(57)【要約】【課題】遠近競合にある被写体において個々の被写体に対する焦点検出精度を向上させて正確な合焦位置を検出する。【解決手段】測距領域決定部１１０は画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定し、測距領域分割部１１３は第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する。焦点検出評価部１１４はフォーカスレンズ１０３を撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ第１および第２の測距領域範囲においてそれぞれ画像におけるコントラスト成分を第１および第２の合焦評価値として求める。合焦判断部１１５は第１および第２の合焦評価値の差分を第１の差分合焦評価値とし、第２の合焦評価値および第１の差分合焦評価値に応じて被写体の各々についてフォーカスレンズの合焦位置を求める。【選択図】図１
2015075648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置であって、
前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定手段と、
前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定手段と、
前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出手段と、
前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記第２の設定手段は、前記第１の合焦評価値が予め設定された閾値を超えて変化したことを示す判定結果に応じて前記第１の測距領域範囲に第２の測距領域範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項３】
前記第２の設定手段は、前記第１の合焦評価値が前記閾値を超えて変化したことを示す判定結果に応じて得られた境界によって前記第２の測距領域範囲を設定することを特徴とする請求項２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記第２の設定手段は、前記第１の測距領域範囲から前記第２の測距領域範囲を除外した第３の測距領域範囲を求めて、前記第２の測距領域範囲および前記第３の測距領域範囲の各々に個別の被写体が位置するように前記第２の測距領域範囲を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項５】
前記合焦位置算出手段は、前記第２の合焦評価値および前記第１の差分合焦評価値に応じて前記合焦位置を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項６】
前記評価値算出手段は、前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第３の測距領域範囲において前記画像におけるコントラスト成分を第３の合焦評価値として求め、
前記合焦位置算出手段は、前記第１の合焦評価値と前記第３の合焦評価値との差分を第２の差分合焦評価値として、さらに前記第３の合焦評価値と前記第２の差分合焦評価値との差分を第３の差分合焦評価値として、前記第２の差分合焦評価値および前記第３の差分合焦評価値に応じて前記合焦位置を求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項７】
前記第２の設定手段は、前記フォーカスレンズの位置に応じて予め登録されたコントラスト情報と前記画像におけるコントラスト成分とに基づいて前記第２の測距領域範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して画像を得る撮像手段と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の焦点検出装置と、
前記合焦位置に応じて前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って駆動制御する駆動制御手段と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置の制御方法であって、
前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定ステップと、
前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定ステップと、
前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出ステップと、
前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出ステップと、
を有することを特徴とする制御方法。
【請求項１０】
フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、
前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、
前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定ステップと、
前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定ステップと、
前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出ステップと、
前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出ステップと、
