(57)【要約】【課題】ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、ノイズによってピークが複数出現するような環境においても、合焦が可能な撮像装置および撮像方法を得る。【解決手段】被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、フィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段を備え、撮影条件に応じてフィルタ選択手段がフィルタを変更する。被写体輝度を測定する測光手段を備え、測光手段で得られる測光結果に応じてフィルタ選択手段がフィルタを変更する。測光手段は、被写体像を複数の測光エリアに分割し、分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行うように構成し、測光手段で得られる測光結果に応じて、上記フィルタ選択手段がフィルタを変更する。【選択図】図１
2006243101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像装置において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、このフィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段を備え、撮影条件に応じて上記フィルタ選択手段がフィルタを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像装置において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、このフィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段と、被写体輝度を測定する測光手段を備え、この測光手段で得られる測光結果に応じて上記フィルタ選択手段がフィルタを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像装置において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、このフィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段と、被写体像を複数の測光エリアに分割し、その分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行う測光手段を備え、この測光手段で得られる測光結果に応じて、上記フィルタ選択手段がフィルタを変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の撮像装置において、被写体輝度が低い場合、フィルタ選択手段はフィルタをより低域側まで透過させるフィルタに変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項２または３記載の撮像装置において、被写体輝度が高い場合、フィルタ選択手段はフィルタをより高域のみを透過させるフィルタに変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像装置において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、このフィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段と、被写体像を複数の測光エリアに分割し、その分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行う測光手段を備え、この測光手段で得られる測光結果に応じて、上記フィルタ選択手段は、すでに選択しているフィルタに別のフィルタを選択して付加し、もしくはすでに選択しているフィルタを別のフィルタに変更すること特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の撮像装置において、周波数成分検出手段で透過させる周波数信号を抽出する領域を、被写体像内の任意の領域から選択することが可能な被写体領域選択手段を持ち、この被写体領域選択手段は、測光手段で得られる被写体輝度に応じて、被写体領域を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像方法において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、このフィルタ選択工程により選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出工程を備え、上記フィルタ選択工程で、撮影条件に応じてフィルタを変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像方法において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、このフィルタ選択工程により選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出工程と、被写体輝度を測定する測光工程を備え、上記フィルタ選択工程で、上記測光工程で得られた測光結果に応じてフィルタを変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項１０】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像方法において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、このフィルタ選択工程により選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出工程と、被写体像を複数の測光エリアに分割しその分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行う測光工程を備え、上記フィルタ選択工程で、上記測光工程で得られた被写体輝度に応じてフィルタを変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の撮像方法において、被写体輝度が低い場合、フィルタ選択工程で、フィルタをより低域側まで透過させるフィルタに変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項１２】
