントラスト検出方式によるＡＦ制御により静止画撮影時のピント精度が決まるからである。
【００６０】
これに対して、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御は、スルー画表示中や動画撮影時においてモニタ２０に表示される画像のウォブリングの低減を目的とする制御であり、主に動画撮影モードで使用され、静止画撮影モードではスルー画表示中にのみ使用される。このため、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御は、一例としてＡＦモータパルス数換算で「２パルス」をフォーカスレンズ３３ｂの最小移動単位とする精度で行われる。
【００６１】
本例の場合、図５に示すフィルタ装置３６が備えるＮ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、それぞれの屈折率に応じて決まる、補償できる焦点ずれ量をＡＦモータパルス数で表すことができる。Ｎ枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅは、この順番で屈折率が段階的に大きくなり、補償できる焦点ずれ量は、屈折率の小さいものから順番に、ＡＦモータパルス数換算で「２パルス」、「４パルス」、「８パルス」、「１６パルス」、「３２パルス」に設定されている。
【００６２】
図３に示す第２合焦制御部６６は、フィルタ装置３６を制御するために、エッジ検出部８１、エッジ傾き算出部８２、判定部８３、感度比算出部８４、フィルタ選択部８５及びフィルタ制御部８６を備えている。
【００６３】
エッジ検出部８１は、主要被写体の領域でエッジを検出する。ここで、主要被写体とは、合焦させるべき被写体を指し、例えば人物が被写体である場合は、顔検出部６２Ａが検出した顔が主要被写体となる。図８に示す主要被写体の領域（例えば顔領域）がＡＦ判定領域ＦＡとなり、このＡＦ判定領域ＦＡ内でコントラスト差の大きいエッジを検出する。このエッジの検出は、エッジ検出部８１がＡＦ判定領域ＦＡ内でＲＧＢ別もしくは輝度／色相／彩度で検索することで行う。
【００６４】
図８では、横方向にｘ座標軸、縦方向にｙ座標軸が与えられ、この例ではＡＦ判定領域ＦＡ内のｘ＝ｑの位置にエッジが検出される。エッジ検出部８１は、エッジを横切る方向（図８ではｘ方向）においてＲＧＢ別の色信号値を取得する。このとき、ＡＦ判定領域ＦＡ内のある１ピクセル行だけの信号値を取得すると、その１ピクセル行がノイズを含んで誤った値が取得される虞がある。そのため、本例では、１ピクセル行の画素値をｙ方向にｎピクセル幅に亘ってｎ本積算し、その積算値をｎで除した平均値を、ｘ＝ｑに位置するエッジを横切るＲＧＢ別の色信号値として取得し、次の式(1)〜(3)により計算する。
【００６５】
【数１】
ここで、ｒ（ｘ，ｋ）、ｇ（ｘ，ｋ）、ｂ（ｘ，ｋ）は、ｙ方向のｎピクセル幅におけるｎ本（ｋ＝１，２，…，ｎ）の１ピクセル行のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値をそれぞれ示す。但し、ｘは、図８の例ではｘ＝ｑを含む所定範囲Ｑ（例えばＡＦ判定領域ＦＡの一部の範囲（一例としてｑ−Ｑ／２≦ｘ≦ｑ＋Ｑ／２））を変域とする１行幅分の値をとる。ｙ方向のｎピクセル幅内の各１ピクセル行を指すｙ座標をｙ＝ｙ１，ｙ２，…，ｙｎ（但し、ｙ１＜ｙ２＜…＜ｙｎ）とすると、ｒ（ｘ，ｋ）、ｇ（ｘ，ｋ）、ｂ（ｘ，ｋ）は、ｙ座標がｙ＝ｙ１＋１−ｋの１ピクセル行のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値をそれぞれ示す。
【００６６】
さらにエッジ検出部８１は、ｒ_ave（ｘ）、ｇ_ave（ｘ）、ｂ_ave（ｘ）を、エッジの最大値と最小値に正規化する。エッジ検出部８１は、ＲＧＢのエッジ（ｘ＝ｑ）における正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を、次の式(4)〜(6)により算出する。
【００６７】
【数２】
ここで、ｘminは、エッジ検出対象範囲ＥＡ内で信号値が最小（例えば図８の黒領域）となるｘ座標値を示し、ｘmaxは、エッジ検出対象範囲ＥＡ内で信号値が最大（例えば図８の白領域）となるｘ座標値を示す。
【００６８】
図９は、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示すグラフである。このグラフにおいて横軸がｘ座標軸（エッジを横切る方向の座標軸）、縦軸が正規化出力を示す。図９に示す例では、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の各ラインはほぼ重なっている。図９は、例えばコントラスト検出方式ＡＦ制御による合焦時点における正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示す。この合焦後、例えば被写体の移動などによってフォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置からずれる場合がある。フォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置に近いほど、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の各ラインの傾きは急峻となり、傾きは「１」に近い値をとる。フォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置から徐々にずれるに従って、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）のエッジ（ｘ＝ｑ）における傾きは徐々に小さくなる。このため、傾きがある閾値以上の値をとれば、焦点のずれ量が比較的小さい所定範囲（第２ＡＦ制御範囲Ｗ２）内であることが分かる。
【００６９】
エッジ傾き算出部８２は、エッジ検出部８１が検出したエッジの傾きを検出する。ここで、エッジの傾きとは、エッジを横切る方向（図８の例ではｘ方向）における画素値（ＲＧＢ信号値）の変化率を指す。エッジにおけるＲＧＢ各信号値の各傾きＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の微分式にｘ＝ｑを代入して算出する。本例では、エッジ傾き算出部８２は、ＫＲ＝｜Ｒ（ｘ＋Δｐ）−Ｒ（ｘ）｜、ＫＧ＝｜Ｇ（ｘ＋Δｐ）−Ｇ（ｘ）｜、ＫＢ＝｜Ｂ（ｘ＋Δｐ）−Ｂ（ｘ）｜を用いて、エッジの位置を示すｘ＝ｑを代入して計算する。但し、Δｐは所定の微小値である。
【００７０】
図１０は、エッジの傾きＫをＡＦモータパルス数に対してプロットしたグラフを示す。横軸がＡＦモータパルス数（レンズ位置）を示し、縦軸が傾きＫを示す。図１０の例では、エッジにおけるＲＧＢ信号値の傾きＫＲ，ＫＧ，ＫＢの各ラインはほぼ重なっている。
【００７１】
図１０の例では、合焦位置（ＡＦモータパルス数＝約１７０）で傾きＫが最大となり、合焦位置からフォーカスレンズ３３ｂの位置がずれるに従って傾きＫは徐々に小さくなる。本実施形態では、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御で合焦した後、その合焦時のフォーカスレンズ３３ｂの位置（ＡＦレンズ位置）が、被写体の移動などによって光軸方向に移動するその時々の焦点位置からのずれ量が所定範囲内にある第２ＡＦ制御範囲Ｗ２にあるうちはフィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御を継続する。そして、ＡＦレンズ位置が第２ＡＦ制御範囲Ｗ２から外れ、第１ＡＦ制御範囲内に入ると、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御へ移行する。
【００７２】
判定部８３は、最初のコントラスト検出方式による合焦後、ＡＦレンズ位置が、第２ＡＦ制御範囲内にあるか、第１ＡＦ制御範囲内にあるかを判定する。詳しくは、判定部８３は、エッジ傾き算出部８２が所定周期毎に算出する傾きＫが閾値Ｋoより大きければＡＦレンズ位置が第２ＡＦ制御範囲Ｗ２にあると判定し、一方、傾きＫが閾値Ｋo以下になると、ＡＦレンズ位置が第１ＡＦ制御範囲Ｗ１にあると判定する。本例では、図９の例における微分特性により、ＲＧＢのうち２色（Ｒ，Ｇ）の閾値Ｋoを予め設定し、判定部８３が、この２色の傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいか否かを判定するようにしている。図１０の例では、閾値Ｋoは一例として約０．８５に設定されている。
【００７３】
感度比算出部８４は、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。ここで、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとは、エッジにおけるＲＧＢ各信号値の正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）のうちの２色毎の比である。このため、感度比算出部８４は、式 Ｒ／Ｇ＝Ｒ（ｑ）／Ｇ（ｑ）、Ｂ／Ｇ＝Ｂ（ｑ）／Ｇ（ｑ）、Ｒ／Ｂ＝Ｒ（ｑ）／Ｂ（ｑ）により、各感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。
【００７４】
図１１は、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させつつその移動過程で得られた感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂをプロットしたものである。横軸はＡＦモータパルス数（ＡＦレンズ位置）、縦軸は感度比をそれぞれ示す。感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは、撮像レンズ１３を含む光学系の設計値に依存し、またズーム量（ズームレンズ３３ａの光軸方向の位置）によって傾向が異なる。図１１に示すズーム量の例では、ＡＦ制御が適正になされている場合、フォーカスレンズ３３ｂは合焦位置にあり、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは「ほぼ１」になる。ここから被写体が撮影側（カメラ側）に向かってくる場合、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは位置Ａのときの値に変化する。一方、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置にある状態から、被写体が撮影側（カメラ側）から遠ざかる場合、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは位置Ｂのときの値に変化する。
【００７５】
図１１に示すように、感度比Ｂ／Ｇは、Ａ−Ｂ間の範囲においてＡＦモータパルス数が大きくなるほど一様に増加し、一方、感度比Ｒ／Ｂは、Ａ−Ｂ間の範囲においてＡＦモータパルス数が大きくなるほど一様に減少している。これに対して感度比Ｒ／Ｇは、Ａ−Ｂ間の範囲において、値の変動が小さくかつ増減している。Ａ−Ｂ間の範囲において感度比の変化がほぼ一様なＢ／ＧとＲ／Ｂとを用いることで、感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂから合焦位置からのずれ量が分かる。
【００７６】
感度比算出部８４は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）によりフォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に配置された合焦時に、感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出する。この合焦後、感度比算出部８４は、所定時間（例えば１０マイクロ秒〜１００ミリ秒の範囲内の所定値）周期で感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。そして、感度比算出部８４は、所定時間周期毎に、合焦時の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoと現在の感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂをそれぞれ計算する。
【００７７】
差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂが分かれば、図１１のＡ−Ｂ間の範囲における感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂの関係から、第１ＡＦ制御による合焦時点の合焦位置から現在合焦させるべきＡＦレンズ位置までの距離がＡＦモータパルス数換算で求めることができる。そして、予め図１１に示すようなＡＦモータパルス数と感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとの関係を示すデータを、ズーム量毎に測定し、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂと合焦位置からのずれ量ΔＰとの関係を示すマップデータを作成する。このように全ズーム範囲を複数分割（ｍ分割）し、そのｍ分割したズーム量毎のｍ個のマップデータＭ１〜Ｍｍを不揮発性メモリ４９に格納している。
【００７８】
なお、Ａ−Ｂ間の範囲ではフィルタ挿抜方式によるＡＦ制御が可能であり、このＡ−Ｂ間の範囲に合わせて閾値Ｋoを設定している。このため、傾きＫが閾値Ｋoより大きければ、そのときの感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／ＢはＡ−Ｂ間の範囲内にあることになる。
