(57)【要約】【課題】  撮影者が焦点を合わせたい被写体のコントラストが低い場合にも、所望の被写体への焦点検出精度を低下させない焦点検出装置を提供する。【解決手段】  焦点検出制御から除外したい被写体を選択し、色選択枠エリア抽出部８０１にて選択された被写体を示す部分のビデオ信号を抽出した後、クロマ信号をバンドパスフィルタ８０２で抽出し、波形整形回路Ａ８０３にて正弦波を矩形波に整形する。一方、ビデオエンコーダからカラーバースト生成用信号を抽出し、波形整形回路Ｂ８０５で矩形波に整形し、位相比較器８０４にて前記２つの矩形波の位相差を検出する。位相差を検出することでビデオ信号中の色が決定できるため、撮影中の被写体のビデオ信号の有する色と前記選択された被写体の有する色の位相を比較し、色が同一、もしくは近い色相を有する被写体には焦点検出手段を適用しない。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光をレンズを駆動して撮像素子面上に結像させる焦点検出手段と、撮像素子で光電変換された信号をビデオ信号に変換する画像処理手段と、変換されたビデオ信号を表示する表示手段と、表示手段に表示された被写体の有する色を選択する選択手段と、ビデオ信号中の色信号の位相差を検出する位相差検出手段とを有し、選択した色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が同一の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しないことを特徴とする焦点検出装置。
【請求項２】
前記位相差検出手段は、選択した色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しない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】
前記位相差検出手段は、撮像装置が特定の場面を撮影するためのモードに設定されている場合、予め設定された色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しない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４】
前記位相差検出手段は、ビデオ信号中のクロマ信号とビデオエンコーダより抽出したカラーバースト生成用信号との位相を比較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５】
前記位相差検出手段の前段には波形整形手段を有し、正弦波であるクロマ信号を矩形波に変換した後、２つの矩形波の位相差検出を行う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６】
前記位相差検出手段の前段にはバンドパスフィルタを有し、ビデオ信号からクロマ信号のみを抽出することを特徴とする請求項１に記載の焦点検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体の焦点を検出する焦点検出装置を有した撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より撮像装置に用いられている焦点検出方式として、コントラスト検出による焦点検出方式がある。（例えば、特許文献１参照）
前記焦点検出方式は、撮影レンズからの光を撮像素子面上に結像し、光電変換によって電気信号に変換する撮像装置において、撮影レンズを駆動しながら撮像素子からの出力信号を読み取ることで、信号のコントラストの変化量を検出し、コントラストの極大値において撮影レンズを停止させることで焦点を検出する方式である。このコントラスト方式では輝度の明暗差が大きい被写体ほど合焦（焦点が合う）し易い。
【０００３】
上記焦点検出方式を撮影範囲の中央部に適用した、中央重点方式の焦点検出制御方式がある。この方式においては、撮影者の所望する被写体が撮影範囲の中央に存在する場合には正確な焦点が得られるが、所望の被写体が撮影範囲の中央に存在しない場合には、撮影者の意図しない被写体に焦点検出制御が働いてしまい、所望の被写体への正確な焦点が得られない。
【０００４】
このような問題を解決するために、撮影範囲の複数の焦点検出範囲を選択してそれぞれのコントラストを検出することで、撮影者の所望の被写体が撮影範囲中央に存在しない場合にも焦点が合うように制御を行う複数焦点検出方式もある。
【０００５】
さらに前記複数の焦点検出範囲で計算されたコントラスト値に重み付けを行う方式、例えば撮影範囲中央部のコントラスト値には周辺部よりも大きな定数を乗ずることで、撮影範囲全体の焦点検出制御をしながらも撮影範囲中央部に重点を置いた焦点検出制御を行う方式もある。
【０００６】
前記焦点検出方式においても、撮影範囲内に多くの物体がある場合には、焦点検出制御を受けやすい特定の物体に焦点検出制御が働いてしまう。例えば前記コントラスト検出による焦点検出方式においては、コントラストの高い物体に焦点検出制御が優先的に働いてしまい、撮影者の所望する被写体のコントラストが低い場合には焦点が合わない状況が容易に発生してしまう。
【０００７】
上記のような状況においても正確な焦点検出制御が行えるように、被写体の有する色を指定し、その色を追従することで所望の被写体に対し正確な焦点検出制御を行う焦点検出回路が提案されている。（例えば、特許文献２参照）
この回路では、ビデオ信号中の特定の色信号のスペクトル成分を検出し、このスペクトル成分量で撮像レンズの位置制御を行うことで被写体中の特定の色に追従して焦点検出制御を行うことができる。
【０００８】
また、従来の焦点検出装置として、撮像素子の全面にカラーフィルタを設けてカラー画像を得るように構成された焦点検出装置において、カラーの画素信号から輝度信号を検出し、この輝度信号を利用してコントラスト法により撮影レンズの合焦状態を検出する方式もある。
【０００９】
上記従来の焦点検出装置では各画素間の輝度差が小さい場合に高精度な焦点検出をおこなうことが困難である。また、全ての色の画素信号から輝度信号を得ているため、信号処理に時間がかかってしまっていた。
