(57)【要約】【課題】被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、正確なピント位置を決定できる方法を提供する。【解決手段】フォーカスレンズの位置を決定するための方法は、フォーカスレンズを移動させながらフォーカスレンズを介した光を検出する複数の撮像素子に対応する輝度値を検出するステップと、検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づく、被写体像の合焦状態を評価するためのコントラスト値を取得するステップ（Ｓ８２０）と、検出した複数の撮像素子に対応する輝度値のうち最も大きい輝度値を取得するステップ（Ｓ８２０）と、フォーカスレンズの移動範囲のうち、最も大きい輝度値が予め定められた輝度値以上の範囲を特定するステップ（Ｓ８５０）と、特定されたフォーカスレンズの位置範囲におけるコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を決定するステップ（Ｓ８６０）とを備える。【選択図】図８
2018106020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを移動させながら前記フォーカスレンズを介した光を検出する複数の撮像素子に対応する輝度値を検出するステップと、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づいて、被写体像の合焦状態を評価するためのコントラスト値を算出するステップと、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値のうち最も大きい輝度値を特定するステップと、
前記フォーカスレンズの移動範囲のうち、前記最も大きい輝度値が予め定められた輝度値以上の範囲を特定するステップと、
前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を決定するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記フォーカスレンズの位置を決定するステップは、前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記コントラスト値が最も大きくなるように前記フォーカスレンズの位置を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記予め定められた輝度値は、最も大きな輝度値に設定される値である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値の合計値を算出するステップと、
前記合計値に基づいて前記コントラスト値を補正するステップとをさらに備え、
前記フォーカスレンズの位置を決定するステップは、前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記補正されたコントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コントラスト値を補正するステップは、前記コントラスト値を前記合計値で除することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記コントラスト値を算出するステップは、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づいて、カットオフ周波数の異なる２種類のハイパスフィルタのそれぞれに対応する第１のコントラスト値と第２のコントラスト値とを算出することを含み、
前記フォーカスレンズの位置を決定するステップは、前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における、前記第１および第２のコントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を決定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記フォーカスレンズの位置を決定するステップは、前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記第１および第２のコントラスト値の積算値が最も大きくなるように前記フォーカスレンズの位置を決定することを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
フォーカスレンズのピント位置を決定するためにコンピュータに実行させる制御プログラムであって、
前記制御プログラムは、
フォーカスレンズを移動させながら前記フォーカスレンズを介した光を検出する複数の撮像素子に対応する輝度値を検出するステップと、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づいて、被写体像の合焦状態を評価するためのコントラスト値を算出するステップと、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値のうち最も大きい輝度値を特定するステップと、
前記フォーカスレンズの移動範囲のうち、前記最も大きい輝度値が予め定められた輝度値以上の範囲を特定するステップと、
前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を決定するステップとを前記コンピュータに実行させる、制御プログラム。
【請求項９】
フォーカスレンズと、
前記フォーカスレンズを移動させるモータと、
前記フォーカスレンズを介した光を検出するための複数の撮像素子を含む画像センサと、
前記モータを制御するための制御装置とを備え、