を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置に関し、特に、フォーカスレンズの移動に応じた被写体のコントラスト変化に基づいて焦点検出を行う焦点検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、デジタルカメラなどの撮影装置において焦点状態（ピント状態）を検出して自動的に焦点調整を行うオートフォーカス（ＡＦ）が知られている。ＡＦの手法の一つとして、例えば、撮像素子に結像された被写体像（光学像）に応じて得られた画像信号において、予め指定された測距領域範囲における高周波成分の抽出を行う手法がある。この手法では、抽出した高周波成分に応じて得られたコントラスト値を焦点評価値として求め、焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する（この焦点検出手法はコントラスト検知手法と呼ばれる）。
【０００３】
ところが、上記のコントラスト検知手法では、同一の測距評価範囲に存在する遠距離および近距離の複数の被写体については、個々の被写体おけるコントラスト値が混在してしまう。このてめ、個々の被写体についてその合焦位置が不明瞭になる所謂遠近競合問題がある。
【０００４】
上記の遠近競合問題に対処するため、例えば、画像における第１領域の画像信号に基づいて第１の評価値を算出するとともに、第１領域に含まれて第１領域よりも小さい第２領域の画像信号に基づいて第２の評価値を算出するようにしたものがある。ここでは、第１の評価値に基づいて第１の合焦位置を算出するとともに、第２の評価値に基づいて第２の合焦位置を算出する。そして、第１領域の遠近競合の発生の有無を判定し、さらに、第２の合焦位置の信頼性の有無を判定して、第１の合焦位置と第２の合焦位置とのうちいずれか一方の合焦位置を選択する（特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、撮影画面において複数の測距領域をグループ化して設定して、主被写体と背景とに遠近競合が生じる場合には、各測距領域の焦点評価値を同一測距領域グループ内で選択的に加算して測距領域グループ全体の焦点評価値を求めるようにしたものがある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１７８４８０号公報
【特許文献２】特開２００５−１４１０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、遠近競合にある複数の被写体に関して、例えば、第１の被写体が柵又は金網のようにエッジ成分を有し、しかも背景像を透過する物体であり、第２の被写体が単色の花弁のようにその表面はコントラストの差が少ない状態であることがある。この際、第２の被写体については、花弁の輪郭によって生成されるエッジ像をコントラストの差が大きな箇所として評価する必要がある。
【０００８】
後述するように、上述の被写体においては、特許文献１および２のように測距領域範囲をたとえ細分化したとしても、複数の被写体のエッジ像成分が混在してしまうことになる。この結果、個々の被写体に対する焦点検出評価を精度よく行うことが困難となって個々の被写体について正確に焦点位置検出を行うことができなくなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は複数の被写体の状態に拘わらず、遠近競合にある被写体において個々の被写体に対する焦点検出精度を向上させて正確な合焦位置を検出することができる焦点検出装置、その制御方法、および制御プログラム、並びに撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明による焦点検出装置は、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置であって、前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定手段と、前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定手段と、前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出手段と、前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明による撮像装置は、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して画像を得る撮像手段と、上記の焦点検出装置と、前記合焦位置に応じて前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って駆動制御する駆動制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による制御方法は、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置の制御方法であって、前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定ステップと、前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定ステップと、前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出ステップと、前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による制御プログラムは、フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して少なくとも２つの被写体を撮像して得られた画像において前記被写体の各々に対する焦点検出を行って前記被写体に合焦させる焦点検出装置で用いられる制御プログラムであって、
