JP2008107742A - 焦点検出方法および焦点検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＡＦセンサから取り込んだ画像データのノイズを効果的に除去して検出精度を高めることができる焦点検出方法および焦点検出装置を提供する。
【解決手段】被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号を受光光量に応じたゲインで増幅して、増幅した被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出方法において、前記被写体像信号を所定値よりも高いゲインで増幅した場合は、前記被写体像信号にメディアンフィルタ処理を施す。
【選択図】 図６

Description

本発明は、被写体像を焦点検出センサで画像信号に変換して焦点検出する焦点検出方法および焦点検出装置に関する。

従来の位相差方式の焦点検出装置は、被写体像をＡＦセンサ、通常はＣＣＤラインセンサで受光して画素単位の画像信号に変換して出力する。その画像信号はＣＰＵが取り込んで、画像データとして所定の演算を実行し、位相差を検出してデフォーカス量を演算していた。従来のＡＦセンサでは、被写体像が暗い場合等変換した画像信号のレベルが低い場合は、暗いほどゲイン（増幅率）を上げて増幅し、増幅した画像信号を出力している。一般にゲインを上げると、ノイズが増えるので、従来はローパスフィルタをかけることでノイズの軽減を図っていた。また、画像信号のノイズを除去する方法として、メディアンフィルタが知られている（特許文献１）。
特開平０４-２３５４７２号公報

しかしながら、従来のローパスフィルタはノイズを十分に除去できているとはいえず、画像の輪郭がぼけるので、暗い被写体に対する焦点検出精度が低かった。一方、メディアンフィルタは、画像の輪郭はぼけないなどの長所はあるものの、処理量が膨大になるので、処理時間が長くなり、高速性が要求される焦点検出には不適であった。

かかる従来技術の問題に鑑みて本発明は、ＡＦセンサから取り込んだ画像データのノイズを効果的に除去して検出精度を高めることができる焦点検出方法および焦点検出装置を提供することを目的とする。

この課題を解決する本発明は、被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号を受光光量に応じたゲインで増幅して、増幅した被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出方法において、前記被写体像信号を所定値よりも高いゲインで増幅した場合は、前記被写体像信号にメディアンフィルタ処理を施すことに特徴を有する。

別の観点からなる本発明は、被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出方法において、
（Ａ） 前記増幅した被写体像信号をＡ／Ｄ変換して画素単位の元画素データとして記憶手段に記憶する段階と、
（Ｂ） 該記憶手段から原画素データを、先頭位置から順にソート個数分読み込んでソートデータを構築する段階と、
（Ｃ） 該ソートデータを所定順にソートする段階と、
（Ｄ） 該ソートデータの中央位置のデータを、該ソートデータを構築する前記記憶手段上の元画素データの中央位置に入れる段階と、
（Ｅ） 前記記憶手段から次の元画素データを読み込んで前記ソートデータの中で最先の元画素データの位置に入れる段階と、
（Ｆ） 前記（Ｅ）段階で入れたデータとその両隣のデータとを比較して、前記所定順のソートに合致しているか否かチェックする段階と、
（Ｇ） 前記所定順のソートに合致していない場合は、新たなデータを所定順にソートし、合致している場合はソートしない段階と、
（Ｈ） 前記（Ｇ）段階後の前記ソートデータの中央位置のデータを、ソートデータを構築する前記記憶手段上の元画素データの中央位置に入れる段階と、
（Ｉ） 前記（Ｅ）乃至（Ｈ）段階の処理を、前記記憶手段に記憶した残りの元画素データについて順番に実行する段階と、を含むことに特徴を有する。

より実際的には、前記（Ｃ）段階の前に、前記ソートデータの中央位置のデータと他のデータの平均値との差相当値を求める（Ｂ２）段階と、前記（Ｃ）段階と（Ｄ）段階との間に、前記差相当値がしきい値未満の場合は（Ｄ）段階をスキップし、前記差相当値がしきい値未満で無い場合は（Ｄ）段階をスキップしない（Ｃ２）段階を含める。
さらに、前記（Ｅ）段階と（Ｆ）段階の間に、前記ソートデータの中央位置のデータと他のデータの平均値との差相当値を求め、該差相当値がしきい値未満の場合は前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップし、該差相当値がしきい値未満で無い場合は前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップしない（Ｅ２）段階を含める。
前記（Ｅ２）段階は、前回前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップした場合は、前記差相当値がしきい値未満で無い場合は前記ソートデータをソートする。

前記被写体像信号は前記焦点検出センサから出力される前に受光光量に応じたゲインで増幅される信号であって、前記（Ａ）段階の前に、該被写体像信号を増幅したゲインが所定値よりも大であった場合に前記（Ａ）乃至（Ｉ）段階の処理を実行し、大でなかった場合は前記（Ａ）乃至（Ｉ）段階の処理を実行しない判断段階を有することが好ましい。

別の表現からなる本発明は、被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号を受光光量に応じたゲインで増幅して、増幅した被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出装置において、前記被写体像信号を所定値よりも高いゲインで増幅した場合は、前記被写体像信号にメディアンフィルタ処理を施す信号処理手段を備えたことに特徴を有する。

さらに別の表現からなる本発明は、被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出装置において、前記いずれかの焦点検出方法を実施する信号処理手段を備えたことに特徴を有する。
実際的には、前記焦点検出センサはラインセンサであって、前記被写体像信号は一次元像の輝度信号とする。

この発明によれば、焦点検出に使用する被写体像信号を取得するときにゲインが高い場合、つまり被写体が暗い場合であっても、メディアンフィルタによって効果的にノイズを除去できるので、焦点検出精度が向上する。
請求項２記載の発明によれば、新たな元画素データを、ソートデータの最先の元画素データの位置に入れ、前回ソートデータをソートしていた場合は、新たな素データと前回ソートデータとの比較により、ソートする範囲が狭まる、もしくはソートをしなくても良い可能性が出てくるため、ソートするデータの数が少なくなり、ソート時間を短縮することが可能になる。

