JP2009109564A - オートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録用の圧縮画像データを生成するために撮像装置に設けられる画像圧縮回路と、オートフォーカス処理における合焦位置の探索の指標となるコントラスト評価値を生成する評価値算出回路とを兼用可能とする。
【解決手段】撮像装置は、撮影光学系１０、撮像部１１、画像圧縮部１３、及び合焦処理部１６を有する。撮像部１１は、撮影光学系１０によって結像される被写体像を光電変換する撮像素子１１０を有し、撮像素子１１０により取得される撮影画像をＡ／Ｄ変換してデジタル撮影画像データを生成する。画像圧縮部１３は、デジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成する。合焦処理部１６は、画像圧縮部１３により生成された合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、撮影光学系１０による被写体像の結像位置を調節する。
【選択図】図１

Description

本発明は撮像装置に関し、特に、撮像装置における被写体像の合焦状態を自動判定するオートフォーカス技術に関する。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の撮像素子を有するデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置が実用化されている。これらの電子的な撮像装置に適用されるオートフォーカス方式としてコントラスト検出方式が知られている。

コントラスト検出方式は、撮像素子の撮像面上に結像される被写体像が合焦状態にあるときに、撮像素子によって取得される撮影画像のコントラストが高くなることを利用する。具体的には、撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの位置又は撮像素子の位置を移動させることで被写体像の結像位置を順次変化させながら、撮影画像を順次取得する。そして、撮像素子により順次取得される複数の撮影画像に関してこれらのコントラストを示すコントラスト評価値を計算し、コントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズの位置又は撮像素子の位置を合焦位置に決定する。コントラスト評価値には、例えば、空間周波数の高周波成分の積算値が使用される。このように、コントラスト評価値の極大値を探索することで合焦位置の決定を行なう制御アルゴリズムは、「山登り制御」と呼ばれる。

コントラスト検出方式によるオートフォーカスを実行する従来の撮像装置は、コントラスト評価値を生成するための専用回路である評価値算出回路と、評価値算出回路とは別個に設けられる画像圧縮回路とを有する。画像圧縮回路は、非圧縮のデジタル撮影画像データのデータ量を圧縮し、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）フォーマート、ＪＰＥＧ２０００フォーマット等の圧縮画像データを生成する。このような従来の撮像装置は、まず、評価値算出回路により算出されるコントラスト評価値を指標として合焦位置を決定し、その後に、合焦位置での撮影によって得られた撮影画像データを画像圧縮回路により圧縮することによって、記録用の圧縮画像データを生成する。

また、特許文献１には、評価値算出回路を含み、コントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズ位置を探索して合焦位置を決定するオートフォーカス回路（特許文献１では、ＡＥ・ＡＦ処理回路）と、合焦位置近傍の複数のフォーカスレンズ位置での複数回の撮影により生成された複数のデジタル撮影画像データを各々圧縮し、複数の圧縮画像データをメモリに出力する画像圧縮回路（特許文献１では、圧縮伸張回路）とを有する撮像装置が開示されている。特許文献１に開示された撮像装置は、被写体に焦点の合った鮮明な画像ほど画像圧縮後のデータサイズが大きくなることに着目して、メモリに保存された複数の圧縮画像データの中から最終的に記録すべき圧縮画像データを選択する。具体的には、コントラスト評価値が極大となるフォーカスレンズ位置を合焦位置に決定し、その後に合焦位置近傍の複数のフォーカスレンズ位置で複数回の撮影を実行し、続いて複数の圧縮画像データをメモリに出力し、最後にメモリに保存された複数の圧縮画像データのうち、最もデータサイズが大きいものを記録用の圧縮画像データとして選択する。
特開２００３−１５３０６８号公報

上述したように、特許文献１に開示された撮像装置は、圧縮画像データのデータサイズとは異なるコントラスト評価値を指標として、フォーカスレンズの合焦位置を決定する。つまり、特許文献１に開示された撮像装置は、フォーカスレンズ又は撮像素子の合焦位置を探索し決定する過程では、圧縮画像データのデータサイズを使用していない。このため、特許文献１に開示された撮像装置は、評価値算出回路と画像圧縮回路の両方が必須の構成要素であり、回路規模の削減に制約があるという問題がある。

本発明の第１の態様にかかるオートフォーカス制御回路は、画像圧縮部及び合焦処理部を有する。前記画像圧縮部は、被写体像を結像することによって生成されたデジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って、合焦用圧縮画像データを生成する。前記合焦処理部は、前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、前記被写体像の合焦位置を決定する。

また、本願発明の第２の態様は、オートフォーカス制御方法である。当該方法は、画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成する処理と、前記デジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って圧縮画像データを生成する処理と、前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、被写体像の合焦位置を決定する処理とを含む。

また、本発明の第３の態様にかかる撮像装置は、撮影光学系、撮像部、画像圧縮部、及び合焦処理部を有する。前記撮像部は、前記撮影光学系によって結像される被写体像を光電変換する撮像素子を有し、前記撮像素子により取得される撮影画像をＡ／Ｄ変換してデジタル撮影画像データを生成する。前記画像圧縮部は、前記デジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成する。前記合焦処理部は、前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、前記被写体像の合焦位置を決定する。