【００７９】
フィルタ選択部８５は、感度比算出部８４が算出した差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、そのときのズーム量に応じて不揮発性メモリ４９から読み出したマップデータＭを参照して、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに応じた焦点ずれ量ΔＰを求める。そして、フィルタ選択部８５は、求めた焦点ずれ量ΔＰから挿入すべきフィルタ３７を選択する。コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御時は、「３２パルス」分補償可能なフィルタ３７ｅを挿入して行われる。このため、フィルタ選択部８５は、初期挿入（デフォルト）分の「３２パルス」に、焦点ずれ量ΔＰの補償に必要なパルス数（＝「−ΔＰ」）を加算して補償パルス数ΔＰｔ（＝３２−ΔＰ）を求め、この補償パルス数ΔＰｔ分相当のフィルタ３７を選択する。本実施形態では、Ｎ枚（５枚）のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、それぞれ補償パルス数が、２，４，８，１６，３２パルスなので、Ｎ枚（５枚）のフィルタ３７ａ〜３７ｅを組み合わせて必要に応じて重ねて挿入することにより、０〜６２パルスの範囲内で２パルス毎の精度でＡＦ制御を行うことが可能である。
【００８０】
フィルタ制御部８６は、フィルタ選択部８５が選択したフィルタ３７に対応するフィルタ用モータ４６をフィルタ駆動回路３８を介して駆動制御し、選択したフィルタ３７を、撮像レンズ１３と撮像素子３２との間の光路上に挿入する。このとき、それまで挿入されていたフィルタ３７を抜く駆動と、新たにフィルタ３７を挿入する駆動とを同時に行う。但し、新たなフィルタ３７が挿入される前にそれまで挿入されていたフィルタ３７が抜かれると、一瞬ピントがずれるので、複数枚の入れ換えがあるときは、一瞬の入れ換え過程でもその中で段階的に入れ換える制御を採用することが望ましい。例えばまず補償パルス数の一番小さなフィルタ３７の挿入と、それまで挿入されていたフィルタのうち補償パルス数の一番小さなフィルタ３７の抜出とを同時に行う。次に補償パルス数の２番目に小さなフィルタ３７の挿入と、それまで挿入されていたフィルタのうち補償パルス数の２番目に小さなフィルタの抜出とを同時に行う。そして、以降、この手順を同様に行ってフィルタ３７の入れ換えを段階的に行ってもよい。このとき、挿入と抜出とで各フィルタ３７の補償パルス数が大きく異なる場合は、入れ換え過程で補償パルス数の大きな変化を回避できるように入れ換えるべきフィルタ３７を段階毎に選択して入れ換えを行うとよい。
【００８１】
表示制御部６７は、モニタ制御回路５１を介してモニタ２０に、スルー画、撮影中の動画、撮影直後の静止画、再生時の静止画及び再生中の動画や、メニュー画面等を表示させる表示制御を行う。
【００８２】
次にカメラ１１におけるＡＦ制御について説明する。電源スイッチ１７が操作されてカメラ１１が電源ＯＮされると、エンジン３０内のコンピュータ３１が図１４にフローチャートで示すＡＦ制御処理用のプログラムを実行する。
【００８３】
以下、カメラ１１におけるＡＦ制御を、図１４に示すフローチャートに従って、図１２及び図１３を適宜用いて説明する。ここで、カメラ１１の電源ＯＮ時は撮影モードにあり、モニタ２０にはスルー画が表示される。そして、動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１８が操作されると、動画撮影が開始される。また、このスルー画表示中や動画撮影中にユーザーによりズームボタン２２が操作されると、エンジン３０内のコンピュータ３１は、ズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動し、ズームレンズ３３ａを光軸方向に沿って移動させ、ズームボタン２２の操作に応じたズーム量に調整する。このスルー画表示中と動画撮影中においては、コンピュータ３１が図１４に示すＡＦ制御を実行する。
【００８４】
まずステップＳ１０では、コンピュータ３１は、不揮発性メモリ４９から現在のズーム量（初期ズーム量）に応じたマップを読み出す。
次のステップＳ２０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御を（第１ＡＦ制御）行う。この第１ＡＦ制御は、詳しくはコンピュータ３１の第１合焦制御部６５が行う。この第１ＡＦ制御開始に際して、「３２パルス」分のフィルタ３７ｅを最初に挿入し、このフィルタ挿入状態で第１ＡＦ制御は行われる。レンズ制御部７２がＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に沿って移動させつつ、コントラスト検出部７１が主要被写体のコントラストを逐次検出してそのコントラスト評価値Ｃを算出し、その評価値Ｃが増加する方向へフォーカスレンズ３３ｂを移動させる。そして、サーチ部７３が、図４に示す「山登り制御」を行って最大のコントラスト評価値Ｃmaxとなるレンズ位置Ｐmax（ＡＦモータパルス数）をサーチし、レンズ制御部７２がフォーカスレンズ３３ｂをそのサーチしたレンズ位置Ｐmax（合焦位置）まで移動させる。こうして主要被写体光が撮像素子３２の像面３２ａに結像するように、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に配置される。
【００８５】
次のステップＳ３０では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジのＲＧＢ検出を行う。このＲＧＢ検出は、詳しくはコンピュータ３１のエッジ検出部８１が行う。エッジ検出部８１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御で合焦した後（Ｓ２０）、その合焦時点における主要被写体のＡＦ判定領域ＦＡにおけるエッジ（図８参照）を検出し、さらに検出したエッジにおける正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を算出する（図９参照）。
【００８６】
次のステップＳ４０では、コンピュータ３１は、ズーム量が所定量以上変化したか否かを判断する。つまり、マップデータＭの変更が必要なほどズーム量が変化したか否かを判断する。マップデータＭの変更が必要なほどズーム量が変化した場合はステップＳ５０に進み、マップデータＭの変更が必要なほどはズーム量が変化しなかった場合は、ステップＳ６０に進む。
【００８７】
ステップＳ５０では、コンピュータ３１は、ズーム量に応じたマップデータＭを読み出し、使用するマップデータＭを変更する。なお、この例では、例えば図１１に示す感度比特性データに基づくマップデータＭが読み出されているものとする。
【００８８】
ステップＳ６０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式ＡＦ制御による合焦時点の主要被写体のエッジにおける感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出する。
次のステップＳ７０では、コンピュータ３１は、電源ＯＦＦであるか否かを判断する。すなわち、このＡＦ制御ルーチンの終了条件を満たすか否かを判断する。電源ＯＦＦであれば当該ルーチンを終了し、電源ＯＦＦでなければ（つまり電源ＯＮであれば）ステップＳ８０に進む。但し、通常、ユーザーは撮影を終えるまでは電源ＯＦＦすることはない。
【００８９】
ステップＳ８０では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジの傾きＫＲ，ＫＧを算出する。この傾きＫＲ，ＫＧの算出は、詳しくはコンピュータ３１のエッジ傾き算出部８２が行う。エッジ傾き算出部８２は、エッジ（ｘ＝ｑ）におけるＲ信号値の傾きＫＲ，ＫＧを、式 ＫＲ＝｜Ｒ（ｘ＋Δｐ）−Ｒ（ｘ）｜、ＫＧ＝｜Ｇ（ｘ＋Δｐ）−Ｇ（ｘ）｜に、エッジの位置を示すｘ＝ｑを代入して計算する。
【００９０】
次のステップＳ９０では、コンピュータ３１は傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいか否かを判定する。この判定は、詳しくはコンピュータ３１の判定部８３が行う。判定部８３は、傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいと判定した場合はステップＳ１００に進み、傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きくない（つまり傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下である）と判定した場合はステップＳ１２０に進む。
【００９１】
ステップＳ１００では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジにおける感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出し、この現在の感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂと合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを算出する（ΔＲ／Ｇ＝Ｒ／Ｇ−Ｒo／Ｇo、ΔＢ／Ｇ＝Ｂ／Ｇ−Ｂo／Ｇo、ΔＲ／Ｂ＝Ｒ／Ｂ−Ｒo／Ｂo）。この感度比及び感度比の差分の算出は、詳しくはコンピュータ３１の感度比算出部８４が行う。
【００９２】
次のステップＳ１１０では、コンピュータ３１は、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに適したフィルタ３７を挿入する。この処理は、詳しくはコンピュータ３１のフィルタ選択部８５とフィルタ制御部８６とが行う。例えば撮像レンズ１３の光学系特性及び現在のズーム量において、感度比が図１１に示すように変動する場合、Ａ−Ｂ間の範囲で、Ｒ／Ｇは１つの値から２つのＡＦモータパルス数が決まる場合があるので、差分ΔＲ／Ｇをフィルタ選択に使用するのは不適切である。このため、図１１の例では、まずフィルタ選択部８５は、１つの感度比から必ず１つのＡＦモータパルス数が決まる差分ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、挿入すべきフィルタ３７を選択する。
【００９３】
例えば図１１において、合焦位置における感度比Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoが「約１」であり、現在のフォーカスレンズ３３ｂの位置が図１１におけるＡ位置にあるとすると、現在の感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂはそれぞれ「０．８８」と「１．１３」なので、差分ΔＢ／Ｇ＝−０．１２、差分ΔＲ／Ｂ＝０．１３と算出される。そして、フィルタ選択部８５は、差分ΔＢ／Ｇ＝−０．１２を基にマップデータＭを参照することで焦点ずれ量ΔＰ＝「−２０パルス」を取得し、またΔＲ／Ｂ＝０．１３を基にマップデータＭを参照することで焦点ずれ量ΔＰ＝「−２０パルス」を取得する。そして、フィルタ選択部８５は、焦点ずれ量ΔＰ＝−２０パルスを補償しうる分のフィルタ３７を選択する。
【００９４】
本例では、「３２パルス」分のフィルタ３７ｅを最初に挿入した状態で、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）を行っている。このため、フィルタ選択部８５は、初期挿入（デフォルト）分の「３２パルス」に、焦点ずれ量ΔＰの補償に必要なパルス数（＝「−ΔＰ」）を加算して、補償パルス数ΔＰｔ（＝３２−ΔＰ）を求め、この補償パルス数ΔＰｔ分相当のフィルタ３７を選択する。この例では、補償パルス数ΔＰｔ＝５２パルスなので、「５２パルス」分のフィルタ３７を挿入すればよいことになる。そのため、フィルタ選択部８５は、「１６パルス」補償可能なフィルタ３７ｄと、「４パルス」補償可能なフィルタ３７ｂとを、合焦時の「３２パルス」のフィルタ３７ｅに加えた、合計３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅを選択する。
【００９５】
そして、フィルタ制御部８６は、選択された３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅのうち現在既に挿入されているフィルタ３７ｅ以外の２枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄに対応する２個のフィルタ用モータ４６を駆動して、２枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄをさらに挿入する。この結果、３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅが挿入され、主要被写体は撮像素子３２の像面３２ａ上に結像するようになる。
【００９６】