図１は、本発明を適用した一眼レフカメラの主要構成の一実施形態をブロックで示した図である。このＡＦ一眼レフカメラは、焦点検出用素子としてＣＣＤ焦点検出素子４３を備えたＡＦモジュール４１を内蔵したカメラボディ１１と、このカメラボディ１１に着脱可能なＡＦ対応の撮影レンズ１０１とを備えている。カメラボディ１１は、カメラボディ１１および撮影レンズ１０１を総括的に制御するとともに、ＡＦモジュール４１から入力した被写体像信号を処理する信号処理手段としても機能するボディＣＰＵ３１を備えている。一方撮影レンズ１０１は、レンズ機能を制御するレンズＣＰＵ１０７を備えている。カメラボディ１１は、撮影レンズ１０１との間で、周辺制御回路２１を介してレンズ情報、ＡＦレンズ駆動情報等を入出力する。

撮影レンズ１０１からカメラボディ１１内に入射した被写体光束は、大部分が観察位置にあるメインミラー１３により、ファインダ光学系を構成するペンタプリズム１７に向かって反射され、ペンタプリズム１７で反射されてアイピースから射出する。ペンタプリズム１７から射出された被写体光束の一部は測光ＩＣ１８の受光素子に入射する。一方、メインミラー１３の中央部に形成されたハーフミラー部１４に入射した光束の一部はハーフミラー部１４を透過し、メインミラー１３の背面に設けられたサブミラー１５により下方に反射されて、ＡＦモジュール４１に入射する。

測光ＩＣ１８は、受光量に応じて光電変換した電気信号を、周辺制御回路２１を介してボディＣＰＵ３１に測光信号として入力する。ボディＣＰＵ３１は、測光信号およびフィルム感度情報等に基づいて所定の露出演算を実行し、露出用の適正シャッタ速度（露光時間）および絞り値を算出する。そして、これらの算出したシャッタ速度および絞り値に基づいてボディＣＰＵ３１は、周辺制御回路２１を介して、撮影処理の際にモータドライブ回路２３を介してミラーモータ（ＭＭ）２５をミラーアップ方向に駆動してメインミラー１３をアップ（撮影位置に移動）するとともに、絞り機構２９を駆動して撮影レンズ１０１の絞り（図示せず）を算出した絞り値に設定し、算出したシャッタ速度に基づいて露光機構（フォーカルプレーンシャッタ）２７を開閉駆動して、撮像手段としてのＣＣＤイメージセンサ５１に露光する。さらに露光終了後ボディＣＰＵ３１は、周辺制御回路２１を介してミラーモータ２５をミラーダウン駆動してメインミラー１３をダウンさせる。

ボディＣＰＵ３１は、制御プログラム等をメモリしたＲＯＭ３１ａ、演算用、制御用の所定のデータを一時的にメモリするＲＡＭ３１ｂ、計時用のタイマ３１ｃ、カウンタ３１ｄ、積分終了レベルデータをＤ／Ａ変換して積分終了レベルＶＭＳ信号としてＡＦモジュール４１に出力するＤ／Ａ変換器３１ｅ、ＡＦモジュール４１（ＣＣＤ焦点検出素子４３）から入力した出力ＶＯＵＴ信号（積分終了信号／ビデオ信号Ｖｉｄｅｏ）をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３１ｆ、を内蔵している。さらにボディＣＰＵ３１には、外部不揮発性メモリ手段としてＥＥＰＲＯＭ３２が接続されている。このＥＥＰＲＯＭ３２には、カメラボディ１１特有の各種定数などがメモリされている。

ＡＦモジュール４１は、いわゆる瞳分割位相差方式であって、焦点検出センサとしてのＣＣＤ焦点検出素子４３を備えている。さらにＡＦモジュール４１は、図示しないがＡＦ光学系として、撮像面と等価な焦点検出面において、複数の焦点検出エリア内に被写体像を形成する被写体光束を二分割に瞳分割して、対応するＣＣＤ焦点検出素子４３上に投影する光学系を備えている。

ＣＣＤ焦点検出素子４３は、瞳分割された一対の被写体光束をそれぞれ受光して積分する複数列のＣＣＤラインセンサと、各ＣＣＤラインセンサの受光光量をモニタ、つまり積分値をチェックするモニタセンサを備えている。各ラインセンサおよびモニタセンサは、ＣＣＤ焦点検出素子４３が備えた制御回路系により駆動制御される。制御回路系は、モニタセンサのモニタ電圧（出力電圧）が、ボディＣＰＵ３１から出力される所定の積分終了レベルＶＭＳに達すると、そのモニタセンサに対応するＣＣＤラインセンサの積分を終了させる。積分が終了したときは、ＡＦモジュール４１からボディＣＰＵ３１に積分終了信号が出力される。

所定の積分時間内に全てまたはいずれかのモニタ電圧が積分終了レベルＶＭＳに達しなかった場合は、ボディＣＰＵ３１は積分終了レベルＶＭＳを下げるとともに、オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）４４のゲインをアップする。この処理を、全てのモニタセンサのモニタ電圧が積分終了レベルＶＭＳに達するまで所定回数繰り返し、所定回数繰り返してもモニタ電圧が下げた積分終了レベルＶＭＳに達しなかったときは、全てのＣＣＤラインセンサの積分を強制終了させる。

ＡＦモジュール４１は、全てのＣＣＤラインセンサの積分を終了させると、ラインセンサが積分した電荷を、ＣＣＤラインセンサ毎に画素単位で逐一電圧に変換し、オートゲインコントローラ４４によって設定されたゲインで増幅し、画素単位のビデオ信号Ｖｉｄｅｏとして、ボディＣＰＵ３１へ出力する。