前記焦点検出装置が備えるコンピュータに、前記画像に対して焦点検出を行うための第１の測距領域範囲を設定する第１の設定ステップと、前記第１の測距領域範囲において別の第２の測距領域範囲を設定する第２の設定ステップと、前記フォーカスレンズを前記撮像光学系の光軸に沿って移動させつつ前記第１の測距領域範囲および前記第２の測距領域範囲においてそれぞれ前記画像におけるコントラスト成分を第１の合焦評価値および第２の合焦評価値として求める評価値算出ステップと、前記第１の合焦評価値と前記第２の合焦評価値との差分を第１の差分合焦評価値として、前記第１の合焦評価値、前記第２の合焦評価値、および前記第１の差分合焦評価値を選択的に用いて前記被写体の各々について前記フォーカスレンズの合焦位置を求める合焦位置算出ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、第１の合焦評価値と第２の合焦評価値との差分である第１の差分合焦評価値を求めて、第１の合焦評価値、第２の合焦評価値、および第１の差分合焦評価値に応じて被写体の各々について合焦位置を求める。これによって、遠近競合状態にある被写体においても正確な合焦を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すカメラで撮影される被写体の配置と測距領域範囲との関係を示す図である。
【図３】図１に示すカメラで撮影を行う際の撮影方向における被写体の位置関係を説明するための図である。
【図４】図２に示す第１の測距領域範囲２０２における焦点検出の変化を説明するための図である。
【図５】図１に示すカメラで行われる合焦位置の決定の一例を説明するための図である。
【図６】図１に示すカメラで行われる合焦位置の決定の他の例を説明するための図である。
【図７】図１に示すカメラで行われる焦点検出処理を説明するためのフローチャートである（その１）。
【図８】図１に示すカメラで行われる焦点検出処理を説明するためのフローチャートである（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による焦点検出装置を備える撮像装置の一例を示すブロック図である。
【００１８】
図示の撮像装置１００は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）であり、カメラ本体と撮影光学系１０１とが一体となっている。そして、当該カメラ１００は静止画および動画を撮影して記録することができる。
【００１９】
なお、図示のカメラ１００は、所謂コントラスト検知方式によって焦点検出を行うものであり、焦点検出の際には、所謂山登り方式が用いられる。そして、ここでは、予め設定されたフォーカスレンズの位置において得られた画像信号における被写体のエッジ成分から生成される高周波成分のコントラスト値を焦点検出の際の合焦評価値とする。
【００２０】
撮像光学系１０１は、複数の撮影レンズを備えるとともに、光彩絞り機構１０２およびフォーカスレンズ群１０３を有している。光彩絞り機構１０２は、その開口径を調節することによって撮影の際の光量調節を行うとともに、静止画撮影の際には露光秒時調節用シャッターとして用いられる。フォーカスレンズ群１０３は、光軸に沿って移動可能であり、後述するように、フォーカスレンズ群１０３を光軸に沿って移動させて焦点調節が行われる。
【００２１】
フォーカスレンズ群１０３の後段には撮像素子１０４が配置され、この撮像素子１０４は、例えば、Ｃ−ＭＯＳセンサ又はＣＣＤで構成される。撮像素子１０４に結像した光学像（被写体像）を光電変換して、光学像に応じたアナログ信号を出力する。撮像素子１０４の出力であるアナログ信号（光電変換信号）は画像信号抽出部１０５に与えられ、画像信号抽出部１０５は光電変換信号から画像信号を抽出する。つまり、画像信号抽出部１０５は光電変換信号に応じた画像信号（デジタル画像信号）を出力する。
【００２２】
画像信号抽出部１０５の出力である画像信号は、測光部１０６、測距領域決定部１１０、および記録用画像生成部１１１に与えられる。測光部１０６は画像信号において予め指定された画像領域における測光を行って測光評価値（測光結果）を得る。そして、露光量決定部１０７は測光評価値に基づいて撮影の際の露光量を求めて、算出した当該露光量に応じてゲイン調整部１０８を制御して撮像素子１０４における出力強度（ゲイン）を制御する。
【００２３】
さらに、露光量決定部１０７は露光量に応じて絞り制御部１０９を制御して、絞り制御部１０９によって光彩絞り機構１０２の絞り開口径を調整する。このようにして、露光量決定部１０６は画像信号から得られた測光評価値に応じてゲインおよび絞り開口を調整して最適な露光量状態になるようにフィードバック制御を行って、最適な露光量（以下最適露光量と呼ぶ）を決定する。
【００２４】
制御信号線は示されていないが、最適露光量が決定されると、記録用画像生成部１１１は画像信号に応じて記録画像を生成する。そして、当該記録画像は画像記録部１１２によってフラッシュメモリー又はハードディスクなどの記録媒体に記録される。
【００２５】
測距領域範囲決定部１１０は画像信号が示す画像において測距を行う第１の測距領域範囲を決定する。この第１の測距領域範囲は、例えば、所定のアルゴリズムに応じて決定される。なお、ユーザである撮影者が第１の測距領域範囲を操作部（図示せず）から指定するようにしてもよい。この際には、ユーザは表示部（図示せず）に表示された画像において第１の測距領域範囲を指定することになる。
【００２６】
第１の測距領域範囲を決定した後、測距領域範囲決定部１１０は第１の測距領域範囲における被写体の特徴に応じて第１の測距領域範囲を分割する必要があるか否かを判定する。第１の測距領域範囲を分割する必要があると判定されると、後述するようにして、測距領域分割部１１３は、画像において、同一又は類似する輝度値を有する背景に対する個別の被写体の輪郭成分がそれぞれ第１の測距領域範囲に存在するかを検索する。
