撮像装置及び撮像方法
【課題】低輝度、低コントラスト環境にある被写体に対しても精度良く焦点を合わせることができる自動焦点機能を有する撮像装置及び撮像方法に関する。
【解決手段】撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、自動焦点検出手段は、画像データを用いて算出するＡＦ評価値を元にした平滑微分演算結果によって焦点位置を決定することを特徴とする撮像装置による。
【解決手段】撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、自動焦点検出手段は、画像データを用いて算出するＡＦ評価値を元にした平滑微分演算結果によって焦点位置を決定することを特徴とする撮像装置による。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に対して自動的に焦点を合わせる自動焦点機能を有する撮像装置及び撮像方法に関するもので、特に、低輝度、低コントラスト環境にある被写体に対しても精度良く焦点を合わせることができる撮像装置および撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルスチルカメラ等の撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下「ＡＦ」という）装置を搭載している。ＡＦ装置が用いるＡＦ制御方法の一例として、山登りＡＦ制御方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。この山登りＡＦ制御方法は、撮像素子が出力する映像信号から近接画素の輝度差の積分値を求めて、この積分値を合焦度合いを示すＡＦ評価値とする方式である。被写体が合焦状態にあるときは映像信号における被写体の輪郭部分ははっきりしているため、この映像信号における近接画素間の輝度差は大きくなる。つまり、合焦状態ではＡＦ評価値は大きくなる。逆に、非合焦状態にあるときは被写体の輪郭部分がぼやけるため、この映像信号における近接画素間の輝度差は小さくなる。つまり、非合焦状態ではＡＦ評価値は小さくなる。ＡＦ装置は、レンズを移動させながら所定のタイミングで、そのレンズ位置の映像信号を取得してＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の最大値（ＡＦ評価値のピーク位置）を特定し、ＡＦ評価値が最大となる位置にレンズを移動して停止させることで、被写体に対して自動的に焦点をあわせることができる。このように、山登りＡＦ制御方法は、ＡＦ評価値のピーク位置を検出することで被写体に対する焦点を合わせることができる。
【０００３】
近年、山登りＡＦ制御方法をより精度良くかつ高速に実効するＡＦ制御方法が提案されている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２に記載されているＡＦ制御方法は、微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第一モードと、合焦位置に近づくまでは粗い間隔でＡＦ評価値をサンプリングし合焦位置付近では微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第二モードとを使い分けることで、ＡＦ処理を高速化し、より素早く被写体に焦点を合わせることができる方法である。
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のＡＦ制御方法は、被写体が低輝度環境や低コントラスト環境にある場合、映像信号に多く含まれるノイズによってＡＦ評価値のピーク検出までに時間がかかる。すなわち、ＡＦ評価値のピーク検出までＡＦ処理が繰返し行なわれるため、合焦するまで多くの時間を要することになる。そこで、上記特許文献２記載の方法による課題を解決するため輝度に応じて映像信号に用いるフィルタを可変し、映像信号のノイズを除去することでＡＦ評価値のバラツキを低減する方法が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【特許文献１】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献２】特許第３８５１０２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５９６４号公報
【０００５】
一方、近年の撮像装置に用いられる撮像素子（ＣＣＤ）は高画素化（高密化）が進み、隣接画素間の輝度差は以前のものに比べて小さくなっているため、低輝度・低コントラスト環境における隣接画素間の輝度差は微小になる。このため上記の従来方法では、映像信号に含まれるノイズによって発生するＡＦ評価値のバラツキにより、正しく精度良くかつ高速に合焦位置を特定することは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、映像信号の隣接画素間の輝度差が微小であっても、ＡＦ評価値の最大値を精度よく特定することができ、より安定したＡＦ制御を行なうことができる撮像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】
【０００７】
本発明は、撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、上記自動焦点検出手段は、上記画像データを用いて算出するＡＦ評価値を用いた平滑微分演算によって焦点位置を決定することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であり、上記平滑微分演算は、隣接するＡＦ評価値の差分に加重積算した値の総計を算出する演算であって、加重積算に用いる重み係数はＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる値であることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、加重積算を求める値の範囲（演算に用いる値の個数）を、撮影時に設定されている撮影モード（例えば、通常・マクロＡＦモードなど）や、焦点距離・ＡＦ評価値を取得する際のレンズ位置移動量に応じて可変させることにより、背景側に合焦する状態（偽合焦）を防ぐことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像装置において、被写体の画像データから算出したＡＦ評価値を平滑微分して合焦点を検知することにより、高速かつ高精度な自動焦点機能を提供することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、撮像装置において、撮影モードや焦点距離の違いにより平滑微分演算に用いるＡＦ評価値の範囲を可変させることができるので、偽合焦を防ぎつつ高速かつ高精度な自動焦点機能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について図を用いて説明する。図１乃至図３は本発明に係る撮像装置の外観構成例を示す図である。図１は正面図、図２は上側平面図、図３は背面図である。図１において撮像装置の筐体であるカメラボディＣＢの正面には、ストロボ発光部３、光学ファインダ４、リモコン受光部６および撮像レンズを含む鏡胴ユニット７が配置されており、カメラボディＣＢの一方の側面部には、メモリカード装填室および電池装填室の蓋２が設けられている。図２においてカメラボディＣＢの上面には、レリーズボタン（スイッチ）ＳＷ１、モードダイアルＳＷ２およびサブ液晶ディスプレイ（サブＬＣＤ）（以下、「液晶ディスプレイ」を「ＬＣＤ」と称する）１が配置されている。図３において、カメラボディＣＢの背面には、光学ファインダ４、ＡＦ用ＬＥＤ（「ＬＥＤ」は、発光ダイオード）８、ストロボＬＥＤ９、ＬＣＤモニタ１０、電源スイッチ１３、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定および解除スイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動およびストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動およびマクロスイッチＳＷ１０、左移動および画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、ならびにクイックアクセススイッチＳＷ１３が配置されている。
【００１３】
次に、図４を用いて本発明に係る撮像装置の機能ブロックを説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、ディジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるディジタルスティルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」と称する）によって制御される。プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ（電荷結合素子）信号処理ブロック１０４−１，第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２，ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３，ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４，ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５，シリアルブロック１０４−６，ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７，リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８，ＴＶ信号表示ブロック１０４−９およびメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなり、これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。
【００１４】
プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＤＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されており、バスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。
【００１５】
鏡胴ユニット７は、ズームレンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１，フォーカスレンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２，絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３およびメカニカルシャッタ７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４を備えている。ズーム光学系７−１，フォーカス光学系７−２，絞りユニット７−３およびメカシャッタユニット７−４はそれぞれＺＯＯＭモータ７−１ｂ，フォーカスレンズ移動手段としてのＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ，絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂによって駆動される。これらＺＯＯＭモータ７−１ｂ，ＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ，絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂの各モータは、プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって制御されるモータドライバ７−５によって動作が制御される。
【００１６】
鏡胴ユニット７のズームレンズ７−１ａおよびフォーカスレンズ７−２ａは、撮像素子であるＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体光学像を結像するための撮像レンズを構成し、ＣＣＤ１０１は、前記被写体光学像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に入力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換部１０２−３を有し、前記画像信号にそれぞれ所定の処理を施して、ディジタル信号に変換し、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ・ＨＤ（垂直駆動・水平駆動）信号により、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して制御される。第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ固体撮像素子１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたディジタル画像データに対してホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行うとともに、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。
【００１７】
プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン１１５−３で変換されマイクロホンアンプ１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ１１６−２で増幅してスピーカ１１６−３に入力し、スピーカ１１６−３から音声を再生する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット（図示せず）の動作も制御する。
【００１８】
なお、本発明に係る撮像装置は、後述するように撮像された画像データに基づいてＡＦ制御を行うものであるので、測距ユニットによる被写体距離の測定は必ずしも行わなくて良く、測距ユニットを省いても良い。また、測距ユニットによる被写体距離の測定情報をストロボ回路１１４におけるストロボ発光制御に利用しても良い。測距ユニットによる被写体距離の測定情報を、撮像された画像データに基づく合焦制御に対して補助的に利用するようにしても良い。
【００１９】
さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９にも結合されており、サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦ用ＬＥＤ８，ストロボＬＥＤ９，リモコン受光部６，上記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作部およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。
【００２０】
ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合されており、シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタに結合されている。ビデオ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０に結合されており、また、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ１１８を介してビデオジャック１１９にも結合されている。メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されており、メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続する。
【００２１】
次に、上述のように構成された撮像装置の動作について説明する。図１乃至図３に示すモードダイアルＳＷ２を記録モードに設定することによって、当該撮像装置が記録モードで起動する。当該撮像装置は複数の記録モードを備えており、これらの記録モードをまとめて撮影モードとする。モードダイアルＳＷ２の設定は、図４における操作ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜ＳＷ１３）に含まれるモードダイアルＳＷ２の状態が記録モード−オンになったことをサブＣＰＵ１０９経由でＣＰＵブロック１０４−３が検知し、モータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット７を撮像可能な位置に移動させる。さらにＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２およびＬＣＤモニタ１０等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。
【００２２】
ファインダモードにおいては、鏡胴ユニット７の撮像レンズを通して撮像素子であるＣＣＤ１０１に入射した光は、電気信号に変換されてＲＧＢのアナログ信号としてＣＤＳ１０２−１に入力し、ＡＧＣ１０２−２を介してＡ／Ｄ変換器１０２−３に送られる。Ａ／Ｄ変換器１０２−３でディジタル信号に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各信号は、プロセッサ１０４内の第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２によって達成されるＹＵＶ変換手段でＹＵＶ画像データに変換されて、フレームメモリとしてのＳＤＲＡＭ１０３に記録される。なお、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２は、ＲＧＢ画像データにフィルタリング処理等の適切な処理を施してＹＵＶ画像データへ変換する。このＹＵＶ画像データは、ＣＰＵブロック１０４−３により、読み出され、ビデオ信号表示ブロック１０４−９を介してビデオアンプ１１８およびビデオジャック１１９を介してＴＶ（テレビジョン）に送られ、あるいはＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０へ送られて表示に供される。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒毎に更新されるファインダモードの表示となる。
【００２３】
操作部のレリーズボタンＳＷ１が押下されると、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に取り込まれたディジタルＲＧＢ画像データより、画面内の所定の少なくとも一部における合焦の度合いを示すＡＦ評価値および露光状態を示すＡＥ評価値が算出される。ＡＦ評価値は、特徴データとしてＣＰＵブロック１０４−３に読み出されて、自動焦点検出手段としての機能するＡＦ処理に利用される。
【００２４】
合焦状態にある被写体は、そのエッジ部分が鮮明であるため、当該画像データに含まれる空間周波数の高周波成分が最も高くなる。空間周波数が高い被写体画像データを構成する画素の近接画素間の輝度差の積分値であるＡＦ評価値はその値が大きくなる。従って、このフォーカスレンズ７−２ａを移動させながら断続的に取得したＡＦ評価値の変位量は、画像データに含まれる高周波成分を反映する値となるため、このＡＦ評価値が極大値となる画像データを取得したフォーカスレンズ７−２ａの位置が合焦位置となる。すなわち、ＡＦ評価値にピーク位置を検出することで合焦位置を特定することができる。また、ＡＦ評価値の極大点（ピーク位置）が複数あらわれることも考慮にいれ、複数の極大点（ピーク位置）があった場合には、ピーク位置におけるＡＦ評価値の大きさおよびその周辺位置のＡＦ評価値の下降または上昇の度合いなども考慮し、最も信頼性があると推定される極大点（ピーク位置）を合焦位置とするＡＦ処理を行なう。
【００２５】
ＡＦ評価値は、ディジタルＲＧＢ画像データ内の特定の範囲（ＡＦ処理エリア）から算出することができる。図５はファインダモード時にＬＣＤに表示される画像面を示している。図５において、ＬＣＤ１０の中心部に表示されている枠内が当該撮像装置におけるＡＦ処理エリアである。このＡＦ処理エリアは、例えばＲＧＢ画像データの画面内の中央の水平方向の４０％および垂直方向の３０％の範囲を設定している。
【００２６】
本発明に係る撮像装置が備える複数の撮影モードはそれぞれＡＦ撮影範囲が異なる。例えば、通常ＡＦモードはＡＦ撮影範囲を１ｍから無限遠とし、マクロＡＦモードは、ＡＦ撮影範囲を１ｃｍから無限遠としている。ＡＦモードの設定は、モードダイアルＳＷ２によって行なう。
【実施例１】
【００２７】
本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法の実施形態について説明する。本発明に係る撮像方法におけるＡＦ処理は、移動するフォーカスレンズ７−２ａの所定のタイミング位置においてＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値を用いて平滑微分演算をし、その平滑微分演算の結果（平滑微分値）を用いて合焦状態の判定と合焦位置の特定を行なう。先ず、ＡＦ評価値の平滑微分演算処理について説明する。
【００２８】
移動するフォーカスレンズ７−２ａから所定のタイミングで取り込まれた被写体の画像データを元に取得したＡＦ評価値をＸ［０］とし、Ｘ［０］よりもａ個前に取得されたＡＦ評価値をＸ［−ａ］、Ｘ［０］よりもａ個後に取得されたＡＦ評価値をＸ［ａ］とし、
各ＡＦ評価値に対する重み係数をｂ１、ｂ２・・とした場合、平滑微分値Ｙ［０］は、Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉによって求めることができる。
【００２９】
上記の平滑微分演算式の具体例を示す。現在のＡＦ評価値（Ｘ［０］）の前後３評価値を用いて平滑微分値Ｙ［０］を求める場合、Ｙ［０］＝（Ｘ［１］−Ｘ［−１］）×１＋（Ｘ［２］−Ｘ［−２］）×２＋（Ｘ［３］−Ｘ［−３］）×３となる。ここで、重み係数（ｂｉ＝１，２，３・・・）は、現在のＡＦ評価値Ｘ［０］に近いＡＦ評価値（例えばＸ［１］）を小さい係数とし、遠いＡＦ評価値（例えばＸ［３］）をより大きい係数とする。すなわち、現在値（Ｘ［０］）との相関度合いが小さいものほど大きな値であればよく、具体的な係数値は上記の例に限るものではない。
【００３０】
このように、本発明にかかる撮像方法におけるＡＦ制御方法は、フォーカスレンズ７−２ａの移動に対応して取得するＡＦ評価値の相関性をふまえて上記の平滑微分値を求めることでＡＦ評価値の極値を特定し、合焦位置を検出する。
【００３１】
上記の演算式は、現在のＡＦ評価値Ｘ［０］の前後３個のＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうものであるが、平滑微分演算に用いるＡＦ評価値の個数はこれにかぎらない。平滑微分演算を行なう範囲（以下「平滑微分範囲」とする）をパラメータとして可変できるようにし、このパラメータによって指定された個数Ｎを用いて前後Ｎ個のＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうことが望ましい。
【００３２】
また、平滑微分演算を行なうためには複数個のＡＦ評価値が必要となる。このため、ＡＦ処理の開始直後やフォーカスレンズ７−２ａの駆動終了範囲直前のＡＦ評価値取得タイミングでは、平滑微分演算を行なうことができない。従って、ＡＦ処理を開始後、平滑微分演算を開始できる個数分のＡＦ評価値が取得されるのを待ってから平滑微分演算処理を開始する。または、平滑微分演算処理に必要なＡＦ評価値の個数を補う為に、既に取得済のＡＦ評価値を用いて推測して補間し平滑微分演算処理を開始する。
【００３３】
次に、ＡＦ処理時におけるフォーカスレンズ７−２ａの駆動タイミングとＡＦ評価値の取得タイミングの関係について説明する。フォーカスレンズ７−２ａの駆動は１回のＶＤ信号に対応して所定のフォーカス駆動量によって行なう。フォーカス駆動量は、例えばフォーカスモータ７−２ｂがパルスモータである場合は、駆動パルス数がそれに相当する。ＶＤ信号のパルスの立下りに対応して所定のパルスレートで所定の駆動パルス数だけフォーカスレンズ７−２ａを駆動することで１回のフォーカスレンズ駆動は終了する。次にくるＶＤ信号パルスの立下りに対応して再度、所定のフォーカス駆動を行なう。このようにフォーカス駆動をＶＤ信号（すなわちフレーム周期）に同期させる。
【００３４】
図６は１２０ｆｐｓのフレームレートで画像データの取り込みを行う場合のＶＤ信号とフォーカスレンズ７−２ａのフォーカス駆動タイミング、電子シャッタにおける電荷掃き出しパルス（ＳＵＢ）のタイミング、及び露光タイミングを示すタイミングチャートである。図６において、１回のＶＤ信号が発生すると、それをトリガーとしてフォーカスレンズ７−２ａを駆動するパルスが所定回数発生し（図６においては２回）、この駆動パルスに対応した駆動量だけフォーカスレンズ７−２ａは移動をする。また、ＶＤ信号をトリガーとして電荷掃き出しパルスが所定回数発生し、ＳＵＢの数に応じて、ＣＣＤ１０１に帯電している電荷の掃き出し処理を行なう。また、前記電荷掃き出し処理が終了した後に露光処理が行なわれる。露光処理によって、被写体の映像を画像データとして取り込み、この画像データを用いてＡＦ評価値を取得する。上記駆動パルス数は可変であって、焦点距離、フォーカスレンズ繰り出し量（フォーカス駆動範囲）に応じて変化する。このように本発明に係るＡＦ処理はＶＤ信号に同期してフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲内において行う。
【００３５】
上記平滑微分処理を用いたＡＦ処理について図７のフローチャートを用いて説明する。図７において、各動作ステップはＳ７１、Ｓ７２・・・のように表記する。図６を用いて説明したとおりＶＤ信号に同期してＡＦ処理を行なうので、まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで処理を待つ（Ｓ７１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ７２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ７３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ７４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ７１に戻す（Ｓ７４のＮＯ）。
【００３６】
取得したＡＦ評価値が平滑微分範囲に達していれば（Ｓ７４のＹＥＳ）、上記の平滑微分演算式を用いて平滑微分値を算出する（Ｓ７５）。上記の処理をフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲終了位置に達するまで繰り返す（Ｓ７６のＮＯ）。フォーカスレンズ７−２ａが終了位置に達した場合（Ｓ７６のＹＥＳ）、上記において算出した平滑微分値を用いた合焦位置検出処理を行ない（Ｓ７７）、合焦位置検出処理の結果に基づいてＮＧ判定処理を行なって（Ｓ７８）、ＮＧ判定処理により設定された合焦位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動して当該ＡＦ処理を終了する（Ｓ７９）。次に合焦位置検出処理（Ｓ７７）、ＮＧ判定処理（Ｓ７８）の詳細について説明する。
【００３７】