前記画像センサは、
前記フォーカスレンズの移動中に前記複数の撮像素子に対応する輝度値を検出し、
前記検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づいて、被写体像の合焦状態を評価するためのコントラスト値を算出し、
前記複数の撮像素子に対応する輝度値と、前記コントラスト値とを前記制御装置に出力するように構成され、
前記制御装置は、
前記複数の撮像素子に対応する輝度値のうち、最も大きい輝度値を特定し、
前記フォーカスレンズの移動範囲のうち、前記最も大きい輝度値が予め定められた輝度値以上の範囲を特定し、
前記特定されたフォーカスレンズの位置範囲における前記コントラスト値に基づいて、前記フォーカスレンズの位置を決定するように構成される、撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、フォーカスレンズの位置を決定するための処理に関し、より特定的には、コントラストオートフォーカス方式に従う撮像装置において、フォーカスレンズの位置を決定するための処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のカメラは、ピントを自動で合わせるオートフォーカス（以下、「ＡＦ」とも称する）技術を採用している。このオートフォーカス技術として、主に、位相差ＡＦ方式と、コントラストＡＦ方式とが挙げられる。
【０００３】
位相差ＡＦ方式は、レンズから入った光を２つに分け、結像した２つの画像の間隔からフォーカスレンズの位置を決定する。コントラストＡＦ方式は、撮像素子が生成する画像の明暗差が大きくなるようにフォーカスレンズの位置を決定する。
【０００４】
ところで、コントラストＡＦ方式に従う撮像装置は、被写体の中に高輝度な物体（例えば、蛍光灯や街頭など）が含まれる場合、フォーカスレンズをピント位置から大きく外れた位置に設定してしまうという問題があった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば、特開平１０−２３９５８１号公報（特許文献１）は、「焦点評価値のピークが２ヶ所存在する焦点評価値の最大位置と光学的焦点位置が一致しない場合を検出し、２ヶ所のピークの間の焦点評価値が最小となる位置、もしくは確率的に最も破綻しにくいオートフォーカスレンズの中間距離にフォーカスレンズがくるようにフォーカスモータを駆動する」撮像装置を開示している（「要約」参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２３９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示される撮像装置は、確率的にピント位置に近いと思われる位置にフォーカスレンズを配置する制御を行なっており、フォーカスレンズをピント位置に正確に配置することができない。したがって、被写体の中に高輝度物体が含まれる場合において、正確なピント位置を決定する技術が必要とされている。
【０００８】
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、正確なピント位置を決定できる方法を提供することである。他の局面における目的は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、正確なピント位置を決定できるプログラムを提供することである。さらに他の局面における目的は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、正確にピント位置を決定できる撮像装置を提供することである。
【０００９】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある実施形態に従うと、フォーカスレンズの位置を決定するための方法が提供される。この方法は、フォーカスレンズを移動させながらフォーカスレンズを介した光を検出する複数の撮像素子に対応する輝度値を検出するステップと、検出した複数の撮像素子に対応する輝度値に基づいて、被写体像の合焦状態を評価するためのコントラスト値を算出するステップと、検出した複数の撮像素子に対応する輝度値のうち最も大きい輝度値を特定するステップと、フォーカスレンズの移動範囲のうち、最も大きい輝度値が予め定められた輝度値以上の範囲を特定するステップと、特定されたフォーカスレンズの位置範囲におけるコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズの位置を決定するステップとを備える。
【発明の効果】
【００１１】
ある実施形態に従うフォーカスレンズの位置を決定するための方法は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、正確なピント位置を決定できる。そのため、この方法に従う撮像装置は、ピンボケしない綺麗な画像を生成できる。
【００１２】
開示された技術的特徴の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】コントラストＡＦ方式を説明するための図である。
【図２】被写体の中に高輝度な物体（蛍光灯）が含まれている画像を示す図である。
【図３】ピントが合っている画像を示す図である。
【図４】ピントが合っていない画像を示す図である。
【図５】被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合のコントラスト値を示す図である。
【図６】撮像装置の構成例を示す図である。
【図７】ピント位置の検出方法について説明する図である。
【図８】フォーカスレンズを配置するための制御を示すフローチャート（その１）である。
