(57)【要約】【課題】高輝度被写体を撮影するときでも正確かつ安定した合焦を実現する。【解決手段】複数の画素を有する第１撮像素子３ａと第１撮像素子３ａの画素よりも小さい画素を複数有する第２撮像素子３ｂとからなる固体撮像素子３を用いて撮像が行われる。そして、撮像により第１撮像素子３ａから取得された第１映像信号の高周波成分を積分した第１コントラスト評価値Ｓ１と、撮像により第２撮像素子３ｂから取得された第２映像信号の高周波成分を積分した第２コントラスト評価値Ｓ２とが算出される。その後、算出された第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２とを用いて被写体の光の焦点が固体撮像素子３に合わせるように調節される。【選択図】          図１
2004163860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素を有する第１撮像素子と該第１撮像素子の画素よりも小さい画素を複数有する第２撮像素子とからなる固体撮像素子により被写体を撮像し、
前記第１撮像素子から取得された第１映像信号の高周波成分を積分した第１コントラスト評価値と、前記第２撮像素子から取得された第２映像信号の高周波成分を積分した第２コントラスト評価値とを算出し、
算出した前記第１コントラスト評価値と前記第２コントラスト評価値とを用いて前記被写体の像を前記固体撮像素子上に結像させるように調節する
ことを特徴とする自動焦点調節方法。
【請求項２】
複数の画素を有する第１撮像素子と該第１撮像素子の画素よりも小さい画素を複数有する第２撮像素子とからなる固体撮像素子と、
該固体撮像素子に被写体の光を集光する撮像光学系と、
前記第１撮像素子により取得された第１映像信号の高周波成分を積分した第１コントラスト評価値を生成する第１評価値算出手段と、
前記第２撮像素子により取得された第２映像信号の高周波成分を積分した第２コントラスト評価値を生成する第２評価値算出手段と、
前記第１評価値算出手段により生成された前記第１コントラスト評価値と前記第２評価値算出手段により生成された前記第２コントラスト評価値とを用いて前記撮像光学系の焦点を前記固体撮像素子に合わせるように調節する焦点調節手段と
を備えたことを特徴とする自動焦点調節装置。
【請求項３】
前記焦点調節手段が、前記第１コントラスト評価値が最大となる前記撮像光学系の位置と前記第２コントラスト評価値が最大となる前記撮像光学系の位置とが異なるときには、前記第２コントラスト評価値を用いて前記撮像光学系の焦点を調節するものであることを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
【請求項４】
前記焦点調節手段が、前記第２コントラスト評価値のピークが１つであって前記第１コントラスト評価値のピークが複数あるときには、前記第２コントラスト評価値を用いて前記撮像光学系の焦点を調節するものであることを特徴とする請求項２に記載の自動焦点調節装置。
【請求項５】
前記第１映像信号と前記第２映像信号とを混合した第３映像信号を生成する信号混合手段と、該信号混合手段により生成された前記第３映像信号から高周波成分を抽出し積分して第３コントラスト評価値を生成する第３評価値算出手段とを備え、前記焦点調節手段が、前記第３評価値算出手段により生成された前記第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節する機能を有するものであることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の自動焦点調節装置。
【請求項６】
前記第３映像信号の明るさを測定する明るさ測定手段を備え、前記焦点調節手段が、前記明るさ測定手段により測定された明るさが設定された明るさしきい値よりも小さいときには、前記第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節するものであることを特徴とする請求項５に記載の自動焦点調節装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばデジタルカメラ等に適用される自動焦点調節方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばデジタルカメラやビデオカメラ等の映像機器に使用される自動焦点調節装置として、ＣＣＤ等の固体撮像素子から得られる映像信号を用いて撮像光学系を駆動して焦点を合わせるものが知られている。この映像信号を用いて焦点を合わせる方法には映像信号の高周波成分を利用したコントラストＡＦ（オートフォーカス）方式と、映像信号の輝度信号の高周波成分を利用したピークＡＦ方式とがある。
