JP2010151928A - レンズ装置の焦点検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の被写体の輝度に左右されることなく、目的とする被写体に確実に焦点をあわせること。
【解決手段】光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の撮像範囲に含まれる任意の領域の指定をモニタ１０４やコントローラ１０５を用いて受け付けると、光軸方向におけるフォーカスレンズの位置ごとに、当該フォーカスレンズを介して撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最大となるピーク位置をモニタ１０４およびコントローラ１０５によって指定を受け付けたマスキングエリアを除く領域の中からカメラ制御部１０３によって特定するとともに、特定したピーク位置におけるフォーカスレンズの位置に関する情報をカメラ制御部１０３によって出力するようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の焦点検出システムに関する。

従来、たとえばデジタルカメラなどの撮像装置においては、撮像によって得られた画像信号に基づいて撮像範囲内のコントラスト（色や明るさの差）を検出し、検出したコントラストが最大になる位置に操作者の操作を介することなくピントをあわせる、いわゆるオートフォーカス機能を備えたものがあった。

上記のオートフォーカス機能は、撮像によって得られた画像においてコントラストが最大になる位置を一様にフォーカス位置とするため、コントラストが最大となる位置と本来ピントをあわせたい位置とが異なる場合、本来ピントをあわせたい位置にピントがあわず、所望する位置の画像が不鮮明になってしまうことがある。

この対策として、たとえば撮像範囲の中央部などの特定の範囲をフォーカスエリアに規定し、フォーカスエリアに存在する被写体にピントをあわせるようにした技術や、操作者の操作によって撮像範囲の中の任意の領域を指定し、指定した領域をフォーカスエリアとして、このフォーカスエリアに存在する被写体にピントをあわせるようにした技術があった（たとえば、下記特許文献１〜１１を参照。）。

特開２０００−１５２０６５号公報 特開２０００−１５５２５７号公報 特開２００４−１１７４９０号公報 特開２００４−２０５８８４号公報 特開２００４−２０５８８５号公報 特開２００４−２０８１２２号公報 特開２００５−９９８７４号公報 特開２００５−２０８２７４号公報 特開２００５−３２１６２１号公報 特開２００７−１７１８０７号公報 特開２００７−２４９２２２号公報

しかしながら、フォーカスエリアの外側、具体的には、たとえばフォーカスエリアの外側であってフォーカスエリアとの境界部分の近傍に輝度の高い被写体がある場合、フォーカスエリア内における境界部分の近傍のコントラストが大きくなり、コントラストを示す信号において小さなピークが発生することがある。このため、上述した特許文献１〜１１を含む従来の技術では、小さなピーク位置、すなわち本来のピーク位置とは異なるピーク位置を被写体のピークと誤認して、誤認した位置にピントをあわせてしまうことによって撮像画像がぼやけてしまうことがあった。

このような誤認を防止するためには、すべての撮像範囲を対象としてピーク位置の検出をおこない、特定したピーク位置のコントラストが撮像範囲全体において最大であるかどうかを判定する必要がある。この場合、オートフォーカスによるピントあわせの精度は向上するものの、オートフォーカスによってピントをあわせるまでの時間が長くなり、オートフォーカスの精度が低下してしまう。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、周囲の被写体の輝度に左右されることなく、目的とする被写体に確実に焦点をあわせることができるレンズ装置の焦点検出システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムは、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の焦点検出システムであって、前記レンズ装置の撮像範囲に含まれる任意の領域の指定を受け付ける領域指定手段と、前記光軸方向における前記フォーカスレンズの位置ごとに、当該フォーカスレンズを介して撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最大となるピーク位置を前記領域指定手段によって指定を受け付けた任意の領域を除く領域から特定するピーク位置特定手段と、前記ピーク位置特定手段が特定したピーク位置における前記フォーカスレンズの位置に関する情報を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、指定された任意の領域のコントラストに左右されることなく、コントラストが最大となるピーク位置すなわちフォーカスレンズの焦点があうフォーカス位置を特定することができる。これによって、ピントをあわせたい被写体が存在する撮像範囲内に、輝度の高い別の被写体が存在する場合にも、ピントをあわせたい被写体に確実に焦点をあわせることができる。