【００１０】
このような問題点を鑑みて、撮像素子より得られる色信号（緑、黄色、マゼンダ、シアン）それぞれのレベル変化を検出し、一番レベル変化の大きい色を選択して、前記選択された色信号の変化に基づき撮影レンズを移動する焦点検出装置が提案されている。（例えば、特許文献３）
【特許文献１】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献２】特開平１−１７７７８９号公報
【特許文献３】特許第３５７９４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献２に開示された焦点検出回路では、撮影者が被写体の特定の色を選択するとその色を有する被写体に対しての焦点検出を行うことができる。このため、撮影画角内に撮影者の意図する被写体以外に多くの被写体が存在する状況においても選択した色を有する被写体に対してのみ焦点検出を行うことができる。
【００１２】
しかし、選択した色と同じ色を有する被写体にのみ焦点検出を行う回路構成となっているため、選択した色が変化した場合、たとえば被写体が日向から日陰に移動したときには被写体へ照射される太陽光の量が大きく変化するため被写体の色も変化してしまう。また、被写体と撮影者との角度によっても被写体への太陽光、もしくは周辺の光の当たり具合が変わってしまい、被写体の色が変化してしまうので焦点検出が困難になってしまう場合が容易に想定される。
【００１３】
また、上記特許文献３に開示された焦点検出装置においては、撮像素子より得られる色信号（緑、黄色、マゼンダ、シアン）それぞれのレベル変化を検出し、一番レベル変化の大きい色を選択し、その色を有する被写体に対してのみ焦点検出を行う。
【００１４】
上記装置では、従来のように４色の画素信号全てから輝度情報を抜き出して焦点検出を行う方法に対し、１つの色の画素信号から輝度信号を得て焦点検出を行うので、焦点検出処理にかかる時間の短縮が図れる。
【００１５】
しかし、従来のように撮像素子全ての輝度情報を利用した焦点検出と比較すると、１／４の画素数の輝度情報しか利用しないため、焦点検出精度も低下してしまう。
【００１６】
上記４色の内、一番レベル変化の大きい色を選択して焦点検出を行うことで、選択された色を有する被写体に対する焦点検出精度は向上するが、選択された色以外の被写体の焦点検出精度が大きく低下してしまう。
【００１７】
上述のように、被写体の特定の色を指定して、指定した色に対する焦点検出制御には、正確に焦点検出ができない状況や、指定した色を有する被写体以外の被写体に対する焦点制御が非常に弱くなるといった弱点がある。
【００１８】
本発明は、このような諸事情に鑑みてなされたものであり、撮影時に焦点検出が不要な被写体が有する色を選択し、その色を有する被写体を除外して焦点検出を行うことで、撮影者が焦点を合わせたくない被写体に合焦してしまうことを防ぐとともに、撮影者が所望する被写体への焦点検出精度を高めることができる焦点検出装置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】
【００１９】
上記の目的を達成するために、本発明の撮像装置は、被写体からの光をレンズを駆動して撮像素子面上に結像させる焦点検出手段と、撮像素子で光電変換された信号をビデオ信号に変換する画像処理手段と、変換されたビデオ信号を表示する表示手段と、表示手段に表示された被写体の有する色を選択する選択手段と、ビデオ信号中の色信号の位相差を検出する位相差検出手段とを有する。
【００２０】
請求項１の発明は、前記位相差検出手段において、選択した色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が同一の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しないことを特徴とする。
【００２１】
請求項２の発明は、前記位相差検出手段において選択した色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しないことを特徴とする。
【００２２】
請求項３の発明は、撮像装置が特定の場面を撮影するためのモードに設定されている場合、前記位相差検出手段が予め設定された色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しないことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明は、前記位相差検出手段において、ビデオ信号中のクロマ信号とビデオエンコーダより抽出したカラーバースト生成用信号との位相を比較することを特徴とする。
【００２４】
請求項５の発明は、前記位相差検出手段の前段に波形整形手段を有し、入力される正弦波を矩形波に変換することを特徴とする。
【００２５】
請求項６の発明は、前記位相差検出手段の前段にバンドパスフィルタを有し、ビデオ信号からクロマ信号のみを抽出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１の発明により、撮影者が焦点検出範囲から除外したいと考えた被写体の色を取り込み、前記取り込んだ色と撮影中の被写体が同一の色を有する場合には、同一の色を有する範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影者が所望しない被写体に合焦してしまうことを回避することができる。また、不要な焦点検出計算が無くなるため、撮影者が焦点を合わせたい被写体に対する焦点検出精度を向上させることができる。
【００２７】
請求項２の発明により、撮影者が焦点検出範囲から除外したいと考えた被写体の色を取り込み、前記取り込んだ色と撮影中の被写体が同一の色、もしくはそれに近い色相を有する場合には、同一の色、もしくはそれに近い色相を有する範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影者が焦点を合わせたくない被写体に合焦してしまうことを回避することができる。また、不要な焦点検出計算が無くなるため、撮影者が焦点を合わせたい被写体に対する焦点検出精度を向上させることができる。
