(57)【要約】【課題】  撮影した画像の中の、対象とする被写体に対してオートフォーカス処理が行われるオートフォーカス装置を提供する。【解決手段】  １フレームを表す画素のうち、色差信号のレベルが被写体を特定する範囲内である画素の輝度信号から高周波帯域の成分である第１オートフォーカスデータを抽出する第１バンドパスフィルタ６０と、１フレームを表す画素の輝度信号から高周波帯域の成分である第２オートフォーカスデータを抽出する第２バンドパスフィルタ６１と、第１オートフォーカスデータと予め設定された被写体であることを確定するための閾値とを比較することにより第１または第２オートフォーカスデータを選択するオートフォーカスデータ選定部６２と、選択された第１または第２オートフォーカスデータからレンズ位置の制御に使用するフォーカス評価値を作成するフォーカス評価値作成部６３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体光がレンズ系により結像され、この結像された被写体光が撮像素子により光電変換された画像信号の輝度信号のうち、所定のフォーカスエリア内の輝度信号の高周波成分を抽出し、この高周波成分に応じてフォーカス評価値が最大になるように前記レンズ系の位置を合焦位置に移動調整するようにしたオートフォーカス装置において、
前記光電変換された画像信号の画素から、予め設定された色の範囲内である画素を検出する検出部と、
前記フォーカスエリア内の全ての画素の輝度信号を抽出する第１抽出部と、
前記フォーカスエリア内にあり、かつ前記検出部において検出された画素の輝度信号のみを抽出する第２抽出部と、
前記第１抽出部で抽出された輝度信号の高域成分を第１フォーカスデータとして抽出する第１フィルタと、
前記第２抽出部で抽出された輝度信号の高域成分を第２フォーカスデータとして抽出する第２フィルタと、
前記第１及び第２フォーカスデータが供給され、前記第２フォーカスデータが予め設定された閾値よりも高いときのみ前記第２フォーカスデータを選定する選定部と、
前記選定された第１フォーカスデータまたは前記第２フォーカスデータから、前記フォーカス評価値を作成するフォーカス評価値作成部と、
を備え、前記レンズ系の位置を移動調整するようにしたことを特徴とするオートフォーカス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオカメラ等の電子撮像装置に適用するオートフォーカス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般に普及しているビデオカメラ等の電子撮像装置には、被写体にレンズを向けると自動的に焦点が合うオートフォーカス制御機能が設けられている。
【０００３】
オートフォーカス制御を行うための方法の１つとして山登り制御がある。山登り制御とは、撮像素子で得た輝度信号のうち、隣接するフレーム間で輝度値の変化の激しい高周波成分を抽出し、その成分から求められるフォーカス評価値が最大になるようにフォーカスレンズの位置を調整することをいう。フォーカス評価値とは、抽出された輝度値の高周波成分の振幅が検波されてデシタル信号に変換され、１フイールド分、あるいは１フレーム分というように、一定期間にわたり積算処理されることにより得られる値である。このようにして得られたフォーカス評価値は、被写体の合焦状態を表わすと考えられる。それは、輝度値の高周波成分は画像の変化の激しいところを反映したものであり被写体の輪郭部分であるエッジも当然含んでいると考えられるためである。この高周波成分から得られるフォーカス評価値が最も高い場合、レンズの焦点が正しく合って被写体の輪郭部分であるエッジがはっきりと形成される。一方、焦点のずれが大きくなるほど、フォーカス評価値は下がり、像のエッジは尖鋭度を欠き輪郭がぼけてくる。したがって、映像の輝度信号に含まれる高周波成分のフォーカス評価値の変化を調べることにより、合焦状態に近づきつつあるか、あるいは合焦状態から遠ざかりつつあるかを知ることができる。
【０００４】
従来のオートフォーカス機能付き撮像装置を図３に示す。従来のオートフォーカス機能付き撮像装置１００では、まず、ユーザにより撮影が行われることにより、被写体光がレンズ２００から入射され、ＣＣＤ３００で電気信号に変換される。変換された電気信号のうち、輝度信号（Ｙ）が信号処理部４００で抽出されてオートフォーカス装置５００のオートフォーカスエリア抽出部５０１に送信され、オートフォーカスエリア設定部５０２によりあらかじめ設定された撮像画面内のオートフォーカスエリアに該当する輝度信号（Ｙ）のみがバンドパスフィルタ５０３に送信される。バンドパスフィルタ５０３では、受信した輝度信号（Ｙ）からあらかじめ設定された値以上の高周波成分のみが抽出され、フォーカス評価値作成部５０４でフォーカス評価値が作成される。作成されたフォーカス評価値の、フレームごとの最大値がフォーカス評価値最大値判定部５０５で判定され、レンズ駆動制御部６００に送信される。レンズ駆動制御部６００では、受信したフォーカス評価値が最大になるようにレンズ位置の駆動制御が行われる。以上の処理により、焦点が合った画像を得ることができる。
