(57)【要約】  【課題】  高輝度被写体により誤ったフォーカス制御がなされることを防止する。  【解決手段】  高輝度除去していない評価値ＳＣがＡＦ用処理に使用する評価値として設定される。Ｓ１１において、画面全体が暗いか否かが判定され、Ｓ１３において画面全体が非常に明るいか否かが判定される。画面全体が暗いまたは非常に明るいと判定され、Ｓ１２において、暗い画面全体の中に輝点のような高輝度部分があると判定されると、Ｓ１５において、高輝度マスクありと高輝度マスクなしの差が所定値以上あるか否かが判定される。高輝度マスクありと、高輝度マスクなしの差が所定値以上でない場合には、処理終了する。この差が所定値以上の場合には、Ｓ１６において、そのフォーカス位置を合焦位置としない処理がなされる。このようにして、高輝度被写体によるピークを偽のものと判定し、合焦位置の候補から除外し、評価値ＳＣに基づいてＡＦ処理がなされる。【選択図】  図５
2007072095.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを通じて被写体を撮像し、該被写体光を電気的信号に変換する撮像ステップと、
上記撮像ステップで得られた輝度信号中の中高域成分に基づいて第１のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出ステップと、
上記第１のフォーカス制御用信号の高輝度部分を除去した第２のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出ステップと、
上記第１のフォーカス制御用信号から上記フォーカスレンズの位置に応じて第１の評価値を生成する評価信号生成ステップと、
上記第２のフォーカス制御用信号から上記フォーカスレンズの位置に応じて第２の評価値を生成する評価信号生成ステップと、
上記レンズ位置がほぼ同一の位置における上記第１の評価値と上記第２の評価値との差を検出し、検出された上記差が大きい場合に、上記第１の評価値を合焦位置の候補から除外する比較ステップと、
上記比較ステップの処理がなされた上記第１の評価値と、上記比較ステップの処理がなされない上記第１の評価値の両方を使用して上記フォーカスレンズの位置を制御するステップと
からなる撮像方法。
【請求項２】
上記第１のフォーカス制御用信号が高輝度被写体を含むことを判定された場合にのみ、上記比較ステップがなされる撮像方法。
【請求項３】
フォーカスレンズを通じて被写体を撮像し、該被写体光を電気的信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段で得られた輝度信号中の中高域成分に基づいて第１のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出手段と、
上記第１のフォーカス制御用信号の高輝度部分を除去した第２のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出手段と、
上記第１のフォーカス制御用信号から上記フォーカスレンズの位置に応じて第１の評価値を生成する評価信号生成手段と、
上記第２のフォーカス制御用信号から上記フォーカスレンズの位置に応じて第２の評価値を生成する評価信号生成手段と、
上記レンズ位置がほぼ同一の位置における上記第１の評価値と上記第２の評価値との差を検出し、検出された上記差が大きい場合に、上記第１の評価値を合焦位置の候補から除外する比較手段と、
上記比較手段の処理がなされた上記第１の評価値に基づいて上記フォーカスレンズの位置を制御する手段と
からなる撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静止画、動画等を得ることができる撮像方法および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置において、合焦位置では、撮像信号中の中高域成分のレベルの積分値が最大となることを利用したフォーカス制御装置が提案されている。下記特許文献１に記載されているように、撮像信号中の中高域成分をハイパスフィルタによって抽出し、抽出された中高域成分を積分して評価値を得、評価値最大となるように、フォーカス位置が制御される。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−２４３０７１号公報
【０００４】
このようなオートフォーカス装置では、被写体にビデオライト、蛍光灯、光を反射している鏡等の高輝度部分が存在すると、撮像信号中の中高輝度成分のレベルが非常に大きくなる。したがって、中高輝度成分を積分して得られる評価値に高輝度の部分が含まれ、オートフォーカス用の評価値としては、正しくない値となる。その理由は、輝点のような高輝度部分は、非合焦状態でボケた画像でも積分した結果の評価値が比較的大きな値となるからである。
