JP2006162943A - 自動焦点制御方法及び自動焦点制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点光源を含むような被写体でも確実に合焦位置にレンズを制御できる自動焦点制御方法及び自動焦点制御装置を提供する。
【解決手段】 映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルの絶対値を積分してＡＦ評価値を取得すると共に、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルに相当するＢＲ評価値を取得する。ハイライトの被写体を含まない場合には、輝度信号レベルから得られるＢＲ評価値は、略一定になるのに対して、ハイライトの被写体を含む被写体の場合には、ＢＲ評価値は、ＡＦ評価値と同様に変化していく。ＢＲ評価値を使ってＡＦ評価値の信頼性を判断し、信頼性の高いＡＦ評価値を使って、合焦制御する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、画像の高周波成分を抽出して合焦の度合いを評価する評価値を取得して合焦点を求めるようにした自動焦点制御方法及び自動焦点制御装置に関するもので、特に、点光源でのＡＦ評価値の誤検出の改善に係わる。

ディジタルカメラにおいては、映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルの絶対値を積分してＡＦ(Automatic Focus)評価値を得、このＡＦ評価値が最大となるフォーカスレンズの位置を合焦点として検索し、この合焦点の位置に合焦させるようにしている。このような自動焦点制御は、合焦点の画像は鮮鋭で高い周波数成分が多くなることを利用して合焦制御を行うもので、コントラスト検出方式と呼ばれている。

図８は、このようなコントラスト検出方式の従来のＡＦ検出回路の一例を示すものである。図８において、撮像素子から得られた映像信号は、ハイパスフィルタ１０１に供給される。ハイパスフィルタ１０１で、映像信号の高周波成分が抽出される。ハイパスフィルタ１０１の出力信号が絶対値回路１０２を介して、積分回路１０３に供給される。積分回路１０３で、映像信号の高周波成分レベルの絶対値が所定のサーチエリアの間で積分される。これにより、ＡＦ評価値が求められる。このようにして求められたＡＦ評価値は、制御回路１０４に供給される。

制御回路１０４は、フォーカスレンズ（図示せず）をステップ的に移動させながら、ＡＦ評価値を取得し、ＡＦ評価値が最大となる位置に、フォーカスレンズを位置制御させる。映像信号の高周波成分は合焦点の位置で最大となることから、ＡＦ評価値が最大となる位置にフォーカスレンズを位置制御させることで、フォーカスレンズを合焦点に位置制御できる。

しかしながら、上述の従来のコントラスト検出方式の合焦制御では、高輝度な物体や夜景の点光源で、フォーカスを誤検出するという問題が生じる。

つまり、合焦点では映像信号の高周波成分レベルが最大となるのは、ハイライト（輝度レベルが飽和した画像）を含まない被写体の場合である。高輝度な物体や夜景の点光源のように、ハイライトを含む被写体の場合には、合焦点で映像信号の高周波成分レベルが最大となるとは限らなくなる。このことについて、図９及び図１０を用いて説明する。

図９及び図１０は、点光源のようなハイライトを含む被写体を撮影したときのＡＦ検出回路の各部の波形を示すものである。図９は合焦状態を示し、図１０は非合焦の状態を示す。

点光源を含んだ画像は、点光源の部分は霞出オーバーのハイライトとなり、合焦状態では、図９（Ａ）に示すような小さな面積のハイライトとなる。これに対して、非合焦の状態になると、図１０（Ａ）に示すように、ハイライトの部分が増加していく。

図９に示すような合焦状態においては、映像信号は図９（Ｂ）に示すようになり、この映像信号からハイパスフィルタ１０１により高周波成分を抽出すると、図９（Ｃ）に示すようになり、絶対値回路１０２によりこの映像信号の高周波成分の絶対値をとると、図９（Ｄ）に示すようになり、積分回路１０３によりこれを積分してＡＦ評価値を求めると、図９（Ｅ）に示すようになる。

これに対して、図１０に示すような非合焦状態においては、映像信号は図１０（Ｂ）に示すようになり、この映像信号からハイパスフィルタ１０１により高周波成分を抽出すると、図１０（Ｃ）に示すようになり、絶対値回路１０２によりこの映像信号の高周波成分の絶対値をとると、図１０（Ｄ）に示すようになり、積分回路１０３によりこれを積分してＡＦ評価値を求めると、図１０（Ｅ）に示すようになる。

