(57)【要約】【課題】高輝度の点光源像である被写体においても、常に精度よく合焦位置を検出する。【解決手段】高輝度被写体判別部１１３は画像に所定の輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する。焦点検出評価部１１５は、画像から特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得て、第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求めるとともに、第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントしてその総和を閾値輝度ライン数積分値として、高輝度被写体が存在すると判別されると、ラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算して得られた高輝度被写体用評価値を高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる。【選択図】図３
2016126233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別手段と、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出手段と、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算手段と、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算手段と、
前記判別手段によって前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算手段と、
を有することを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記判別手段は前記画像に設定された焦点検出領域範囲に前記高輝度被写体が存在するか否かを判別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１の帯域信号および前記第２の帯域信号に対して所定の輝度閾値以下の成分を除去するクランプ処理を行う処理手段を備え、
前記第１の演算手段および前記第２の演算手段は、それぞれ前記クランプ処理後の第１の帯域信号および第２の帯域信号について前記ラインピーク積分評価値および前記閾値輝度ライン数積分値を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点検出装置。
【請求項４】
前記輝度閾値は前記画像に設定された焦点検出領域範囲における平均輝度に応じて決定され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】
前記抽出手段は、前記画像から前記低周波帯域を抽出する際、２次元フィルタとしてガウシアンフィルタを用い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】
前記抽出手段は、前記画像から前記低周波帯域を抽出する際、水平方向よりも垂直方向の係数配列が小さい２次元フィルタを用いるフィルタ処理を行う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】
前記高輝度被写体は点光源であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点検出装置。
【請求項８】
前記フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して被写体を撮像して前記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、
前記焦点検出装置によって合焦状態と判定された画像を記録する記録手段と、
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光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、
前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、
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光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う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、
前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、
前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、
前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、
