(57)【要約】【課題】撮像画像中に高輝度の被写体が含まれる場合でも、対象となる被写体に良好に焦点を合わせることができるＡＦ制御を有する撮像装置を提供する。【解決手段】焦点調整用のフォーカスレンズ１０１を介して入力された光像をＲＧＢ各色毎に電気信号に変換する撮像素子１０２と、撮像素子１０２から出力された電気信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段１０４と、輝度信号生成手段１０４から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の低周波成分を通過させる低周波フィルタ１０５と、輝度信号生成手段から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の高周波成分を通過させる高周波フィルタ１０６と、演算処理手段１０８とを備える。演算処理手段１０８は、ＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて高輝度被写体による合焦への影響の有無を判定し、影響があると判定したときは、高周波成分に基づいて合焦点を探索し、影響がないと判定しないときは、低周波成分に基づいて合焦点を探索した後で高周波成分に基づいて合焦点を探索する。【選択図】図１
2010092027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点調整用のフォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを介して入力された光像をＲＧＢの色毎に電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子から出力された電気信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、
前記輝度信号生成手段から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の信号成分を弱める低周波フィルタと、
前記輝度信号生成手段から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の信号成分を弱める高周波フィルタと、
ＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて高輝度被写体による合焦への影響の有無を判定する判定手段と、
前記判定手段により影響があると判定されたときは、前記高周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索し、前記判定手段により影響がないと判定されないときは、前記低周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索した後で前記高周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索する演算処理手段と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の撮像装置において、
前記撮像素子により撮像された画像においてスミアの発生を検出するスミア検出手段をさらに備え、
前記判定手段は、前記スミア検出手段によりスミアの発生が検出されたときは、高輝度被写体による合焦への影響があると判定する、
撮像装置。
【請求項３】
前記請求項２に記載の撮像装置において、
前記スミア検出手段は、ＲＧＢの色毎に信号レベルが所定レベル以上か否かを検出し、
前記判定手段は、前記スミア検出手段によりＲＧＢのうち少なくとも一色について信号レベルが所定レベル以上であることが検出されたときは、高輝度被写体による合焦への影響があると判定する、
撮像装置。
【請求項４】
前記請求項３に記載の撮像装置において、
前記所定レベルはＲＧＢの色毎に設定可能である、
撮像装置。
【請求項５】
前記請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
前記撮像素子からの出力信号に基づき、ＲＧＢの色毎に所定の明るさ以下の画素の数を計数する暗部画素数カウンタと、
前記撮像素子からの出力信号に基づき、ＲＧＢの色毎に所定の明るさ以上の画素の数を計数する明部画素数カウンタとを、さらに備え、
前記判定手段は、ＲＧＢ各色のうち少なくとも一色について、前記暗部画素数カウンタの値に対する前記明部画素数カウンタの値の比が所定値以下であるときは、高輝度被写体による合焦への影響があると判定し、所定値以下でないときは、影響がないと判定する、
撮像装置。
【請求項６】
前記請求項５に記載の撮像装置において、
前記所定の明るさはＲＧＢの色毎に設定可能である、
撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点（以下、ＡＦ）制御を実施する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置のＡＦ制御の技術として、特許文献１、２に記載の技術が存在する。特許文献１は、被写体の周波数成分に着目してＡＦ制御を行ういわゆる山登り方式のＡＦ制御技術を開示している。図７は、特許文献２に記載のＡＦ制御技術を備えた撮像装置の構成を示したブロック図である。
【０００３】