【００２８】
請求項１の発明では同一色の検出のみを行っており、特定の色のみを焦点検出から除外したい場合に有効である。請求項２の発明が請求項１の発明と異なる部分は焦点検出から除外したい被写体の有する色相（赤、青、緑などといった色味の違い）に幅がある場合、本発明を適用することで検出する色相に幅を持たせることができることである。例えば色が少しずつ変化する色のグラデーションを有した被写体であっても、あらかじめ設定した色相範囲内の色を抽出し、焦点検出範囲から除外することができる。
【００２９】
請求項３の発明では、撮像装置が特定の場面を撮影するためのモードに設定されている場合、前記位相差検出手段が予め設定された色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しない。前記処理により、撮影者が焦点を合わせたくない被写体への焦点検出制御が無くなるので、撮影者が焦点を合わせたくない被写体への誤った合焦を回避し、撮影者が焦点を合わせたい被写体への焦点検出精度の大幅な向上を図ることができる。
【００３０】
請求項４の発明では、前記位相差検出手段において、ビデオ信号中のクロマ信号とビデオエンコーダより抽出したカラーバースト生成用信号との位相を比較することで、ビデオ信号の有する色を検出することができる。
【００３１】
請求項５の発明では、前記位相差検出手段の前段に波形整形手段を有し、入力される正弦波を矩形波に変換することで位相差検出手段での位相差検出を正確に行うことができる。
【００３２】
請求項６の発明では、前記位相差検出手段の前段にはバンドパスフィルタを有し、ビデオ信号から色相検出に不要な輝度信号を除去し、色を表すクロマ信号のみを抽出することで、ビデオエンコーダより抽出したカラーバースト生成用信号との位相比較が可能になり、ビデオ信号の有する色相の検出ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００３４】
以下、本発明に係る第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
図１は本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【００３６】
図１において、被写体からの光はフォーカッシングレンズ１０４から入射し、絞り１０５を通してＣＣＤ１０６に到達するが、入射する光をそのまま通すだけではＣＣＤ１０６上には焦点の合った被写体像は結像されず、大きくピンぼけした画像しか得られない。
【００３７】
そこで、ＣＣＤ１０６の受光面と平行に配置されたフォーカッシングレンズ１０４をフォーカッシングモータ１０１により平行移動させることで、フォーカッシングレンズ１０４とＣＣＤ１０６間の距離を調節する。
【００３８】
フォーカッシングモータ１０１は、図示しないフォトインタラプタによってその回転数が読み取られており、これによりフォーカッシングレンズ１０４の存在する位置が認識できるようになっている。また、フォーカッシングモータ１０１はモータドライバ１０３によって回転数を制御することができ、フォーカッシングレンズ１０４を所望の位置に移動することが可能になっている。
【００３９】
ＣＣＤ１０６の面上に焦点の合った被写体像が結像される距離でフォーカッシングレンズ１０４を停止させることで、撮影者の所望の焦点が合った被写体像が得られる。撮影者と被写体との距離によってフォーカッシングレンズ１０４に入射する光線の角度が変化するため、撮影の都度フォーカッシングレンズ１０４とＣＣＤ１０６間の距離を調整する焦点検出動作が必要になる。
【００４０】
ＣＣＤ１０６に結像した被写体像は、光電変換が行われ、ＣＣＤ１０６の画素一つ一つが得た光量に応じた電荷量に変換される。被写体像の明るい部分は大きな電荷量が得られ、被写体像の暗い部分の電荷量は小さくなり、被写体像の濃淡を電荷量の差として得ることができる。
【００４１】
ＣＣＤ１０６は数百〜数千万画素で構成されており、それぞれの画素にマイクロレンズ、カラーフィルターが配置されている。赤、緑、青のカラーフィルターを配置することで、３原色の入光量を得ることができ、フルカラー画像を得ることができる。
【００４２】
ＣＣＤ１０６からの電荷は図示しないプリント基板上の配線パターンを通してＡＦＥ１０７に入力される。ＡＦＥ１０７は、Analog Front Endの略称であり、ＣＤＳ（Correlated   Double Sampling）、Ａ／Ｄなどのアナログ信号処理回路からなり、また図示しないがＣＣＤからの電気信号を読み出すためのタイミング信号を作り出すＴＧ（Timing Generator）も配置されている。
【００４３】
ＴＧではＣＣＤ１０６を制御するタイミング信号を生成し、ＣＣＤ１０６から規則正しく電荷を読み出している。読み出した電荷はＣＤＳにてノイズ成分の低減処理が行われ、Ａ／Ｄ部でアナログ量である電荷量がデジタル信号に変換される。
【００４４】
変換されたデジタル信号はバス信号ライン１１２を介してＳＤＲＡＭ１０８などの高速な送受信が可能なデバイスに一時蓄積される。そこから逐次ＣＰＵ１１３への読み出しが行われ、エッジ強調やノイズ除去、ホワイトバランスなどの画像処理が行われる。
【００４５】
各種画像処理が終了した画像データは数メガバイト程度の大容量のデータであるため、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）方式などによる画像圧縮処理が施された後に、例えばカードコネクタ１１１を介して不揮発メモリ１１０に保存される。
【００４６】
持ち運び可能な不揮発性メモリ１１０に画像データを記憶することで、デジタルカメラで撮影した画像を他のデバイス、例えばパーソナルコンピュータやプリンタで読み出すことが可能となり、大画面のディスプレイ上で画像を閲覧したり、写真紙にプリントアウトすることで写真として閲覧することが可能になる。
