JP2006079069A - 電子カメラ - Google Patents

Abstract

【構成】 被写界の光学像は、フォーカスレンズ１２を経て撮像装置２５の撮像面に照射される。撮像装置２５からは、照射された光学像に対応する画像信号が１／３０秒毎に出力される。また、フォーカスレンズ１２と撮像面との間隔は、ドライバ１８によって１／３０秒毎に変更される。ＡＦ評価回路３８は、撮像装置２５から出力された複数画面の画像データの各々から高周波成分を抽出し、ＡＦ評価値を算出する。ＣＰＵ４０は、ＡＦ評価回路３８によって算出されたＡＦ評価値からＡＦノイズレベル値を減算して、補正ＡＦ評価値を算出する。ＣＰＵ４０は、算出された補正ＡＦ評価値に基づいて、フォーカスレンズ１２を合焦位置または既定位置に設定する。
【効果】 変化の乏しい被写界を捉えるときでも、高い確率でフォーカスを合焦位置に設定することができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電子カメラに関し、特にたとえば、撮像面に照射された被写体の光学像に対応する画像信号に基づいて光学レンズと撮像面との間隔を調整する、電子カメラに関する。

従来のこの種の電子カメラの一例が、特許文献１に開示されている。この従来技術は、コントラストＡＦ方式を利用してフォーカスを調整しようとするものである。コントラストＡＦ方式では、撮像装置から出力された画像データの高周波成分つまりコントラスト成分がＨＰＦによって抽出され、抽出されたコントラスト成分が積分器によって積分される。こうして求められた積分値が最大となる位置が合焦位置であり、光学レンズはかかる合焦位置に配置される。
特開２００４−４８４４６号公報［H04N 5/232, G02B 7/28, 7/36, G03B 13/36］

しかし、コントラスト成分の抽出元である画像データには、高周波ノイズが含まれてしまう。ＨＰＦはコントラスト成分に加えて高周波ノイズも抽出するため、高周波ノイズに起因するオフセットが積分値に含まれることとなる。このようなオフセットは、変化に乏しい被写界を捉えるときに、フォーカス制御動作の不安定化を引き起こす。

それゆえに、この発明の主たる目的は、フォーカス制御動作の安定化を図ることができる、電子カメラを提供することである。

請求項１の発明に従う電子カメラ(10)は、被写界の光学像を収束させる光学レンズ(12)、光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、光学像に対応する被写界像を周期的に出力する撮像手段(25)、光学レンズと撮像面との間隔を周期的に変更する変更手段(18)、撮像手段から出力された複数画面の被写界像の各々から高周波成分を抽出する抽出手段(38)、抽出手段によって抽出された高周波成分の成分値からノイズ成分の成分値を減算する減算手段(S67, S105, S111)、減算手段によって求められた減算値に関連するパラメータ値が所定条件を満足するか否かを判別する判別手段(S25, S27)、および判別手段の判別結果に基づいて光学レンズと撮像面との間隔を適正間隔および所定間隔のいずれか一方に設定する設定手段(S29, S33)を備える。

被写界の光学像は、光学レンズを経て撮像面に照射される。撮像手段からは、照射された光学像に対応する画像信号が周期的に出力される。また、光学レンズと撮像面との間隔は、変更手段によって周期的に変更される。

抽出手段は、撮像装置から出力された複数画面の画像信号の各々から高周波成分を抽出し、減算手段は、抽出された高周波成分の成分値からノイズ成分の成分値を減算する。

減算手段によって求められた減算値に関連するパラメータ値が所定条件を満足するか否かは、判別手段によって判別される。設定手段は、判別手段の判別結果に基づいて、光学レンズと撮像面との間隔を適正間隔および所定間隔のいずれか一方に設定する。

このように、画像信号から抽出された高周波成分の成分値からノイズ成分の成分値が減
算され、これによって求められた減算値に基づいて光学レンズと撮像面との間隔が適正間隔または所定間隔に設定される。したがって、フォーカス制御動作が安定する。

請求項２の発明に従う電子カメラは、請求項１に従属し、パラメータ値は前回までに求められた減算値の最大値に対する今回求められた減算値の比率を含み、所定条件は比率が第１閾値を下回るという第１閾値条件を含む。減算値を求めるにあたって、ノイズ成分の成分値が高周波成分の成分値から減算される。このため、減算値の比率について第１閾値との比較動作を行う場合、高周波成分の成分値の比率について第１閾値との比較を行う場合に比べて、比率が第１閾値を下回る確率が高くなる。

請求項３の発明に従う電子カメラは、請求項１または２に従属し、パラメータ値は減算値の最大値を含み、所定条件は最大値が第２閾値を上回るという第２閾値条件を含む。被写界像の変化が著しく乏しい場合、最大値は第２閾値以下となる。この場合、所定条件は満足されない。