この撮像装置は、フォーカスレンズ１００１、ＣＣＤ１００２、輝度信号生成手段１００３、低周波フィルタ１００４、高周波フィルタ１００５、レンズ駆動手段１００６、及び演算処理手段１００７を備える。フォーカスレンズ１００１は焦点を調整する。ＣＣＤ１００２はフォーカスレンズ１００１を介して入力された光像をＲＧＢの色毎に電気信号に変換する。輝度信号生成手段１００３はＣＣＤから出力された電気信号（映像信号）から輝度信号を生成する。低周波フィルタ１００４は輝度信号生成手段１００３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の低周波数成分を通過させる。高周波フィルタ１００５は輝度信号生成手段１００３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の高周波数成分を通過させる。ＡＦ動作においてはこれらのフィルタの出力データがＡＦ評価データとして用いられる。
【０００４】
レンズ駆動手段１００６はフォーカスレンズ１００１を光軸方向に駆動する。演算処理手段１００７は、ＡＦ評価データに基づいてレンズ駆動手段を制御することにより、ＡＦ動作を制御する。演算処理手段１００７は、マイコン等から構成されている。演算処理手段１００７は、低周波フィルタ１００４で生成された低周波評価データに基づいてレンズ駆動手段１００６を制御し、その後、高周波フィルタ１００５で生成された高周波評価データに基づいてレンズ駆動手段１００６を制御することにより、ＡＦ動作を制御する。
【０００５】
ここで、図８を用いて、低周波フィルタ１００４および高周波フィルタ１００５の特性を説明する。図８において、横軸は輝度信号の周波数帯域を示し、縦軸はフィルタの出力特性を示す。図８から明らかなように、低周波フィルタ１００４は輝度信号の低周波数成分を通過させるのに対し、高周波フィルタ１００５は輝度信号の高周波数成分のみを通過させる。
【０００６】
低周波フィルタ１００４または高周波フィルタ１００５を通過する輝度信号はフォーカスレンズの位置に伴って変化し、ＡＦ評価データは、図９に示す軌跡を形成する。ここで、図９は、通常の明るさの画像を撮像したときの低周波フィルタ１００４及び高周波フィルタ１００５を透過するＡＦ用の高周波評価データ及び低周波評価データの軌跡を示す模式図であり、横軸はフォーカスレンズの位置、縦軸は各評価データの強度を示す。この図からわかるように、低周波評価データの軌跡は、焦点位置において最もデータの強度が大きくなる緩やかな山状の形状であり、高周波評価データの軌跡は、焦点位置において最もデータの強度が大きくなるが、焦点位置近傍部分のみが山状に急峻に高くなり、それ以外の部分はほぼ平坦な形状である。
【０００７】
以上のように構成されたビデオカメラによれば、フォーカスレンズ１００１を介して入力された光像をＣＣＤ１００２が電気信号に変換し、輝度信号生成手段１００３によって輝度信号が生成され、それに基づいて低周波フィルタ１００４と高周波フィルタ１００５によりＡＦ評価データが生成される。演算処理手段１００７は、前回のＡＦ評価データ（ＣＣＤ駆動周期の１周期前）と現在のＡＦ評価データを比較し、変化を検知すると、撮像画像が変化したものとみなし、ＡＦ動作を開始する。
【０００８】
ＡＦ動作時、演算処理手段１００７は、フォーカスレンズ１００１を、低周波フィルタ１００４により生成された低周波評価データが増加する方向に（例えば図９で現在位置がＰ１の場合、Ａ方向に）所定周期で移動させ、低周波評価データが、フォーカスレンズ１００１が合焦点付近に到達したと判断できる基準値以上であるかを判断する。基準値以下である場合は、合焦点付近に達していないと判断し、更にフォーカスレンズ１００１を移動させる。フォーカスレンズ１００１の移動を一定時間繰り返しても、低周波評価データが基準値以下である場合は、合焦不可能と判断し、ＡＦ動作を停止する。一方、基準値以上である場合は、合焦点付近（Ｐ２）に到達したと判断し、高周波評価データによるＡＦ制御に移行する。
【０００９】
高周波フィルタ１００５により生成された高周波評価データに基づいて、演算処理手段１００７は、レンズ駆動手段１００６を制御し、（例えば図９で現在位置がＰ２の場合、Ａ方向に）フォーカスレンズ１００１を光軸方向に移動させる。移動させた後、高周波評価データが基準値以上となった場合（例えば図９ではＰ３の位置）、合焦したと判断し、ＡＦ動作を停止する。高周波評価データが基準値以下である場合、合焦していないと判断し、更にフォーカスレンズ１００１を移動させる。フォーカスレンズ１００１の移動を一定時間繰り返しても、高周波評価データが基準値以下である場合は、合焦不可能と判断し、ＡＦ動作を停止する。
【００１０】
このようなＡＦ動作によれば、フォーカスレンズ１００１が合焦点位置からある程度外れている場合でも、低周波評価データの軌跡の傾きが大きいので即座にＡＦ動作を開始でき、更に、最終的に高周波評価データに基づいてオートフォーカス動作を行うので、迅速且つ正確に合焦点に到達することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭６３−１５７５７８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら上記の従来の構成では、通常の明るさの画像を撮像する際には有効であるが、高輝度被写体が撮像画像内に存在する場合、合焦対象となる被写体に焦点を合わせるのが困難という問題があった。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み、撮像画像中に高輝度の被写体が含まれる場合でも、対象となる被写体に良好に焦点を合わせることができるＡＦ制御を有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】
【００１４】
本願発明者は、高輝度被写体が撮像画像内に存在する場合に、高輝度被写体以外のものに焦点を合わせることができないという上記問題は、少なくとも以下の２つの原因に基づくものであることを突き止めた。