【００２７】
個々の被写体の輪郭成分が第１の測距領域範囲に存在すると、測距領域分割部１１３は当該輪郭成分を分離する境界を設定して、第１の測距領域範囲において当該境界で分割される第２の測距領域範囲を設定する。このようにして、第１の測距領域範囲又は第２の測距領域範囲が合焦評価を行うための測距領域範囲（以下合焦評価値測距領域範囲と呼ぶ）として決定される。
【００２８】
続いて、焦点検出評価部１１４は合焦評価値測距領域範囲において、後述するようにして、合焦評価値を求める。なお、必要に応じて、合焦評価測距領域範囲の各々における合焦評価値に基づいて差分演算が行われて新たな合焦評価値が生成される。そして、焦点検出評価部１１４は得られた合焦評価値を一時メモリ（図示せず）に記憶する。
【００２９】
合焦判断手段１１５は、ピントを変化させた際（つまり、フォーカスレンズ群１０３を移動させた際）の一時メモリに記憶された合焦評価値の時系列的な変化を観察して、合焦評価値（つまり、コントラスト値）のピークにおけるフォーカスレンズ群１０３の位置を合焦位置と判定する。
【００３０】
なお、焦点検出評価部１１４では画像信号におけるノイズ成分を低減するためローパスフィルタ処理およびエッジ成分を強調するためのバンドパスフィルタ処理を行うようにしてもよい。
【００３１】
合焦判断部１１５は合焦位置を判定すると、当該合焦位置に基づいてフォーカスレンズ群１０３の移動量および移動方向を求める。そして、フォーカス駆動部１１６は合焦判断部１１５で求められたフォーカス移動量および移動方向に応じて合焦位置レンズ群１０３を光軸に沿って駆動して、フォーカスレンズ群１０３を合焦位置に位置づける。
【００３２】
ここで、設定された撮影モードが静止画撮影モードであると、合焦判断部１１５において合焦位置の判定が行われると、撮影動作に移行する。そして、レリーズ操作などによって次の撮影指示が行われるまで待機状態となる。一方、動画撮影モード又はコンティニュアスな焦点検出モードが設定されている場合には、カメラ１００では画像信号の取り込みを継続して上記の焦点検出から合焦までの処理を繰り返す。
【００３３】
図２は、図１に示すカメラ１００で撮影される被写体の配置と測距領域範囲との関係を示す図である。
【００３４】
ここでは、コントラスト検出の際に行われる画像走査方向は水平方向であるものとする。そして、主に被写体の縦方向のエッジ成分を検出して、前述したようにして、コントラスト値（つまり、合焦評価値）の変化に応じて合焦判断を行うものとする。
【００３５】
図２に示す被写体のフレーム像２０１においては、第１の測距領域範囲２０２および第１の測距領域範囲に位置する第２の測距領域範囲２０３が示されている。そして、ここでは、金網、檻、又は柵形状の背景の一部のみを部分的に隠す輪郭成分が多い第１の被写体２０４が表示されるとともに、単色の花弁のように表面上が平滑な状態でかつエッジ成分が乏しい第２の被写体２０５の輪郭部が表示されている。なお、以下の説明では、説明の便宜上、第１の被写体２０４は金網とし、第２の被写体２０５を花弁であるとする。
【００３６】
また、第３の被写体２０６は、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の輪郭部の後側に位置する背景物となる物を示しており、例えば、第１の測距領域範囲２０２において平滑で略均一な輝度となる空、水、又は壁などを示す。
【００３７】
水平範囲Ａ０は第１の測距領域範囲の水平範囲を示し、当該水平範囲Ａ０について水平方向走査によってエッジ成分のコントラスト値を得る。また、水平範囲Ａ１は第２の測距領域範囲２０３の水平範囲を示し、水平範囲Ａ２は水平Ａ０から水平範囲Ａ１を差し引いた残りである水平範囲である。そして、水平範囲Ａ２は第３の測距領域範囲の水平範囲を示す。
【００３８】
図３は、図１に示すカメラ１００で撮影を行う際の撮影方向における被写体の位置関係を説明するための図である。
【００３９】
図３において、いま、撮影角度３０２および３０３で規定される撮影画角内において測距範囲角度３０４および３０５が設定されているものとする。また、第１の測距領域範囲２０２において第２の測距領域範囲２０３は境界３０６で規定されている。
【００４０】
ここでは、花弁である第２の被写体２０５がカメラ１００にもっとも近く、その背後に金網である第１の被写体２０４が第２の被写体２０５に重なるように存在している。そして、第１の被写体２０４と第２の被写体２０５とは互いに被写界深度外になるように相対的な物体距離および絞り値で撮影されるものとする。
【００４１】
遠方に位置する第３の被写体２０６は、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の背景として存在するものであって、水平範囲Ａ０においては平滑で略均一な輝度を有しているものとする。
【００４２】
図４は、図２に示す第１の測距領域範囲における焦点検出の変化を説明するための図である。
【００４３】
まず、第２の測距領域範囲を得るための第１の測距領域範囲２０２における境界の決定について説明する。
【００４４】
図４において、水平方向の画像信号走査範囲４０１は任意の垂直位置における水平方向の走査範囲であり、当該水平走査によって信号強度（つまり、輝度信号）４０２が得られるとする。図示の例では、画像に、前述の第３の被写体２０６、第１の被写体２０４、および第２の被写体２０５が存在する。そして、第３の被写体２０６は比較的高輝度で平滑な輝度変化を有する空又は壁などの背景であり、第１の被写体２０４は比較的低輝度である金網である。また、第２の被写体２０５は第３の被写体２０６よりも輝度が低くて表面輝度が平滑な花弁である。
【００４５】
輝度信号４０２において、輝度信号範囲４０３は第１の被写体２０４を走査した際の輝度信号の変化であり、当該輝度信号の変化パターンでは金網の特徴である幅の狭い急勾配の谷形状が複数存在する。一方、輝度信号範囲４０４は花弁である第２の被写体２０５の輝度信号の変化を示している。前述のように、花弁の表面で得られる輝度信号は平滑であるので、輝度信号範囲４０４においては輝度信号の変化が少ない。