【００４７】
このように、不揮発性メモリ１１０を介しての画像出力手段の他に、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネル１１９を有するデジタルカメラでは、撮影した画像をすぐに画面上で確認することができる。ＬＣＤパネル１１９はデジタルカメラに内蔵されているため、小型であることが多く、解像度に劣っていたり、大人数で画像を閲覧するのに難がある。
【００４８】
そこで、デジタルカメラ内部にビデオエンコーダ１１４、ビデオアンプ１１５を搭載して、デジタルカメラから直接ＴＶモニタ１１６に映像出力を可能にしたデジタルカメラも多い。ＬＣＤパネル１１９と比較して大画面で解像度に優れるため、高画素化の進んだデジタルカメラの画像の解像感を十分に表現でき、また、多くの人と一緒に画像の閲覧を楽しむことも可能である。
【００４９】
以上の構成が、撮像装置としてのデジタルカメラの一様態である。
【００５０】
次に、本発明に係る撮像装置としてのデジタルカメラの動作をフローチャートに基づいて説明する。
【００５１】
図２は本発明の第一の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスである。
【００５２】
図示しないデジタルカメラの電源をＯＮすると、デジタルカメラは複数のモードのうちのどれかひとつのモードで起動する。静止画撮影モードや動画撮影モード、再生モードなどがあり、モードが違うと同じ操作ボタンを押されたとしても違う動作が行われる。例えば静止画撮影モードにて図示しないレリーズボタンを押されると静止画撮影を行うが、動画撮影モードでレリーズボタンが押されると動画撮影がスタートする。
【００５３】
ステップＳ２０１では、まずデジタルカメラがどのモードで起動したかを検知し、本発明を実施するモード、本実施例ではエリア限定フォーカスモードが選択されている場合にステップＳ２０２に移行する。
【００５４】
ステップＳ２０２では、ＬＣＤパネル１１９上に色を選択するための色選択枠３０２を表示する。この枠はＬＣＤパネル１１９の中央に配置しても良いし、撮影者が操作キーを用いて枠を移動できるようにしても良い。
【００５５】
図３は色選択枠３０２をＬＣＤパネル１１９の中央部に配置した図である。
【００５６】
図３において、被写体Ａ３０１は撮影者が焦点を合わせたい被写体であって、図３の例では人物であり、被写体Ｂ３０３は撮影者が焦点を合わせたくない被写体であって、図３の例では看板である。
【００５７】
本実施例においては、撮影者は前述の色選択枠３０２で被写体Ｂ３０３を選択し、色情報を読み出す。そして読み出した色情報を有した被写体Ｂ３０３を焦点検出動作から除外することで、撮影者が焦点を合わせたくない被写体Ｂ３０３への焦点検出動作が無くなり、撮影者が焦点を合わせたい被写体Ａ３０１の正確な焦点検出動作が行える。色情報の読み出し手順と焦点検出動作については後述する。
【００５８】
通常の焦点検出動作では、焦点を合わせたくない被写体Ｂ３０３が、焦点を合わせたい被写体Ａ３０１よりもコントラストが強い場合には、焦点を合わせたくない被写体Ｂ３０３に合焦してしまう状況が多く発生する。そのため、中央重点方式の焦点検出方式を用いて被写体を撮影画角（撮影する被写体の範囲）の中心に配置し、所望の被写体Ａ３０１に焦点を合わせたり、図４のように、可動である焦点検出枠を撮影者が図示しない操作キーで移動させて被写体Ａ３０１に焦点を合わせる必要がある。
【００５９】
前記手順は撮影画角を変更するたびに必要であり、撮影者にとってわずらわしいものとなってしまう。また、動作に時間がかかるため、決定的なシャッターチャンスを逃してしまうこともある。
【００６０】
本発明は、撮影者が焦点を合わせたくない被写体であるが、コントラストが高いためにカメラが焦点検出を行ってしまうため撮影者が焦点を合わせたい被写体への焦点検出に失敗する、もしくは焦点検出精度が劣化してしまうといった前記従来技術の弱点に対しての解決策を提示するものである。
【００６１】
本発明では、図３の撮影者が焦点を合わせたくない被写体Ｂ３０３の色を検出し、その色を有する被写体以外の被写体にのみ焦点検出処理を行う。そうすることで前記のように焦点を合わせたくない高コントラストの被写体に焦点検出が行われることが無く、撮影者が焦点を合わせたい被写体に対して高精度な焦点検出が行える。
【００６２】
続いて図２のフローチャートに戻って本発明の焦点検出動作についての説明を行う。
【００６３】
ステップＳ２０３において、撮影者が色選択枠を使用して色を選択し、デジタルカメラの図示しないレリーズボタンが押された場合には、レリーズボタンからレリーズ信号がＣＰＵ１１３に送出される。ＣＰＵ１１３がレリーズ信号を検知すると、ＣＣＤ１０６で受光した被写体の輝度情報を読み出す。ＣＣＤ１０６には赤、緑、青のカラーフィルターが付いているので、各色毎の輝度情報が得られ、フルカラーの被写体情報を得ることができる。
【００６４】
ＣＣＤ１０６で得た輝度情報は、光電変換された後、ＡＦＥ１０７にてノイズ除去、Ａ／Ｄ変換が行われてＳＤＲＡＭ１０８に蓄積される。次にＳＤＲＡＭ１０８より順次画像データを読み出し、バス信号ライン１１２、ＣＰＵ１１３を介してビデオエンコーダ１１４に転送される。
【００６５】
図８は図１に示した色相比較回路１１７の内部回路を示した図である。
【００６６】
図８において、ＣＰＵ１１３から送られた画像データはビデオエンコーダ１１４によってビデオ信号に変換される。次に色選択枠エリア抽出部８０１にて、ビデオ信号とＣＰＵ１１３より送られた色選択枠３０２の位置情報からビデオ信号中の色選択枠３０２部に相当する部分を選択する。
【００６７】
図６はインターレース方式でビデオ信号をＴＶモニタ１１６で走査し、映像を表示させた場合の図である。
【００６８】