このように、点光源のようなハイライトを含む画像の場合には、非合焦状態のときの方が合焦状態のときよりもハイライトの部分の面積が広がる。その結果、非合焦であるのにもかかわれず、ＡＦ評価位置が大きくなるという現象が生じる。このような状態で、焦点情報に従ってピント合わせすると、ピントの合っていない失敗撮影となってしまう。

そこで、特許文献１に示されるように、輝度分布を検出し、この輝度分布により、積分値とピーク値とを切り替えるようにしたものが提案されている。
特開２００１−１４１９８９号公報

特許文献１に示されるものでは、上述した焦点情報の他に、映像信号から抽出された高周波成分の積分領域内での最大値を利用して、夜景のような条件ではピーク焦点情報に従ってピント合わせをするようにしてこの問題を解決している。これによれば、焦点情報を検出する領域内に、ピントが合っていない状態のハイライト部からピントが合っている状態のハイライト部までを含む場合は、ピーク焦点情報が期待通りの焦点情報に成り得る。

しかし、それ以外の場合、例えばピーク焦点情報の検出領域内にピントの移動に伴って拡大するハイライト部が入って来た場合、ピントの合っていないピーク焦点情報の方がピントの合っているそれより大きな値となるので、ピーク焦点情報でピント合わせしてもピントの合っていない失敗撮影となってしまう。

点光源に対して余裕ある比較的大きな検出領域で焦点情報を取得する場合には問題は少ないが、比較的細かく細分化されたマルチウィンドウでは点光源の問題を解決できない場合が多い。更に、ピーク焦点情報を得るには高周波成分の抽出回路と積分回路の他に、ピークホールド回路を予め準備する必要がある。

本発明は、上述の課題を鑑み、点光源を含むような被写体でも確実に合焦位置にレンズを制御できる自動焦点制御方法及び自動焦点制御装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、請求項１に係る自動焦点制御装置は、撮像素子から映像信号を読み出す撮像手段と、合焦状態を表す信号を映像信号から抽出し、前記合焦状態を表す信号を画像の所定領域について積分してＡＦ評価値を検出するＡＦ評価値検出手段と、 前記所定領域と同領域或いは所定領域を含む領域の輝度レベルに相当するＢＲ評価値を検出するＢＲ評価値検出手段と、レンズを移動させながらＡＦ評価値及びＢＲ評価値の双方を取得し、前記取得したＢＲ評価値の特性に応じてＡＦ評価値の信頼性を判断するための信頼性評価値を算出し、前記算出した信頼性評価値の結果、前記取得したＡＦ評価値が所定値以上の信頼性を有していると判断された場合に、前記取得したＡＦ評価値に応じて合焦制御を行う制御手段とを有するようにしたことを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、信頼性評価値は、ＢＲ評価値の変化が少ない場合に、ＡＦ評価値の信頼性が高くなり、ＢＲ評価値の変化が大きい場合に、ＡＦ評価値の信頼性が低くなるような特性の関数により求めるようにしたことを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１の発明において、制御手段は、信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、他のサーチエリアに移って合焦制御するようにしたことを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項３の発明において、全てのサーチエリアにおいて、信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、合焦不可能であることを示す警告を出すようにしたことを特徴とする。

請求項５に係る自動焦点制御方法は、レンズを移動させながら撮像素子から映像信号を読み出す工程と、映像信号から合焦状態を表す信号を抽出し、この合焦状態を表す信号を画像の所定領域について積分してＡＦ評価値を取得すると共に、所定領域と同領域或いは所定領域を含む領域について輝度レベルを積分してＢＲ評価値を取得する工程と、取得したＢＲ評価値の特性に応じてＡＦ評価値の信頼性を判断するための信頼性評価値を算出する工程と、算出した信頼性評価値の結果、取得したＡＦ評価値が所定値以上の信頼性を有していると判断された場合に、取得したＡＦ評価値に応じて合焦制御を行う工程とを含むようにしたことを特徴とする。

請求項６の発明では、請求項５の発明において、信頼性評価値は、ＢＲ評価値の変化が少ない場合に、ＡＦ評価値の信頼性が高くなり、ＢＲ評価値の変化が大きい場合に、ＡＦ評価値の信頼性が低くなるような特性の関数により求めるようにしたことを特徴とする。

請求項７の発明では、請求項５の発明において、制御手段は、信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、他のサーチエリアに移って合焦制御するようにしたことを特徴とする。

請求項８の発明では、請求項７の発明において、全てのサーチエリアにおいて、信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、合焦不可能であることを示す警告を出すようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルの絶対値を積分してＡＦ評価値を得ると共に、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値を得、このＢＲ評価値を使って、ＡＦ評価値の信頼性を判断している。