ボディＣＰＵ３１は、ＡＦモジュール４１から入力したビデオ信号Ｖｉｄｅｏを内蔵Ａ／Ｄ変換器３１ｆでデジタル信号に変換し、焦点検出エリアに対応するデジタル信号に基づいて所定の演算（プレディクタ演算）を実行してデフォーカス量を算出する。さらに、算出したデフォーカス量に基づいてＡＦモータ（ＡＦＭ）３４の回転方向を決定し、回転数を、ＡＦモータ３４の回転数を検出するエンコーダ３５が出力するＡＦパルス数として算出、内蔵のカウンタ３１ｄにセットする。そしてボディＣＰＵ３１は、その回転方向およびパルス数に基づき、ＡＦモータドライバ３３を介してＡＦモータ３４を駆動する。この駆動に際してボディＣＰＵ３１は、ＡＦモータ３４の回転に連動してエンコーダ３５が出力するパルスを内蔵のカウンタ３１ｄでダウンカウントし、カウント値が０になったらＡＦモータ３４を停止させる。

ＡＦモータ３４の回転は、ギヤブロック３６により減速され、カメラボディ１１のマウント部に設けられたジョイント３７と撮影レンズ１０１のマウント部に設けられたジョイント１０９との接続を介して撮影レンズ１０１側に伝達される。

さらにボディＣＰＵ３１には、フォーカスモードをマニュアルモード、ＡＦ（ワンショット／コンティニュアスＡＦ）モードの間で切り換えるフォーカススイッチＳＷＡＦ、レリーズ釦の半押しでオンする測光スイッチＳＷＳおよび同全押しでオンするレリーズスイッチＳＷＲ、電源をオン／オフするメインスイッチＳＷＭが接続されている。

ボディＣＰＵ３１は、設定されたＡＦ、露出、撮影などのモード、シャッタ速度、絞り値などを表示パネル３９に表示する。表示パネル３９は、通常、カメラボディ１１の外面およびファインダ視野内の２ヶ所に設けられた表示器を含む。

さらにこのカメラボディ１１には、露光機構２７の後方に撮像手段としてのイメージセンサ５１が配置されている。露光機構２７が開閉する間にイメージセンサ５１に蓄積された被写体像画素信号は、露光機構２７が閉じた後に読み出され、ＡＦＥ５３において所定のゲインで増幅され、Ａ／Ｄ変換されてＤＳＰ５５に出力される。ＤＳＰ５５は、入力したデジタル画像信号に対して、フィルタ処理、ホワイトバランス処理などを施し、設定された記録モードで変換し、モニタＬＣＤ５７に表示し、メモリ５９に書き込む。

撮影レンズ１０１は、レンズＣＰＵ１０７と、焦点調節用レンズ１０３を光軸方向に駆動するギヤブロック１０５と、撮影レンズ１０１のマウント部に設けられた、カメラボディ１１のジョイント３７と着脱自在に連結するジョイント１０９を備えている。ＡＦモータ３４の回転は、ギヤブロック３６、ジョイント３７、１０９を介してギヤブロック１０５に伝達され、ギヤブロック１０５を介して焦点調節用レンズ１０３を進退移動させる。

次に、この実施形態の一眼レフカメラのＡＦ処理における焦点検出信号の流れの概要をブロックで示した図２を参照して概説する。ＡＦモジュール４１は、ＡＦ処理の際に、ＣＣＤ焦点検出素子４３が被写体像を露光して積分し、モニタ電圧が、ＣＰＵ３１から出力される積分終了レベルＶＭＳに達したときに積分を終了させる。ＣＰＵ３１は、予めＥＥＰＲＯＭ３２に記憶された積分終了レベルデータを読み込んで、Ｄ／Ａ変換器３１ｅでアナログ信号に変換して積分終了レベルＶＭＳとしてＡＦモジュール４１に出力する。

予め設定された積分時間内にモニタ電圧が積分終了レベルＶＭＳに達しない場合は、段階的に積分終了レベルＶＭＳを下げるともにゲインを段階的にアップする。積分終了レベルＶＭＳを最小値まで下げてもモニタ電圧が積分終了レベルＶＭＳに達しない場合は積分を強制終了させる。なお、この場合ゲインは最大値にアップされている。

ＡＦモジュール４１は、積分を終了すると、積分終了した画素信号をＣＣＤ焦点検出素子４３から読み出し、オートゲインコントローラ４４において前記設定したゲインで増幅して画像信号Ｖｏｕｔとして出力する。ここまではＡＦモジュール４１において実行される処理であって、以下はＣＰＵ３１における処理である。

ＡＦモジュール４１から出力された画像信号Ｖｏｕｔは、ＣＰＵ３１のＡ／Ｄ変換器３１ｆに読み込まれ、所定ビット数のデジタル信号に変換され、元画素データとしてＲＡＭ３１ｂに記憶する。ＣＰＵ３１は、メディアンフィルタ処理を施してから、デフォーカス量演算処理を実行してデフォーカス量および合焦に必要なＡＦモータ駆動方向および駆動パルス数を演算し、演算した駆動方向に駆動パルス数分ＡＦモータ３４を駆動する。

次に、本発明の実施形態の一眼レフカメラにおける、測光スイッチＳＷＳがオンされて以降の処理についてさらに図３乃至図１０を参照して説明する。この処理は、ＣＰＵ３１により制御される。

図３は、測光スイッチＳＷＳがオンされたときに入る測光、ＡＦ処理に関するフローチャートである。測光スイッチＳＷＳオンにより測光処理に入ると、先ずステップ（以下「Ｓ」という）１０１において、ループ変数初期化処理を実行する。このループ変数とは、測光スイッチＳＷＳがオンされている状態から抜ける時間を設定するＰＨタイマなどである。

次に、ＣＰＵ３１は各スイッチの状態を入力し（Ｓ１０３）、入力したスイッチの状態に応じた設定処理等を実行する（Ｓ１０５）。次に、測光スイッチＳＷＳがＯＦＦしていたかどうかチェックする（Ｓ１０７）。測光スイッチＳＷＳがＯＦＦしていた場合はこの処理を終了する（Ｓ１０７：ＹＥＳ、ＥＮＤ）。測光スイッチＳＷＳがオンしていた場合（Ｓ１０７：ＮＯ）は、Ｓ１０９以降の処理を実行する。