【０００５】
特許文献１では、かかる問題を解決するために、撮像信号中と所定レベルの閾値とを比較し、閾値以上の撮像信号をマスキングするようにしている。図７を参照して特許文献１に記載されている処理を説明する。
【０００６】
図７Ａが撮像された画像信号（輝度信号）のレベル変化の一例を１次元方向例えば水平方向に示すものであり、比較的高輝度レベルのレベルを有する閾値ＴＨＲ１がが設定される。図７において、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・は、クロック信号によって規定されるタイミングを示している。このタイミングは、１画素間隔または数画素の間隔に対応している。図７Ｂは、画像信号をハイパスフィルタに供給することが得られた中高域成分の信号を示す。中高域成分は、各間隔の前後のレベル変化量（レベルの差分の絶対値）の大小と対応したレベルを有する。中高域成分のレベルとコントラストとが対応するので、中高域成分の変化の信号をコントラスト信号と称する。
【０００７】
撮影画像中に１または複数のフォーカス制御用の枠が設定され、各枠において、評価値が求められる。フォーカスレンズの位置の変化範囲内に複数のサンプリング点が設定され、各サンプリング点において、図７Ｂに示すようなコントラスト信号から評価値が計算される。例えば枠の中の水平方向のコントラスト信号のピーク値を評価値としたり、水平方向のコントラスト信号をさらに垂直方向に積分して評価値を求めたりされる。合焦位置では、画像がボケていないので、コントラストが大となる。そして、フォーカス位置の変化範囲の各サンプリング点の評価値のピークの最大の位置が合焦位置とされ、その位置にフォーカスレンズが制御される。
【０００８】
図７Ａにおいては、画像信号の中でＴ１１の前後のレベルが閾値ＴＨＲ１を超えるものとなっている。したがって、タイミングＴ１１の前後の２個の間隔をマスクするマスク幅Ａによって、図７Ｃに示すように、コントラスト信号中のタイミングＴ１０−Ｔ１２の期間が除去される。しかしながら、マスク幅Ａによっては、除去幅が小さすぎ、除去できない高輝度部分が残る問題がある。
【０００９】
次に、閾値ＴＨＲ１のレベルをより小さくし、タイミングＴ１１を中心として前後２個の間隔、すなわち、タイミングＴ９−Ｔ１３までの期間をマスクするマスク幅Ｂを設定する。図７Ｄに示すように、マスク幅Ｂによって、高輝度部分を全て除去することができる。
【００１０】
さらに、閾値ＴＨＲ１を小さくして、タイミングＴ１１を中心として前後５個の間隔、すなわち、タイミングＴ６−Ｔ１６までの期間をマスクするマスク幅Ｃを設定する。図７Ｅに示すように、マスク幅Ｃは、除去する幅が広すぎるので、高輝度によるコントラスト信号以外のコントラスト信号（Ｔ６−Ｔ９）をも除去してしまう問題が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように、特許文献１に記載の方法は、マスク幅が小さすぎると、高輝度被写体によるコントラスト信号を除去することができず、一方、マスク幅が広すぎると、実際にコントラストがある被写体を検出することができない問題があった。すなわち、閾値のレベルを適切に設定することが非常に困難であった。
【００１２】
したがって、この発明の目的は、高輝度被写体によるコントラスト信号の除去するための閾値レベルの設定の困難なことを解消した撮像方法および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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、この発明は、フォーカスレンズを通じて被写体を撮像し、該被写体光を電気的信号に変換する撮像ステップと、
撮像ステップで得られた輝度信号中の中高域成分に基づいて第１のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出ステップと、
第１のフォーカス制御用信号の高輝度部分を除去した第２のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出ステップと、
第１のフォーカス制御用信号からフォーカスレンズの位置に応じて第１の評価値を生成する評価信号生成ステップと、
第２のフォーカス制御用信号からフォーカスレンズの位置に応じて第２の評価値を生成する評価信号生成ステップと、