前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、
前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、
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よっ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その焦点状態（ピント状態）を検出する際にいわゆるコントラスト検知手法が用いられている。このコントラスト検知手法では、ＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子の出力である画像信号から所定の測距領域範囲にある高周波成分を抽出してそのコントラスト値を焦点評価値（以下単に評価値と呼ぶ）として算出する。そして、当該焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する。
【０００３】
例えば、コントラスト検知手法において、水平ライン毎の評価値の最大値（以下ラインピーク評価値と呼ぶ）を垂直方向に積分してラインピーク評価値の積分値（以下ラインピーク積分評価値と呼ぶ）得る。そして、このラインピーク積分評価値が極大となるフォーカス状態を合焦位置とするようにしたものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
上述のように、ラインピーク評価値を積分することによって信号ノイズの影響を受けにくくなって、フォーカス状態が微小に変化しても高精度に合焦位置を検出するとともに、合焦方向を判定することができる。
【０００５】
さらに、コントラスト検知手法において、高輝度の被写体について、ラインピーク積分評価値が２つの極大値間に位置する極小値となるフォーカス状態を検出して、当該極小値となるフォーカス状態を合焦位置として検出するようにしたものがある（特許文献２参照）。
【０００６】
なお、以下の説明では、正しく合焦位置が検出可能な評価値を合焦評価値と呼び、誤って合焦位置が検出される評価値を偽合焦評価値と呼ぶ。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９８１２０号公報
【特許文献２】特開２００６‐１８９６３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、一般にラインピーク積分評価値が最大となるフォーカス位置が合焦位置とされるが、高輝度の点光源像などの被写体に関しては、後述するように、最大のラインピーク積分評価値は偽合焦評価値となってしまう。
【０００９】
その結果、前述の特許文献１に記載の焦点検出手法においては、ラインピーク積分評価値が極大値となる状態を合焦状態として焦点調節を行うと、真の合焦位置に焦点調整を行うことができない。また、特許文献２に記載の焦点検出手法では、偽合焦評価値の間において合焦評価値が極小となるフォーカス位置を合焦位置としているものの、被写体の輝度によって合焦評価値又は偽合焦評価値であるかを判定する必要がある。このため、特許文献２に記載の手法を用いると、合焦評価値又は偽合焦評価値であるかを判定するための装置が必要となってしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は高輝度の点光源像である被写体においても、常に精度よく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】
【００１１】
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光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置であって、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別手段と、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出手段と、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算手段と、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算手段と、前記判別手段によって前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明による撮像装置は、前記フォーカスレンズを備える撮像光学系を介して被写体を撮像して前記画像を得る撮像手段と、上記の焦点検出装置と、前記焦点検出装置によって合焦状態と判定された画像を記録する記録手段と、を有することを特徴とする。
【００１３】