【図９】フォーカスレンズの配置位置に対するコントラスト値および最大輝度値を示す図である。
【図１０】フォーカスレンズの配置位置に対するコントラスト値および合計輝度値を示す図である。
【図１１】フォーカスレンズの配置位置に対するコントラスト値、補正後のコントラスト値および最大輝度値を示す図である。
【図１２】フォーカスレンズを配置するための制御を示すフローチャート（その２）である。
【図１３】撮像装置の構成例を示す図である。
【図１４】カットオフ周波数の異なるハイパスフィルタを用いた場合に得られるコントラスト値を示す図である。
【図１５】フォーカスレンズを配置するための制御を示すフローチャート（その３）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。
【００１５】
［導入］
図１は、コントラストＡＦ方式を説明するための図である。横軸は、撮像素子に対するフォーカスレンズの位置を示す。フォーカスレンズが撮像素子に近づくほど、近くの距離にピントが合う。一方、フォーカスレンズが撮像素子から離れるほど、遠くの距離にピントが合う。縦軸は、画像データ（輝度データ）から算出されるコントラスト値を示す。ライン１００は、フォーカスレンズの位置を移動させながら撮像素子により生成された画像データのコントラスト値を示す。コントラスト値は、画像データの高周波成分を積算した値である。このコントラスト値は、被写体像の合焦状態を評価するための値である。
【００１６】
一般的に、撮像画像に撮像された被写体をピント合わせの対象物体とした場合、当該撮像画像から求められるコントラスト値は合焦状態において最大となることが知られている。図１では、フォーカスレンズが位置Ｚ１１０に到達したときに、コントラスト値が最大値となる。そのため、撮像装置は、位置Ｚ１１０がピント位置であると判断する。
【００１７】
しかしながら、図２のように被写体の中に高輝度な物体（図２では蛍光灯）が含まれる場合、フォーカスレンズがピント位置ではない位置に配置されるときに、コントラスト値が最大となることがある。その理由を図３〜図５を用いて説明する。
【００１８】
図３は、ピントが合っている画像３００を示す。図４は、ピントが合っていない画像４００を示す。画像３００および画像４００は、同一の蛍光灯を撮像装置が撮影したことにより生成された画像である。
【００１９】
画像３００に含まれる蛍光灯３１０のＹ方向（縦方向）の幅３２０は、画像４００に含まれる蛍光灯４１０のＹ方向の幅４２０よりも短い。換言すれば、縦方向における輝度値が高い範囲は、ピントが合っている画像３００よりも、ピントが合っていない画像４００の方が広い。そのため、画像４００のＸ方向（横方向）に従うコントラスト値は、画像３００の横方向に従うコントラスト値よりも大きくなる。そのため、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合、フォーカスレンズの位置がピント位置から外れた位置で、コントラスト値が最大になり得る。
【００２０】
図５は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合のコントラスト値を示す。ライン５００は、フォーカスレンズの位置を移動させながら撮像素子により生成された画像データのコントラスト値を示す。図５において、位置Ｚ５２０がピント位置であるとする。従来のコントラストＡＦ方式に従う撮像装置は、フォーカスレンズを位置Ｚ５２０ではなく、コントラスト値が最大となる位置Ｚ５１０に配置する。その結果、この撮像装置は、ピンボケした画像を生成し得る。以下、このような問題を解決し得る、フォーカスレンズの位置を決定する方法について説明する。
【００２１】
［実施形態１］
（撮像装置６００）
図６は、撮像装置６００の構成例を示す。図６を参照して、撮像装置６００は、レンズモジュール６１０と、制御装置６４０と、入力装置６５０とを有する。
【００２２】
レンズモジュール６１０は、ズームレンズ６１１と、モータ６１２と、フォーカスレンズ６１３と、モータ６１４と、画像センサ６２０と、モータドライバ６３０とを含む。
【００２３】
モータ６１２は、ズームレンズ６１１を移動可能に構成される。モータ６１４は、フォーカスレンズ６１３を移動可能に構成される。一例として、モータ６１２，６１４は、ステッピングモータであるとする。撮像装置６００は、ズームレンズ６１１を動かすことにより、焦点距離を変更可能に構成される。また、撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３をピント位置に動かす。
【００２４】
画像センサ６２０は、複数の撮像素子６２１Ａ，６２１Ｂ，・・・と、コントラスト値算出回路６２２と、最大輝度値検出回路６２６とを含む。コントラスト値算出回路６２２は、ハイパスフィルタ６２４を含む。以下、撮像素子６２１Ａ，６２１Ｂ，・・・を総称して「撮像素子６２１」とも言う。一例として、撮像素子６２１は、ＣＭＯＳ（Complementary  MOS）イメージセンサであり得る。また、一例として、画像センサ６２０は、２０７３６００（＝１９２０×１０８０）個の撮像素子６２１を含み得る。
【００２５】
撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３を移動させながら、フォーカスレンズ６１３を介した光を撮像素子６２１で検出する。換言すれば、撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３を移動させながら撮像素子６２１により複数枚の画像を生成する。
【００２６】