請求項９または１０記載の撮像方法において、被写体輝度が高い場合、フィルタ選択工程で、フィルタをより高域のみを透過させるフィルタに変更することを特徴とする撮像方法。
【請求項１３】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像方法において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択工程と、このフィルタ選択工程により選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出工程と、被写体像を複数の測光エリアに分割しその分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行う測光工程を備え、この測光工程で得られた被写体輝度に応じ、上記フィルタ選択工程で、すでに選択しているフィルタに別のフィルタを選択して付加し、もしくはすでに選択しているフィルタを別のフィルタに変更すること特徴とする撮像方法。
【請求項１４】
請求項８〜１３のいずれかに記載の撮像方法において、周波数成分検出手段で透過させる周波数信号を抽出する領域を、被写体像内の任意の領域から選択することが可能な被写体領域選択工程を備え、この被写体領域選択工程は、測光工程で得られる被写体輝度に応じて被写体領域を変更することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動焦点検出、特に被写体の輝度に応じた自動焦点検出を行う撮像装置およびその方法に関するもので、例えば、デジタルスチルカメラなどの電子的な撮像装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラ等の電子撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下「ＡＦ」という）装置を搭載しているのが一般的である。ＡＦ装置におけるＡＦ制御方法として、山登りＡＦ制御が広く用いられている（例えば、特許文献１参照）。この山登りＡＦ制御は、撮像素子が出力する映像信号から近接画素の輝度差の積分値を求め、この輝度差の積分値を、合焦度合いを示すＡＦ評価値とする。合焦状態にあるときは被写体の輪郭部分がはっきりしており、近接画素間の輝度差が大きくなるのでＡＦ評価値が大きくなる。非合焦状態のときは、被写体の輪郭部分がぼやけるため、画素間の輝度差は小さくなるので、ＡＦ評価値が小さくなる。ＡＦ動作実行時は、レンズを移動させながらこのＡＦ評価値を順次取得していき、ＡＦ評価値が最も大きくなったところすなわちピーク位置を合焦点として、レンズを停止させる。
【０００３】
ところで、暗い環境で撮影する場合（以下、「低輝度時」）や、コントラスト（明暗差）がない被写体（以下、「低コントラスト被写体」）を撮影する場合、前記したようにＡＦ評価値は、近接画素間の輝度差を積分した値であるので、低輝度時や低コントラスト被写体では、とても小さな値となる。そして、撮像素子が光電変換する際に発生するランダム・ノイズの影響を受け易くなる。具体的には、ＡＦ評価値の値が小さくなるため、ノイズに埋もれやすくなり、ＡＦ評価値のピークなのか、ノイズによるピークなのか、判断がつかず、合焦できないという問題がある。また、マクロモードのような近接撮影時に関しては、カメラと被写体との距離が近いため、カメラが影となってしまい、被写体のコントラストが下がり、合焦できないという問題もある。
【０００４】
そこで、被写体が低輝度の場合には、ＡＦ評価値を取得するエリアを大きくする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
また、ＡＦエリア内の被写体輝度が周囲の輝度よりも暗い場合に、露光量を一時的に上げる制御を行い、ＡＦ評価値を大きくすることでピークを強調し、例えば逆光でもＡＦ制御を可能にすることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかし、被写体が低輝度のとき、シャッタースピードや絞りを開放にして露光量を一時的に上げると、その結果として、露光する際に画像データ以外のノイズが入ってしまい、そのノイズが擬似ピークを生み出し、合焦精度を低下させる恐れがある。
上記ＡＦエリアとは、カメラの撮影領域のうちＡＦ制御のために設定された領域で、例えば、撮影視野の横方向４０パーセント、縦方向３０パーセント程度で区切られる領域がＡＦエリアとして撮影領域の中心に設定されている。
【０００６】
被写体が低輝度のときにＡＦ精度を向上させるためには、特許文献２記載の発明のようにＡＦ評価値を取得するエリアを変更する（大きくする）、特許文献３記載の発明のように露光量を上げる、といったほかに、ＡＦ評価値を取得する際の周波数成分を取得するフィルタを変更するというアプローチが考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献２】特開平１１−２１５４２６号公報