すなわち、ハイライトの被写体を含まない場合には、輝度信号レベルから得られるＢＲ評価値は、略一定になる。これに対して、ハイライトの被写体を含む被写体の場合には、ＢＲ評価値は、ＡＦ評価値と同様に変化していく。以上のことから、ＢＲ評価値が略一定であれば、ハイライトを含まない被写体であり、ＡＦ評価値は信頼性が高いと判断できる。ＢＲ評価値の変動が大きければ、ハイライトを含む被写体である可能性が高く、ＡＦ評価値は信頼性が低いと判断できる。

このように、ＢＲ評価値を使って、ＡＦ評価値の信頼性を判断し、信頼性の高いＡＦ評価値を使って、合焦制御するようにしている。このため、点光源のようなハイライトの被写体の場合でも、確実に合焦位置にレンズを制御できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用できるディジタルカメラの全体構成を示すブロック図である。図１において、１はズームレンズ、２はアイリス、３はフォーカスレンズである。

ズームレンズ１の位置は、ズームモータ５により移動可能とされている。アイリス２の開度は、アイリスモータ６により制御可能とされている。フォーカスレンズ３の位置は、フォーカスモータ７により制御可能とされている。ズームレンズ１、アイリス２、フォーカスレンズ３を介された被写体像光は、撮像素子４の受光面に結像される。

撮像素子４は、その受光面に結像された被写体像光を光電変換する。撮像素子４としては、ＣＣＤ(Charge Coupled Device) 撮像素子や、ＣＭＯＳ(Complementary MOS)撮像素子が用いられる。撮像素子の前面には、色フィルタが配列されている。色フィルタの配列の構成としては、Ｒ（赤）、Ｇ（碧）、Ｂ（青）の原色系フィルタを用いる場合と、Ｃｙ（シアン）、Ｍｇ（マゼンタ）、Ｙｅ（黄色）の補色系フィルタを用いる場合とがある。撮像素子４は、タイミング発生器８からのタイミング信号により駆動される。

撮像素子４の出力信号は、ＣＤＳ(Corelated Double Sampling)及びＡＧＣ(Automatic Gain Control)回路９を介して、Ａ／Ｄ(Analog to Digital)コンバータ１０に供給される。Ａ／Ｄコンバータ１０で映像信号がディジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ１０の出力信号は、画像入力コントローラ１１を介して取り込まれる。

制御回路１５は、ディジタルカメラ全体の制御を行っている。制御回路１５には、シャッタースイッチ１６、ズームスイッチ１７、記録／再生スイッチ１８等から入力信号が与えられる。また、制御回路１５からは、ズームレンズ１を移動させるためのズーム駆動信号、フォーカスレンズ３を移動させるためのフォーカス駆動信号、アイリス２を開閉させるためのアイリス駆動信号、ＣＤＳ及びＡＧＣ回路のゲインを制御するためのゲイン制御信号が出力される。

ＡＦ(Automatic Focus)検出回路１９は、フォーカス制御を行うために、映像信号の高周波成分レベルを検出するものである。つまり、合焦点では、映像信号の高周波成分レベルが大きくなる。したがって、映像信号の高周波成分レベルを検出すれば、合焦状態が判断できる。ＡＦ検出回路１９により、映像信号の高周波成分レベルが検出され、この映像信号の高周波成分レベルが所定のサーチエリアの間積分されて、ＡＦ評価値が求められる。ＡＦ検出回路１９で求められたＡＦ評価値が制御回路１５に供給される。制御回路１５は、このＡＦ評価値に応じて、モータドライバ２１を介してフォーカスモータ７にフォーカス駆動信号を与え、フォーカスレンズ３を合焦点の位置に制御する。また、本発明が適用されたＡＦ検出回路１９では、後に説明するように、映像信号の輝度レベル（ブライトネス）が検出され、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値が求められ、このＢＲ評価値におり、ＡＦ評価値の信頼性が判断される。