上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置は、撮影光学系によって結像される被写体像の合焦位置の調節を圧縮画像データのデータサイズに基づいて行なう。これにより、記録用の圧縮画像データを生成するために撮像装置に設けられる画像圧縮回路と、オートフォーカス処理における合焦位置の探索の指標となるコントラスト評価値を生成する評価値算出回路とを兼用させることができる。したがって、本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置によれば、コントラスト評価値を算出するための専用回路（評価値算出回路）を撮像装置に必ずしも設ける必要がない。なお、画像圧縮回路を評価値算出回路として兼用する構成は、本発明にかかる撮像装置の実施形態の１つに過ぎない。すなわち、少なくとも圧縮画像データのデータサイズを指標として撮影光学系による被写体像の結像位置を調節するオートフォーカス制御回路及び撮像装置は、本発明に包含される。

本発明により、記録用の圧縮画像データを生成するために撮像装置に設けられる画像圧縮回路と、オートフォーカス処理における合焦位置の探索の指標となるコントラスト評価値を生成する評価値算出回路とを兼用させることができる。

また、特許文献１に開示された撮像装置は、メモリに保存された複数の圧縮画像データの中で最もデータサイズが大きいものを記録用の圧縮画像データとして選択するために、一時的に複数枚の圧縮画像データを保持しおく必要がある。このため、オートフォーカスを実行して記録用の圧縮画像データを得るために、大きな作業領域（メモリ領域）を必要とするという他の問題がある。

これに対して、上述した本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置は、圧縮画像データのデータサイズに基づいて合焦位置を決定する。このため、オートフォーカスを実行する過程において、圧縮画像データのデータサイズ情報の取得が完了した後に、その圧縮画像データを破棄しても構わない。つまり、新たな撮影により得られたデジタル撮影画像データを圧縮した圧縮画像データによって、過去の圧縮画像データを上書きしても支障が無い。したがって、本発明の各態様にかかるオートフォーカス制御回路、オートフォーカス制御方法及び撮像装置によれば、オートフォーカスを実行する過程において多数の圧縮画像データを保持しておく必要が無く、少なくとも１枚の圧縮画像データを格納可能な記憶領域が用意されていればよい。これにより、オートフォーカスを行って記録用の圧縮画像データを得るための作業領域として必要なメモリ量を削減できる。

以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。

＜発明の実施の形態１＞
図１は、本実施の形態にかかる撮像装置１の主要構成を示すブロック図である。以下では、図１に含まれる各構成要素について順に説明する。図１において、撮影光学系１０は、後述する撮像素子１１０の撮像面に被写体像を結像させるため光学レンズ群である。撮影光学系１０は、フォーカスレンズ１０１を含む。フォーカスレンズ１０１は、後述するレンズ駆動部１６３の駆動力によって、撮影光学系１０と撮像素子１１０を結ぶ光軸方向に移動可能である。

撮像部１１は、撮像素子１１０、アナログ信号処理部１１１及びＡ／Ｄ変換部１１２を含む。撮像素子１１０は、撮影光学系１０を介して入射する光信号を光電変換し、アナログ画像信号を出力するセンサである。撮像素子１１０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ、ＣＭＯＳ（Complementary MOS）イメージセンサ等である。

アナログ信号処理部１１１は、撮像素子１１０から出力されるアナログ画像信号の増幅処理、相関二重サンプリングによるノイズ除去などの処理を行う。Ａ／Ｄ変換部１１２は、アナログ信号処理部１１１から出力されるアナログ画像信号をサンプリングすることで、デジタル撮影画像データを生成する。

画質調整部１２は、Ａ／Ｄ変換部１１２から供給されるデジタル撮影画像データに対して、欠陥補正、ホワイトバランス調整、色補間、階調補正、色分解、空間フィルタ演算等の画像処理を行う。ここで、欠陥補正とは、撮像素子の欠陥画素の画素値を周辺画素の画素値にから計算した補償値によって置換する処理である。また、ホワイトバランス調整とは、撮影画像のホワイトバランスを調整する処理である。また、色補間とは、Ｂａｙｅｒ配列の色情報を持つデジタル撮影画像データの画素値からＲＧＢの色情報を持つ画素値を生成する処理である。また、階調補正とは、撮像素子の分光感度特性に基づいてデジタル撮影画像データの画素値を調整する処理である。また、色分解とは、ＲＧＢの色情報から、輝度信号（Ｙ信号）及び色差信号（Ｃｒ信号及びＣｂ信号）を生成する処理である。最後に、空間フィルタ演算とは、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタ等を用いて、デジタル撮影画像データに対する輪郭強調及びノイズ除去を行なう処理である。