【特許文献３】特開２００４−１３８９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のように、ＡＦ評価値を取得する際の周波数成分を取得するフィルタを使い分けるという着想のもとに創作されたもので、ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、被写体と周囲の測光結果に基づき、ＡＦ評価値を取得する際の周波数成分を抽出するフィルタを可変にすることにより、被写体が低コントラストである場合や、被写体が暗くて輝度が低い場合のようにＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能な撮像装置および撮像方法を提供することを目的とする。
本発明はまた、フィルタを選択することにより、低輝度時のＡＦ精度をさらに向上させることができる撮像装置および撮像方法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】
【０００９】
本発明は、撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光して画像データを得る撮像装置において、被写体像の任意の周波数成分を透過させるフィルタを選択するフィルタ選択手段と、このフィルタ選択手段より選択したフィルタからの周波数信号を検出する周波数成分検出手段を備え、撮影条件に応じて上記フィルタ選択手段がフィルタを変更することを最も主要な特徴とする。
さらに、被写体輝度を測定する測光手段を備え、この測光手段で得られる測光結果に応じて上記フィルタ選択手段がフィルタを変更するようにするとなおよい。
上記測光手段は、被写体像を複数の測光エリアに分割し、その分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行うように構成し、この測光手段で得られる測光結果に応じて、上記フィルタ選択手段がフィルタを変更するようにするとさらによい。
【発明の効果】
【００１０】
撮影条件に応じてフィルタ選択手段がフィルタを変更することにより、ＡＦ評価値の山が低くなるような環境、またはノイズによってピークが複数出現してしまうような環境においても、合焦が可能となる。
測光手段で得られる測光結果に応じてフィルタ選択手段がフィルタを変更するように構成することにより、ＡＦにとって厳しい条件下においても、合焦が可能となる。
上記測光手段は、被写体像を複数の測光エリアに分割し、その分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行うように構成し、その測光結果に応じて、上記フィルタ選択手段がフィルタを変更するように構成することにより、ＡＦにとってさらに厳しい条件下においても、合焦が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる撮像装置および撮像方法の実施例について説明する。
図１は本発明に係る撮像装置の例であるデジタルスチルカメラの例を示す正面図、背面図および平面図である。図２はこのデジタルスチルカメラ内部のシステム構成例の概要を示すブロック図である。図１において、カメラの上面には、レリーズスイッチＳＷ１、モードダイアルＳＷ２、サブ液晶ディスプレイ（以下、液晶ディスプレイを「ＬＣＤ」という）１が配置されている。カメラの正面には、撮影レンズを含む鏡筒ユニット７、光学ファインダ４、ストロボ発光部３、測距ユニット５、リモコン受光部６、メモリカード装填室および電池装填室の蓋２が配置されている。カメラの背面には、電源スイッチ１３、ＬＣＤモニタ１０、ＡＦ用ＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、光学ファインダ４、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定および解除スイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動およびストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動およびマクロスイッチＳＷ１０、左移動および画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、クイックアクセススイッチＳＷ１３が配置されている。
【００１２】
デジタルスチルカメラ内部のシステム構成は以下のとおりである。図２において、デジタルスチルカメラの各部はデジタルスチルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」という）によって制御されるように構成されている。プロセッサ１０４は、ＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１、ＣＣＤ２信号処理ブロック１０４−２、ＣＰＵブロック１０４−３、ローカルＳＲＡＭ１０４−４，ＵＳＢブロック１０４−５、シリアルブロック１０４−６、ＪＰＥＧ・ＣＯＤＥＣブロック１０４−７、ＲＥＳＩＺＥブロック１０４−８、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９、メモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなり、これらは相互にバスラインで接続されている。プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データ、ＪＰＥＧ画像データを保存するＳＤＲＡＭ１０３が配置されていて、プロセッサ１０４とバスラインによってつながっている。プロセッサ１０４の外部にはまた、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０、制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されていて、プロセッサ１０４とバスラインによってつながっている。