また、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムは、上記の発明において、前記領域指定手段が、前記任意の領域を除く領域から前記ピーク位置を特定する時間帯の指定を受け付けることを特徴とする。

この発明によれば、時間帯に応じて被写体あるいは被写体の周囲の環境が変化する場合（時刻、季節などの移り変わりによる変化など）にも、時間帯ごとに最適な範囲を対象としてフォーカス位置を特定することができる。これによって、たとえば鏡面性が高く太陽光を反射する被写体、夜間に点灯する照明など、限定した時間帯に輝度が高くなる被写体が近傍に存在する被写体にピントをあわせたい場合にも、当該被写体に確実に焦点をあわせることができる。

また、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムは、上記の発明において、前記ピーク位置特定手段が、前記領域指定手段によって指定を受け付けてから所定時間の間、前記任意の領域を除く領域から前記ピーク位置を特定することを特徴とする。

この発明によれば、一時的に被写体あるいは被写体の周囲の環境が変化する場合（天候の変化など）にも、適宜最適な範囲を対象としてフォーカス位置を特定することができる。これによって、たとえば夜間工事に際して点灯された照明など、一時的に輝度が高くなる被写体が近傍に存在する被写体にピントをあわせたい場合にも、当該被写体に確実に焦点をあわせることができ、また、指定を受け付けてから所定時間後には、操作者の操作を介することなく、撮像範囲全体を対象とするピーク位置の検出を再開することができる。

また、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムは、上記の発明において、前記領域指定手段は、表示装置を制御して、前記レンズ装置が撮像した画像と当該レンズ装置の撮像範囲を複数のブロックに分割したことを示す画像とを前記表示装置が備えた前記表示画面に重ねて表示し、前記表示画面に表示している画像と前記表示画面に重ねあわされたタッチパネルに対する操作位置とにしたがって前記複数のブロックの中から操作されたブロックを特定し、特定したブロックを前記任意の領域として指定を受け付けることを特徴とする。

この発明によれば、ピーク位置を特定する領域やピーク位置を特定しない領域を、操作者に分かり易く、容易に指定させることができる。さらに、この発明によれば、カメラ本体の小型化を実現することができる。

この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムによれば、周囲の被写体の輝度に左右されることなく、目的とする被写体に確実に焦点をあわせることができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の焦点検出システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。この実施の形態においては、この発明にかかる実施の形態のレンズ装置の焦点検出システムを備えた撮像装置への適用例を示す。まず、撮像装置の機構の概略について説明する。

撮像装置は、レンズ装置と撮像装置本体とを備えている。レンズ装置は、光軸方向に移動可能に設けられたフォーカスレンズを含む、結像光学系を備えている。フォーカスレンズは、具体的には、たとえばフォーカスレンズに連結されたステッピングモータを駆動することによって、フォーカスレンズを光軸方向に移動させる。結像光学系は、撮像装置本体が備える撮像素子に、外光を入射させる。

撮像素子は、レンズ装置におけるフォーカスレンズを介して入射した外光を光電変換し、入射光量に応じた電気信号を出力する。撮像素子は、具体的には、たとえばＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）やＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）などの固体撮像素子によって実現することができる。

この発明にかかる実施の形態の撮像装置は、上記の機構と同様の機構を備えた公知の撮像装置に適用可能である。レンズ装置および撮像装置本体における各部の機構的な構成など、撮像装置の機構的な構成については、公知の各種技術を用いて容易に実現可能であるため、説明を省略する。

つぎに、この発明にかかる実施の形態の撮像装置の機能的構成について説明する。図１は、この発明にかかる実施の形態の撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。図１において、この発明にかかる実施の形態の撮像装置１０１は、レンズ機構部１０２と、カメラ制御部１０３と、を備えている。