Ｓ１０９では、レンズ通信を実行して、装着されたレンズ情報を入力する。次に、測光ＩＣ１８から被写体輝度Ｂｖ信号を入力してＡ／Ｄ変換し（Ｓ１１１）、選択された露出モードによってＡＥ演算を実行してシャッタ速度Ｔｖおよび絞り値Ａｖを求め（Ｓ１１３）、求めたシャッタ速度Ｔｖおよび絞り値Ａｖを表示パネル３９に表示し（Ｓ１１５）、ファインダ内表示装置の照明（図示せず）をオン／オフ処理する（Ｓ１１７）。このオン／オフ処理では、ＡＦ処理が終了していない場合は消灯し、ＡＦ処理が終了している場合は点灯する。

次にＡＦ処理を実行し（Ｓ１１９）、その後レリーズスイッチＳＷＲがオンしているかどうかをチェックし（Ｓ１２１）、オンしていればレリーズ処理を実行してＳ１２５に進み（Ｓ１２１：ＹＥＳ、Ｓ１２３、Ｓ１２５）、オンしていなければレリーズ処理（Ｓ１２３）をスキップしてＳ１２５に進む（Ｓ１２１：ＮＯ、Ｓ１２５）。

Ｓ１２５ではＰＨｏｎタイマのカウントダウンおよびチェック処理を実行し、チェック処理の結果ループ終了で無ければＳ１０３に戻り（Ｓ１２７：ＮＯ、Ｓ１０３）、ループ終了であればこの処理を終了する（Ｓ１２７：ＹＥＳ、ＥＮＤ）。

『ＡＦ処理』
Ｓ１１９で実行されるＡＦ処理の詳細について、図４に示したフローチャートを参照して詳細に説明する。ＡＦ処理に入ると、先ず、ＡＦモジュール４１から画像信号Ｖｏｕｔを読み込み（Ｓ２０１）、ゲインアップしたかどうかをチェックする（Ｓ２０３）。ゲインアップしていない場合（Ｓ２０３：ＮＯ）はＳ２１１に飛んで、入力した画像信号Ｖｏｕｔに基づいてデフォーカス量、ＡＦモータ３４の駆動方向および駆動パルス数を求めるデフォーカス演算を実行し、ＡＦモータ３４を、求めた駆動方向に駆動パルス数分駆動するレンズ駆動処理を実行してリターンする（Ｓ２１３、ＲＥＴＵＲＮ）。

ゲインアップしていた場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）は、アップしたゲインを読み込み（Ｓ２０５）、アップしたゲインが所定値以上であるか否かチェックする（Ｓ２０７）。アップしたゲインが所定値以上で無い場合（Ｓ２０７：ＮＯ）はＳ２１１に飛び、所定値以上の場合（Ｓ２０７：ＹＥＳ）は、画像信号Ｖｏｕｔに対してメディアンフィルタ処理を実行する（Ｓ２０９）。そうしてメディアンフィルタ処理を施した画像データに基づいて、デフォーカス演算し（Ｓ２１１）、レンズ駆動処理を実行してリターンする（Ｓ２１３、ＲＥＴＵＲＮ）。

以上の通り本発明の実施形態では、ＡＦモジュール４１のオートゲインコントローラ４４のゲインをアップした場合、つまり被写体が暗かった場合にメディアンフィルタ処理を実行している。ゲインの所定値は、予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ３２に書き込まれる。なおこの実施形態ではメディアンフィルタ処理をするか否かを画像信号を増幅するゲインにより判断したが、測光ＩＣ１８による測光値（被写体輝度）により判断してもよい。

『メディアンフィルタ』
次に、Ｓ２０９で実行されるメディアンフィルタ処理の詳細について、さらに図５に示したメディアンフィルタ処理の流れを示す図、並びに図６及び図７に示したフローチャートを参照して説明する。先ず、図５を参照して本発明の実施形態におけるメディアンフィルタ処理の概要を説明する。図において、各方形枠が１個の元画素データ、データ（コントラストデータ）を表し、方形枠内の数字がコントラスト値を表している。この実施形態では、幅５、つまり５個の元画素データ単位でメディアンフィルタをかけるものとする。

（Ａ） メディアンフィルタをかける前の画素データは、ＡＦモジュール４１から入力した画像信号Ｖｏｕｔを入力した順番（Ａ／Ｄ変換した順番）に元画素データとしてＲＡＭ３１ｂの所定アドレスに書き込まれている（図５（Ａ））。この図では、左端が元画素データの先頭であり開始位置である。

（Ｂ） 先ず、メディアンフィルタをかけるソートデータを構築するために、連続した５個の元画素データをＲＡＭ３１ｂから読み出す。ここでは、先頭である１番目から５番目までの５個の元画素データを読み出して第１番から第５番の箱（アドレス）に順に入れる（図５（Ｂ））。箱番号は、データに付随した情報であるアドレスデータとして扱われる。

（Ｃ） 次に、各５個のデータを、コントラスト順にソートする。ここでは、図においては、左端から昇順にソートしてある（図５（Ｃ））。

（Ｄ） ソートしたデータの中央値（中央位置である箱番号１のコントラスト値）を、このソートデータを構築する、ＲＡＭ３１ｂ上の元画素データの中央位置（アドレス）に書き込む（上書きする）（図５（Ｄ））。この書き込みにより、３番目の元画素データについてメディアフィルタがかけられたことになる。

（Ｅ） メディアンフィルタをかける次の元画素データをＲＡＭ３１ｂから読み込み、前記第１番目の元画素データを入れた箱に入れる。この実施形態では、前回ソートした先頭の箱、つまり最先の元画素データを入れた箱（図では箱番号１）の元画素データを外し、その箱（箱番号１）に前記読み込んだ次の元画素データを挿入（上書き）する（図５（Ｅ））。この処理により、１画素分ずれた５個の元画素データによりソートデータが構築される。