【００１３】
前記鏡筒ユニット７は、ズームレンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１、フォーカスレンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２、絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３、メカニズムシャッタ７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４、を有する。ズーム光学系７−１、フォーカス光学系７−２、絞りユニット７−３、メカシャッタユニット７−４は、それぞれズームモータ７−１ｂ、フォーカスモータ７−２ｂ、絞りモータ７−３ｂ、メカシャッタモータ７−４ｂによって駆動されるようになっており、これら各モータは、プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって制御されるモータドライバ７−５によって動作が制御されるように構成されている。
【００１４】
鏡筒ユニット７は、撮像素子であるＣＣＤ１０１に被写体像を結ぶ撮影レンズを有し、ＣＣＤ１０１は上記被写体像を画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ１０２に入力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は周知のとおりＣＤＳ１０２−１、ＡＤＣ１０２−２、Ａ／Ｄ変換部１０２−３を有し、上記画像信号にそれぞれ所定の処理を施し、デジタル信号に変換してプロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４のＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ・ＨＤ信号により、ＴＧ１０２−４を介して制御される。
【００１５】
プロセッサ１０４の前記ＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御するようになっている。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン１１５−３で変換された音声信号のマイクロホンアンプ１１５−２による増幅信号を、指令に応じて記録する。上記ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、指令により、適宜のメモリに記録されている音声信号を再生してオーディオアンプ１１６−２に入力し、スピーカー１１６−３から音声を出力するように構成されている。上記ＣＰＵブロック１０４−３はまた、ストロボ回路１１４の動作を制御することによってストロボ発光部３から照明光を発光させるようになっている。また、ＣＰＵブロック１０４−３は測距ユニット５の動作も制御するようになっている。
【００１６】
ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９とつながっていて、サブＣＰＵ１０９はＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御するようになっている。サブＣＰＵ１０９はさらに、ＡＦＬＥＤ８、ストロボＬＥＤ９、リモコン受光部６、前記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作キーユニット、ブザー１１３とつながっている。
【００１７】
前記ＵＳＢブロック１０４−５はＵＳＢコネクタ１２２につながっており、前記シリアルブロック１０４−６はシリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタにつながっている。前記ＴＶ表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０につながっており、また、ビデオアンプ１１８を介してビデオジャック１１９につながっている。前記メモリカードコントローラブロック１０４−１０はメモリカードスロット１２１の、カード接点との接点につながっている。
【００１８】
次に、上記のように構成されたデジタルスチルカメラの動作を説明するが、その前に、従来のデジタルスチルカメラの動作概要を説明しておく。図１に示すモードダイアルＳＷ２を記録モードに設定することで、カメラが記録モードで起動する。モードダイアルＳＷ２の設定は、図２における操作部に含まれるモードスイッチの状態が記録モードＯＮになったことをＣＰＵが検知し、モータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット７を撮影可能な位置に移動させる。さらにＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２、ＬＣＤディスプレイ１０等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。
【００１９】