図８は、合焦位置検出処理（図７のＳ７７）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず算出した平滑微分値からゼロに近い値を検索する（Ｓ８１）。平滑微分値にゼロに近い値が無い場合（Ｓ８２のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ８６）として合焦位置検出処理を終了する。平滑微分値にゼロに近い値がある場合（Ｓ８２のＹＥＳ）は周辺値判定処理（Ｓ８３）を行なう。周辺値判定処理（Ｓ８３）は、ゼロに近い平滑微分値の周辺の平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して、単調下降もしくは単調上昇しているかどうかを判定する。すなわち、ゼロに近い平滑微分値以前に取得されている平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して単調上昇し、かつ、ゼロに近い平滑微分値以後に取得された平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して単調下降しているか否かを判定する（Ｓ８４）。判定の結果、単調下降及び単調上昇していれば（Ｓ８４のＹＥＳ）、合焦ＯＫと判定し（Ｓ８５）、そうでなければ（Ｓ８４のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ８６）と判定して合焦位置検出処理を終了する。
【００３８】
図９は、ＮＧ判定処理（図７のＳ７８）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。合焦位置検出処理（図７のＳ７７）において合焦ＯＫであれば（Ｓ９１のＹＥＳ）、その平滑微分値に対応するフォーカスレンズ７−２ａの位置を合焦位置として決定し（Ｓ９２）、合焦ＮＧであれば（Ｓ９１のＮｏ）、ＮＧ位置（例えば過焦点距離）を合焦位置として決定する（Ｓ９３）。
【００３９】
上記のＡＦ処理において、ＶＤ信号に同期して取得されるＡＦ評価値と、ＡＦ評価値を元にして算出される平滑微分値の例を図１０、図１１に示す。図１０は、同一被写体に対するＡＦ処理において、互いに光量が異なる環境において算出されたＡＦ評価値の変位の例をグラフで示した図であって、縦軸はＡＦ評価値の大きさを表わし、横軸はフォーカスレンズ７−２ａの位置を示している。図１０（ａ）はＬＶ１０の場合であり、図１０（ｂ）はＬＶ８の場合である。即ち、図１０（ｂ）は図１０（ａ）よりも、光量が少ない（暗い）環境で取得されたＡＦ評価値に関するものである。従って、隣接画素間の輝度差が微小であるため雑音の影響が大きくＡＦ評価値にバラツキが生じて複数のピーク位置が現われている。ＡＦ評価値のピーク位置（極大値）が図１０（ａ）に示すように１カ所であれば、そこを合焦位置として設定すればよいが、図１０（ｂ）に示すように複数のピーク位置がある場合、どの位置を合焦位置とするかは単純に判定することはできない。
【００４０】
図１１は、図１０で示したＡＦ評価値の平滑微分値を示したグラフである。図１１において横軸は図１０と同様にフォーカスレンズ７−２ａの位置を示し、縦軸は平滑微分値の大きさを示す。図１１（ａ）は図１０（ａ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値である。図１１（ｂ）は図１０（ｂ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値を示している。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、フォーカスレンズ７−２ａの位置が「５」に至るまでは（平滑微分値が４個以上取得できるまでは）、所定数のＡＦ評価値が取得されないのでは平滑微分値は算出されない。所定数のＡＦ評価値が取得された後に算出される平滑微分値は、フォーカスレンズ７−２ａの移動に伴って平滑微分値は増加方向に変位し、ある点で符号がマイナスからプラスに反転する。図１１においてフォーカスレンズ７―２ａの位置が５から平滑微分演算が開始され、７から８の間で符号が反転している。この反転する点がＡＦ評価値の極大値に相当する。このように、先に示した演算式によって算出された平滑微分値の符号が反転する位置、即ち平滑微分値がゼロの位置がＡＦ評価値の極大点となる。
【００４１】
上記にて説明したとおり、平滑微分値の符号が反転するＡＦ評価値の取得位置を検出することで、合焦位置を特定することができ、この合焦位置にフォーカスレンズ７―２ａを移動させることでＡＦ処理を行なうことができる。
【実施例２】
【００４２】
次に本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法の別の実施形態について説明する。本実施例におけるフォーカスレンズ７−２ａの駆動方法と平滑微分値の算出方法は実施例１と同様であるので、異なる処理を重点に説明する。
【００４３】
図１２は実施例２に係るＡＦ処理の流れを示すフローチャートである。各動作ステップはＳ１２１、Ｓ１２２・・のように表記する。まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで信号待ち処理を行ない（Ｓ１２１）、ＶＤ信号の立ち下がりの検出をトリガーにして所定パルス量に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ１２２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に露光処理を行なって映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ１２３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ１２４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ１２１に戻す（Ｓ１２４のＮＯ）。
【００４４】
所定個数のＡＦ評価値が取得されている場合（Ｓ１２４のＹＥＳ）、既に説明した演算式を用いて平滑微分値を算出する（Ｓ１２５）。
【００４５】
算出された平滑微分値により合焦位置検出処理を行ない、合焦位置が検出された否かを判定する（Ｓ１２６）。合焦位置が検出された場合（Ｓ１２６のＹＥＳ）、ＮＧ判定処理に移行し（Ｓ１２８）、合焦位置が検出されない場合（Ｓ１２６のＮＯ）、フォーカスレンズが駆動範囲終了位置に達しているかを判定して（Ｓ１２７）、フォーカスレンズが終了位置に達している場合（Ｓ１２７のＹＥＳ）はＮＧ判定処理（Ｓ１２８）に移行し、フォーカスレンズが駆動終了位置に達していなければ、ＶＤ信号待ち（Ｓ１２１）に移行する。
【００４６】
次に上記合焦位置検出処理（Ｓ１２６）及びＮＧ判定処理（Ｓ１２８）の詳細について説明する。図１３は、合焦位置検出処理（図１２のＳ１２６）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず算出した平滑微分値が略ゼロであるか否かを判定する（Ｓ１３１）。平滑微分値が略ゼロでは無い場合（Ｓ１３１のＮＯ）、合焦ＮＧとして（Ｓ１３５）当該処理は終了する。算出した平滑微分値が略ゼロであれば（Ｓ１３１のＹＥＳ）、周辺値判定処理（Ｓ１３２）を行なう。周辺値判定処理（Ｓ１３２）は、略ゼロの平滑微分値の周辺の平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して、単調下降もしくは単調上昇しているかどうかを判定する。すなわち、略ゼロの平滑微分値以前に取得されている平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して単調上昇しているか否か、もしくは、略ゼロの平滑微分値以後に取得された平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して単調下降しているか否かを判定し、判定の結果、単調下降または単調上昇していれば（Ｓ１３３のＹＥＳ）、合焦ＯＫと判定し（Ｓ１３４）、判定の結果、単調下降または単調上昇していなければ（Ｓ１３３のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ１３５）と判定して合焦位置検出処理を終了する。
【００４７】
図１４は、ＮＧ判定処理（図１２のＳ１２８）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。合焦位置検出処理（図１２のＳ１２６）において合焦ＯＫであれば（Ｓ１４１のＹＥＳ）、その平滑微分値に対応するフォーカスレンズ７−２ａの位置を合焦位置として決定し（Ｓ１４２）、合焦ＮＧであれば（Ｓ１４１のＮＯ）、ＮＧ位置（例えば過焦点距離）を合焦位置として決定する（Ｓ１４３）。
【００４８】
上記実施例２によれば、平滑微分値を算出するたびに、合焦位置検出処理を行なうので、レンズ駆動終了位置までフォーカスレンズ７−２ａを駆動することなく、その途中でＡＦ処理を終了することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法のさらに別の実施形態について説明する。本実施例は、モードダイアルＳＷ２によって指定される撮影モードに応じて平滑微分処理を可変させることを特徴とする。上記実施例１、２と重複する部分の説明は省略し、異なる部分を重点に説明する。
【００５０】
まず、本実施例に係るＡＦ処理について図１５のフローチャートを用いて説明する。各動作ステップはＳ１５０、Ｓ１５１・・のように表記する。まず、現在の撮影モードによって平滑微分範囲を設定する処理を行なう（Ｓ１５０）。平滑微分範囲を設定した後に、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで待ち処理を行なう（Ｓ１５１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ１５２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ１５３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ１５４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ１５１に戻す（Ｓ１５４のＮＯ）。
【００５１】
取得したＡＦ評価値が平滑微分範囲に達していれば（Ｓ１５４のＹＥＳ）、この平滑微分範囲によって、実施例１において説明した平滑微分演算式を用いた平滑微分演算を行なう（Ｓ１５５）。上記の処理をフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲終了位置に達するまで繰り返す（Ｓ１５６のＮＯ）。フォーカスレンズ７−２ａが終了位置に達した場合（Ｓ１５６のＹＥＳ）、上記において算出した平滑微分値を用いた合焦位置検出処理を行ない（Ｓ１５７）、合焦位置検出処理の結果に基づいてＮＧ判定処理を行なって（Ｓ１５８）、ＮＧ判定処理により設定された合焦位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動して当該ＡＦ処理を終了する（Ｓ１５９）。
【００５２】
このように、実施例３におけるＡＦ処理は、実施例１におけるＡＦ処理において、ＡＤ信号待ち処理を行なう前に、当該撮像装置の撮影モードによって平滑微分範囲を設定し、設定した平滑微分範囲に応じた平滑微分処理を行なうことを特徴としている。次に、平滑微分パラメータ設定処理（Ｓ１５０）のより詳細な処理の流れを説明するが、合焦位置検出処理（Ｓ１５７）、ＮＧ判定処理（１５８）は、実施例１における合焦位置検出処理（Ｓ７７）、ＮＧ判定処理（Ｓ７８）と同様の処理となるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
図１６は、平滑微分パラメータ設定処理（図１５のＳ１５０）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず、モードダイアルＳＷ２によって指定されている現在の撮影モードを取得する（Ｓ１６１）。次に、取得した撮影モードが「通常ＡＦモード」であるか否かを判定する（Ｓ１６２）。撮影モードが通常ＡＦモードであれば（Ｓ１６２がＹＥＳ）、通常ＡＦモード用の平滑微分範囲を設定する（ここでは通常ＡＦモード用平滑微分範囲を３とする）。撮影モードが通常ＡＦモードでなければ（Ｓ１６２がＮＯ）、当該撮像装置はマクロＡＦモードに設定されているので、マクロＡＦモード用の平滑微分範囲を設定する（ここではマクロＡＦモード用平滑微分範囲を２とする）。このように設定された平滑微分範囲を用いて、上記にて説明したＡＦ処理を行なう。
【００５４】
次に、上記のように異なる撮影モードにおいて平滑微分範囲を変更する効果について説明する。既に説明したとおりフォーカスレンズ７−２ａは、１回のＶＤ信号に対応するフォーカスモータ７−２ｂの所定駆動量に応じて移動する。ここでは、フォーカスモータ７−２ｂがパルスモータであるとして説明をする。
【００５５】
１回のＶＤ信号に対応する駆動パルス数（フォーカス駆動量）は、通常ＡＦモードよりもマクロＡＦモードの方が多く設定される。例えば、通常ＡＦモード時は２パルス、マクロＡＦモード時は６パルスである。これは、図２０に示すように撮影モードによってフォーカスレンズ繰り出し量が異なるからである。図２０において、通常ＡＦモード時のフォーカスレンズ繰り出し量は３０パルス、マクロＡＦモード時のフォーカスレンズ繰り出し量は２００パルスである。このように、通常ＡＦモード時よりも、マクロＡＦモード時の方が、１回のＶＤ信号に対応してフォーカスレンズ７−２ａが移動する量が大きいため、隣接するＡＦ評価値の変位量も大きくなる。
【００５６】
このような条件のもと、マクロＡＦモード時の平滑微分演算において、仮に、通常ＡＦモード時の平滑微分演算と同じ平滑微分範囲を設定すると（たとえは平滑微分範囲を３とすると）前後１８パルス分相当のＡＦ評価値を用いた平滑微分演算を行なうこととなり、ＡＦ評価値間の相関が強くなりすぎて、ＡＦ評価値の変位が平均化されすぎてしまい不具合が生じる。