また、現在のフォーカスレンズ３３ｂの位置が図１１におけるＢ位置にあったとすると、このとき、現在の感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂはそれぞれ「１．１０」と「０．９３」なので、差分ΔＢ／Ｇ＝０．１０，差分ΔＲ／Ｂ＝−０．０７として算出される。そして、これらの差分ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂのときの焦点ずれ量ΔＰは共に「＋１８パルス」と算出される。フィルタ選択部８５は、補償パルス数ΔＰｔ＝３２−ΔＰ＝３２−１８＝１４パルスと算出するので、「１４パルス」分のフィルタ３７を挿入すればよいことになる。そのため、フィルタ選択部８５は、「２パルス」、「４パルス」、「８パルス」を補償可能な３枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃを選択する。そして、フィルタ制御部８６は、４つのフィルタ用モータ４６を駆動して、選択された３枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃを、現在既に挿入されているフィルタ３７ｅに入れ換えて挿入する。この結果、主要被写体は撮像素子３２の像面３２ａ上に結像するようになる。
【００９７】
上記ではＡ位置とＢ位置という第２ＡＦ制御範囲の境界位置という極端な例を説明したが、実際は焦点が合焦位置に対して少しずれる度にフィルタ３７の挿抜が行われる。このため、第２ＡＦ制御範囲においては、逐次実行されるフィルタ挿抜方式による第２ＡＦ制御により、常にほぼ合焦状態に保たれる。この結果、動画撮影時におけるコントラスト検出方式ＡＦ制御時のサーチに起因する画像のウォブリングを回避できる。よって、ウォブリングの発生頻度の少ない高品質な動画画像を撮影及び保存することができる。
【００９８】
一方、ステップＳ９０で傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下と判定した場合は、ステップＳ１２０において、コンピュータ３１は、フィルタ３７が初期状態であるか否かを判断する。詳しくは、コンピュータ３１の切換制御部６４が、初期挿入されるべきフィルタ３７ｅが挿入され、かつその他のフィルタ３７ａ〜３７ｄが挿入されていない初期状態にあるか否かを判断する。フィルタ３７が初期状態になければステップＳ１３０に進み、フィルタ３７が初期状態にあればステップＳ１４０に進む。
【００９９】
ステップＳ１３０では、コンピュータ３１はフィルタ３７を初期状態にする。詳しくは、コンピュータ３１のフィルタ制御部８６がフィルタ用モータ４６を駆動して、初期挿入されるべきフィルタ３７ｅのみ挿入され、その他のフィルタ３７ａ〜３７ｄが抜かれた初期状態にする。
【０１００】
そして、ステップＳ１４０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）を実行する。この第１ＡＦ制御は、詳しくはコンピュータ３１の第１合焦制御部６５が実行する。第１ＡＦ制御が終了して合焦すると、フィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御に移行すべくステップＳ４０に戻り、Ｓ４０〜Ｓ６０の処理を行った後、Ｓ７０〜Ｓ１１０の処理を繰り返すことで、所定時間周期毎にフィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御を行う。そして、第２ＡＦ制御中に傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下になると（Ｓ９０で否定判定）、切換制御部６４が、フィルタ３７を必要に応じて初期状態とした後（Ｓ１３０）、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御（Ｓ１４０）に切り換える。
【０１０１】
以上詳述したようにこの第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）コントラスト検出方式によるＡＦ制御による合焦後に、フィルタ挿抜方式のＡＦ制御を行うので、コントラスト検出方式によるＡＦ制御時のサーチ動作に起因するウォブリングの発生頻度を低減し、ウォブリングに起因する画像のぶれを低減することができる。
【０１０２】
（２）フィルタ３７を複数枚（Ｎ枚）備え、第２合焦制御部６６は、複数のフィルタ３７を重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出す。よって、少ない枚数のフィルタ３７で細かくＡＦ制御を行うことができる。
【０１０３】
（３）特に、Ｎ枚のフィルタ３７を、補償可能なパルス数を、２、４、８、１６、３２パルスとした。つまり、Ｎ枚のフィルタ３７を、最小移動単位のパルス数をＤとした場合に、Ｄ、２Ｄ、４Ｄ、８Ｄ，…，２＾（Ｎ−１）・Ｄパルス分を補償可能なそれぞれ屈折率の異なるフィルタとした。このため、第２ＡＦ制御の精度の割に、フィルタ３７の枚数を少なく済ませることができる。よって、第２ＡＦ制御の精度の割に、フィルタ装置３６の小型化（薄型化）が可能であり、カメラ１１をコンパクトに構成することができる。
【０１０４】
（４）ズーム量毎にマップデータを用意したので、ズーム量に応じた適切な第２ＡＦ制御を実現できる。
（５）エッジにおける色信号値の傾きＫを求め、傾きＫと閾値Ｋoとの比較によって、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御とを切り換えるので、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御との間で適切な切り換えを行うことができる。
【０１０５】
（６）感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを用いて、第１ＡＦ制御による合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、挿入すべきフィルタ３７を選択するので、第２ＡＦ制御を適切に行うことができる。
【０１０６】
前記実施形態は上記に限定されず、以下の態様に変更することもできる。
・図１５に示すように、フィルタ３７を光軸方向に移動させるスライダ９４及びリニアモータ９５を更に設け、フィルタ３７を光路に対してフィルタ用モータ４６の駆動により挿抜可能かつリニアモータ９５の駆動により光軸方向に移動可能な構成も採用できる。この場合、フィルタ３７を挿入し、かつ挿入したフィルタ３７を光軸方向に移動させることにより第２ＡＦ制御を行う。この構成によれば、フィルタ３７の光軸方向の移動によってもＡＦ制御を行えるので、フィルタ３７の枚数を少なくすることができるうえ、前記実施形態のような断続的な第２ＡＦ制御に替えて、連続的な第２ＡＦ制御が可能になる。なお、図１５の例では、屈折率の異なる複数枚（２枚）のフィルタ３７を設けたが、フィルタ３７は１枚でもよいし、３枚以上の複数枚でもよい。
【０１０７】
・図１１のグラフにおけるＡ位置とＢ位置とに相当する焦点ずれ量ΔＰａ又はΔＰａになったか否かを判定し、焦点ずれ量ΔＰとΔＰａ又はΔＰａとの比較結果に基づいて、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御との間で切り換えを行う構成としてもよい。
【０１０８】
・前記実施形態において、フィルタを重ね合わせて挿入する構成に替えて、複数枚のフィルタ３７のうち選択された１枚のみを挿入する構成でもよい。
・前記実施形態において、フィルタは透明でもスモークなどの色付きでもよい。
【０１０９】
・前記実施形態において、フィルタを１枚のみ備えたフィルタ装置とした構成も採用してよい。
・電子カメラは、デジタルカメラに限定されず、ビデオカメラの他、カメラ機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や携帯電話、携帯用ゲーム機などでもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１１…電子カメラとしてのカメラ、１３…撮像レンズ、１７…電源スイッチ、１８…レリーズスイッチ、２０…モニタ、２１…モード選択スイッチ、２２…ズームボタン、２４…撮影ボタン、３０…エンジン、３１…コンピュータ、３２…撮像手段を構成する撮像素子、３３ａ…ズームレンズ、３３ｂ…撮影レンズとしてのフォーカスレンズ、３４…絞り、３５…シャッタ、３６…フィルタ装置、３７，３７ａ〜３７ｅ…フィルタ、３８…第２駆動手段を構成するフィルタ駆動回路、３９…第１駆動手段を構成するフォーカス駆動回路、４０…シャッタ駆動回路、４１…絞り駆動回路、４２…第３駆動手段を構成するズーム駆動回路、４３…第３駆動手段を構成するズーム用モータ、４４…第１駆動手段を構成するフォーカス用モータ（ＡＦモータ）、４５…ＡＦセンサ、４６…第２駆動手段を構成するフィルタ用モータ、４７…撮像制御回路、４８…映像回路、４９…不揮発性メモリ、５１…モニタ制御回路、５２…メモリ制御回路、５３…操作検出回路、５４…メモリカード、６１…主制御部、６２…画像処理部、６２Ａ…顔検出部、６３…ズーム制御部、６４…切換制御部、６５…第１の合焦制御手段としての第１合焦制御部、６６…第２合焦制御部、６７…表示制御部、７１…コントラスト検出部、６９…レンズ制御部、７３…サーチ部、８１…検出手段を構成するエッジ検出部、８２…傾き算出手段としてのエッジ傾き算出部、８３…判定部、８４…検出手段を構成するとともに感度比算出手段としての感度比算出部、８５…第２の合焦制御手段を構成するフィルタ選択部、８６…第２の合焦制御手段を構成するフィルタ制御部、Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂ…感度比、ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂ…差分、ΔＰ…ずれ量としての焦点ずれ量、ΔＰｔ…補償パルス数。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コントラスト検出方式のオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラやビデオカメラなどの電子カメラには、オートフォーカス装置（自動合焦装置）が設けられている。オートフォーカス装置では主な一つの方式としてコントラスト検出方式が広く利用されている。コントラスト検出方式は、フォーカスレンズを光軸方向に移動させつつ各位置における撮像画像のコントラスト値を求め、コントラスト値が最も高くなるレンズ位置をフォーカス位置として検出する方式である（例えば特許文献１）。
【０００３】
特に特許文献１における合焦検出装置は、被写体光のエッジ部分を所定範囲にわたって複数個検出し、各エッジ部分の画素数を検出するエッジ検出手段と、検出された複数のエッジ部分の画素数とその度数から算出される重心値に基づいて被写体の合焦状態を判別する判別手段とを備えた構成となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−２７４４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年のデジタルスチルカメラでは、モニタに画像を表示させながらコントラスト値を得るため、ウォブリングによる画像の乱れやＡＦレンズ群のサーチ時間がかかるという問題があった。
【０００６】
例えば特許文献１のような輝度情報を使用したコントラストによる検出方法では、ＡＦレンズを広範囲で駆動させるため、スルー画表示中や動画撮影中にウォブリングによるぶれた画像となってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、コントラスト検出方式を採用するオートフォーカス装置において、合焦動作時のウォブリングに起因する画像のぶれを低減できる自動合焦制御装置、電子カメラ及び自動合焦制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明は、撮影レンズを光軸方向に移動させる第１駆動手段と、撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう前記第１駆動手段を制御する第１の合焦制御手段と、前記撮影レンズと前記撮像手段との間の光路に対して挿抜可能に設けられるとともに前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を補償可能な屈折率を有する少なくとも一つのフィルタと、前記フィルタを前記光路に対して挿抜させる第２駆動手段と、前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出したずれ量に応じた屈折率のフィルタを前記光路に対して挿抜するよう前記第２駆動手段を制御して合焦を行う第２の合焦制御手段と、を備えたことを要旨とする。
【０００９】
本発明の自動合焦制御装置では、前記フィルタを複数備え、前記第２の合焦制御手段は、複数のフィルタを重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出すことが好ましい。
【００１０】
本発明の自動合焦制御装置では、前記第２の合焦制御手段は、前記光路上における前記フィルタの挿抜と、前記光路上に挿入された該フィルタの光軸方向における移動とにより合焦を行うことが好ましい。
【００１１】
本発明の自動合焦制御装置では、ズームレンズと、前記ズームレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変化させることでズーム量を調整する第３駆動手段と、前記第２の合焦制御手段は、前記ズーム量及び前記ずれ量に応じて前記光路上に挿入すべきフィルタを選択することが好ましい。
【００１２】
本発明の自動合焦制御装置では、前記検出手段は、前記撮像手段が取得した画像のＲＧＢ３色の信号値のうち２色毎の組合せの値の比で示される３つの感度比のうち少なくとも１つを算出する感度比算出手段を備え、前記少なくとも１つの感度比に基づいて前記合焦位置からの前記ずれ量を求めることが好ましい。
【００１３】
本発明の自動合焦制御装置では、前記撮像手段で取得されたＲＧＢ信号値の前記画像中のエッジ部分を横切るときの傾きを求める傾き算出手段を備え、前記傾きが閾値以上のときに前記第２の合焦制御手段による第２の合焦制御を行い、前記傾きが前記閾値未満になると、前記第２の合焦制御から前記第１の合焦制御手段による第１の合焦制御へ切り替えることが好ましい。