ファインダモードでは、レンズを通して撮像素子（ＣＣＤ１０１）に入射した光は、電気信号に変換されてアナログ信号のＲ，Ｇ，ＢとしてＣＤＳ回路１０２−１、Ａ／Ｄ変換器１０２−３に送られる。Ａ／Ｄ変換器１０２−３でデジタル信号に変換されたそれぞれの信号は、デジタル信号処理ＩＣ（ＳＤＲＡＭ１０３）内のＹＵＶ変換部でＹＵＶ信号に変換されて、メモリコントローラによってフレームメモリに書き込まれる。このＹＵＶ信号はメモリコントローラに読み出されて、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９を介してＴＶやＬＣＤモニタ１０へ送られて表示が行われる。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒ごとに更新されるファインダモードの表示となる。
【００２０】
またデジタル信号処理ＩＣ（ＳＤＲＡＭ１０３）のＣＣＤ  Ｉ／Ｆブロック内に取り込まれたデジタルＲＧＢ信号より、画面の合焦度合いを示すＡＦ評価値、露光状態を示すＡＥ評価値が算出される。ＡＦ評価値データは、特徴データとしてＣＰＵに読み出されて、ＡＦの処理に利用される。ＡＦ評価値は、周波数成分抽出フィルタの出力積分値や、近接画素の輝度差の積分値によって作成される。上記ＡＦ評価値の作成およびこのＡＦ評価値に基づく周波数成分抽出フィルタの選択が本願発明に特有のものである。
【００２１】
ここで、周波数成分抽出フィルタの機能について説明する。図３は、は実際の低輝度時におけるＡＦ評価値波形の例を示す。図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）各図において、横軸はフォーカスレンズの位置であり、縦軸はＡＦ評価値である。図３の（ａ）（ｂ）（ｃ）はいずれも元となる各画素の輝度データは同じである。
図３（ａ）はハイパスフィルタである（−１，２，−１）フィルタのみを使用した場合、図３（ｂ）はハイパスフィルタである（−１，２，−１）フィルタとローパスフィルタである（１，２，４，２，１）フィルタを使用した場合、図３（ｃ）はハイパスフィルタである（−１，２，−１）フィルタとローパスフィルタである（１，２，４，８，４，２，１）フィルタを使用した場合である。
図３（ｂ）のローパスフィルタに対して、図３（ｃ）のローパスフィルタは、係数を大きくして周囲の画素との相関を強調したものである。
【００２２】
ここで、ハイパスフィルタおよびローパスフィルタは画像処理上のフィルタである。
図３（ａ）に示すハイパスフィルタは、高域成分を強調するフィルタ、すなわち近接する画素間の輝度差を強調するフィルタである。図３（ａ）に示すハイパスフィルタは、対象画素とその近接する画素の輝度データにそれぞれ「−１」「２」「−１」の係数を掛けるようになっている。
図３（ｂ）、（ｃ）に示す例で使用されているローパスフィルタは、周囲との相関をなだらかにしてノイズ成分を除去するフィルタである。図３（ｂ）に示すローパスフィルタは、対処画素とその近接する画素の輝度データにそれぞれ「１」「２」「４」「２」「１」の係数を、図３（ｃ）に示すローパスフィルタは、対象画素とその近接する画素の輝度データにそれぞれ「１」「２」「４」「８」「４」「２」「１」の係数を掛けるようになっている。
図３（ｂ）、（ｃ）とも、図３（ａ）に示すハイパスフィルタに上記ローパスフィルタを付加している。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、ハイパスフィルタのみを使用した場合、高域成分が強調されて、ピーク位置がいくらか強調される。しかし、この撮影条件の下ではまだノイズ成分が残っており、また、ピーク位置もそれほど明確ではなく、このままではＡＦ位置の認識を誤る恐れがある。上記「ノイズ」とは、撮像素子が光電変換を行う際に出力するノイズ（ランダム・ノイズ）のことで、入力される光の大きさに対して、発生するノイズの大きさは変わらない。入力される光が暗くなると、出力される電気信号の大きさも小さくなるが、発生するノイズの大きさは同じであるため、相対的にノイズの影響が増えることになる。図３（ａ）はこの状態を示しており、合焦位置のピーク値が小さく、他のフォーカスレンズ位置でのＡＦ評価値すなわちノイズに埋もれていることになる。これに対して、図３（ｂ）に示す例のように、ハイパスフィルタにローパスフィルタを付加したものの方が、図３（ａ）に示す例の場合よりもピーク位置が強調され、細かな山や谷からなるノイズ成分が除去されてなだらかになり、ピークの山を検出しやすいことがわかる。また、図３（ｃ）に示す例のように、ローパスフィルタを、周辺画素との相関をさらに強くしたフィルタに変更することにより、ピークの山はより強調されて、ＡＦ位置をより的確に検出することができる。
【００２４】
周波数成分抽出フィルタは図３のように高域用、低域用の２種類あり、またそれらフィルタを掛け合わせたフィルタの出力積分値も作成することが可能である。この積分値は合焦状態にあるとき、被写体のエッジ部分がはっきりとしているため、高周波成分が一番高くなる。これを利用して、ＡＦによる合焦検出動作時は、それぞれのフォーカスレンズ位置におけるＡＦ評価値を取得して、その極大になる点（ピーク位置）を検出する。また極大になる点が複数あることも考慮にいれ、複数あった場合はピーク位置の評価値の大きさや、その周辺の評価値との下降、上昇度合いを判断し、最も信頼性のある点を合焦位置としてＡＦを実行する。
【００２５】
また、被写体像を複数の測光エリアに分割し、その分割した各エリアの評価値を得ることにより測光を行う測光手段を備えている。具体的には、デジタルＲＧＢ信号をいくつかのエリアに分割し、その分割した各エリアを測光エリアとする。測光エリア内の輝度データを用いて前記ＡＥ評価値を求める。すなわち、各エリア内の画素に対して所定の閾値を超えるものを対象画素とし、その輝度値を加算し、対象画素数で乗算することによって求められる。各エリアの輝度分布により、適正露光量を算出し、次のフレームの取り込みに対し補正を行う。
【００２６】