レンズ位置がほぼ同一の位置における第１の評価値と第２の評価値との差を検出し、検出された差が大きい場合に、第１の評価値を合焦位置の候補から除外する比較ステップと、
比較ステップの処理がなされた上記第１の評価値と、比較ステップの処理がなされない第１の評価値の両方を使用してフォーカスレンズの位置を制御するステップと
からなる撮像方法である。
【００１４】
この発明、フォーカスレンズを通じて被写体を撮像し、該被写体光を電気的信号に変換する撮像手段と、
撮像手段で得られた輝度信号中の中高域成分に基づいて第１のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出手段と、
第１のフォーカス制御用信号の高輝度部分を除去した第２のフォーカス制御用信号を抽出する信号抽出手段と、
第１のフォーカス制御用信号からフォーカスレンズの位置に応じて第１の評価値を生成する評価信号生成手段と、
第２のフォーカス制御用信号からフォーカスレンズの位置に応じて第２の評価値を生成する評価信号生成手段と、
レンズ位置がほぼ同一の位置における第１の評価値と第２の評価値との差を検出し、検出された差が大きい場合に、第１の評価値を合焦位置の候補から除外する比較手段と、
比較手段の処理がなされた第１の評価値に基づいてフォーカスレンズの位置を制御する手段と
からなる撮像装置である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、高輝度被写体によるピントボケを防止することができる。この発明では、高輝度を除去するための設定幅を小さくし、全ての高輝度被写体によるコントラスト信号を除去できなくても、高輝度被写体による偽のピークを検出し、正しく合焦することができる。この発明では、設定幅を小さくすることによって回路規模を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の一実施の形態による撮像装置について図面を参照しながら説明する。一実施の形態の全体の構成が図１に示されている。図１において、参照符号１は、フォーカスレンズ群を示す。フォーカスレンズ群１を通過した被写体光がＣＣＤ（Charge Coupled Device)、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等の素子を利用した
撮像素子２に入射され、撮像素子２から被写体光に応じた撮像信号が得られる。なお  撮像装置の一例は、ディジタルカメラであるが、ＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、
携帯電話機等であっても良く、また、動画を撮影する装置であっても良い。
【００１７】
撮像素子２からの撮像信号がＡＧＣ（Automatic Gain Control)３に供給され、ＡＧＣ
３において、レベルが制御された撮像信号がＡ／Ｄコンバータ４に供給され、アナログ撮像信号からディジタル撮像信号へ変換される。Ａ／Ｄコンバータ４からのディジタル撮像信号がディジタル画像処理部５およびオプティカルディテクタ８に供給される。
【００１８】
ディジタル画像処理部５において撮像信号が処理される。ディジタル画像処理部５の出力信号がメモリカード等の記録メディア６に記録されると共に、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display)等の画像表示部７に表示される。オプティカルディテクタ８によってオートフ
ォーカス制御のためのＡＦ(Auto Focus)用信号であるコントラスト信号が生成される。オプティカルディテクタ８では、コントラスト信号以外に、自動露光用の信号およびオートホワイトバランス用の信号が生成される。
【００１９】
オプティカルディテクタ８で生成されたコントラスト信号がシステムコントローラ９に供給される。システムコントローラ９は、例えばマイクロコンピュータからなり、撮像装置全体を制御すると共に、オプティカルディテクタ８から供給されるコントラスト信号から高輝度部分を除去する幅を設定し、高輝度部分除去後のコントラスト信号を形成し、高輝度部分除去後のコントラスト信号から求めた評価値と、高輝度部分を除去しないコントラスト信号から求めた評価値との両方を使用して合焦位置を計算する。合焦位置が得られるように、システムコントローラ９がモータ駆動信号を生成し、生成したモータ駆動信号をモータ駆動回路１０に対して出力する。モータ駆動回路１０によってフォーカスレンズ群１が合焦位置となるように制御される。
【００２０】