【００１４】
本発明は、電子カメラであって、被写体を撮影する撮像手段と、上記発明の自動合焦制御装置と、を備えたことを要旨とする。
本発明は、撮影レンズを光軸方向に移動させながら撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう合焦制御を行う第１の合焦制御ステップと、前記第１の合焦制御ステップによる合焦が行われた前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出ステップと、前記ずれ量を補償可能な屈折率を有するフィルタが前記撮影レンズの光路上に配置されるように前記光路に対してフィルタの挿抜を行うことで合焦する第２の合焦制御ステップと、を備えたことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コントラスト検出方式を採用するオートフォーカス装置において、合焦動作時のウォブリングに起因する画像のぶれを低減できる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電子カメラの斜視図。
【図２】電子カメラの背面図。
【図３】電子カメラの電気的構成を示すブロック図。
【図４】コントラスト検出方式によるＡＦ制御を説明するグラフ。
【図５】（ａ）フィルタ装置の構成を示す模式側面図、（ｂ）その模式正面図。
【図６】フィルタ挿抜方式の原理を説明する模式側面図。
【図７】撮像光学系における軸上色収差を示す模式側面図。
【図８】エッジ検出を説明する主要被写体画像の模式図。
【図９】正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示すグラフ。
【図１０】ＡＦレンズ位置によるエッジの傾きの変動を示すグラフ。
【図１１】ＡＦレンズ位置による感度比の変動を示すグラフ。
【図１２】フィルタ非挿入時における撮像光学系を示す模式側面図。
【図１３】フィルタ挿入時における撮像光学系を示す模式側面図。
【図１４】ＡＦ制御処理を示すフローチャート。
【図１５】変形例におけるフィルタ装置の構成を示す模式側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を電子カメラの一種であるデジタルカメラに具体化した一実施形態を図１〜図１４に基づいて説明する。
図１はデジタルカメラの斜視図、図２はその背面図である。図１に示すように、本実施形態のデジタルカメラ（以下、単に「カメラ１１」という）は、略直方体形状をなすカメラ本体１２を有している。カメラ本体１２の前面（正面）略中央部には撮像レンズ１３を内装した伸縮自在な鏡筒１３ａが設けられるとともに、鏡筒１３ａよりも上側となる二位置にはストロボ１４（フラッシュ）、合焦動作時に赤外線等を被写体に向けて照射する発光体及びセルフ撮影を行うときに点滅するセルフＬＥＤ等の光を照射する照射窓部１５が設けられている。
【００１８】
また、カメラ本体１２の上面には左寄りの二位置に電源スイッチ１７及びレリーズスイッチ１８が設けられ、略中央寄りの位置にスピーカ１９が設けられている。電源スイッチ１７は、カメラ１１を電源オン状態とするときに撮像者により押し下げ操作されるものである。レリーズスイッチ１８はカメラ１１に撮像動作を開始させるときに撮像者により押し下げ操作（すなわち、オン操作）される操作ボタンである。
【００１９】
一方、図２に示すように、カメラ本体１２の背面側には、矩形状をなすモニタ２０が設けられている。モニタ２０は、一例として液晶表示装置（LiquidCrystalDisplay）（ＬＣＤ）により構成されている。そして、モニタ２０の上側右寄りの位置には静止画モードと動画モードとの間で切り換可能なモード選択スイッチ２１が設けられている。また、カメラ本体１２の背面におけるモニタ２０の右上位置には、主として撮像レンズ１３をズームアップ又はズームダウンさせるときに操作されるズームボタン２２が設けられている。ズームボタン２２の下側位置には、主としてモニタ２０にメニュー画面を表示させるときに操作されるメニューボタン２３が設けられている。
【００２０】
また、メニューボタン２３の下方には、撮影ボタン２４と再生ボタン２５とが設けられている。再生モード中に撮影ボタン２４を操作すると撮影モードに切り換わり、撮影モード中に再生ボタン２５を操作すると再生モードに切り換わるようになっている。動画撮影を行う際は、動画モードかつ撮影モードにし、レリーズスイッチ１８を操作すると動画撮影が開始され、その動画撮影中にレリーズスイッチ１８を操作するとその動画撮影が終了するようになっている。
【００２１】
さらに各ボタン２４，２５の下側位置には、上下左右の４方向を含む複数方向の選択操作が可能なセレクトボタン２６（選択ボタン）が設けられ、その中央部には決定ボタン２７（ＯＫボタン）が設けられている。セレクトボタン２６は、主としてメニュー画面における項目の選択及び設定内容の変更を行う操作に用いられる。決定ボタン２７は、メニュー画面で選択した項目や設定内容を確定（決定）する操作に用いられる。
【００２２】
次に、本実施形態のカメラ１１における回路構成を図３に示すブロック図に基づき説明する。図３に示すように、カメラ１１は各種動作を統括的に制御するＭＰＵ（Micro Processing Unit）などからなるエンジン３０を備えている。エンジン３０はコンピュータ３１を内蔵し、コンピュータ３１が各種プログラムを実行することによりカメラ１１の各種制御を行う。また、カメラ１１は、撮像レンズ１３のレンズ群を通過した被写体光を撮像レンズ１３の像空間側において結像させるための撮像素子３２をカメラ本体１２内に有している。この撮像素子３２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサからなり、その撮像面に結像した被写体像に対応した信号電荷を蓄積し、その蓄積した信号電荷を画素信号と呼ばれるアナログ信号として出力する。なお、撮像素子３２は、電源スイッチ１７が押し下げ操作された後において、レリーズスイッチ１８が押し下げ操作される前段階の待機モードにおいても、被写体の経時変化するスルー画像の画素信号を出力し得るように構成されている。
【００２３】
図３に示す撮像レンズ１３は、鏡筒１３ａ内に、撮影画角を変更するズームレンズ３３ａ、焦点を合わせるフォーカスレンズ３３ｂを備えている。そして、鏡筒１３ａ内には、絞り３４及びシャッタ３５が設けられている。さらにフォーカスレンズ３３ｂと撮像素子３２との間には、フィルタ３７を撮像レンズ１３の光路に対して挿抜可能な状態に備えるフィルタ装置３６が設けられている。本例では、フィルタ３７は複数枚備えられている。
【００２４】
エンジン３０には、撮像レンズ１３、絞り３４、シャッタ３５及びフィルタ装置３６などを撮影条件に応じて駆動制御するため、フィルタ駆動回路３８、フォーカス駆動回路３９、シャッタ駆動回路４０、絞り駆動回路４１及びズーム駆動回路４２が接続されている。
【００２５】
ズームレンズ３３ａは、ズーム用モータ４３の駆動により光軸方向に沿って移動可能に構成されている。エンジン３０はズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動制御し、ズームレンズ３３ａを光軸方向に移動させることによって撮影画角を変更する。
【００２６】
フォーカスレンズ３３ｂは、フォーカス用モータ（以下、「ＡＦモータ４４」と称す）の駆動により光軸方向に沿って移動可能に構成されている。エンジン３０はフォーカス駆動回路３９を介してＡＦモータ４４を駆動制御し、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させることによって焦点を合わせ、例えば撮像レンズ１３を透過した被写体光を撮像素子３２の像面に結像させる。このとき、エンジン３０は、ＡＦセンサ４５の検出信号に基づきフォーカスレンズ３３ｂの光軸方向の位置を取得する。
【００２７】
絞り３４は、絞り駆動回路４１により駆動される不図示のアクチュエータにより駆動される。エンジン３０は絞り駆動回路４１を介してアクチュエータを駆動制御することによって絞り３４を調節し、撮像レンズ１３を通過する光量を調整する。
【００２８】
シャッタ３５は、シャッタ駆動回路４０により駆動される不図示のアクチュエータにより開閉可能に構成されている。エンジン３０はシャッタ駆動回路４０を介してアクチュエータを駆動制御することによってシャッタ３５を作動させ、露光時間を制御する。
【００２９】
また、エンジン３０には、撮像素子３２に接続された撮像制御回路４７及び映像回路４８が接続されている。撮像制御回路４７は、撮像素子３２を駆動して、露光時間制御、結像された像の電気信号への変換、変換した電気信号の出力等を制御する。
【００３０】
映像回路４８は、撮像素子３２の出力する電気信号を増幅し、デジタル信号に変換してエンジン３０に出力する。詳しくは、撮像素子３２の出力側に直列に接続されている映像回路４８は、ＡＦＥ（Analog Front End）部とＡ／Ｄ変換器とを有している。ＡＦＥ部は、撮像素子３２で光電変換されて出力されたアナログ信号からなる画素信号を所定のタイミングでサンプリング（相関二重サンプリング）して、例えばＩＳＯ感度に基づく所定の信号レベルとなるように増幅させる。Ａ／Ｄ変換器は、ＡＦＥ部から出力された増幅後の画素信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換し、このデジタル画素信号をエンジン３０に出力する。
【００３１】
エンジン３０は、映像回路４８から入力したデジタル画素信号に対して、色補間処理、階調補正、ホワイトバランス処理及び輪郭補償等の画像処理を施すことにより所定の画像データを生成する。
【００３２】
さらに、エンジン３０には、バスを介して不揮発性メモリ４９及びバッファメモリ５０が接続されている。また、エンジン３０には、モニタ制御回路５１（ＬＣＤ駆動回路）、メモリ制御回路５２及び操作検出回路５３等が接続されている。
【００３３】
不揮発性メモリ４９には、エンジン３０を動作させるためにエンジン３０内のコンピュータ３１が実行するためのプログラムが記憶されている。本実施形態では、図１４にフローチャートで示す自動合焦制御（ＡＦ制御）用のプログラムなどが不揮発性メモリ４９に記憶されている。また、不揮発性メモリ４９には、フィルタ装置３６を用いた自動合焦制御で使用するマップデータＭ１，Ｍ２，…Ｍｍが記憶されている。このマップデータＭ１〜Ｍｍについては後述する。
【００３４】
バッファメモリ５０は、撮影画像データを一時的に格納し、画像処理過程のデータ、画像処理後のデータ、画像圧縮後のデータ、さらにエンジン３０のその他の処理過程のデータの一時記憶に使用される。バッファメモリ５０は、例えばＤＲＡＭ等により構成される。
【００３５】
エンジン３０が画像処理を行って生成した画像データは、バッファメモリ５０に一時記憶される。エンジン３０は、バッファメモリ５０に一時記憶した画像データをモニタ制御回路５１へ送り、モニタ制御回路５１は画像データに基づく画像をモニタ２０に表示させる。モニタ２０には、例えばスルー画像、撮影中の動画画像、撮影直後の確認画像（静止画）、再生画像（再生動画・再生静止画）が表示される。
【００３６】
その後、エンジン３０は、バッファメモリ５０から画像データを読出して、例えばＪＰＥＧ方式でデータ圧縮処理を行い、圧縮処理後の画像データを含む画像ファイルを生成し、生成した画像ファイルをメモリ制御回路５２に接続された不図示のカードスロットを介してカメラ１１に着脱可能とされたメモリカード５４に記憶するようになっている。また、エンジン３０は、メモリカード５４から画像ファイルを読出して伸張処理を施した後の画像データをバッファメモリ５０に一時記憶させてモニタ制御回路５１を介してモニタ２０に再生画像（再生動画・再生静止画）を表示させる。
【００３７】
モニタ制御回路５１は、エンジン３０より出力された表示データをモニタ２０に出力するとともに、モニタ２０の点灯、消灯、表示制御を行い、モニタ２０にスルー画や再生画像等を表示させる。
【００３８】
メモリ制御回路５２は、メモリカード５４を挿抜可能な構造のスロットを有し、スロットに挿着されたメモリカード５４に撮影画像ファイルを転送・記憶したり、メモリカード５４に記憶されている画像ファイル等の情報を読み取り、エンジン３０に出力したりする機能を有している。
【００３９】
操作検出回路５３には、電源スイッチ１７、レリーズスイッチ１８、モード選択スイッチ２１、ズームボタン２２、メニューボタン２３、撮影ボタン２４、再生ボタン２５、セレクトボタン２６及び決定ボタン２７などの各種操作スイッチが接続されている（但し、図３では一部のスイッチ（ボタン）のみ図示）。操作検出回路５３は、ユーザーによるスイッチ操作を検出してその操作情報をエンジン３０に出力する。
【００４０】
エンジン３０内のコンピュータ３１は、不揮発性メモリ４９に記憶されたプログラムを実行してカメラ１１の動作を制御するとともに、撮影された画像の処理及び再生を行う。エンジン３０は、電源スイッチ１７の操作に応答してカメラ１１の電源の投入（ＯＮ）／遮断（ＯＦＦ）を行う。また、エンジン３０は、電源ＯＮ状態の下で、ズームボタン２２の操作に応答してズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動してズームレンズ３３ａを移動させるズーミング動作を行わせ、フォーカス駆動回路３９を介してＡＦモータ４４を駆動してフォーカスレンズ３３ｂを移動させるフォーカシング動作を行わせる。さらに、エンジン３０は、絞り駆動回路４１及びシャッタ駆動回路４０を駆動して絞り３４の調整及びシャッタ３５の開放時間調整を行うことにより露出制御を行う。
【００４１】