【００４６】
図４において、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の合焦状態を検出するためのエッジ成分における輝度信号の変化幅はコントラスト値４０５および４０６で示されている。なお、ここでは、第１の被写体２０４に対して合焦された状態であって、第２の被写体２０５が合焦外れ状態であるとする。
【００４７】
このため、水平走査範囲４０４における輝度信号の強度は合焦状態時よりも低下した状態となる。そして、輝度信号の変化幅４０６が合焦状態よりも狭くなるばかりでなく、ボケに起因して信号強度の変化がほとんどなくなる。
【００４８】
このように、画像信号走査範囲４０１において、輝度信号範囲４０３および輝度信号範囲４０４では互いにその輝度信号の変化パターンがことなるので、画像信号における特徴が変化する位置（つまり、第２の測距領域範囲２０３を規定する境界３０６）は輝度信号範囲４０３および４０４との間に設定されることになる。つまり、画像信号走査範囲４０１において、第１の合焦評価値が予め設定された閾値を超えて変化したことを示す判定結果に応じて第１の測距領域範囲に第２の測距領域範囲が設定されることになる。
【００４９】
上述の例では、図４に示すように、第１の測距領域範囲２０２において第２の被写体２０５である花弁の輪郭が図中最も左側に位置する箇所と第１の被写体２０４である金網と位置との中間が境界３０６とされる。一方、第１の測距領域範囲２０２で行われる水平走査を、垂直位置を変化させて、第２の測距領域範囲２０３を規定する境界を探索することが望ましい。
【００５０】
さらに、精度よく境界を探索して、第２の被写体２０５である花弁の輪郭に沿って曲線状又は斜め方向に境界を設定するようにしてもよい。また、第２の測距領域範囲２０３を簡単に求める際には、予め登録されている輝度信号（つまり、コントラスト情報）と取得した輝度信号とに基づいて第２の測距領域範囲２０３を決定するようにしてもよい。
【００５１】
この際には、例えば、輝度信号範囲４０３および４０４における輝度信号と予め登録された輝度信号および当該登録された輝度信号に応じた領域分割位置を示す情報に応じて、輝度信号範囲４０３および４０４における輝度信号と予め登録された輝度信号とが類似すれば、当該類似する登録輝度信号に係る領域分割位置情報に応じて境界を設定する。
【００５２】
図５は、図１に示すカメラ１００で行われる合焦位置の決定の一例を説明するための図である。
【００５３】
図５では、前述の第１および第２の測距領域範囲におけるフォーカスレンズ群の位置変化（つまり、撮影光学系のピント変化）に対する合焦評価値の変化が示されており、図中縦軸は合焦評価を示し、横軸はフォーカスレンズ群１０３の位置を示す。そして、横軸において左側は遠距離を示し、右側は近距離を示す。
【００５４】
また、合焦評価値が極大となるピーク位置Ｐ１〜Ｐ３は合焦状態を示し、ピーク位置Ｐ１〜Ｐ３に対応するフォーカスレンズ群位置が合焦位置Ｆ１およびＦ２で示されている。なお、合焦位置Ｆ１は図２および図３に示す金網である第１の被写体２０４に対する合焦位置であり、合焦位置Ｆ２は第２の被写体２０５である花弁に対する合焦位置であるものとする。
【００５５】
曲線５０１は水平範囲Ａ０（つまり、第１の測距領域範囲２０２）におけるフォーカスレンズ群１０３の移動に応じた合焦評価値の変化を示す。以下、合焦評価値の変化を示す曲線を合焦評価値曲線と呼ぶ。また、第１の測距領域範囲２０２における合焦評価値を第１の合焦評価値と呼び、その変化を示す曲線を第１の合焦評価値曲線と呼ぶ。
【００５６】
第１の合焦評価値曲線５０１は、前述のように、第１の被写体２０４である金網と第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分とが混在する第１の測距領域範囲２０２で得られた合焦評価値の変化を示しており、第１の合焦評価値曲線５０１上に位置するピーク位置Ｐ１（第１のピーク位置）においては、第１の被写体２０４の輪郭成分が多いのでピークが急峻となる。そして、合焦判断部１１５はピーク位置Ｐ１に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置を第１の被写体２０４に対する合焦位置Ｆ１として決定する。
【００５７】
一方、第１の合焦評価値曲線５０１上に位置するピーク位置Ｐ２（第２のピーク位置）においては、第２の被写体２０５の輪郭成分が第１の被写体２０４に対して相対的に弱いので、明確なピークとはならない（つまり、ピークが緩やかとなる）。このため、第１の合焦評価値曲線５０１を用いて所謂山登り方式による焦点位置検出を行うと、ピーク位置Ｐ１は良好に検出できるものの、ピーク位置Ｐ２の検出が困難となることがある。この結果、第２の被写体２０５である花弁に対して合焦が困難となってしまう。
【００５８】
上述したように、第２の測距領域範囲２０３を設定して、水平範囲Ａ０（つまり、第１の測距領域範囲２０２）において境界３０６を決定する。そして、水平距離Ａ１で示す第２の測距領域範囲２０３を設定する。
【００５９】
曲線５０２は、第２の測距領域範囲２０３におけるフォーカスレンズ群１０３の移動に応じた合焦評価値の変化を示す。以下、第２の測距領域範囲２０３における合焦評価値を第２の合焦評価値と呼び、その変化を示す曲線を第２の合焦評価値曲線と呼ぶ。図示のように、第２の合焦評価値曲線５０２は第１の被写体２０４である金網２０４の輪郭成分によるコントラスト成分が多く含むことになる。
【００６０】
合焦判断部１１５は、フォーカスレンズ群１０３の位置毎に第１の合焦評価値曲線５０１から第２の合焦評価値曲線５０２を減算して仮想的合焦評価値曲線５０３を求める。つまり、合焦判断部１１５は第１の合焦評価値と第２の合焦評価値の差分である第１の差分合焦評価値を求めることになる。