ＡＥ(Automatic Exposure)及びＡＷＢ(Automatic White Balance)検出回路２０は、露光及びホワイトバランスを行うために、映像信号レベルを検出するものである。ＡＥ及びＡＷＢ検出回路２０により映像信号レベルが検出され、露光制御信号及びホワイトバランス制御信号が形成される。この露光制御信号及びホワイトバランス制御信号が制御回路１５に供給される。この露光制御信号に応じて、制御回路１５からアイリス駆動信号が出力されると共に、ゲイン設定信号が出力される。制御回路１５からのアイリス駆動信号がモータドライバ２２を介してアイリスモータ６に供給され、所定の信号レベルとなるように、アイリス２の開度が制御される。また、制御回路１５からのゲイン制御がＣＤＳ及びＡＧＣ回路９に供給され、所定の信号レベルとなるように、ＣＤＳ及びＡＧＣ回路９のゲインが制御される。また、ＡＥ及びＡＷＢ検出回路２０からのホワイトバランス制御信号に応じて、画像信号処理回路２４で３原色信号のゲインが制御される。

ズームスイッチ１７を操作することにより、ズームレンズ１を移動させることができる。すなわち、ズームスイッチ１７が操作されると、これに応じて、制御回路１５からズーム駆動信号が出力される。このズーム駆動信号がモータドライバ２３を介してズームモータ５に供給され、ズームレンズ１が移動される。

記録／再生スイッチ１８を操作することにより、記録モードと再生モードとが設定できる。記録モードに設定されているときには、撮像素子４の出力信号は、ＣＤＳ及びＡＧＣ回路９を介して、Ａ／Ｄコンバータ１０でディジタル化された後に、画像信号処理回路２４に供給される。画像信号処理回路２４で、ガンマ補正、エッジ強調、ホワイトバランス等の画像処理が行われる。この映像信号は、ビデオエンコーダ２５に供給される。ビデオエンコーダ２５で、コンポーネントカラービデオ信号が形成され、このカラービデオ信号がＶＲＡＭ（Video RAM）３０に展開される。このカラービデオ信号がＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の画像表示装置２９に供給され、画像表示装置２９に、撮影中のモニタ画像が映出される。

画像を撮影する場合には、シャッタースイッチ１６が押される。シャッタースイッチ１６が押されると、タイミング発生器８にシャッター信号が送られ、そのときの画像が撮像素子４に取り込まれる。そして、このときの１画面分の画像信号がメモリ１２に蓄積される。

メモリ１２に取り込まれた１画面分の画像信号は、画像信号処理回路２４で画像処理が施された後に、画像圧縮／伸長回路２６に供給される。画像圧縮／伸長回路２６で、画像データが圧縮符号化される。画像データの圧縮方式としては、例えば、ＪＰＥＧ(Joint Photographic Experts Group)が用いられる。ＪＰＥＧはＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)を用いて画像圧縮するための規格である。なお、画像データの圧縮方式は、ＪＰＥＧに限定されるものではない。

圧縮符号化された画像信号は、メディアコントローラ３１を介して、記録メディア３２に供給され、記録メディア３２に記録される。記録メディア３２としては、フラッシュメモリを使ったカード型の着脱自在のメモリが用いられる。なお、この例では、記録メディア３２としてメモリカードを使っているが、これに限定されるものではない。画像信号を内蔵の不揮発メモリに記録したり、磁気テープや磁気ディスク、光ディスク等に記録したりしてもよい。

再生時には記録／再生スイッチ１８が再生側に操作される。記録／再生スイッチ１８が再生側に操作されると、再生モードに設定される。再生モードでは、記録メディア３２の画像ファイルが開かれ、画像データが読み出される。記録メディア３２から読み出された画像データは、画像圧縮／伸長回路２６に供給される。画像圧縮／伸長回路２６により、画像信号の伸長処理が行われる。画像圧縮／伸長回路２６の出力がビデオエンコーダ２５に供給される。ビデオエンコーダ２５の出力信号が画像表示装置２９に供給され、画像表示装置２９に再生画像が映出される。

次に、本発明が適用されたＡＦ検出回路１９について詳述する。前述したように、本発明が適用されたＡＦ検出回路１９では、映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルを所定のサーチエリアの間積分してＡＦ評価値を求め、ＡＦ評価値が最大となるように、レンズを位置制御させることで、合焦制御を行っている。しかしながら、ハイライトの被写体を含むような被写体の場合には、合焦位置から離れると、被写体の面積が大きくなり、その分、高周波成分レベルの積分値が大きくなり、ＡＦ評価値の信頼性が低くなる。

そこで、本発明が適用されたＡＦ検出回路１９では、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値を求め、このＢＲ評価値を使って、ＡＦ評価値の信頼性を判断するようにしている。なお、ＢＲ評価値の算出方法は、上記の積分による方法以外にも、所定値以上の輝度レベルとなっているピクセル数を検知する方法やエリア内の輝度レベルのピーク値を検知する方法等によってもよい。