コントラスト値算出回路６２２は、複数枚の画像の各々について、複数の撮像素子６２１の各々の出力（例えば、電流値）に対応する輝度値を検出する。コントラスト値算出回路６２２はさらに、複数の撮像素子６２１の各々に対応する輝度値に対して、所定の周波数特定を有するハイパスフィルタ６２４による処理を行ない、その処理結果の積算値をコントラスト値として算出する。コントラスト値算出回路６２２は、複数枚の画像の各々について算出したコントラスト値を制御装置６４０に出力する。
【００２７】
最大輝度値検出回路６２６は、複数の撮像素子６２１の各々に対応する輝度値のうち、最も大きい輝度値（以下、「最大輝度値」とも称する）を検出する。最大輝度値検出回路６２６は、複数枚の画像の各々について検出した最大輝度値を制御装置６４０に出力する。また、画像センサ６２０は、複数の撮像素子６２１により生成された画像データを、制御装置６４０に出力する。
【００２８】
なお、上記の例において、コントラスト値算出回路６２２および最大輝度値検出回路６２６は、複数の撮像素子６２１の各々に対応する輝度値全てについて上記の処理を行なうように構成されている。他の局面において、これらの回路は、複数の撮像素子６２１のうち所定領域（例えば、中央周辺）に配置される撮像素子に対応する輝度値について上記の処理を行なうように構成されてもよい。
【００２９】
制御装置６４０は、ＣＰＵ６４２と、記憶装置６４４と、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）６４６とを含む。ＣＰＵ６４２は、記憶装置６４４に格納される制御プログラム６４５を読み込んで実行することにより、撮像装置６００の動作を制御する。記憶装置６４４は、典型的には不揮発性のフラッシュメモリにより構成される。記憶装置６４４は、制御プログラム６４５や、画像センサ６２０から入力された画像データを格納し得る。ＲＡＭ６４６は、典型的には、ＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）などにより構成される。ＲＡＭ６４６は、ＣＰＵ６４２が制御プログラム６４５を実行するために必要なデータや画像データを一時的に記憶し得る。したがって、ＲＡＭ６４６は、いわゆるワーキングメモリとして機能する。
【００３０】
ＣＰＵ６４２は、画像センサ６２０から入力されたコントラスト値および最大輝度値に基づいて、フォーカスレンズ６１３の配置位置を決定する。ＣＰＵ６４２は、フォーカスレンズ６１３が決定した配置位置に移動するように、モータドライバ６３０に指示を出力する。
【００３１】
モータドライバ６３０は、ＣＰＵ６４２から入力された指示に従い、モータ６１４を駆動する。これにより、フォーカスレンズ６１３が決定された配置位置に移動する。入力装置６５０は、ユーザの操作を受け付け可能に構成される。一例として、入力装置６５０は、物理ボタン群により構成される。
【００３２】
以上説明した撮像装置６００は、高輝度な被写体を撮影し得る。例えば、撮像装置６００は、昼間に室内から窓の外を撮影し得る。他の例として、撮像装置６００は、懐中電灯や携帯電話のスポットライトが照射された物体を撮影し得る。ある局面において、撮像装置６００は、監視カメラとして用いられ得る。監視カメラとしての撮像装置６００が道路脇や駐車場に設置される場合、撮像装置６００は、夜間に、自動車のヘッドライトが照射された物体を撮影し得る。
【００３３】
なお、撮像装置６００は、図６に示される構成に限らず、画像センサ６２０に入力される光量を調節するための絞りや、画像処理を行なうためのＩＳＰ（Image  Signal  Processor）や、被写体像を表示するためのディスプレイなどを有してもよい。
【００３４】
また、上記の例において、画像センサ６２０がコントラスト値および最大輝度値を算出するように構成されている。他の局面において、制御装置６４０のＣＰＵ６４２が、これらの値を算出するように構成されてもよい。
【００３５】
（ピント位置を決定するための制御）
図７は、ピント位置の検出方法について説明する図である。横軸は、撮像素子６２１が構成するセンサ面に対するフォーカスレンズ６１３の位置を示す。左側の縦軸は、コントラスト値の大きさを示す。右側の縦軸は、最大輝度値の大きさを示す。図７において、位置Ｚ７４０がピント位置であるとする。
【００３６】
ライン７００は、フォーカスレンズの位置を移動させながら撮像素子により生成された画像のコントラスト値を示す。ライン７１０は、フォーカスレンズ６１３の位置を移動させながら撮像素子により生成された画像の最大輝度値を示す。
【００３７】
ライン７１０に示されるように、最大輝度値は、ピント位置（位置Ｚ７４０）の周辺で大きくなる。これは、フォーカスレンズ６１３の位置がピント位置から大きく外れると、高輝度な被写体が大きくぼやるため最大輝度値が小さくなり、フォーカスレンズ６１３の位置がピント位置に近づくと、高輝度な被写体がくっきりと映るため最大輝度値が高くなるためである。本実施形態に従う撮像装置６００は、この特性を利用して、ピント位置を特定する。
【００３８】
具体的には、撮像装置６００の制御装置６４０は、フォーカスレンズ６１３の移動範囲のうち、最大輝度値が予め定められた輝度値Ｉｔｈ以上になる範囲（以下、「飽和領域」とも称する）を特定する。予め定められた輝度値Ｉｔｈは、例えば、画像センサ６２０に設けられるＡ／Ｄコンバータ（不図示）に設定される最も大きな輝度値であり得る。例えば、このＡ／Ｄコンバータが１２ビットでアナログデータをデジタルデータに変換する場合、輝度値Ｉｔｈは４０９５であり得る。図７に示される例において、制御装置６４０は、位置Ｚ７２０から位置Ｚ７３０の範囲が飽和領域であると特定する。
【００３９】