『２回目以降のソート処理』
２回目以降のソート処理は、次の通りである。
（Ｆ） 先ず、新たに入れたデータが昇順になっているどうかチェックする。図５（Ｆ）の例では、前記次の元画素データが入った新たな箱のコントラスト値とその両隣の箱のコントラスト値を比較する。左隣に対しては左隣の箱のコントラスト値よりも高いか、右隣に対しては右隣の箱に入ったコントラスト値よりも低いか比較する。この例の場合は、左隣に対しては成立し、右隣に対しては成立しない。

（Ｇ）そこでこの例では、新たな箱と右隣の箱をソートする。続いて、新たな箱のコントラスト値が右隣の箱に入ったコントラスト値よりも低いか否か比較する。以上の比較およびソート処理を、比較判断が成立するまで、あるいは右隣が存在しなくなるまで繰り返す。

（Ｈ） 以上の比較およびソートが終了すると、中央位置の箱のコントラスト値を、このソートデータを構築するＲＡＭ３１ｂ上の元画素データの中央位置（アドレス）に書き込む（上書きする）。

（Ｉ） 以後、上記２回目以降の読み込み、比較、ソートおよび上書き処理を、残りの元画素データについて順番に繰り返す。

以上のメディアンフィルタ処理によりノイズ、つまりいわゆるゴマ塩状ノイズが除去され、かつエッジが残ったコントラスト値の変化が明瞭な画像データが得られる。

以上は右隣と成立しなかった場合であるが、左隣と成立しなかった場合も上記同様に左隣の箱に対する比較およびソート処理を実行する。

以上の比較およびソート処理によれば、中央の箱を除く他の箱のデータについてはすでにソートが終了しているので、処理時間を短縮できる。図示実施形態では３画素分のみでソートするので、５画素分ソートするよりも処理時間を大幅に短縮できる。

次に、本発明の焦点検出データ処理の特徴であるメディアンフィルタ処理について、さらに図６乃至図１０に示したフローチャートを参照して説明する。
図６に示したフィルタ１処理では、先ず、フィルタをかける（ソートする）領域の元画素データを取り込み、取り込んだデータ群をソートデータＳ（ｎ）とする（図５（Ｂ））（Ｓ３０１）。この実施形態では、５個の元画素データでソートデータＳ（ｎ）を構成する。

次に、ＨＰＦデータ（フィルタデータ）を計算する（Ｓ３０３）。この実施形態では、ＨＰＦデータを、式
HPFData = (FilterWidth ？ 1) * S(n) - (S(n-2)+S(n-1)+S(n+1)+S(n+2))
によって求める。
ここで、変数FilterWidthはフィルタをかけるソートデータのデータ数であって、この実施形態では「５」であり、ｎは中央位置「３」を示す変数である。
S(n-2)乃至S(n+2)はフィルタをかける５個のデータの値（コントラスト値）である。
以上の式により、中央位置のコントラストデータの４倍と、中央位置のコントラストデータを除く他の４個のコントラストデータの和との差であるフィルタデータHPFDataが求まる。フィルタデータHPFDataは、言い換えると、中央位置のコントラストデータと、残りのコントラストデータの平均値の差である。

次に、フィルタデータHPFDataが予め設定したしきい値（Threshold Level)未満であるか否かチェックする（Ｓ３０５）。未満であれば（Ｓ３０５：ＹＥＳ）、これらの５個のデータを昇順ソートし（Ｓ３０７、（図５（Ｃ））、中央位置のコントラスト値Ｓ(ｎ）が中央値となっているので、その値を、ソートデータを構築する５個の元画素データの中央位置に相当する元画素データのＲＡＭ３１ｂ上の位置（アドレス）に書き込んで（上書きして）（Ｓ３０９、図５（Ｄ））Ｓ３１１に進む。未満でなければ、ソートせずにＳ３１１に進む（Ｓ３０５：ＮＯ、Ｓ３１１）。つまり、ソートデータの中央位置のコントラストがしきい値未満ならノイズとみなしてメディアンフィルタをかけてノイズを除去し、しきい値以上であればコントラストとみなして何もしない。しきい値（Threshold Level)は予め設定され、ＥＥＰＲＯＭ３２に書き込まれている。

Ｓ３１１では、ＲＡＭ３１ｂから元画素データを１画素ずらして読み込み、ソートデータの最先（最も古い）元画素データが入っていた位置に入れて新たなソートデータを構築する（Ｓ３１１、図５（Ｅ））。つまり、１画素分ずれた５個の元画素データによりソートデータを構築する。

そうして、最後の画素まで処理が終了しているかどうかチェックして（Ｓ３１３）、最後の画素まで終了していなければＳ３０１に戻ってＳ３０３以下の処理を繰り返し（Ｓ３１３：ＮＯ、Ｓ３０１）、最後の画素まで終了していればこの処理を終了する（Ｓ３１３：ＹＥＳ、ＥＮＤ）。

Ｓ３０７で実行されるソート処理のうち、２回目以降のソート１処理について図７に示したフローチャートを参照して説明する。なお、１回目のソートは公知の挿入選択法などによって行う。

２回目以降のソートでは、ソートデータの中で最先に読み込まれた元画素データが入っていた位置に新たな元画素データが挿入されているが、その挿入位置よりも前後側のデータについてはソートが終了している。そこで、挿入位置のデータとその前後側のデータに対してソート条件に合致しているか否かチェックする。つまり、挿入位置の前（左）隣のデータが挿入したデータ未満であるか否かチェックする（Ｓ４０１）。挿入したデータ未満であれば降順側ＯＫフラグを立ててＳ４０５に進み（Ｓ４０１：ＹＥＳ、Ｓ４０３、Ｓ４０５）、挿入したデータ未満でなければそのままＳ４０５に進む（Ｓ４０１：ＮＯ、Ｓ４０５）。