請求項４の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし３のいずれかに従属し、設定手段は、肯定的な判別結果が得られたとき光学レンズと撮像面との間隔を適正間隔に設定する第１間隔設定手段(S29)を含む。この結果、所定条件が満足されると、適正間隔への設定動作が行われる。

請求項５の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし４のいずれかに従属し、設定手段は、変更手段の変更動作が完了するまで肯定的な判別結果が得られないとき光学レンズと撮像面との間隔を所定間隔に設定する第２間隔設定手段(S33)を含む。この結果、変更手段の変更動作が完了するまで所定条件が満足されなければ、所定間隔への設定動作が行われる。

請求項６の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし５のいずれかに従属し、撮像手段の撮像条件を検出する検出手段(S41, S43, S51, S53, S61)、およびノイズ成分の成分値を検出手段の検出結果に基づいて決定する決定手段(S63, S65)をさらに備える。ノイズ成分は、撮像条件によって変化する。そこで、請求項６では、撮像条件を検出し、検出結果に基づいて成分値を決定するようにしている。

請求項７の発明に従う電子カメラは、請求項６に従属し、撮像条件は撮像手段の温度を含む。これは、撮像手段の温度によってノイズ成分が変動することを考慮したものである。

請求項８の発明に従う電子カメラは、請求項６または７に従属し、撮像条件は被写界の明るさを含む。これは、被写界の明るさによってノイズ成分が変動することを考慮したものである。

請求項９の発明に従う電子カメラは、請求項６ないし８のいずれかに従属し、撮像手段は画像信号にゲインを付与するゲイン付与手段(24)を含み、撮像条件はゲインを含む。これは、画像信号に付与されるゲインによってノイズ成分が変動することを考慮したものである。
請求項１０の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし９のいずれかに従属し、適正間隔は減算手段によって求められた減算値が最大値を示す間隔である。
請求項１１の発明に従う電子カメラは、請求項１ないし１０のいずれかに従属し、抽出手段によって抽出される高周波成分の成分値は撮像面に割り当てられた複数のエリアにそれぞれ対応する複数の部分高周波成分値を含み、減算手段によって注目されるノイズ成分の成分値は複数のエリアにそれぞれ対応する複数の部分ノイズ成分値を含み、減算手段は、複数の部分高周波成分値から複数の部分ノイズ成分値をそれぞれ減算する部分減算手段(S105)、および部分減算手段によって求められた複数の部分減算値の総和を算出する総和算出手段(S111)を含む。エリア毎に減算処理を行うことによって、明暗が激しく変化する被写界を撮影するときでも、フォーカス制御の精度を高めることができる。

この発明によれば、画像信号から抽出された高周波成分の成分値からノイズ成分の成分値が減算され、これによって求められた減算値に基づいて光学レンズと撮像面との間隔が適正間隔または所定間隔に設定される。したがって、フォーカス制御動作が安定する。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の
実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図１を参照して、この実施例の電子カメラ（ディジタルカメラ）１０は、フォーカスレンズ１２および絞りユニット１４を含む。被写界の光学像は、これらの部材を通してイメージセンサ１６の受光面つまり撮像面に照射される。撮像面では、光電変換によって被写界の光学像に対応する電荷つまり生画像信号が生成される。なお、イメージセンサ１６と後述するドライバ２２およびＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４とによって、撮像装置２５が形成される。

スルー画像処理つまり被写界のリアルタイム動画像をＬＣＤモニタ３４に表示する処理を実行するとき、ＣＰＵ４０は、絞りの開放をドライバ２０に命令し、プリ露光および間引き読み出しの繰り返しをドライバ２２に命令する。ドライバ２０は、絞りユニット１４の絞り量を開放し、ドライバ２２は、イメージセンサ１６のプリ露光とこれによって生成された生画像信号の間引き読み出しとを繰り返し実行する。プリ露光および間引き読み出しは、１／３０秒毎に発生する垂直同期信号に応答して実行される。これによって、被写界の光学像に対応する低解像度の生画像信号が、３０ｆｐｓのフレームレートでイメージセンサ１６から出力される。

出力された各フレームの生画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４によってノイズ除去，レベル調整およびＡ／Ｄ変換の一連の処理を施され、これによってディジタル信号である生画像データが得られる。信号処理回路２６は、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４から出力された生画像データに白バランス調整，色分離，ＹＵＶ変換などの処理を施し、ＹＵＶ形式の画像データを生成する。生成された画像データはメモリ制御回路２８によってＳＤＲＡＭ３０に書き込まれ、その後同じメモリ制御回路２８によって読み出される。ビデオエンコーダ３２は、メモリ制御回路２８によって読み出された画像データをＮＴＳＣフォーマットに従うコンポジットビデオ信号に変換し、変換されたコンポジットビデオ信号をＬＣＤモニタ３４に与える。この結果、被写界のスルー画像がモニタ画面に表示される。