【０００５】
この従来の装置を応用したオートフォーカス装置が、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特許２６６８１６０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、このオートフォーカス機能付き撮像装置１００では、オートフォーカスエリア内に被写体以外の高周波成分があった場合、この高周波帯域部分に焦点が合ってしまい、所望の被写体に合焦した画像を得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、撮影した画像の中の、対象とする被写体に対してオートフォーカス処理が行われるオートフォーカス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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明のオートフォーカス装置は、被写体光がレンズ系により結像され、この結像された被写体光が撮像素子により光電変換された画像信号の輝度信号のうち、所定のフォーカスエリア内の輝度信号の高周波成分を抽出し、この高周波成分に応じてフォーカス評価値が最大になるようにレンズ系の位置を合焦位置に移動調整するようにしたものであり、光電変換された画像信号の画素から、予め設定された色の範囲内である画素を検出する検出部と、フォーカスエリア内の全ての画素の輝度信号を抽出する第１抽出部と、フォーカスエリア内にあり、かつ検出部において検出された画素の輝度信号のみを抽出する第２抽出部と、第１抽出部で抽出された輝度信号の高域成分を第１フォーカスデータとして抽出する第１フィルタと、第２抽出部で抽出された輝度信号の高域成分を第２フォーカスデータとして抽出する第２フィルタと、第１及び第２フォーカスデータが供給され、第２フォーカスデータが予め設定された閾値よりも高いときのみ第２フォーカスデータを選定する選定部と、選定された第１フォーカスデータまたは第２フォーカスデータから、フォーカス評価値を作成するフォーカス評価値作成部とを備え、レンズ系の位置を移動調整するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
第１オートフォーカスデータを作成するために特定する色差信号のレベルの範囲とは被写体を特定するためのものであり、例えば人物であれば肌色のレベルの範囲を設定する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオートフォーカス装置によれば、撮影した画像の中から、色差信号レベルを利用して対象とする被写体を抽出してオートフォーカス処理が行われるため、所望の被写体に合焦した画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のオートフォーカス装置をオートフォーカス機能付き撮像装置１に適用した一実施形態を、図１を用いて説明する。
【００１２】
本実施形態のオートフォーカス機能付き撮像装置１は、レンズ２と、ＣＣＤ３（Charge-Coupled Devices）と、信号処理部４と、オートフォーカス装置５と、レンズ駆動制御部６とを備える。
【００１３】
レンズ２は、撮像光を入射する。ＣＣＤ３は、レンズ２から入射された撮像光を電気信号に変換する。信号処理部４は、ＣＣＤ３で変換された電気信号を輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）とに分離し、それぞれオートフォーカス装置５に送信する。
【００１４】
オートフォーカス装置５は、被写体検出範囲設定部５１と、色差信号比較部５２と、スイッチ５３と、直流信号生成部５５と、オートフォーカスエリア設定部５７と、第１オートフォーカスエリア抽出部５８と、第２オートフォーカスエリア抽出部５９と、第１バンドパスフィルタ６０と、第２バンドパスフィルタ６１と、オートフォーカスデータ選定部６２と、フォーカス評価値作成部６３と、フォーカス評価値最大値判定部６４とを有する。
【００１５】
被写体検出範囲設定部５１は、予めユーザにより入力された被写体を検出するための色差信号の領域である被写体検出範囲を保持する。この被写体検出範囲は、例えば人物の顔に焦点を合わせるのであれば肌色に設定する。
【００１６】