【００６１】
この仮想的合焦評価値曲線５０３は、第１の被写体２０４である金網２０４および第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分が混在したコントラスト成分から第１の被写体２０４の輪郭成分のみによるコントラスト成分が除去された合焦評価値曲線となる。
【００６２】
図示のように、仮想的合焦評価値曲線５０３はフォーカスレンズ群１０３の移動に応じた第２の被写体２０５の輪郭成分によるコントラスト成分の変化（合焦評価値の変化）を示しているので、合焦判断部１１５は図示のピーク位置Ｐ３に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置を第２の被写体２０５に対する最良の合焦位置とする。つまり、ピーク位置Ｐ３に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置が第２の被写体２０５に対する合焦位置Ｆ２として決定されることになる。
【００６３】
このようにして、遠近競合状態にある第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の各々の合焦位置を検出することが困難な状況であっても、上述のようにして、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の各々について合焦位置を決定することができる。
【００６４】
図６は、図１に示すカメラ１００で行われる合焦位置の決定の他の例を説明するための図である。
【００６５】
図５に示す例では、第１の測距領域範囲２０２および第２の測距領域範囲２０３を用いて第１の被写体２０４および第２の被写体２０５に対する合焦位置を決定する例について説明したが、続いて、図６を参照して、水平範囲Ａ２（つまり、第１の測距領域範囲２０２から第２の測距領域範囲２０３を除外した第３の測距領域範囲）を選択した際の合焦位置の決定について説明する。
【００６６】
図６では、前述の第１および第３の測距領域範囲におけるフォーカスレンズ群の位置変化に対する合焦評価値の変化が示されている。合焦評価値が極大となるピーク位置Ｐ１、Ｐ２、およびＰ４は合焦状態を示し、ピーク位置Ｐ１、Ｐ２、およびＰ４に対応するフォーカスレンズ群位置が合焦位置Ｆ１およびＦ２で示されている。
【００６７】
曲線６０１は、水平範囲Ａ２（つまり、第３の測距領域範囲）におけるフォーカスレンズ群１０３の移動に応じた合焦評価値の変化を示す。以下、第３の測距領域範囲における合焦評価値を第３の合焦評価値と呼び、その変化を示す曲線を第３の合焦評価値曲線と呼ぶ。図示のように、第３の合焦評価値曲線６０１において、略均一輝度の背景２０６に対して、第１の被写体２０４である金網および第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分がコントラスト成分の主たる要因となっている。
【００６８】
さらに、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５は撮影光学系に関してその距離が異なっているので、第３の合焦評価値曲線６０１においては、ピーク位置Ｐ２およびＰ４における合焦位置Ｆ１およびＦ２が接近している。このため、第３の合焦評価値曲線６０１を用いて所謂山登り方式による焦点位置検出を行うと、合焦位置Ｆ１およびＦ２を精度よく切り分けて検出することが困難となることがある。
【００６９】
なお、ピーク値Ｐ２となるコントラスト成分（合焦評価値）は第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分によって生じる。一方、ピーク位置Ｐ３となる合焦評価値は第１の被写体２０４である金網２０４の輪郭成分によって生じる。
【００７０】
合焦判断部１１５は、フォーカスレンズ群１０３の位置毎に第１の合焦評価値曲線５０１から第３の合焦評価値曲線６０１を減算して新たな合焦評価値曲線６０２を求める。つまり、合焦判断部１１５は、第１の合焦評価値と第３の合焦評価値との差分を第２の差分合焦評価値とする。
【００７１】
この新たな合焦評価値曲線６０２に関しては、第１の測距領域範囲２０２および第３の測距領域範囲においては第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分が等しく含まれることになる。このため、新たな合焦評価値曲線６０２は、花弁の輪郭成分が要因となるコントラスト成分が除去された合焦評価値曲線となる。
【００７２】
さらに、第１の測距領域範囲２０２においては、第１の被写体２０４である金網が要因となるコントラスト成分（合焦評価値）が多く含まれているので、合焦判断部１１５は新たな合焦評価値曲線６０２に関して第２の測距領域範囲２０３における合焦評価値曲線を生成することができる。
【００７３】
これによって、合焦判断部１１５は、新たな合焦評価値曲線６０２のピーク位置Ｐ４に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置を第１の被写体２０４に対する合焦位置Ｆ１とする。
【００７４】
また、合焦判断部１１５は第３の合焦評価値曲線６０１から新たな合焦評価値曲線６０２を減算して仮想的合焦評価値曲線６０３を生成する。つまり、合焦判断部１１５は第３の合焦評価値と第２の差分合焦評価値との差分を第３の差分合焦評価値とする。
【００７５】
この仮想的合焦評価値曲６０３においては、第１の被写体２０４である金網２０４および第２の被写体２０５である花弁の輪郭成分によるコントラスト成分から第１の被写体のコントラスト成分が除去される結果、仮想的合焦評価値曲６０３は第２の被写体２０５の輪郭成分に対するコントラスト成分を示す合焦評価値曲線となる。
【００７６】