画像圧縮部１３は、画質調整後のデジタル撮影画像データのデータ圧縮処理を行う。本実施の形態では、画像圧縮部１３は、ＪＰＥＧフォーマットへの圧縮を行なう。ＪＰＥＧで採用される符号化方式は、８画素×８画素の６４画素を１ブロックの処理単位として離散コサイン変換を行うことによりデジタル撮影画像データの空間周波数情報（ＤＣＴ係数）を生成し、生成された空間周波数情報をエントロピー符号化（具体的にはハフマン符号化）することによりデータ量を圧縮する方式である。

また、本実施の形態にかかる画像圧縮部１３は、デジタル撮影画像データの全体を対象とする画像圧縮処理を行うだけでなく、後述するオートフォーカス対象領域決定部（以下、ＡＦ対象領域決定部）１６１によって撮影画像の中からＡＦ対象領域に指定された部分領域のみを対象とする画像圧縮処理を行えるよう構成されている。

一時画像メモリ１４は、画像圧縮部１３により圧縮された圧縮画像データを一時的に格納するメモリである。本実施の形態にかかる一時画像メモリ１４は、少なくとも１枚の撮影画像から生成される圧縮画像データを保持可能である。一時画像メモリ１４は、画像圧縮部１３によって新たに生成された圧縮画像データにより上書き更新される。

なお、一時画像メモリ１４は、複数枚の圧縮画像データを格納可能な容量を有してもよいことは勿論である。例えば、合焦処理部１６における、新たに生成された圧縮画像データのデータサイズと、その直前に生成された圧縮画像データのデータサイズとの比較を容易にするために、一時画像メモリ１４を少なくとも２枚の圧縮画像データを保持可能なメモリとしてもよい。この場合、画像圧縮部１３は、一時画像メモリ１４に格納された２枚の圧縮画像データのうち古い撮影画像に関する１枚を新たに生成された圧縮画像データによって順に上書き更新すればよい。

記録用画像メモリ１５は、後述する合焦処理部１６によるオートフォーカス処理が完了した後に、合焦状態で撮影された撮影画像を圧縮した記録用の圧縮画像データを格納するメモリである。

ＪＰＥＧの符号化方式では、空間周波数スペクトルを示すＤＣＴ係数をハフマン符号化することによりデータ圧縮を行なうため、高周波成分を多く含むコントラストの高い撮影画像ほど、圧縮画像データのデータサイズが大きくなる傾向がある。この性質を利用して、合焦処理部１６は、画像圧縮部１３により生成された圧縮画像データのデータサイズを指標としてオートフォーカスを実行する。

図１の構成例では、合焦処理部１６は、ＡＦ対象領域決定部１６１、制御部１６２及びレンズ駆動部１６３を有する。ＡＦ対象領域決定部１６１は、撮影画像の中からＡＦ対象領域とする領域を決定する。例えば、ＡＦ対象領域決定部１６１は、撮影画像中のコントラストの高い領域をＡＦ対象領域とする。また、例えば、ＡＦ対象領域決定部１６１は、公知の顔検出アルゴリズムを使用して、撮像部１１により生成された撮影画像中から検出された人の顔を含む領域をＡＦ対象領域としてもよい。

制御部１６２は、画像圧縮部１３により生成され一時画像メモリ１４に格納された圧縮画像データのデータサイズを指標として、撮像素子１１０の撮像面における合焦状態の判定を行い、合焦状態が得られるフォーカスレンズ１０１の位置を合焦位置に決定する。より具体的に述べると、制御部１６２は、フォーカスレンズ１０１の位置を移動させながら撮像部１１に撮影画像を順次取得させ、画像圧縮後のデータサイズが極大となるフォーカスレンズ１０１の位置を決定する。例えば、圧縮画像データのデータサイズが増加する方向にフォーカスレンズ１０１を移動させながら撮影を継続するともに、新たな撮影により得られた圧縮画像データのデータサイズを直前の撮影により得られた圧縮画像データのデータサイズと比較する。そして、圧縮画像データのデータサイズが減少に転じたときに、制御部１６２は、直前の撮影により得られた圧縮画像データのデータサイズを極大値を判定し、直前の撮影時のフォーカスレンズ１０１の位置を合焦位置に決定すればよい。なお、ガウス曲線及び二次曲線等の近似曲線又は実験により得られた特性曲線によってフォーカスレンズ１０１の位置と圧縮画像データのデータサイズの関係を近似し、データサイズが極大となる合焦位置を予測してもよい。また、これらの具体例に限らず、制御部１６２における圧縮画像データのデータサイズを指標とした合焦状態の判定には、"山登り制御"に関する公知の様々な合焦位置探索のためのアルゴリズムを適用可能である。

レンズ駆動部１６３は、制御部１６２による制御の下で、フォーカスレンズ１０１を光軸方向に沿って移動させる。

続いて以下では、撮像装置１による撮影実行手順、及び合焦処理部１６により実行されるオートフォーカスの処理手順について詳細に説明する。図２は、撮像装置１による撮影実行手順を示すフローチャートである。ステップＳ１１では、ＡＦ対象領域決定部１６１がＡＦ対象領域を決定する。ステップＳ１２では、制御部１６２による制御下で、オートフォーカスが実行され、フォーカスレンズ１０１の合焦位置が決定される。