信号処理回路２６から出力された画像データを形成するＹデータは、輝度評価回路３６にも与えられる。輝度評価回路３６は、図２に示す測光エリアＥＳに属するＹデータを１フレーム期間毎に積分する。ＣＰＵ４０は、こうして求められた積分値つまり輝度評価値を垂直同期信号に応答して輝度評価回路３６から取り込み、ドライバ２２に設定されたプリ露光時間および絞りユニット１４の絞り量を取り込まれた輝度評価値に基づいて調整する。これによって、モニタ画面に表示されたスルー画像の明るさが適度に調整される。

なお、図２に示すように、画面は水平８ブロック×垂直８ブロックの６４ブロックに分割され、測光エリアＥＳは画面中央の３６ブロックによって形成される。

シャッタボタン５０が半押しされると、画面中央の１６ブロックによって形成されるフォーカスエリアＦＳに注目して、次の要領でフォーカス制御が実行される。まず、ドライバ１８が、１フレームに１ステップの割合でフォーカスレンズ１２を光軸方向に移動させる。信号処理回路２６からは、各ステップで捉えられた被写界像に対応する画像データが出力される。

ＡＦ評価回路３８は、このような画像データを形成するＹデータから高域周波数成分を抽出し、抽出された高域周波数成分のうちフォーカスエリアＦＳに属する高周波成分の絶対値を１フレーム期間毎に積算する。これによって、積分値つまりＡＦ評価値が１フレームに１回の割合で求められる。ＣＰＵ４４は、垂直同期信号が発生する毎にＡＦ評価回路３８からＡＦ評価値を取り込み、取り込まれたＡＦ評価値に基づいて合焦位置を検出し、そして検出された合焦位置にフォーカスレンズ１２が配置されるようにドライバ１８を駆動する。

ただし、この実施例では、ＡＦ評価値に含まれるノイズ成分を除去するべく、輝度評価回路３６から輝度評価値が取り込まれ、ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４からＡＧＣゲインが取り込まれ、そして温度センサ５２から温度情報が取り込まれる。かかる取り込み処理もまた垂直同期信号に応答して実行され、ノイズ除去成分が除去された補正ＡＦ評価値は１フレームに１回の割合で検出される。フォーカスレンズ１２は、こうして検出された補正ＡＦ評価値が最大となる位置に設定される。

なお、温度センサ５２は、イメージセンサ１６の周辺温度を検出する。温度センサ５２から出力される温度情報は、周辺温度が閾値を上回るときＨレベルを示し、周辺温度が閾値以下のときＬレベルを示す。

シャッタボタン５０が全押しされると、ＣＰＵ４０によって画像記録処理が実行される。ＣＰＵ４０はまず、本露光および全画素読み出しをドライバ２２に命令する。ドライバ２２は、イメージセンサ１６の本露光とこれによって生成された生画像信号の全画素読み出しとを１回ずつ実行する。これによって、被写界の光学像に対応する高解像度の生画像信号がイメージセンサ１６から出力される。出力された生画像信号は上述と同様の処理によってＹＵＶ形式の画像データに変換され、変換された画像データはメモリ制御回路２８によってＳＤＲＡＭ３０に書き込まれる。

ＣＰＵ４０はまた、画像圧縮命令をＪＰＥＧコーデック４２に向けて発行する。ＪＰＥＧコーデック４２は、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０から１フレームの画像データを読み出し、読み出された画像データにＪＰＥＧ圧縮を施し、そして圧縮画像データつまりＪＰＥＧデータをメモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０に書き込む。ＣＰＵ４０はさらに、メモリ制御回路２８を通してＳＤＲＡＭ３０からＪＰＥＧデータを読み出し、読み出されたＪＰＥＧデータを含む画像ファイルをＩ／Ｆ回路４４を通して記録媒体４６に記録する。このような画像記録処理が完了すると、上述のスルー画像処理が再開される。

フォーカスを制御するとき、ＣＰＵ４０は、図３〜図５に示すフロー図に従う処理を実行する。なお、これらのフロー図に対応する制御プログラムは、フラッシュメモリ４８に記憶される。

まずステップＳ１で初期化処理を行う。これによって、フォーカスレンズ１２が初期位置（無限遠側端部）に配置され、ＡＦレジスタ４０ｒ１およびレンズ位置レジスタ４０ｒ２がクリアされる。ステップＳ３では垂直同期信号が発生したか否か判断し、ＹＥＳであれば、ステップＳ５でフォーカスレンズ１２を至近側に１ステップ移動させる。移動が完了するとステップＳ７に進み、垂直同期信号が発生したか否かを再度判断する。