これによって、合焦判断部１１５は、仮想的合焦評価値曲線６０３のピーク位置Ｐ２に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置を第２の被写体２０５に対する合焦位置Ｆ２とする。
【００７７】
このようにして、図６に示す例においても、遠近競合状態にある第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の各々の合焦位置を検出することが困難な状況である場合に、第１の被写体２０４および第２の被写体２０５の各々について合焦位置を決定することができる。
【００７８】
図７および図８は、図１に示すカメラ１００で行われる焦点検出処理を説明するためのフローチャートである。なお、ここでは、前述のようにして、遠近競合状態にある複数の被写体に関して測距領域範囲を選択および設定して、所謂ワンショット撮影と呼ばれる静止画の撮影記録を行う際に当該測距領域範囲に用いて焦点検出を行うものとする。
【００７９】
焦点検出処理が開始されると、測距領域決定部１１０は輝度信号（つまり、コントラスト成分）の変化を判別するための判別パラメータ（設定条件）を設定する（ステップＳ１０１）。そして、測距領域決定部１１０は、設定条件に応じて測距優先度の設定を行う（ステップＳ１０２）。
【００８０】
なお、この測距優先度は輝度信号の変化に応じて設定されるが、優先度はコントラスト値又は色情報に応じて設定するようにしてもよい。
【００８１】
続いて、前述したようにして、測距領域決定部１１０は、画像において第１の測距領域範囲を決定する（ステップＳ１０３）。そして、測距領域決定部１１０は第１の測距領域範囲において輝度信号の状態変化を検査する（ステップＳ１０４）。次に、測距領域決定部１１０は輝度信号の変化が予め設定された範囲を超えて変化したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
【００８２】
輝度信号に変化があると判定すると（ステップＳ１０５において、ＹＥＳ）、測距領域決定部１１０は輝度信号変化判断結果フラグＩＦＬＡＧ＝１とする（ステップＳ１０６）。一方、輝度信号に変化がないと判定すると（ステップＳ１０５において、ＮＯ）、測距領域決定部１１０は輝度信号変化判断結果フラグＩＦＬＡＧ＝０とする（ステップＳ１０７）。
【００８３】
ステップＳ１０６の処理に続いて、ＩＦＬＡＧ＝１であると、測距領域分割部１１３は、前述したようにして、輝度信号の変化に応じて第１の測距領域範囲に境界を設定する（ステップＳ１０８）。そして、測距領域分割部１１３は、当該境界に応じて第１の第１の測距領域範囲において第２の測距領域範囲を設定する（ステップＳ１０９）。
【００８４】
続いて、焦点検出評価部１１４は、前述のようにして、フォーカスレンズ群１０３の移動に応じて第１の測距領域範囲において合焦評価値を求めて、当該合焦評価値を第１の合焦評価値とする（ステップＳ１１０）。なお、第１の合焦評価値はメモリに一時記憶される。また、ステップＳ１０７の処理に続いて、ステップＳ１１０の処理が行われる。
【００８５】
次に、焦点検出評価部１１４は、ＩＦＬＡＧ＝１であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。ＩＦＬＡＧ＝１であると（ステップＳ１１１において、ＹＥＳ）、焦点検出評価部１１４は、フォーカスレンズ群１０３の移動に応じて第２の測距領域範囲において合焦評価値を求めて、当該合焦評価値を第２の合焦評価値とする（ステップＳ１１２）。なお、第２の合焦評価値はメモリに一時記憶される。
【００８６】
続いて、焦点検出部１１４は、第１の合焦評価値と第２の合焦評価値との差分値を求めて、当該差分を第１の差分合焦評価値とする（ステップＳ１１３）。なお、第２の合焦評価値はメモリに一時記憶される。また、第１の合焦評価値、第２の合焦評価値、および第１の差分合焦評価値はフォーカスレンズ群１０３が移動する毎に求められる。
【００８７】
次に、合焦判断部１１５は、第１の合焦評価値、第２の合焦評価値、および第１の差分合焦評価値を選択的に用いて合焦状態であるか否かを判定する。ここでは、合焦判断部１１５は、第２の合焦評価値および第１の差分合焦評価値に応じて合焦状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。なお、ＩＦＬＡＧ＝１であると（ステップＳ１１１において、ＮＯ）、処理はステップＳ１１４に移行して、合焦判断部１１５は第１の合焦評価値に応じて合焦状態の確認を行う。
【００８８】
合焦状態を確認できた合焦評価値が存在すると（ステップＳ１１４において、ＹＥＳ）、合焦判断部１１５は合焦状態にある合焦評価値における被写体が最も優先度の高い被写体であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。
【００８９】
ステップＳ１１５においては、例えば、第１の測距領域範囲において１つの箇所が合焦状態となれば、当該合焦位置を優先度が最も高いとするようにしてよい。一方、１つの測距領域範囲において合焦状態となっても、他の測距領域範囲が設定されている場合には当該他の測距領域範囲で合焦状態が得られるようにフォーカスレンズ群１０３を移動して複数の合焦状態が検知されると、予め設定された優先度に応じていずれかの合焦位置を選択することになる。
【００９０】
なお、優先度は複数の合焦状態における各被写体の合焦評価値の大小、フォーカスレンズ群の位置、被写体色、および被写体形状を考慮するようにしてもよい。
【００９１】
最も優先度の高い被写体でないと（ステップＳ１１５において、ＮＯ）、つまり、最も優先度の高い合焦状態でないと、合焦判断部１１５は合焦状態に対応するフォーカスレンズ群１０３の位置をメモリに記憶する（ステップＳ１１６）。
【００９２】