レリーズシャッタボタンが押されると、図２に示すＣＣＤ１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を介して静止画撮影開始信号がプロセッサ１０４に取り込まれる。続いて、マイコン（ＣＰＵブロック１０４−３）がフレームレートに同期してモータドライバ７−５を介してフォーカスレンズ７−２ａの駆動モータ７−２ｂを駆動することにより、山登りＡＦを実行する。合焦範囲が無限から至近までの全領域であった場合、フォーカスレンズは至近から無限、または無限から至近までの間を移動し、デジタル信号処理ＩＣで作成された各フレーム（＝各フォーカス位置）におけるＡＦ評価値をマイコンが読み出す。各フォーカス位置のＡＦ評価値が極大になる点を合焦位置として、フォーカスレンズ７−２ａを合焦位置に移動させる。
【００２７】
ＡＦ完了後にＣＣＤ１０１から取り出されたアナログＲＧＢ信号はデジタルＲＧＢ信号に変換され、デジタル信号処理ＩＣを介してフレームメモリとしてのＳＤＲＡＭ１０９に格納される。デジタルＲＧＢ信号は再度デジタル信号処理回路に読み込まれＹＵＶデータに変換されて、上記フレームメモリに書き戻される。スチル画像撮像時はＹＵＶ変換された画像データがデジタル信号処理ＩＣ内の画像圧縮伸張回路としてのＪＰＥＧ  ＣＯＤＥＣブロック１０４−７に送られる。画像圧縮伸張回路に送られたＹＵＶデータは圧縮され、フレームメモリに書き戻される。フレームメモリの圧縮データはデジタル信号処理回路を介して読み出され、データ記憶メモリ、例えばメモリカードに格納される。
【００２８】
次に、本発明の各実施例について、それらの特徴となる動作を、フローチャートを中心に参照しながら説明する。なお、各フローチャートにおける動作ステップを（４−１）（４−２）・・・のように表示する。
【実施例１】
【００２９】
図４に、実施例１にかかる撮像装置に動作を示す。まず、図１に示すレリーズシャッタボタンＳＷ１が操作されることによって動作を開始し、レリーズシャッタボタンが押される直前の測光結果より、被写体の輝度を判定する（４−２）。被写体輝度は、ＣＣＤ１０１の出力から測定することができる。測光結果から得られる輝度（ＬＶ値）に応じて、周波数成分抽出フィルタを選択する処理を行う（４−３）。この実施例においては図７に示すような３つのフィルタを用意し、例えば、図６に示すフローチャートにしたがった処理によって周波数抽出フィルタを選択する。図７に示す３つのフィルタの構成を具体的に示すと以下のようになっている。第１フィルタは、係数「−１」「２」「−１」からなるハイパスフィルタと、係数「１」「２」「１」からなるローパスフィルタを掛け合わせたものである。第２フィルタは、係数「−１」「２」「−１」からなるハイパスフィルタと、係数「１」「２」「４」「２」「１」からなるローパスフィルタを掛け合わせたものである。第３フィルタは、係数「−１」「２」「−１」からなるハイパスフィルタと、係数「１」「２」「４」「８」「４」「２」「１」からなるローパスフィルタを掛け合わせたものである。上記第１フィルタは、ハイパスフィルタのみで構成してもよい。かかるフィルタの機能については図３に基づいて説明した。
【００３０】
上記周波数抽出フィルタの選択動作は以下のとおりである。被写体輝度がＬＶ６以上である場合（６−１）は第１フィルタを選択し（６−２）、ＬＶ６未満であれば被写体輝度がＬＶ５以上かどうかの判断ステップに進む（６−３）。ステップ６−３で、ＬＶ５以上であるならば第２フィルタを選択し（６−４）、ＬＶ５以下の場合は第３フィルタを選択する（６−５）。各判断ステップにおいて設定した上記輝度の閾値（ＬＶ値）は、この実施例の場合に限ったことであり、レンズの絞り値（Ｆ値）、ＣＣＤ１０１の性能などに応じて変更することができる。
【００３１】
上記実施例においては３つのフィルタを用意しているが、３つ以上のフィルタを用いてもよい。また、上記実施例において組み合わせられている各フィルタは、他の係数が設定されているフィルタで代替しても差し支えない。これらのフィルタは高周波成分抽出フィルタと高周波成分抽出フィルタに低周波成分抽出フィルタを掛け合わせたものを用い、輝度が下がるにつれて、低周波成分抽出フィルタの強さを増す（周辺画素間の相関を強くする）ようにしている。
【００３２】
図４に戻って、次に、フォーカス開始位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動させ（４−４）、ＡＦ評価値を取得する（４−５）。ＡＦ評価値の取得後、ピーク判定処理（４−６）により、その評価値がピークかどうかの検出、すなわち「ピーク検出ＮＧ？」を判断する（４−７）。もし、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理へ移動する（４−１０）。ピークが検出されない場合は、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了したかどうかの判断ステップ（４−８）にいき、スキャンが終了していない場合は、順次フォーカス位置を移動させ（４−９）、評価値取得処理ステップ（４−５）まで戻って同様の処理を繰り返し行う。またスキャンが終了した場合は、ピーク位置決定処理（４−１０）へ移動する。
【００３３】
次に、そのスキャンしたＡＦ評価値より、より信頼性のあるピーク位置を決定し、決定したピーク位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する。また信頼性の有るピーク位置が見つからない場合は、ＡＦスキャンＮＧとして、所定のフォーカス位置、例えば、およそ２．５ｍに相当するフォーカス位置にフォーカスレンズを移動させ、動作を終了する（４−１０）。
【００３４】
デジタル信号処理ＩＣが複数の周波数成分抽出フィルタからのＡＦ評価値を取得できるのであれば、前述の３つのフィルタからの出力を同時に取得し、輝度に応じて使い分けるように構成してもよい。