垂直同期信号が発生すると、ＡＦ評価回路３８から出力されたＡＦ評価値をステップＳ９で取り込み、輝度評価回路３６から出力された輝度評価値をステップＳ１１で取り込む。取り込まれたＡＦ評価値および輝度評価値はいずれも、２フレーム前に行なわれたプリ露光に基づく評価値である。ステップＳ１３ではＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路２４からＡＧＣゲインを取り込み、ステップＳ１５では温度センサ５２から温度情報を取り込む。ステップＳ１７の評価値補正処理では、ステップＳ１１，Ｓ１３およびＳ１５でそれぞれ取り込まれた輝度評価値，ＡＧＣゲインおよび温度情報に基づいて、ステップＳ９で取り込まれたＡＦ評価値を補正する。こうして、ノイズ成分が除去された補正ＡＦ評価値が求められる。

ステップＳ１９では、補正ＡＦ評価値がＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値よりも大きいか否かを判別する。ＹＥＳであれば、ステップＳ２１およびＳ２３でＡＦレジスタ４０ｒ１およびレンズ位置レジスタ４０ｒ２をそれぞれ更新する。具体的には、今回求められた補正ＡＦ評価値をＡＦレジスタ４０ｒ１に設定し、フォーカスレンズ１２の現在位置を示す位置情報をレンズ位置レジスタ４０ｒ２に設定する。ＡＦレジスタ４０ｒ１には最大の補正ＡＦ評価値が確保され、レンズ位置レジスタ４０ｒ２には最大の補正ＡＦ評価値が得られた時点のフォーカスレンズ１２の位置を示す位置情報が確保される。かかる更新処理が完了すると、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ１９でＮＯであれば、今回求められた補正ＡＦ評価値とＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値との比率つまり“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値α（α：たとえば０．６）を下回るか否かをステップＳ２５で判別し、ＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値が閾値βを上回るか否かをステップＳ２７で判別する。

“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値α以上であれば、補正ＡＦ評価値の減少は偶発的であり、合焦位置は未だ検出されていないとみなして、ステップＳ３１に進む。また、“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値αを下回っても、ＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値が閾値β以下であれば、合焦位置が検出されたとの確信が未だ得られないとして、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３１では、フォーカスレンズ１２が至近側端部に達したか否かを判別する。ここでＮＯであれば、ステップＳ３５でフォーカスレンズ１２を至近側に１ステップ移動させ、その後ステップＳ７に戻る。ステップＳ３１でＹＥＳであれば、ステップＳ３３でフォーカスレンズ１２を既定位置に設定する。ステップＳ３３の処理によって、フォーカスは、撮像面から２メートルの位置に合わせられる。処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値αを下回り、かつＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値が閾値βを上回るときは、合焦位置が検出されたとみなし、ステップＳ２７からステップＳ２９に進む。ステップＳ２９では、レンズ位置レジスタ４０ｒ２の設定値から２ステップ手前の位置を合焦位置として決定し、決定された合焦位置にフォーカスレンズ１２を設定する。ステップＳ２９の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

ステップＳ１７の評価値補正処理は、図５に示すサブルーチンに従う。まず、ステップＳ４１で輝度評価値を閾値Ｙｔｈ０と比較し、ステップＳ４３で輝度評価値を閾値Ｙｔｈ１と比較する。輝度評価値が閾値Ｙｔｈ０未満のときは、ステップＳ４１でＹＥＳと判断し、ステップＳ４５で変数Ｘを“０”に設定する。輝度評価値が閾値Ｙｔｈ０以上でかつ閾値Ｙｔｈ１未満のときは、ステップＳ４３でＹＥＳと判断し、ステップＳ４７で変数Ｘを“１”に設定する。輝度評価値が閾値Ｙｔｈ１以上のときは、ステップＳ４３でＮＯと判断し、ステップＳ４９で変数Ｘを“２”に設定する。

ステップＳ４５，Ｓ４７またはＳ４９の処理が完了すると、ステップＳ５１でＡＧＣゲインを閾値Ｇｔｈ０と比較し、ステップＳ５３でＡＧＣゲインを閾値Ｇｔｈ１と比較する。ＡＧＣゲインが閾値Ｇｔｈ０未満のときは、ステップＳ５１でＹＥＳと判断し、ステップＳ５５で変数Ｙを“０”に設定する。ＡＧＣゲインが閾値Ｇｔｈ０以上でかつ閾値Ｇｔｈ１未満のときは、ステップＳ５３でＹＥＳと判断し、ステップＳ５７で変数Ｙを“１”に設定する。ＡＧＣゲインが閾値Ｇｔｈ１以上のときは、ステップＳ５３でＮＯと判断し、ステップＳ５９で変数Ｙを“２”に設定する。