【０００３】
コントラストＡＦ方式は、映像信号から高周波成分を抽出し積分したコントラスト評価値が最大になるようにフォーカスレンズを駆動して焦点の調節を行うものである。この方式は、被写体の鮮鋭度に基づいて焦点検出を行っているため、被写体との距離によらず正確にピントを合わせることができ、さらに高周波成分を測距枠内で積分して用いるため、ＡＦ動作の安定性に優れ最適な合焦位置を検出しやすいという利点を有する。
【０００４】
しかし、このコントラストＡＦ方式は、画面内の平均したコントラストが最も高くなるように制御されるため、通常の被写体のときには正しく焦点を合わせることができるが、点光源を含む夜景や高輝度被写体を撮影する場合には正しく焦点を合わせることが一般的には難しい。
【０００５】
一方、ピークＡＦ方式は、映像信号から輝度信号の高周波成分を抽出してその最大値を検出することにより合焦位置を検出するものである。このピークＡＦ方式は、画面内の一部に高輝度な部分があったとしても、コントラストＡＦ方式よりも精度よく焦点を合わせることができるという利点を有する。
【０００６】
ここで、この２つの方法の利点を生かし、被写体の輝度信号のピーク値あるいは輝度信号の平均値等に応じてコントラストＡＦ方式とピークＡＦ方式を切り替えて使用する自動焦点調節装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１４１９８９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したピークＡＦ方式は正確に焦点を合わせることができる利点を有しているが、出力される評価値が小さく安定性が悪いという問題があるため、上記特許文献１において、ピークＡＦ方式を用いて焦点を調節したときには焦点調節の安定性が悪くなってしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は高輝度被写体を撮影するときでも正確かつ安定した合焦を行うことができる自動焦点調節方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の自動焦点調節方法は、複数の画素を有する第１撮像素子と該第１撮像素子の画素よりも小さい画素を複数有する第２撮像素子とからなる固体撮像素子により被写体を撮像し、撮像により前記第１撮像素子から取得された第１映像信号の高周波成分を積分した第１コントラスト評価値と、前記第２撮像素子から取得された第２映像信号の高周波成分を積分した第２コントラスト評価値とを算出し、算出した前記第１コントラスト評価値と前記第２コントラスト評価値とを用いて前記被写体の像を前記固体撮像素子上に結像させるように調節することを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の自動焦点調節装置は、複数の画素を有する第１撮像素子と第１撮像素子の画素よりも小さい画素を複数有する第２撮像素子とからなる固体撮像素子と、固体撮像素子に被写体の光を集光する撮像光学系と、前記第１撮像素子により取得された第１映像信号の高周波成分を積分した第１コントラスト評価値を生成する第１評価値算出手段と、前記第２撮像素子により取得された第２映像信号の高周波成分を積分した第２コントラスト評価値を生成する第２評価値算出手段と、前記第１評価値算出手段により生成された前記第１コントラスト評価値と前記第２評価値算出手段により生成された前記第２コントラスト評価値とを用いて前記撮像光学系の焦点を前記固体撮像素子に合わせるように調節する焦点調節手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
ここで、第１撮像素子と第２撮像素子とから得られる第１映像信号と第２映像信号とは、動画であってもよいし静止画であってもよい。
【００１３】
なお、焦点調節手段は、第１コントラスト評価値が最大となる撮像光学系の位置と第２コントラスト評価値が最大となる撮像光学系の位置とが異なるときには、第２コントラスト評価値を用いて撮像光学系の焦点を調節するものであってもよい。
【００１４】
また、焦点調節手段は、第２コントラスト評価値のピークが１つであって第１コントラスト評価値のピークが複数あるときには、第２コントラスト評価値を用いて撮像光学系の焦点を調節するものであってもよい。