【００５７】
この不具合について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８と図１９は、同一の撮影条件で撮影した画像データから取得したＡＦ評価値の変位（ａ）と、このＡＦ評価値を用いた平滑微分値の変位（ｂ）を示すグラフであって、図１８は平滑微分範囲が「３」の場合、図１９は平滑微分範囲が「２」の場合である。図１８及び図１９において、横軸はフォーカスレンズ７−２ａの位置を示し、縦軸は、ＡＦ評価値（ａ）と平滑微分値（ｂ）を示している。
【００５８】
被写体と背景の合焦位置が近接している場合、図１８（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、ＡＦ評価値のピークが近くなる。このような状態のときに平滑微分範囲を３として平滑微分演算を行なった結果が図１８（ｂ）である。図１８（ｂ）に示すように、平滑微分値の極値（０位置）が被写体ではなく背景側で検出されてしまう。同じ画像データをＡＦ評価値の変位を元にして、平滑微分範囲を２として平滑微分演算を行なった結果が図で図１９（ｂ）である。図１９（ｂ）に示すように、被写体に対して平滑微分値の極値（０位置）を検出することができる。
【００５９】
マクロＡＦモードでは、既に説明したとおり、通常ＡＦモードに比べてフォーカス駆動量が大きいため、被写体と背景によるＡＦ評価値のピークが近接しやすい。従って、上記の通り、ＡＦ評価値の相関を弱くするための平滑微分範囲を２として、通常ＡＦモード時の平滑微分範囲よりも狭く設定することで、偽合焦を防止することができる。
【実施例４】
【００６０】
次に上記実施例３に基づいた更に別の実施形態を説明する。本実施例におけるＡＦ処理とフォーカスレンズ７−２ａの駆動方法、平滑微分値の算出方法は上記実施例３と同様である。ここでは、異なる処理について説明する。
【００６１】
図１７は、平滑微分パラメータ設定処理（図１５のＳ７０）の別の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず、現在の撮影設定を取得する（Ｓ１７１）。撮影設定は、ＳＷ３、ＳＷ４によって可変することができる焦点距離であって、中立位置を「ｍｅａｎ」、ズームインした状態を「Ｔｅｌｅ」、ズームアウトした状態を「Ｗｉｄｅ」とする。
【００６２】
取得した焦点距離がＭｅａｎ以下であるか否かを判定する（Ｓ１７２）。焦点距離がＭｅａｎ以下である場合は（Ｓ１７２のＹＥＳ）、Ｗｉｄｅ側平滑微分範囲を設定する（Ｓ１７３）。ここでは、Ｗｉｄｅ側平滑微分範囲は３とする。焦点距離がＭｅａｎ以下では無い場合（長焦点である場合）は（Ｓ１７２のＮＯ）、Ｔｅｌｅ側平滑微分範囲を設定する（Ｓ１７４）。ここでは、Ｔｅｌｅ側平滑微分範囲は２とするこのように設定された平滑微分範囲を用いて、上記にて説明したＡＦ処理を行なう。
【００６３】
次に、焦点距離の違いによって平滑微分範囲を変更する効果について説明する。既に説明したとおりフォーカスレンズ７−２ａは、１回のＶＤ信号に対応して、フォーカスモータ７−２ｂが所定の駆動を行なうことで移動する。ここでは、フォーカスモータ７−２ｂがパルスモータであるとして説明をする。
【００６４】
図２１に示すように、焦点距離によってフォーカスレンズ繰り出し量が異なり、焦点距離がＷｉｄｅ側からＴｅｌｅ側の間で３０パルスから３５０パルスの幅がある。１回のＶＤ信号に対応する駆動パルス数（フォーカス駆動量）は、Ｗｉｄｅ側（Ｍｅａｎ以下）よりもＴｅｌｅ側（Ｍｅａｎより長焦点）の方が多く、例えば、Ｗｉｄｅ側は２パルス、Ｔｅｌｅ側は６パルスに設定される。
【００６５】
このように、焦点距離がＷｉｄｅ側の状態よりもＴｅｌｅ側の状態の方が駆動パルス数は大きいため、１回のＶＤ信号に対応してフォーカスレンズ７−２ａが移動する量が大きいため、隣接するＡＦ評価値の変位量も大きくなる。従って、Ｔｅｌｅ状態の場合に、仮に、ｍｅａｎ以下の状態と同じ平滑微分範囲を設定して（たとえは平滑微分範囲を３として）、平滑微分演算を行なうと前後１８パルス分相当のＡＦ評価値を用いた平滑微分演算を行なうこととなり、ＡＦ評価値間の相関が強すぎることとなり、ＡＦ評価値の変位が平均化されすぎて平滑微分値の極値（０付近）が正しく検出できず偽合焦が生じる。
【００６６】
このような偽合焦を防止するために、被写体と背景とのＡＦ評価値ピークが近くなるＴｅｌｅ状態では平滑微分範囲を２に設定し、ＡＦ評価値間の相関の割合を低くしている。本実施例において、平滑微分範囲の設定を可変させるための判断としてフォーカ繰り出し量により焦点状態を使用しているが、フォーカス繰り出し量を閾値として、平滑微分範囲の可変判断とすることも可能である。
【００６７】
また、上記実施例１及び上記実施例４のいずれにおいても、同じ平滑微分演算式を用いていた例について説明したが、平滑微分演算式はこれに限ったものではなく、他の微分式への置き換えが可能である。また、いずれの構成においても、ＡＦ評価値から平滑微分演算を行なった結果によって、ＡＦ評価値の極値の付近を合焦位置とすることできるので、低輝度や低コントラストによる、ＡＦ評価値のバラツキに影響を受けることなく精度の高いＡＦ処理を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、カメラ付携帯機器に搭載可能な撮像装置及びその撮像方法などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る撮像装置の例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る撮像装置の例を示す上面図である。
【図３】本発明に係る撮像装置の例を示す背面図である。
【図４】本発明に係る撮像装置の例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る撮像装置におけるＡＦ処理エリアのイメージ図である。
【図６】本発明に係る撮像装置のＡＦ評価値取得タイミング等を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の例を示すフローチャートである。
【図８】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において取得されるＡＦ評価値の変位例を示す図である。
【図１１】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において算出される平滑微分値の変位例を示す図である。
【図１２】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１３】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１６】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において取得されるＡＦ評価値と平滑微分値の変位例を示す図である。
【図１９】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において算出されるＡＦ評価値と平滑微分値の変位例を示す図である。
【図２０】本発明に係る撮像装置の撮影モードとフォーカスレンズ繰り出し量の関係を示す図である。
【図２１】本発明に係る撮像装置の焦点距離とフォーカスレンズ繰り出し量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
７−２ａ フォーカスレンズ
７−２ｂ フォーカスモータ
１０８ ＲＯＭ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体に対して自動的に焦点を合わせる自動焦点機能を有する撮像装置及び撮像方法に関するもので、特に、低輝度、低コントラスト環境にある被写体に対しても精度良く焦点を合わせることができる撮像装置および撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルスチルカメラ等の撮像装置は、被写体に対して自動的に焦点を合わせるオートフォーカス（以下「ＡＦ」という）装置を搭載している。ＡＦ装置が用いるＡＦ制御方法の一例として、山登りＡＦ制御方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。この山登りＡＦ制御方法は、撮像素子が出力する映像信号から近接画素の輝度差の積分値を求めて、この積分値を合焦度合いを示すＡＦ評価値とする方式である。被写体が合焦状態にあるときは映像信号における被写体の輪郭部分ははっきりしているため、この映像信号における近接画素間の輝度差は大きくなる。つまり、合焦状態ではＡＦ評価値は大きくなる。逆に、非合焦状態にあるときは被写体の輪郭部分がぼやけるため、この映像信号における近接画素間の輝度差は小さくなる。つまり、非合焦状態ではＡＦ評価値は小さくなる。ＡＦ装置は、レンズを移動させながら所定のタイミングで、そのレンズ位置の映像信号を取得してＡＦ評価値を算出し、ＡＦ評価値の最大値（ＡＦ評価値のピーク位置）を特定し、ＡＦ評価値が最大となる位置にレンズを移動して停止させることで、被写体に対して自動的に焦点をあわせることができる。このように、山登りＡＦ制御方法は、ＡＦ評価値のピーク位置を検出することで被写体に対する焦点を合わせることができる。
【０００３】
近年、山登りＡＦ制御方法をより精度良くかつ高速に実効するＡＦ制御方法が提案されている（例えば特許文献２を参照）。特許文献２に記載されているＡＦ制御方法は、微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第一モードと、合焦位置に近づくまでは粗い間隔でＡＦ評価値をサンプリングし合焦位置付近では微小な間隔でＡＦ評価値をサンプリングする第二モードとを使い分けることで、ＡＦ処理を高速化し、より素早く被写体に焦点を合わせることができる方法である。
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載のＡＦ制御方法は、被写体が低輝度環境や低コントラスト環境にある場合、映像信号に多く含まれるノイズによってＡＦ評価値のピーク検出までに時間がかかる。すなわち、ＡＦ評価値のピーク検出までＡＦ処理が繰返し行なわれるため、合焦するまで多くの時間を要することになる。そこで、上記特許文献２記載の方法による課題を解決するため輝度に応じて映像信号に用いるフィルタを可変し、映像信号のノイズを除去することでＡＦ評価値のバラツキを低減する方法が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【特許文献１】特公昭３９−５２６５号公報
【特許文献２】特許第３８５１０２７号公報
【特許文献３】特開２００６−１４５９６４号公報
【０００５】
一方、近年の撮像装置に用いられる撮像素子（ＣＣＤ）は高画素化（高密化）が進み、隣接画素間の輝度差は以前のものに比べて小さくなっているため、低輝度・低コントラスト環境における隣接画素間の輝度差は微小になる。このため上記の従来方法では、映像信号に含まれるノイズによって発生するＡＦ評価値のバラツキにより、正しく精度良くかつ高速に合焦位置を特定することは困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであって、映像信号の隣接画素間の輝度差が微小であっても、ＡＦ評価値の最大値を精度よく特定することができ、より安定したＡＦ制御を行なうことができる撮像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】
【０００７】
本発明は、撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、上記自動焦点検出手段は、上記画像データを用いて算出するＡＦ評価値を用いた平滑微分演算によって焦点位置を決定することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
また本発明は、上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であり、上記平滑微分演算は、隣接するＡＦ評価値の差分に加重積算した値の総計を算出する演算であって、加重積算に用いる重み係数はＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる値であることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、加重積算を求める値の範囲（演算に用いる値の個数）を、撮影時に設定されている撮影モード（例えば、通常・マクロＡＦモードなど）や、焦点距離・ＡＦ評価値を取得する際のレンズ位置移動量に応じて可変させることにより、背景側に合焦する状態（偽合焦）を防ぐことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、撮像装置において、被写体の画像データから算出したＡＦ評価値を平滑微分して合焦点を検知することにより、高速かつ高精度な自動焦点機能を提供することができる。
【００１１】
また、本発明によれば、撮像装置において、撮影モードや焦点距離の違いにより平滑微分演算に用いるＡＦ評価値の範囲を可変させることができるので、偽合焦を防ぎつつ高速かつ高精度な自動焦点機能を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について図を用いて説明する。図１乃至図３は本発明に係る撮像装置の外観構成例を示す図である。図１は正面図、図２は上側平面図、図３は背面図である。図１において撮像装置の筐体であるカメラボディＣＢの正面には、ストロボ発光部３、光学ファインダ４、リモコン受光部６および撮像レンズを含む鏡胴ユニット７が配置されており、カメラボディＣＢの一方の側面部には、メモリカード装填室および電池装填室の蓋２が設けられている。図２においてカメラボディＣＢの上面には、レリーズボタン（スイッチ）ＳＷ１、モードダイアルＳＷ２およびサブ液晶ディスプレイ（サブＬＣＤ）（以下、「液晶ディスプレイ」を「ＬＣＤ」と称する）１が配置されている。図３において、カメラボディＣＢの背面には、光学ファインダ４、ＡＦ用ＬＥＤ（「ＬＥＤ」は、発光ダイオード）８、ストロボＬＥＤ９、ＬＣＤモニタ１０、電源スイッチ１３、広角方向ズームスイッチＳＷ３、望遠方向ズームスイッチＳＷ４、セルフタイマの設定および解除スイッチＳＷ５、メニュースイッチＳＷ６、上移動およびストロボセットスイッチＳＷ７、右移動スイッチＳＷ８、ディスプレイスイッチＳＷ９、下移動およびマクロスイッチＳＷ１０、左移動および画像確認スイッチＳＷ１１、ＯＫスイッチＳＷ１２、ならびにクイックアクセススイッチＳＷ１３が配置されている。