ステップＳ５５，Ｓ５７またはＳ５９の処理が完了すると、ステップＳ６１で温度情報がＨレベルおよびＬレベルのいずれを示すかを判別する。温度情報がＬレベルを示すときは、ステップＳ６３に進み、図６に示す低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１からＡＦノイズレベル値を検出する。これに対して、温度情報がＨレベルを示すときは、ステップＳ６５に進み、図７に示す高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２からＡＦノイズレベル値を検出する。

変数ＸおよびＹの各々は“０”，“１”および“２”のいずれか１つを示すため、変数ＸおよびＹによって示される数値の組み合わせは９通り存在する。低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１および高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２の各々には、この９通りの組み合わせにそれぞれ対応する９つのＡＦノイズレベル値が記述される。ステップＳ６３では、かかる９つのＡＦノイズレベル値のうち変数ＸおよびＹの設定値に対応するＡＦノイズレベル値が、低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１から検出される。ステップＳ６５では、かかる９つのＡＦノイズレベル値のうち変数ＸおよびＹの設定値に対応するＡＦノイズレベル値が、高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２から検出される。

図６および図７によれば、輝度評価値が高いほど、ＡＦノイズレベル値も高い。また、高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２に記述されたＡＦノイズレベル値は、低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１に記述されたＡＦノイズレベル値よりも高い。これは、画像データに含まれる高周波ノイズ成分が、被写界が明るいほど、あるいはイメージセンサ１６の温度が高いほど、多くなるからである。ただし、かかる傾向はあくまでも例示であり、条件が異なれば傾向も異なる可能性がある。

なお、低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１および高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２の各々に記述されたＡＦノイズレベル値は、実際に測定しかつ図２に示す１ブロックのサイズで正規化した値を示す。

ステップＳ６３またはＳ６５でＡＦノイズレベル値が検出されると、ステップＳ６７で数１に従う演算を実行する。
［数１］
補正ＡＦ評価値＝ＡＦ評価値−ＡＦノイズレベル値＊γ
γ：フォーカスエリアを形成するブロック数
数１によれば、フォーカスエリアＦＳを形成するブロック数を示す定数γつまり“１６”がＡＦノイズレベル値に乗算され、これによって求められた乗算値がＡＦ評価値から引き算される。これによって、補正ＡＦ評価値が求められる。ステップＳ６７の処理が完了すると、上階層のルーチンに復帰する。

変化が豊富な被写界を捉えたとき、ＡＦ評価値は図８に示すように変化する。このとき、オフセットＯＦＳＴ１の１／γに相当するＡＦノイズレベル値が、ステップＳ６３またはＳ６５で検出される。合焦位置ＦＰ１に対応する補正ＡＦ評価値は、“Ｒａｆ１”を示す。さらにこの補正ＡＦ評価値Ｒａｆ１は、閾値βを上回る。したがって、フォーカスレンズ１２が、補正ＡＦ評価値が“Ｒａｆ１＊α”を示す非合焦位置Ｐ１ａに到達したときに、ステップＳ２５およびＳ２７でＹＥＳと判断される。フォーカスレンズ１２は、ステップＳ２９の処理によって合焦位置ＦＰ１に設定される。

なお、評価値補正処理が実行されない場合は、補正ＡＦ評価値が“（Ｒａｆ１＋ＯＦＳ
Ｔ１）＊α”を示す非合焦位置Ｐ１ｂにフォーカスレンズ１２が到達したときに、ステップＳ２５でＹＥＳと判断される。

変化に乏しい被写界を捉えたとき、ＡＦ評価値は図９に示すように変化する。このときは、オフセットＯＳＦＴ２の１／γに相当するＡＦノイズレベル値が、ステップＳ６３またはＳ６５で検出される。合焦位置ＦＰ２に対応する補正ＡＦ評価値“Ｒａｆ２”は、閾値βを上回る。したがって、フォーカスレンズ１２が、補正ＡＦ評価値が“Ｒａｆ２＊α”を示す非合焦位置Ｐ２に到達したときに、ステップＳ２５およびＳ２７でＹＥＳと判断される。フォーカスレンズ１２は、ステップＳ２９の処理によって、合焦位置ＦＰ２に設定される。

なお、図９によれば、ＡＦ評価値は、常に“（Ｒａｆ２＋ＯＦＳＴ２）＊α”を上回る。したがって、評価値補正処理が実行されない場合、ステップＳ２５でＹＥＳと判断されることはなく、フォーカスレンズ１２はステップＳ３３の処理によって既定位置ＰＤに設定される。