ステップＳ１３では、オートフォーカス処理に引き続いて、撮影画像が適正な明るさとなるように自動露光（AE：Auto Exposure）処理が実行される。最後に、ステップＳ１４では、オートフォーカス処理及び自動露光処理が完了した状態で、新たな撮影が行われる。ステップＳ１０４で得られた圧縮画像データは、記録用画像メモリ１５に格納される。なお、撮像装置１は、図２に示したＡＦ対象領域の決定（Ｓ１１）、オートフォーカス処理（Ｓ１２）、自動露光処理（Ｓ１３）、撮影の実行（Ｓ１４）を含む一連の処理を、例えば、撮像装置１に設けられたシャッターボタン（不図示）を撮影者が押下する動作に応答して実行すればよい。

図３は、オートフォーカス処理（図２のＳ１２）の詳細手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ１０１及びＳ１０２では、フォーカスレンズ１０１を所定の速度で移動させながら、撮像部１１による撮影画像の取得を行なう。なお、フォーカスレンズ１０１を所定のステップ幅で移動させて、撮影画像を取得してもよい。ステップＳ１０３では、画質調整部１２が、撮像部１１により生成されたデジタル撮影画像データの画質調整を行なう。ステップＳ１０４では、画像圧縮部１３が、画質調整後のデジタル撮影画像データのＡＦ領域に対応する部分画像を圧縮し、ＪＰＥＧフォーマットの圧縮画像データを生成する。生成された圧縮画像データは、一時画像メモリ１４に格納される。

ステップＳ１０５では、制御部１６２が、一時画像メモリ１４に格納された圧縮画像データのデータサイズを取得する。ステップＳ１０６では、制御部１６２が、圧縮画像データのデータサイズの極大値を与えるフォーカスレンズ１０１の位置（以下、ピーク位置と呼ぶ）を探索するアルゴリズムを実行する。具体的には、上述したように、圧縮画像データのデータサイズを指標として、公知の山登り制御アルゴリズムを実行し、圧縮画像データのデータサイズの極大値を探索すればよい。

制御部１６２は、ステップＳ１０５で取得したデータサイズと、過去の圧縮画像データのデータサイズとの比較によって、ピーク位置を検出した場合、当該位置を合焦位置に決定してＡＦ処理を終了する。一方、ステップＳ１０５で取得したデータサイズが過去の圧縮画像データのデータサイズと比べて単調増加傾向を示す場合等には、制御部１６２はピーク位置を検出できない。このため、ステップＳ１０１に戻って処理を継続する。

上述したように、本実施の形態にかかる撮像装置１は、圧縮画像データのデータサイズを指標として、撮影光学系１０による被写体像の結像位置の調節を行なうこととした。これにより、記録用の圧縮画像データを生成するために撮像装置１に設けられる画像圧縮部１３の出力データを利用してオートフォーカスを実行できる。したがって、合焦位置の探索の指標として利用されるコントラスト評価値を生成する評価値算出回路を別途設ける必要がない。

また、撮像装置１は、オートフォーカスの実行過程では、圧縮画像データのデータサイズ情報の取得が完了した後に、その圧縮画像データを破棄しても構わない。このため、本実施の形態にかかる撮像装置１は、オートフォーカス用の圧縮画像データを格納する一時画像メモリ１４を、新たな撮影に応じて生成された圧縮画像データにより上書き更新してもよい。よって、一時画像メモリ１４は、上述したように、１枚又は２枚程度の圧縮画像データを保持可能であればよい。これにより、多数の圧縮画像データの中から最もデータサイズの大きい１枚を選択するために一時画像メモリに多数の圧縮画像データを同時に保持しておく必要がある特許文献１に開示された撮像装置に比べて、撮像装置１は、オートフォーカスを行って記録用の圧縮画像データを得るまでの過程で作業領域として必要な一時画像メモリ１４のメモリ量を削減できる。

また、近年、撮像素子の画素数は増加の一途を辿っており、撮像素子の画素数の増加に伴って、撮像素子の欠陥や周辺電子回路によるノイズがＲＡＷ画像データの画質を低下させている。このＲＡＷ画像データの画質低下が、ＲＡＷ画像データから直接生成されるコントラスト評価値を用いたオートフォーカスの性能低下を招くことが懸念される。これに対して、撮像装置１は、撮像部１１が出力するＲＡＷ画像データそのものではなく、ノイズ除去、輪郭強調などの画質調整が施された後のデジタル撮影画像データから生成される圧縮画像データのデータサイズを、オートフォーカスの指標とする。このため、撮像装置１は、撮像素子１１０の欠陥やノイズがオートフォーカスの精度に影響することを抑制でき、合焦位置を精度良く決定することができる。