本発明による制御方法は、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う焦点検出装置の制御方法であって、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明による制御プログラムは、フォーカスレンズを光軸に沿って移動させて得られる画像におけるコントラストの変化に応じて焦点検出を行う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、前記画像に予め定められた輝度を超える輝度を有する高輝度被写体が存在するか否かを判別する判別ステップと、前記画像から予め設定された特定周波数帯域と当該特定周波数帯域より低周波の低周波帯域とを抽出してそれぞれ第１の帯域信号および第２の帯域信号を得る抽出ステップと、前記第１の帯域信号について水平ライン毎のコントラストを評価する評価値の最大値であるラインピーク評価値を積分してラインピーク積分評価値を求める第１の演算ステップと、前記第２の帯域信号について所定の輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、当該輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求めて当該総和を閾値輝度ライン数積分値とする第２の演算ステップと、前記判別ステップで前記高輝度被写体が存在すると判別されると、前記ラインピーク積分評価値を前記閾値輝度ライン数積分値で除算して高輝度被写体用評価値を求めて、当該高輝度被写体用評価値を前記高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる第３の演算ステップと、を実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高輝度被写体が存在する際には、ラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算して得られた高輝度被写体用評価値を高輝度被写体の焦点検出のための評価値として用いる。これによって、高輝度被写体においても、常に精度よく合焦位置を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ラインピーク評価値とフォーカスレンズ位置との関係を説明するための図であり、（Ａ）は通常の被写体の場合のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図、（Ｂ）は夜景における点光源被写体について焦点検出を行った際のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【図２】夜景において高輝度の点光源像を焦点検出の対象とした際の画像の一例を説明するための図であり、（Ａ）は合焦時の画像を示す図、（Ｂ）は非合焦時の画像を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例を備える撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図３に示すカメラにおいて高輝度の点光源像に対して高周波フィルタ処理を行った際に得られる輝度信号を説明するための図である。
【図５】高輝度点光源に係る合焦評価値の特性についてその一例を示す図である。
【図６】高周波フィルタ処理後の輝度信号におけるラインピーク積分評価値の特性についてその一例を示す図である。
【図７】点光源像について高周波フィルタ処理を行った後の輝度信号分布の一例を示す図である。
【図８】高周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。
【図９】点光源像について低周波フィルタ処理後の輝度信号分布の一例を示す図である。
【図１０】低周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。
【図１１】図３に示すカメラで行われる合焦動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、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。
【００１８】
ここでは、本発明の実施の形態による焦点検出装置について説明する前に、まず、ラインピーク評価値とフォーカスレンズ位置との関係について説明する。なお、ラインピーク評価値とは、画像において水平ライン毎の焦点評価値（コントラスト評価値）の最大値をいう。
【００１９】
図１は、ラインピーク評価値とフォーカスレンズ位置との関係を説明するための図である。そして、図１（Ａ）は通常の被写体の場合のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図であり、図１（Ｂ）は夜景における点光源被写体について焦点検出を行った際のラインピーク積分評価値とフォーカスレンズ位置との関係を示す図である。
【００２０】
図１（Ａ）に示すように、通常の被写体を撮像した際には、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が合焦点となることが分かる。なお、ラインピーク評価値を垂直方向に積分して得られた積分値をラインピーク積分評価値という。
【００２１】