変化にさらに乏しい被写界を捉えたとき、ＡＦ評価値は図１０に示すように変化する。このとき、オフセットＯＦＳＴ３の１／γに相当するＡＦノイズレベル値が、ステップＳ６３またはＳ６５で検出される。しかし、合焦位置ＦＰ３に対応する補正ＡＦ評価値“Ｒａｆ３”は、閾値β以下である。したがって、ステップＳ２５の判断結果はフォーカスレンズ１２が補正ＡＦ評価値が“Ｒａｆ３＊α”を示す非合焦位置Ｐ３に到達したときにＹＥＳとなるものの、ステップＳ２７の判断結果はＮＯを示す。この結果、フォーカスレンズ１２は、ステップＳ２９の処理によって既定位置ＰＤに設定される。

なお、図１０によれば、ＡＦ評価値は、常に“（Ｒａｆ３＋ＯＦＳＴ３）＊α”を上回る。したがって、評価値補正処理が実行されない場合も、フォーカスレンズ１２は既定位置ＰＤに設定される。

以上の説明から分かるように、被写界の光学像は、フォーカスレンズ１２を経て撮像装置２５の撮像面に照射される。撮像装置２５からは、照射された光学像に対応する画像データが１／３０秒毎に出力される。また、フォーカスレンズ１２と撮像面との間隔は、ドライバ１８によって１／３０秒毎に変更される。

ＡＦ評価回路３８は、撮像装置２５から出力された複数画面の画像データの各々から高周波成分を抽出し、ＡＦ評価値を算出する。ＣＰＵ４０は、ＡＦ評価回路３８によって算出されたＡＦ評価値からＡＦノイズレベル値を減算して、補正ＡＦ評価値を算出する(S17)。

“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値αを下回るか否か、およびＡＦレジスタ４０ｒ１に設定された補正ＡＦ評価値が閾値βを上回るか否かは、ＣＰＵ４０によって判別される(S25, S27)。ＣＰＵ４０は、これらの判別結果に基づいて、フォーカスレンズ１２を合焦位置または既定位置に設定する(S29, S33)。

このように、ＡＦ評価値からＡＦノイズレベル値が減算され、これによって求められた補正ＡＦ評価値に基づいてフォーカスレンズ１２が合焦位置または既定位置に設定される。この結果、変化の乏しい被写界を捉えるときでも、フォーカス制御動作が安定する。特に、フォーカスレンズ１２を高い確率で合焦位置に設定することができ、合焦精度の向上が実現される。

なお、この実施例では、ＡＦレジスタ４０ｒ１の設定値が閾値βを上回る場合、“補正ＡＦ評価値／ＡＦレジスタ値”が閾値αを下回った時点で、フォーカスレンズ１２が合焦位置に設定される。しかし、合焦位置への設定動作は、フォーカスレンズ１２が至近側端部に達した後に行うようにしてもよい。この場合、図４に示すステップＳ２５以降の処理を図１１に示すように変更する必要がある。

図１１によれば、ステップＳ２７でＹＥＳと判断されると、ステップＳ７１でフラグがセットされる。フォーカスレンズ１２が至近側端部に達すると、ステップＳ７３でフラグの状態が判別される。フラグがセット状態であれば、フォーカスレンズ１２はステップＳ２９で合焦位置に設定される。フラグがリセット状態であれば、フォーカスレンズ１２はステップＳ３３で既定位置に設定される。なお、図４に示すステップＳ２５以降の処理を図１１に示すように変更する場合、フラグは、図３に示すステップＳ１における初期化処理の内の１つとしてリセットするようにする。

また、この実施例では、シャッタボタン５０の半押しに応答してフォーカスを制御するようにしているが、この発明はコンティニュアスＡＦ制御にも適用できる。

さらに、この実施例では、フォーカスを制御するためにフォーカスレンズを光軸方向に移動させるようにしているが、フォーカスレンズ１２に代えて、あるいはフォーカスレンズ１２とともに、イメージセンサ１６を光軸方向に移動させるようにしてもよい。

その他の実施例の電子カメラ１０は、以下で述べる点を除き、図１〜図１０実施例と同じであるため、同じ構成に関する説明は省略する。

輝度評価回路３６は、図１２に示すように、２５６個の積分回路３６００１〜３６２５６によって構成される。また、ＡＦ評価回路３８は、図１３に示すように、１つのＨＰＦ３８０００と２５６個の積分回路３８００１〜３８２５６とによって構成される。さらに、画面は、図１４に示すように水平１６ブロック×垂直１６ブロックの２５６ブロックに分割される。積分回路３６００１〜３６２５６はこの２５６ブロックにそれぞれ対応し、積分回路３８００１〜３８２５６もこの２５６ブロックにそれぞれ対応する。