このように、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルからＢＲ評価値を得ることで、ＡＦ評価値の信頼性が判断できることについて以下に説明する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、フォーカスレンズ２のレンズ位置と、ＡＦ評価位置及びＢＲ評価値との関係を示すものであり、図２（Ａ）はハイライトの被写体を含まない場合を示し、図２（Ｂ）はハイライトな被写体を含む場合を示す。図２（Ａ）及び図２（Ｂ）において、横軸はフォーカスレンズ３の位置を示し、ＦＡＲは無限遠の位置を示し、ＭＯＤは最近距離の位置を示す。縦軸はＡＦ評価値及びＢＦ評価値を示している。また、曲線Ａ１及びＡ２はＡＦ評価値の特性を示し、曲線Ｂ１及びＢ２はＢＲ評価値の特性を示している。

図２（Ａ）に示すように、ハイライトの被写体を含まない場合には、合焦点ではくっきりした画像になり、画像の高周波成分レベルが最大となることから、ＡＦ評価値（曲線Ａ１）は合焦点で最大となり、合焦点から離れるに従って小さくなるような特性を示す。そして、ＢＲ評価値（曲線Ｂ１）は、露光制御により映像信号の輝度レベルが一定になるように制御されるため、合焦点とは無関係に、略一定となる。

これに対して、図２（Ｂ）に示すように、点光源のように、ハイライトの被写体を含む被写体の場合には、合焦位置から外れても、ハイライトの部分の面積が大きくなるため、画像の高周波成分レベルがかえって大きくなり、ＡＦ評価値（曲線Ａ２）は、合焦点から外れても上昇することがある。また、ハイライトの部分は露光制御の範囲外なので、合焦位置から外れ、ハイライトの部分の面積が増加すれば、それに伴って、映像信号の輝度レベルの積分値は大きくなるため、ＢＲ評価値（曲線Ｂ２）は、ＡＦ評価値と同様に、変化していく。

このように、ハイライトを含まない被写体の場合と、ハイライトを含む被写体の場合とでは、ＡＦ評価値及びＢＲ評価値は、以下に示すような特性となる。

（１）ハイライトを含まない被写体：ＡＦ評価値が合焦点で最大となる。ＢＲ評価値は、略一定である。
（２）ハイライトを含む被写体：ＡＦ評価値は合焦点を過ぎても増加することがある。ＢＲ評価値は、ＡＦ評価値と略同様に変化していく。

以上のことから、ＢＲ評価値が略一定であれば、ハイライトを含まない被写体であり、ＡＦ評価値は信頼性が高いと判断できる。ＢＲ評価値の変動が大きければ、ハイライトを含む被写体である可能性が高く、ＡＦ評価値は信頼性が低いと判断できる。

本発明の実施の形態では、このような原理に基づき、映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルの絶対値を積分してＡＦ評価値を得ると共に、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値を得るようにし、このＢＲ評価値を使って、ＡＦ評価値の信頼性を判断するようにしている。

図３は、本発明が適用されたＡＦ検出回路１９の構成を示すものである。図３において、撮像素子４から得られた映像信号は、ハイパスフィルタ５１に供給されると共に、輝度値積分回路５２に供給される。ハイパスフィルタ５１で、映像信号の高周波成分が抽出される。ハイパスフィルタ５１の出力信号が絶対値回路５３を介して、積分回路５４に供給される。積分回路５４で、映像信号の高周波成分レベルの絶対値が所定のサーチエリアの間で積分され、これにより、ＡＦ評価値が求められる。このようにして求められたＡＦ評価値は、制御回路１５に供給される。

また、輝度値積分回路５２で、撮像素子４から得られた映像信号の輝度レベルが所定のサーチエリアの間で積分され、これにより、ＢＲ評価値が求められる。このようにして求められたＢＲ評価値は、制御回路１５に供給される。

制御回路１５は、例えば、図４に示すような３つのサーチエリアＡＲ１、ＡＲ２、ＡＲ３を設定し、各サーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３で、フォーカスレンズ３をステップ的に移動させながら、ＡＦ検出回路１９からのＡＦ評価値と、ＢＲ評価値を取得し、そして、各サーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３毎にＢＲ評価値を使ってＡＦ評価値の信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌ〜Ａ３Ｅｖａｌを求め、この信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌ〜Ａ３Ｅｖａｌから、信頼性が高いと判断されたサーチエリアのＡＦ評価値を用いて、フォーカスレンズ３を合焦位置に制御するようにしている。

