(57)【要約】【課題】ＡＦ評価領域内の光源の影響を受けた合焦評価値を、正確な合焦位置を算出可能な合焦評価値に補正することができ、しかも、補正後の合焦評価値が想定値を超えるのを回避することができる撮像装置を実現する。【解決手段】撮像素子１０２および撮影レンズ１０１を有し、撮像素子からの画像データから得られる輝度評価値およびＡＦ評価値に基づいて撮影レンズの位置を合焦位置に合わせる撮像装置１００において、ＡＦ評価値を輝度評価値に基づいて補正するＡＦ評価値補正手段１１７ｂを備え、このＡＦ評価値補正手段１１７ｂでは、画像データを取得するときの撮影レンズの位置（探索位置）を変化させる探索範囲Ｒｓ内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、探索範囲Ｒｓ内の個々の探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により探索位置でのＡＦ評価値を除算してＡＦ評価値を補正する。【選択図】図１
2013210563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の撮像により画像データを生成する撮像素子と、該被写体の像を結像させる撮像レンズとを有し、該画像データに基づいて該撮像レンズが合焦位置に移動するよう構成した撮像装置であって、
該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから、該撮像素子の撮像面における合焦評価領域内のコントラストを示すコントラスト評価値を合焦評価値として検出する合焦評価値検出手段と、
該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから該合焦評価領域内の輝度を示す輝度評価値を検出する輝度評価値検出手段と、
該合焦評価値を該輝度評価値に基づいて補正する合焦評価値補正手段と、
該補正した合焦評価値に基づいて該合焦位置を算出する合焦位置算出手段と
を備え、
該合焦評価値補正手段は、該探索範囲内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、該探索範囲内での撮像レンズの位置である探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により該探索位置での合焦評価値を除算する演算処理により該合焦評価値を補正する、撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記合焦評価補正手段は、前記合焦評価値検出手段により得られた合焦評価値の、前記光源の影響による前記合焦位置での極小値と該合焦位置の近傍での極大値とを有する特性が、該合焦位置でのみ極大値を持つ特性に変換されるよう、該合焦評価値を補正する、撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、
前記輝度評価値に基づいて前記合焦評価領域内に光源が存在するか否かを判定する光源有無判定手段を備え、
前記合焦評価値補正手段は、該光源有無判定手段が該合焦評価領域内に光源が存在すると判定したときのみ、該合焦評価値を該輝度評価値に基づいて補正するよう構成されている、撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載の撮像装置において、
前記光源有無判定手段は、
前記探索範囲の至近側探索位置における輝度評価値の平均値と、該探索範囲の無限遠側探索位置における輝度評価値の平均値との比較結果に基づいて、前記光源の有無を判定する、撮像装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子から画像データとして出力される画像信号に対する信号処理を行う信号処理回路を備え、
前記撮像素子を構成する各画素は、赤色成分の画像信号を出力する赤色画素、緑色成分の画像信号を出力する緑色画素、および青色成分の画像信号を出力する青色画素のいずれかであり、
該信号処理回路は、該赤色画素に対する緑色成分および青色成分を補間し、該緑色画素に対する青色成分および赤色成分を補間し、該青色画素に対する赤色成分および緑色成分を補間する補間回路を有する、撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記補間回路から画像データとして出力されるＲＧＢ信号を輝度信号および色差信号に変換する輝度色差生成部を有している、撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記合焦評価値検出手段は、
前記合焦評価値を前記輝度信号あるいは前記ＲＧＢ信号のＧ信号における前記合焦評価領域内の高周波成分あるいはエッジ成分から検出する、撮像装置。
【請求項８】
請求項６に記載の撮像装置において、
前記輝度評価値検出手段は、
前記輝度評価値を前記輝度信号における前記合焦評価領域内の輝度値から検出する、撮像装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサである、撮像装置。
【請求項１０】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置である電子情報機器。
【請求項１１】
被写体の撮像により画像データを生成する撮像素子の撮像面に該被写体の像が結像するよう撮像レンズの位置を合焦位置に調整する自動焦点調節方法であって、
該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから、該撮像素子の撮像面における合焦評価領域内のコントラストを示すコントラスト評価値を合焦評価値として検出するステップと、
該撮像レンズの位置を該探索範囲内で変えて取得した画像データから、該合焦評価領域内の輝度を示す輝度評価値を検出するステップと、
該探索範囲内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、該探索領域での撮像レンズの位置である探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により該探索位置での合焦評価値を除算する演算処理により該合焦評価値を補正するステップと、
該補正した合焦評価値に基づいて該合焦位置を算出するステップと
を含む、自動焦点調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及び自動焦点調節方法に関し、特に、撮像領域の合焦評価領域（ＡＦ評価領域）内に蛍光灯や夜景撮影時における点光源のような光源が存在しても正確な合焦位置の検出が可能な撮像装置及び自動焦点調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の撮像装置（カメラ）では自動焦点合わせ機能（オートフォーカス機能）が欠かせないものとなっており、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子を搭載した撮像装置で用いられている自動焦点検出方式（ＡＦ方式）として、従来からコントラストＡＦ方式が使用されている。このコントラストＡＦ方式は、撮像素子により生成された画像データより、撮像素子の撮像面（撮像領域）における合焦評価領域（ＡＦエリア）内のコントラストに相当するＡＦ評価値を検出し、このＡＦ評価値が最大となるように、撮像装置における光学系の焦点位置、つまり撮影レンズの位置を制御する方式である。
【０００３】