一方、図１（Ｂ）に示すように、高輝度の点光源を被写体として撮像した場合には、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置が合焦点とならない現象を生じる。このような現象は、ピント状態の変化に応じて撮像素子に結像する点光源像の大きさが変化することに起因して生じる。
【００２２】
図２は、夜景において高輝度の点光源像を焦点検出の対象とした際の画像の一例を説明するための図である。そして、図２（Ａ）は合焦時の画像を示す図であり、図２（Ｂ）は非合焦時の画像を示す図である。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、合焦時の場合には各水平ラインのピーク評価値は大きいものの、被写体像（点光源像）が位置する水平ライン数は少ない。一方、図２（Ｂ）に示すように、非合焦時となると画像における点光源像の大きさがぼやけて大きくなる。
【００２４】
このため、各水平ラインのピーク評価値は小さくなるものの、点光源像が位置する水平ライン数が増加するので、積分の結果得られたラインピーク積分評価値は大きくなる。この結果、高輝度の点光源像などの被写体については、ラインピーク積分評価値が最大となるフォーカスレンズ位置は非合焦となってしまう。つまり。最大のラインピーク積分評価値は偽合焦評価値となってしまう。
【００２５】
図３は、本発明の実施の形態による焦点検出装置の一例を備える撮影装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図示の撮像装置は、例えば、デジタルカメラ（以下単にカメラと呼ぶ）１００であり、カメラ本体と撮像光学系とが一体とされたカメラである。そして、このカメラ１００では静止画および動画を撮影および記録することができる。
【００２７】
カメラ１００においては、コントラスト検知によって焦点検出を行っており、所謂山登り方式を用いて合焦位置（合焦点）を検出する。そして、焦点検出および合焦判定に関する評価値として、フォーカスレンズ位置に応じて得られた画像データにおいて、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が用いられる。
【００２８】
カメラ１００は撮像光学系１０１を有しており、撮像光学系１０１には光彩絞り部１０２が備えられている。光彩絞り部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機能する。
【００２９】
光彩絞り部１０２の後段にはフォーカスレンズ群１０３が配置されており、当該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。フォーカスレンズ群１０３の後段には、ＣＣＤ又はＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子１０４が配置されている。そして、撮像素子１０４は、撮像光学系１０１を介して結像した光学像を光電変換して光電変換信号を出力する。そして、画像信号抽出部１０５は光電変換信号から画像信号（画像データ）を抽出する。つまり、画像信号抽出部１０５は光電変換信号をＡ／Ｄ変換した後、所定の画像処理を行って画像信号を出力する。
【００３０】
測光部１０６は、画像信号抽出部１０５の出力である画像信号において予め設定された領域（画像領域）について測光を行って測光評価値（測光結果）を出力する。そして、露光量決定部１０７は、測光部１０６の出力である測光評価値に応じて適正な露光量を求める。
【００３１】
ゲイン調整部１０８は、露光量決定部１０７で得られた露光量に応じて撮像素子１０４のゲインコントロールを行う。さらに、絞り制御部１０９は、露光量決定部１０７で得られた露光量に応じて、光彩絞り部１０２の絞り開口径を調整する。つまり、撮像素子１０４の出力が適正な露光量状態になるようにフィードバック制御が行われることになる。
【００３２】
適正な露光量が決定された後、画像信号抽出部１０５は画像信号を記録用画像生成部１１０に与える。記録用画像生成部１１０は画像信号に応じて記録画像を生成する。そして、画像記録部１１１は、記録画像を、例えば、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（図示せず）に記録する。
【００３３】
焦点検出領域範囲決定部１１２は、画像信号抽出部１０５の出力である画像信号において測距を行う測距領域範囲（焦点検出領域範囲ともいう）を決定する。なお、焦点検出領域範囲を決定する際には所定のアルゴリズムを用いて決定するようにしてもよく、撮影者が操作部（図示せず）を用いて焦点検出領域範囲を指定するようにしてもよい。
【００３４】
高輝度被写体判別部１１３は焦点検出領域範囲における被写体の特徴を判別して、当該判別結果に応じて被写体が高輝度であるか否かを判定する。つまり、高輝度被写体判別部１１３は被写体の輝度が所定の輝度閾値を超えるか否かを判定して、輝度が所定の輝度閾値を超える被写体を高輝度被写体とする。
【００３５】
焦点検出評価項目設定部１１４は高輝度被写体判別部１１３で判定された被写体の輝度に応じて焦点検出評価項目を設定する。ここで、被写体の輝度が高輝度である場合には、通常の焦点検出評価項目とは異なる焦点検出評価項目が設定される。