【００１５】
さらに、自動焦点調節装置は、第１映像信号と第２映像信号とを混合した第３映像信号を生成する信号混合手段と、信号混合手段により生成された第３映像信号から高周波成分を抽出し積分して第３コントラスト評価値を生成する第３評価値算出手段とを備えたものであってもよい。
【００１６】
なお、焦点調節手段は、第３評価値算出手段により生成された第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節する機能を有するようにしてもよい。
【００１７】
また、自動焦点調節装置は、第３映像信号の明るさを測定する明るさ測定手段を備え、焦点調節手段は、明るさ測定手段により測定された明るさが設定された明るさのしきい値よりも小さいときには、第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節するものであってもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の自動焦点調節方法および装置によれば、第１映像信号から算出した第１コントラスト評価値と第２映像信号から算出した第２コントラスト評価値とを用いて焦点を調節することにより、被写体の輝度に応じて第１コントラスト評価値と第２コントラスト評価値を使い分けることができるようになり、高輝度被写体を撮影するときであっても正確に焦点を合わせることができる。
【００１９】
なお、焦点調節手段が第１コントラスト評価値がピークとなる撮像光学系の位置と第２コントラスト評価値がピークとなる撮像光学系の位置とが異なるときには、第２コントラスト評価値を用いて撮像光学系の焦点を調節することにより、高輝度被写体がある場合であってもいわゆるコントラストＡＦ方式により焦点を合わせることができるため、正確かつ安定した焦点の調節を行うことができる。
【００２０】
また、焦点調節手段が第２コントラスト評価値のピークが１つであって第１コントラスト評価値のピークが複数あるときには、第２コントラスト評価値を用いて撮像光学系の焦点を調節することにより、高輝度被写体がある場合であってもいわゆるコントラストＡＦ方式により焦点を合わせることができるため、安定した正確な焦点調節を行うことができる。
【００２１】
さらに、焦点調節手段が第１映像信号と第２映像信号とを混合した第３映像信号から算出された第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節することもできるようにすると、被写体から得られる光量が少ないときには第１映像信号と第２映像信号を混合して信号値を大きくした第３映像信号から得られた第３コントラスト評価値を用いて焦点の調節を行うことになるため、安定した正確な焦点調節を行うことができる。このとき、焦点調節手段が第３映像信号の明るさが設定された明るさしきい値よりも小さいときには、第３コントラスト評価値を用いて焦点を調節するように切替をおこなうようにすると、安定した正確な焦点調節を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の自動焦点調節装置を用いたデジタルカメラの一例を示す構成図である。図１のデジタルカメラ１は、被写体の光を集光するものであって、ズームレンズとフォーカスレンズとを備えた撮像光学系２と、撮像光学系２により集光された光を受光して映像信号を出力する固体撮像素子３と、固体撮像素子３から出力された映像信号の信号処理を行う信号処理手段４と、デジタルカメラ１の動作を制御する制御手段５と、撮像光学系２の焦点調節に作用するフォーカスレンズを移動させることにより自動的に焦点の調節を行う自動焦点調節装置２０等を有する。
【００２３】
また、デジタルカメラ１にはズームレバー６が取り付けられており、ズームレバー６の操作にしがたい撮像光学系２のズームレンズ（変倍レンズ）を駆動するズームレンズ駆動手段７を有する。さらに、デジタルカメラ１にはたとえば液晶ディスプレイ等からなる撮像した映像信号を再生する画像再生装置９と、たとえばスマートメディア（登録商標）等に撮像した映像信号を記録するための外部記録装置１０を有する。
【００２４】