以下、従来のコントラストＡＦ方式について説明する。
【０００４】
図８は、従来のコントラストＡＦ方式をフローチャートにより説明する図である。
【０００５】
コントラストＡＦ方式による撮影レンズの位置制御では、まず、撮影レンズの移動方向を判定する（ステップＳ２０１）。
【０００６】
このステップＳ２０１では、撮像素子により生成された画像データより、ＡＦエリア内のコントラストに相当するＡＦ評価値を検出する。続いて、撮影レンズを所定量だけ予め決められた方向に移動した状態で生成された画像データよりＡＦ評価値を求める。この２つのＡＦ評価値を比較し、ＡＦ評価値が大きくなる方向を撮影レンズの移動方向とする。
【０００７】
このようにして撮影レンズの移動方向が決まると、続いて、ＡＦ評価値のピーク位置を算出する（ステップＳ２０２）。
【０００８】
このステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で決定した移動方向に撮影レンズを所定量ずつ移動させるたびに、現在位置でのＡＦ評価値を直前位置でのＡＦ評価値と比較し、撮影レンズがＡＦ評価値のピーク位置を通り過ぎたか否かを判定する。すなわち、現在位置でのＡＦ評価値が直前位置でのＡＦ評価値よりも小さくなったときは、撮影レンズがＡＦ評価値のピーク位置を通りすぎたと判断し、ＡＦ評価値のピーク位置を補間法等により算出する。
【０００９】
このようにＡＦ評価値のピーク位置が算出されると、この算出されたピーク位置に撮影レンズが移動するよう撮影レンズを駆動する（ステップＳ２０３）。
【００１０】
つまり、このステップＳ２０３では、ステップＳ２０２において補間法等により算出したＡＦ評価値のピーク位置に撮影レンズを戻す。これによって、撮影レンズを合焦位置に到達させることができる。
【００１１】
このように、コントラストＡＦ方式によって撮影レンズの位置を合焦位置に合わせることができる。
【００１２】
ところが、この従来のコントラストＡＦ方式によって合焦検出を行うと、ＡＦエリア内に蛍光灯や点光源等の光源が存在する場合には、正確な合焦位置が算出できず、被写体にピントが合わないおそれがあり、以下、このようなＡＦエリア内での光源の存在によりピントが合わない場合について具体的に説明する。
【００１３】
図１０（ａ）は、ＡＦエリア内に光源が存在する場合における、撮影レンズの位置に対する輝度評価値（ＡＥ評価値）およびＡＦ評価値の変化を示している。
【００１４】
ＡＦエリア内に蛍光灯や点光源等の光源が存在する場合、合焦位置Ｐ１においてはＡＦエリア内での光源の面積が最小となり、この時のＡＦ評価値が極小値となる。撮影レンズを合焦位置Ｐ１から移動させていくと、光源の面積は光源がぼやけて次第に大きくなり、ＡＦ評価値も大きくなる。そして、レンズ位置Ｐ２においてＡＦ評価値は極大値となる。このレンズ位置Ｐ２から更に撮影レンズを合焦位置Ｐ１から遠ざかるよう移動させると、光源はますますぼやけ、ＡＦ評価値は小さな値となる。
【００１５】
このようにＡＦエリア内に光源が存在する場合には、ＡＦ評価値が極小値となる真の合焦位置Ｐ１の近くのレンズ位置Ｐ２でＡＦ評価値が極大となり、このレンズ位置Ｐ２を誤って合焦位置と判定してしまうおそれがある。
【００１６】
特許文献１には、このような不具合を解消する方法として、輝度評価値を用いてＡＦ評価値を補正する方法が開示されており、この補正方法は、夜景撮影時における点光源のような被写体に対する正確な合焦位置の検出を可能とするため、ＡＦ探索時に、各探索位置でＡＦ評価値と輝度評価値を取得し、輝度評価値でＡＦ評価値を補正するというものであり、以下具体的に説明する。
【００１７】
図９〜図１２は、この特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法を説明する図であり、図９はこの補正方法を用いたカメラの構成を示している。
【００１８】
図９に示すカメラ２００は、撮像素子３および撮影レンズ１を有するとともに、撮像素子３から出力された画像信号に対する増幅、ＡＤ変換などの信号処理を行って画像データを出力する撮像信号処理回路５を有している。このカメラ２００は、撮影レンズ１が撮像素子３の光軸上を移動するよう撮影レンズ１を駆動するレンズ駆動モータ１３と、このレンズ駆動モータ１３を駆動制御するモータードライブ回路１５とを有している。また、カメラ２００は、撮像信号処理回路５から出力される画像データに基づいてＡＥ評価値（輝度評価値）を算出するＡＥ評価値算出回路７、および画像データに基づいてＡＦ評価値（コントラスト評価値）を算出するＡＦ評価値算出回路９を有している。さらに、カメラ２００は、画像データ、算出したＡＦ評価値、算出したＡＥ評価値を受けるとともに、操作部２１からの操作信号を受ける制御部１１と、該制御部１１との間でデータの受け渡しを行うメモリ１７と、制御部１１からの画像データに基づいて画像処理を行う画像処理回路１９とを有している。
【００１９】
ここで、制御部１１は、ＡＦ評価値（コントラスト評価値）をＡＥ評価値（輝度評価値）により補正し、補正したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を求める機能を有し、撮影レンズが合焦位置に移動するようモータードライブ回路１５によりレンズ駆動モータ１３を駆動制御する構成となっている。
【００２０】
ところで、図１０（ａ）は上記のとおり、ＡＦエリア内に点光源が含まれる場合の、撮影レンズの位置に対するコントラスト評価値（ＡＦ評価値）の変化を曲線（ＡＦ評価値カーブ）Ｌ１により示し、また、この場合の撮影レンズの位置に対する輝度評価値（ＡＥ評価値）の変化を曲線Ｌ２により示している。ここで、曲線Ｌ１は補正処理を行う前のＡＦ評価値の変化を示すカーブを描いており、真の合焦位置Ｐ１ではＡＦ評価値は極小となっており、真の合焦位置Ｐ１の近傍位置Ｐ２でＡＦ評価値は極大となっている。
【００２１】
そして、特許文献１に開示のカメラ２００では、ＡＦ評価値（曲線Ｌ１）をＡＥ評価値（曲線Ｌ２）により補正することにより、図１０（ｂ）に示すような補正ＡＦ評価値（曲線Ｌ３）を求め、この補正ＡＦ評価値（曲線Ｌ３）を用いて撮影レンズの位置を合焦位置に合わせるようにしている。このような構成のカメラ２００では、この補正ＡＦ評価値（曲線Ｌ３）が、真の合焦位置Ｐ１において極大となることから、正しく合焦位置を求めることができる。
【００２２】
以下、このカメラ２００での自動焦点調節動作について詳しく説明する。
【００２３】
図１１は、カメラ制御処理のうち、レリーズ釦の半押しがなされた際に行うコントラストＡＦによる自動焦点調節の動作を示している。
【００２４】
まず、制御部１１では、１ｓｔレリーズ押下げがなされたか否かの判定を行う（ステップＳ１）。
【００２５】
ステップＳ１における判定の結果、１ｓｔレリーズ押下げがなされた場合には、レンズスキャン駆動が開始する（ステップＳ３）。ここでは、制御部１１は、モータードライブ回路１５に対してレンズ駆動モータ１３の駆動制御によりこのレンズ駆動モータ１３が撮影レンズ１を所定の方向（至近端側または無限遠側）に移動させるように指示する。
【００２６】
レンズスキャン駆動が開始すると、ＡＥ評価値の取得が行われる（ステップＳ５）。ここでは、撮像素子３から出力される画像信号に基づく画像データを用いて、ＡＥ評価値算出回路７がＡＥ評価値を算出する。続いて、ＡＦ評価値の取得が行われる（ステップＳ７）。ここでは、画像データを用いて、ＡＦ評価値算出回路９がＡＦ評価値を算出する。ＡＥ評価値とＡＦ評価値は、撮影レンズ１が同一の位置にあるところで取得した画像データを用いて算出される。