【００１３】
次に、図４を用いて本発明に係る撮像装置の機能ブロックを説明する。本発明に係る撮像装置の各種動作（処理）は、ディジタル信号処理ＩＣ（集積回路）等として構成されるディジタルスティルカメラプロセッサ１０４（以下、単に「プロセッサ１０４」と称する）によって制御される。プロセッサ１０４は、第１のＣＣＤ（電荷結合素子）信号処理ブロック１０４−１，第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２，ＣＰＵ（中央処理ユニット）ブロック１０４−３，ローカルＳＲＡＭ（ＳＲＡＭ：スタティックランダムアクセスメモリ）１０４−４，ＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）ブロック１０４−５，シリアルブロック１０４−６，ＪＰＥＧコーデック（ＣＯＤＥＣ）ブロック１０４−７，リサイズ（ＲＥＳＩＺＥ）ブロック１０４−８，ＴＶ信号表示ブロック１０４−９およびメモリカードコントローラブロック１０４−１０を有してなり、これら各ブロックは相互にバスラインで接続されている。
【００１４】
プロセッサ１０４の外部には、ＲＡＷ−ＲＧＢ画像データ、ＹＵＶ画像データおよびＪＰＥＧ画像データを保存するためのＳＤＲＡＭ（シンクロナスランダムアクセスメモリ）１０３、ＲＡＭ１０７、内蔵メモリ１２０および制御プログラムが格納されたＲＯＭ１０８が配置されており、バスラインを介してプロセッサ１０４に接続されている。
【００１５】
鏡胴ユニット７は、ズームレンズ７−１ａを有するズーム光学系７−１，フォーカスレンズ７−２ａを有するフォーカス光学系７−２，絞り７−３ａを有する絞りユニット７−３およびメカニカルシャッタ７−４ａを有するメカシャッタユニット７−４を備えている。ズーム光学系７−１，フォーカス光学系７−２，絞りユニット７−３およびメカシャッタユニット７−４はそれぞれＺＯＯＭモータ７−１ｂ，フォーカスレンズ移動手段としてのＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ，絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂによって駆動される。これらＺＯＯＭモータ７−１ｂ，ＦＯＣＵＳモータ７−２ｂ，絞りモータ７−３ｂおよびメカシャッタモータ７−４ｂの各モータは、プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３によって制御されるモータドライバ７−５によって動作が制御される。
【００１６】
鏡胴ユニット７のズームレンズ７−１ａおよびフォーカスレンズ７−２ａは、撮像素子であるＣＣＤ１０１の撮像面上に被写体光学像を結像するための撮像レンズを構成し、ＣＣＤ１０１は、前記被写体光学像を電気的な画像信号に変換してＦ／Ｅ−ＩＣ（フロントエンドＩＣ）１０２に入力する。Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２は、ＣＤＳ（相関２重サンプリング部）１０２−１、ＡＧＣ（自動利得制御部）１０２−２およびＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換部１０２−３を有し、前記画像信号にそれぞれ所定の処理を施して、ディジタル信号に変換し、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に入力する。これらの信号処理動作は、プロセッサ１０４の第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１から出力されるＶＤ・ＨＤ（垂直駆動・水平駆動）信号により、ＴＧ（タイミングジェネレータ）１０２−４を介して制御される。第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１は、ＣＣＤ固体撮像素子１０１からＦ／Ｅ−ＩＣ１０２を経由して入力されたディジタル画像データに対してホワイトバランス調整およびγ調整等の信号処理を行うとともに、ＶＤ信号およびＨＤ信号を出力する。
【００１７】
プロセッサ１０４のＣＰＵブロック１０４−３は、音声記録回路１１５−１による音声記録動作を制御する。音声記録回路１１５−１は、マイクロホン１１５−３で変換されマイクロホンアンプ１１５−２によって増幅した音声信号を、ＣＰＵブロック１０４−３の指令に応じて記録する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、音声再生回路１１６−１の動作も制御する。音声再生回路１１６−１は、ＣＰＵブロック１０４−３の指令により、適宜なるメモリに記録されている音声信号をオーディオアンプ１１６−２で増幅してスピーカ１１６−３に入力し、スピーカ１１６−３から音声を再生する。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、ストロボ回路１１４を制御して動作させることによってストロボ発光部３から照明光を発光させる。また、ＣＰＵブロック１０４−３は、被写体距離を測定する測距ユニット（図示せず）の動作も制御する。
【００１８】
なお、本発明に係る撮像装置は、後述するように撮像された画像データに基づいてＡＦ制御を行うものであるので、測距ユニットによる被写体距離の測定は必ずしも行わなくて良く、測距ユニットを省いても良い。また、測距ユニットによる被写体距離の測定情報をストロボ回路１１４におけるストロボ発光制御に利用しても良い。測距ユニットによる被写体距離の測定情報を、撮像された画像データに基づく合焦制御に対して補助的に利用するようにしても良い。
【００１９】
さらに、ＣＰＵブロック１０４−３は、プロセッサ１０４の外部に配置されたサブＣＰＵ１０９にも結合されており、サブＣＰＵ１０９は、ＬＣＤドライバ１１１を介してサブＬＣＤ１による表示を制御する。また、サブＣＰＵ１０９は、ＡＦ用ＬＥＤ８，ストロボＬＥＤ９，リモコン受光部６，上記スイッチＳＷ１〜ＳＷ１３からなる操作部およびブザー１１３にもそれぞれ結合されている。
【００２０】
ＵＳＢブロック１０４−５は、ＵＳＢコネクタ１２２に結合されており、シリアルブロック１０４−６は、シリアルドライバ回路１２３−１を介してＲＳ−２３２Ｃコネクタに結合されている。ビデオ信号表示ブロック１０４−９は、ＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０に結合されており、また、ＴＶ信号表示ブロック１０４−９は、ビデオアンプ１１８を介してビデオジャック１１９にも結合されている。メモリカードコントローラブロック１０４−１０は、メモリカードスロット１２１のカード接点に結合されており、メモリカードがこのメモリカードスロット１２１に装填されると、メモリカードの接点に接触して電気的に接続する。
【００２１】
次に、上述のように構成された撮像装置の動作について説明する。図１乃至図３に示すモードダイアルＳＷ２を記録モードに設定することによって、当該撮像装置が記録モードで起動する。当該撮像装置は複数の記録モードを備えており、これらの記録モードをまとめて撮影モードとする。モードダイアルＳＷ２の設定は、図４における操作ｋｅｙユニット（ＳＷ１〜ＳＷ１３）に含まれるモードダイアルＳＷ２の状態が記録モード−オンになったことをサブＣＰＵ１０９経由でＣＰＵブロック１０４−３が検知し、モータドライバ７−５を制御して、鏡胴ユニット７を撮像可能な位置に移動させる。さらにＣＣＤ１０１、Ｆ／Ｅ−ＩＣ１０２およびＬＣＤモニタ１０等の各部に電源を投入して動作を開始させる。各部の電源が投入されると、ファインダモードの動作が開始される。
【００２２】
ファインダモードにおいては、鏡胴ユニット７の撮像レンズを通して撮像素子であるＣＣＤ１０１に入射した光は、電気信号に変換されてＲＧＢのアナログ信号としてＣＤＳ１０２−１に入力し、ＡＧＣ１０２−２を介してＡ／Ｄ変換器１０２−３に送られる。Ａ／Ｄ変換器１０２−３でディジタル信号に変換されたＲ、Ｇ、Ｂの各信号は、プロセッサ１０４内の第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２によって達成されるＹＵＶ変換手段でＹＵＶ画像データに変換されて、フレームメモリとしてのＳＤＲＡＭ１０３に記録される。なお、第２のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−２は、ＲＧＢ画像データにフィルタリング処理等の適切な処理を施してＹＵＶ画像データへ変換する。このＹＵＶ画像データは、ＣＰＵブロック１０４−３により、読み出され、ビデオ信号表示ブロック１０４−９を介してビデオアンプ１１８およびビデオジャック１１９を介してＴＶ（テレビジョン）に送られ、あるいはＬＣＤドライバ１１７を介してＬＣＤモニタ１０へ送られて表示に供される。この処理が１／３０秒間隔で行われ、１／３０秒毎に更新されるファインダモードの表示となる。
【００２３】
操作部のレリーズボタンＳＷ１が押下されると、第１のＣＣＤ信号処理ブロック１０４−１に取り込まれたディジタルＲＧＢ画像データより、画面内の所定の少なくとも一部における合焦の度合いを示すＡＦ評価値および露光状態を示すＡＥ評価値が算出される。ＡＦ評価値は、特徴データとしてＣＰＵブロック１０４−３に読み出されて、自動焦点検出手段としての機能するＡＦ処理に利用される。
【００２４】
合焦状態にある被写体は、そのエッジ部分が鮮明であるため、当該画像データに含まれる空間周波数の高周波成分が最も高くなる。空間周波数が高い被写体画像データを構成する画素の近接画素間の輝度差の積分値であるＡＦ評価値はその値が大きくなる。従って、このフォーカスレンズ７−２ａを移動させながら断続的に取得したＡＦ評価値の変位量は、画像データに含まれる高周波成分を反映する値となるため、このＡＦ評価値が極大値となる画像データを取得したフォーカスレンズ７−２ａの位置が合焦位置となる。すなわち、ＡＦ評価値にピーク位置を検出することで合焦位置を特定することができる。また、ＡＦ評価値の極大点（ピーク位置）が複数あらわれることも考慮にいれ、複数の極大点（ピーク位置）があった場合には、ピーク位置におけるＡＦ評価値の大きさおよびその周辺位置のＡＦ評価値の下降または上昇の度合いなども考慮し、最も信頼性があると推定される極大点（ピーク位置）を合焦位置とするＡＦ処理を行なう。
【００２５】
ＡＦ評価値は、ディジタルＲＧＢ画像データ内の特定の範囲（ＡＦ処理エリア）から算出することができる。図５はファインダモード時にＬＣＤに表示される画像面を示している。図５において、ＬＣＤ１０の中心部に表示されている枠内が当該撮像装置におけるＡＦ処理エリアである。このＡＦ処理エリアは、例えばＲＧＢ画像データの画面内の中央の水平方向の４０％および垂直方向の３０％の範囲を設定している。
【００２６】
本発明に係る撮像装置が備える複数の撮影モードはそれぞれＡＦ撮影範囲が異なる。例えば、通常ＡＦモードはＡＦ撮影範囲を１ｍから無限遠とし、マクロＡＦモードは、ＡＦ撮影範囲を１ｃｍから無限遠としている。ＡＦモードの設定は、モードダイアルＳＷ２によって行なう。
【実施例１】
【００２７】
本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法の実施形態について説明する。本発明に係る撮像方法におけるＡＦ処理は、移動するフォーカスレンズ７−２ａの所定のタイミング位置においてＡＦ評価値を取得し、取得したＡＦ評価値を用いて平滑微分演算をし、その平滑微分演算の結果（平滑微分値）を用いて合焦状態の判定と合焦位置の特定を行なう。先ず、ＡＦ評価値の平滑微分演算処理について説明する。
【００２８】
移動するフォーカスレンズ７−２ａから所定のタイミングで取り込まれた被写体の画像データを元に取得したＡＦ評価値をＸ［０］とし、Ｘ［０］よりもａ個前に取得されたＡＦ評価値をＸ［−ａ］、Ｘ［０］よりもａ個後に取得されたＡＦ評価値をＸ［ａ］とし、
各ＡＦ評価値に対する重み係数をｂ１、ｂ２・・とした場合、平滑微分値Ｙ［０］は、Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉによって求めることができる。
【００２９】
上記の平滑微分演算式の具体例を示す。現在のＡＦ評価値（Ｘ［０］）の前後３評価値を用いて平滑微分値Ｙ［０］を求める場合、Ｙ［０］＝（Ｘ［１］−Ｘ［−１］）×１＋（Ｘ［２］−Ｘ［−２］）×２＋（Ｘ［３］−Ｘ［−３］）×３となる。ここで、重み係数（ｂｉ＝１，２，３・・・）は、現在のＡＦ評価値Ｘ［０］に近いＡＦ評価値（例えばＸ［１］）を小さい係数とし、遠いＡＦ評価値（例えばＸ［３］）をより大きい係数とする。すなわち、現在値（Ｘ［０］）との相関度合いが小さいものほど大きな値であればよく、具体的な係数値は上記の例に限るものではない。
【００３０】
このように、本発明にかかる撮像方法におけるＡＦ制御方法は、フォーカスレンズ７−２ａの移動に対応して取得するＡＦ評価値の相関性をふまえて上記の平滑微分値を求めることでＡＦ評価値の極値を特定し、合焦位置を検出する。
【００３１】