つまり、例えば、中央のサーチエリアＡＲ２でのＢＲ評価値から求めた信頼性評価値Ａ２Ｅｖａｌから信頼性が高いかどうかが判断される。ここで、信頼性が高いと判断されたら、サーチエリアＡＲ２から得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズ３が合焦位置に制御される。

中央のサーチエリアＡＲ２のＡＦ評価値の信頼性は低いと判断されたら、左側のサーチエリアＡＲ１でのＢＲ評価値から求めた信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌから信頼性が高いかどうかが判断される。ここで、信頼性が高いと判断されたら、サーチエリアＡＲ１から得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズ３が合焦位置に制御される。

左側のサーチエリアＡＲ１のＡＦ評価値は信頼性が低いと判断されたら、右側のサーチエリアＡＲ３でのＢＲ評価値から求めた信頼性評価値Ａ３Ｅｖａｌから信頼性が高いかどうかが判断される。ここで、信頼性が高いと判断されたら、サーチエリアＡＲ３から得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズ３が合焦位置に制御される。

図５は、合焦制御の処理を示すフローチャートである。図５において、先ず、サーチエリアが「ＡＲ１」に初期設定される（ステップＳ１）。そして、フォーカスレンズ３が初期位置（ＦＡＲの位置）に駆動される（ステップＳ２）。

次に、サーチエリアＡＲ１のＡＦサーチが行われる。ＡＦサーチでは、フォーカスレンズ３がステップ的に移動され（ステップＳ３）、各レンズ位置でＡＦ検出回路１９からＡＦ評価値とＢＲ評価値が取得される（ステップＳ４）。設定されたサーチエリアＡＲ１でのＡＦサーチが完了したかどうかが判断され（ステップＳ５）、サーチが完了していなければ、ステップＳ３にリターンされる。ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返すことにより、図６に示すように、各レンズ位置でのＡＦ評価値が取得されていく。

ステップＳ５で、ＦＡＲの位置からＭＯＤの位置まで、サーチエリアＡＲ１でのＡＦサーチが完了したと判断されたら、全てのサーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３のＡＦサーチが完了したかどうかが判断される（ステップＳ６）。全てのサーチエリアのＡＦサーチが完了していなければ、サーチエリアが「ＡＲ２」にインクリメントされ（ステップＳ７）、ステップＳ２にリターンされる。

ステップＳ２〜Ｓ５で、前述と同様に、サーチエリアＡＲ２のＡＦサーチが行われる。そして、ステップＳ５でサーチエリアＡＲ２のＡＦサーチが完了したと判断されたら、ステップＳ６で、全てのサーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３のＡＦサーチが完了したかどうかが判断され、全てのサーチエリアのＡＦサーチが完了していなければ、ステップＳ７でサーチエリアが「ＡＲ３」にインクリメントされ、ステップＳ２にリターンされる。

ステップＳ２〜Ｓ５で、前述と同様に、サーチエリアＡＲ３のＡＦサーチが行われる。そして、ステップＳ５でサーチエリアＡＲ３のＡＦサーチが完了したと判断されたら、ステップＳ６で、全てのサーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３のＡＦサーチが完了したかどうかが判断される。

ステップＳ６で、サーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３の全てのサーチエリアでＡＦサーチが完了したと判断されると、各サーチエリアＡＲ１〜ＡＲ３でのＡＦ評価値の信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌ〜Ａ３Ｅｖａｌが算出される（ステップＳ８）。

この例では、信頼値Ｆａｆｖと、信頼値Ｆｂｒとを乗じた値（Ｆａｆｖ×Ｆｂｒ）を、各サーチエリアでの信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌ〜Ａ３Ｅｖａｌとしている。

信頼値Ｆａｆｖは、ＡＦ評価値から、図７（Ａ）に示すような特性の関数により求められる。この関数では、ＡＦ評価値が所定のレベルａより小さいときには、信頼性は低いとして、信頼値Ｆａｆｖを「０」とし、ＡＦ評価値が所定のレベルａより大きければ、信頼性は高いとして、信頼値Ｆａｆｖを「１」としている。