制御装置６４０は、特定した飽和領域におけるコントラスト値に基づいて、フォーカスレンズ６１３の位置を決定する。より具体的には、制御装置６４０は、特定した飽和領域におけるコントラスト値が最も大きくなるように、フォーカスレンズ６１３の位置を決定する。これにより、撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３を、センサ面に近いピーク位置ではなく、位置Ｚ７４０（ピント位置）に正確に配置できる。
【００４０】
（制御の流れ）
図８は、上記一連のフォーカスレンズ６１３を配置するための制御を示すフローチャートである。図８に示される処理は、ＣＰＵ６４２が記憶装置６４４に格納される制御プログラム６４５を実行することにより実現される。
【００４１】
ステップＳ８１０において、ＣＰＵ６４２は、制御プログラム６４５に含まれる制御用のパラメータをＲＡＭ６４６に展開する。一例として、制御用のパラメータは、ピント位置のサーチを終了するための、換言すれば、フォーカスレンズ６１３の移動を終了するためのパラメータを含む。このパラメータは、例えば、コントラスト値の下がり幅であり得る。他の例として、制御用のパラメータは、フォーカスレンズ６１３の移動速度を含み得る。
【００４２】
ステップＳ８２０において、ＣＰＵ６４２は、撮像装置６００の１フレームごとに、画像センサ６２０からコントラスト値および最大輝度値を取得する。より具体的には、画像センサ６２０は、制御装置６４０から垂直同期信号を受信したことに応じて、コントラスト値および最大輝度値を算出し、これらのデータを制御装置６４０に出力する。一例として、撮像装置６００は、６０ｆｐｓ（frame  per  second）で動作し得る。
【００４３】
ステップＳ８３０において、ＣＰＵ６４２は、サーチ（フォーカスレンズ６１３の移動）を終了するか否かを判断する。一例として、ＣＰＵ６４２は、コントラスト値の下がり幅が予め定められた値（パラメータ値）を上回った場合に、サーチを終了すると判断する。これにより、撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３をピント位置に移動させる制御に要する時間（オートフォーカスに要する時間）を短縮し得る。他の局面において、ＣＰＵ６４２は、フォーカスレンズ６１３が予め定められた範囲（例えば、フォーカスレンズ６１３の可動範囲）を全て移動した場合に、サーチを終了すると判断し得る。
【００４４】
ＣＰＵ６４２は、サーチを終了すると判断した場合（ステップＳ８３０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ８５０に進める。一方、ＣＰＵ６４２は、サーチを終了しないと判断した場合（ステップＳ８３０においてＮＯ）、処理をステップＳ８４０に進める。
【００４５】
ステップＳ８４０において、ＣＰＵ６４２は、フォーカスレンズ６１３を所定量（例えば、モータ６１４の１ステップ）動かす旨の指示を、モータドライバ６３０に出力する。これにより、フォーカスレンズ６１３が所定量移動する。その後、ＣＰＵ６４２は処理をステップＳ８２０に戻す。
【００４６】
ステップＳ８５０において、ＣＰＵ６４２は、フォーカスレンズ６１３の移動範囲（サーチ範囲）の中に、最大輝度値が予め定められた輝度値Ｉｔｈを超える飽和領域が存在するか否かを判断する。
【００４７】
ＣＰＵ６４２は、飽和領域が存在すると判断した場合（ステップＳ８５０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ８６０に進める。一方、ＣＰＵ６４２は、飽和領域が存在しないと判断した場合（ステップＳ８５０においてＮＯ）、処理をステップＳ８７０に進める。
【００４８】
ステップＳ８６０において、ＣＰＵ６４２は、飽和領域内で最も大きいコントラスト値に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置（合焦点）として決定する。
【００４９】
ステップＳ８７０において、ＣＰＵ６４２は、最も大きいコントラスト値に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置として決定する。
【００５０】
ステップＳ８８０において、ＣＰＵ６４２は、決定したピント位置に、フォーカスレンズ６１３を移動させる旨の指示をモータドライバ６３０に出力する。これにより、フォーカスレンズ６１３は、決定されたピント位置に移動する。
【００５１】
上記によれば、実施形態１に従う撮像装置６００は、被写体の中に高輝度な物体が含まれる場合であっても、フォーカスレンズ６１３をピント位置に正確に配置し得る。そのため、撮像装置６００は、ピンボケしない綺麗な画像を生成し得る。
【００５２】
なお、上記の例において、ＣＰＵ６４２は、最も大きいコントラスト値に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置として決定するように構成されている（ステップＳ８６０，Ｓ８７０）。他の局面において、ＣＰＵ６４２は、極大値（ピーク）に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置として決定するように構成されてもよい。
【００５３】
また、上記の例において、ＣＰＵ６４２は、飽和領域が存在するか否かの判断処理（ステップＳ８５０）を必ず行なうように構成されている。他の局面において、ＣＰＵ６４２は、この処理を行なうか否かの判断を行なうように構成されてもよい。一例として、ＣＰＵ６４２は、被写体の中に高輝度な物体が含まれていると判断した場合にのみ、この処理を行なうように構成されてもよい。例えば、ＣＰＵ６４２は、最大輝度値が輝度値Ｉｔｈ以上となった場合に、被写体の中に高輝度な物体が含まれていると判断し得る。他の例として、撮像装置６００は、ユーザが入力装置６５０を操作することにより、この処理を行なうか否かを設定され得る。
【００５４】
［実施形態２］