ユーザがデジタルカメラ１を用いて撮影する際には、デジタルカメラ１に設けられたファインダーや画像再生装置９に表示されている映像信号を見ながらズームレバー６を操作する。すると、ズームレバー６の操作に合わせてズームレンズ駆動手段７により駆動してズーム調節が行われる。その後、ユーザがレリーズスイッチ８を半押しすると、自動焦点調節装置２０の作動により焦点が被写体に合わされて、レリーズスイッチ８をさらに押し込むと撮影が行われる。そして、固体撮像素子３により取得された映像信号が信号処理手段４によりＡ／Ｄ変換等の信号処理やガンマ補正等の画像処理が施されて、画像再生装置９に表示されるとともに記憶媒体に記憶される。
【００２５】
ここで、固体撮像素子３は、図２に示すようないわゆるダブルハニカム構造の固体撮像素子であり（特願２００２−１６８３５号参照）、第１撮像素子３ａと第２撮像素子３ｂとを有する。第１撮像素子３ａは８角形状（ハニカム状）に形成されたフォトダイオードからなる複数の画素を有し、各画素は互いに隣接する画素に対してそれぞれ１／２ピッチずつずれて配列されている。そして、第１撮像素子３ａの各画素は受光した光を信号電荷に変換して、撮像素子駆動回路３ｃの駆動により図示しない転送路から信号電荷を撮像回路３ｄに転送する。そして、撮像回路３ｄは第１撮像素子３ａから転送された信号電荷から第１映像信号を生成して信号処理手段４に送る。
【００２６】
同様に、第２撮像素子３ｂも８角形状（ハニカム状）に形成されたフォトダイオードからなる複数の画素を有し、各画素は第１撮像素子３ａの各画素の間に配置されている。ここで、第２撮像素子は第１撮像素子３ａの画素の略１／１６の大きさであり、第１撮像素子３ａの画素よりも小さい画素から構成されている。そして、第２撮像素子３ｂの各画素は受光した光を信号電荷に変換して、撮像素子駆動回路３ｃの駆動により図示しない転送路から信号電荷を撮像回路３ｄに転送する。そして、撮像回路３ｄは第２撮像素子３ｂから転送された信号電荷から第２映像信号を生成して信号処理手段４に送る。
【００２７】
次に、図１と図２を参照してデジタルカメラ１に組み込まれた自動焦点調節装置２０について説明する。自動焦点調節装置２０は、撮像光学系２、固体撮像素子３、第１評価値算出手段２１、第２評価値算出手段２２、焦点調節手段２３等を備える。第１評価値算出手段２１と第２評価値算出手段２２とは信号処理手段４に形成されており、それぞれ映像信号からコントラスト評価値を生成する機能を有する。
【００２８】
具体的には、第１評価値算出手段２１は、デジタル変換された第１映像信号からハイパスフィルタ等により高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分を積分手段により積分して第１コントラスト評価値Ｓ１を算出するようになっている。同様に、第２評価値算出手段２２は、第２撮像素子３ｂから出力される第２映像信号からハイパスフィルタにより高周波成分を抽出し、抽出した高周波成分を積分手段により積分して第２コントラスト評価値Ｓ２を算出するようになっている。
【００２９】
焦点調節手段２３は、いわゆるコントラストＡＦ方式により焦点を調節するものであって、フォーカスレンズ駆動手段２４を用いて被写体の至近から無限遠距離までフォーカスレンズを移動させて得られるコントラスト評価値が最大になるレンズ位置を合焦位置として焦点を調節する機能を有する。
【００３０】
ここで、一般的な固体撮像素子を用いたコントラストＡＦ方式において、通常の被写体では図３（ａ）に示すようにコントラスト評価値が単一ピークとなり、このピークとなるレンズ位置を合焦位置として焦点の調節を行うと非常に精度よく合焦することができる。
【００３１】
一方、画面の一部に高輝度被写体が存在した場合には、図３（ｂ）に示すようにコントラスト評価値に擬似ピークが発生して複数のピークが存在するようになり、通常の固体撮像素子を用いてコントラスト方式により合焦位置を検出すると擬似ピークの存在により正確に合焦できない。これは、高輝度被写体の部分の固体撮像素子からの出力が飽和することに起因するものであるため、固体撮像素子からの出力を少なくすることにより回避することができる。しかし、通常の固体撮像素子において露光時間を短くする等により固体撮像素子の出力を少なくすると、高輝度被写体がない場合にはコントラスト評価値が著しく小さくなってしまい、正確に測距できなくなってしまう。
【００３２】
そこで、焦点調節手段２３は、以下に示すように第１コントラスト評価値Ｓ１および第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点の調節を行うようになっている。
【００３３】