【００２７】
ＡＥ評価値とＡＦ評価値が取得されると、次に、これらの評価値を用いて、制御部１１は、ＡＦ評価値の補正により補正ＡＦ評価値を算出するＡＦ評価値補正処理を行う（ステップＳ９）。なお、ＡＦ評価補正処理については、以下で図１２に示すフローチャートを用いて詳述する。
【００２８】
ＡＦ評価値補正処理を行った後、制御部１１は、撮影レンズを至近端側または無限遠側のいずれの方向に移動させるかの方向判定が完了したか否かの判定を行う（ステップＳ１１）。ここでは、ＡＦ評価値が大きくなる撮影レンズの移動方向の判断が完了したか否かの判定を行う。
【００２９】
ステップＳ１１における判定の結果、方向判断が完了していなかった場合には、制御部１１は、方向判断処理を行う（ステップＳ１３）。ここでは、撮影レンズ１を所定の方向に移動させた際に、前回と今回の補正ＡＦ評価値を比較し、補正ＡＦ評価値が大きくなっていれば、その方向を移動方向と決定する。一方、補正ＡＦ評価値が小さくなっていれば、前回と逆方向に撮影レンズ１を移動させ、補正ＡＦ評価値が大きくなっているか否かに応じて移動方向を決定する。
【００３０】
ステップＳ１１における判定の結果、方向判断が完了していれば、次に、制御部１１は、ピーク検出処理を行う（ステップＳ１５）。ここでは、ステップＳ１３において決定した撮影レンズ１の移動方向に向けて撮影レンズ１を移動させながら、ステップＳ９において求めた補正ＡＦ評価値のピークを検出する。ピークは補正ＡＦ評価値が増加から減少に切り換わることを検出することにより探すことができる。
【００３１】
ステップＳ１３における方向判断処理またはステップＳ１５におけるピーク検出処理を行った後、制御部１１は、ピーク検出完了か否かを判定する（ステップＳ１７）。ここではステップＳ１５におけるピーク検出処理によって、補正ＡＦ評価値がピークを検出したかの結果に基づいて判定する。
【００３２】
ステップＳ１７における判定の結果、ピークを検出していなかった場合には、ステップＳ５に戻り、撮影レンズ１を移動させて補正ＡＦ評価値を用いてピークを検出するまで、このループを繰り返す。
【００３３】
一方、ステップＳ１７における判定の結果、ピークを検出した場合には、次に、制御部１１は、ピーク位置にレンズを移動させる（ステップＳ１９）。ここでは、補正ＡＦ評価値がピークを超える前の撮影レンズ１の位置と、ピークを越えたときの撮影レンズ１の位置に基づいて補間法等によってピーク位置を求め、その位置に撮影レンズ１を移動させる。合焦位置に撮影レンズ１を移動させると、コントラストＡＦによる自動焦点調節の動作を終了する。
【００３４】
次に、ステップＳ９におけるＡＦ評価値補正処理のフローについて説明する。
【００３５】
図１２は、ＡＦ評価値補正処理をフローチャートにより示している。
【００３６】
ＡＦ評価値補正処理では、まず、被写体の輝度の測定Ｂｖがその基準Ｂｖよりも大きいか否かの判定を行う（ステップＳ３１）。夜景のように周囲が暗い場合に、点光源の被写体が存在すると、撮影レンズ１が偽合焦の位置に駆動されてしまうおそれがあることから、このステップでは、周囲が予め決められた明るさよりも明るいか否かを判定する。
【００３７】
ステップＳ３１における判定の結果、被写体の輝度の測定Ｂｖがその基準Ｂｖよりも大きくなかった場合、次に、ＡＦエリア内で顔が検出されているか否かの判定を行う（ステップＳ３３）。なお、ＡＦエリア中に点光源が含まれない、もしくはＡＦエリア中に点光源以外の他に優先する被写体が識別できればよいことから、顔に限定せず、顔以外の被写体も含めて判定するようにしてもよい。
【００３８】
ステップＳ３３における判定の結果、顔が検出されていなかった場合には、次に、設定ＩＳＯ感度が基準ＩＳＯ感度よりも高いか否かの判定を行う（ステップＳ３５）。なお、ＩＳＯ感度は撮像素子の感度を表わしており、数字が大きいほど感度が高い。このＩＳＯ感度が高い場合には、ＡＦ評価値のレベルが高くなるため、ステップＳ３５、Ｓ３７、Ｓ３９において設定ＩＳＯ感度に応じて、ＡＦ評価値の補正処理を変えるようにしている。
【００３９】
ステップＳ３５における判定の結果、設定ＩＳＯ感度が基準ＩＳＯ感度よりも高かった場合には、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈとして基準Ｔｈ１を設定する（ステップＳ３７）。一方、判定の結果、設定ＩＳＯ感度が基準ＩＳＯ感度よりも低かった場合には、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈとして基準Ｔｈ２を設定する（ステップＳ３９）。
【００４０】
ステップＳ３７およびＳ３９においてＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈを設定した後、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより大きいか否かの判定を行う（ステップＳ４１）。ここで、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇは、補正していないＡＦ評価値であって、ＡＦ評価値算出回路９から出力された値である。
【００４１】
ステップＳ４１における判定の結果、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより大きい場合には、ｎとして強調係数１を設定する（ステップＳ４３）。ここで、ｎはＡＦ評価値補正を行う際の強弱係数である。一方、判定の結果、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより小さい場合には、強弱係数ｎとして強調係数２を設定する（ステップＳ４５）。なお、強調係数１＞強調係数２の関係がある。
【００４２】
また、ステップＳ３１における判定の結果、被写体の輝度の測定Ｂｖがその基準Ｂｖよりも大きかった場合には、またはステップＳ３３における判定の結果、顔が検出された場合には、強弱係数ｎとして１を設定する（ステップＳ４７）。この強弱係数は、後続のステップＳ４９における式（１）におけるべき乗であり、ｎ＝１の場合にはＡＥ評価値に応じた比率そのものとなる。
【００４３】
ステップＳ４３、Ｓ４５、Ｓ４７において、強弱係数ｎを設定すると、次に、下記式（１）より補正後ＡＦ評価値ＡＦｖａｌを求める（ステップＳ４９）。
【００４４】
ＡＦｖａｌ  ＝  （ＡＥｖａｌＳｔｄ  ／  ＡＥｖａｌ）ｎ 
＊  ＡＦｖａｌＯｒｇ                    ・・・（１）
ここで、ＡＥｖａｌＳｔｄは基準ＡＥ評価値であり、ＡＥ評価値ＡＥｖａｌが取り得る値の範囲よりも大きな値を予め設定しておく。また、式（１）中の標記『＊』は乗算を示す。
【００４５】
また、ＡＥ評価値ＡＥｖａｌは、ＡＥ評価値算出回路７によって算出されたＡＥ評価値である。この（１）式によって補正したＡＦ評価値ＡＦｖａｌを演算すると、元のフローに戻る。
【００４６】
上述の（１）式において、（ＡＥｖａｌＳｔｄ  ／  ＡＥｖａｌ）は、ＡＥ評価値の減少に応じて値が増加する（ただし、ＡＥｖａｌＳｔｄ＞  ＡＥｖａｌ）。図９（ａ）に示すように、ＡＥ評価値（ＡＥｖａｌ）は、合焦位置Ｐ１において極小値となることから、（ＡＥｖａｌＳｔｄ  ／  ＡＥｖａｌ））は合焦位置Ｐ１において極大となる。したがって、（ＡＥｖａｌＳｔｄ  ／  ＡＥｖａｌ）を補正前ＡＦ評価値（ＡＦｖａｌＯｒｇ）に乗ずることにより、ＡＦ評価値の変化を、図９（ａ）のような極小部分を有するコントラストカーブが示すものから、図９（ｂ）のような凸状のコントラストカーブが示すものに補正することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２０１１−１７５１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