【００１５】
（１）原因１
図１０に示すように、車のライトやハロゲンランプなどの光源等の高輝度被写体が撮像画像内に存在する場合、ビデオカメラでは絞り（アイリス）を閉じて撮影される。その結果、高輝度被写体以外の被写体が暗くなってはっきり写っておらず、図１１に示すように、低周波評価データ値が全体的に低くかつ平坦になってしまう。それに加えて、高輝度被写体がぼやけた状態の場合には、光源の面積がぼやけて大きくなる結果、低周波フィルタの評価データ値に緩やかな盛り上がりの擬似ピークが発生する。このような場合、従来においては、この擬似ピーク部分の、本来の合焦位置ではない偽合焦位置で高周波評価データに基づいた合焦点探索に移行する。しかし、探索中に擬似ピークから離れて低周波評価データが低くなって基準値を下回ってしまうため、再び低周波評価データに基づいた合焦点探索動作に移行してしまい、最終的に合焦点に到達できない。
【００１６】
（２）原因２
先行技術における輝度信号による撮像画像内の高輝度被写体判別では、高輝度被写体の色によっては、判別が困難な場合があった。すなわち、輝度信号Ｙは、Ｒ，Ｇ，Ｂ原色信号から以下の式で生成される。
Ｙ  ＝  ０．２９９  ×  Ｒ    ＋    ０．５８７  ×  Ｇ    ＋    ０．１１４  ×  Ｂ
この式からわかるように、輝度信号への寄与度は、Ｇ色は約６割であるのに対し、Ｒ色は約３割、Ｂ色に至っては約１割となる。その結果、高輝度被写体が例えばＲ色やＢ色の強いものである場合には、輝度信号としては低い値を示す。その結果、いつまでも高周波評価データに基づく合焦制御に移行できず、最終的に合焦点に到達できない場合がある。つまり、輝度信号を用いて撮像画像内の高輝度被写体の存在を判別する手法では、高輝度被写体の色によっては、十分な判別ができず、結果的に最適な合焦制御を行えないという課題があった。
【００１７】
この課題を解決するため、本発明の撮像装置は、焦点調整用のフォーカスレンズと、前記フォーカスレンズを介して入力された光像をＲＧＢの色毎に電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子から出力された電気信号から輝度信号を生成する輝度信号生成手段と、前記輝度信号生成手段から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の信号成分を弱める低周波フィルタと、前記輝度信号生成手段から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の信号成分を弱める高周波フィルタと、ＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて高輝度被写体による合焦への影響の有無を判定する判定手段と、前記判定手段により影響があると判定されたときは、前記高周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索し、前記判定手段により影響がないと判定されないときは、前記低周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索した後で前記高周波フィルタの出力に基づいて合焦点を探索する演算処理手段と、を備えた。
【発明の効果】
【００１８】
このような態様によれば、ＲＧＢ各色の信号レベルに基づいて高輝度被写体による影響の有無が判定される。そして、影響があると判定されたときは、高周波成分に基づいて合焦点が探索され、影響がないと判定されたときは、低周波成分に基づいて合焦点が探索された後で前記高周波成分に基づいて合焦点が探索される。すなわち、高輝度被写体が存在する場合に最適なＡＦ評価データを選択して、焦点を合わせることができる。
【００１９】
特に、本態様においては、輝度信号ではなく、Ｒ・Ｇ・Ｂ信号のレベルに基づいて高輝度被写体による影響の有無が判定される。その場合に、Ｒ・Ｇ・Ｂそれぞれに想定される、高輝度被写体に応じた適切な閾値を設定することで、高輝度被写体の色に依存せず、正確に合焦点に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施の形態における撮像装置のブロック図
【図２】第１の実施の形態における動作フローチャート
【図３】第２の実施の形態における撮像装置のブロック図
【図４】第２の実施の形態における動作フローチャート
【図５】第３の実施の形態における撮像装置のブロック図
【図６】第３の実施の形態における動作フローチャート
【図７】従来のビデオカメラの構成を示すブロック図
【図８】低周波フィルタおよび高周波フィルタの出力振幅特性の空間周波数特性を示す特性図
【図９】撮像画像内に高輝度被写体が存在する場合の低周波評価データおよび高周波評価データの模式図
【図１０】高輝度被写体が存在する画像の一例を示す図
【図１１】低周波評価データと高周波評価データの模式図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付の図面を参照し、実施形態を説明する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
１．構成