エンジン３０は、撮影準備段階においてはシャッタ３５を開放し、撮像レンズ１３を透過した光を撮像素子３２に結像させる。撮像素子３２に結像した被写体像はエンジン３０によって周期的に画像処理され、被写体を動画的にモニタ２０に映し出すことにより、モニタ２０にスルー画が表示される。
【００４２】
また、エンジン３０によって、画像のコントラストを検出し、フォーカスレンズ３３ｂを移動させ、最もコントラストの高いフォーカスレンズ位置を探索し、その位置にフォーカスレンズ３３ｂを移動させることによりオートフォーカス制御（ＡＦ制御）を行う。
【００４３】
また、エンジン３０は画像の輝度レベルを検出し、検出した輝度レベルから絞り３４とシャッタ３５のシャッタ速度を制御して自動露出制御（ＡＥ制御）を行う。
図４は、エンジン３０内のＣＰＵ（コンピュータ）がプログラムを実行することによりエンジン３０内に構築される機能構成を示す。図４に示すように、エンジン３０内のコンピュータ３１には、主制御部６１、画像処理部６２、ズーム制御部６３、切換制御部６４、第１合焦制御部６５、第２合焦制御部６６、表示制御部６７などが備えられている。なお、コンピュータ３１内の各機能部は、ＡＦ制御及びズーム制御に関係する部分のみを示し、その他の各種制御に係る機能部分は省略している。
【００４４】
主制御部６１は、各部を統括制御し、ＡＦ制御、ズーム制御以外に、絞り制御、シャッタ制御などを行う。
画像処理部６２は、撮像素子３２から映像回路４８（図３を参照）を介して入力した画素信号に基づいて各種の画像処理（ホワイトバランス処理等）を施して画像データを生成する画像処理を行う機能を有している。画像処理部６２は、顔検出部６２Ａを備えている。顔検出部６２Ａは、画像中における人物の顔を検出する顔検出を行う。両眼、鼻、口などの顔の部品の特徴を抽出しその特徴量に基づいて顔の各部品を抽出し、両眼と鼻と口の各位置関係を利用して顔を検出する。顔検出部６２Ａは、検出した顔について、さらに瞳検出、顔向き検出、顔輪郭検出、表情検出（笑顔検出）などの顔に関する各種検出処理を行う。ＡＦ制御では、検出した顔に焦点を合わせるようにフォーカスレンズの位置制御が行われる。このため、検出した顔のコントラスト評価値が最大になるようにフォーカスレンズの位置制御が行われる。
【００４５】
ズーム制御部６３は、ズームボタン２２の操作に基づき広角側と望遠側のうちその操作方向に応じた回転方向へズーム用モータ４３を駆動させることにより、ズームレンズ３３ａを広角側と望遠側のうちその操作方向に応じた方向へ移動させてズーム（倍率）の調節を行う。
【００４６】
切換制御部６４、第１合焦制御部６５及び第２合焦制御部６６は、ＡＦ制御装置の制御手段を構成し、これらの各制御部６４〜６６によりＡＦ制御が行われる。そして、切換制御部６４は、第１合焦制御部６５と第２合焦制御部６６のうち一方を選択して両者の間でＡＦ制御の主体を切り換える。
【００４７】
ここで、第１合焦制御部６５は、コントラスト検出方式のＡＦ制御を行う。第１合焦制御部６５は、コントラスト検出部７１、レンズ制御部７２及びサーチ部７３を備えている。コントラスト検出部７１は、撮像素子３２により撮像されてエンジン３０に入力された画像データに対して顔検出部６２Ａが検出した顔の領域のコントラストを検出する。レンズ制御部７２は、ＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させるレンズ位置制御を行う。
【００４８】
サーチ部７３は、レンズ制御部７２がＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させつつコントラスト検出部７１が各レンズ位置毎に検出及び算出したコントラスト評価値を逐次取得して、今回と前回の各評価値を比較しつつ、所謂「山登り制御」を行って、最大のコントラスト評価値となるレンズ位置（ＡＦモータパルス数）をサーチする。
【００４９】
図４は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御を説明するグラフである。このグラフにおいて、横軸はレンズ位置（ＡＦモータパルス数）であり、縦軸はコントラスト評価値である。例えばＡＦ制御開始位置がＰ１であるとすると、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に１パルスずつ移動させつつコントラスト評価値Ｃを算出し、各レンズ位置Ｐ１，Ｐ２，…毎にコントラスト評価値Ｃ１，Ｃ２，…を逐次算出する所謂「山登り制御」を行い、最大のコントラスト評価値Ｃmaxとなるレンズ位置Ｐmax（ＡＦモータパルス数）を求める。図５に示すように、例えば、位置Ｐ１→Ｐ２→…→Ｐn→Ｐn+1ときて、位置Ｐnの評価値Ｃnと位置Ｐn+1の評価値Ｃn+1とを比較したときに、それまで増加していた評価値が減少するか又は同じ値をとると、サーチ部７３は、それまでで最大の評価値Ｃn（＝Ｃmax）をとるレンズ位置Ｐn（ＡＦモータパルス数）を合焦位置として取得する。
【００５０】
レンズ制御部７２は、サーチ部７３がサーチして得たレンズ位置Ｐn（ＡＦモータパルス数Ｐn）で規定される合焦位置までの移動方向及び移動量を求め、ＡＦモータ４４を駆動してフォーカスレンズ３３ｂをその移動方向へその移動量だけ移動させる。そして、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に到達すると、レンズ制御部７２は、ＡＦモータ４４の駆動を停止する。第１合焦制御部６５は、このような手順でコントラスト検出方式によるＡＦ制御を行う。
【００５１】
ここで、コントラスト検出方式によるＡＦ制御では、サーチ部７３が比較的広範囲に亘りサーチするので、フォーカスレンズ３３ｂのサーチ時の移動に起因し、表示制御部６７の表示制御によりモニタ２０に表示される画像が小刻みにぶれるウォブリングが発生し易い。スルー画はメモリカード５４に保存されないデータなので、多少ウォブリングが発生してもさほど問題ではないが、動画撮影時にサーチに起因するウォブリングが発生すると、画像がぶれた低品質の動画が保存されることになる。このため、本実施形態では、ＡＦ制御として、第１合焦制御部６５が行うコントラスト検出方式の他に、フォーカスレンズ３３ｂを移動させずにＡＦ制御が可能な第２合焦制御部６６によるフィルタ挿抜方式によるＡＦ制御も採用している。
【００５２】
第２合焦制御部６６によるフィルタ挿抜方式は、撮像レンズ１３の光路に対してフィルタ３７を挿抜することによりＡＦ制御である。詳しくは、第２合焦制御部６６は、第１合焦制御部６５によるコントラスト検出方式で合焦した後、被写体が移動するなどして焦点がずれた場合、その焦点のずれた分をフィルタ３７の挿抜により補償し、撮像レンズ１３を透過した被写体光を撮像素子３２の像面上に結像させる。
【００５３】
フィルタ装置３６を制御してフィルタ挿抜方式のＡＦ制御を実現するために、図３に示す第２合焦制御部６６は、エッジ検出部８１、エッジ傾き算出部８２、判定部８３、感度比算出部８４、フィルタ選択部８５及びフィルタ制御部８６を備えている。
【００５４】
ここで、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御の原理を簡単に説明する。図６に示すように、被写体光が透過する撮像レンズ１３の焦点位置が、撮像素子３２よりも撮影者側（図６における右側）に位置するときに「前ボケ」、焦点位置が撮像素子３２よりも撮像レンズ側（図６における左側）に位置するときに「後ボケ」になる。撮像レンズ１３を透過した光は、フィルタ３７で屈折するので、フィルタ３７の挿抜によって、焦点位置が前後方向（光軸方向）にずれる。このため、フィルタ挿入前において図６に破線で示すように、焦点位置が前ボケ寄りにあっても、フィルタ３７が挿入されると、図６に実線で示すように、被写体光を撮像素子３２の像面３２ａ上に結像させることが可能になる。但し、フィルタ３７での屈折率は、光の色毎（つまり波長毎）に異なる。なお、図６では、前ボケ及び後ボケの様子を、撮像素子３２を光軸方向へ位置変化させることで表現している。
【００５５】
図７は、撮像レンズ１３を透過した光の色別の軸上色収差の様子を示す。図７に示すように、撮像レンズ１３を透過した光は波長の違いによる軸上色収差が発生し、焦点位置がずれる。軸上色収差は、光学系の設計値によって傾向が異なる。図７に一例で示す撮像レンズ１３は、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の両光線の屈折率が、青（Ｂ）の光線の屈折率よりも大きく、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の両光線の各焦点位置が、青（Ｂ）の光線の焦点位置よりも撮像レンズ側に位置している。このため、図７に示す撮像レンズ１３を備えたカメラ１１では、赤（Ｒ）と緑（Ｇ）の光線の屈折率より青（Ｂ）の光線の屈折率の方が大きいフィルタ３７を選定している。このように、撮像レンズ１３を含む光学系の光波長特性はその光学系の設計値によって異なるので、これを考慮してＲＧＢ各色で焦点位置を一致させうる屈折率のフィルタ３７を選定する。
【００５６】
図５は、フィルタ装置３６の構造を示す模式図である。図５（ａ）が模式側面図、図５（ｂ）が模式正面図である。図５（ａ）に示すように、フィルタ装置３６が備える複数枚（Ｎ枚）のフィルタ３７は、それぞれ屈折率が異なる。また、各フィルタ３７の屈折率は、前述のように撮像レンズ１３を含む光学系の設計値に応じて異なる光波長特性も考慮し、ＲＧＢ各色の焦点ずれを補償できる値に設定されている。本例では、図５に示すフィルタ装置３６が備えるＮ枚（一例として５枚）のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅは、補償できる焦点ずれ量がそれぞれの屈折率に応じて異なっている。
【００５７】
各フィルタ３７はアーム９１の先端部に支持されており、各アーム９１の基端部はそれぞれ回転軸９２に固定されている。各回転軸９２はＮ個のフィルタ用モータ４６が正逆転駆動されることにより正逆転可能に構成されている。
【００５８】
図５（ｂ）に示すように、フィルタ用モータ４６が正転駆動又は逆転駆動すると、フィルタ３７は回転軸９２を中心とする正方向又は逆方向に回動し、図５（ｂ）に二点鎖線で示す退避位置と、同図に実線で示す挿入位置との間を移動する。このため、フィルタ３７は撮像レンズ１３と撮像素子３２との間の光路に対して挿抜可能になっている。そして、Ｎ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、光軸方向に異なる位置に配置されるとともに、フィルタ１枚毎にフィルタ用モータ４６が１個ずつ設けられているので、本例では、Ｎ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅのうちの任意のＪ枚を重ねて同時に挿入することも可能になっている。そして、エンジン３０は、挿入すべきＪ枚のフィルタ３７を選択して光路上に挿入すべく、Ｎ個のフィルタ用モータ４６を駆動制御する。なお、フィルタ用モータ４６には、薄型構造をとりうる例えば超音波モータが使用される。
【００５９】
ここで、フォーカスレンズ３３ｂの焦点の合焦位置からのずれ量は、フォーカスレンズ３３ｂの光軸方向の位置に対応するＡＦモータパルス数Ｐで表すことができる。ＡＦ制御ではフォーカスレンズ３３ｂの位置をＡＦモータ４４のモータパルス数で制御しており、コントラスト検出方式によるＡＦ制御は、フォーカスレンズ３３ｂの最小移動単位を１パルスとする精度で行われる。これは、コントラスト検出方式によるＡＦ制御により静止画撮影時のピント精度が決まるからである。
【００６０】
これに対して、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御は、スルー画表示中や動画撮影時においてモニタ２０に表示される画像のウォブリングの低減を目的とする制御であり、主に動画撮影モードで使用され、静止画撮影モードではスルー画表示中にのみ使用される。このため、フィルタ挿抜方式によるＡＦ制御は、一例としてＡＦモータパルス数換算で「２パルス」をフォーカスレンズ３３ｂの最小移動単位とする精度で行われる。
【００６１】
本例の場合、図５に示すフィルタ装置３６が備えるＮ枚のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、それぞれの屈折率に応じて決まる、補償できる焦点ずれ量をＡＦモータパルス数で表すことができる。Ｎ枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ，３７ｅは、この順番で屈折率が段階的に大きくなり、補償できる焦点ずれ量は、屈折率の小さいものから順番に、ＡＦモータパルス数換算で「２パルス」、「４パルス」、「８パルス」、「１６パルス」、「３２パルス」に設定されている。
【００６２】
図３に示す第２合焦制御部６６は、フィルタ装置３６を制御するために、エッジ検出部８１、エッジ傾き算出部８２、判定部８３、感度比算出部８４、フィルタ選択部８５及びフィルタ制御部８６を備えている。
【００６３】
エッジ検出部８１は、主要被写体の領域でエッジを検出する。ここで、主要被写体とは、合焦させるべき被写体を指し、例えば人物が被写体である場合は、顔検出部６２Ａが検出した顔が主要被写体となる。図８に示す主要被写体の領域（例えば顔領域）がＡＦ判定領域ＦＡとなり、このＡＦ判定領域ＦＡ内でコントラスト差の大きいエッジを検出する。このエッジの検出は、エッジ検出部８１がＡＦ判定領域ＦＡ内でＲＧＢ別もしくは輝度／色相／彩度で検索することで行う。
【００６４】