ところが、上述の特許文献１に開示の、カメラにおけるＡＦ評価値を輝度評価値により補正する方法では、基準輝度評価値として、輝度評価値が撮り得る値の範囲よりも大きな値を予め設定しておく必要がある。つまり、この特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法では、ＡＦ評価値の補正に用いる、輝度評価値が取り得る値の範囲よりも大きな値を予測することは困難であり、適切な値を設定できない可能性がある。
【００４９】
特にＡＦエリアが複数設定され、ＡＦエリア毎に輝度評価値のレベルが異なる場合を想定すると、適切な基準輝度評価を設定できない可能性が高くなる。
【００５０】
このような不具合を避けるために、基準輝度評価値に十分大きな値を設定すると、ＡＦ評価値に乗じられる値（（基準輝度評価値／輝度評価値）のｎ乗）が必要以上に大きくなり、補正ＡＦ評価値がオーバーフローする可能性があるという問題がある。
【００５１】
つまり、補正ＡＦ評価値は、決められたビット数のデジタル値で表されており、例えば８ビットで表されている場合に、この補正ＡＦ評価値が８ビットで表されるデジタル値の最大値を超えると、補正ＡＦ評価値がオーバーフローする。つまり、前後の補正ＡＦ評価値との大小関係が逆転し、正確な合焦位置を求めることができなくなる。
【００５２】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、撮像領域の合焦評価を行う合焦評価領域内に光源が存在する場合でも、光源の影響を受けた合焦評価値を、正確な合焦位置を算出可能な合焦評価値に補正することができ、しかも、補正後の合焦評価値が想定値を超えるのを回避することができる撮像装置及び自動焦点調節方法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】
【００５３】
本発明に係る撮像装置は、被写体の撮像により画像データを生成する撮像素子と、該被写体の像を結像させる撮像レンズとを有し、該画像データに基づいて該撮像レンズが合焦位置に移動するよう構成した撮像装置であって、該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから、該撮像素子の撮像面における合焦評価領域内のコントラストを示すコントラスト評価値を合焦評価値として検出する合焦評価値検出手段と、該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから該合焦評価領域内の輝度を示す輝度評価値を検出する輝度評価値検出手段と、該合焦評価値を該輝度評価値に基づいて補正する合焦評価値補正手段と、該補正した合焦評価値に基づいて該合焦位置を算出する合焦位置算出手段とを備え、該合焦評価値補正手段は、該探索範囲内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、該探索範囲内での撮像レンズの位置である探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により該探索位置での合焦評価値を除算する演算処理により該合焦評価値を補正するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００５４】
本発明は、上記撮像装置において、前記合焦評価補正手段は、前記合焦評価値検出手段により得られた合焦評価値の、前記光源の影響による前記合焦位置での極小値と該合焦位置の近傍での極大値とを有する特性が、該合焦位置でのみ極大値を持つ特性に変換されるよう、該合焦評価値を補正することが好ましい。
【００５５】
本発明は、上記撮像装置において、前記輝度評価値に基づいて前記合焦評価領域内に光源が存在するか否かを判定する光源有無判定手段を備え、前記合焦評価値補正手段は、該光源有無判定手段が該合焦評価領域内に光源が存在すると判定したときのみ、該合焦評価値を該輝度評価値に基づいて補正するよう構成されていることが好ましい。
【００５６】
本発明は、上記撮像装置において、前記光源有無判定手段は、前記探索範囲の至近側探索位置における輝度評価値の平均値と、該探索範囲の無限遠側探索位置における輝度評価値の平均値との比較結果に基づいて、前記光源の有無を判定することが好ましい。
【００５７】
本発明は、上記撮像装置において、前記撮像素子から画像データとして出力される画像信号に対する信号処理を行う信号処理回路を備え、前記撮像素子を構成する各画素は、赤色成分の画像信号を出力する赤色画素、緑色成分の画像信号を出力する緑色画素、および青色成分の画像信号を出力する青色画素のいずれかであり、該信号処理回路は、該赤色画素に対する緑色成分および青色成分を補間し、該緑色画素に対する青色成分および赤色成分を補間し、該青色画素に対する赤色成分および緑色成分を補間する補間回路を有することが好ましい。
【００５８】
本発明は、上記撮像装置において、前記補間回路から画像データとして出力されるＲＧＢ信号を輝度信号および色差信号に変換する輝度色差生成部を有していることが好ましい。
【００５９】
本発明は、上記撮像装置において、前記合焦評価値検出手段は、前記合焦評価値を前記輝度信号あるいは前記ＲＧＢ信号のＧ信号における前記合焦評価領域内の高周波成分あるいはエッジ成分から検出することが好ましい。
【００６０】
本発明は、上記撮像装置において、前記輝度評価値検出手段は、前記輝度評価値を前記輝度信号における前記合焦評価領域内の輝度値から検出することが好ましい。
【００６１】
本発明は、上記撮像装置において、前記撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。
【００６２】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る撮像装置であり、そのことにより上記目的が達成される。
【００６３】
本発明に係る自動焦点調整方法は、被写体の撮像により画像データを生成する撮像素子の撮像面に該被写体の像が結像するよう撮像レンズの位置を合焦位置に調整する自動焦点調節方法であって、該撮像レンズの位置を探索範囲内で変えて取得した画像データから、該撮像素子の撮像面における合焦評価領域内のコントラストを示すコントラスト評価値を合焦評価値として検出するステップと、該撮像レンズの位置を該探索範囲内で変えて取得した画像データから、該合焦評価領域内の輝度を示す輝度評価値を検出するステップと、該探索範囲内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、該探索領域での撮像レンズの位置である探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により該探索位置での合焦評価値を除算する演算処理により該合焦評価値を補正するステップと、該補正した合焦評価値に基づいて該合焦位置を算出するステップとを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００６４】
次に作用について説明する。
【００６５】