現在良く使われているカラーテレビ放送方式として、ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式がある。ＮＴＳＣ方式は北米や日本、韓国などで採用されており、ＰＡＬ方式は欧州、中国、オーストラリアなどの地域で採用されている。このＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式のいずれも、限られた電波を有効利用するために、インターレース方式でビデオ信号を再生する方式を用いている。ＴＶモニタ１１６の上方から一列ずつ順々に走査するノンインターレース方式に比べて、走査線を一つおきに走査するインターレース方式の方が、狭い周波数帯域でも視聴に耐えうる画質を得られる特徴を有しており、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式のいずれもこのインターレース方式を採用している。
【００６９】
図６において、ノンインターレース方式では走査線６０１ａ、走査線６０２ａ、走査線６０１ｂ、走査線６０２ｂというように、ＴＶモニタ１１６の上方から順に走査を行うが、インターレース方式では上から数えて奇数本目の走査線が走査された後に偶数本目の走査線が走査される。奇数本目、偶数本目の走査をそれぞれフィールドと呼び、２フィールド（１フレーム）で１枚の画像が表示される。図６中の色選択枠３０２内においては、１フィールド目に走査線６０１ａ、走査線６０１ｂの順に走査線が走査され、２フィールド目に走査線６０２ａ、走査線６０２ｂの順に走査される。
【００７０】
図７は色選択枠３０２で囲まれた部分のビデオ信号範囲を示した図である。
【００７１】
図７において、ビデオ信号（奇数ライン１Ｈ分）７０１ａは水平同期１周期間分のビデオ信号であり、図６における走査線６０１ａを走査するための電気信号である。ＮＴＳＣ方式では、走査線がＴＶモニタ１１６を上から下まで走査する期間である１Ｖ（垂直同期１周期）の間に１Ｈ（水平同期１周期）のビデオ信号が５２５個並んでいる。テレビモニタ１１６上に５２５本の走査線が走査され、微細な映像がＴＶモニタ１１６上に映し出される。
【００７２】
ここで、図６において色選択枠３０２で囲まれた部分を通過する走査線は、図７においてビデオ信号（奇数ライン１Ｈ分）７０１ａ、７０１ｂと、ビデオ信号（偶数ライン１Ｈ分）７０２ａ、７０２ｂとなる。そのうち色選択枠３０２の幅の範囲を表示するビデオ信号範囲はビデオ信号（色選択枠内）７０４ａ、７０４ｂの示す部分となる。
【００７３】
ビデオ信号７０３は、ＴＶモニタ１１６上にカラー映像を表示するためにクロマ信号７０５とカラーバースト７０６を有する。ここで、カラーバースト７０６は色を決定するための基準信号であり、ＮＴＳＣ方式においてはカラーバースト７０６を搬送する色副搬送周波数は3.58MHzである。クロマ信号７０５はカラーバースト７０６と同じ周波数を有する正弦波である。図７において、カラーバースト（拡大）７０７からのクロマ信号（拡大）７０８の位相差（図７の例では位相差１８０°）によって映像信号の色を決定している。
【００７４】
色選択エリア抽出部８０１によって抽出されたビデオ信号は、色選択エリア抽出部８０１からバンドパスフィルタ８０２に送られる。このバンドパスフィルタ８０２はビデオ信号中でクロマ信号のみを抽出するフィルタである。バンドパスフィルタ８０２は、この色副搬送周波数以外を遮断する特性を有したバンドパスフィルタであり、ビデオ信号をこのフィルタに通すことで、ビデオ信号からクロマ信号のみを抽出することができる。
【００７５】
図９はバンドパスフィルタ８０２の通過特性である。色副搬送周波数：3.58MHzに通過領域を持ち、他領域は遮断する特性を有している。このバンドパスフィルタによって抽出されたクロマ信号は波形整形回路Ａ８０３に送られ、正弦波であるクロマ信号が矩形波に変換される。
【００７６】
ここで、前記波形整形回路Ａ８０３から出力される矩形波を、選択色矩形波と呼ぶこととする。正弦波を矩形波に変換するのは、次段回路の位相比較器８０４にて２つの信号の位相比較を行うためである。
【００７７】
ビデオエンコーダ１１４ではビデオ信号を生成するために先述のカラーバーストを生成している。ビデオエンコーダ１１４内ではカラーバーストを生成するために3.58MHzの正弦波が作られるので、これを抽出し、波形整形回路Ｂ８０５に入力し、矩形波に整形する。ここで抽出する正弦波は周波数3.58MHzでカラーバーストと同一の位相を有する正弦波である。前記波形整形回路Ｂ８０５から出力される矩形波を、基準色矩形波と呼ぶこととする。
【００７８】
位相比較器８０４では波形整形回路Ａ８０３の出力である選択色矩形波と、波形整形回路Ｂ８０５の出力である基準色矩形波の位相比較を行う。ここで、選択色矩形波は色選択枠３０２で選択した部分の色を示す位相を有した矩形波である。また、基準色矩形波は、ビデオ信号の色を決定する基準信号であるカラーバーストと同じ位相を有した矩形波である。
【００７９】
カラーバーストと所望の色信号の位相差がわかれば、所望の色の色相がわかるので、位相比較器８０４にて、選択色矩形波と基準色矩形波の位相比較を行うことで、色選択枠３０２で選択した部分の色の検出ができる。
【００８０】
図１０〜図１２は位相比較器８０４の動作を示した図である。
【００８１】
図１０は基準色矩形波と選択色矩形波の位相が同一の場合、図１１は基準色矩形波と選択色矩形波の位相差が小さい場合、図１２は基準色矩形波と選択色矩形波の位相差が大きい場合の位相比較器８０４の動作を示している。
【００８２】
図１０において、基準信号矩形波と選択色矩形波に位相差が無い場合には、位相比較器８０４の出力波形はLow固定となる。図１１において、基準色信号矩形波と色信号矩形波の位相差が小さい場合には、位相比較波形のHigh期間は短い。図１２において、基準色信号矩形波と色信号矩形波の位相差が大きい場合には、位相比較波形のHigh期間が長くなる。このようにして、位相比較波形のHigh期間の長さで比較する２つの波形の位相差を知ることができる。
【００８３】