【００３６】
焦点検出評価部１１５は、焦点検出評価項目設定部１１４によって設定された焦点検出評価項目に基づいて焦点検出領域範囲毎にその合焦評価値を求める。
【００３７】
焦点検出評価部１１５はコントラスト検知を用いて合焦評価値（コントラスト評価値）を求める。例えば、焦点検出評価部１１５は画像信号について所定のカラーフィルタ処理を行って色信号を有する輝度信号を生成する。そして、焦点検出評価部１１５は焦点検出範囲を設定して、デジタルフィルタ処理によって水平又は垂直方向のライン信号毎に特定の周波数成分（特定周波数帯域）を抽出する（以下信号走査と呼ぶ）。なお、特定の周波数成分は被写体の状態に応じて設定される。また、特定周波数帯域の抽出で得られた信号は第１の帯域信号と呼ばれる。
【００３８】
例えば、日中の屋外撮影のように、高コントラストの被写体が多数存在する状態においては、特定の周波数成分（特定周波数帯域）として高周波成分が抽出される。これによって、微小な合焦状態の変化を検知することができるので精度よく焦点検出を行うことができる。
【００３９】
一方、低コントラストの被写体又は低照度の環境下においてノイズ成分を多く含む被写体においては、特定の周波数として低周波成分（低周波帯域）が抽出される。これによって、ノイズ成分を緩和して合焦精度の向上を図る。
【００４０】
なお、点光源を有する高輝度被写体と判定された際には、別の手法によって焦点検出を行うが、詳細について後述する。
【００４１】
続いて、焦点検出評価部１１５は特定の周波数成分を有する信号を微分処理して隣接する画素間における信号変化量を求める。そして、焦点検出評価部１１５は信号変化量の最大値（つまり、最大エッジ成分）を、信号走査が行われたラインにおける最大コントラスト量とする。さらに、焦点検出評価部１１５は焦点検出領域範囲において信号走査を行って各ラインにおける最大コントラスト値を積分してコントラスト評価値（焦点検出評価値）を得る。
【００４２】
上述のコントラスト評価値を求める際には、フォーカスレンズ群１０３を光軸に沿って移動しつつ連続的にコントラスト評価値を求める。そして、デフォーカス量に対してコントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置が合焦位置となる。
【００４３】
続いて、合焦判断部１１６は焦点検出評価部１１５で得られたコントラスト評価値に応じて合焦判定を行う。ここでは、合焦判断部１１６は合焦位置であると判定した際には、当該合焦位置におけるフォーカスレンズ群１０３の移動量を求める。一方、合焦判断部１１６は未だ合焦位置を判定できない場合には、フォーカス駆動部１１７を制御して、予め設定された移動量でフォーカスレンズ群１０３を駆動する。これによって、合焦判断部１１６は、前述したようにして焦点検出評価部１１５から新たなコントラス評価値を得て、合焦判定を行う。
【００４４】
静止画撮影の場合には、合焦判断部１１６において合焦判定（ピントが合ったと判定）されると、カメラ１００は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、カメラ１００は待機する。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際には、カメラ１００は上述の焦点検出から合焦判定を繰り返す。
【００４５】
図４は、図３に示すカメラ１００において高輝度の点光源像に対して高周波フィルタ処理を行った際に得られる輝度信号を説明するための図である。
【００４６】
焦点検出評価部１１５は、予め設定された輝度閾値を用いて当該輝度閾値以下の輝度値（輝度信号）を切り捨てる処理（以下クランプ処理という）を行う。このクランプ処理によって、焦点検出に用いる信号成分におけるノイズ成分および点光源像の周辺に存在する低照度の信号成分を除去する。
【００４７】
そして、焦点検出評価部１１５は、クランプ処理後の輝度信号を所定の方向に走査する。ここでは、走査方向は、例えば、水平方向である。その後、焦点検出評価部１１５は、前述したようにしてコントラスト評価値（つまり、ラインピーク積分評価値）を求める。
【００４８】
この際、焦点検出評価部１１５は、クランプ処理断面におけるライン走査によって、輝度閾値を超える水平ラインをカウントして、輝度閾値を超える水平ライン数の総和を求める（以下この総和を閾値輝度ライン数積分値と呼ぶ）。
【００４９】
続いて、焦点検出評価部１１５は、次の式（１）によってラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算してコントラスト評価値である高輝度被写体用評価値を求める。
【００５０】
高輝度被写体用評価値＝ラインピーク積分評価値／閾値輝度ライン数積分値…（１）
図５は、高輝度点光源に係る合焦評価値の特性についてその一例を示す図である。
【００５１】