本発明においては、撮像素子および撮像レンズを有し、撮像素子からの画像データから得られる輝度に相当する輝度評価値およびコントラストに相当する合焦評価値に基づいて撮像レンズの位置を合焦位置に合わせる撮像装置において、合焦評価値を輝度評価値に基づいて補正する合焦評価値補正手段を備え、この合焦評価値補正手段では、画像データを取得するときの撮影レンズの位置（探索位置）を変化させる探索範囲内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、探索範囲内の個々の探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により探索位置での合焦評価値を除算する演算処理により合焦評価値を補正するので、撮像領域の合焦評価を行う合焦評価領域内に光源が存在する場合でも、光源の影響を受けた合焦評価値を、正確な合焦位置を算出可能な合焦評価値に補正することができ、しかも、補正合焦評価値が補正前の合焦評価値より大きくなることはなく、これにより、補正合焦評価値が想定値を超えるオーバーフローを防止することができる。
【００６６】
さらに、合焦評価値の補正に使用するパラメータには、合焦評価値を求める前に予め設定しておくものがないため、不適切なパラメータが使用されて不適切な補正が行われることもない。このため、この合焦評価値の補正方法を用いた撮像レンズの位置を合焦位置に合わせる合焦処理を、合焦評価領域が撮像領域内に複数ある場合でも容易に適用可能である。
【００６７】
また、本発明においては、輝度評価値に基づいて合焦評価領域内に光源が存在するか否かを判定する光源有無判定手段を備え、合焦評価値補正手段は、光源有無判定手段が合焦評価領域内に光源が存在すると判定したときのみ、合焦評価値を輝度評価値に基づいて補正するので、合焦評価領域内に光源が存在する場合のみ合焦評価値の補正が行われることとなり、合焦評価領域内に光源が存在しない場合に不要な補正が行われない。
【発明の効果】
【００６８】
以上のように、本発明によれば、撮像領域の合焦評価を行う合焦評価領域内に光源が存在する場合でも、光源の影響を受けた合焦評価値を、正確な合焦位置を算出可能な合焦評価値に補正することができ、しかも、補正後の合焦評価値が想定値を超えるのを回避することができる撮像装置及び自動焦点調節方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明するブロック図であり、図１（ａ）はこの撮像装置の全体構成を示し、図１（ｂ）は、撮像装置における撮像素子と撮影レンズとの位置関係を示し、図１（ｃ）はこの撮像装置を構成するシステムコントローラの構成を示している。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明する図であり、この撮像装置における合焦動作をフローチャートにより示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明する図であり、この撮像装置におけるＡＦ評価値補正処理の動作をフローチャートにより示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明する図であり、ＡＦ評価領域内に光源が存在する場合のＡＦ評価値の特性をグラフで示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明する図であり、ＡＦ評価領域内に光源が存在する場合の輝度評価値の特性をグラフで示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明する図であり、ＡＦ評価領域内に光源が存在する場合の補正したＡＦ評価値の特性をグラフで示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態２として、実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、従来のコントラストＡＦ方式をフローチャートにより説明する図である。
【図９】図９は、特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法を説明する図であり、この補正方法を用いたデジタルカメラの構成を示している。
【図１０】図１０は、特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法を説明する図であり、図１０（ａ）は、ＡＦエリア内に光源が存在する場合における、撮像レンズの位置に対する輝度評価値（ＡＥ評価値）およびＡＦ評価値の変化を示し、図１０（ｂ）は、ＡＦエリア内に光源が存在する場合における、撮像レンズの位置に対する輝度評価値（ＡＥ評価値）および補正したＡＦ評価値の変化を示している。
【図１１】図１１は、特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法を説明する図であり、カメラ制御処理における、レリーズ釦の半押しがなされた際に行うコントラストＡＦによる自動焦点調節の動作を示している。
【図１２】図１２は、特許文献１に開示のＡＦ評価値の補正方法を説明する図であり、ＡＦ評価値補正処理をフローチャートにより示している。
【発明を実施するための形態】
【００７０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００７１】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による撮像装置を説明するブロック図であり、図１（ａ）はこの撮像装置の全体構成を示し、図１（ｂ）は、撮像装置における撮像素子と撮影レンズとの位置関係を示している。
【００７２】
図１に示す撮像装置１００は、被写体の撮像により画像データを生成する撮像素子１０２と、該被写体の像を結像させる撮影レンズ（撮像レンズ）１０１とを有し、画像データに基づいて撮影レンズが合焦位置に移動するよう構成したデジタルカメラである。ここで、撮像素子１０２には、ＣＣＤイメージセンサあるいはＣＭＯＳイメージセンサなどの固体撮像素子が用いられている。この撮像素子１０２は、マトリクス状に配列された、画素を構成するフォトダイオード等の光電変換素子と、各フォトダイオード上に例えばベイヤー配列をなすよう配置されたカラーフィルタとを有している。従って、この撮像素子１０２を構成する各画素は、赤色成分の画像信号を出力する赤色画素、緑色成分の画像信号を出力する緑色画素、および青色成分の画像信号を出力する青色画素のいずれかであり、この撮像素子１０２からは、各画素で光電変換により得られたアナログ画素信号がＡＤ変換され、赤色成分、緑色成分および青色成分のデジタル画像データとして出力される。
【００７３】
また、撮影レンズ１０１はレンズ駆動モータ（図示せず）により撮像素子１０２の光軸Ｌ上で移動するようになっている。
【００７４】
このデジタルカメラ１００は、撮影レンズ１０１が撮像素子１０１の光軸Ｌ上で移動するようレンズ駆動モータを駆動するモータードライバ（レンズ駆動手段）１０３と、撮像素子１０２からのデジタル画像データを処理するとともに、該モータードライバ１０３に駆動制御信号を供給し、さらに撮像素子１０１に駆動制御信号を供給する信号処理回路１１０と、この信号処理回路１１０から出力された画像データを記録する記録メディア１０５と、画像表示を行う液晶表示パネル（ＬＣＤ）などの表示部１０７と、信号処理回路１１０から出力された表示データに基づいて表示部１１７を制御する表示制御部（ＬＣＤＣ）１０６と、操作者の操作に応じた操作信号を信号処理回路１１０に出力する操作部１０４とを有している。この操作部１０４は、電源ボタン、シャッター、各種入力キー等を備えており、ユーザがいずれかの操作を行うことにより、その操作に応じた操作信号を出力するものである。