位相比較波形は逐次ＣＰＵ１１３に転送され、ビデオ信号中の色を位相比較波形のパルス幅で識別することができる。色選択枠３０２で選択された色と同じ色を有する被写体をビデオ信号中より探しだすには、まずビデオ信号のあるフレームにて色選択枠３０２で選択された部分の位相比較波形のパルス幅を読み取り、ＳＤＲＡＭ１０８が一時記憶する。ビデオ信号の次のフレームでビデオ信号１フレーム全域の位相比較波形のパルス幅を読み取り、ＳＤＲＡＭに保存されている色選択枠３０２で選択された部分の位相比較波形のパルス幅との比較を行う。両者のパルス幅が同一である部分のビデオ信号領域が色選択枠３０２で選択された色と同一の色を有する被写体の領域をあらわす。
【００８４】
以上がステップＳ２０４における色選択枠内の色と同一色を有するビデオ信号範囲を検出する手順である。ステップＳ２０４の動作完了後、ステップＳ２０５に移行し焦点検出除外範囲の設定を行う。
【００８５】
図１３は焦点検出除外範囲を設定した時にＬＣＤパネル１１９上に表示される画像である。
【００８６】
ここで、被写体Ｂ３０３が例えば白一色の看板である場合には、被写体Ｂ３０３の全域が色選択枠３０２で囲まれた部分の色と同じ色を有するため、ステップＳ２０３にてレリーズ信号が押されると、被写体Ｂ３０３の全域が焦点検出除外範囲として選択される。図１３の焦点検出除外範囲１３０１に示すように、焦点検出除外範囲を塗りつぶして撮影者に通知することも可能である。
【００８７】
ステップＳ２０５での焦点検出除外範囲設定完了後、カメラは通常撮影動作に移行する。（ステップＳ２０６）
次に、ステップＳ２０７では撮影者がレリーズボタンを押し、ＣＰＵ１１３にてレリーズ信号が検出されるとステップＳ２０８に移行する。
【００８８】
ステップＳ２０８ではフォーカッシングレンズ１０４を駆動して焦点検出動作を行う。モータドライバ１０３はフォーカッシングモータ１０１にパルス信号を送出し、そのパルス幅を制御することによってフォーカッシングモータ１０１の回転数を制御することができる。フォーカッシングレンズ１０４の位置はフォーカッシングモータの回転数によって決められるので、モータドライバ１０３によってフォーカッシングレンズ１０４の位置を制御することが可能である。
【００８９】
このようにフォーカッシングレンズ１０４を駆動した後、ステップＳ２０９に移行し、ステップＳ２０５にて決定した焦点検出除外範囲を除く領域でのフォーカス評価値を算出する。
【００９０】
次にステップＳ２１０に移行し、先に算出したフォーカス評価値が最大であるかを確認する。ステップＳ２０８〜ステップＳ２１０のルーチンはフォーカス評価値の最大値がわかるまで複数回繰り返す。
【００９１】
図１４にフォーカッシングレンズ１０４の位置とフォーカス評価値の関係を表すグラフを示す。
【００９２】
図１４において、フォーカス評価値は合焦点にて最大値を示し、合焦点からフォーカッシングレンズ１０４の位置が離れるほど小さくなる。フォーカッシングレンズ１０４の移動に伴うフォーカス評価値の変化を確認し、フォーカス評価値の値が正から負、もしくは負から正に変化する時のフォーカッシングレンズ１０４の位置が合焦点なので、フォーカッシングレンズ１０４を前記タイミングにて停止させる。以上の動作で被写体からの光をＣＣＤ１０６面上にピントが合った状態で結像させることができ、合焦動作が完了する。
【００９３】
ステップＳ２１０にて、合焦動作完了が確認されたらステップＳ２１１に移行し、撮影動作を行い画像の取り込みを行う。
【００９４】
なお、ステップＳ２０７からステップＳ２１１の動作はごく短い時間の間で完了するので、撮影者は前記合焦点動作を意識することなく撮影を行うことができる。
【００９５】
ステップＳ２１１での画像の取り込みが完了したら、ステップＳ２０２に戻り、色選択枠の表示を行う。ここで、ステップＳ２１１の完了後にステップＳ２０７に戻り、焦点検出除外処理に使用する色情報は前回撮影のまま保持し続け、撮影待ち状態に移行してもよい。
【００９６】
以上で説明したように、本実施の形態によれば、撮影者が焦点検出範囲から除外したいと考えた被写体の色を取り込み、前記取り込んだ色と撮影中の被写体が同一の色を有する場合には、同一の色を有する範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影者が所望しない被写体に合焦してしまうことを回避することができる。また、不要な焦点検出計算が無くなるため、撮影者が焦点を合わせたい被写体に対する焦点検出精度を向上させることができる。
【実施例２】
【００９７】
次に本発明の第２の実施の形態について詳述する。
【００９８】
本発明の第２の実施の形態については、前述の第１の実施の形態との相違点のみ説明を行う。
【００９９】
本発明の第１の実施の形態においては色選択枠３０２で選択された色と同一の色のみを焦点検出動作から除外し、特定の色のみを焦点検出から除外したい場合に有効である。本実施形態では、同一色のみではなく色相が徐々に変化する、例えば色のグラデーションを有した被写体などに本発明を適用する場合を説明する。
【０１００】
空の色は太陽に近い部分は薄い青色だが、太陽から離れるにしたがって濃い青色に変化していく。本発明において、空を焦点検出範囲から除外したい場合には、選択した色と同じ色を有した被写体のみを検出する方式では空のほんの一部分しか選択できないことになり、所望の動作が得られない。このため前記のような状況下では、多少色相が変化しても同じ色と判断する構成が必要となる。
【０１０１】
本発明の第２の実施の形態においては、上記のような被写体に対しても焦点検出除外範囲を正しく設定できる手段を提供する。
【０１０２】
以下、本発明に係る第２の実施の形態について図面を参照して説明する。
【０１０３】
図１５は本発明の第２の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【０１０４】
本発明の第１の実施の形態との相違点は、ステップＳ１５０４の部分である。
【０１０５】
図８において、位相比較器８０４では波形整形回路Ａ８０３の出力である選択色矩形波と、波形整形回路Ｂ８０５の出力である基準色矩形波の位相比較を行う。初めに色選択枠３０２部分にあたるビデオ信号を色選択枠エリア抽出部８０１で抽出し、バンドパスフィルタ８０２を介してクロマ信号成分のみを取り出し、波形整形回路Ａ８０３にて正弦波を矩形波に変換する。この信号を先述したように選択色矩形波と呼ぶ。