レンズ機構部１０２は、カメラ制御部１０３からの出力信号に基づいて、撮像装置１０１におけるレンズ装置が備えるフォーカスレンズを駆動制御する。レンズ機構部１０２は、具体的には、たとえばフォーカスレンズに連結されたステッピングモータの回転方向および回転数を駆動制御することによって、フォーカスレンズを接眼側あるいは対物側に移動させる。

カメラ制御部１０３は、ＣＰＵや各種メモリによって構築されるマイクロコンピュータによって実現することができる。カメラ制御部１０３は、撮像装置１０１における撮像装置本体が備える撮像素子が受光した光の強度にしたがった画像信号を生成し、生成した画像信号がなす画像におけるコントラストに基づいて、オートフォーカス処理（図２を参照）あるいはマスキングオートフォーカス処理（図３を参照）をおこなう。具体的には、カメラ制御部１０３は、カメラ制御部１０３を構築するマイクロコンピュータのメモリに記憶された所定のプログラムをＣＰＵによって実行することにより、オートフォーカス処理あるいはマスキングオートフォーカス処理をおこなう。

つぎに、オートフォーカス処理の概念について説明する。図２は、オートフォーカス処理の概念を示す説明図である。図２において、符号２００は、光軸方向におけるフォーカスレンズの位置ごとの、撮像素子に結像された画像のコントラストの変化を示している。撮像素子に結像された画像のコントラストは、光軸方向におけるフォーカスレンズの位置ごとに変化し、撮像素子に対してピントがあう状態において最大となる。

カメラ制御部１０３は、オートフォーカス処理に際して、レンズ機構部１０２を介してフォーカスレンズを光軸方向に移動させるとともに、光軸方向におけるフォーカスレンズの位置ごとに、当該フォーカスレンズを介して撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最大（ピーク値）となるフォーカスレンズの位置、すなわちピーク位置（図２における符号２０１を参照）を特定する。そして、特定したピーク位置におけるフォーカスレンズの位置に関する情報を出力する。特定したピーク位置におけるフォーカスレンズの位置に関する情報は、たとえばレンズ機構部１０２に対して出力する。

具体的には、カメラ制御部１０３は、たとえばフォーカスレンズが特定したピーク位置に移動するように、レンズ機構部１０２を介してフォーカスレンズ（フォーカスレンズを駆動するステッピングモータ）を駆動するための制御信号を、レンズ機構部１０２に対して出力する。これによって、ピーク位置にフォーカスレンズが移動し、撮像素子に結像される範囲（撮像範囲）内の画像に存在する最適な被写体にピントがあった画像を撮像することができる。この実施の形態においては、カメラ制御部１０３によってピーク位置特定手段および出力手段としての機能を実現することができる。

また、カメラ制御部１０３は、撮像素子が受光した光の強度にしたがって生成した画像信号を、カメラ制御部１０３の出力側に接続されたモニタ１０４に対して出力する。モニタ１０４は、表示画面を備え、カメラ制御部１０３から出力された画像信号に基づく画像を表示画面に表示する。モニタ１０４は、たとえば液晶ディスプレイなどを用いて実現することができる。液晶ディスプレイなど、モニタ１０４は、公知の各種技術を用いて容易に実現することができるため、構成についての説明を省略する。

また、カメラ制御部１０３は、カメラ制御部１０３の入力側に接続されたコントローラ１０５からの入力信号を受信し、受信した入力信号に基づいてマスキングエリアの指定処理（ＡＦマスキング処理）などの各種処理をおこなう。コントローラ１０５は、たとえば操作者の操作を受け付ける操作受付部や、操作受付部が受け付けた操作内容に応じた操作信号をカメラ制御部１０３に対して出力する出力部などを備えている。

具体的には、コントローラ１０５は、たとえば表示画面に積層されたタッチパネルによって実現することができる。コントローラ１０５をタッチパネルによって実現する場合、操作者による操作を受け付けたコントローラ１０５は、当該操作位置を示す座標信号をカメラ制御部１０３に対して出力する。この実施の形態においては、モニタ１０４およびコントローラ（タッチパネル）１０５によって領域指定手段としての機能を実現することができる。