【００７５】
ここで、この信号処理回路１１０は、撮像素子からデジタル画像データとして出力される各色成分の画像データを補間する補間部１１１を有している。この補間部１１１は、赤色画素に対する緑色成分および青色成分の信号を補間し、緑色画素に対する青色成分および赤色成分を補間し、青色画素に対する赤色成分および緑色成分を補間して、各画素に対応する３色の色成分を有するＲＧＢ信号を生成するものである。
【００７６】
また、信号処理回路１１０は、補間部１１１から画像データとして出力されるＲＧＢ信号に対してゲイン調整およびガンマ補正を施して、ＲＧＢ信号に対するホワイトバランスを調整するホワイトバランスガンマ補正部１１２と、このホワイトバランスガンマ補正部１１２から出力されたＲＧＢ信号を輝度信号および色差信号に変換する輝度・色差信号生成部１１３と、輝度・色差信号生成部１１３で得られた輝度信号および色差信号にＪＰＥＧ圧縮処理を施してＪＰＥＧ圧縮データを生成して記録メディア１０５に格納する画像圧縮処理部１１４と、輝度・色差信号生成部１１３で得られた輝度信号および色差信号を液晶表示パネル（ＬＣＤ）１０７で表示可能な形式の表示信号に変換して表示制御部（ＬＣＤＣ）１０６に出力するビデオエンコーダ１１５とを有している。
【００７７】
さらに、信号処理回路１１０は、輝度信号中の合焦評価領域の高周波成分またはエッジ成分よりコントラストに相当するＡＦ評価値を算出するとともに、輝度信号中の所定領域の輝度値よりこの輝度値に相当する輝度評価値を算出するＡＦ／輝度評価値演算回路１６と、操作部１０４からの操作信号、ＡＦ／輝度評価値演算回路１６からのＡＦ評価値および輝度評価値、ホワイトバランスガンマ補正部１１２からのＲＧＢ信号に基づいて、撮像素子１０２のシャッター速度の制御およびＡＦ制御などの各種制御を行うシステムコントローラ１１７とを有しており、このシステムコントローラ１１７は、カメラ全体の制御を行うものであり、プログラムに従って各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラムを格納するＲＯＭ、各処理過程のデータ等を格納するＲＡＭ等により構成される。
【００７８】
図１（ｃ）は、ＡＦ／輝度評価値演算回路１６およびシステムコントローラ１１７の構成を示している。
【００７９】
ＡＦ／輝度評価値演算回路１１６は、撮影レンズ１０１の位置を探索範囲Ｒｓ内で変えて取得した画像データから、撮像素子１０２の撮像面１０２ａにおける合焦評価領域（ＡＦ評価領域）１０２ｂ内のコントラストを示すコントラスト評価値をＡＦ評価値として検出するＡＦ評価値算出部（合焦評価値検出手段）１１６ａと、撮影レンズ１０２の位置を探索範囲Ｒｓ内で変えて取得した画像データから合焦評価領域内の輝度を示す輝度評価値を検出する輝度評価値算出部（輝度評価値検出手段）１１６ｂとを有している。ここで、ＡＦ評価値算出部（合焦評価値検出手段）１１６ａは、ＡＦ評価値を輝度信号における合焦評価領域（ＡＦ評価領域）１０２ｂ内の高周波成分あるいはエッジ成分から検出するものである。輝度評価値算出部１１６ｂは、輝度評価値を輝度信号における合焦評価領域（ＡＦ評価領域）１０２ｂ内の輝度値から検出するものである。なお、ＡＦ評価値算出部１１６ａは、ＡＦ評価値の検出に、上記輝度信号に代えてＲＧＢ信号の緑色成分（つまりＧ信号）を用いるものでもよく、例えば、ＡＦ評価値算出部１１６ａは、ホワイトバランスガンマ補正部１１２からのＲＧＢ信号のＧ信号における合焦評価領域１０２ｂ内の高周波成分あるいはエッジ成分からＡＦ評価値を検出するものでもよい。
【００８０】
また、システムコントローラ１１７は、ＡＦ評価値算出部１１６ａで算出されたＡＦ評価値（合焦評価値）および輝度評価値算出部１１６ｂで算出された輝度評価値を格納するメモリ１１７ｄと、輝度評価値に基づいてＡＦ評価領域内に光源が存在するか否かを判定する光源有無判定手段１１７ａと、ＡＦ評価値を輝度評価値に基づいて補正するＡＦ評価値補正手段（合焦評価値補正手段）１１７ｂと、補正したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を算出する合焦位置算出手段１１７ｃと、光源有無判定手段１１７ａ、ＡＦ評価値補正手段１１７ｂ、合焦位置算出手段１１７ｃ、ＡＦ／輝度評価値演算回路１１６、およびモータードライバ１０３を制御するとともに、これらの各手段とメモリ１１７ｄとの間でのデータの受け渡しを制御する制御部１１７ｅとを有しており、これらの各手段１１７ａ〜１１７ｃおよび制御部１１７ｅはＣＰＵの機能としてソフトウエアにより構築されている。
【００８１】
ここで、制御部１１７ｅは、モータードライバ（レンズ駆動手段）１０３を制御する機能（駆動制御手段）を有しており、この駆動制御手段は、レンズ駆動手段を制御して、撮影レンズの各探索位置での前記画像データが前記探索データとして得られるよう該撮影レンズをその探索範囲の一端から他端まで移動させる探索動作モードと、該レンズ駆動手段を制御して、該撮影レンズを、算出された前記合焦位置に移動させる合焦動作モードとで撮影レンズを駆動するものである。さらに、システムコントローラ１１７では、メモリ１１７ｅは、上述したＲＯＭおよびＲＡＭにより構成されている。また、ＡＦ評価補正手段１１７ｂは、光源有無判定手段１１７ａがＡＦ評価領域１０２ｂ内に光源の像が含まれていると判定したときのみ、ＡＦ評価値を輝度評価値に基づいて補正するよう構成されている。
【００８２】
また、ＡＦ評価補正手段１１７ｂは、探索範囲Ｒｓ内での輝度評価値の最小値である最小輝度評価値と、探索範囲Ｒｓ内での撮影レンズの位置である探索位置での輝度評価値との比である１以上の演算値により探索位置での合焦評価値（ＡＦ評価値）を除算する演算処理によりＡＦ評価値を補正するものであり、具体的には、ＡＦ評価補正手段１１７ｂは、ＡＦ評価値の、光源の影響による合焦位置での極小値とこの合焦位置の近傍での極大値とを有する特性が、合焦位置でのみ極大値を持つ特性に変換されるよう、ＡＦ評価値を補正するものである。
【００８３】
さらに、光源有無判定手段１１７ａは、探索範囲Ｒｓの至近側探索位置Ｐｎにおける輝度評価値の平均値と、探索範囲Ｒｓの無限遠側探索位置Ｐｆにおける輝度評価値の平均値との比較結果に基づいて、前記光源の有無を判定する構成となっている。
【００８４】
次に動作について説明する。
【００８５】
このようなデジタルカメラ１００では、撮像素子１０２は光電変換を行う複数の画素が２次元に配列された撮像面（撮像領域）１０２ａを有しており、被写体光が撮影レンズ１を通して撮像素子１０２の撮像面（撮像領域）１０２ａに入射されると、撮像面１０２ａに結像された光学像が電気信号に変換され、この電気信号は、撮像素子１０２にてノイズ成分の除去、ゲインの付加、ＡＤ変換などの信号処理を施されてデジタル画像データとして信号処理回路１１０に出力される。
【００８６】
撮像素子１０２から出力されたデジタル画像データは、各画素で生成される電気信号がＲＧＢいずれか１成分しか有していないため、信号処理回路１１０では、補間部１１１により他の成分の信号が補間されて、各画素に対応するＲＧＢ信号が生成される。
【００８７】
この補間部１１１で生成された各画素のＲＧＢ信号は、ホワイトバランス／ガンマ補正部１１２にてホワイトバランスを合わせるためのゲイン調整、ガンマ補正などの信号処理を施され、さらに、その後段の輝度・色差信号生成部１１３によりＲＧＢ信号から輝度・色差信号に変換される。また、輝度・色差信号生成部１１３では、輝度信号に対し輪郭強調等の処理が加えられる。