図１は第１の実施の形態におけるビデオカメラの構成を示すブロック図である。図１に示すように、撮像装置は、フォーカスレンズ１０１、ＣＣＤ１０２、スミア検出手段１０３、輝度信号生成手段１０４、低周波フィルタ１０５、高周波フィルタ１０６、レンズ駆動手段１０７、及び演算処理手段１０８を備える。フォーカスレンズ１０１は焦点を調整する。ＣＣＤ１０２は入力された光像を電気信号に変換する。スミア検出手段１０３はＣＣＤから出力された電気信号に基づいて画像にスミアが発生していることを検出する。輝度信号生成手段１０４はＣＣＤから出力された電気信号（映像信号）から輝度信号を生成する。低周波フィルタ１０５は輝度信号生成手段１０４から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の低周波成分を通過させる。高周波フィルタ１０６は輝度信号生成手段１０４から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の高周波成分を通過させる。レンズ駆動手段１０７はフォーカスレンズ１０１を光軸方向に駆動する。演算処理手段１０８は評価データに基づいてレンズ駆動手段１０７を制御することにより、ＡＦ動作を制御する。
【００２３】
２．動作
以上のように構成されたビデオカメラの動作を図１および図２を用いて説明する。ここでは説明の便宜上、ＡＦ動作停止（Ｓ１０１）状態を初期状態とした。
【００２４】
まず、ＡＦ動作開始までの動作を説明する。この動作はＣＣＤ１０２の駆動周期（例えば１／６０秒）で行われる。
【００２５】
ＡＦ動作が停止している状態（Ｓ１０１）において、ＣＣＤ１０２は、フォーカスレンズ１０１を介してＣＣＤ１０２に入力された光像を電気信号に変換する。この電気信号に基づいて輝度信号生成手段１０４は輝度信号を生成する。その輝度信号に基づいて低周波フィルタ１０５と高周波フィルタ１０６はＡＦ評価データを生成する。演算処理手段１０８は、前回のＡＦ評価データ（ＣＣＤ駆動周期の１周期前）と現在のＡＦ評価データを比較し、変化を検知すると、撮像画像が変化したものとみなし、ＡＦ動作を開始する（Ｓ１０２でＹＥＳ）。
【００２６】
ＡＦ動作が開始すると、演算処理手段１０８は、スミア検出手段１０３の検出結果に基づいてスミアが検出されたか判定する（Ｓ１０３）。
【００２７】
ここで、スミア、及びその発生プロセス等について説明する。
（１）スミアとは
スミアとは、ＣＣＤ撮像素子特有の現象であり、強い光が入射したときに画像上に発生する縦方向の筋である。
（２）ＣＣＤの動作
ＣＣＤは、光を電荷に変換する光電変換素子(フォトダイオード)と、その電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、水平方向に転送する水平転送ＣＣＤを有する。フォトダイオードで光電変換により蓄積された電荷は垂直転送ＣＣＤへ読み出され、垂直転送ＣＣＤが水平転送ＣＣＤへ１ライン分の電荷を転送し、水平転送ＣＣＤが１ライン分の電荷を水平方向へ転送して出力する。全てのラインが出力されるまで、垂直転送と水平転送が繰り返される。垂直転送と水平転送が繰り返される期間中に、フォトダイオードでは再び光電変換により電荷が蓄積され、全ての転送が終了後、蓄積された電荷が再び垂直転送ＣＣＤへ読み出される。
（３）スミア発生プロセス
強い光が入射した場合、フォトダイオードに過大蓄積された電荷が、フォトダイオードと垂直転送ＣＣＤ間に存在するポテンシャル障壁を乗り越える。乗り越えた電荷は垂直転送ＣＣＤに漏れ込むことで、画面内に縦方向の明るい筋が発生する。この明るい縦筋がスミアである。例えば、強い点光源を撮影した場合は、点光源から上下に伸びる縦筋が発生する。
（４）スミア検出の具体例
次に、スミア検出手段１０３によるスミア検出方法について説明する。ＣＣＤは、撮像画像を光電変換する有効画素領域と、基準レベル(黒レベル)を出力するために、あらかじめ遮光された画素（ＯＢ画素）が配置されたＯＢ(オプティカルブラック)領域を有する。ＯＢ領域は有効画素領域を囲むように配置されている。スミアが発生したときには、垂直転送ＣＣＤに電荷が漏れこみ、本来黒レベルを出力するＯＢ画素出力レベルが、非常に高いレベルになる。そこで、このＯＢ画素の出力レベルを監視することで、スミア発生を検知することができる。
【００２８】
本実施形態においては、スミア検出手段１０３は、Ｒ，Ｇ，Ｂ（赤、緑、青）の色毎にＯＢ画素の電気信号レベルを検出する。そして、これらのＯＢ画素の少なくとも一色について電気信号レベルが所定レベル以上のときは、スミアが発生していると判定する。なお、上記のスミアの検出方法は一例であって、他の種々の検出方法が適用できることはいうまでもない。
【００２９】
スミア判定における所定レベルは、ＲＧＢの色毎にそれぞれ異なる値に設定してもよい。また、撮影対象等に応じて下例のように所定レベルを変更可能としてもよい。
【００３０】
例１．夜間の交通監視等で利用されるランプは、その種類によりＲＧＢ成分に偏りがあり、通常の輝度信号（Ｙ）で高輝度判定を行うと、ヘッドランプには反応するが、ブレーキランプには反応しにくい等の傾向がある。そこで、Ｒ成分の閾値のみをＧ成分、Ｂ成分の閾値よりも低く設定することで、Ｒ成分の比率が高いブレーキランプを検出しやすくすることができる。すなわち、Ｒ成分の閾値のみを低く設定することで、ヘッドランプ及びブレーキランプの両方をバランスよく検出することができる。
【００３１】
例２．花火等においては、青一色、緑一色など種々のものが存在するので、Ｒ、Ｇ、Ｂ各成分について等しい閾値を設定する。こうすることにより、通常の輝度信号では反応しにくい青色等も検出することができる。
【００３２】
図２のフローチャートのステップ１０３以後の説明に戻る。ステップ１０３でスミアが検出されない場合、すなわち高輝度被写体による合焦への影響がないと判断される場合、演算処理手段１０８は、低周波フィルタ１０５により生成された低周波評価データの値が、フォーカスレンズ１０１が合焦点付近に到達したと判断できる基準値以上であるかを判断する（Ｓ１０４）。基準値以上である場合は、フォーカスレンズ１０１が合焦点付近に到達したと判断し、高周波評価データに基づくＡＦ動作を行う（Ｓ１０７）。基準値以下である場合は、合焦点付近に達していないと判断し、更にフォーカスレンズを移動させる（Ｓ１０５）。ステップ１０５を一定時間繰り返しても、評価データが基準値以下である場合は、合焦不可能と判断し（Ｓ１０６でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する（Ｓ１０１）。