また、デジタル信号処理ＩＣが複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を同時に取得することができるのであれば、上記複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を取得し、輝度に応じて使い分けるように構成してもよい。
【実施例２】
【００３５】
次に、実施例２について図５に示すフローチャートを中心に参照しながら説明する。
図１に示すレリーズシャッタボタンＳＷ１が操作されると、レリーズシャッタボタンが押される直前の測光結果より、被写体の輝度を判定する（５−２）。測光結果から得られる輝度（ＬＶ値）に応じて、周波数成分抽出フィルタを選択する処理を行う（５−３）。この実施例においても図７に示すような３つのフィルタを用意し、例えば図８に示すフローチャートのような処理によって周波数抽出フィルタを選択する。このフィルタ選択処理は、まず被写体輝度がＬＶ６未満かどうかを判断し（１０−１）、ＬＶ６未満でないすなわちＬＶ６以上である場合は、前回スキャン時に選択していないかどうかの判断を行い（１０−２）、選択していなければ第１フィルタを選択し（１０−３）、前回スキャン時に選択していれば、ＬＶ５以上かどうかの判断ステップ（１０−４）に行く。ステップ１０−１で被写体輝度がＬＶ６未満である場合も判断ステップ（１０−４）に行く。判断ステップ（１０−４）でＬＶ５以上と判断された場合は、前回スキャン時に選択していないかどうかの判断を行い（１０−５）、選択していなければ第２フィルタを選択（１０−６）する。また判断ステップ（１０−４）でＬＶ５以下と判断された場合は第３フィルタを選択する（１０−７）。ステップ１０−５で前回スキャン時に選択していなければステップ１０−４に行く。以上説明した輝度の閾値（ＬＶ値）はこの実施例の場合に限ったことであり、レンズのＦ値、ＣＣＤ１０１の性能などに応じて変更することができる。
【００３６】
この実施例においては３つのフィルタを用意しているが、３つ以上のフィルタを用いて使い分けるようにしてもよい。また、他のフィルタで代替しても差し支えない。これらのフィルタは高周波成分抽出フィルタと高周波成分抽出フィルタに低周波成分抽出フィルタを掛け合わせたものを用い、輝度が下がるにつれて、低周波成分抽出フィルタの強さを増す（周囲の画素との相関を強くする）ようにしている。
【００３７】
図５に戻って、次に、フォーカス開始位置にフォーカスレンズを移動させ（５−４）、ＡＦ評価値を取得する（５−５）。ＡＦ評価値の取得後、ピーク判定処理（５−６）により、その評価値がピークかどうかを検出する。もし、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理へ移動する（５−１１）。ピークが検出されない場合であって、スキャン終了判断ステップ（５−９）においてスキャンがフォーカス位置の最終端まで終了していないと判断された場合は順次フォーカス位置を移動させ（５−７）、評価値取得処理ステップ（５−５）まで戻り、ピーク位置検出を続行する。
【００３８】
上記ステップ５−９において、ピークが検出できずにスキャンが終了した場合は、フィルタ選択処理において選択したフィルタが第３フィルタであるかどうかの判断ステップ（５−１０）に進む。このステップ（５−１０）において第３フィルタであると判断された場合は、ＡＦスキャンＮＧとして判定し、ピーク位置決定処理（５−１１）へと移動し、所定のフォーカス位置（およそ２．５ｍに相当するフォーカス位置）まで移動し、終了する。ステップ（５−１０）において選択したフィルタが第３フィルタでないと判断された場合は、再度フィルタ選択処理（５−２）までさかのぼり、フィルタを選択するところから始める。再スキャンの際のフィルタ選択処理では、前回のスキャンで用いた周波数成分抽出フィルタよりもさらに低周波成分抽出フィルタの強さを増す（周辺画素間の相関を強くする）ように選択する。例えば、図８についてすでに説明したように、前回のＡＦスキャンにおいて第１フィルタを選択していたのであれば（１０−２）、第２フィルタを選択するようにする（１０−６）。同様に前回のＡＦスキャンにおいて第２フィルタを選択していたのであれば（１０−５）、第３フィルタを選択するようにする（１０−７）。
【００３９】
デジタル信号処理ＩＣが複数の周波数成分抽出フィルタからのＡＦ評価値を取得できるものであれば、この３つのフィルタからの出力を同時に取得し、輝度に応じて使い分けてもよい。また、デジタル信号処理ＩＣが複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を同時に取得することができるものであれば、この３つＡＦエリアのＡＦ評価値を取得し、輝度に応じて使い分けてよい。
【実施例３】
【００４０】
次に、図９に示すフローチャートを中心に実施例３について説明する。図１に示すレリーズシャッタボタンＳＷ１が操作されると、レリーズシャッタボタンが押される直前の測光結果より、被写体の輝度を判定する（１１−２）。次に、フォーカス開始位置にフォーカスレンズを移動させ（１１−３）、画素データを取得する（１１−４）。この画素データは、デジタル信号処理ＩＣのＣＣＤ  Ｉ／Ｆブロック内に取り込まれたデジタルＲＧＢ信号である。画素データの取得後、スキャンがフォーカス位置の最終端まで終了しているかどうかを判断する（１１−５）。フォーカス位置の最終端まで終了していない場合は順次フォーカス位置を移動させ（１１−６）、最終端までスキャンし終わるまで同様の処理を行う（１１−５）。
【００４１】
次に、測光結果から得られる輝度（ＬＶ値）に応じて、周波数成分抽出フィルタを選択する（１１−７）。この実施例においては、図７のような３つのフィルタを用意し、例えば図８に示すフローチャートのような処理によって周波数抽出フィルタを選択する。図７、図８についてはすでに説明したので、ここでは説明を省略する。