【００８８】
さらに、輝度・色差信号はビデオエンコーダ回路１１５により、液晶表示パネル（ＬＣＤ）１０７に表示可能な形式の表示信号に変換され、表示制御部（ＬＣＤＣ）１０６を介して液晶表示パネル１０７に供給され、液晶表示パネル１０７ではこの表示信号に基づいて画像表示が行われる。
【００８９】
また、静止画の撮影が行われた場合、輝度・色差信号は画像圧縮処理回路１１４でＪＰＥＧ圧縮処理により圧縮され、ＪＰＥＧ圧縮データとして記録メディア１０５に保存される。
【００９０】
そして、このデジタルカメラ１００はＡＦ機能を有しており、操作部１０４に対するシャッターボタンの半押し操作が行われると、この半押し操作を示す操作信号がシステムコントローラ１１７に入力され、これによりシステムコントローラ１１７の制御により自動焦点合わせ動作、つまり、モータードライバ１０３が駆動制御され、光軸Ｌの方向に沿った撮影レンズ１０１の進退動作により撮影レンズ１０１の位置を合焦位置に合わせるＡＦ動作が行われる。
【００９１】
ＡＦ動作時には、ＡＦ／輝度評価値演算回路１０６では、ＡＦ評価値算出部１１６ａが、輝度・色差信号生成部１１３で生成された輝度信号の、撮像領域１０２ａの一部であるＡＦ評価領域（合焦評価領域）１０２ｂでの高周波成分またはエッジ成分からＡＦ評価値を算出し、輝度評価値算出部１１６ｂが、輝度信号のＡＦ評価領域１０２ｂでの輝度値より輝度評価値を算出する。
【００９２】
そして、このようなＡＦ評価値および輝度評価値は、撮影レンズ１０１の位置を探索範囲Ｒｓ内で変えて取得されて、システムコントローラ１１７に出力され、システムコントローラ１１７では、これらのＡＦ評価値および輝度評価値が、探索範囲Ｒｓの無限遠側位置Ｐｆから至近側位置Ｐｎまでの所定の探索位置毎にメモリ１１７ｄに格納される。
【００９３】
システムコントローラ１１７では、光源有無判定手段１１７ａは、輝度評価値に基づいて合焦評価領域内に光源が存在するか否かを判定する。具体的には、光源有無判定手段１１７ａは、探索範囲Ｒｓの至近側探索位置Ｐｎにおける輝度評価値の平均値と、探索範囲Ｒｓの無限遠側探索位置Ｐｆにおける輝度評価値の平均値との比較結果に基づいて、ＡＦ評価領域１０２ｂでの光源の有無を判定する。ＡＦ評価値補正手段１１７ｂは、光源有無判定手段１１７ａがＡＦ評価領域内に光源が存在すると判定したときのみ、ＡＦ評価値を輝度評価値に基づいて補正する。合焦位置算出手段１１７ｃは、補正したＡＦ評価値に基づいて合焦位置を算出する。
【００９４】
制御部１１７ｅは、算出された合焦位置に基づいて、撮影レンズ１０１が合焦位置に移動するようモータードライバ１０３を駆動する。
【００９５】
以下、システムコントローラ１１７によるカメラ制御における、シャッターの半押し等によりＡＦ実行指示がなされた際に行う自動焦点調節の動作について詳細に説明する。
【００９６】
図２は、このカメラ制御における自動焦点調節の動作をフローチャートにより示している。
【００９７】
まず、システムコントローラ１１７では、制御部１１７ｅはＡＦ実行指示がなされたか否かの判定を行う（ステップＳ１０１）。
【００９８】
ステップＳ１０１における判定の結果、ＡＦ実行指示がなされた場合には、制御部１１７ｅは、探索動作が行われるよう各部を制御する（ステップＳ１０２）。このとき、例えば、撮影レンズ１０１を探索領域Ｒｓの無限遠側端Ｐｆから至近端側へ移動させて合焦位置の探索を行う。但し、合焦位置の探索時には、撮影レンズ１０１は至近側端Ｐｎから無限遠方向へ移動させて合焦位置の探索を行っても構わない。
【００９９】
探索の開始後、信号処理回路１１０では、輝度評価値を取得する動作が行われる（ステップＳ１０３）。このとき、ＡＦ／輝度評価値演算回路１１６では、輝度評価値算出部１１６ｂが、撮像素子１０２の出力である画像データから得られた輝度信号から、輝度評価値を算出する。続いて、ＡＦ評価値を取得する動作が行われる（ステップＳ１０４）。このとき、ＡＦ／輝度評価値演算回路１１６では、ＡＦ評価値算出部１１６ａが、輝度評価値と同様、撮像素子１０２の出力である画像データから得られた輝度信号からＡＦ評価値を算出する。これらの輝度評価値とＡＦ評価値とは、撮影レンズ１０１が同一の探索位置にあるところで取得した画像データを用いて算出され、システムコントローラ１１７のメモリ１１７ｄに格納される。
【０１００】
その後、システムコントローラ１１７の制御部１１７ｅは、撮影レンズ１０２が最後の探索位置に到達しているか否かの判定を行う（ステップＳ１０５）。
【０１０１】
ステップＳ１０５における判定の結果、撮影レンズ１０２が最後の探索位置に到達していない場合は、制御部１１７ｅは、撮影レンズが次の探索位置に移動するようモータードライバ１０３を制御し（ステップＳ１０６）、制御部１１７ｅの処理は、ステップＳ１０３の処理、つまりＡＦ／輝度評価値演算回路１１６に輝度評価値およびＡＦ評価値を取得させる処理に戻る。
【０１０２】
ステップＳ１０５における判定の結果、撮影レンズ１０２が最後の探索位置に到達している場合は、ＡＦ評価値補正手段１１７ｂを制御して、ＡＦ評価値を補正する処理を行わせる（ステップＳ１０７）。このＡＦ評価補正処理の詳細については、以下に詳述する。
【０１０３】
制御部１１７ｅは、ＡＦ評価値補正処理が行われた後、補正されたＡＦ評価値に基づいて合焦位置を判定する合焦判定処理を合焦位置算出手段１１７ｃに行わせる（ステップＳ１０８）。この合焦位置算出手段１１７ｃでは、ＡＦ評価値のレベルや変化率等に応じて合焦／非合焦の判定を行い、合焦位置があることが判定された場合は、ＡＦ評価値が最大となる探索位置とその前後の探索位置から補間法等により合焦位置を算出する。
【０１０４】
ステップＳ１０８で合焦位置が算出された場合、制御部１１７ｅは、撮影レンズ１０２が合焦位置に移動するようモータードライバ１０３を駆動して、自動焦点調節の動作を終了する。
【０１０５】
次に、ステップＳ１０７におけるＡＦ評価値補正処理について説明する。
【０１０６】
図３は、ＡＦ評価値補正処理をフローチャートにより示す図である。
【０１０７】
ＡＦ評価値補正処理のフローに入ると、まず、光源有無判定手段１１７ａが、システムコントローラ１１７のメモリ１１７ｄに格納された各探索位置での輝度評価値に基づいて、輝度変動率が輝度変動率閾値よりも大きいか否かの判定を行う（ステップＳ１１１）。
【０１０８】
ステップＳ１１１における判定の結果、輝度変動率が輝度変動率閾値よりも小さい場合、制御部１１７ｅは、ＡＦ評価領域内に光源が存在しないと判断して、ＡＦ評価値の補正を行わずにＡＦ評価値補正処理を終了する。
【０１０９】
ステップＳ１１１における判定の結果、輝度変動率が輝度変動率閾値よりも大きい場合、光源有無判定手段１１７ａは、至近側の探索位置Ｐｎにおける輝度評価値が、無限遠側の探索位置Ｐｆにおける輝度評価値より所定の割合以上大きいか否かの判定を行う（ステップＳ１１２）。
【０１１０】
これは、図５に示すように、ＡＦ評価領域内に光源が存在する場合、至近側の探索位置における輝度評価値が、無限遠側の探索位置における輝度評価値より大きくなる傾向があるためである。この際、至近端の探索位置における輝度評価値と無限遠端の探索位置における輝度評価値を比較してもよいし、至近側複数の探索位置における輝度評価値の平均値と、無限遠側複数の探索位置における輝度評価値の平均値を比較してもよい。なお、図５では、探索範囲内でのレンズ位置を１００〜１０００の相対値で示し、また輝度評価値を０〜６×１０６の相対値で示している。