【００３３】
ステップ１０３においてスミアが検出された場合、すなわち高輝度被写体による合焦への影響があると判断される場合、または、ステップ１０４において低周波評価データが基準値以上で、かつフォーカスレンズ位置が合焦点付近に到達したと判断される場合、演算処理手段１０８は、低周波評価データに基づくＡＦ動作は行わない。この場合、演算処理手段１０８は、直ちに高周波フィルタ１０６により生成された高周波評価データに基づいてレンズ駆動手段１０７を制御し、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に移動させる（Ｓ１０７）。移動後のフォーカスレンズポジションにおいて、高周波評価データが基準値以上である場合、演算処理手段１０８は、合焦したと判断し（Ｓ１０８でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する（Ｓ１０１）。一方、高周波評価データが基準値以下である場合、演算処理手段１０８は、合焦していないと判断し（Ｓ１０８でＮＯ）、ステップ１０９へ移行する。一定時間上記の処理を繰り返しても、高周波評価データが基準値以下である場合（Ｓ１０９でＹＥＳ）、演算処理手段１０８は、合焦不可能と判断し、ＡＦ動作を停止する（Ｓ１０１）。
【００３４】
以上のように、演算処理手段１０８は、低周波評価データに基づくＡＦ動作での合焦点探索中に、スミアの発生を検知した場合でも、直ちに高周波評価データに基づいたＡＦ動作（Ｓ１０７）を行う。
【００３５】
次に、前述の図１１を用いて詳細に説明する。ＡＦ動作開始時点のフォーカスレンズ位置をＰ１１とする。フォーカスレンズ位置Ｐ１１における光像をＣＣＤ１０２が電気信号に変換し、輝度信号生成手段１０４が輝度信号を生成し、低周波フィルタ１０５が低周波評価データを生成し、高周波フィルタ１０５が高周波評価データを生成する。図１１においては、低周波評価データにスミアの影響により擬似ピークがあらわれている。このような場合、スミア検出手段１０３によりスミアが検出される。その結果、ＡＦ制御は、低周波評価データを利用せず、高周波評価データを利用して行われる。すなわち、演算処理手段１０８は、高周波評価データの増減を監視しつつ、フォーカスレンズ１０１を、高周波評価データが増加する方向に移動させる（図１１の場合、右方向）。その後、演算処理手段１０８は、高周波評価データが基準値より高くなると、フォーカスレンズ１０１の移動を停止させる。これにより、本来の合焦位置近傍にフォーカスレンズ１０１が位置し（図１１のＰ１２）、合焦することとなる。つまり、低周波評価データを利用したときの前述の偽合焦位置の問題が回避されることとなる。
【００３６】
３．まとめ
このように、本実施形態では、撮像画像内にスミアが検出されたときは、低周波評価データに基づくＡＦ動作を行わずに、強制的に高周波評価データに基づくＡＦ動作を行う。このため、撮像画像内にスミアが発生するような高輝度の被写体が存在することで、低周波評価データによるＡＦ制御では偽合焦点を検出してしまう場合でも、正しい合焦点位置を検出でき、その正しい位置にフォーカスレンズを移動することができる。特に、スミア検出をＲＧＢの色毎に行うことで、スミア検出結果が被写体の色に依存しない。その結果、高輝度被写体の色に依存せず、正確かつ確実に合焦点に到達することが可能である。また、撮像画像内にスミアが発生するような高輝度の被写体が存在しない場合では、従来構成と同様に、迅速且つ正確に合焦点に到達することが可能である。
【００３７】
（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態について図３、図４を用いて説明する。
【００３８】
１．構成
図３に示すように、撮像装置は、フォーカスレンズ２０１、ＣＣＤ２０２、輝度信号生成手段２０３、暗部画素数カウンタ２０４、明部画素数カウンタ２０５、低周波フィルタ２０６、高周波フィルタ２０７、レンズ駆動手段２０８、及び演算処理手段２０９を備える。フォーカスレンズ２０１は焦点を調整する。ＣＣＤ２０２は入力された光像を電気信号に変換する。輝度信号生成手段２０３はＣＣＤ２０２から出力された電気信号（映像信号）から輝度信号を生成する。暗部画素数カウンタ２０４はＣＣＤ２０２から出力された電気信号について、暗部の画素の数を計数する。明部画素数カウンタ２０５はＣＣＤ２０２から出力された電気信号について、明部の画素の数を計数する。低周波フィルタ２０６は輝度信号生成手段２０３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の低周波成分を通過させる。また、低周波フィルタ２０６は輝度信号生成手段２０３から出力された輝度信号に基づいて、低周波評価データを生成する。高周波フィルタ２０７は輝度信号生成手段２０３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の高周波成分を通過させる。また、高周波フィルタ２０６は輝度信号生成手段２０３から出力された輝度信号に基づいて、高周波評価データを生成する。レンズ駆動手段２０８はフォーカスレンズ１を光軸方向に駆動する。演算処理手段２０９は、ＲＧＢの全ての色について明部の画素の数と暗部の画素の数の比（明部画素数／暗部画素数）を求め、この比と所定値とを比較し、比較結果に応じて低周波評価データ、高周波評価データを利用してレンズ駆動手段２０８を制御することにより、ＡＦ動作を制御する。