まず、撮影する領域内に高輝度被写体がない場合、図４に示すように第１コントラスト評価値Ｓ１のピークと第２コントラスト評価値Ｓ２のピークとが略同一のレンズ位置で形成される。このとき、焦点調節手段２３は評価値の大きく安定性の高い第１コントラスト評価値Ｓ１を用いて焦点の調節を行う。
【００３４】
一方、撮影する領域内に高輝度被写体がある場合、図５に示すように第１コントラスト評価値Ｓ１には２つのピークが形成されるが、第２コントラスト評価値Ｓ２は単一ピークになる。したがって、焦点調節手段２３は、第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点の調節を行う。すなわち、第２撮像素子３ｂの画素は第１撮像素子３ａの画素よりも小さいため被写体深度が深くなり、第２撮像素子３ｂから得られた第２コントラスト評価値Ｓ２は、高輝度被写体があっても合焦位置が最大となる単一ピークを形成する。このように、高輝度被写体がある場合に第２コントラスト評価値Ｓ２を用いることにより、正確で安定した焦点の調節を行うことができる。
【００３５】
ここで、図６および図７を参照して画像に点光源のような高輝度領域が含まれる場合の第１コントラスト評価値Ｓ１および第２コントラスト評価値Ｓ２について説明する。なお、図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれピント位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にしたときの高輝度被写体を第１撮像素子３ａおよび第２撮像素子３ｂにより撮影した画像を示し、図７はピント位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３にしたときの高輝度被写体を両撮像素子３ａ、３ｂにより撮影した画像を示す。
【００３６】
まず、受光面積の大きい第１撮像素子３ａから取得される第１コントラスト評価値Ｓ１について説明する。高輝度被写体のピントはレンズ位置Ｐ１において合っており、レンズ位置Ｐ２、Ｐ３においてぼけているため、画像における高輝度被写体ＨＢＬの像の大きさは、レンズ位置Ｐ１において極小となり、レンズ位置Ｐ２、Ｐ３になるにつれて大きくなる。
【００３７】
図７に示すように、第１撮像素子３ａは受光面積が大きいため、この高輝度被写体ＨＢＬの面積の変化を検出し、レンズ位置Ｐ２、Ｐ３のときのようにピントがずれて高輝度被写体の像の大きさが大きいときに、レンズ位置Ｐ１のときと比べて大きい出力を呈する。これは、第１撮像素子３ａの飽和信号レベルに達するような光量の大きい高輝度被写体の場合、ピントがずれたレンズ位置Ｐ２、Ｐ３の状態であっても第１撮像素子３ａの画素からの出力信号は飽和信号レベルの信号が出力されるためである（白とび）（図６参照）。
【００３８】
したがって、ピントをずらして高輝度被写体の像が大きくなった分、レンズ位置Ｐ１よりもレンズ位置Ｐ２、Ｐ３の方が、オートフォーカスエリアＡＦａを積分した第１コントラスト評価値Ｓ１も大きくなり、第１コントラスト評価値Ｓ１の特性は谷状に変化するものとなる（図５参照）。よって、被写体の状況によっては、第１コントラスト評価値Ｓ１を用いて焦点の調節を行ったとき、正しいピント位置にレンズを移動させることができず、取得する画像はピントのずれてしまう場合がある。
【００３９】
一方、受光面積の小さい第２撮像素子３ｂにより撮像した場合には、図７に示すように、高輝度被写体ＨＢＬの像が、レンズ位置Ｐ１において極小のときの方が、レンズ位置Ｐ２、Ｐ３において大きくなったときよりも、第２撮像素子３ｂの１画素が受光する光の割合が大きいため、高輝度被写体に対してピントがずれたときには、高輝度被写体の光を受けた第２撮像素子３ｂの画素は飽和することなく、図５に示すように第２コントラスト評価値Ｓ２は、レンズ位置Ｐ１で極大になるような単一ピークを形成するようになる。したがって、第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点調節を行うことにより、より正確な合焦を行うことができる。
【００４０】
つまり、上述したように、第２撮像素子３ｂの開口（画素サイズ）は第１撮像素子３ａの画素サイズの略１／１６になっているが、第２撮像素子３ｂの飽和信号レベルは、第１撮像素子３ａの飽和信号レベルの略１／４になっている。したがって、第２撮像素子３ｂの画素のダイナミックレンジは第１撮像素子３ａの略４倍の広さを有することになる。よって、第１撮像素子３ａの画素が高輝度被写体により飽和したとしても第２撮像素子３ｂの画素は飽和しないため、第２コントラスト評価値Ｓ２は単一ピークを形成するようになる。