図２は、オプティカルディテクタ８内部のコントラスト信号抽出部分の構成を示す。ディジタル画像信号が輝度信号生成回路８１に供給され、輝度信号が生成される。生成された輝度信号が抽出手段としてのフィルタ演算回路８２および高輝度判定手段としての高輝度カウンタ８４に供給される。フィルタ演算回路８２は、輝度信号中の中高域成分を抽出し、中高域成分に対応するコントラスト信号をそのまま出力すると共に、コントラスト信号を高輝度除去回路８３に供給する。高輝度除去回路８３から高輝度周辺部分が除去された高輝度除去後のコントラスト信号が得られる。これらのコントラスト信号がシステムコントローラ９に供給され、フォーカス制御のための評価値の生成に使用される。
【００２１】
高輝度カウンタ８４は、画像信号の各画素レベルを閾値と比較し、例えば閾値以上の画素を高輝度と判定し，高輝度除去用信号を発生する。高輝度除去用信号が高輝度除去回路８３に供給され、高輝度周辺部分を除去するのに使用される。また、高輝度カウンタ８４のカウント値がシステムコントローラ９に供給される。
【００２２】
なお、図２に示すオプティカルディテクタ８の構成要素である輝度信号生成回路８１、フィルタ演算回路８２、高輝度除去回路８３および高輝度カウンタ８に対しては、システムコントローラ９から制御信号が供給される。この制御信号によって、例えば１枚の画像中の所定の部分例えば中央付近の枠の画像に注目して評価値を生成したり、複数の評価枠の画像に注目して評価値を生成する場合の枠の切り換え制御が可能である。評価値は、設定された枠毎に求められる。
【００２３】
ここで、高輝度除去前のコントラスト信号から生成された評価値ＳＣおよび高輝度除去後のコントラスト信号から生成された評価値ＳＲについて図３を参照して説明する。ここで、評価値は、各枠のコントラスト信号の水平方向のピーク値、各枠の水平方向のピーク値を垂直方向に積分した値等である。
【００２４】
図３Ａは、高輝度除去前のコントラスト信号から生成された評価値ＳＣのフォーカスレンズ群１のレンズ位置の変化に対するレベル変化の一例を示す。評価値ＳＣの例えば位置Ａ，Ｂ，Ｄにレベルのピークが発生している。位置Ｄのピークは、高輝度被写体例えば輝点が存在し、ボケた輝点で発生する偽のピークである。このような評価値ＳＣによってフォーカス制御を行うと、レンズの合焦位置がＤに制御され、ボケた高輝度被写体に合焦してしまう問題が生じる。
【００２５】
高輝度除去回路８３によって高輝度部分を除去したコントラスト信号から生成された評価値の一例ＳＲａおよび他の例ＳＲｂを図３Ｂおよび図３Ｃにそれぞれ示す。評価値ＳＲａの場合では、高輝度部分を除去するための設定幅が不適切のために、高輝度部分を除去しきれず、偽のピークの一部が残っている。評価値ＳＲｂの場合では、設定幅が適切のために、高輝度部分が除去され、偽のピークが除去されている。ここで、評価値ＳＲａの場合には、高輝度部分を除去しきれなかったために、位置Ｃおよび位置Ｅに新たにピークが発生する。その結果、評価値ＳＲａを使用すると、位置Ｃまたは位置Ｅを合焦位置として誤って検出するおそれがあるが、この発明の一実施の形態では、評価値ＳＣを使用してフォーカス制御を行うために、かかる問題は生じない。評価値ＳＣの場合には、ピークは、位置Ａ，Ｂ，Ｄにのみ存在している。
【００２６】
この発明の一実施の形態では、設定幅が不適切なために、高輝度によるピークを全て除去しきれない場合でも、図２に示すオプティカルディテクタ８の構成で、以下に述べる処理によって正しい位置に合焦することができる。なお、図４、図５および図６にそれぞれ示す処理は、システムコントローラ９によってなされるものである。
【００２７】
図４は、この発明の一実施の形態の処理の全体を示す。最初のステップＳ１において、高輝度除去していない評価値ＳＣをＡＦ用処理に使用する評価値として設定する。次のステップＳ２において、高輝度除去した評価値ＳＲと高輝度除去していない評価値ＳＣとの比較処理がなされる。比較処理は、評価値の各サンプリング位置における値同士の比較である。
【００２８】
図３における評価値ＳＲａおよびＳＲｂの場合では、たとえ除去のための設定幅が狭すぎても、位置Ｄにおける偽のピークが高輝度部分除去処理によって元のレベルに比して大幅に小さい値とされている。したがって、比較の結果は、大きな値となる。このことをもって評価値ＳＣにおける位置Ｄのピークを偽のものと判定し、合焦位置の候補から除外する。そして、ステップＳ３において、評価値ＳＣを基準に評価値ＳＲとＳＣの比較結果をも使用して最終的なＡＦ処理がなされる。ステップＳ３のＡＦ処理は、例えば評価値ＳＣのピーク位置から評価値ＳＲａとの差分が一定以上である位置を除いたピーク位置、この例では、Ｂのレンズ位置を合焦位置とする処理である。
【００２９】