最も優先度の高い被写体であると（ステップＳ１１５において、ＹＥＳ）、つまり、最も優先度の高い合焦状態であると、合焦判断部１１５は当該合焦状態におけるフォーカスレンズ群１０３の位置を最終合焦位置とする（ステップＳ１１７）。そして、合焦判断部１１５は、フォーカス駆動部１１６によってフォーカスレンズ群１０３を最終合焦位置に移動して（ステップＳ１１８）、焦点検出処理を終了する。
【００９３】
合焦状態を確認できた合焦評価値が存在しないと（ステップＳ１１４において、ＮＯ）、合焦判断部１１５は測距動作を打ち切るか否かを判定する（ステップＳ１１９）。ステップＳ１１９において、例えば、合焦判断部１１５は所定のフォーカスレンズ群１０３の移動範囲において合焦状態をサーチした結果に応じて合焦状態にはならないと判定した場合、又は合焦評価値が低過ぎて確実な合焦状態であると判定できない場合に、測距動作を打ち切ると判定する。
【００９４】
測距動作（つまり、焦点検出動作）を打ち切ると判定すると（ステップＳ１１９において、ＹＥＳ）、合焦判定部１１５は測距開始（焦点検出処理開始）から現在に至るまでに合焦と判断された経歴（合焦履歴と呼ぶ）が存在するか否かを確認する（ステップＳ１２０）。合焦履歴が存在すると（ステップＳ１２０において、ＹＥＳ）、合焦判断部１１５は合焦履歴において複数の合焦位置があるか否か、つまり、複数の合焦判定が行われている否かを確認する（ステップＳ１２１）。
【００９５】
複数の合焦判定が行われていると（ステップＳ１２１において、ＹＥＳ）、合焦判断部１１５は、設定された優先度に応じて複数の合焦位置から最終合焦位置を決定する（ステップＳ１２２）。そして、合焦判断部１１５はステップＳ１１８の処理を行う。なお、ピーク位置を探索するためにフォーカスレンズ群１０３の位置が合焦位置を越えることがある。このため、ステップＳ１２２からＳ１１８の処理において最終合焦位置にフォーカスレンズ群１０３を移動させる。
【００９６】
複数の合焦判定が行われていないと（ステップＳ１２１において、ＮＯ）、合焦判断部１１５は、現在の合焦位置を最終合焦位置と決定して（ステップＳ１２３）、ステップＳ１１８の処理に進む。合焦履歴が存在しないと（ステップＳ１２０において、ＮＯ）、合焦判断部１１５は合焦エラー情報を出力して、例えば、表示部（図示せず）に表示する（ステップＳ１２４）。そして、合焦判断部１１５は焦点検出処理を終了する。
【００９７】
測距動作を打ち切らないと判定すると（ステップＳ１１９において、ＮＯ）、合焦判定部１１５は、次の合焦位置をサーチするため、フォーカス駆動部１１６によってフォーカスレンズ群１０３を所定の量だけ駆動する（ステップＳ１２５）。そして、処理はステップＳ１１０に戻る。なお、ステップＳ１１６の処理の後、処理はステップＳ１１０に移行する。
【００９８】
上述の焦点検出処理においては、静止画を撮影して記録する場合を例に挙げたが、焦点検出処理が終了すると、再度焦点検出処理を開始して、終了から開始の間において画像記録を行うようにすれば動画の撮影記録にも対応することができる。
【００９９】
このように、本発明の実施の形態では、個々の被写体に対して正確な合焦が困難な遠近競合状態においても、測距領域範囲を分割して焦点検出を行うようにしたので遠近競合状態にある被写体毎に精度よく合焦を行うことができる。
【０１００】
上述の説明から明らかなように、図１に示す例においては、測距領域決定部１１０が第１の設定手段として機能し、測距領域決定部１１０および測距領域分割部１１３が第２の設定手段として機能する。また、焦点検出評価部１１４が評価値算出手段として機能し、合焦判断部１１５が合焦位置算出手段として機能する。撮像素子１０４および画像信号抽出部１０５は撮像手段として機能し、フォーカス駆動部１１６は駆動制御手段として機能する。
【０１０１】
なお、図示の例では、少なくとも測距領域決定部１１０、測距領域分割部１１３、焦点検出評価部１１４、および合焦判断部１１５が焦点検出装置を構成する。
【０１０２】
以上、本発明について実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
【０１０３】
例えば、上記の実施の形態の機能を制御方法として、この制御方法を焦点検出装置に実行させるようにすればよい。また、上述の実施の形態の機能を有するプログラムを制御プログラムとして、当該制御プログラムを焦点検出装置が備えるコンピュータに実行させるようにしてもよい。なお、制御プログラムは、例えば、コンピュータに読み取り可能な記録媒体に記録される。
【０１０４】
上記の制御方法および制御プログラムの各々は、少なくとも第１の設定ステップ、第２の設定ステップ、評価値算出ステップ、および合焦位置算出ステップを有している。
【０１０５】
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。つまり、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種の記録媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵなど）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【符号の説明】
【０１０６】
１０１  撮影光学系
１０３  フォーカスレンズ群
１０４  撮像素子
１０６  測光部
１０７  露光量決定部
１１０  測距領域決定部
１１３  測距領域分割部
１１４  焦点検出評価部
１１５  合焦判断部
１１６  フォーカス駆動部
【図１】
2015075648.tif 000003
【図２】
2015075648.tif 000004
【図３】
2015075648.tif 000005
【図４】
2015075648.tif 000006
【図５】
2015075648.tif 000007
【図６】
2015075648.tif 000008
【図７】
2015075648.tif 000009
【図８】
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