【００３９】
ここで、暗部画素数カウンタ２０４及び明部画素数カウンタ２０５は、ＣＣＤ２０２から出力される原色電気信号Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれについて設けられている。暗部画素数カウンタ２０４はＣＣＤ２０２から出力された電気信号について、ＲＧＢの色毎に信号レベルが所定レベル以下の画素の数をカウントすることで、暗部の画素の数を計数する。明部画素数カウンタ２０５はＣＣＤ２０２から出力された電気信号について、ＲＧＢの色毎に信号レベルが所定レベル（暗部における所定レベルよりも大きい値）以上の画素の数をカウントすることで、明部の画素の数を計数する。
【００４０】
なお、明部画素数カウンタ２０５における信号レベルの所定レベル、及び暗部画素数カウンタ２０４における信号レベルの所定レベルは、それぞれ、想定される高輝度被写体の明るさや色等に応じてＲＧＢの色毎に任意に設定すればよい。また、明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）における所定値についても、ＲＧＢの色毎に任意に設定すればよい。
【００４１】
２．動作
次に、図４を用いて、撮像装置の動作について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の動作についての説明は適宜省略する。ＣＣＤ２０２は、フォーカスレンズ２０１を介して入力された光像を、ＲＧＢの各画素について電気信号に変換する。暗部画素数カウンタ２０４と明部画素数カウンタ２０５は、撮像画像の各画素についてＲＧＢの色毎に暗部の画素数と明部の画素数を計数する。輝度信号生成手段２０３は、輝度信号を生成し、低周波フィルタ２０６と高周波フィルタ２０７は、輝度信号に基づきＡＦ評価データを生成する。演算処理手段２０９は、前回の評価データ（撮像素子駆動周期の１周期前）と現在の評価データを比較し、変化を検知すると、撮像画像が変化したものとみなし、ＡＦ動作を開始する（Ｓ２０２）。
【００４２】
ＡＦ動作が開始されると、演算処理手段２０９は、暗部画素数カウンタ２０４と明部画素数カウンタ２０５の計数結果を参照する。その結果、ＲＧＢの全ての色について明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下でない場合（Ｓ２０３でＮＯ）は、通常の明るさの撮像画像であり、高輝度被写体による合焦への影響がないと判断し、従来と同様、低周波評価データに基づくＡＦ動作（Ｓ２０５）を行った後、高周波評価データに基づくＡＦ動作（Ｓ２０７）を行う。
【００４３】
一方、ＲＧＢのうちいずれか一色でも明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下である場合（Ｓ２０３でＹＥＳ）は、暗い画像でかつ、高輝度被写体が存在している、すなわち高輝度被写体による合焦への影響があると判断し、低周波評価データに基づくＡＦ動作は行わず、直ちに高周波評価データに基づいたＡＦ動作（Ｓ２０７）を行う。
【００４４】
以上のように、低周波評価データに基づくＡＦ動作での合焦点探索（Ｓ２０５）中に、ＲＧＢのうちいずれか一色でも明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下であることを検知した場合、直ちに高周波評価データに基づいたＡＦ動作（Ｓ２０７）を行う。
【００４５】
すなわち、演算処理手段２０９は、高周波フィルタ２０７により生成された高周波評価データに基づいてレンズ駆動手段２０８を制御し、フォーカスレンズ２０１を光軸方向に移動させる（Ｓ２０７）。演算処理手段２０９は、移動させた結果として得られた高周波評価データが基準値以上である場合、合焦したと判断し（Ｓ２０８でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する（Ｓ２０１）。一方、評価データが基準値以下である場合、演算処理手段２０９は、合焦していないと判断し（Ｓ２０８でＮＯ）、更にフォーカスレンズ３０１を移動させる（Ｓ２０７）。ステップ２０７を一定時間繰り返しても、評価データが基準値以下である場合は、演算処理手段２０９は、合焦不可能と判断し（Ｓ２０９でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する。
【００４６】
このように、本実施形態では、撮像画像の明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下であると判断したときは、低周波評価データに基づいたＡＦ動作を行わずに、高周波評価データに基づいたＡＦ動作のみを行う。これにより、画像全体が暗く、かつ高輝度の被写体を撮像したときに、低周波評価データに基づいたＡＦ動作により偽合焦点を検出してしまう等の弊害が防止される。つまり、正しい合焦点を検出でき、フォーカスレンズを正しい位置に移動することができる。また、通常の明るさの撮像画像の場合では、従来構成同様に、迅速且つ正確に合焦点に到達することが可能である。特に、本実施形態では、ＲＧＢの色毎に撮像画像の明部画素数と暗部画素数の比を求めて判定することで、カウンタ計数結果が被写体の色に依存しない。その結果、高輝度被写体の色に依存せず、正確に合焦点に到達できる。
【００４７】
以下に、本実施形態で、ＡＦ動作の切り替え判定において明部画素数と暗部画素数の比を用いている理由を説明する。
【００４８】