上記の演算式は、現在のＡＦ評価値Ｘ［０］の前後３個のＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうものであるが、平滑微分演算に用いるＡＦ評価値の個数はこれにかぎらない。平滑微分演算を行なう範囲（以下「平滑微分範囲」とする）をパラメータとして可変できるようにし、このパラメータによって指定された個数Ｎを用いて前後Ｎ個のＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうことが望ましい。
【００３２】
また、平滑微分演算を行なうためには複数個のＡＦ評価値が必要となる。このため、ＡＦ処理の開始直後やフォーカスレンズ７−２ａの駆動終了範囲直前のＡＦ評価値取得タイミングでは、平滑微分演算を行なうことができない。従って、ＡＦ処理を開始後、平滑微分演算を開始できる個数分のＡＦ評価値が取得されるのを待ってから平滑微分演算処理を開始する。または、平滑微分演算処理に必要なＡＦ評価値の個数を補う為に、既に取得済のＡＦ評価値を用いて推測して補間し平滑微分演算処理を開始する。
【００３３】
次に、ＡＦ処理時におけるフォーカスレンズ７−２ａの駆動タイミングとＡＦ評価値の取得タイミングの関係について説明する。フォーカスレンズ７−２ａの駆動は１回のＶＤ信号に対応して所定のフォーカス駆動量によって行なう。フォーカス駆動量は、例えばフォーカスモータ７−２ｂがパルスモータである場合は、駆動パルス数がそれに相当する。ＶＤ信号のパルスの立下りに対応して所定のパルスレートで所定の駆動パルス数だけフォーカスレンズ７−２ａを駆動することで１回のフォーカスレンズ駆動は終了する。次にくるＶＤ信号パルスの立下りに対応して再度、所定のフォーカス駆動を行なう。このようにフォーカス駆動をＶＤ信号（すなわちフレーム周期）に同期させる。
【００３４】
図６は１２０ｆｐｓのフレームレートで画像データの取り込みを行う場合のＶＤ信号とフォーカスレンズ７−２ａのフォーカス駆動タイミング、電子シャッタにおける電荷掃き出しパルス（ＳＵＢ）のタイミング、及び露光タイミングを示すタイミングチャートである。図６において、１回のＶＤ信号が発生すると、それをトリガーとしてフォーカスレンズ７−２ａを駆動するパルスが所定回数発生し（図６においては２回）、この駆動パルスに対応した駆動量だけフォーカスレンズ７−２ａは移動をする。また、ＶＤ信号をトリガーとして電荷掃き出しパルスが所定回数発生し、ＳＵＢの数に応じて、ＣＣＤ１０１に帯電している電荷の掃き出し処理を行なう。また、前記電荷掃き出し処理が終了した後に露光処理が行なわれる。露光処理によって、被写体の映像を画像データとして取り込み、この画像データを用いてＡＦ評価値を取得する。上記駆動パルス数は可変であって、焦点距離、フォーカスレンズ繰り出し量（フォーカス駆動範囲）に応じて変化する。このように本発明に係るＡＦ処理はＶＤ信号に同期してフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲内において行う。
【００３５】
上記平滑微分処理を用いたＡＦ処理について図７のフローチャートを用いて説明する。図７において、各動作ステップはＳ７１、Ｓ７２・・・のように表記する。図６を用いて説明したとおりＶＤ信号に同期してＡＦ処理を行なうので、まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで処理を待つ（Ｓ７１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ７２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ７３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ７４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ７１に戻す（Ｓ７４のＮＯ）。
【００３６】
取得したＡＦ評価値が平滑微分範囲に達していれば（Ｓ７４のＹＥＳ）、上記の平滑微分演算式を用いて平滑微分値を算出する（Ｓ７５）。上記の処理をフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲終了位置に達するまで繰り返す（Ｓ７６のＮＯ）。フォーカスレンズ７−２ａが終了位置に達した場合（Ｓ７６のＹＥＳ）、上記において算出した平滑微分値を用いた合焦位置検出処理を行ない（Ｓ７７）、合焦位置検出処理の結果に基づいてＮＧ判定処理を行なって（Ｓ７８）、ＮＧ判定処理により設定された合焦位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動して当該ＡＦ処理を終了する（Ｓ７９）。次に合焦位置検出処理（Ｓ７７）、ＮＧ判定処理（Ｓ７８）の詳細について説明する。
【００３７】
図８は、合焦位置検出処理（図７のＳ７７）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず算出した平滑微分値からゼロに近い値を検索する（Ｓ８１）。平滑微分値にゼロに近い値が無い場合（Ｓ８２のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ８６）として合焦位置検出処理を終了する。平滑微分値にゼロに近い値がある場合（Ｓ８２のＹＥＳ）は周辺値判定処理（Ｓ８３）を行なう。周辺値判定処理（Ｓ８３）は、ゼロに近い平滑微分値の周辺の平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して、単調下降もしくは単調上昇しているかどうかを判定する。すなわち、ゼロに近い平滑微分値以前に取得されている平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して単調上昇し、かつ、ゼロに近い平滑微分値以後に取得された平滑微分値が、ゼロに近い平滑微分値に対して単調下降しているか否かを判定する（Ｓ８４）。判定の結果、単調下降及び単調上昇していれば（Ｓ８４のＹＥＳ）、合焦ＯＫと判定し（Ｓ８５）、そうでなければ（Ｓ８４のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ８６）と判定して合焦位置検出処理を終了する。
【００３８】
図９は、ＮＧ判定処理（図７のＳ７８）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。合焦位置検出処理（図７のＳ７７）において合焦ＯＫであれば（Ｓ９１のＹＥＳ）、その平滑微分値に対応するフォーカスレンズ７−２ａの位置を合焦位置として決定し（Ｓ９２）、合焦ＮＧであれば（Ｓ９１のＮｏ）、ＮＧ位置（例えば過焦点距離）を合焦位置として決定する（Ｓ９３）。
【００３９】
上記のＡＦ処理において、ＶＤ信号に同期して取得されるＡＦ評価値と、ＡＦ評価値を元にして算出される平滑微分値の例を図１０、図１１に示す。図１０は、同一被写体に対するＡＦ処理において、互いに光量が異なる環境において算出されたＡＦ評価値の変位の例をグラフで示した図であって、縦軸はＡＦ評価値の大きさを表わし、横軸はフォーカスレンズ７−２ａの位置を示している。図１０（ａ）はＬＶ１０の場合であり、図１０（ｂ）はＬＶ８の場合である。即ち、図１０（ｂ）は図１０（ａ）よりも、光量が少ない（暗い）環境で取得されたＡＦ評価値に関するものである。従って、隣接画素間の輝度差が微小であるため雑音の影響が大きくＡＦ評価値にバラツキが生じて複数のピーク位置が現われている。ＡＦ評価値のピーク位置（極大値）が図１０（ａ）に示すように１カ所であれば、そこを合焦位置として設定すればよいが、図１０（ｂ）に示すように複数のピーク位置がある場合、どの位置を合焦位置とするかは単純に判定することはできない。
【００４０】
図１１は、図１０で示したＡＦ評価値の平滑微分値を示したグラフである。図１１において横軸は図１０と同様にフォーカスレンズ７−２ａの位置を示し、縦軸は平滑微分値の大きさを示す。図１１（ａ）は図１０（ａ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値である。図１１（ｂ）は図１０（ｂ）に示したＡＦ評価値の変位を元にした平滑微分値を示している。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）において、フォーカスレンズ７−２ａの位置が「５」に至るまでは（平滑微分値が４個以上取得できるまでは）、所定数のＡＦ評価値が取得されないのでは平滑微分値は算出されない。所定数のＡＦ評価値が取得された後に算出される平滑微分値は、フォーカスレンズ７−２ａの移動に伴って平滑微分値は増加方向に変位し、ある点で符号がマイナスからプラスに反転する。図１１においてフォーカスレンズ７―２ａの位置が５から平滑微分演算が開始され、７から８の間で符号が反転している。この反転する点がＡＦ評価値の極大値に相当する。このように、先に示した演算式によって算出された平滑微分値の符号が反転する位置、即ち平滑微分値がゼロの位置がＡＦ評価値の極大点となる。
【００４１】
上記にて説明したとおり、平滑微分値の符号が反転するＡＦ評価値の取得位置を検出することで、合焦位置を特定することができ、この合焦位置にフォーカスレンズ７―２ａを移動させることでＡＦ処理を行なうことができる。
【実施例２】
【００４２】
次に本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法の別の実施形態について説明する。本実施例におけるフォーカスレンズ７−２ａの駆動方法と平滑微分値の算出方法は実施例１と同様であるので、異なる処理を重点に説明する。
【００４３】
図１２は実施例２に係るＡＦ処理の流れを示すフローチャートである。各動作ステップはＳ１２１、Ｓ１２２・・のように表記する。まず、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで信号待ち処理を行ない（Ｓ１２１）、ＶＤ信号の立ち下がりの検出をトリガーにして所定パルス量に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ１２２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に露光処理を行なって映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ１２３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ１２４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ１２１に戻す（Ｓ１２４のＮＯ）。
【００４４】
所定個数のＡＦ評価値が取得されている場合（Ｓ１２４のＹＥＳ）、既に説明した演算式を用いて平滑微分値を算出する（Ｓ１２５）。
【００４５】
算出された平滑微分値により合焦位置検出処理を行ない、合焦位置が検出された否かを判定する（Ｓ１２６）。合焦位置が検出された場合（Ｓ１２６のＹＥＳ）、ＮＧ判定処理に移行し（Ｓ１２８）、合焦位置が検出されない場合（Ｓ１２６のＮＯ）、フォーカスレンズが駆動範囲終了位置に達しているかを判定して（Ｓ１２７）、フォーカスレンズが終了位置に達している場合（Ｓ１２７のＹＥＳ）はＮＧ判定処理（Ｓ１２８）に移行し、フォーカスレンズが駆動終了位置に達していなければ、ＶＤ信号待ち（Ｓ１２１）に移行する。
【００４６】
次に上記合焦位置検出処理（Ｓ１２６）及びＮＧ判定処理（Ｓ１２８）の詳細について説明する。図１３は、合焦位置検出処理（図１２のＳ１２６）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず算出した平滑微分値が略ゼロであるか否かを判定する（Ｓ１３１）。平滑微分値が略ゼロでは無い場合（Ｓ１３１のＮＯ）、合焦ＮＧとして（Ｓ１３５）当該処理は終了する。算出した平滑微分値が略ゼロであれば（Ｓ１３１のＹＥＳ）、周辺値判定処理（Ｓ１３２）を行なう。周辺値判定処理（Ｓ１３２）は、略ゼロの平滑微分値の周辺の平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して、単調下降もしくは単調上昇しているかどうかを判定する。すなわち、略ゼロの平滑微分値以前に取得されている平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して単調上昇しているか否か、もしくは、略ゼロの平滑微分値以後に取得された平滑微分値が、略ゼロの平滑微分値に対して単調下降しているか否かを判定し、判定の結果、単調下降または単調上昇していれば（Ｓ１３３のＹＥＳ）、合焦ＯＫと判定し（Ｓ１３４）、判定の結果、単調下降または単調上昇していなければ（Ｓ１３３のＮＯ）、合焦ＮＧ（Ｓ１３５）と判定して合焦位置検出処理を終了する。
【００４７】
図１４は、ＮＧ判定処理（図１２のＳ１２８）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。合焦位置検出処理（図１２のＳ１２６）において合焦ＯＫであれば（Ｓ１４１のＹＥＳ）、その平滑微分値に対応するフォーカスレンズ７−２ａの位置を合焦位置として決定し（Ｓ１４２）、合焦ＮＧであれば（Ｓ１４１のＮＯ）、ＮＧ位置（例えば過焦点距離）を合焦位置として決定する（Ｓ１４３）。
【００４８】
上記実施例２によれば、平滑微分値を算出するたびに、合焦位置検出処理を行なうので、レンズ駆動終了位置までフォーカスレンズ７−２ａを駆動することなく、その途中でＡＦ処理を終了することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に本発明に係る撮像装置を用いた撮像方法のさらに別の実施形態について説明する。本実施例は、モードダイアルＳＷ２によって指定される撮影モードに応じて平滑微分処理を可変させることを特徴とする。上記実施例１、２と重複する部分の説明は省略し、異なる部分を重点に説明する。
【００５０】