【００４１】
特に、一般的に擬似ピークは真のピークの両サイドに出るため、第１コントラスト評価値Ｓ１の複数のピーク位置と第２コントラスト評価値Ｓ２のピーク位置との関係を比較して、第１コントラスト評価値Ｓ１の複数のピーク位置の間に第２コントラスト評価値Ｓ２のピークがある場合にはそこを合焦位置とすることによりさらに合焦精度を向上させることができる。
【００４２】
さらに、撮影する範囲内に特に強い高輝度被写体がある場合、図８に示すように第１コントラスト評価値Ｓ１のみならず第２コントラスト評価値Ｓ２にも擬似ピークが発生し複数のピークが形成されるようになる。これは、図６（ｂ）、（ｃ）の状態であっても、各画素の出力電圧が第１撮像素子３ａのみならず第２撮像素子３ｂものも飽和信号レベルに達してしまうためである。この場合には、固体撮像素子の露光時間を変える等の撮影条件を変更して焦点の調節を行うことにより、合焦精度をさらに高めることができる。
【００４３】
なお、図９に示すように、高輝度被写体が存在しない場合であっても１つのフレームの中に近くの被写体と遠くの被写体とが入っているとき、各コントラスト評価値Ｓ１、Ｓ２は、各被写体に対応した複数のピークが形成されることになる。第１コントラスト評価値Ｓ１もしくは第２コントラスト評価値Ｓ２に基づいて焦点調節を行ったとき、背景にピントが合ってしまうという現象が生じる場合がある（「背景ひかれ」）。このときには、制御手段５において、被写体深度を浅くするように撮影光学系２を制御し、手前の被写体に焦点を合わせるようにする（特開平５−８０３８６号公報参照）ような焦点の調節を行うようにしてもよい。
【００４４】
図１０は本発明の自動焦点調節方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図であり、図１から図１０を参照して自動焦点調節方法について説明する。まず、撮影光学系２から被写体の光が固体撮像素子３に入射されると、固体撮像素子３から撮像回路３ｄを介して第１映像信号と第２映像信号とが信号処理手段４に出力される（ステップＳＴ１）。
【００４５】
すると、第１評価値算出手段２１により第１コントラスト評価値Ｓ１が算出されて、第２評価値算出手段２１により第２コントラスト評価値Ｓ２が算出される（ステップＳＴ２）。そして、算出された第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２とが焦点調節手段２３に送られる。焦点調節手段２３において、第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２とにおいて形成されているピークにより、いずれのコントラスト評価値を用いるかが決定される（ステップＳＴ３、ステップＳＴ４）。
【００４６】
まず、第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２とが単一ピークを形成しており、ピークを形成するレンズ位置が略同一である場合（図４参照）、高輝度被写体が撮像範囲内にない場合であるため、評価値の大きい第１コントラスト評価値Ｓ１を用いて焦点の調節が行われる（ステップＳＴ５）。したがって、フォーカスレンズが、フォーカスレンズ駆動手段２４の駆動により第１コントラスト評価値Ｓ１が最大となるレンズ位置に移動することになる。
【００４７】
一方、第１コントラスト評価値Ｓ１に擬似ピークが発生しているが、第２コントラスト評価値Ｓ２が単一ピークとなっている場合（図５参照）、撮像範囲内に高輝度被写体がある場合であるため、正確な合焦位置を示す第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点の調節が行われる（ステップＳＴ６）。したがって、フォーカスレンズが、フォーカスレンズ駆動手段２４の駆動により第２コントラスト評価値Ｓ２が最大となるレンズ位置に移動することになる。
【００４８】
さらに、第２コントラスト評価値Ｓ２にも擬似ピークが発生するような撮像範囲内に特に強い高輝度被写体がある場合（図８参照）、固体撮像素子の露光時間を変える等の撮影条件の変更が行われて（ステップＳＴ７）、合焦位置の検出（ステップＳＴ１〜ステップＳＴ６）が行われる。
【００４９】
このように、一度のオートフォーカスサーボにより評価値の大きい第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２を同時に取得することができるため、高輝度被写体がある場合であっても複数回オートフォーカスサーボを行う必要がなく、正確に速く安定した合焦を行うことができる。