また、ＲＡＷ画像データを用いて計算されたコントラスト評価値を指標とするオートフォーカス方式では、輝度を良く反映しているうえ、Ｂａｙｅｒ配列で最も画素数が多いＧ画素のみを用いてコントラスト評価値を計算することが多い。つまり、撮影画像の輝度変化を頼りにコントラストを評価する。これに対して、撮像装置１は、ＲＧＢの全て又は輝度信号（Ｙ）並びに色差信号（Ｃｒ及びＣｂ）の全てについて圧縮符号化が行なわれた圧縮画像データのデータサイズをオートフォーカスに利用することができる。つまり、撮像装置１は、撮影画像の輝度変化だけでなく色の変化によるコントラストが反映された指標を用いて合焦位置を決定できる。このため、撮像装置１は、様々な撮影画像に対してオートフォーカスを精度良く行なうことができる。

また、撮像装置１は、オートフォーカスの実行過程では、ＡＦ対象領域とされた撮影画像の一部分について画像圧縮を行なうため、デジタル撮影画像データの全体について画像圧縮を行なう場合に比べて、画像圧縮に要する演算量を削減でき、オートフォーカスに要する時間を短縮できる。

ところで、図１に示したＡＦ対象領域決定部１６１及び制御部１６２により実行される処理は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータにプログラムを実行させることによって実現可能である。

ＣＰＵを内蔵する撮像装置１の具体的な構成例を図４に示す。図４の構成図は、撮像装置１がデジタルカメラ製品に適用される際に有益なディスプレイ・デバイス等の構成要素を、図１に示した撮像装置１の主要構成に加えて図示したものである。図５において、ＣＰＵ１６４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７１、ＲＡＭ（Random Access Memory）１７２又はフラッシュメモリ１７３に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、ＡＦ対象領域決定部１６１及び制御部１６２に関する処理を実行する。ＲＡＭ１７２は、例えば、オートフォーカス用の圧縮画像データを格納するために使用される。この場合、ＲＡＭ１７２は、上述した一時画像メモリ１４に相当する。一方、フラッシュメモリ１７３は、例えば、記録用の圧縮画像データを格納するために使用される。この場合、フラッシュメモリ１７３は、記録用画像メモリ１５に相当する。ディスプレイ・デバイス１７５は、ディスプレイ・インタフェース１７４を介して供給される画像を表示する。ディスプレイ・デバイス１７５は、撮像部１１が順次出力する撮影画像（スルー画像）の表示、顔検出アルゴリズムの実行によって検出された顔領域の表示、オートフォーカス完了後のスルー画像の表示、撮影者がシャッターボタン（不図示）を操作することによって得られた撮影画像の表示等を行なう。

＜発明の実施の形態２＞
上述した発明の実施の形態１では、圧縮画像データのデータサイズを指標として合焦位置の決定を行なう撮像装置の具体例について説明した。しかしながら、発明の実施の形態１は、圧縮画像データのデータサイズを指標としてオートフォーカスを行なう撮像装置の一例に過ぎない。本実施の形態にかかる撮像装置２は、圧縮画像データのデータサイズに加えて、その他のコントラスト評価値を併せて使用して合焦位置の決定を行う撮像装置である。

図５は、本実施の形態にかかる撮像装置２の主要構成を示すブロック図である。図１に示したブロック図と図５との相違点は、コントラスト評価値の計算を行なう評価値算出部２６４が設けられている点、並びに、制御部２６２が圧縮画像データのデータサイズ及び評価値算出部２６４により計算されるコントラスト評価値を指標として合焦位置を決定する点である。

評価値算出部２６４は、撮影画像データの中で少なくともＡＦ対象領域に対応する領域に関するコントラスト評価値を計算する。コントラスト評価値としては、撮影画像のコントラストの大きさを反映した様々なパラメータが使用可能である。例えば、ＡＦ対象領域の高周波成分の大きさをコントラスト評価値としてもよい。また、例えば、ＡＦ対象領域の各々の画素について、水平方向又は垂直方向に隣接する画素との画素値の差分（絶対値）を計算し、得られた画素値の差分をＡＦ対象領域内において積算した積算値をコントラスト評価値としてもよい。

制御部２６２は、一時画像メモリ１４に格納された圧縮画像データのデータサイズ、及び評価値算出部２６４によって計算されたコントラスト評価値の両方を指標として、フォーカスレンズ１０１の合焦位置を決定する。

図６は、撮像装置２におけるオートフォーカス処理の詳細手順の一例を示すフローチャートである。図６に示した処理ステップのうち、図３と同様の処理ステップについては図３と同一の符号（Ｓ１０１〜Ｓ１０５）を付している。これらの処理ステップについての説明は省略する。

ステップＳ２０３では、評価値算出部２６４が、撮像部１１により生成されたデジタル撮影画像データのコントラスト評価値を算出する。なお、図６では、便宜上、ステップＳ２０３とステップＳ１０３の順序を規定しているが、これらの実行順序は特に限定されるものではない。ステップＳ２０３とステップＳ１０３は、並行して実行されても良いし、ステップＳ１０３が先に実行されてもよい。

ステップＳ２０６では、制御部２６２が、圧縮画像データのデータサイズの極大値及びコントラスト評価値の極大値を与えるフォーカスレンズ１０１の位置（ピーク位置）を探索する。ピーク位置が検出された場合、検出されたピーク位置を合焦位置に決定してＡＦ処理を終了する。一方、ピーク位置が検出されない場合には、ステップＳ１０１に戻って処理を継続する。