まず、本実施例に係るＡＦ処理について図１５のフローチャートを用いて説明する。各動作ステップはＳ１５０、Ｓ１５１・・のように表記する。まず、現在の撮影モードによって平滑微分範囲を設定する処理を行なう（Ｓ１５０）。平滑微分範囲を設定した後に、ＶＤ信号の立ち下がりを検出するまで待ち処理を行なう（Ｓ１５１）。ＶＤ信号の立ち下がりを検出した後に、所定パルス数に応じてフォーカスモータ７−２ｂを駆動し、フォーカスレンズ７−２ａを移動する（Ｓ１５２）。フォーカスレンズ７−２ａを移動した後に映像信号を取得し、この映像信号に基づく画像データによってＡＦ評価値を算出する（Ｓ１５３）。ＡＦ評価値の取得数が平滑微分演算に足りるか否か（平滑微分範囲を満たすか否か）を判定し（Ｓ１５４）、ＡＦ評価値取得数が平滑微分範囲に達していなければ処理をＳ１５１に戻す（Ｓ１５４のＮＯ）。
【００５１】
取得したＡＦ評価値が平滑微分範囲に達していれば（Ｓ１５４のＹＥＳ）、この平滑微分範囲によって、実施例１において説明した平滑微分演算式を用いた平滑微分演算を行なう（Ｓ１５５）。上記の処理をフォーカスレンズ７−２ａの駆動範囲終了位置に達するまで繰り返す（Ｓ１５６のＮＯ）。フォーカスレンズ７−２ａが終了位置に達した場合（Ｓ１５６のＹＥＳ）、上記において算出した平滑微分値を用いた合焦位置検出処理を行ない（Ｓ１５７）、合焦位置検出処理の結果に基づいてＮＧ判定処理を行なって（Ｓ１５８）、ＮＧ判定処理により設定された合焦位置にフォーカスレンズ７−２ａを移動して当該ＡＦ処理を終了する（Ｓ１５９）。
【００５２】
このように、実施例３におけるＡＦ処理は、実施例１におけるＡＦ処理において、ＡＤ信号待ち処理を行なう前に、当該撮像装置の撮影モードによって平滑微分範囲を設定し、設定した平滑微分範囲に応じた平滑微分処理を行なうことを特徴としている。次に、平滑微分パラメータ設定処理（Ｓ１５０）のより詳細な処理の流れを説明するが、合焦位置検出処理（Ｓ１５７）、ＮＧ判定処理（１５８）は、実施例１における合焦位置検出処理（Ｓ７７）、ＮＧ判定処理（Ｓ７８）と同様の処理となるので、詳細な説明は省略する。
【００５３】
図１６は、平滑微分パラメータ設定処理（図１５のＳ１５０）の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず、モードダイアルＳＷ２によって指定されている現在の撮影モードを取得する（Ｓ１６１）。次に、取得した撮影モードが「通常ＡＦモード」であるか否かを判定する（Ｓ１６２）。撮影モードが通常ＡＦモードであれば（Ｓ１６２がＹＥＳ）、通常ＡＦモード用の平滑微分範囲を設定する（ここでは通常ＡＦモード用平滑微分範囲を３とする）。撮影モードが通常ＡＦモードでなければ（Ｓ１６２がＮＯ）、当該撮像装置はマクロＡＦモードに設定されているので、マクロＡＦモード用の平滑微分範囲を設定する（ここではマクロＡＦモード用平滑微分範囲を２とする）。このように設定された平滑微分範囲を用いて、上記にて説明したＡＦ処理を行なう。
【００５４】
次に、上記のように異なる撮影モードにおいて平滑微分範囲を変更する効果について説明する。既に説明したとおりフォーカスレンズ７−２ａは、１回のＶＤ信号に対応するフォーカスモータ７−２ｂの所定駆動量に応じて移動する。ここでは、フォーカスモータ７−２ｂがパルスモータであるとして説明をする。
【００５５】
１回のＶＤ信号に対応する駆動パルス数（フォーカス駆動量）は、通常ＡＦモードよりもマクロＡＦモードの方が多く設定される。例えば、通常ＡＦモード時は２パルス、マクロＡＦモード時は６パルスである。これは、図２０に示すように撮影モードによってフォーカスレンズ繰り出し量が異なるからである。図２０において、通常ＡＦモード時のフォーカスレンズ繰り出し量は３０パルス、マクロＡＦモード時のフォーカスレンズ繰り出し量は２００パルスである。このように、通常ＡＦモード時よりも、マクロＡＦモード時の方が、１回のＶＤ信号に対応してフォーカスレンズ７−２ａが移動する量が大きいため、隣接するＡＦ評価値の変位量も大きくなる。
【００５６】
このような条件のもと、マクロＡＦモード時の平滑微分演算において、仮に、通常ＡＦモード時の平滑微分演算と同じ平滑微分範囲を設定すると（たとえは平滑微分範囲を３とすると）前後１８パルス分相当のＡＦ評価値を用いた平滑微分演算を行なうこととなり、ＡＦ評価値間の相関が強くなりすぎて、ＡＦ評価値の変位が平均化されすぎてしまい不具合が生じる。
【００５７】
この不具合について、図１８及び図１９を用いて説明する。図１８と図１９は、同一の撮影条件で撮影した画像データから取得したＡＦ評価値の変位（ａ）と、このＡＦ評価値を用いた平滑微分値の変位（ｂ）を示すグラフであって、図１８は平滑微分範囲が「３」の場合、図１９は平滑微分範囲が「２」の場合である。図１８及び図１９において、横軸はフォーカスレンズ７−２ａの位置を示し、縦軸は、ＡＦ評価値（ａ）と平滑微分値（ｂ）を示している。
【００５８】
被写体と背景の合焦位置が近接している場合、図１８（ａ）及び図１９（ａ）に示すように、ＡＦ評価値のピークが近くなる。このような状態のときに平滑微分範囲を３として平滑微分演算を行なった結果が図１８（ｂ）である。図１８（ｂ）に示すように、平滑微分値の極値（０位置）が被写体ではなく背景側で検出されてしまう。同じ画像データをＡＦ評価値の変位を元にして、平滑微分範囲を２として平滑微分演算を行なった結果が図で図１９（ｂ）である。図１９（ｂ）に示すように、被写体に対して平滑微分値の極値（０位置）を検出することができる。
【００５９】
マクロＡＦモードでは、既に説明したとおり、通常ＡＦモードに比べてフォーカス駆動量が大きいため、被写体と背景によるＡＦ評価値のピークが近接しやすい。従って、上記の通り、ＡＦ評価値の相関を弱くするための平滑微分範囲を２として、通常ＡＦモード時の平滑微分範囲よりも狭く設定することで、偽合焦を防止することができる。
【実施例４】
【００６０】
次に上記実施例３に基づいた更に別の実施形態を説明する。本実施例におけるＡＦ処理とフォーカスレンズ７−２ａの駆動方法、平滑微分値の算出方法は上記実施例３と同様である。ここでは、異なる処理について説明する。
【００６１】
図１７は、平滑微分パラメータ設定処理（図１５のＳ７０）の別の詳細な処理の流れを示したフローチャートである。まず、現在の撮影設定を取得する（Ｓ１７１）。撮影設定は、ＳＷ３、ＳＷ４によって可変することができる焦点距離であって、中立位置を「ｍｅａｎ」、ズームインした状態を「Ｔｅｌｅ」、ズームアウトした状態を「Ｗｉｄｅ」とする。
【００６２】
取得した焦点距離がＭｅａｎ以下であるか否かを判定する（Ｓ１７２）。焦点距離がＭｅａｎ以下である場合は（Ｓ１７２のＹＥＳ）、Ｗｉｄｅ側平滑微分範囲を設定する（Ｓ１７３）。ここでは、Ｗｉｄｅ側平滑微分範囲は３とする。焦点距離がＭｅａｎ以下では無い場合（長焦点である場合）は（Ｓ１７２のＮＯ）、Ｔｅｌｅ側平滑微分範囲を設定する（Ｓ１７４）。ここでは、Ｔｅｌｅ側平滑微分範囲は２とするこのように設定された平滑微分範囲を用いて、上記にて説明したＡＦ処理を行なう。
【００６３】
次に、焦点距離の違いによって平滑微分範囲を変更する効果について説明する。既に説明したとおりフォーカスレンズ７−２ａは、１回のＶＤ信号に対応して、フォーカスモータ７−２ｂが所定の駆動を行なうことで移動する。ここでは、フォーカスモータ７−２ｂがパルスモータであるとして説明をする。
【００６４】
図２１に示すように、焦点距離によってフォーカスレンズ繰り出し量が異なり、焦点距離がＷｉｄｅ側からＴｅｌｅ側の間で３０パルスから３５０パルスの幅がある。１回のＶＤ信号に対応する駆動パルス数（フォーカス駆動量）は、Ｗｉｄｅ側（Ｍｅａｎ以下）よりもＴｅｌｅ側（Ｍｅａｎより長焦点）の方が多く、例えば、Ｗｉｄｅ側は２パルス、Ｔｅｌｅ側は６パルスに設定される。
【００６５】
このように、焦点距離がＷｉｄｅ側の状態よりもＴｅｌｅ側の状態の方が駆動パルス数は大きいため、１回のＶＤ信号に対応してフォーカスレンズ７−２ａが移動する量が大きいため、隣接するＡＦ評価値の変位量も大きくなる。従って、Ｔｅｌｅ状態の場合に、仮に、ｍｅａｎ以下の状態と同じ平滑微分範囲を設定して（たとえは平滑微分範囲を３として）、平滑微分演算を行なうと前後１８パルス分相当のＡＦ評価値を用いた平滑微分演算を行なうこととなり、ＡＦ評価値間の相関が強すぎることとなり、ＡＦ評価値の変位が平均化されすぎて平滑微分値の極値（０付近）が正しく検出できず偽合焦が生じる。
【００６６】
このような偽合焦を防止するために、被写体と背景とのＡＦ評価値ピークが近くなるＴｅｌｅ状態では平滑微分範囲を２に設定し、ＡＦ評価値間の相関の割合を低くしている。本実施例において、平滑微分範囲の設定を可変させるための判断としてフォーカ繰り出し量により焦点状態を使用しているが、フォーカス繰り出し量を閾値として、平滑微分範囲の可変判断とすることも可能である。
【００６７】
また、上記実施例１及び上記実施例４のいずれにおいても、同じ平滑微分演算式を用いていた例について説明したが、平滑微分演算式はこれに限ったものではなく、他の微分式への置き換えが可能である。また、いずれの構成においても、ＡＦ評価値から平滑微分演算を行なった結果によって、ＡＦ評価値の極値の付近を合焦位置とすることできるので、低輝度や低コントラストによる、ＡＦ評価値のバラツキに影響を受けることなく精度の高いＡＦ処理を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、カメラ付携帯機器に搭載可能な撮像装置及びその撮像方法などにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明に係る撮像装置の例を示す正面図である。
【図２】本発明に係る撮像装置の例を示す上面図である。
【図３】本発明に係る撮像装置の例を示す背面図である。
【図４】本発明に係る撮像装置の例を示す機能ブロック図である。
【図５】本発明に係る撮像装置におけるＡＦ処理エリアのイメージ図である。
【図６】本発明に係る撮像装置のＡＦ評価値取得タイミング等を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の例を示すフローチャートである。
【図８】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において取得されるＡＦ評価値の変位例を示す図である。
【図１１】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において算出される平滑微分値の変位例を示す図である。
【図１２】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１３】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る撮像装置を用いて行うＡＦ処理の別の例を示すフローチャートである。
【図１６】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】上記ＡＦ処理の詳細な処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において取得されるＡＦ評価値と平滑微分値の変位例を示す図である。
【図１９】本発明に係る撮像装置のＡＦ処理において算出されるＡＦ評価値と平滑微分値の変位例を示す図である。
【図２０】本発明に係る撮像装置の撮影モードとフォーカスレンズ繰り出し量の関係を示す図である。
【図２１】本発明に係る撮像装置の焦点距離とフォーカスレンズ繰り出し量の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７０】
７−２ａ フォーカスレンズ
７−２ｂ フォーカスモータ
１０８ ＲＯＭ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、
上記自動焦点検出手段は、上記画像データを用いて算出するＡＦ評価値を用いた平滑微分演算によって焦点位置を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記平滑微分演算は、ＡＦ評価値の変位量に係数を乗した値を総計する演算であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記平滑微分演算に用いる係数は、平滑微分値を求める時点のＡＦ評価値から乖離する度合いに応じて大きくなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
上記平滑微分演算は、以下の式により平滑微分値を求めるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉ
ただし、Ｙ［０］は平滑微分値、ｉは正数、ａは総計範囲、Ｘ［ｉ］はＡＦ評価値、ｂｉはＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる加重係数である。
【請求項６】
少なくとも一般的な被写体を撮影する通常撮影モード、近接した被写体を撮影するマクロモードを含む複数の撮影条件をを選択可能な撮影条件設定手段をさらに有し、
上記自動焦点検出手段は、上記撮影条件設定手段によって設定された撮影条件に応じて、平滑微分演算の演算対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズの焦点距離に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影条件によって可変する撮影レンズの移動ステップ量に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
上記自動焦点検出手段は、上記ＡＦ評価値を平滑微分演算した結果により決定する焦点位置が撮影レンズ駆動範囲内である場合に、そのＡＦ評価値取得時の撮影レンズ位置を焦点位置として決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズ駆動範囲内のＡＦ評価値を取得した後に平滑微分演算を行い、焦点位置を決定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズが駆動範囲内を移動中に平滑微分演算を行ない、焦点位置を決定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】