Ｓ４０５では、挿入位置の後（右）隣のデータが挿入位置のデータ未満であるか否かチェックする。挿入位置のデータ未満であれば昇順側ＯＫフラグを立ててＳ４０９に進み（Ｓ４０５：ＹＥＳ、Ｓ４０７、Ｓ４０９）、挿入位置のデータ未満でなければそのままＳ４０９に進む（Ｓ４０５：ＮＯ、Ｓ４０９）。以上のＳ４０１乃至Ｓ４０７の処理は、図５の（Ｆ）、（Ｇ）に相当する。

Ｓ４０９では、降順フラグおよび昇順フラグをチェックして、その状態に応じた処理を実行する。つまり、降順フラグおよび昇順フラグが立っている場合はソートの必要が無いので何もせずにリターンし（Ｓ４１１、ＲＥＴＵＲＮ）、昇順フラグのみ立っている場合は始端（先頭）位置から挿入位置までソートし（Ｓ４１３）、降順フラグが立っている場合は挿入位置から終端位置までソートし（Ｓ４１５）、ソートが終了したらリターンする。

以上の通り本実施形態のソート１処理によれば、前回ソートされていた場合は全くソート処理が不要か、ソートする場合も挿入位置の前後一方側のみ処理すればよいので、ソート処理に要する時間を大幅に短縮できる。

次に、フィルタ処理でもあるソート処理に関する第２の実施形態について、図８乃至図１０に示したフローチャートを参照して説明する。第２の実施形態は、フィルタをかける条件として、被写体が暗いなどの原因によりゲインが所定倍以上であることを設定した実施例である。

先ず、フィルタをかけるか否かを決定するＨＰＦデータのしきい値を決定する（Ｓ５０１）。しきい値は、予め、初期値およびゲインが上がった場合の値が設定されてＥＥＰＲＯＭ３２に書き込まれているので、ＥＥＰＲＯＭ３２から読み込む。

次に、最初のソートデータ、つまり５個分の元画素データを読み込み（Ｓ５０３、図５（Ｂ））、読み込んだ元画素データによりソートデータを構築し、ソートデータから、しきい値と比較するＨＰＦデータを求める（Ｓ５０５）。ＨＰＦデータを求める方法は、図６に示したＳ３０３の式および処理と同じである。

そうして、求めたＨＰＦデータがしきい値未満であるかどうかをチェックする（Ｓ５０７）。ＨＰＦデータがしきい値未満の場合（Ｓ５０７：ＹＥＳ）は、ソートデータ（５個の画素データ）を昇順ソートし（Ｓ５０９、図５（Ｄ））、ソートフラグに“１”をセットし（Ｓ５１１）、ソートデータの中央位置の値を、ＲＡＭ３１ｂの読み込んだ５個の元画素データの中央位置のアドレスに代入（上書き）する（Ｓ５１３、図５（Ｅ））。そうして、メディアンフィルタをかけた後のデータを次のソートデータに反映させるか否かチェックし（Ｓ５１５）、反映させる場合（Ｓ５１５：ＹＥＳ）は、ソートデータの中央位置の元画素データにソート後の中央値を代入してＳ５２３に進み（Ｓ５１７、Ｓ５２３）、反映させない場合はそのままＳ５２３に進む（Ｓ５１５：ＮＯ、Ｓ５２３）。なお、この反映させるかさせないかを決めるフラグはＥＥＰＲＯＭ３２に書き込まれていて、フラグの設定は、製造時または使用者がメニュー操作によって設定できるように構成することが好ましい。

ＨＰＦデータがしきい値未満でない場合（Ｓ５０７：ＮＯ）は、ソートデータの中央位置の値をＲＡＭ３１ｂにおいて読み込んだ５個の元画素データの中央の元画素データのアドレスに書き込み（Ｓ５１９）、ソートフラグに“０”を入れて（Ｓ５２１）、Ｓ５２３に進む。つまり、ソートデータはソートしていないので、ソートデータ中の画素データを元画素データに戻している。Ｓ５１９の処理は、ソート後の画素データベースを新たに作る場合、あるいは元画素データを読み込むと元画素データが消える場合に有効である。

Ｓ５２３に進むと、注目画素を１個ずらす。つまり、ＲＡＭ３１ｂから読み込む元画素データを１個ずらす。そうして、２回目以降の処理へ進む。

図９には、２回目以降の処理をフローチャートで示してある。２回目以降の処理では、Ｓ６０１とＳ６２９の間のＳ６０３乃至Ｓ６２７の処理を、読み込む元画素データを１個ずつずらしながら、残りの元画素データについて実行する。

Ｓ６０３では、ソートデータに対する終了位置のサーチと、元画素データの中央値のサーチ処理を実行する。続いて、次の元画素データをソートデータの終了位置、つまり最先にソートデータに入れた元画素データの位置に代入する（Ｓ６０５、図５（Ｆ））。この更新したソートデータに基づいて、しきい値と比較するＨＰＦデータを求める（Ｓ６０７）。ＨＰＦデータを求める方法は、図６に示したＳ３０３の式、処理と同じである。

次に、ＨＰＦデータがしきい値未満であるかどうかをチェックする（Ｓ６０９）。ＨＰＦデータがしきい値未満の場合（Ｓ６０９：ＹＥＳ）は、ソートフラグに“１”がセットされているか否かチェックし（Ｓ６１１）、ソートフラグに“１”がセットされている場合（Ｓ６１１：ＹＥＳ）はソートされたソートデータなので、図７に示したソート１処理、または後述のソート２処理を実行する（Ｓ６１３、図５（Ｇ））。一方、ソートフラグに“１”がセットされていない場合（Ｓ６１１：ＮＯ）はソートされていないので、挿入ソート処理を実行する（Ｓ６１５、図５（Ｃ））。前回ソートされている場合はソート１または２処理を実行するので、ソート時間が短縮される。