色差信号比較部５２は、信号処理部４から受信した色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）と、被写体検出範囲設定部５１から受信した被写体検出範囲の肌色検出レベルとを比較し、色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲内であるかどうかを判定する。判定後、色差信号比較部５２はその判定結果をスイッチ５３に送信する。
【００１７】
スイッチ５３は、色差信号比較部５２での比較の結果、色差信号が被写体検出範囲内であれば信号処理部４から送信される輝度信号（Ｙ）側に切り替え、第１オートフォーカスエリア抽出部５８に輝度信号（Ｙ）を送信させる。また色差信号が被写体検出範囲外であれば直流信号生成部５５側に切り替え、第１オートフォーカスエリア抽出部５８に直流信号生成部５５で生成された固定信号を送信させることにより、被写体検出範囲外の輝度信号（Ｙ）を遮断する。
【００１８】
オートフォーカスエリア設定部５７は、予めユーザにより入力されオートフォーカス処理を行う撮影画面内の範囲であるオートフォーカスエリアを示すデータを保持し、このデータを必要に応じて第１オートフォーカスエリア抽出部５８および第２オートフォーカスエリア抽出部６１に送信する。
【００１９】
第１オートフォーカスエリア抽出部５８は、被写体検出範囲内の輝度信号（Ｙ）または直流信号生成部５５からの固定信号を受信し、オートフォーカスエリア設定部５７から受信したオートフォーカスエリアに該当する被写体検出範囲内の輝度信号（Ｙ）を抽出する。
【００２０】
第２オートフォーカスエリア抽出部５９は、信号処理部４から送信される全ての輝度信号（Ｙ）を受信し、オートフォーカスエリア設定部５７から受信したオートフォーカスエリアに該当する輝度信号（Ｙ）を抽出する。
【００２１】
第１バンドパスフィルタ６０は、受信した被写体検出範囲内の輝度信号（Ｙ）からさらに高周波成分のみを抽出し、抽出した信号を第１オートフォーカスデータとして作成しオートフォーカスデータ選定部６２に送信する。
【００２２】
第２バンドパスフィルタ６１は、受信した輝度信号（Ｙ）からさらに高周波成分のみを抽出し、抽出した信号を第２オートフォーカスデータとして作成しオートフォーカスデータ選定部６２に送信する。
【００２３】
オートフォーカスデータ選定部６２は、予めユーザにより入力された閾値を保持し、この閾値を基に第１オートフォーカスデータと第２オートフォーカスデータとのうちいずれか一方を選定する。
【００２４】
フォーカス評価値作成部６３は、オートフォーカスデータ選定部６２にて選定されたオートフォーカスデータからフォーカス評価値を作成する。
【００２５】
フォーカス評価値最大値判定部６４は、フォーカス評価値作成部６３で作成されたフォーカス評価値からフレームごとに最大値を判定する。
【００２６】
レンズ駆動制御部６は、フォーカス評価値最大値判定部６４で判定されたフォーカス評価値が最大になるようにレンズ２の位置を駆動制御する。
【００２７】
次に、本実施形態の動作について図２のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
まず、ユーザにより撮影が行われることにより、撮像光がレンズ２から入射される（Ｓ１）。入射された撮像光は１フレームを構成する画素ごとにＣＣＤ３で電気信号に変換され、変換された電気信号が信号処理部４で輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）とに分離される（Ｓ２）。分解された電気信号のうちの色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）はオートフォーカス装置５の色差信号比較部５２に送信され、被写体検出範囲設定部５１から送信される被写体検出範囲の肌色検出レベルと比較される。比較されることにより、色差信号が被写体検出範囲内であるか否かが判定される（Ｓ３）。
【００２９】
判定の結果はスイッチ５３に送信され、スイッチ５３は受信した色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲内であれば信号処理部４から送信される輝度信号（Ｙ）側の端子５４に接続され、被写体検出範囲内の輝度信号（Ｙ）が第１オートフォーカスエリア抽出部５８に送信される（Ｓ４）。また、色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲外であれば直流信号生成部５５側の端子５６に切り替えられて接続され、直流信号生成部５５からの固定信号が第１オートフォーカスエリア抽出部５８に送信されることにより被写体検出範囲外の輝度信号（Ｙ）が遮断される（Ｓ５）。
【００３０】