上記自動焦点検出手段が、撮影レンズ移動範囲内で焦点位置を決定できなかった場合、撮影レンズの過焦点位置を焦点位置とすることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１３】
上記レンズ移動手段は、上記自動焦点検出手段が決定した焦点位置に撮影レンズを移動させることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置を用いて行なう撮像方法において、
上記自動焦点検出手段が上記画像データを用いてＡＦ評価値を算出するステップと、
上記ＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうステップと、
上記平滑微分演算の結果によって上記撮影レンズの焦点位置を決定するステップを有することを特徴とする撮像方法。
【請求項１５】
上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であることを特徴とする請求項１４記載の撮像方法。
【請求項１６】
上記平滑微分演算は、ＡＦ評価値の変位量に係数を乗した値を総計する演算であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の撮像方法。
【請求項１７】
上記平滑微分演算に用いる係数は、平滑微分値を求める時点のＡＦ評価値から乖離する度合いに応じて大きくなることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１８】
上記平滑微分演算は、以下の式により平滑微分値を求めるものであることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載の撮像方法。
Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉ
ただし、Ｙ［０］は平滑微分値、ｉは正数、ａは総計範囲、Ｘ［ｉ］はＡＦ評価値、ｂｉはＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる加重係数である。
【請求項１９】
上記撮影装置は、
少なくとも一般的な被写体を撮影する通常撮影モード、近接した被写体を撮影するマクロモードを含む複数の撮影条件をを選択可能な撮影条件設定手段をさらに有し、
上記撮影条件設定手段によって撮影条件を設定するステップと、
上記自動焦点検出手段が、上記撮影条件設定手段によって設定された撮影条件を取得するステップと、
上記撮影条件に応じて、平滑微分演算の演算対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２０】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影レンズの焦点距離に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２１】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影条件によって可変する撮影レンズの移動ステップ量に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２２】
上記自動焦点検出手段が、上記ＡＦ評価値を平滑微分演算した結果により決定する焦点位置が撮影レンズ駆動範囲内である場合に、そのＡＦ評価値取得時の撮影レンズ位置を焦点位置として決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２１のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２３】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影レンズ駆動範囲内のＡＦ評価値を取得した後に平滑微分演算を行い、焦点位置を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２４】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズが駆動範囲内を移動中に平滑微分演算を行ない、焦点位置を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２１のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２５】
上記自動焦点検出手段が、撮影レンズ移動範囲内で焦点位置を決定できなかった場合、撮影レンズの過焦点位置を焦点位置とするステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２４のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２６】
上記レンズ移動手段は、上記自動焦点検出手段が決定した焦点位置に撮影レンズを移動させるステップをさらに有することを特徴とする請求項２５に記載の撮像方法。
【請求項１】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置において、
上記自動焦点検出手段は、上記画像データを用いて算出するＡＦ評価値を用いた平滑微分演算によって焦点位置を決定することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
上記平滑微分演算は、ＡＦ評価値の変位量に係数を乗した値を総計する演算であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記平滑微分演算に用いる係数は、平滑微分値を求める時点のＡＦ評価値から乖離する度合いに応じて大きくなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
上記平滑微分演算は、以下の式により平滑微分値を求めるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の撮像装置。
Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉ
ただし、Ｙ［０］は平滑微分値、ｉは正数、ａは総計範囲、Ｘ［ｉ］はＡＦ評価値、ｂｉはＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる加重係数である。
【請求項６】
少なくとも一般的な被写体を撮影する通常撮影モード、近接した被写体を撮影するマクロモードを含む複数の撮影条件をを選択可能な撮影条件設定手段をさらに有し、
上記自動焦点検出手段は、上記撮影条件設定手段によって設定された撮影条件に応じて、平滑微分演算の演算対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項７】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズの焦点距離に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項８】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影条件によって可変する撮影レンズの移動ステップ量に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項９】
上記自動焦点検出手段は、上記ＡＦ評価値を平滑微分演算した結果により決定する焦点位置が撮影レンズ駆動範囲内である場合に、そのＡＦ評価値取得時の撮影レンズ位置を焦点位置として決定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１０】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズ駆動範囲内のＡＦ評価値を取得した後に平滑微分演算を行い、焦点位置を決定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１１】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズが駆動範囲内を移動中に平滑微分演算を行ない、焦点位置を決定することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１２】
上記自動焦点検出手段が、撮影レンズ移動範囲内で焦点位置を決定できなかった場合、撮影レンズの過焦点位置を焦点位置とすることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の撮像装置。
【請求項１３】
上記レンズ移動手段は、上記自動焦点検出手段が決定した焦点位置に撮影レンズを移動させることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
撮影レンズを通過してきた被写体の光を受光する撮像素子、前記撮影レンズを移動させるレンズ移動手段、前記撮影素子から得た画像データによって焦点を決定する自動焦点検出手段を有する撮像装置を用いて行なう撮像方法において、
上記自動焦点検出手段が上記画像データを用いてＡＦ評価値を算出するステップと、
上記ＡＦ評価値を用いて平滑微分演算を行なうステップと、
上記平滑微分演算の結果によって上記撮影レンズの焦点位置を決定するステップを有することを特徴とする撮像方法。
【請求項１５】
上記ＡＦ評価値は、上記画像データを構成する隣接画素の輝度差を積分した値であることを特徴とする請求項１４記載の撮像方法。
【請求項１６】
上記平滑微分演算は、ＡＦ評価値の変位量に係数を乗した値を総計する演算であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の撮像方法。
【請求項１７】
上記平滑微分演算に用いる係数は、平滑微分値を求める時点のＡＦ評価値から乖離する度合いに応じて大きくなることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項１８】
上記平滑微分演算は、以下の式により平滑微分値を求めるものであることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれかに記載の撮像方法。
Ｙ［０］＝Σ［ｉ＝０→ａ］（Ｘ［ｉ］−Ｘ［−ｉ］）×ｂｉ
ただし、Ｙ［０］は平滑微分値、ｉは正数、ａは総計範囲、Ｘ［ｉ］はＡＦ評価値、ｂｉはＡＦ評価値からの乖離度合いに応じて大きくなる加重係数である。
【請求項１９】
上記撮影装置は、
少なくとも一般的な被写体を撮影する通常撮影モード、近接した被写体を撮影するマクロモードを含む複数の撮影条件をを選択可能な撮影条件設定手段をさらに有し、
上記撮影条件設定手段によって撮影条件を設定するステップと、
上記自動焦点検出手段が、上記撮影条件設定手段によって設定された撮影条件を取得するステップと、
上記撮影条件に応じて、平滑微分演算の演算対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２０】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影レンズの焦点距離に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２１】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影条件によって可変する撮影レンズの移動ステップ量に応じて、平滑微分演算の対象となるＡＦ評価値の総計範囲を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４乃至１８のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２２】
上記自動焦点検出手段が、上記ＡＦ評価値を平滑微分演算した結果により決定する焦点位置が撮影レンズ駆動範囲内である場合に、そのＡＦ評価値取得時の撮影レンズ位置を焦点位置として決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２１のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２３】
上記自動焦点検出手段が、上記撮影レンズ駆動範囲内のＡＦ評価値を取得した後に平滑微分演算を行い、焦点位置を決定するステップを有することを特徴とする請求項１４乃至２２のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２４】
上記自動焦点検出手段は、上記撮影レンズが駆動範囲内を移動中に平滑微分演算を行ない、焦点位置を決定するステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２１のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２５】
上記自動焦点検出手段が、撮影レンズ移動範囲内で焦点位置を決定できなかった場合、撮影レンズの過焦点位置を焦点位置とするステップをさらに有することを特徴とする請求項１４乃至２４のいずれかに記載の撮像方法。
【請求項２６】
上記レンズ移動手段は、上記自動焦点検出手段が決定した焦点位置に撮影レンズを移動させるステップをさらに有することを特徴とする請求項２５に記載の撮像方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００９−３１７０２（Ｐ２００９−３１７０２Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０８４４６（Ｐ２００７−２０８４４６）
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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