ソートデータの中央値を、ＲＡＭ３１ｂにおける元画素データの中央位置のアドレスに代入（上書き）する（Ｓ６１７、図５（Ｈ））。そうして、メディアンフィルタをかけた後のデータを次のソートデータに反映させるか否かチェックする（Ｓ６１９）。反映させる場合（Ｓ６１９：ＹＥＳ）は、ソートデータの中央にソート後の中央値を入れてＳ６２７に進み（Ｓ６２１、Ｓ６２７）、反映させない場合はそのままＳ６２７に進む（Ｓ６１９：ＮＯ、Ｓ６２７）。つまり、反映させる場合は、メディアンフィルタをかけた後の元画素データをその元画素データが入っていたソートデータの位置に入れるのである。これにより、ノイズを減らした状態でフィルタ処理が可能になる。

ＨＰＦデータがしきい値未満でない場合（Ｓ６０９：ＮＯ）は、ソートデータの中央位置の値を、ＲＡＭ３１ｂにおいて読み込んだ５個の元画素データの中央位置の元画素データのアドレスに書き込み（Ｓ６２３）、ソートフラグに“０”を入れて（Ｓ６２５）、Ｓ６２７に進む。つまり、ソートデータはソートしていないので、ソートデータに入れた元画素データをそのままＲＡＭ３１ｂに戻している。

Ｓ６２７に進むと、注目画素を１個ずらす。つまり、読み込む元画素データを１個ずらす。そうして、全ての元画素データの処理を終了していなければ、あるいは予め設定された回数実行していなければＳ６０１に戻ってＳ６０３からの処理を繰り返し（Ｓ６２９、Ｓ６０１）、全ての画素データについて処理を終了しているか、予め設定された回数実行していれば終了する（Ｓ６２９、ＥＮＤ）。

『ソート処理２』
次に、本発明のソート処理２の詳細について、図１０に示したフローチャートを参照して説明する。
先ず、挿入されたソートデータ位置が始端でも終端でも無いかどうかチェックする（Ｓ７０１）。始端または終端であった場合（Ｓ７０１：ＮＯ）は、挿入されたデータ位置が始端であるか否かチェックし（Ｓ７１５）、始端であった場合は昇順フラグに“１”をセットしてＳ７２３に進む（Ｓ７１５：ＹＥＳ、Ｓ７１７、Ｓ７２３）。挿入されたデータ位置が始端でなかった場合は、終端であるか否かチェックし（Ｓ７１５：ＮＯ、Ｓ７１９）し、終端であった場合は降順フラグに“１”をセットしてＳ７２３に進む（Ｓ７１５：ＮＯ、Ｓ７１９：ＹＥＳ）。終端でもなかった場合はそのままＳ７２３に進む（Ｓ７１９：ＮＯ、ＥＮＤ）。この場合は、ソート処理がされない。

挿入されたソートデータ位置が始端でも終端でも無かった場合（Ｓ７０１：ＹＥＳ）は、以下の処理を実行する。挿入された画素データの位置よりも手前位置の画素データの値が挿入された画素データの値未満であるかどうかチェックし（Ｓ７０３）、未満である場合は降順フラグに“１”をセットして進み（Ｓ７０３：ＹＥＳ、Ｓ７０５、Ｓ７０７）、未満で無い場合はそのままＳ７０７に進む（Ｓ７０３：ＮＯ、Ｓ７０７）。

次に、挿入された画素データの値が挿入された位置の次位置の画素データの値未満であるかどうかをチェックし（Ｓ７０７）、未満の場合は昇順フラグに“１”をセットして進み（Ｓ７０７：ＹＥＳ、Ｓ７０９、Ｓ７１１）、未満で無い場合はそのままＳ７１１に進む（Ｓ７０７：ＮＯ、Ｓ７１１）。

Ｓ７１１では、降順フラグに“１”がセットされかつ昇順フラグに“１”がセットされているか否かチェックし、肯定の場合はエンドフラグに“１”をセットして進み（Ｓ７１１：ＹＥＳ、Ｓ７１３、Ｓ７２３）、否定の場合は何もせずに進む（Ｓ７１１：ＮＯ、Ｓ７２３）。エンドフラグは、ソート終了したか否か、言い換えるとソートの必要が無いか否かを識別するフラグであって、“１”はソートの必要が無いことを識別する。

Ｓ７２３では、エンドフラグに“１”がセットされているか否かチェックし、エンドフラグに“１”がセットされていたらこの処理を終了する（Ｓ７２３：ＹＥＳ、ＥＮＤ）。エンドフラグに“１”がセットされていない場合（Ｓ７２３：ＮＯ）は、降順フラグに“１”がセットされているか否かチェックし（Ｓ７２５）、降順フラグに“１”がセットされている場合は、始端から挿入位置までのソートデータに対して挿入ソート処理を実行してこの処理を終了する（Ｓ７２５：ＹＥＳ、Ｓ７２７、ＥＮＤ）。降順フラグに“１”がセットされていない場合（Ｓ７２５：ＮＯ）は、昇順フラグに“１”がセットされているか否かチェックし（Ｓ７２９）、昇順フラグに“１”がセットされている場合は挿入位置から終端までのソートデータについて挿入ソート処理を実行してこの処理を終了し（Ｓ７２７：ＹＥＳ、Ｓ７３１、ＥＮＤ）、昇順フラグに“１”がセットされている場合はそのままこの処理を終了する（Ｓ７２９：ＮＯ、ＥＮＤ）。

以上の処理により、ＡＦモジュール４１から取得した焦点検出信号（画像データ）についてメディアンフィルタが施され、ノイズが除去されかつ輪郭が明瞭になる。なお、以上の処理は、一対の焦点検出信号についてそれぞれ施し、多点焦点検出センサの場合は全ての焦点検出信号について実行する。