図１２に示す積分回路３６００１〜３５２５６の各々は、自分自身が注目するブロックに属するＹデータを１フレーム期間毎に積分する。積分値つまり部分輝度評価値Ｉｙは、積分回路３６００１〜３６２５６の各々から１／３０秒毎に出力される。図１３に示すＨＰＦ３８０００はＹデータから高域周波数成分を抽出し、積分回路３８００１〜３８２５６の各々は自分自身が注目するブロックに属する高域周波数成分の絶対値を１フレーム期間毎に積分する。積分値つまり部分ＡＦ評価値Ｉｙｈは、積分回路３８００１〜３８２５６の各々から１／３０秒毎に出力される。

なお、図１４に示す画面上には、９つのエリアＡ１〜Ａ９が割り当てられる。エリアＡ１〜Ａ９のいずれも、１６ブロックによって形成される。後述するＡＦ処理は、エリアＡ１〜Ａ９のいずれか１つに注目して実行される。

ＣＰＵ４０は、図３に示すステップＳ９およびＳ１１の処理に代えて図１５に示すステップＳ８１およびＳ８３の処理を実行し、図５に示す評価値補正処理に代えて図１６〜図１７に示す評価値補正処理を実行する。

図１５を参照して、ステップＳ８１では、部分ＡＦ評価値ＩｙｈをＡＦ評価回路３８から取り込む。また、ステップＳ８３では、部分輝度評価値Ｉｙを輝度評価回路３６から取り込む。

図１６を参照して、ステップＳ９１では、図１４に示すエリアＡ１〜Ａ９のいずれか１つをＡＦエリアとして決定する。ステップＳ９３では、決定されたＡＦエリアを形成する１６ブロックに識別番号１〜１６をそれぞれ割り当てる。割り当て処理が完了すると、ステップＳ９５で変数Ｋを“１”に設定する。

ステップＳ９７ではブロックＫに対応する部分輝度評価値ＩｙＫが閾値Ｙｔｈ２を下回るか否かを判別し、ステップＳ９９ではブロックＫに対応する部分輝度評価値ＩｙＫが閾値Ｙｔｈ３を下回るか否かを判別する。なお、閾値Ｙｔｈ３は閾値Ｙｔｈ２よりも大きい。ステップＳ９７でＹＥＳであればステップＳ４５に進み、ステップＳ９９でＹＥＳであればステップＳ４７に進み、ステップＳ９９でＮＯであればステップＳ４９に進む。ステップＳ４５〜Ｓ６１では、図１〜図１０実施例と同様の処理を実行する。

ステップＳ６１でＹＥＳであればステップＳ１０１に進み、図１８に示す低温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ１から部分ＡＦノイズレベル値ＮＫを検出する。一方、ステップＳ６１でＮＯであればステップＳ１０３に進み、図１９に示す高温用ＡＦノイズテーブル４４ｔ２から部分ＡＦノイズレベル値ＮＫを検出する。なお、図１８または図１９に記述された部分ＡＦノイズレベル値は、実際に測定しかつ図１４に示す１ブロックのサイズで正規化した値を示す。

ステップＳ１０５では、数２に従って部分補正ＡＦ評価値ＩｙｈＫ’を算出する。
［数２］
部分補正ＡＦ評価値ＩｙｈＫ’＝部分ＡＦ評価値ＩｙｈＫ−ＡＦノイズレベル値ＮＫ
数２に従う演算が完了すると、ステップＳ１０７で変数Ｋを“１６”と比較する。変数Ｋが“１６”に満たなければ、ステップＳ１０９で変数ＫをインクリメントしてからステップＳ９７に戻る。変数Ｋが“１６”に等しければステップＳ１１１に進み、部分補正ＡＦ評価値Ｉｙｈ１’〜 Ｉｙｈ１６’の総和を補正ＡＦ評価値として算出する。補正ＡＦ評価値が求められると、上階層のルーチンに復帰する。

この実施例によれば、部分ＡＦ評価値および部分ＡＦノイズレベル値がブロック毎に求められ、部分ＡＦ評価値から部分ＡＦノイズレベル値を減算する減算処理がブロック毎に実行される。補正ＡＦ評価値は、ブロック毎の減算処理によって求められた部分補正ＡＦ評価値を合算することで得られる。これによって、明暗が激しく変化する被写界を撮影するときでも、精度の高いフォーカス制御を実行することができる。