画像中の高輝度被写体を検出するために、暗部画素数を考慮せずに明部画素数のみに基づき、低周波評価データに基づいたＡＦ動作から高周波評価データに基づいたＡＦ動作に切り替える制御を行うことが考えられる。しかし、この場合、以下の問題点がある。
【００４９】
例えば、昼間の白壁を被写体として撮像した場合、領域全体として明るい被写体を含む画像が生成される。明部画素数のみに基づきＡＦ動作の制御を切り替えると、そのような画像に対しては高周波評価データに基づいたＡＦ動作が行われる。しかし、そもそも領域全体が明るい画像の場合は、本実施形態が課題とする低周波データの疑似ピークは生じにくい。よって、そのような画像に対しては通常のＡＦ動作を行えばよく、本実施形態のように、高周波評価データに基づいたＡＦ動作に切り替える必要はない。むしろ、不必要な高周波評価データに基づいたＡＦ動作を行うことで、ＡＦ動作完了までの時間がかかるという弊害が生じる。
【００５０】
ここで、本実施形態が課題とする低周波データの疑似ピークは、全体として暗い画像の中に一部高輝度の被写体が存在する画像に発生しやすい。そこで、領域全体として明るい被写体を含む画像を排除しつつ、全体として暗い画像の中に一部高輝度の被写体が存在する画像に対してのみ、本実施形態のＡＦ動作を適用することが好ましい。このため、本実施形態では、暗い画像領域における明るい画像領域の割合（暗部画素数の比）を考慮している。すなわち、暗部画素数に対する明部画素数の比が所定値以下である場合、全体として暗い画像の中に一部高輝度の被写体が存在する画像であると判断できる。
【００５１】
そこで、本実施形態では、明部画素数と暗部画素数の比を使用することで、高輝度の被写体を含む画像のうち、低周波評価データにおいて疑似ピークの発生の可能性がある画像を判断し、疑似ピークの発生の可能性がある画像に対してのみ、高周波評価データに基づいたＡＦ動作を実行するようにしている。
【００５２】
ここで、第１の実施の形態によるスミア検出は、撮像素子がＣＣＤの場合のみ適用可能であるが、第２の実施の形態による画素数比の検出は、ＣＣＤに限らず、他の撮像素子にも適用することができる。
【００５３】
（第３の実施の形態）
以下、第３の実施の形態について図５、図６を用いて説明する。
第３の実施の形態は、第１の実施の形態のスミア検出手段と、第２の実施の形態の明部画素数カウンタと暗部画素数カウンタとの両方を備えた構成とされている。すなわち、第２の実施の形態の構成に第１の実施のスミア検出手段を設けた構成、または第１の実施の形態の構成に第２の実施の形態の暗部画素数カウンタ及び明部画素数カウンタを設けた構成となっている。
【００５４】
１．構成
図５に示すように、撮像装置は、フォーカスレンズ３０１、ＣＣＤ３０２、輝度信号生成手段３０３、暗部画素数カウンタ３０４、明部画素数カウンタ３０５、低周波フィルタ３０６、高周波フィルタ３０７、レンズ駆動手段３０８、及び演算処理手段３０９を備える。フォーカスレンズ３０１は焦点を調節する。ＣＣＤ３０２は入力された光像を電気信号に変換する。輝度信号生成手段３０３はＣＣＤ３０２から出力された電気信号（映像信号）から輝度信号を生成する。暗部画素数カウンタ３０４はＣＣＤ３０２から出力された電気信号について、暗部の画素の数を計数する。明部画素数カウンタ３０５はＣＣＤ３０２から出力された電気信号について、明部の画素の数を計数する。スミア検出手段３１０はＣＣＤから出力された電気信号に基づいて画像にスミアが発生していることを検出する。低周波フィルタ３０６は輝度信号生成手段３０３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以下の低周波成分を通過させる。また、低周波フィルタ３０６は輝度信号生成手段３０３から出力された輝度信号に基づいて、低周波評価データを生成する。高周波フィルタ３０７は輝度信号生成手段３０３から出力された輝度信号に対し、所定の周波数以上の高周波成分を通過させる。また、高周波フィルタ３０６は輝度信号生成手段３０３から出力された輝度信号に基づいて、高周波評価データを生成する。レンズ駆動手段３０８はフォーカスレンズ１を光軸方向に駆動する。演算処理手段３０９は、ＲＧＢの全ての色について明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）を求め、この比と所定値とを比較する。演算処理手段３０９は、この比較結果、及びスミア検出手段３１０の検出結果に応じて低周波評価データまたは高周波評価データを利用してレンズ駆動手段３０８を制御することにより、ＡＦ動作を制御する。
【００５５】
暗部画素数カウンタ３０４及び明部画素数カウンタ３０５は、ＣＣＤ３０２から出力される原色電気信号Ｒ・Ｇ・Ｂのそれぞれについて設けられている。暗部画素数カウンタ３０４はＣＣＤ３０２から出力された電気信号について、ＲＧＢの色毎に信号レベルが所定レベル以下の画素の数をカウントすることで、暗部の画素の数を計数する。明部画素数カウンタ３０５はＣＣＤ３０２から出力された電気信号について、ＲＧＢの色毎に信号レベルが所定レベル以上の画素の数をカウントすることで、明部の画素の数を計数する。
【００５６】
なお、明部画素数カウンタ３０５における信号レベルの所定レベルは、想定される高輝度被写体の明るさや色等に応じて、ＲＧＢの色毎に任意に設定すればよい。暗部画素数カウンタ３０４における信号レベルの所定レベルは、想定される高輝度被写体の明るさや色等に応じて、ＲＧＢの色毎に任意に設定すればよい。また、明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）における所定値についても、ＲＧＢの色毎に任意に設定すればよい。
【００５７】
２．動作