信頼値Ｆｂｒは、ＢＲ評価値から、以下のようにして求められる。先ず、取得されたＢＲ評価値ＢＲｉから、ＢＲ評価値の平均値ＢＲａｖｅが以下のようにして求められる。

ここで、
ｎ：ＢＲ評価値の数、
ｐｅａｋ−ｐｏｉｎｎｔ：ＡＦ評価値が最大となる点、
Ｐｉｘｅｌ：積分のための画素数
を示す。

ＢＲ評価値の平均値ＢＲａｖｅが求められたら、この平均値ＢＲａｖｅを用いて、ＢＲ評価値の分散値（BR Level Deflection）が以下のようにして求められる。

前述したように、ハイライトの光源を含まない被写体のときには、ＢＲ評価値は略一定となる。このため、ＢＲ評価値の分散値は小さくなる。これに対して、ハイライトの光源を含む被写体のときには、ＢＲ評価値はＡＦ評価値と共に変化する。このため、ＢＲ評価値の分散値は大きくなる。

ＢＲ評価値の分散値が求められたら、図７（Ｂ）に示すような特性の関数により、信頼値Ｆｂｒが求められる。

図７（Ｂ）に示す関数では、ＢＲ評価値が略一定であり、ＢＲ評価値の分散値が所定のレベルｂより小さいときには、信頼性は高いとして、信頼値Ｆｂｒ「１００」としてる。ＢＲ評価値の分散が所定のレベルｂ〜ｃのときには、ＢＲ評価値の分散値が大きいほど信頼性は低いとして、信頼値Ｆｂｒが「１００〜０」の間で変化する。ＢＲ評価値の分散が所定のレベルｃより大きいときには、信頼性は低いとして、信頼値Ｆｂｒは「０」となる。

図５において、ステップＳ８で、上述のようにして、信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌ〜Ａ３Ｅｖａｌが求められたら、中央のサーチエリアＡＲ２のＡＦ信頼性評価値Ａ２Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいかどうかが判断される（ステップＳ９）。

サーチエリアＡＲ２での信頼性評価値Ａ２Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいときには、このＡＦ評価値は信頼性が高いとして、サーチエリアＡＲ２が選択される（ステップＳ１０）。そして、サーチエリアＡＲ２で得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズ３を合焦点に移動させる処理が行われ（ステップＳ１１）、合焦処理が終了される。

ステップＳ９で、信頼性評価値Ａ２Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより小さいときには、このサーチエリアで得られたＡＦ評価値は信頼性が低いので、合焦制御には使用できない。この場合には、左側のサーチエリアＡＲ１に移され、サーチエリアＡＲ１での信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいかどうかが判断される（ステップＳ１２）。

サーチエリアＡＲ１での信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいときには、このＡＦ評価値は信頼性が高いとして、サーチエリアＡＲ１が選択される（ステップＳ１３）。そして、サーチエリアＡＲ１で得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズ３を合焦点に移動させる処理が行われ（ステップＳ１１）、合焦処理が終了される。

ステップＳ１２で、信頼性評価値Ａ１Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより小さいときには、このサーチエリアＡＲ１で得られたＡＦ評価値は信頼性が低いので、合焦制御には使用できない。この場合には、右側のサーチエリアＡＲ３に移され、サーチエリアＡＲ３での信頼性評価値Ａ３Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいかどうかが判断される（ステップＳ１４）。

サーチエリアＡＲ３での信頼性評価値Ａ３Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより大きいときには、このＡＦ評価値は信頼性が高いとして、サーチエリアＡＲ３が選択される（ステップＳ１５）。そして、サーチエリアＡＲ３で得られたＡＦ評価値を使って、フォーカスレンズを合焦点に移動させる処理が行われる（ステップＳ１１）、合焦処理が終了される。

ステップＳ１４で、信頼性評価値Ａ３Ｅｖａｌが所定のスレショルドレベルＴＨより小さいときには、このサーチエリアで得られたＡＦ評価値は信頼性が低いので、合焦制御に使用できない。この場合には、合焦不能警告が出され（ステップＳ１６）、処理が終了される。

以上説明したように、本発明の実施形態では、映像信号の高周波成分レベルを抽出し、この映像信号の高周波成分レベルの絶対値を積分してＡＦ評価値を得ると共に、映像信号の輝度レベルを検出し、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値を得るようにし、このＢＲ評価値を使って、ＡＦ評価値の信頼性を判断し、信頼性の高いＡＦ評価値を使って、合焦制御するようにしている。このため、点光源のようなハイライトの被写体の場合でも、正しく合焦させることができる。