図５は、ステップＳ２の処理をより詳細に説明するものである。ステップＳ１１において、画面全体が暗いか否かが判定される。画面全体が暗くない場合には、ステップＳ１３において、画面全体が非常に明るいか否かかが判定される。画面全体が非常に明るいか、暗くないと、この発明の処理が不要であるので、処理が終了する。画面全体が非常に明るいまたは暗いと判定されると、ステップＳ１２において、高輝度判定処理がなされる。高輝度判定処理は、後述するように、非常に明るい画面全体または暗い画面全体の中に輝点のような高輝度部分があるか否かを判定する処理である。
【００３０】
ステップＳ１２において、高輝度部分があると判定されると、高輝度判定フラグＦＬがＯＮ（"1"）とされ、高輝度部分がないと判定されると、高輝度判定フラグＦＬがＯＦＦ
（"0"）とされる。ステップＳ１４では、高輝度判定フラグＦＬの値から高輝度部分があ
ると判定されたか否かが判定される。高輝度部分がないと判定された場合には、この発明の処理が不要であるので、処理が終了する。
【００３１】
ステップＳ１５において、高輝度マスクありと高輝度マスクなしの比が所定値以上あるか否かが判定される。比は、高輝度マスクありと高輝度マスクなしの差から求めることができる。高輝度マスクありと、高輝度マスクなしの差が所定値以上でない場合には、処理終了するこの差が所定値以上の場合には、ステップＳ１６において、そのフォーカス位置を合焦位置としない処理がなされる。以上で、ステップＳ２の処理終了する。
【００３２】
図６は、図５に示す処理における高輝度部分（例えば輝点）があるか否かを判定する高輝度判定処理Ｓ１２の一例を示す。判定に際して、画像信号と比較される閾値ＡおよびＢが設定される。閾値Ａは、閾値Ｂに比して明るい側に設定された値である。閾値Ａを超える値を有する画素をカウントした値を高輝度カウント値ＫＡとする。閾値Ｂを超える値を有する画素をカウントした値を高輝度カウント値ＫＢとする。また、これらのカウント値ＫＡおよびＫＢの比をＣとする。すなわち、Ｃ＝ＫＡ／ＫＢである。
【００３３】
ステップＳ２１において、比Ｃが設定された閾値ＴＨＲ ＫＫ以上か否かが判定される。Ｃ≧ＴＨＲ ＫＫの場合には、高輝度判定フラグＦＬがＯＮ（"1"）とされる。 一方、Ｃ＜ＴＨＲ ＫＫの場合には、高輝度判定フラグＦＬがＯＦＦ（"0"）とされる。例えば
高輝度被写体の場合では、高輝度の画素が多いために、カウント値ＫＡおよびＫＢが共に大きくなり、高輝度と判定される。これに対して高輝度でない被写体では、カウント値ＫＡが少なく、カウント値ＫＢが多くなるために、比ＣがＴＨＲ ＫＫより小となるために、高輝度被写体と判定されない。
【００３４】
上述したように、この発明の一実施の形態では、図３Ａに示す評価値ＳＣと図３Ｂに示す評価値ＳＲａとを使用して、レンズ位置変化範囲内の各サンプリング位置において、二つの評価値の差を求め、この差が所定の閾値以上となる評価値ＳＣ中のサンプリング位置Ｄの評価値は、合焦位置の候補から除外するので、この位置に誤ってフォーカスレンズの位置が制御されることを防止できる。
【００３５】
以上、この発明の一実施の形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施の形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施の形態の全体の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の一実施の形態におけるオプティカルディテクタの一例のブロック図である。
【図３】この発明の一実施の形態の説明に用いる評価値の例を示す略線図である。
【図４】この発明の一実施の形態の処理の全体的な流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】この発明の一実施の形態の処理において偽のピークに合焦することを防止するための処理を説明するためのフローチャートである。
【図６】この発明の一実施の形態の処理において高輝度被写体の有無を判定するための処理を説明するためのフローチャートである。
【図７】従来のフォーカス制御を説明するための略線図である。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・フォーカスレンズ群
２・・・撮像素子
８・・・オプティカルディテクタ
９・・・システムコントローラ
８１・・・輝度信号生成回路
８２・・・フィルタ演算回路
８３・・・高輝度除去回路
【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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