以上、本発明の実施形態では５個の元画素データによりソートデータを作成したが、３個または７個以上によりソートデータを作成してもよく、ソートの順は降順でもよい。本発明は、ゲインに係わらずフィルタ処理を実行してもよいが、ゲインが低い場合は被写体が明るく、元々のノイズが少ないのでフィルタ効果も小さい。

本発明を適用した一眼レフカメラの主要構成の一実施形態をブロックで示した図である。 実施形態の一眼レフカメラのＡＦ処理における焦点検出信号の流れの概要をブロックで示した図である。 同一眼レフカメラにおいて、測光スイッチＳＷＳがオンされたときに入るメイン処理をフローチャートで示した図である。 同メイン処理において実行されるＡＦ処理をフローチャートで示した図である。 本発明の実施形態であるメディアンフィルタ処理の流れを説明する図である。 本発明の実施形態におけるメディアンフィルタ処理の概要フローチャートで説明する図である。 同メディアンフィルタ処理で実行されるソート処理のうち、２回目以降のソート１処理をフローチャートで示した図である。 本発明のメディアンフィルタ処理の他の実施形態をフローチャートで示した図である。 同メディアンフィルタ処理における２回目以降のソート２処理をフローチャートで示した図である。 同２回目以降のソート２処理におけるソート処理をフローチャートで示した図である。

符号の説明

１１ カメラボディ
２１ 周辺制御回路
２７ 露光機構
３１ ボディＣＰＵ（信号処理手段）
３１ｂ ＲＡＭ
３１ｆ Ａ／Ｄ変換器
３２ ＥＥＰＲＯＭ
４１ ＡＦモジュール
４３ ＣＣＤ焦点検出素子
４４ オートゲインコントローラ（ＡＧＣ）
ＳＷＳ 測光スイッチ
ＶＭＳ 積分終了レベル

Claims (10)

1. 被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号を受光光量に応じたゲインで増幅して、増幅した被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出方法において、
   前記被写体像信号を所定値よりも高いゲインで増幅した場合は、前記被写体像信号にメディアンフィルタ処理を施すことを特徴とする焦点検出方法。
2. 被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出方法において、
   （Ａ） 前記増幅した被写体像信号をＡ／Ｄ変換して画素単位の元画素データとして記憶手段に記憶する段階と、
   （Ｂ） 該記憶手段から原画素データを、先頭位置から順にソート個数分読み込んでソートデータを構築する段階と、
   （Ｃ） 該ソートデータを所定順にソートする段階と、
   （Ｄ） 該ソートデータの中央位置のデータを、該ソートデータを構築する前記記憶手段上の元画素データの中央位置に入れる段階と、
   （Ｅ） 前記記憶手段から次の元画素データを読み込んで前記ソートデータの中で最先の元画素データの位置に入れる段階と、
   （Ｆ） 前記（Ｅ）段階で入れたデータとその両隣のデータとを比較して、前記所定順のソートに合致しているか否かチェックする段階と、
   （Ｇ） 前記所定順のソートに合致していない場合は、新たなデータを所定順にソートし、合致している場合はソートしない段階と、
   （Ｈ） 前記（Ｇ）段階後のソートデータの中央位置のデータを、該ソートデータを構築する前記記憶手段上の元画素データの中央位置に入れる段階と、
   （Ｉ） 前記（Ｅ）乃至（Ｈ）段階の処理を、前記記憶手段に記憶した残りの元画素データについて順番に実行する段階と、を含むことを特徴とする焦点検出方法。
3. 請求項２記載の焦点検出方法において、前記（Ｃ）段階の前に、前記ソートデータの中央位置のデータと他のデータの平均値との差相当値を求める（Ｂ２）段階と、前記（Ｃ）段階と（Ｄ）段階との間に、前記差相当値がしきい値未満の場合は（Ｄ）段階をスキップし、前記差相当値がしきい値未満で無い場合は（Ｄ）段階をスキップしない（Ｃ２）段階を有する焦点検出方法。
4. 請求項３記載の焦点検出方法において、前記（Ｅ）段階と（Ｆ）段階の間に、前記ソートデータの中央位置のデータと他のデータの平均値との差相当値を求め、該差相当値がしきい値未満の場合は前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップし、該差相当値がしきい値未満で無い場合は前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップしない（Ｅ２）段階を有する焦点検出方法。
5. 請求項４記載の焦点検出方法において、前記（Ｅ２）段階は、前回前記（Ｆ）段階および（Ｇ）段階をスキップした場合は、前記差相当値がしきい値未満で無い場合は前記ソートデータをソートする焦点検出方法。
6. 請求項２乃至５のいずれか一項記載の焦点検出方法において、前記被写体像信号は前記センサから出力される前に受光光量に応じたゲインで増幅される信号であって、前記（Ａ）段階の前に、該被写体像信号を増幅したゲインが所定値よりも大であった場合に前記（Ａ）乃至（Ｉ）段階の処理を実行し、大でなかった場合は前記（Ａ）乃至（Ｉ）段階の処理を実行しない判断段階を有する焦点検出方法。
7. 請求項２乃至６のいずれか一項記載の焦点検出方法において、前記焦点検出センサはラインセンサであって、前記被写体像信号は一次元像の輝度信号である焦点検出方法。
8. 被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号を受光光量に応じたゲインで増幅して、増幅した被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出装置において、
   前記被写体像信号を所定値よりも高いゲインで増幅した場合は、前記被写体像信号にメディアンフィルタ処理を施す信号処理手段を備えたことを特徴とする焦点検出装置。
9. 被写体像を複数の画素を有する焦点検出センサで受光して画素単位で被写体像信号に変換し、該被写体像信号に基づいて焦点検出する焦点検出装置において、請求項２乃至６のいずれか一項記載の焦点検出方法を実施する信号処理手段を備えたこと、を特徴とする焦点検出装置。
10. 請求項９記載の焦点検出装置において、前記焦点検出センサはラインセンサであって、前記被写体像信号は一次元像の輝度信号である焦点検出装置。

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