次に、図６を用いて、撮像装置の動作について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の動作についての説明は適宜省略する。ＣＣＤ３０２は、フォーカスレンズ３０１を介して入力された光像を、ＲＧＢの各画素について電気信号に変換する。暗部画素数カウンタ３０４と明部画素数カウンタ３０５は、撮像画像の各画素についてＲＧＢの色毎に暗部画素数及び明部画素数を計数する。輝度信号生成手段３０３は、輝度信号を生成し、低周波フィルタ３０６と高周波フィルタ３０７は、輝度信号に基づきＡＦ評価データを生成する。演算処理手段３０９は、前回の評価データ（撮像素子駆動周期の１周期前）と現在の評価データを比較し、変化を検知すると、撮像画像が変化したものとみなし、ＡＦ動作を開始する（Ｓ３０２）。
【００５８】
ＡＦ動作が停止している状態（Ｓ３０１）において、フォーカスレンズ３０１を介してＣＣＤ３０２に光像が入力されると、この光像がＣＣＤ３０２により原色電気信号Ｒ・Ｇ・Ｂに変換され、スミア検出手段３０３によりスミアの発生有無が検出される（Ｓ３０３）。スミアが検出されないときは、演算処理手段３０９は、暗部画素数カウンタ３０４と明部画素数カウンタ３０５の計数結果を参照する（Ｓ３０４）。その結果、原色電気信号Ｒ・Ｇ・Ｂの全てについて明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下でない場合（Ｓ３０４でＮＯ）は、通常の明るさの撮像画像であり、高輝度被写体による合焦への影響がないと判断し、従来と同様、低周波評価データに基づくＡＦ動作（Ｓ３０６）を行った後、高周波評価データに基づくＡＦ動作（Ｓ３０８）を行う。
【００５９】
これに対し、ステップ３０３においてスミアが検出された場合、及びステップＳ３０４においてＲＧＢのうち少なくとも一色について明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下である場合、すなわちスミアが存在しているとき、または暗い画像でかつ、高輝度被写体が存在しているときは、高輝度被写体による合焦への影響があると判断し（Ｓ３０４でＹＥＳ）、低周波評価データに基づくＡＦ動作は行わず、直ちに高周波評価データに基づいたＡＦ動作を行う（Ｓ３０８）。
【００６０】
すなわち、演算処理手段３０９は、高周波フィルタ３０７により生成された高周波評価データに基づいてレンズ駆動手段３０８を制御し、フォーカスレンズ３０１を光軸方向に移動させる（Ｓ３０８）。演算処理手段３０９は、移動させた結果として得られた高周波評価データが基準値以上である場合、合焦したと判断し（Ｓ３０９でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する（Ｓ３０１）。一方、評価データが基準値以下である場合、演算処理手段３０９は、合焦していないと判断し（Ｓ３０９でＮＯ）、更にフォーカスレンズ３０１を移動させる（Ｓ３０８）。ステップ３０８を一定時間繰り返しても、評価データが基準値以下である場合は、演算処理手段３０９は、合焦不可能と判断し（Ｓ３１０でＹＥＳ）、ＡＦ動作を停止する。
【００６１】
このように、本実施形態では、スミアが検出され、あるいは撮像画像の明部画素数と暗部画素数の比（明部画素数／暗部画素数）が所定値以下であると判断したときは、低周波評価データに基づいたＡＦ動作を行わずに、高周波評価データに基づいたＡＦ動作を行う。これにより画像全体が暗く、かつ高輝度の被写体を撮像したときに、低周波評価データに基づいたＡＦ動作により偽合焦点を検出してしまうことによる弊害が防止される。つまり、正しい合焦点を検出でき、フォーカスレンズを正しい位置に移動することができる。また、通常の明るさの撮像画像の場合では、従来構成同様に、迅速且つ正確に合焦点に到達することが可能である。特に、本実施形態では、ＲＧＢの色毎に撮像画像の明部画素数と暗部画素数の比を求めて判定することで、カウンタ計数結果が被写体の色に依存しない。また、スミア検出においてもＲＧＢの色毎に行うことで、スミア検出結果が被写体の色に依存しない。その結果、高輝度被写体の色に依存せず、正確に合焦点に到達できる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の撮像装置によれば、撮像画像中に高輝度の被写体が含まれる場合でも、対象となる被写体に良好に焦点を合わせることができるＡＦ制御を有する撮像装置を提供することができ、ＡＦ制御を実施するビデオカメラ等に広く適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０１，２０１，３０１  フォーカスレンズ
１０２，２０２，３０２  撮像素子ＣＣＤ
１０３，３１０  スミア検出手段
１０４，２０３，３０３  輝度信号生成手段
１０５，２０６，３０６  低周波フィルタ
１０６，２０７，３０７  高周波フィルタ
１０７，２０８，３０８  レンズ駆動手段
１０８，２０９，３０９  演算処理手段
２０４，３０４  暗部画素数カウンタ
２０５，３０５  明部画素数カウンタ
【図１】
2010092027.tif 000003
【図２】
2010092027.tif 000004
【図３】
2010092027.tif 000005
【図４】
2010092027.tif 000006
【図５】
2010092027.tif 000007
【図６】
2010092027.tif 000008
【図７】
2010092027.tif 000009
【図８】
2010092027.tif 000010
【図９】
2010092027.tif 000011
【図１０】
2010092027.tif 000012
【図１１】
2010092027.tif 000013