上記の実施形態に従う撮像装置６００は、飽和領域の中でコントラスト値が最大となる位置をピント位置として決定するように構成されている。しかしながら、この撮像装置６００は、場合によっては、ピント位置ではない位置にフォーカスレンズ６１３を配置し得る。以下、その具体例を説明する。
【００５５】
図９は、フォーカスレンズ６１３の配置位置に対するコントラスト値および最大輝度値を示す図である。図９において、位置Ｚ９４０がピント位置であるとする。また、図９および後述する図１０並びに図１１において、複数の撮像素子６２１が出力するデータは共通であって、被写体の中に高輝度物体が含まれているものとする。
【００５６】
ライン９００は、フォーカスレンズの位置を移動させながら撮像素子により生成された画像のコントラスト値を示す。ライン９１０は、フォーカスレンズの位置を移動させながら撮像素子により生成された画像の最大輝度値を示す。
【００５７】
撮像装置６００は、ライン９１０と予め定められた輝度値Ｉｔｈとに基づいて、位置Ｚ９２０から位置Ｚ９３０の範囲が飽和領域であると特定する。上記の実施形態に従う撮像装置６００は、位置Ｚ９４０ではなく、飽和領域の中で最もコントラスト値が高い位置Ｚ９２０をピント位置であると判断してしまう。このような問題は、フォーカスレンズ６１３の移動範囲が大きいほど（ズームレンズ６１１による光学倍率が大きいほど）起こり得る。以下、このような問題を解決し得る、本実施形態に従う撮像装置の制御について説明する。なお、本実施形態においても、図６で説明した撮像装置６００が用いられる。
【００５８】
（ピント位置を決定するための制御）
図１０は、フォーカスレンズ６１３の配置位置に対するコントラスト値および合計輝度値を示す図である。合計輝度値は、複数の撮像素子６２１の各々に対応する輝度値の合計値である。図１０に示されるライン９００は、図９で説明したライン９００と同じであるため、この説明は繰り返さない。ライン１０００は、フォーカスレンズ６１３の位置を移動させながら複数の撮像素子６２１により生成された画像の合計輝度値を示す。
【００５９】
本実施形態に従う画像センサ６２０は、複数の撮像素子６２１の各々に対応する輝度値を制御装置６４０に出力する。制御装置６４０のＣＰＵ６４２は、これら輝度値を積算して合計輝度値を算出する。なお、他の局面において、合計輝度値は、画像センサ６２０によって算出されてもよいし、図示しないＩＳＰにより算出されてもよい。
【００６０】
ライン１０００に示されるように、合計輝度値は、位置Ｚ９４０（ピント位置）付近で最も小さくなり、位置Ｚ９４０から離れる程大きくなる。その理由は、ピンボケするほど画像における高輝度領域が大きくなるためである。本実施形態に従う撮像装置６００は、この特性を利用して、ピント位置を決定する制御を行なう。図１１を用いて、この制御について具体的に説明する。
【００６１】
図１１は、フォーカスレンズ６１３の配置位置に対するコントラスト値、補正後のコントラスト値および最大輝度値を示す図である。図１１に示されるライン９００および９１０は、図９で説明したライン９００および９１０とそれぞれ同じであるため、これらの説明は繰り返さない。ライン１１００は、図１０で説明した合計輝度値に基づいてライン９００（コントラスト値）を補正したものである。
【００６２】
一例として、ライン１１００は、ライン９００の各コントラスト値を、対応する合計輝度値で除した値であり得る。この補正処理により、ライン１１００（補正後のコントラスト値）において、ピント位置付近の値が強調される。
【００６３】
本実施形態に従う撮像装置６００は、飽和領域における補正後のコントラスト値が最も大きくなるように、フォーカスレンズ６１３の位置を決定する。これにより、撮像装置６００は、フォーカスレンズ６１３を、センサ面に近いピーク位置ではなく、位置Ｚ９４０（ピント位置）に正確に配置できる。
【００６４】
（制御の流れ）
図１２は、上記一連のフォーカスレンズ６１３を配置するための制御を示すフローチャートである。図１２に示される処理は、ＣＰＵ６４２が記憶装置６４４に格納される制御プログラム６４５を実行することにより実現される。なお、図１２に示される処理のうち、図８と同一符号を付している処理は、対応する図８の処理と同じである。そのため、その処理については繰り返し説明しない。
【００６５】
ステップＳ１２０５において、ＣＰＵ６４２は、撮像装置６００の１フレームごとに、画像センサ６２０からコントラスト値、最大輝度値に加え、さらに複数の撮像素子６２１の各輝度値を取得する。
【００６６】
ステップＳ１２１０において、ＣＰＵ６４２は、各輝度値を積算して合計輝度値を算出する。ステップＳ１２２０において、ＣＰＵ６４２は、ステップＳ１２０５で取得したコントラスト値を、算出した合計輝度値で除する。
【００６７】
ステップＳ１２３０において、ＣＰＵ６４２は、サーチを終了するか否かを判断する。一例として、ＣＰＵ６４２は、補正後のコントラスト値の下がり幅が予め定められた値を上回った場合に、サーチを終了すると判断する。他の局面において、ＣＰＵ６４２は、フォーカスレンズ６１３を予め定められた範囲移動させた場合に、サーチを終了すると判断し得る。
【００６８】
ＣＰＵ６４２は、サーチを終了すると判断した場合（ステップＳ１２３０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ８５０に進める。一方、ＣＰＵ６４２は、サーチを終了しないと判断した場合（ステップＳ１２３０においてＮＯ）、処理をステップＳ８４０に進める。
【００６９】
ステップＳ１２４０において、ＣＰＵ６４２は、飽和領域内で最も大きい補正後のコントラスト値に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置（合焦点）として決定する。