なお、ステップＳ２０６における合焦位置の決定は、例えば、以下のように行なうことができる。例えば、撮影環境の明るさの違いに応じて、撮影環境が明るい場合にはコントラスト評価値を指標に用い、撮影環境が暗い場合には圧縮画像データのデータサイズを指標に用いて合焦位置の決定を行うとよい。薄暗い環境での撮影では、ノイズが強調され、撮影画像の輝度の変化が乏しくなるため、デジタル撮影画像データのＧ成分を用いたコントラスト評価値を指標としてフォーカスレンズ１０１のピーク位置を検出することが難しくなる。このため、薄暗い撮影環境では、圧縮画像データのデータサイズを用いることでオートフォーカスの精度を向上させることができる。なお、コントラスト評価値と圧縮画像データのデータサイズのどちらを指標とするかの切り替えは、デジタル撮影画像データの画素値の大きさに基づいて自動的に行ってもよいし、撮像装置２を適用したデジタルカメラの撮影モードの変更に応じて切り替えてもよい。

また、２つの評価値（コントラスト評価値及び圧縮画像データのデータサイズ）によるピーク位置の決定を並行して行い、コントラスト評価値を指標として決定されたピーク位置と圧縮画像データのデータサイズを指標として決定されたピーク位置を比較してもよい。２つのピーク位置が異なる場合は、コントラスト評価値及び圧縮画像データのデータサイズのいずれか一方に、ノイズ等の影響による擬似ピークが生じたことに起因する誤判定と考えられる。このため、２つのピーク位置を比較することにより、合焦位置の誤判定を防止し、オートフォーカスの精度を向上させることができる。具体的には、２つの合焦位置のズレが所定の閾値を超えている場合に、以下の手順によって一方のピーク位置を選択し、選択されたピーク位置を合焦位置とすればよい。すなわち、ピーク位置を探索する過程で取得されたコントラスト評価値の最大値と最小値の比率（最大値／最小値）と、圧縮画像データのデータサイズの最大値と最小値の比率（最大値／最小値）とを比較し、比率の大きい方のピーク位置を選択する。なお、２つの合焦位置のズレが所定の閾値を超えている場合に、オートフォーカスを再実行してもよい。

＜発明の実施の形態３＞
上述した発明の実施の形態２では、圧縮画像データのデータサイズ及びその他のコントラスト評価値を兼用して合焦位置の決定を行なう撮像装置の一例を示した。本実施の形態にかかる撮像装置は、圧縮画像データのデータサイズ及びその他のコントラスト評価値を兼用して合焦位置の決定を行なう撮像装置の他の例を示すものである。

なお、本実施の形態にかかる撮像装置の構成は、図４に示した撮像装置２と同様とすればよい。このため、本実施の形態にかかる撮像装置に関する構成図の再掲及びこれに関する詳細説明を省略する。また、以下の説明において本実施の形態にかかる撮像装置の構成要素を参照する際には、図４に示した撮像装置２の各構成要素の符号を使用する。

図７は、本実施の形態にかかる撮像装置によって実行されるオートフォーカス処理の詳細手順の一例を示すフローチャートである。図７に示した処理ステップのうち、図３と同様の処理ステップについては図３と同一の符号（Ｓ１０１〜Ｓ１０６）を付している。これらの処理ステップについての説明は省略する。

ステップＳ３０１では、フォーカスレンズ１０１の移動速度をＶ１に設定する。ステップＳ３０２及びＳ３０３では、フォーカスレンズ１０１を速度Ｖ１で移動させながら、撮像部１１による撮影画像の取得を行なう。ステップＳ３０４では、評価値算出部２６４が、撮像部１１により生成されたデジタル撮影画像データのコントラスト評価値を算出する。

ステップＳ３０５では、制御部２６２が、いわゆる山登り制御によるコントラスト評価値の探索アルゴリズムを実行し、ピーク位置、つまりフォーカスレンズ１０１の位置がコントラスト評価値の極大値を与える位置を通過したか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３０４で算出されたコントラスト評価値と、過去のコントラスト評価値との比較によって、単調増加傾向にあったコントラスト評価値が減少に転じたことによって、ピーク位置の通過を判定すればよい。ピーク位置の通過が検出されない場合にはステップＳ３０２に戻って処理を繰り返す。一方、ピーク位置の通過が検出された場合には、ステップＳ３０６に進む。

ステップＳ３０６では、レンズ移動速度をＶ１より低速であり、かつ、逆方向であるＶ２に変更する。ステップＳ３０６に引き続くステップＳ１０１及びＳ１０２では、フォーカスレンズ１０１を速度Ｖ２で移動させながら、撮像部１１による撮影画像の取得を行なう。これ以降は、図３に示したステップＳ１０３〜Ｓ１０６と同様の処理によって、圧縮画像データの極大値を与えるフォーカスレンズ１０１の位置を合焦位置に決定する。なお、上述した合焦位置を決定するためのアルゴリズムは一例であって、その他の公知の山登り制御アルゴリズムを使用してもよいことは勿論である。