【００４２】
上記フィルタ決定処理（１１−７）に続いて、ピーク判定処理を行う（１１−８）。ピーク判定処理では、画素データ取得処理（１１−４）によって取得された各フォーカス位置におけるＲＧＢ信号を、フィルタ決定処理（１１−７）によって決定されたフィルタを用いて加重平均値をとり、その和を評価値とすることによってピーク判定を行う。次に、その評価値を用いて、この評価値にピークが存在するかどうかを検出する（１１−９）。もし、ピークが検出された場合はピーク位置決定処理（１１−１１）へ移動する。ピークが検出されない場合は第３フィルタが選択されているかどうかの判定ステップ（１１−１０）に進み、フィルタ決定処理（１１−７）で決定されたフィルタが第３フィルタでない場合は、再度フィルタ決定処理（１１−７）へ戻りフィルタを再設定する。フィルタ設定処理は図８に示すとおりで、前回のスキャン時に第１フィルタを選択していたのであれば、すなわちステップ１０−２で「ＮＯ」と判断された場合は、第２フィルタを選択する（１０−６）。同様に前回のＡＦスキャンにおいて第２フィルタを選択していたのであれば（１０−５）、第３フィルタを選択する（１０−７）。また、前回のＡＦスキャンで選択されたフィルタが第３フィルタであった場合は、ピーク判定を終了し、図９におけるピーク位置決定処理（１１−１２）へ移動する。
【００４３】
ピーク位置決定処理（１１−１２）では、ピーク検出がＯＫの場合、そのピーク位置に相当するフォーカス位置へとフォーカスレンズを移動させ、またピーク検出がＮＧだった場合は、所定のフォーカス位置（例えば、およそ２．５ｍに相当するフォーカス位置）までフォーカスレンズを移動させ、一連の動作を終了する。
【００４４】
この実施例では、フィルタの設定、評価値作成、ピーク検出をシングルタスクで行っているが、もしデジタル信号処理ＩＣでマルチタスク処理が可能であれば、この一連の処理を同時に実行するように構成し、ＡＦの高速化を図ってもよい。また、もしデジタル信号処理ＩＣが複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を同時に取得することができるのであれば、複数のＡＦエリアのＡＦ評価値を取得し、輝度に応じて使い分けるように構成してもよい。
【００４５】
以上説明した実施例１、２、３のうち、図４に示す実施例１は、測光値すなわち被写体輝度に応じてフィルタを選択し、合焦位置をスキャンするものである。図５に示す実施例２は、実施例１に加えて、フィルタが見つからない場合、選択したフィルタを変更するものである。図９に示す実施例３は、スキャンしてＡＦエリア内の各画素の輝度情報を取得した後、取得した輝度データにフィルタをかけ積分することで合焦位置を決定するものである。
実施例１、２、３のように、被写体の輝度が低い場合、もしくはコントラストが低い場合のような、山登りＡＦが苦手とする環境の下にあっても、被写体輝度に応じて周波数成分抽出フィルタを変更可能とし、またＡＦエリアの大きさを変更可能とすることにより、容易にピーク位置を算出することが可能となる。
なお、請求項に記載されている「フィルタ選択手段」および「周波数成分検出手段」は、図２に示すＣＣＤ１信号処理ブロック１０４−１内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明に係る撮像装置および撮像方法は、自動焦点検出を行うデジタルスチルカメラなどの電子的な撮像装置に好適なものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る撮像装置および撮像方法を適用可能なデジタルカメラの例を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は背面図である。
【図２】本発明に係る撮像装置および撮像方法を適用可能なデジタルカメラ内部の電気的処理系統の例を示すブロック図である。
【図３】本発明に適用可能なフィルタの各種例とこれらのフィルタを使用した場合のピーク位置の現れ方の例を示す線図である。
【図４】本発明に係る撮像装置および撮像方法の実施例１を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る撮像装置および撮像方法の実施例２を示すフローチャートである。
【図６】本発明に適用可能なフィルタ選択処理の例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に適用可能な周波数抽出フィルタの各種例を示すモデル図である。
【図８】本発明に適用可能なフィルタ選択処理の例を示すフローチャートである。
【図９】本発明に係る撮像装置および撮像方法の実施例３を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
５    測距ユニット
７    鏡筒ユニット
７−２ａ    フォーカスレンズ
１０１    撮像素子としてのＣＣＤ
１０４    デジタルスチルカメラプロセッサ
１０４−１    ＣＣＤ１信号処理ブロック
１０４−３    ＣＰＵブロック
【図１】
2006243101.tif 000003
【図２】
2006243101.tif 000004
【図３】
2006243101.tif 000005
【図４】
2006243101.tif 000006
【図５】
2006243101.tif 000007
【図６】
2006243101.tif 000008
【図７】
2006243101.tif 000009
【図８】
2006243101.tif 000010
【図９】
2006243101.tif 000011