【００５０】
図１０は本発明の自動焦点調節装置の別の実施の形態を示す構成図であり、図１０を参照して自動焦点調節装置について説明する。なお、図１０の自動焦点調節装置において図１の自動焦点調節装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０の自動焦点調節装置１２０が図１の自動焦点調節装置１２０と異なる点は、第３コントラスト評価値Ｓ３を算出する点である。
【００５１】
具体的には、自動焦点調節装置１２０は第１撮像素子から取得する第１映像信号と第２撮像素子から取得する第２映像信号を混合した第３映像信号を生成する信号混合手段１２４と、生成された第３映像信号から高周波成分を抽出し積分して第３コントラスト評価値Ｓ３を算出する第３評価値算出手段１２５と、第３映像信号から明るさ（輝度成分）を測定する明るさ測定手段１２６とを有する。そして、算出された第１コントラスト評価値Ｓ１、第２コントラスト評価値Ｓ２、第３コントラスト評価値Ｓ３および測定された明るさＢが焦点調節手段１２３に送られる。
【００５２】
焦点調節手段１２３は、測定された明るさＢにより第１コントラスト評価値Ｓ１および第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて合焦位置の検出を行うか、第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて合焦位置の検出を行うかを決定するようになっている。具体的には、焦点調節手段１２３は、予め設定された明るさしきい値を有しており、測定された明るさＢが明るさしきい値よりも小さいときには、第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて合焦位置の検出を行うようになっている。一方、焦点調節手段１２３は、測定された明るさＢが明るさしきい値以上のときには、上述した第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２とを用いて合焦位置の検出を行うようになっている（図１〜図８参照）。
【００５３】
すなわち、非常に低輝度の被写体の場合には、各撮像素子から得られる第１映像信号および第２映像信号の出力値も小さくなる。このため、第１コントラスト評価値Ｓ１および第２コントラスト評価値Ｓ２も小さくなり、合焦の信頼性が低下する可能性がある。そこで、第１映像信号と第２映像信号を混合した第３映像信号を生成することにより、映像信号自体の信号値を大きくして第３コントラスト評価値Ｓ３の評価値も大きくすることにより焦点の調節の安定性を高めることができる。
【００５４】
ここで、上述した自動焦点調節装置１２０に使用される固体撮像素子として、図１２に示すような固体撮像素子１０３を用いることが好ましい。図１２の固体撮像素子１０３の画素はハニカム状に形成されており、それぞれ１／２ピッチだけずれて配列されている。そして、このハニカム状の画素が、第１撮像素子１０３ａの画素と第１撮像素子１０３ａの画素よりも小さい第２撮像素子１０３ｂの画素とにより構成されている。そして、第１撮像素子１０３ａからは第１映像信号が取得され、第２撮像素子１０３ｂからは第２映像信号が取得されるようになる。
【００５５】
なお、焦点調節装置１２０において、第３映像信号はデジタル信号となった第１映像信号と第２映像信号とを混合して生成される場合について例示しているが、アナログ信号の第１映像信号と第２映像信号とを混合して生成されてもよいし、既知の技術である第１撮像素子１０３ａの画素と第２撮像素子１０３ｂの画素とを混合した読み出しを行うことにより第３映像信号を生成されてもよい。
【００５６】
上記各実施の形態によれば、第１映像信号から算出した第１コントラスト評価値Ｓ１と第２映像信号から算出した第２コントラスト評価値Ｓ２とを用いて焦点を調節することにより、高輝度被写体を撮影するときであっても正確にかつ安定した焦点の調節を行うことができる。
【００５７】
また、焦点調節手段２３が第１コントラスト評価値Ｓ１がピークとなる撮像光学系の位置と第２コントラスト評価値Ｓ２がピークとなる撮像光学系の位置とが異なるときには、第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点を調節することにより、高輝度被写体がある場合であってもいわゆるコントラストＡＦ方式により焦点を合わせることができるため、正確で安定した焦点調節を行うことができる。