【００７０】
ステップＳ１２５０において、ＣＰＵ６４２は、最も大きい補正後のコントラスト値に対応するフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置として決定する。
【００７１】
上記によれば、本実施形態に従う撮像装置６００は、補正したコントラスト値を用いることにより、フォーカスレンズ６１３をピント位置に配置できる確率を、実施形態１に従う制御に比してより高めることができる。
【００７２】
［実施形態３］
上記の実施形態に従う撮像装置は、複数の撮像素子６２１の各輝度値に対して、１種類のハイパスフィルタを用いて１種類のコントラスト値を算出し、このコントラスト値に基づいてフォーカスレンズの位置を決定するように構成されている。本実施形態に従う撮像装置は、カットオフ周波数の異なる２種類のハイパスフィルタを用いて、２種類のコントラスト値を算出する。この撮像装置は、２種類のコントラスト値に基づいてフォーカスレンズの位置を決定することにより、よりフォーカスレンズをピント位置に配置できる確率を高める。
【００７３】
（撮像装置１３００）
図１３は、本実施形態に従う撮像装置１３００の構成例を示す図である。なお、図１３において図６と同一符号を付しているデバイスは、対応する図６のデバイスと同じである。そのため、これらのデバイスについての説明は繰り返さない。
【００７４】
図１３を参照して、撮像装置１３００は、カットオフ周波数の異なる２種類のハイパスフィルタ６２４，１３１０を有する。ハイパスフィルタ１３１０のカットオフ周波数は、ハイパスフィルタ６２４のカットオフ周波数よりも高い。
【００７５】
本実施形態に従うコントラスト値算出回路６２２は、ハイパスフィルタ６２４を用いて算出した第１のコントラスト値と、ハイパスフィルタ１３１０を用いて算出した第２のコントラスト値のそれぞれを制御装置６４０に出力する。
【００７６】
（ピント位置を決定するための制御）
図１４は、カットオフ周波数の異なるハイパスフィルタを用いた場合に得られるコントラスト値を示す。図１４において、ライン１４１０は、カットオフ周波数の低いハイパスフィルタ６２４を用いて得られる第１のコントラスト値を示す。ライン１４２０は、カットオフ周波数の高いハイパスフィルタ１３１０を用いて得られる第２のコントラスト値を示す。
【００７７】
ライン１４１０に示されるように、カットオフ周波数の低いハイパスフィルタ６２４は、低い周波数のエッジ成分を取り出せるため、合焦の検出感度が高い。一方、カットオフ周波数の低いハイパスフィルタ６２４は、画像ノイズも低い周波数から取り出されてしまうため、ノイズの多い画像には不利になる。そのため、ノイズの多い画像（被写体）に対して第１のコントラスト値（ライン１４１０）を用いてピント位置を検出する場合、撮像装置は、ピント位置から外れた位置（例えば、位置Ｚ１４３０，位置Ｚ１４５０）にフォーカスレンズ６１３を配置する可能性がある。
【００７８】
ライン１４２０に示されるように、カットオフ周波数の高いハイパスフィルタ１３１０は、高い周波数のエッジ成分しか取り出せないため、合焦の検出感度が低い。そのため、第２のコントラスト値（ライン１４２０）を用いてピント位置を検出する場合、撮像装置は、被写体によってはピント位置を正確に検出できない可能性がある。一方、カットオフ周波数の高いハイパスフィルタ１３１０は、低い周波数のノイズの影響を受けないため、ノイズの多い画像には有利になる。
【００７９】
上記のように、ハイパスフィルタの特性は、カットオフ周波数によって異なる。そこで、本実施形態に従う撮像装置１３００は、第１のコントラスト値および第２のコントラスト値の両方を用いて、ピント位置の検出を行なう。
【００８０】
一例として、撮像装置１３００は、第１および第２のコントラスト値が、ともに最大値をとる位置を、ピント位置として決定し得る。他の例として、撮像装置１３００は、第１および第２のコントラスト値が、ともに極大値（ピーク）となる位置を、ピント位置として決定し得る。さらに他の例として、撮像装置１３００は、第１のコントラスト値と、第２のコントラスト値とを積算した値が最大値となる位置を、ピント位置として決定し得る。
【００８１】
上記によれば、本実施形態に従う撮像装置１３００は、被写体の種類や撮影環境などの影響を抑制できるため、フォーカスレンズ６１３をピント位置に配置できる確率を、より高めることができる。
【００８２】
（制御の流れ）
図１５は、上記一連のフォーカスレンズ６１３を配置するための制御を示すフローチャートである。図１５に示される処理は、ＣＰＵ６４２が記憶装置６４４に格納される制御プログラム６４５を実行することにより実現される。なお、図１５に示される処理のうち、図８と同一符号を付している処理は、図８の処理と同じである。そのため、その処理については繰り返し説明しない。
【００８３】
ステップＳ１５１０において、ＣＰＵ６４２は、１フレームごとに、１フレームごとに、画像センサ６２０から第１のコントラスト値、第２のコントラスト値および最大輝度値を取得する。
【００８４】
ステップＳ１５２０において、ＣＰＵ６４２は、サーチを終了するか否かを判断する。一例として、ＣＰＵ６４２は、第１のコントラスト値の下がり幅が第１のしきい値を上回った場合、かつ、第２のコントラスト値の下がり幅が第２のしきい値を上回った場合に、サーチを終了すると判断する。
【００８５】
ＣＰＵ６４２は、サーチを終了すると判断した場合（ステップＳ１５２０においてＹＥＳ）、処理をステップＳ８５０に進める。一方、ＣＰＵ６４２は、サーチを終了しないと判断した場合（ステップＳ１５２０においてＮＯ）、処理をステップＳ８４０に進める。
【００８６】