上述したように、本実施の形態にかかる撮像装置は、レンズ移動速度を高速としたオートフォーカスの前半部分の処理は、評価値算出部２６４により算出されるコントラスト評価値を指標として合焦位置の粗い探索を行なう。そして、レンズ移動速度を低速としたオートフォーカスの後半部分の処理において、圧縮画像データのデータサイズを指標として合焦位置を決定する。これにより、オートフォーカスの前半部分の処理では、画像圧縮処理が不要となる。したがって、画像圧縮に要する時間とコントラスト評価値の算出に要する時間との差分だけ、オートフォーカスに要する時間を短縮できる。

＜その他の実施の形態＞
上述した発明の実施の形態１乃至３では、撮影光学系１０に含まれるフォーカスレンズ１０１を移動させることによって、被写体像の結像位置を調節する例を示した。しかしながら、被写体像の結像位置の調節は、撮像素子１１０を移動させることにより行ってもよい。

また、上述した発明の実施の形態１乃至３では、一時画像メモリ１４に少なくとも１枚の圧縮画像データが格納されるものとして説明した。しかしながら、画像圧縮部１３が、圧縮画像データをメモリに出力せずにデータサイズを取得するよう構成してもよい。この場合、制御部１６２又は２６２は、画像圧縮部１３により取得されたデータサイズを入力して、合焦位置の決定を行えばよい。このような構成によれば、一時画像メモリ１４を設ける必要がないため、オートフォーカスを行って記録用の圧縮画像データを得るまでの過程で作業領域として必要なメモリ量をより一層削減できる。

また、上述した発明の実施の形態１乃至３では、画像圧縮部１３がＪＰＥＧの符号化方式により画像圧縮を行なう例を示した。しかしながら、画像圧縮部１３に適用される符号化方式は、ウェーブレット変換を行うＪＰＥＧ２０００の符号化方式であってもよい。また、画像圧縮部１３には、ＪＰＥＧ及びＪＰＥＧ２０００と同様に、離散フーリエ変換、離散コサイン変換、又はウェーブレット変換等によってデジタル撮影画像データを周波数表現に情報変換した後に圧縮符号化を行う他の符号化方式、つまり周波数表現での情報量と圧縮後のデータサイズの間に正の相関関係がある他の符号化方式を適用しても良い。

また、上述した発明の実施の形態１乃至３では、ＡＦ対象領域のみの画像圧縮を行なう構成例を示した。しかしながら、撮影画像の全体について圧縮画像データを生成し、これのデータサイズを指標として合焦位置の決定を行ってもよい。この場合、上述した発明の実施の形態１乃至３で示した構成から、ＡＦ対象領域決定部１６１を省略してもよい。

また、上述した発明の実施の形態１乃至３にかかる撮像装置は、記録用の圧縮画像データの生成時と、オートフォーカス用の圧縮画像データの生成時とでは、圧縮率、圧縮対象データ等を変更してもよい。例えば、記録用の圧縮画像データは、ユーザにより指定された低圧縮率の高画質データとし、オートフォーカス用の圧縮画像データは、記録用の圧縮画像データに比べて高圧縮率の低画質データとしてもよい。また、例えば、オートフォーカス用の圧縮画像データは、デジタル撮影画像データのＧ成分のみや輝度成分のみについて生成してもよい。これにより、一時画像メモリ１４のサイズを削減できるとともに、オートフォーカス用の圧縮画像データの生成に要する演算量を削減できる。

さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態１にかかる撮像装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置による撮影手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置によるオートフォーカス処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１にかかる撮像装置の構成例を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置を示すブロック図である。 本発明の実施の形態２にかかる撮像装置によるオートフォーカス処理手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３にかかる撮像装置によるオートフォーカス処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１、２ 撮像装置
１０ 撮影光学系
１０１ 合焦レンズ
１１ 撮像部
１１０ 撮像素子
１１１ アナログ信号処理部
１１２ Ａ／Ｄ変換部
１２ 画質調整部
１３ 画像圧縮部
１４ 一時画像メモリ
１５ 記録用画像メモリ
１６ 合焦処理部
１６１ オートフォーカス対象領域決定部
１６２ 制御部
１６３ レンズ駆動部
１６４ ＣＰＵ（Central Processing Unit）
１７１ ＲＯＭ
１７２ ＲＡＭ
１７３ フラッシュメモリ
１７４ ディスプレイ・インタフェース
１７５ ディスプレイ・デバイス
２６２ 制御部
２６４ 評価値算出部

Claims (19)