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。 測光エリアおよびフォーカスエリアの割り当て状態の一例を示す図解図である。 図１実施例の動作の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作の他の一部を示すフロー図である。 図１実施例の動作のその他の一部を示すフロー図である。 図１実施例に適用される低温用ＡＦノイズテーブルの一例を示す図解図である。 図１実施例に適用される高温用ＡＦノイズテーブルの一例を示す図解図である。 フォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の変化の一例を示すグラフである。 フォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の変化の他の一例を示すグラフである。 フォーカスレンズの位置に対するＡＦ評価値の変化のその他の一例を示すグラフである。 この発明の他の実施例の動作の一部を示すフロー図である。 この発明のその他の実施例に適用されるＡＦ評価回路の構成の一例を示すブロック図である。 この発明のその他の実施例に適用される輝度評価回路の構成の一例を示すブロック図である。 画面上に割り当てられた複数のブロックおよび複数のエリアを示す図解図である。 この発明のその他の実施例に適用されるＣＰＵの動作の一部を示すフロー図である。 この発明のその他の実施例に適用されるＣＰＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 この発明のその他の実施例に適用されるＣＰＵの動作のその他の一部を示すフロー図である。 この発明のその他の実施例に適用される低温用ＡＦノイズテーブルの一例を示す図解図である。 この発明のその他の実施例に適用される高温用ＡＦノイズテーブルの一例を示す図解図である。

符号の説明

１０ …ディジタルカメラ
１２ …フォーカスレンズ
１６ …イメージセンサ
２４ …ＣＤＳ／ＡＧＣ／ＡＤ回路
３６ …輝度評価回路
３８ …ＡＦ評価回路
４０ …ＣＰＵ
５２ …温度センサ

Claims (11)

1. 被写界の光学像を収束させる光学レンズ、
   前記光学レンズを経た光学像が照射される撮像面を有し、前記光学像に対応する画像信号を周期的に出力する撮像手段、
   前記光学レンズと前記撮像面との間隔を周期的に変更する変更手段、
   前記撮像手段から出力された複数画面の画像信号の各々から高周波成分を抽出する抽出手段、
   前記抽出手段によって抽出された高周波成分の成分値からノイズ成分の成分値を減算する減算手段、
   前記減算手段によって求められた減算値に関連するパラメータ値が所定条件を満足するか否かを判別する判別手段、および
   前記判別手段の判別結果に基づいて前記光学レンズと前記撮像面との間隔を適正間隔および所定間隔のいずれか一方に設定する設定手段を備える、電子カメラ。
2. 前記パラメータ値は前回までに求められた減算値の最大値に対する今回求められた減算値の比率を含み、
   前記所定条件は前記比率が第１閾値を下回るという第１閾値条件を含む、請求項１記載の電子カメラ。
3. 前記パラメータ値は前記減算値の最大値を含み、
   前記所定条件は前記最大値が第２閾値を上回るという第２閾値条件を含む、請求項１または２記載の電子カメラ。
4. 前記設定手段は、肯定的な判別結果が得られたとき前記光学レンズと前記撮像面との間隔を前記適正間隔に設定する第１間隔設定手段を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電子カメラ。
5. 前記設定手段は、前記変更手段の変更動作が完了するまで肯定的な判別結果が得られないとき前記光学レンズと前記撮像面との間隔を前記所定間隔に設定する第２間隔設定手段を含む、請求項１ないし４のいずれかに記載の電子カメラ。
6. 前記撮像手段の撮像条件を検出する検出手段、および
   前記ノイズ成分の成分値を前記検出手段の検出結果に基づいて決定する決定手段をさらに備える、請求項１ないし５のいずれかに記載の電子カメラ。
7. 前記撮像条件は前記撮像手段の温度を含む、請求項６記載の電子カメラ。
8. 前記撮像条件は前記被写界の明るさを含む、請求項６または７記載の電子カメラ。
9. 前記撮像手段は画像信号にゲインを付与するゲイン付与手段を含み、
   前記撮像条件は前記ゲインを含む、請求項６ないし８のいずれかに記載の電子カメラ。
10. 前記適正間隔は前記減算手段によって求められた減算値が最大値を示す間隔である、請求項１ないし９のいずれかに記載の電子カメラ。
11. 前記抽出手段によって抽出される高周波成分の成分値は前記撮像面に割り当てられた複数のエリアにそれぞれ対応する複数の部分高周波成分値を含み、
    前記減算手段によって注目されるノイズ成分の成分値は前記複数のエリアにそれぞれ対応する複数の部分ノイズ成分値を含み、
    前記減算手段は、前記複数の部分高周波成分値から前記複数の部分ノイズ成分値をそれぞれ減算する部分減算手段、および前記部分減算手段によって求められた複数の部分減算値の総和を算出する総和算出手段を含む、請求項１ないし１０のいずれかに記載の電子カメラ。

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