図８では、横方向にｘ座標軸、縦方向にｙ座標軸が与えられ、この例ではＡＦ判定領域ＦＡ内のｘ＝ｑの位置にエッジが検出される。エッジ検出部８１は、エッジを横切る方向（図８ではｘ方向）においてＲＧＢ別の色信号値を取得する。このとき、ＡＦ判定領域ＦＡ内のある１ピクセル行だけの信号値を取得すると、その１ピクセル行がノイズを含んで誤った値が取得される虞がある。そのため、本例では、１ピクセル行の画素値をｙ方向にｎピクセル幅に亘ってｎ本積算し、その積算値をｎで除した平均値を、ｘ＝ｑに位置するエッジを横切るＲＧＢ別の色信号値として取得し、次の式(1)〜(3)により計算する。
【００６５】
【数１】
ここで、ｒ（ｘ，ｋ）、ｇ（ｘ，ｋ）、ｂ（ｘ，ｋ）は、ｙ方向のｎピクセル幅におけるｎ本（ｋ＝１，２，…，ｎ）の１ピクセル行のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値をそれぞれ示す。但し、ｘは、図８の例ではｘ＝ｑを含む所定範囲Ｑ（例えばＡＦ判定領域ＦＡの一部の範囲（一例としてｑ−Ｑ／２≦ｘ≦ｑ＋Ｑ／２））を変域とする１行幅分の値をとる。ｙ方向のｎピクセル幅内の各１ピクセル行を指すｙ座標をｙ＝ｙ１，ｙ２，…，ｙｎ（但し、ｙ１＜ｙ２＜…＜ｙｎ）とすると、ｒ（ｘ，ｋ）、ｇ（ｘ，ｋ）、ｂ（ｘ，ｋ）は、ｙ座標がｙ＝ｙ１＋１−ｋの１ピクセル行のＲ信号値、Ｇ信号値、Ｂ信号値をそれぞれ示す。
【００６６】
さらにエッジ検出部８１は、ｒ_ave（ｘ）、ｇ_ave（ｘ）、ｂ_ave（ｘ）を、エッジの最大値と最小値に正規化する。エッジ検出部８１は、ＲＧＢのエッジ（ｘ＝ｑ）における正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を、次の式(4)〜(6)により算出する。
【００６７】
【数２】
ここで、ｘminは、エッジ検出対象範囲ＥＡ内で信号値が最小（例えば図８の黒領域）となるｘ座標値を示し、ｘmaxは、エッジ検出対象範囲ＥＡ内で信号値が最大（例えば図８の白領域）となるｘ座標値を示す。
【００６８】
図９は、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示すグラフである。このグラフにおいて横軸がｘ座標軸（エッジを横切る方向の座標軸）、縦軸が正規化出力を示す。図９に示す例では、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の各ラインはほぼ重なっている。図９は、例えばコントラスト検出方式ＡＦ制御による合焦時点における正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を示す。この合焦後、例えば被写体の移動などによってフォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置からずれる場合がある。フォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置に近いほど、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の各ラインの傾きは急峻となり、傾きは「１」に近い値をとる。フォーカスレンズ３３ｂの現在位置が合焦位置から徐々にずれるに従って、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）のエッジ（ｘ＝ｑ）における傾きは徐々に小さくなる。このため、傾きがある閾値以上の値をとれば、焦点のずれ量が比較的小さい所定範囲（第２ＡＦ制御範囲Ｗ２）内であることが分かる。
【００６９】
エッジ傾き算出部８２は、エッジ検出部８１が検出したエッジの傾きを検出する。ここで、エッジの傾きとは、エッジを横切る方向（図８の例ではｘ方向）における画素値（ＲＧＢ信号値）の変化率を指す。エッジにおけるＲＧＢ各信号値の各傾きＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）の微分式にｘ＝ｑを代入して算出する。本例では、エッジ傾き算出部８２は、ＫＲ＝｜Ｒ（ｘ＋Δｐ）−Ｒ（ｘ）｜、ＫＧ＝｜Ｇ（ｘ＋Δｐ）−Ｇ（ｘ）｜、ＫＢ＝｜Ｂ（ｘ＋Δｐ）−Ｂ（ｘ）｜を用いて、エッジの位置を示すｘ＝ｑを代入して計算する。但し、Δｐは所定の微小値である。
【００７０】
図１０は、エッジの傾きＫをＡＦモータパルス数に対してプロットしたグラフを示す。横軸がＡＦモータパルス数（レンズ位置）を示し、縦軸が傾きＫを示す。図１０の例では、エッジにおけるＲＧＢ信号値の傾きＫＲ，ＫＧ，ＫＢの各ラインはほぼ重なっている。
【００７１】
図１０の例では、合焦位置（ＡＦモータパルス数＝約１７０）で傾きＫが最大となり、合焦位置からフォーカスレンズ３３ｂの位置がずれるに従って傾きＫは徐々に小さくなる。本実施形態では、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御で合焦した後、その合焦時のフォーカスレンズ３３ｂの位置（ＡＦレンズ位置）が、被写体の移動などによって光軸方向に移動するその時々の焦点位置からのずれ量が所定範囲内にある第２ＡＦ制御範囲Ｗ２にあるうちはフィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御を継続する。そして、ＡＦレンズ位置が第２ＡＦ制御範囲Ｗ２から外れ、第１ＡＦ制御範囲内に入ると、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御へ移行する。
【００７２】
判定部８３は、最初のコントラスト検出方式による合焦後、ＡＦレンズ位置が、第２ＡＦ制御範囲内にあるか、第１ＡＦ制御範囲内にあるかを判定する。詳しくは、判定部８３は、エッジ傾き算出部８２が所定周期毎に算出する傾きＫが閾値Ｋoより大きければＡＦレンズ位置が第２ＡＦ制御範囲Ｗ２にあると判定し、一方、傾きＫが閾値Ｋo以下になると、ＡＦレンズ位置が第１ＡＦ制御範囲Ｗ１にあると判定する。本例では、図９の例における微分特性により、ＲＧＢのうち２色（Ｒ，Ｇ）の閾値Ｋoを予め設定し、判定部８３が、この２色の傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいか否かを判定するようにしている。図１０の例では、閾値Ｋoは一例として約０．８５に設定されている。
【００７３】
感度比算出部８４は、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。ここで、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとは、エッジにおけるＲＧＢ各信号値の正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）のうちの２色毎の比である。このため、感度比算出部８４は、式 Ｒ／Ｇ＝Ｒ（ｑ）／Ｇ（ｑ）、Ｂ／Ｇ＝Ｂ（ｑ）／Ｇ（ｑ）、Ｒ／Ｂ＝Ｒ（ｑ）／Ｂ（ｑ）により、各感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。
【００７４】
図１１は、フォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に移動させつつその移動過程で得られた感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂをプロットしたものである。横軸はＡＦモータパルス数（ＡＦレンズ位置）、縦軸は感度比をそれぞれ示す。感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは、撮像レンズ１３を含む光学系の設計値に依存し、またズーム量（ズームレンズ３３ａの光軸方向の位置）によって傾向が異なる。図１１に示すズーム量の例では、ＡＦ制御が適正になされている場合、フォーカスレンズ３３ｂは合焦位置にあり、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは「ほぼ１」になる。ここから被写体が撮影側（カメラ側）に向かってくる場合、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは位置Ａのときの値に変化する。一方、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置にある状態から、被写体が撮影側（カメラ側）から遠ざかる場合、感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂは位置Ｂのときの値に変化する。
【００７５】
図１１に示すように、感度比Ｂ／Ｇは、Ａ−Ｂ間の範囲においてＡＦモータパルス数が大きくなるほど一様に増加し、一方、感度比Ｒ／Ｂは、Ａ−Ｂ間の範囲においてＡＦモータパルス数が大きくなるほど一様に減少している。これに対して感度比Ｒ／Ｇは、Ａ−Ｂ間の範囲において、値の変動が小さくかつ増減している。Ａ−Ｂ間の範囲において感度比の変化がほぼ一様なＢ／ＧとＲ／Ｂとを用いることで、感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂから合焦位置からのずれ量が分かる。
【００７６】
感度比算出部８４は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）によりフォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に配置された合焦時に、感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出する。この合焦後、感度比算出部８４は、所定時間（例えば１０マイクロ秒〜１００ミリ秒の範囲内の所定値）周期で感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出する。そして、感度比算出部８４は、所定時間周期毎に、合焦時の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoと現在の感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂをそれぞれ計算する。
【００７７】
差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂが分かれば、図１１のＡ−Ｂ間の範囲における感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂの関係から、第１ＡＦ制御による合焦時点の合焦位置から現在合焦させるべきＡＦレンズ位置までの距離がＡＦモータパルス数換算で求めることができる。そして、予め図１１に示すようなＡＦモータパルス数と感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂとの関係を示すデータを、ズーム量毎に測定し、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂと合焦位置からのずれ量ΔＰとの関係を示すマップデータを作成する。このように全ズーム範囲を複数分割（ｍ分割）し、そのｍ分割したズーム量毎のｍ個のマップデータＭ１〜Ｍｍを不揮発性メモリ４９に格納している。
【００７８】
なお、Ａ−Ｂ間の範囲ではフィルタ挿抜方式によるＡＦ制御が可能であり、このＡ−Ｂ間の範囲に合わせて閾値Ｋoを設定している。このため、傾きＫが閾値Ｋoより大きければ、そのときの感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／ＢはＡ−Ｂ間の範囲内にあることになる。
【００７９】
フィルタ選択部８５は、感度比算出部８４が算出した差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、そのときのズーム量に応じて不揮発性メモリ４９から読み出したマップデータＭを参照して、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに応じた焦点ずれ量ΔＰを求める。そして、フィルタ選択部８５は、求めた焦点ずれ量ΔＰから挿入すべきフィルタ３７を選択する。コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御時は、「３２パルス」分補償可能なフィルタ３７ｅを挿入して行われる。このため、フィルタ選択部８５は、初期挿入（デフォルト）分の「３２パルス」に、焦点ずれ量ΔＰの補償に必要なパルス数（＝「−ΔＰ」）を加算して補償パルス数ΔＰｔ（＝３２−ΔＰ）を求め、この補償パルス数ΔＰｔ分相当のフィルタ３７を選択する。本実施形態では、Ｎ枚（５枚）のフィルタ３７ａ〜３７ｅは、それぞれ補償パルス数が、２，４，８，１６，３２パルスなので、Ｎ枚（５枚）のフィルタ３７ａ〜３７ｅを組み合わせて必要に応じて重ねて挿入することにより、０〜６２パルスの範囲内で２パルス毎の精度でＡＦ制御を行うことが可能である。
【００８０】
フィルタ制御部８６は、フィルタ選択部８５が選択したフィルタ３７に対応するフィルタ用モータ４６をフィルタ駆動回路３８を介して駆動制御し、選択したフィルタ３７を、撮像レンズ１３と撮像素子３２との間の光路上に挿入する。このとき、それまで挿入されていたフィルタ３７を抜く駆動と、新たにフィルタ３７を挿入する駆動とを同時に行う。但し、新たなフィルタ３７が挿入される前にそれまで挿入されていたフィルタ３７が抜かれると、一瞬ピントがずれるので、複数枚の入れ換えがあるときは、一瞬の入れ換え過程でもその中で段階的に入れ換える制御を採用することが望ましい。例えばまず補償パルス数の一番小さなフィルタ３７の挿入と、それまで挿入されていたフィルタのうち補償パルス数の一番小さなフィルタ３７の抜出とを同時に行う。次に補償パルス数の２番目に小さなフィルタ３７の挿入と、それまで挿入されていたフィルタのうち補償パルス数の２番目に小さなフィルタの抜出とを同時に行う。そして、以降、この手順を同様に行ってフィルタ３７の入れ換えを段階的に行ってもよい。このとき、挿入と抜出とで各フィルタ３７の補償パルス数が大きく異なる場合は、入れ換え過程で補償パルス数の大きな変化を回避できるように入れ換えるべきフィルタ３７を段階毎に選択して入れ換えを行うとよい。