図１（Ｂ）に示すように、高輝度の点光源像の合焦位置はラインピーク積分評価値の極大値の間の谷に位置することになるが、高輝度焦点評価値を用いると、図１０に示す曲線（イ）のようにラインピーク積分評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置が合焦位置から外れてしまうことを回避することができる。この結果、図１（Ａ）に示すようにラインピーク積分評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置を合焦位置とすることができる。
【００５２】
図６は、高周波フィルタ処理後の輝度信号におけるラインピーク積分評価値の特性についてその一例を示す図である。
【００５３】
輝度信号はクランプ処理が行われており、合焦位置はラインピーク積分評価値の極大値の間の谷部分に位置する。ところが、前述のクランプ処理断面においては、ボケ状態から合焦状態に変化するに従って断面における像が小さくなる。よって、フォーカスレンズ群１０３の位置が変化するにつれて、閾値輝度ライン数積分値は合焦位置で極小となるように変化する。
【００５４】
なお、点光源像が小さければ、合焦位置近傍における閾値輝度ライン数積分値は微小なフォーカスレンズ群１０３の位置の変化によって大きく変化する。
【００５５】
上述の高輝度被写体用評価値を用いると、後述するように、合焦位置を高輝度被写体用評価値が極大となる位置とすることができる。この際、ラインピーク積分評価値は、フィルタの種類によってはその値が小さくなることがある。そして、値が小さいラインピーク積分評価値を閾値輝度ライン数積分値で除算すると、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じて得られる高輝度被写体用評価値の差が少なくなる。
【００５６】
この結果、図６に示す合焦位置近傍におけるラインピーク積分評価値の変化を示す曲線において谷部分を山形状に変換することが難しくなる。従って、ラインピーク積分評価値を所定の値以上とするため、フィルタ処理で用いるフィルタの入力信号値に対する出力信号値の関係に応じて、特定の係数をフィルタ毎に設定する。そして、ラインピーク積分評価値に特定の係数を乗算することによって新たなラインピーク積分評価値を求めることが望ましい。
【００５７】
図７は、点光源像について高周波フィルタ処理を行った後の輝度信号分布の一例を示す図である。ここでは、輝度信号は前述のクランプ処理が行われている。
【００５８】
図７に示す例では、水平方向走査における輝度信号分布が示されており、点光源像はエッジ部に高輝度のノイズ成分および髭状の輝度成分が存在する。一般に、点光源である被写体は理想的な点形状又は円形状となっているものは稀有であり、ピントが外れてボケ状態になると被写体の元形状が明瞭に現われてくる状態が頻発する。また、大気の状態変化により点光源像が揺らぎ、さらには変形することがある。
【００５９】
そして、撮影光学系１０１における絞りのエッジおよび光線を規定する遮光部のギザ形状成分が点光源像のエッジ像となる。撮像素子１０４に高輝度の光線が入射すると隣接する画素に信号および光線が漏れ込んでエッジ像が乱れることがある。
【００６０】
上述のようなエッジ像の変形は、高周波フィルタ処理によってノイズ成分となる。さらに、当該ノイズ成分はその輝度が不安定であるので、合焦位置を探索する際のフォーカスレンズ群１０３の位置変化に伴うボケ状態変化および時系列による変化に起因して、ノイズ成分は変動する。
【００６１】
図７においては、水平方向に走査して得られた輝度信号分布は、通常連続してエッジ部を境目に信号が途切れる理想状態に対して歯抜け状態となる。
【００６２】
図８は、高周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。ここでは、輝度信号はクランプ処理が行われている。
【００６３】
上述のようなランダム性を有する輝度信号分布が合焦位置探索を行う際に発生すると、フォーカスレンズ群１０３の位置と閾値輝度ライン数積分値との関係は、図８に示すように、合焦位置が必ずしも閾値輝度ライン数積分値が極小値とはならない特性となる。
【００６４】
このような輝度ライン数積分値の特性を用いて、図６に示すラインピーク積分評価値を除算すると、合焦位置は高輝度被写体用評価値が極大となる位置に一致しなくなる（図５に示す曲線（ア）参照）。
【００６５】
このような問題を防止するため、高周波フィルタよりも低周波成分を抽出する低周波フィルタ処理を用いて高周波フィルタと同様に水平方向に処理を行う。そして、低周波フィルタ処理を行った後、輝度閾値断面において閾値輝度ライン数積分値を求める。
【００６６】
なお、ここで用いる輝度閾値（設定閾値ともいう）は必ずしもラインピーク積分評価値を求める際に用いた閾値とする必要はなく、低周波フィルタ処理後の輝度値の変換比率および被写体状況に応じて設定するようにしてもよい。
【００６７】
設定閾値を決定する際には、焦点検出領域範囲においてフィルタ処理前又はフィルタ処理後の輝度値の平均（平均輝度）を求める手法が用いられる。これによって、焦点検出領域範囲に低照度の被写体上に高輝度の点光源像が存在するような場合には輝度値の平均値が大きくなる。
【００６８】