第１オートフォーカスエリア抽出部５８にて被写体検出範囲内の輝度信号（Ｙ）が受信された場合、オートフォーカスエリア設定部５７により設定された撮像画面内のオートフォーカスエリアに該当する輝度信号（Ｙ）のみが第１バンドパスフィルタ６０に送信される（Ｓ６）。第１バンドパスフィルタ６０では、受信した輝度信号（Ｙ）から予め設定された値以上の高周波成分のみが抽出され、抽出された信号が第１オートフォーカスデータとしてオートフォーカスデータ選定部６２に送信される（Ｓ７）。
【００３１】
一方、第２オートフォーカスエリア抽出部５９では信号処理部４から送信される全ての輝度信号（Ｙ）が受信され（Ｓ８）、オートフォーカスエリア設定部５７により設定された撮像画面内のオートフォーカスエリアに該当する輝度信号（Ｙ）のみが第２バンドパスフィルタ６１に送信される（Ｓ９）。第２バンドパスフィルタ６１では、受信した輝度信号（Ｙ）から予め設定された値以上の高周波成分のみが抽出され、抽出された信号が第２オートフォーカスデータとしてオートフォーカスデータ選定部６２に送信される（Ｓ１０）。
【００３２】
オートフォーカスデータ選定部６２では、色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲内であったかどうかにより第１オートフォーカスデータが作成されているかどうか判定される（Ｓ１１）。色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲内であり第１オートフォーカスデータが作成されている場合は、保持している閾値と第１オートフォーカスデータの輝度レベルとが比較されることにより、第１オートフォーカスデータと第２オートフォーカスデータとから一方が選定される（Ｓ１２）。このとき、撮影開始時など第１オートフォーカスデータが被写体として確定される閾値より低いときは第２オートフォーカスデータが選定され、閾値より高くなり被写体として確定されたときは第１オートフォーカスデータが選定される。選定されたオートフォーカスデータはフォーカス評価値作成部に送信される。一方、色差信号（Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ）が被写体検出範囲外であり第１オートフォーカスデータが作成されなかったと判定されたときは、第２オートフォーカスデータがフォーカス評価値作成部に送信される（Ｓ１３）。
【００３３】
選定された第１オートフォーカスデータまたは第２オートフォーカスデータから、フォーカス評価値がフォーカス評価値作成部６３で作成される（Ｓ１４）。作成されたフォーカス評価値の、フレームごとの最大値がフォーカス評価値最大値判定部６４で判定され（Ｓ１５）、レンズ駆動制御部６に送信される。レンズ駆動制御部６では、受信したフォーカス評価値が最大となるようにレンズ２の位置が駆動制御されることにより（Ｓ１６）、合焦状態になる。
【００３４】
以上の処理により、山登り方式のオートフォーカス装置において、肌色検出エリアの肌色が閾値より低いときはフォーカスエリア全体の輝度信号から得られた評価値でオートフォーカス処理を行い、肌色検出エリアの肌色が閾値より高いときはフォーカスエリア内であり且つ閾値より高い部分（肌色部分のみ）の輝度信号から得られた評価値でオートフォーカス処理を行うため、高い精度で所望の被写体に合焦した画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のオートフォーカス装置をオートフォーカス機能付き撮像装置に適用した一実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明のオートフォーカス装置をオートフォーカス機能付き撮像装置に適用した一実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来のオートフォーカス機能付き撮像装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  オートフォーカス機能付き撮像装置
２  レンズ
３  ＣＣＤ
４  信号処理部
５  オートフォーカス装置
６  レンズ駆動制御部
５１  被写体検出範囲設定部
５２  色差信号比較部
５３  スイッチ
５４  ＣＣＤから送信される輝度信号側の端子
５５  直流信号生成部
５６  直流信号生成部側の端子
５７  オートフォーカスエリア設定部
５８  第１オートフォーカスエリア抽出部
５９  第２オートフォーカスエリア抽出部
６０  第１バンドパスフィルタ
６１  第２バンドパスフィルタ
６２  オートフォーカスデータ選定部
６３  フォーカス評価値作成部
６４  フォーカス評価値最大値判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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