【００８１】
表示制御部６７は、モニタ制御回路５１を介してモニタ２０に、スルー画、撮影中の動画、撮影直後の静止画、再生時の静止画及び再生中の動画や、メニュー画面等を表示させる表示制御を行う。
【００８２】
次にカメラ１１におけるＡＦ制御について説明する。電源スイッチ１７が操作されてカメラ１１が電源ＯＮされると、エンジン３０内のコンピュータ３１が図１４にフローチャートで示すＡＦ制御処理用のプログラムを実行する。
【００８３】
以下、カメラ１１におけるＡＦ制御を、図１４に示すフローチャートに従って、図１２及び図１３を適宜用いて説明する。ここで、カメラ１１の電源ＯＮ時は撮影モードにあり、モニタ２０にはスルー画が表示される。そして、動画撮影モードにおいて、レリーズスイッチ１８が操作されると、動画撮影が開始される。また、このスルー画表示中や動画撮影中にユーザーによりズームボタン２２が操作されると、エンジン３０内のコンピュータ３１は、ズーム駆動回路４２を介してズーム用モータ４３を駆動し、ズームレンズ３３ａを光軸方向に沿って移動させ、ズームボタン２２の操作に応じたズーム量に調整する。このスルー画表示中と動画撮影中においては、コンピュータ３１が図１４に示すＡＦ制御を実行する。
【００８４】
まずステップＳ１０では、コンピュータ３１は、不揮発性メモリ４９から現在のズーム量（初期ズーム量）に応じたマップを読み出す。
次のステップＳ２０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御を（第１ＡＦ制御）行う。この第１ＡＦ制御は、詳しくはコンピュータ３１の第１合焦制御部６５が行う。この第１ＡＦ制御開始に際して、「３２パルス」分のフィルタ３７ｅを最初に挿入し、このフィルタ挿入状態で第１ＡＦ制御は行われる。レンズ制御部７２がＡＦモータ４４を駆動させてフォーカスレンズ３３ｂを光軸方向に沿って移動させつつ、コントラスト検出部７１が主要被写体のコントラストを逐次検出してそのコントラスト評価値Ｃを算出し、その評価値Ｃが増加する方向へフォーカスレンズ３３ｂを移動させる。そして、サーチ部７３が、図４に示す「山登り制御」を行って最大のコントラスト評価値Ｃmaxとなるレンズ位置Ｐmax（ＡＦモータパルス数）をサーチし、レンズ制御部７２がフォーカスレンズ３３ｂをそのサーチしたレンズ位置Ｐmax（合焦位置）まで移動させる。こうして主要被写体光が撮像素子３２の像面３２ａに結像するように、フォーカスレンズ３３ｂが合焦位置に配置される。
【００８５】
次のステップＳ３０では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジのＲＧＢ検出を行う。このＲＧＢ検出は、詳しくはコンピュータ３１のエッジ検出部８１が行う。エッジ検出部８１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御で合焦した後（Ｓ２０）、その合焦時点における主要被写体のＡＦ判定領域ＦＡにおけるエッジ（図８参照）を検出し、さらに検出したエッジにおける正規化出力Ｒ（ｘ），Ｇ（ｘ），Ｂ（ｘ）を算出する（図９参照）。
【００８６】
次のステップＳ４０では、コンピュータ３１は、ズーム量が所定量以上変化したか否かを判断する。つまり、マップデータＭの変更が必要なほどズーム量が変化したか否かを判断する。マップデータＭの変更が必要なほどズーム量が変化した場合はステップＳ５０に進み、マップデータＭの変更が必要なほどはズーム量が変化しなかった場合は、ステップＳ６０に進む。
【００８７】
ステップＳ５０では、コンピュータ３１は、ズーム量に応じたマップデータＭを読み出し、使用するマップデータＭを変更する。なお、この例では、例えば図１１に示す感度比特性データに基づくマップデータＭが読み出されているものとする。
【００８８】
ステップＳ６０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式ＡＦ制御による合焦時点の主要被写体のエッジにおける感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoを算出する。
次のステップＳ７０では、コンピュータ３１は、電源ＯＦＦであるか否かを判断する。すなわち、このＡＦ制御ルーチンの終了条件を満たすか否かを判断する。電源ＯＦＦであれば当該ルーチンを終了し、電源ＯＦＦでなければ（つまり電源ＯＮであれば）ステップＳ８０に進む。但し、通常、ユーザーは撮影を終えるまでは電源ＯＦＦすることはない。
【００８９】
ステップＳ８０では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジの傾きＫＲ，ＫＧを算出する。この傾きＫＲ，ＫＧの算出は、詳しくはコンピュータ３１のエッジ傾き算出部８２が行う。エッジ傾き算出部８２は、エッジ（ｘ＝ｑ）におけるＲ信号値の傾きＫＲ，ＫＧを、式 ＫＲ＝｜Ｒ（ｘ＋Δｐ）−Ｒ（ｘ）｜、ＫＧ＝｜Ｇ（ｘ＋Δｐ）−Ｇ（ｘ）｜に、エッジの位置を示すｘ＝ｑを代入して計算する。
【００９０】
次のステップＳ９０では、コンピュータ３１は傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいか否かを判定する。この判定は、詳しくはコンピュータ３１の判定部８３が行う。判定部８３は、傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きいと判定した場合はステップＳ１００に進み、傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋoより大きくない（つまり傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下である）と判定した場合はステップＳ１２０に進む。
【００９１】
ステップＳ１００では、コンピュータ３１は、主要被写体のエッジにおける感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを算出し、この現在の感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂと合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを算出する（ΔＲ／Ｇ＝Ｒ／Ｇ−Ｒo／Ｇo、ΔＢ／Ｇ＝Ｂ／Ｇ−Ｂo／Ｇo、ΔＲ／Ｂ＝Ｒ／Ｂ−Ｒo／Ｂo）。この感度比及び感度比の差分の算出は、詳しくはコンピュータ３１の感度比算出部８４が行う。
【００９２】
次のステップＳ１１０では、コンピュータ３１は、差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂに適したフィルタ３７を挿入する。この処理は、詳しくはコンピュータ３１のフィルタ選択部８５とフィルタ制御部８６とが行う。例えば撮像レンズ１３の光学系特性及び現在のズーム量において、感度比が図１１に示すように変動する場合、Ａ−Ｂ間の範囲で、Ｒ／Ｇは１つの値から２つのＡＦモータパルス数が決まる場合があるので、差分ΔＲ／Ｇをフィルタ選択に使用するのは不適切である。このため、図１１の例では、まずフィルタ選択部８５は、１つの感度比から必ず１つのＡＦモータパルス数が決まる差分ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、挿入すべきフィルタ３７を選択する。
【００９３】
例えば図１１において、合焦位置における感度比Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoが「約１」であり、現在のフォーカスレンズ３３ｂの位置が図１１におけるＡ位置にあるとすると、現在の感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂはそれぞれ「０．８８」と「１．１３」なので、差分ΔＢ／Ｇ＝−０．１２、差分ΔＲ／Ｂ＝０．１３と算出される。そして、フィルタ選択部８５は、差分ΔＢ／Ｇ＝−０．１２を基にマップデータＭを参照することで焦点ずれ量ΔＰ＝「−２０パルス」を取得し、またΔＲ／Ｂ＝０．１３を基にマップデータＭを参照することで焦点ずれ量ΔＰ＝「−２０パルス」を取得する。そして、フィルタ選択部８５は、焦点ずれ量ΔＰ＝−２０パルスを補償しうる分のフィルタ３７を選択する。
【００９４】
本例では、「３２パルス」分のフィルタ３７ｅを最初に挿入した状態で、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）を行っている。このため、フィルタ選択部８５は、初期挿入（デフォルト）分の「３２パルス」に、焦点ずれ量ΔＰの補償に必要なパルス数（＝「−ΔＰ」）を加算して、補償パルス数ΔＰｔ（＝３２−ΔＰ）を求め、この補償パルス数ΔＰｔ分相当のフィルタ３７を選択する。この例では、補償パルス数ΔＰｔ＝５２パルスなので、「５２パルス」分のフィルタ３７を挿入すればよいことになる。そのため、フィルタ選択部８５は、「１６パルス」補償可能なフィルタ３７ｄと、「４パルス」補償可能なフィルタ３７ｂとを、合焦時の「３２パルス」のフィルタ３７ｅに加えた、合計３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅを選択する。
【００９５】
そして、フィルタ制御部８６は、選択された３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅのうち現在既に挿入されているフィルタ３７ｅ以外の２枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄに対応する２個のフィルタ用モータ４６を駆動して、２枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄをさらに挿入する。この結果、３枚のフィルタ３７ｂ，３７ｄ，３７ｅが挿入され、主要被写体は撮像素子３２の像面３２ａ上に結像するようになる。
【００９６】
また、現在のフォーカスレンズ３３ｂの位置が図１１におけるＢ位置にあったとすると、このとき、現在の感度比Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂはそれぞれ「１．１０」と「０．９３」なので、差分ΔＢ／Ｇ＝０．１０，差分ΔＲ／Ｂ＝−０．０７として算出される。そして、これらの差分ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂのときの焦点ずれ量ΔＰは共に「＋１８パルス」と算出される。フィルタ選択部８５は、補償パルス数ΔＰｔ＝３２−ΔＰ＝３２−１８＝１４パルスと算出するので、「１４パルス」分のフィルタ３７を挿入すればよいことになる。そのため、フィルタ選択部８５は、「２パルス」、「４パルス」、「８パルス」を補償可能な３枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃを選択する。そして、フィルタ制御部８６は、４つのフィルタ用モータ４６を駆動して、選択された３枚のフィルタ３７ａ，３７ｂ，３７ｃを、現在既に挿入されているフィルタ３７ｅに入れ換えて挿入する。この結果、主要被写体は撮像素子３２の像面３２ａ上に結像するようになる。
【００９７】
上記ではＡ位置とＢ位置という第２ＡＦ制御範囲の境界位置という極端な例を説明したが、実際は焦点が合焦位置に対して少しずれる度にフィルタ３７の挿抜が行われる。このため、第２ＡＦ制御範囲においては、逐次実行されるフィルタ挿抜方式による第２ＡＦ制御により、常にほぼ合焦状態に保たれる。この結果、動画撮影時におけるコントラスト検出方式ＡＦ制御時のサーチに起因する画像のウォブリングを回避できる。よって、ウォブリングの発生頻度の少ない高品質な動画画像を撮影及び保存することができる。
【００９８】
一方、ステップＳ９０で傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下と判定した場合は、ステップＳ１２０において、コンピュータ３１は、フィルタ３７が初期状態であるか否かを判断する。詳しくは、コンピュータ３１の切換制御部６４が、初期挿入されるべきフィルタ３７ｅが挿入され、かつその他のフィルタ３７ａ〜３７ｄが挿入されていない初期状態にあるか否かを判断する。フィルタ３７が初期状態になければステップＳ１３０に進み、フィルタ３７が初期状態にあればステップＳ１４０に進む。
【００９９】
ステップＳ１３０では、コンピュータ３１はフィルタ３７を初期状態にする。詳しくは、コンピュータ３１のフィルタ制御部８６がフィルタ用モータ４６を駆動して、初期挿入されるべきフィルタ３７ｅのみ挿入され、その他のフィルタ３７ａ〜３７ｄが抜かれた初期状態にする。
【０１００】
そして、ステップＳ１４０では、コンピュータ３１は、コントラスト検出方式によるＡＦ制御（第１ＡＦ制御）を実行する。この第１ＡＦ制御は、詳しくはコンピュータ３１の第１合焦制御部６５が実行する。第１ＡＦ制御が終了して合焦すると、フィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御に移行すべくステップＳ４０に戻り、Ｓ４０〜Ｓ６０の処理を行った後、Ｓ７０〜Ｓ１１０の処理を繰り返すことで、所定時間周期毎にフィルタ挿抜方式の第２ＡＦ制御を行う。そして、第２ＡＦ制御中に傾きＫＲ，ＫＧが閾値Ｋo以下になると（Ｓ９０で否定判定）、切換制御部６４が、フィルタ３７を必要に応じて初期状態とした後（Ｓ１３０）、コントラスト検出方式の第１ＡＦ制御（Ｓ１４０）に切り換える。
【０１０１】
以上詳述したようにこの第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）コントラスト検出方式によるＡＦ制御による合焦後に、フィルタ挿抜方式のＡＦ制御を行うので、コントラスト検出方式によるＡＦ制御時のサーチ動作に起因するウォブリングの発生頻度を低減し、ウォブリングに起因する画像のぶれを低減することができる。