この場合において、設定閾値を高めに設定することによって低照度の被写体成分を十分に除去するようにクランプ処理を行うことができる。この結果、精度よく焦点検出を行うことができる。
【００６９】
なお、高周波フィルタ処理後に用いられる設定閾値と低周波フィルタ処理後に用いられる設定閾値は、各フィルタ処理後に独立して輝度の平均値に応じて設定するようにしてもよい。
【００７０】
図９は、点光源像について低周波フィルタ処理後の輝度信号分布の一例を示す図である。ここでは、輝度信号は前述のクランプ処理が行われている。
【００７１】
図９においては、水平方向の低周波フィルタ処理（低周波帯域の信号を抽出する処理）を行うことによって輝度信号が平滑化されてノイズ成分が除去されるとともに、高輝度の髭状およびゴマ粒状の輝度信号成分が伸長されることが分かる。なお、低周波帯域の信号は第２の帯域信号と呼ばれる。
【００７２】
低周波フィルタ処理で用いられるフィルタは、１次元特性のフィルタでもよいが、２次元フィルタを用いてもよく、ガウシアンフィルタなどの平滑フィルタを用いてもよい。
【００７３】
例えば、ここでは、その係数が式（２）で示す２次元のガウシアンフィルタが用いられる。
【００７４】
【数１】
2016126233.tif 000003
【００７５】
これによって、水平方向および垂直方向においてランダムに生じるパルスノイズを除去できるばかりでなく、点光源像のエッジ周辺において信号が途切れて髭状およびゴマ粒状となる輝点成分を補間して点光源像の一部とすることができる。
【００７６】
なお、演算負荷を低減するため、２次元フィルタは水平方向よりも垂直方向の係数配列が小さいものを使用してもよいものである。
【００７７】
上述のように、低周波フィルタ処理を行うと、図７に示す輝度断面像に対して、図７に示すように点光源断面像のエッジ部が明瞭になって、輝度信号分布の歯抜け状態を防止して連続性を与えることができる。
【００７８】
その結果、水平走査における設定閾値以上の輝度信号分布は歯抜け状態が解消された分布となる。
【００７９】
図１０は、低周波フィルタ処理後の輝度信号における閾値輝度ライン数積分値の特性についてその一例を示す図である。ここでは、輝度信号はクランプ処理が行われている。
【００８０】
図１０に示すように、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じた閾値輝度ライン数積分値の変化は連続性を有する特性となって、当該特性曲線の極小値近傍を合焦位置とすることができる。そして、図１０に示す閾値輝度ライン数積分値を、フォーカスレンズ群１０３の位置毎に、図６に示すラインピーク積分評価値で除算すると、合焦位置近傍に極大値を有する高輝度点光源に係る合焦評価値特性を得ることができる（図５に示す曲線（イ）参照）。
【００８１】
図１１は、図３に示すカメラで行われる合焦動作（ＡＦ動作）を説明するためのフローチャートである。
【００８２】
ＡＦ動作を開始すると、焦点検出領域範囲決定部１１２は焦点調節を行うための焦点検出領域範囲（測距領域）を設定する（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１の処理においては、画像に１つの測距領域が設定される。続いて、高輝度被写体判別部１１３は点光源判定処理を行う（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理においては、合焦方向の検出が行われるとともに点光源を含む撮影シーンであるか否かが判定される。
【００８３】
次に、高輝度被写体判別部１１３は、ステップＳ２の点光源判定結果に基づいて、焦点検出領域範囲に点光源が含まれるか否かを判定する（ステップＳ３）。焦点検出領域範囲に点光源が含まれないと判定されると（ステップＳ３において、ＮＯ）、焦点検出評価項目設定部１１４は、通常の評価値項目を設定する（ステップＳ４）。一方、焦点検出領域範囲に点光源を含むと判定されると（ステップＳ３において、ＹＥＳ）、焦点検出評価項目設定部１１４は点光源用評価値項目を設定する（ステップＳ５）。
【００８４】
ステップＳ４又はＳ５の処理の後、焦点検出評価部１１５は測距領域において焦点評価値を算出しつつ、合焦判断部１１６によって焦点検出スキャン（焦点調節のための合焦位置探索動作）を行う（ステップＳ６）。この焦点検出スキャンにおいては、焦点検出評価部１１５は、フォーカスレンズ群１０３をスキャン開始位置からスキャン終了位置まで所定量ずつ移動させつつ、フォーカスレンズ群１０３の位置に応じて焦点評価値を求めて当該焦点評価値を記憶する。
【００８５】
なお、スキャン開始前においてスキャン終了位置を設定して焦点検出スキャンが行われるが、焦点評価値が極大となる位置を通過したことを検出した際にスキャンを終了するようにしてもよい。そして、焦点評価値が極大となる位置を通過した際にスキャンを終了させる際には、ステップＳ２の処理で得られた点光源判定結果に応じて、焦点評価値を変更する。
【００８６】
さらに、焦点検出領域範囲に高輝度点光源を含まない場合には、すべてのラインピーク積分評価値を用いて焦点検出スキャンを終了させる。一方、焦点検出領域範囲に高輝度点光源を含む場合には、高輝度被写体用評価値が極大となる位置を検出した後にスキャンを終了させる。