【０１０６】
次にビデオエンコーダ１１４から波形整形回路Ｂ８０５に入力され、矩形波に変換されたカラーバーストと同じ位相を有する信号を先述したように基準色矩形波と呼ぶ。
【０１０７】
上記選択色矩形波と基準色矩形波の位相を比較した結果が図１０〜図１２に示すように位相比較波形として出力される。
【０１０８】
図１６に位相差が４５°であった場合の位相比較器の動作を示す。
【０１０９】
例えば位相差が４５°であった場合には、図１６に示すように位相比較波形のHigh期間は４５°／３６０°＝１２．５％となる。
【０１１０】
図１７にＮＴＳＣ信号における、色信号ベクトル図を示す。
【０１１１】
図１７において、カラーバーストベクトル１７０１がＮＴＳＣ信号のカラーバーストの位相を示し、Ｒ信号ベクトル１７０２が赤色（Ｒ信号）の位相を示し、Ｇ信号ベクトル１７０３が緑色（Ｇ信号）の位相を示し、Ｂ信号ベクトル１７０４が青色（Ｂ信号）の位相を示すベクトルである。
【０１１２】
図１７を見てわかるように、Ｇ信号は色基準位相を有するカラーバースト信号から４５°位相が遅れている。図１６における基準色矩形波と選択色矩形波との位相差と同じ関係になっており、図１６における色信号矩形波はＧ信号を表していることがわかる。
【０１１３】
次に、撮影中の被写体のビデオ信号をビデオエンコーダ１１４から読み出し、色選択エリア抽出部８０１は処理を行わず信号をスルーさせ、バンドパスフィルタ８０２、波形整形回路Ａ８０３を経由して整形された矩形波を位相比較器８０４に入力する。
【０１１４】
位相比較器８０４において、前記矩形波と波形整形回路Ｂ８０５から出力される基準色矩形波の位相比較を行い、位相比較波形を出力してＣＰＵ１１３に取り込む。
【０１１５】
ＣＰＵ１１３では位相比較波形のHigh期間の幅により色を識別するが、ここで、先に取り込んだ色選択枠３０２の色情報（本実施例では位相差１２．５％）を基準として、例えば±５°の位相差を許容すると設定すれば、位相差４０°〜°５０までの位相比較波形、すなわち位相比較波形のHigh期間が１１．１％（４０°／３６０°）〜１３．９％（５０°／３６０°）である範囲のビデオ信号に対して焦点検出除外範囲を設定する。
【０１１６】
図１７において、Ｒ信号ベクトル１７０２からＧ信号ベクトル１７０３へ、Ｇ信号ベクトル１７０３からＢ信号ベクトル１７０４へと位相が回転するにしたがって、赤（Ｒ信号）から黄色（赤と緑の混色）、黄色から緑（Ｇ信号）、緑からシアン（緑と青の混色）、シアンから青（Ｂ信号）へと色相が少しずつ変化する。
【０１１７】
上記実施例のように、カラーバースト位相からの許容位相差を４５°±５°と設定した場合には、少し黄色がかった緑色（位相差４０°）から緑色の純色（位相差４５°）を含み、少しシアンがかった緑色（位相差４５°）までの緑色を有するビデオ信号が選択されることとなる。
【０１１８】
ここで、図１５のステップＳ１５０２にて色選択枠３０２を表示した時に、例えば草むらの一部（緑色の純色（位相差４５°）であると想定）を選択し、焦点検出除外範囲を設定するための色中心として設定した場合には、次にレリーズを押して焦点検出動作を行う時にはカラーバーストからの位相差が４０°〜５０°の色を有する被写体、本実施例の場合、草むらの中の多くの部分の草が選択されることになる。このように、草むらの大部分を焦点検出範囲から除外することができ、例えば草むらの中を走る犬を撮影する場合にも、誤って草に合焦してしまうことは無く、撮影者が焦点を合わせようとしている犬に正確に焦点を合わせることが可能である。
【０１１９】
また、許容位相差を大きくすることで、焦点検出除外範囲に含まれる色相の範囲を広げることができ、逆に許容位相差を小さくすることで、焦点検出除外範囲に含まれる色相の範囲を狭めることも可能である。
【０１２０】
以上で説明したように、本実施の形態によれば、撮影者が焦点検出範囲から除外したいと考えた被写体の色を取り込み、前記取り込んだ色と撮影中の被写体が同一の色、もしくはそれに近い色相を有する場合には、同一の色、もしくはそれに近い色相を有する範囲を焦点検出範囲から除外することで、撮影者が所望しない被写体に合焦してしまうことを回避することができる。また、不要な焦点検出計算が無くなるため、撮影者が焦点を合わせたい被写体に対する焦点検出精度を向上させることができる
【実施例３】
【０１２１】
次に本発明の第３の実施の形態について詳述する。
【０１２２】
本発明の第３の実施の形態については、前述の第１の実施の形態との相違点のみ説明を行う。
【０１２３】
図１８は本発明の第３の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【０１２４】
図１８のステップＳ１８０１において、デジタルカメラ撮影モードを決定する図示しないモードダイアルが特定場面撮影モードに設定された場合、ステップＳ１８０２に移行する。ここで特定場面撮影モードとは、例えば夜景を撮影する場合（夜景撮影モード）や、草原で撮影を行う場合（草原モード）などに、それぞれの撮影状況に最適なカメラ設定を自動で行い、撮影者の利便性を高めるモードである。例えば夜景撮影時はカメラへの被写体の入光量が激減するため、通常の設定で撮影を行うと暗い画像が撮影されたり、大きくブレてしまうため、撮影者が所望の撮影を行うことが非常に困難である。そのため、カメラのＩＳＯ感度を自動的に高くしたり、シャッタースピードを大きくすることで、前記問題を少しでも改善し、高品質な撮影画が簡単に行えるよう撮影者を支援するのが前記特定場面撮影モードである。
【０１２５】
ステップＳ１８０２においては、予め設定された色と撮影中のビデオ信号のクロマ信号の位相差が一定範囲内であるビデオ信号範囲を検出する。例えば先述の草原撮影モードでは、予め緑色±５％の位相差を有する色を焦点検出動作から除外すると決めておく。ここで、緑色の純色はカラーバースト＋４５°の位相を有するので、緑色±５％の位相差＝カラーバースト＋４０°〜５０°の位相差という設定になる。