1. 被写体像を結像することによって生成されたデジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成する画像圧縮部と、
   前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、前記被写体像の合焦位置を決定する合焦処理部と、
   を備えるオートフォーカス制御回路。
2. 前記合焦処理部は、前記被写体像の結像位置を変更した複数回の撮影により得られる複数の前記合焦用圧縮画像データのデータサイズの変化に基づいて、前記合焦位置を決定する、請求項１に記載のオートフォーカス制御回路。
3. 前記合焦処理部は、前記合焦用圧縮画像データのデータサイズが極大となる前記被写体像の結像位置を前記合焦位置に決定する請求項２に記載のオートフォーカス制御回路。
4. 前記合焦用圧縮画像データを格納する一時画像メモリをさらに備え、
   前記合焦処理部は、前記一時画像メモリに記録される前記合焦用圧縮画像データのデータサイズを利用して前記合焦位置を決定し、
   前記一時画像メモリは、少なくとも前記合焦処理部による前記合焦位置の決定が行なわれている間、新たな撮影により得られた前記合焦用圧縮画像データによって上書き更新されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御回路。
5. 前記合焦処理部は、撮影画像の一部領域に対応する前記デジタル撮影画像データを対象として生成された圧縮画像データを前記合焦用圧縮画像データとして用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御回路。
6. 前記撮影画像の一部領域をオートフォーカス対象領域に決定するオートフォーカス対象領域決定部をさらに備え、
   前記画像圧縮部は、少なくとも前記合焦処理部により前記合焦位置の決定が行われている間、前記デジタル撮影画像データ中の前記オートフォーカス対象領域に対応する部分画像データについて前記合焦用圧縮画像データを生成する請求項５に記載のオートフォーカス制御回路。
7. 前記画像圧縮部は、前記合焦処理部による前記合焦位置の決定のために生成される前記合焦用圧縮画像データと、前記合焦位置の決定後に生成される記録用圧縮画像データとでデータ圧縮率を変更する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御回路。
8. 画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成し、
   前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、被写体像の合焦位置を決定するオートフォーカス制御方法。
9. 前記被写体像の結像位置を変更した複数回の撮影により得られる複数の前記合焦用圧縮画像データのデータサイズの変化に基づいて、前記合焦位置を決定する、請求項８に記載のオートフォーカス制御方法。
10. 前記合焦用圧縮画像データのデータサイズが極大となる前記被写体像の結像位置を前記合焦位置に決定する請求項９に記載のオートフォーカス制御方法。
11. 少なくとも前記結像位置の調節が行なわれている間、新たな撮影により得られた前記合焦用圧縮画像データによって一時画像メモリを上書きし、
    前記合焦位置の決定は、前記一時画像メモリに順次上書きされる前記合焦用圧縮画像データのデータサイズを使用して行なわれることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御方法。
12. 撮影画像の一部領域を対象として生成された圧縮画像データを前記合焦用圧縮画像データとして用いることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のオートフォーカス制御方法。
13. 撮影光学系と、
    前記撮影光学系によって結像される被写体像を光電変換する撮像素子を有し、前記撮像素子により取得される撮影画像をＡ／Ｄ変換してデジタル撮影画像データを生成する撮像部と、
    前記デジタル撮影画像データに対する画像圧縮処理を行って合焦用圧縮画像データを生成する画像圧縮部と、
    前記合焦用圧縮画像データのデータサイズに基づいて、前記被写体像の合焦位置を決定する合焦処理部と、
    を備える撮像装置。
14. 前記合焦処理部は、前記撮像素子又は前記撮影光学系に含まれるフォーカスレンズの少なくとも一方の位置を移動させながら行われる複数回の撮影により得られる複数の前記合焦用圧縮画像データのデータサイズの変化に基づいて前記合焦位置を決定し、前記撮影レンズ又は前記撮像素子の位置を前記合焦位置に移動させる請求項１３に記載の撮像装置。
15. 前記合焦処理部は、前記合焦用圧縮画像データのデータサイズが極大となる前記被写体像の結像位置を前記合焦位置に決定する請求項１４に記載の撮像装置。
16. 前記合焦用圧縮画像データを格納する一時画像メモリをさらに備え、
    前記合焦処理部は、前記一時画像メモリに記録される前記合焦用圧縮画像データのデータサイズを利用して前記合焦位置を決定し、
    前記一時画像メモリは、少なくとも前記合焦処理部による前記合焦位置の決定が行なわれている間、新たな撮影により得られた前記圧縮画像データによって上書き更新されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の撮像装置。
17. 前記合焦処理部は、前記撮影画像の一部領域を対象として生成された圧縮画像データを前記合焦用圧縮画像データとして用いることを特徴とする請求項１３乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
18. 前記撮影画像の一部領域をオートフォーカス対象領域に決定するオートフォーカス対象領域決定部をさらに備え、
    前記画像圧縮部は、少なくとも前記合焦処理部により前記合焦位置の決定が行われている間、前記デジタル撮影画像データ中の前記オートフォーカス対象領域に対応する部分画像データについて前記圧縮画像データを生成する請求項１７に記載の撮像装置。
19. 前記画像圧縮部は、前記合焦処理部による前記合焦位置の決定のために生成される前記合焦用圧縮画像データと、前記合焦位置の決定後に生成される記録用圧縮画像データとでデータ圧縮率を変更する請求項１３乃至１８のいずれか１項に記載の撮像装置。

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