なお、上述の例では、この映像信号の輝度レベルを積分してＢＲ評価値を求める際に、この輝度レベルの積分範囲をＡＦ評価値のサーチエリアと等しくしているが、この輝度レベルの積分範囲は、ＡＦ評価値のサーチエリアを含んでいればよく、ＡＦ評価値のサーチエリアと等しくしなくてもよい。また、この例では、３つのサーチエリアを設定しているが、サーチエリアの数は、これに限定されるものではない。

本発明は、上述した実施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内で様々な変形や応用が可能である。

本発明は、ディジタルスチルカメラやビデオカメラの焦点制御に用いることができる。

本発明が適用できるディジタルカメラの構成を示すブロック図である。 ＡＦ評価値とＢＲ評価値との関係を示すグラフである。 本発明が適用されたＡＦ検出回路の一例のブロック図である。 本発明が適用されたＡＦ検出回路におけるサーチエリアの説明図である。 本発明が適用されたＡＦ検出回路の動作説明に用いるフローチャートである。 本発明が適用されたＡＦ検出回路におけるＡＦサーチの説明に用いるグラフである。 本発明が適用されたＡＦ検出回路における信頼性評価値の算出の説明に用いるグラフである。 従来のＡＦ検出回路の一例のブロック図である。 従来のＡＦ検出回路の説明に用いる波形図である。 従来のＡＦ検出回路の説明に用いる波形図である。

符号の説明

３ フォーカスレンズ
４ 撮像素子
７ フォーカスモータ
１５ 制御回路
１９ ＡＦ検出回路
５１ ハイパスフィルタ
５２ 輝度値積分回路
５３ 絶対値回路
５４ 積分回路

Claims (8)

1. 撮像素子から映像信号を読み出す撮像手段と、
   合焦状態を表す信号を映像信号から抽出し、前記合焦状態を表す信号を画像の所定領域について積分してＡＦ評価値を検出するＡＦ評価値検出手段と、
   前記所定領域と同領域或いは所定領域を含む領域の輝度レベルに相当するＢＲ評価値を検出するＢＲ評価値検出手段と、
   レンズを移動させながらＡＦ評価値及びＢＲ評価値の双方を取得し、前記取得したＢＲ評価値の特性に応じてＡＦ評価値の信頼性を判断するための信頼性評価値を算出し、前記算出した信頼性評価値の結果、前記取得したＡＦ評価値が所定値以上の信頼性を有していると判断された場合に、前記取得したＡＦ評価値に応じて合焦制御を行う制御手段と
   を有するようにした自動焦点制御装置。
2. 前記信頼性評価値は、前記ＢＲ評価値の変化が少ない場合に、前記ＡＦ評価値の信頼性が高くなり、前記ＢＲ評価値の変化が大きい場合に、前記ＡＦ評価値の信頼性が低くなるような特性の関数により求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置。
3. 前記制御手段は、前記信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、他のサーチエリアに移って合焦制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動焦点制御装置。
4. 全てのサーチエリアにおいて、前記信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、合焦不可能であることを示す警告を出すようにしたことを特徴とする請求項３に記載の自動焦点制御装置。
5. レンズを移動させながら撮像素子から映像信号を読み出す工程と、
   前記映像信号から合焦状態を表す信号を抽出し、前記合焦状態を示す信号を画像の所定領域について積分してＡＦ評価値を取得すると共に、前記所定領域と同領域或いは前記所定領域を含む領域について輝度レベルを積分してＢＲ評価値を取得する工程と、
   前記取得したＢＲ評価値の特性に応じてＡＦ評価値の信頼性を判断するための信頼性評価値を算出する工程と、
   前記算出した信頼性評価値の結果、前記取得したＡＦ評価値が所定値以上の信頼性を有していると判断された場合に、前記取得したＡＦ評価値に応じて合焦制御を行う工程と
   を含むようにした自動焦点制御方法。
6. 前記信頼性評価値は、前記ＢＲ評価値の変化が少ない場合に、前記ＡＦ評価値の信頼性が高くなり、前記ＢＲ評価値の変化が大きい場合に、前記ＡＦ評価値の信頼性が低くなるような特性の関数により求めるようにしたことを特徴とする請求項５に記載の自動焦点制御方法。
7. 前記制御手段は、前記信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、他のサーチエリアに移って合焦制御するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の自動焦点制御方法。
8. 全てのサーチエリアにおいて、前記信頼性評価値を算出した結果、取得したＡＦ評価値の信頼性が所定値以下であると判断された場合に、合焦不可能であることを示す警告を出すようにしたことを特徴とする請求項７に記載の自動焦点制御方法。
   
   

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