ステップＳ１５３０において、ＣＰＵ６４２は、飽和領域内の、第１および第２のコントラスト値の積算値が最大となるフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置（合焦点）として決定する。
【００８７】
ステップＳ１５４０において、ＣＰＵ６４２は、第１および第２のコントラスト値の積算値が最大となるフォーカスレンズ６１３の位置を、ピント位置として決定する。
【００８８】
上記によれば、本実施形態に従う撮像装置１３００は、カットオフ周波数の異なる２種類のハイパスフィルタのそれぞれに対応する２種類のコントラスト値を用いることにより、被写体の種類や撮影環境などの影響を抑制できる。そのため、この撮像装置１３００は、フォーカスレンズ６１３をピント位置に配置できる確率を、より高めることができる。
【００８９】
なお、上記の例において、撮像装置１３００は、カットオフ周波数の異なる２種類のハイパスフィルタを用いるように構成されている。他の局面において、撮像装置１３００は、カットオフ周波数が互いに異なる３種類以上のハイパスフィルタを用いるように構成されてもよい。
【００９０】
また、図１５の例において、撮像装置１３００は、必ず第１および第２のコントラスト値（２種類のコントラスト値）を用いて、ステップＳ１８２０，Ｓ１８３０，Ｓ１８４０の処理を行なう構成であった。他の局面において、撮像装置１３００は、２種類のコントラスト値を用いるか否か判定し、用いると判断した場合にのみ２種類のコントラスト値を用いて上記の処理を行なうように構成されてもよい。
【００９１】
一般的に、ノイズが多い画像は、合計輝度値が高くなる傾向がある。そのため、一例として、撮像装置１３００は、合計輝度値が予め定められたしきい値以上となる場合に、２種類のコントラスト値を用いて上記の処理を行なうように構成され得る。当該構成によれば、撮像装置１３００は、２種類のコントラスト値を用いないと判断した場合に、処理を高速化し得る。なお、撮像装置１３００は、２種類のコントラスト値を用いないと判断した場合、カットオフ周波数の低いハイパスフィルタ６２４に対応する第１のコントラスト値を用いて、ピント位置を検出し得る。
【００９２】
上記において、図８，１２，１５等に示される各処理は、１つのＣＰＵ６４２によって実行されるものとしてあるが、これに限られない。これらの各処理は、少なくとも１つのプロセッサのような半導体集積回路、少なくとも１つの特定用途向け集積回路ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）、少なくとも１つのＤＳＰ（Digital Signal Processor）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate  Array）、および／またはその他の演算機能を有する回路によって実行され得る。
【００９３】
これらの回路は、有形の読取可能な少なくとも１つの媒体から、１以上の命令を読み出すことにより図８，１２，１５等に示される各処理を実行しうる。
【００９４】
このような媒体は、磁気媒体（たとえば、ハードディスク）、光学媒体（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ）、揮発性メモリ、不揮発性メモリの任意のタイプのメモリなどの形態をとるが、これらの形態に限定されるものではない。
【００９５】
揮発性メモリはＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）およびＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory）を含み得る。不揮発性メモリは、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭを含み得る。半導体メモリは、少なくとも１つのプロセッサとともに半導体回路の１部分であり得る。
【００９６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明者は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００９７】
３１０，４１０  蛍光灯、６００，１３００  撮像装置、６１０  レンズモジュール、６１１  ズームレンズ、６２１，６２１Ａ，６１１Ｂ  撮像素子、６１２，６１４  モータ、６１３  フォーカスレンズ、６２０  画像センサ、６２２  コントラスト値算出回路、６２４，１３１０  ハイパスフィルタ、６２６  最大輝度値検出回路、６３０  モータドライバ、６４０  制御装置、６４２  ＣＰＵ、６４４  記憶装置、６４５  制御プログラム、６４６  ＲＡＭ、６５０  入力装置、Ｉｔｈ  輝度値。
【図１】
2018106020.tif 000003
【図２】
2018106020.tif 000004
【図３】
2018106020.tif 000005
【図４】
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【図５】
2018106020.tif 000007
【図６】
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【図７】
2018106020.tif 000009
【図８】
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【図９】
2018106020.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2018106020.tif 000015
【図１４】
2018106020.tif 000016
【図１５】
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