【００５８】
また、焦点調節手段２３が第２コントラスト評価値Ｓ２のピークが１つであって第１コントラスト評価値Ｓ１のピークが複数あるときには、第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて撮像光学系の焦点を調節することにより、高輝度被写体がある場合であってもいわゆるコントラストＡＦ方式により焦点を合わせることができるため、安定した正確な焦点調節を行うことができる。
【００５９】
さらに、焦点調節手段１２３が第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて焦点を調節する機能を有することにより、被写体から得られる光量が少ないときには第１映像信号と第２映像信号を混合して信号値を大きくした第３映像信号から得られた第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて焦点の調節を行うことになるため、安定した正確な焦点調節を行うことができる。
【００６０】
また、焦点調節手段１２３が明るさ測定手段１２６により測定された明るさＢが設定された明るさしきい値よりも小さいときには、第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて焦点を調節することにより、明るさによって第１コントラスト評価値Ｓ１と第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点を調節するか第３コントラスト評価値Ｓ３を用いて焦点を調節するかを切り替えて、明るさが設定された明るさしきい値よりも小さいときには評価値を大きくした第３コントラスト評価値Ｓ３により焦点の調節を行うようになるため、安定した正確な焦点調節を行うことができる。
【００６１】
本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。たとえば、撮影する範囲内に高輝度被写体がない場合には第１コントラスト評価値Ｓ１を用いて焦点の調節をしているが、第２コントラスト評価値Ｓ２を用いて焦点を調節してもよい。すなわち、焦点の調節に用いられる評価値として第２コントラスト評価値Ｓ２のみを用いて焦点調節を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の自動焦点調節装置を用いたデジタルカメラの一例を示す構成図
【図２】図１のデジタルカメラにおける固体撮像素子の一例を示す模式図
【図３】一般的な撮像素子から得られたコントラスト評価値の一例を示すグラフ図
【図４】第１コントラスト評価値および第２コントラスト評価値のピークが略同一となった場合の一例を示すグラフ図
【図５】第１コントラスト評価値および第２コントラスト評価値のピークがそれぞれ異なった場合の一例を示すグラフ図
【図６】第１撮像素子および第２撮像素子により撮影された高輝度被写体を含む画像を示す模式図
【図７】第１撮像素子と第２撮像素子とに高輝度被写体の光が照射された状態を示す模式図
【図８】第１コントラスト評価値および第２コントラスト評価値のそれぞれに複数のピークがある場合の一例を示すグラフ図
【図９】図１の第１コントラスト評価値および第２コントラスト評価値が擬似ピークを発生するときの被写体の位置関係を示す模式図
【図１０】本発明の自動焦点調節方法の好ましい実施の形態を示すフローチャート図
【図１１】本発明の自動焦点調節装置の別の実施の形態を示す構成図
【図１２】図１１の自動焦点調節装置に用いられる固体撮像素子の一例を示す模式図
【符号の説明】
２    撮影光学系
３、１０３    固体撮像素子
３ａ、１０３ａ    第１撮像素子
３ｂ、１０３ｂ    第２撮像素子
２０、１２０    自動焦点調節装置
２１    第１評価値算出手段
２２    第２評価値算出手段
２３、１２３    焦点調節手段
１２４    信号混合手段
１２５    第３評価値算出手段
１２６    明るさ測定手段
Ｓ１    第１コントラスト評価値
Ｓ２    第２コントラスト評価値
Ｓ３    第３コントラスト評価値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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