【０１２６】
ステップＳ１８０２では、本発明の第２の実施例で示した動作と同様にして、撮影中のビデオ信号と予め設定した位相範囲（カラーバースト＋４０°〜５０°）との比較を色相比較回路１１７で行う。この処理で、ビデオ信号中の緑色に近い色、すなわち草原に存在する草の大部分が検出され、焦点検出制御から除外される。このようにすることで、草以外の被写体のみでの焦点検出制御が行われるので、草以外被写体の焦点検出精度が向上する。撮影者が焦点を合わせたくない被写体を、前記のように積極的に焦点検出範囲から除外することで撮影者が焦点を合わせたい被写体への焦点検出精度が大きく向上する。
【０１２７】
ステップＳ１８０２の完了後、ステップＳ１８０３に移行する。ステップＳ１８０３以降は本発明の第１乃至第２の実施の形態と同様なので説明は省略する。
【０１２８】
以上で説明したように、本実施の形態によれば、撮像装置が特定の場面を撮影するためのモードに設定されている場合、前記位相差検出手段が予め設定された色と被写体の有する色のクロマ信号の位相差を比較し、位相差が一定の範囲内の色を有する被写体には前記焦点検出手段を適用しない。前記処理により、撮影者が焦点を合わせたくない被写体への焦点検出制御が無くなるので、撮影者が焦点を合わせたくない被写体への誤った合焦を回避し、撮影者が焦点を合わせたい被写体への焦点検出精度の大幅な向上を図ることができる。
【０１２９】
なお、図５は、ＬＣＤパネル上に複数の焦点検出枠を配置した図である。
【０１３０】
（他の実施例）
上記第１から第３の実施の形態においては、本発明の焦点検出装置をデジタルカメラに適用した実施例を挙げたが、これに限定されるものではなく、本発明の焦点検出装置をデジタルビデオカメラやＣＣＤカメラ等に適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置としてのデジタルカメラの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図３】ＬＣＤパネル中央部に焦点検出枠を配置した図である。
【図４】ＬＣＤパネル上に可動の焦点検出枠を配置した図である。
【図５】ＬＣＤパネル上に複数の焦点検出枠を配置した図である。
【図６】インターレース方式でビデオ信号をＴＶモニタで走査し、映像を表示させた場合の図である。
【図７】色選択枠３０２で囲まれた部分のビデオ信号範囲を示した図である。
【図８】色検出回路の内部回路を示した図である。
【図９】クロマ信号を抽出するバンドパスフィルタの通過特性である。
【図１０】基準色矩形波と選択色矩形波の位相が同一の場合の位相比較器の動作である。
【図１１】基準色矩形波と選択色矩形波の位相差が小さい場合の位相比較器の動作である。
【図１２】基準色矩形波と選択色矩形波の位相差が大きい場合の位相比較器の動作である。
【図１３】焦点検出除外範囲を設定した時にＬＣＤパネル上に表示される画像である。
【図１４】フォーカッシングレンズ位置とフォーカス評価値の関係を表すグラフである。
【図１５】本発明の第２の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【図１６】基準色信号矩形波と色信号矩形波の位相差が４５°の場合の位相比較器の動作である。
【図１７】ＮＴＳＣ信号における、色信号ベクトル図である。
【図１８】本発明の第３の実施の形態における、デジタルカメラの撮影シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１３２】
１０１  フォーカッシングモータ
１０２  アイリスモータ
１０４  フォーカッシングレンズ
１０５  絞り
１１２  バス信号ライン
１１６  ビデオジャック
３０１  被写体Ａ
３０２  色選択枠
３０３  被写体Ｂ
４０１  焦点検出枠（中央重点焦点検出方式）
５０１  焦点検出枠（複数焦点検出方式）
６０１  走査線（奇数ライン）
６０２  走査線（偶数ライン）
７０１  ビデオ信号（奇数ライン１Ｈ分）
７０２  ビデオ信号（偶数ライン１Ｈ分）
７０３  ビデオ信号
７０４  ビデオ信号（色選択枠内）
７０５  クロマ信号
７０６  カラーバースト
７０７  カラーバースト（拡大）
７０８  クロマ信号（拡大）
９０１  バンドパスフィルタの透過特性
１００１  基準色信号矩形波Ａ
１００２  色信号矩形波Ａ
１００３  位相比較波形Ａ
１１０１  基準色信号矩形波Ｂ
１１０２  色信号矩形波Ｂ
１１０３  位相比較波形Ｂ
１２０１  基準色信号矩形波Ｃ
１２０２  色信号矩形波Ｃ
１２０３  位相比較波形Ｃ
１３０１  焦点検出除外範囲
１４０１  フォーカス評価値
１４０２  合焦範囲
１７０１  カラーバーストベクトル
１７０２  Ｒ信号ベクトル
１７０３  Ｇ信号ベクトル
１７０４  Ｂ信号ベクトル
【図１】
2009145581.tif 000003
【図２】
2009145581.tif 000004
【図３】
2009145581.tif 000005
【図４】
2009145581.tif 000006
【図５】
2009145581.tif 000007
【図６】
2009145581.tif 000008
【図７】
2009145581.tif 000009
【図８】
2009145581.tif 000010
【図９】
2009145581.tif 000011
【図１０】
2009145581.tif 000012
【図１１】
2009145581.tif 000013
【図１２】
2009145581.tif 000014
【図１３】
2009145581.tif 000015
【図１４】
2009145581.tif 000016
【図１５】
2009145581.tif 000017
【図１６】
2009145581.tif 000018
【図１７】
2009145581.tif 000019
【図１８】
2009145581.tif 000020