【００８７】
続いて、高輝度被写体判別部１１３は合焦位置検出時における高輝度点光源判定を行う（ステップＳ７）。焦点検出開始時においては、デフォーカス量が大きく輝度信号が飽和する画素がほとんど存在しない。このため、焦点検出領域範囲に高輝度点光源が存在しないと判定されることが多い。一方、合焦位置近傍においては、輝度信号が飽和する画素が生じ、高輝度点光源を含むと判定されることがある。このため、ステップＳ７の処理が行われる。
【００８８】
次に、高輝度被写体判別部１１３は、ステップＳ７の点光源判定結果に基づいて、焦点検出領域範囲に点光源が含まれるか否かを判定する（ステップＳ８）。焦点検出領域範囲に点光源が含まれないと判定されると（ステップＳ８において、ＮＯ）、焦点検出評価項目設定部１１４は、通常の評価値項目を設定する（ステップＳ９）。一方、焦点検出領域範囲に点光源を含むと判定されると（ステップＳ８において、ＹＥＳ）、焦点検出評価項目設定部１１４は点光源用評価値項目を設定する（ステップＳ１０）。
【００８９】
ステップＳ９又はＳ１０の処理の後、焦点検出評価部１１５は、設定された焦点評価値の極大値について信頼性評価を行う（ステップＳ１１）。ここでは、焦点検出評価部１１５は設定された焦点評価値が極大となるフォーカスレンズ群１０３の位置を求める。
【００９０】
さらに、焦点検出評価部１１５は極大値近傍における焦点評価値の変化度合に応じて合焦の信頼性を評価する。当該合焦信頼性評価において、焦点評価値が十分な合焦状態を得るための曲線形状であるか否かが評価される。
【００９１】
なお、合焦の信頼性評価については、例えば、特開２０１０−０７８８１０号公報に記載の手法を用いることができる。つまり、合焦状態を示す焦点評価値が信頼性の高い山状になっているか否かについて、焦点評価値の最大値と最小値の差、一定値（Ｓｌｏｐｅ  Ｔｈｒ）以上の傾きで傾斜している部分の長さ、および傾斜している部分の勾配から判定する。
【００９２】
次に、焦点検出評価部１１５は、信頼性評価結果に応じて信頼性があるか否かを判定する（ステップＳ１２）。信頼性があると判定されると（ステップＳ１２において、ＹＥＳ）、合焦判断部１１６は全てのラインピーク積分評価値又は高輝度被写体用評価値に応じてその極大となる位置（合焦位置）を求める（ステップＳ１３）。
【００９３】
合焦判断部１１６は、合焦位置に基づいてフォーカス駆動部１１７によってフォーカスレンズ群１０３を駆動する（ステップＳ１４：レンズ駆動）。そして、合焦判断部１１６は、表示部（図示せず）に合焦表示を行ってＡＦ動作を終了する。
【００９４】
なお、ステップＳ１１の処理において、信頼性がある焦点評価値の極大値が複数存在する場合には、至近側のフォーカスレンズ群１０３の位置に対応する極大値を合焦位置とする。
【００９５】
一方、信頼性がないと判定されると（ステップＳ１２において、ＮＯ）、合焦判断部１１６は、フォーカス駆動部１１７によって予め設定された被写体の存在確率が高いとされた定点位置にフォーカスレンズ群１０３を駆動する（ステップＳ１６）。そして、合焦判断部１１６は表示部に非合焦表示を行って（ステップＳ１７）、ＡＦ動作を終了する。
【００９６】
このように、本発明の実施の形態では、コントラスト検知によって精度よく合焦を行うことが困難であった高輝度点光源像である被写体についても精度よく合焦を行うことができる。
【００９７】
上述の説明から明らかなように、図３に示す例では、焦点検出評価項目設定部１１４および焦点検出評価部１１５が抽出手段、第１の演算手段、第２の演算手段、および第３の演算手段として機能する。さらに、焦点検出領域範囲決定部１１２および高輝度被写体判別部１１３が判別手段として機能し、焦点検出評価部１１５が処理手段として機能する。また、撮像素子１０４、画像信号抽出部１０５、測光部１０６、露光量決定部１０７、ゲイン調整部１０８、および絞り制御部１０９は撮像手段として機能し、記録用画像生成部１１０および画像記録部１１１は記録手段として機能する。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  撮像光学系
１０３  フォーカスレンズ群
１０４  撮像素子
１０７  露光量決定部
１１２  焦点検出領域範囲決定部
１１３  高輝度被写体判別部
１１４  焦点検出評価項目設定部
１１５  焦点検出評価部
１１６  合焦判断部
１１７  フォーカス駆動部
【図１】
2016126233.tif 000004
【図２】
2016126233.tif 000005
【図３】
2016126233.tif 000006
【図４】
2016126233.tif 000007
【図５】
2016126233.tif 000008
【図６】
2016126233.tif 000009
【図７】
2016126233.tif 000010
【図８】
2016126233.tif 000011
【図９】
2016126233.tif 000012
【図１０】
2016126233.tif 000013
【図１１】
2016126233.tif 000014