【０１１１】
ステップＳ１１２における判定の結果、至近側の探索位置Ｐｎにおける輝度評価値が、無限遠側の探索位置Ｐｆにおける輝度評価値より所定の割合以上大きくない場合、光源有無判定手段１１７ａは、ＡＦ評価領域内に光源が存在しないと判断し、制御部１１７ｅは、この判定結果に基づいてＡＦ評価値の補正を行わずにＡＦ評価値補正処理を終了する。
【０１１２】
ステップＳ１１２における判定の結果、至近側の探索位置Ｐｎにおける輝度評価値が、無限遠側の探索位置Ｐｆにおける輝度評価値より所定の割合以上大きい場合、光源有無判定手段１１７ａは、探索範囲の両端以外で輝度評価値が最小となっているか否かを判定する（ステップＳ１１３）。これは、図５に示すように、ＡＦ評価領域内に光源が存在する場合、輝度評価値は無限遠端と至近端以外で極小となる傾向があるためである。
【０１１３】
ステップＳ１１３における判定の結果、輝度評価値が無限遠端か至近端のいずれかで最小となっている場合、光源有無判定手段１１７ａは、ＡＦ評価領域内に光源が存在しないと判断し、制御部１１７ｅは、この判定結果に基づいてＡＦ評価値の補正を行わずにＡＦ評価値補正処理を終了する。
【０１１４】
ステップＳ１１３における判定の結果、探索範囲の両端以外で輝度評価値が最小となっている場合、光源有無判定手段１１７ａは、ＡＦ評価領域内に光源が存在していると判断し、制御部１１７ｅは、この判定結果に基づいて、ＡＦ評価値補正手段１１７ｂにＡＦ評価値の補正処理を行わせる（ステップＳ１１４〜Ｓ１１７）。
【０１１５】
具体的には、制御部１１７ｅは、探索範囲における探索位置の対応する番号ｉを０に設定し（ステップＳ１１４）、その後、この探索位置での補正ＡＦ評価値を算出する（ステップＳ１１５）。その後、例えば、至近側端Ｐｎあるいは無限遠側端Ｐｆの探索位置から順に、各探索位置の補正ＡＦ評価値を算出する動作が行われる。
【０１１６】
具体的には、１つの探索位置におけるＡＦ評価値に対して、ＡＦ評価値補正手段１１７ｂが下記式（２）の演算を行い、補正ＡＦ評価値を算出する。
【０１１７】
補正ＡＦ評価値  ＝  ＡＦ評価値  ／  （輝度評価値  ／  最小輝度評価値）  （２）
ここで、輝度評価値は、補正対象のＡＦ評価値と同じ探索位置における輝度評価値で、最小輝度評価値は探索範囲Ｒｓの全探索位置における輝度評価値の最小値である。
【０１１８】
この式（２）では、ＡＦ評価値を１以上の値で除算するため、輝度評価値が最小となる探索位置では、補正ＡＦ評価値＝ＡＦ評価値となり、それ以外の探索位置では、補正ＡＦ評価値＜ＡＦ評価値となる。従って、すべての探索位置でのＡＦ評価値の補正が完了したときには、図４に示す探索範囲内でのＡＦ評価値をその特性カーブが、図６に示すように、凸状の特性カーブになるよう補正することができる。なお、図４および図６では、探索範囲内でのレンズ位置を１００〜１０００の相対値で示し、またＡＦ評価値を０〜１２×１０５の相対値で示している。
【０１１９】
その後探索位置の対応する番号ｉを１インクリメントし（ステップＳ１１６）、探索範囲Ｒｓにおける全探索位置のＡＦ評価値を補正したか否かを制御部１１７ｅが判定し、すべての全探索位置のＡＦ評価値の補正が完了していれば、ＡＦ評価値補正処理を終了し、すべての探索位置のＡＦ評価値の補正が完了していなければ、つまり、制御部１１７ｅはＡＦ評価値を補正すべき探索位置が残っていれば、次の探索位置でのＡＦ評価値の補正処理を行う。
【０１２０】
以上説明したように、本実施形態においては、ＡＦ探索終了後に、各探索位置におけるＡＦ評価値を、同一探索位置における輝度評価値に応じて補正することにより、補正ＡＦ評価値を算出し、この補正ＡＦ評価値に基づいて撮影レンズ１０２の合焦位置を算出するようにしているので、ＡＦ評価領域に蛍光灯や夜景撮影時における点光源等の光源が存在する場合に、適切な合焦位置を算出することができる。
【０１２１】
また、上記のＡＦ評価値の補正は、ＡＦ評価領域内に蛍光灯や夜景撮影時における点光源等の光源が存在するか否かを判定し、光源が存在する場合のみ行われるため、ＡＦ評価領域内に光源が存在しない場合に不要な補正が行われない。
【０１２２】
また、ＡＦ評価値補正に使用するパラメータに、ＡＦ開始前に予め設定しておくものがないため、不適切なパラメータが使用されて不適切な補正が行われることがない。このため、ＡＦ評価領域が複数ある場合でも、容易に適用可能である。
【０１２３】
また、ＡＦ評価値を１以上の値で除算することによりＡＦ評価値の補正を行うため、補正ＡＦ評価値のオーバーフローを防止することができる。
【０１２４】
本発明は、上記実施形態の撮像装置にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、ＡＦ評価領域内に光源が存在するか否かを判定する条件は、本明細書に記載されたものに限らず、条件を追加あるいは削除してもよい。
【０１２５】
なお、上記実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、コントラストＡＦによって自動焦点調節を行うことが可能な電子情報機器であれば、本発明を適用することができる。
【０１２６】
以下、上記実施形態１の撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器を本発明の実施形態２として簡単に説明する。
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２による電子情報機器を説明するブロック図であり、その概略構成例を示している。
【０１２７】
図７に示す本発明の実施形態２による電子情報機器９０は、本発明の実施形態１による撮像装置を、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０１２８】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、撮像装置及び自動焦点調節方法の分野において、撮像領域の合焦評価を行う合焦評価領域内に光源が存在する場合でも、光源の影響を受けた合焦評価値を、正確な合焦位置を算出可能な合焦評価値に補正することができ、しかも、補正後の合焦評価値が想定値を超えるのを回避することができる撮像装置及び自動焦点調節方法を実現することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０１  撮影レンズ
１０２  撮像素子
１０２ａ  撮像領域（撮像面）
１０２ｂ  ＡＦ評価領域（合焦評価領域）
１０３  モータードライバ
１０４  操作部
１０５  記録メディア
１０６  表示制御部（ＬＣＤＣ）
１０７  液晶表示パネル（ＬＣＤ）
１００  撮像装置（デジタルカメラ）
１１０  信号処理回路
１１１  補間部
１１２  ホワイトバランス／ガンマ補正部
１１３  輝度・色差信号生成部
１１４  画像圧縮処理部
１１５  ビデオエンコーダ
１１６  ＡＦ／輝度評価値演算回路
１１６ａ  ＡＦ評価値算出部
１１６ｂ  輝度評価値算出部
１１７  システムコントローラ
１１７ａ  光源有無判定手段
１１７ｂ  ＡＦ評価値補正手段
１１７ｃ  合焦位置算出手段
１１７ｄ  メモリ
１１７ｅ  制御部
Ｌ  光軸
Ｐｆ  無限遠側探索位置
Ｐｎ  至近側探索位置
Ｒｓ  探索範囲
【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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