【０１０２】
（２）フィルタ３７を複数枚（Ｎ枚）備え、第２合焦制御部６６は、複数のフィルタ３７を重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出す。よって、少ない枚数のフィルタ３７で細かくＡＦ制御を行うことができる。
【０１０３】
（３）特に、Ｎ枚のフィルタ３７を、補償可能なパルス数を、２、４、８、１６、３２パルスとした。つまり、Ｎ枚のフィルタ３７を、最小移動単位のパルス数をＤとした場合に、Ｄ、２Ｄ、４Ｄ、８Ｄ，…，２＾（Ｎ−１）・Ｄパルス分を補償可能なそれぞれ屈折率の異なるフィルタとした。このため、第２ＡＦ制御の精度の割に、フィルタ３７の枚数を少なく済ませることができる。よって、第２ＡＦ制御の精度の割に、フィルタ装置３６の小型化（薄型化）が可能であり、カメラ１１をコンパクトに構成することができる。
【０１０４】
（４）ズーム量毎にマップデータを用意したので、ズーム量に応じた適切な第２ＡＦ制御を実現できる。
（５）エッジにおける色信号値の傾きＫを求め、傾きＫと閾値Ｋoとの比較によって、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御とを切り換えるので、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御との間で適切な切り換えを行うことができる。
【０１０５】
（６）感度比Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂを用いて、第１ＡＦ制御による合焦時点の感度比Ｒo／Ｇo，Ｂo／Ｇo，Ｒo／Ｂoとの差分ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂを基に、挿入すべきフィルタ３７を選択するので、第２ＡＦ制御を適切に行うことができる。
【０１０６】
前記実施形態は上記に限定されず、以下の態様に変更することもできる。
・図１５に示すように、フィルタ３７を光軸方向に移動させるスライダ９４及びリニアモータ９５を更に設け、フィルタ３７を光路に対してフィルタ用モータ４６の駆動により挿抜可能かつリニアモータ９５の駆動により光軸方向に移動可能な構成も採用できる。この場合、フィルタ３７を挿入し、かつ挿入したフィルタ３７を光軸方向に移動させることにより第２ＡＦ制御を行う。この構成によれば、フィルタ３７の光軸方向の移動によってもＡＦ制御を行えるので、フィルタ３７の枚数を少なくすることができるうえ、前記実施形態のような断続的な第２ＡＦ制御に替えて、連続的な第２ＡＦ制御が可能になる。なお、図１５の例では、屈折率の異なる複数枚（２枚）のフィルタ３７を設けたが、フィルタ３７は１枚でもよいし、３枚以上の複数枚でもよい。
【０１０７】
・図１１のグラフにおけるＡ位置とＢ位置とに相当する焦点ずれ量ΔＰａ又はΔＰａになったか否かを判定し、焦点ずれ量ΔＰとΔＰａ又はΔＰａとの比較結果に基づいて、第１ＡＦ制御と第２ＡＦ制御との間で切り換えを行う構成としてもよい。
【０１０８】
・前記実施形態において、フィルタを重ね合わせて挿入する構成に替えて、複数枚のフィルタ３７のうち選択された１枚のみを挿入する構成でもよい。
・前記実施形態において、フィルタは透明でもスモークなどの色付きでもよい。
【０１０９】
・前記実施形態において、フィルタを１枚のみ備えたフィルタ装置とした構成も採用してよい。
・電子カメラは、デジタルカメラに限定されず、ビデオカメラの他、カメラ機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）や携帯電話、携帯用ゲーム機などでもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１１…電子カメラとしてのカメラ、１３…撮像レンズ、１７…電源スイッチ、１８…レリーズスイッチ、２０…モニタ、２１…モード選択スイッチ、２２…ズームボタン、２４…撮影ボタン、３０…エンジン、３１…コンピュータ、３２…撮像手段を構成する撮像素子、３３ａ…ズームレンズ、３３ｂ…撮影レンズとしてのフォーカスレンズ、３４…絞り、３５…シャッタ、３６…フィルタ装置、３７，３７ａ〜３７ｅ…フィルタ、３８…第２駆動手段を構成するフィルタ駆動回路、３９…第１駆動手段を構成するフォーカス駆動回路、４０…シャッタ駆動回路、４１…絞り駆動回路、４２…第３駆動手段を構成するズーム駆動回路、４３…第３駆動手段を構成するズーム用モータ、４４…第１駆動手段を構成するフォーカス用モータ（ＡＦモータ）、４５…ＡＦセンサ、４６…第２駆動手段を構成するフィルタ用モータ、４７…撮像制御回路、４８…映像回路、４９…不揮発性メモリ、５１…モニタ制御回路、５２…メモリ制御回路、５３…操作検出回路、５４…メモリカード、６１…主制御部、６２…画像処理部、６２Ａ…顔検出部、６３…ズーム制御部、６４…切換制御部、６５…第１の合焦制御手段としての第１合焦制御部、６６…第２合焦制御部、６７…表示制御部、７１…コントラスト検出部、６９…レンズ制御部、７３…サーチ部、８１…検出手段を構成するエッジ検出部、８２…傾き算出手段としてのエッジ傾き算出部、８３…判定部、８４…検出手段を構成するとともに感度比算出手段としての感度比算出部、８５…第２の合焦制御手段を構成するフィルタ選択部、８６…第２の合焦制御手段を構成するフィルタ制御部、Ｒ／Ｇ，Ｂ／Ｇ，Ｒ／Ｂ…感度比、ΔＲ／Ｇ，ΔＢ／Ｇ，ΔＲ／Ｂ…差分、ΔＰ…ずれ量としての焦点ずれ量、ΔＰｔ…補償パルス数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを光軸方向に移動させる第１駆動手段と、
撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう前記第１駆動手段を制御する第１の合焦制御手段と、
前記撮影レンズと前記撮像手段との間の光路に対して挿抜可能に設けられるとともに前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を補償可能な屈折率を有する少なくとも一つのフィルタと、
前記フィルタを前記光路に対して挿抜させる第２駆動手段と
前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出したずれ量に応じた屈折率のフィルタを前記光路に対して挿抜するよう前記第２駆動手段を制御して合焦を行う第２の合焦制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動合焦制御装置。
【請求項２】
前記フィルタを複数備え、
前記第２の合焦制御手段は、複数のフィルタを重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出すことを特徴とする請求項１に記載の自動合焦制御装置。
【請求項３】
前記第２の合焦制御手段は、前記光路上における前記フィルタの挿抜と、前記光路上に挿入された該フィルタの光軸方向における移動とにより合焦を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動合焦制御装置。
【請求項４】
ズームレンズと、
前記ズームレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変化させることでズーム量を調整する第３駆動手段と、
前記第２の合焦制御手段は、前記ズーム量及び前記ずれ量に応じて前記光路上に挿入すべきフィルタを選択することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦制御装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記撮像手段が取得した画像のＲＧＢ３色の信号値のうち２色毎の組合せの値の比で示される３つの感度比のうち少なくとも１つを算出する感度比算出手段を備え、前記少なくとも１つの感度比に基づいて前記合焦位置からの前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置。
【請求項６】
前記撮像手段で取得されたＲＧＢ信号値の前記画像中のエッジ部分を横切るときの傾きを求める傾き算出手段を備え、
前記傾きが閾値以上のときに前記第２の合焦制御手段による第２の合焦制御を行い、前記傾きが前記閾値未満になると、前記第２の合焦制御から前記第１の合焦制御手段による第１の合焦制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置。
【請求項７】
被写体を撮影する撮像手段と、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置と、
を備えたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項８】
撮影レンズを光軸方向に移動させながら撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう合焦制御を行う第１の合焦制御ステップと、
前記第１の合焦制御ステップによる合焦が行われた前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出ステップと、
前記ずれ量を補償可能な屈折率を有するフィルタが前記撮影レンズの光路上に配置されるように前記光路に対してフィルタの挿抜を行うことで合焦する第２の合焦制御ステップと、
を備えたことを特徴とする自動合焦制御方法。
【請求項１】
撮影レンズを光軸方向に移動させる第１駆動手段と、
撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう前記第１駆動手段を制御する第１の合焦制御手段と、
前記撮影レンズと前記撮像手段との間の光路に対して挿抜可能に設けられるとともに前記撮影レンズの合焦位置からのずれ量を補償可能な屈折率を有する少なくとも一つのフィルタと、
前記フィルタを前記光路に対して挿抜させる第２駆動手段と
前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出したずれ量に応じた屈折率のフィルタを前記光路に対して挿抜するよう前記第２駆動手段を制御して合焦を行う第２の合焦制御手段と、
を備えたことを特徴とする自動合焦制御装置。
【請求項２】
前記フィルタを複数備え、
前記第２の合焦制御手段は、複数のフィルタを重ね合わせて光路上に配置することにより複数のフィルタの組合せによって異なる屈折率を作り出すことを特徴とする請求項１に記載の自動合焦制御装置。
【請求項３】
前記第２の合焦制御手段は、前記光路上における前記フィルタの挿抜と、前記光路上に挿入された該フィルタの光軸方向における移動とにより合焦を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動合焦制御装置。
【請求項４】
ズームレンズと、
前記ズームレンズを光軸方向に移動させて焦点距離を変化させることでズーム量を調整する第３駆動手段と、
前記第２の合焦制御手段は、前記ズーム量及び前記ずれ量に応じて前記光路上に挿入すべきフィルタを選択することを特徴とする請求項２に記載の自動合焦制御装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記撮像手段が取得した画像のＲＧＢ３色の信号値のうち２色毎の組合せの値の比で示される３つの感度比のうち少なくとも１つを算出する感度比算出手段を備え、前記少なくとも１つの感度比に基づいて前記合焦位置からの前記ずれ量を求めることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置。
【請求項６】
前記撮像手段で取得されたＲＧＢ信号値の前記画像中のエッジ部分を横切るときの傾きを求める傾き算出手段を備え、
前記傾きが閾値以上のときに前記第２の合焦制御手段による第２の合焦制御を行い、前記傾きが前記閾値未満になると、前記第２の合焦制御から前記第１の合焦制御手段による第１の合焦制御へ切り替えることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置。
【請求項７】
被写体を撮影する撮像手段と、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の自動合焦制御装置と、
を備えたことを特徴とする電子カメラ。
【請求項８】
撮影レンズを光軸方向に移動させながら撮像手段が取得した画像のコントラスト値に基づいて、前記撮影レンズを合焦位置に配置するよう合焦制御を行う第１の合焦制御ステップと、
前記第１の合焦制御ステップによる合焦が行われた前記撮影レンズの合焦位置に対するずれ量を検出する検出ステップと、
前記ずれ量を補償可能な屈折率を有するフィルタが前記撮影レンズの光路上に配置されるように前記光路に対してフィルタの挿抜を行うことで合焦する第２の合焦制御ステップと、
を備えたことを特徴とする自動合焦制御方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−３１２８（Ｐ２０１２−３１２８Ａ）
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３９４３５（Ｐ２０１０−１３９４３５）
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月５日（２０１２．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１８日（２０１０．６．１８）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]