タッチパネルは、マトリクス・スイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式など、公知の各種の動作原理で動作するものを使用できる。マトリクス・スイッチ方式、抵抗膜方式、表面弾性波方式、赤外線方式、電磁誘導方式、静電容量方式など、タッチパネルの動作方式については、いずれも公知の技術であるため説明を省略する。コントローラ１０５は、タッチパネルに限らず、たとえばテンキーやカーソルなどを備えたキーボードによって実現することもできる。

つぎに、マスキングオートフォーカス処理について説明する。図３は、マスキングオートフォーカス処理を示す説明図である。マスキングオートフォーカス処理は、マスキングエリアの指定処理によって指定された、ピントあわせの対象としない領域、すなわちマスキングする領域（以下「マスキングエリア」という）を除く領域からピークを検出し、検出したピークの中から最大のピーク値となるフォーカスレンズのピーク位置を特定する処理とすることができる。

マスキングエリアの指定処理は、マスキングオートフォーカス処理に先だっておこなわれる処理であって、マスキングオートフォーカス処理に際してピントあわせの対象としない領域、すなわちマスキングする領域（以下「マスキングエリア」という）の指定を受け付け、指定されたマスキングエリアをカメラ制御部１０３に記憶させる処理とすることができる。

指定されたマスキングエリアをカメラ制御部１０３に記憶させるかどうかは、操作者の操作によって適宜指定可能としてもよい。この場合、マスキングエリアの指定処理は、マスキングオートフォーカス処理に際してピントあわせの対象としない領域、すなわちマスキングする領域（以下「マスキングエリア」という）の指定を受け付けるまでの処理によって実現することができる。

すなわちマスキングオートフォーカス処理においては、マスキングエリア３０１、３０２に出現するピーク３０１ａ、３０２ａについてはピーク値の検出をおこなわず、マスキングエリア３０１、３０２以外の領域に存在するピーク位置２０１のみを検出する。マスキングエリア３０１、３０２は、撮像対象（被写体）の状態や、時間帯、天候などによって任意の領域を指定することができる。

マスキングエリアの指定処理に際して、カメラ制御部１０３は、モニタ１０４の表示画面において、当該表示画面を複数（この実施の形態においては６４個）のブロック（マス）に分割するマス目を示すマスキングエリア指定画面を表示するように、モニタ１０４を制御する。

マスキングエリア指定画面は、撮像装置１０１において、ＡＦマスキング機能をＯＮにした場合（マスキングエリアの指定操作への移行を指示する操作があった場合）に表示される。ＡＦマスキング機能のＯＮ／ＯＦＦは、たとえばＯＳＤ（オンスクリーンディスプレイ）機能の一部として、ＡＦマスキング機能のＯＮ／ＯＦＦを指定する操作項目を表示画面に表示し、表示内容にしたがって操作させることによって実現することができる。

この実施の形態において、マスキングエリアは、時間帯を限定して指定することが可能とされている。時間帯を限定してマスキングエリアを指定した場合、指定された時間帯に限って指定された領域をマスキングエリアとしたマスキングエリアの指定処理をおこなう。時間帯を限定してマスキングエリアを指定する場合、ＯＳＤ機能の一部として表示画面に表示したＡＦマスキング機能のＯＮ／ＯＦＦを指定する操作項目が操作された場合に、マスキングエリアの指定に加えて、マスキングエリアの指定を有効とする時間帯を入力する所定の入力画面を表示する。

また、この実施の形態において、マスキングエリアは、マスキングエリアを指定する操作あるいはマスキングエリアの指定処理の実行を開始する指示操作を受け付けてから、所定時間の間に限って指定することが可能とされている。所定時間の間に限ってマスキングエリアを指定した場合、指定した時間が経過した後は、マスキングエリアを指定する前の設定に戻るようにしてもよい。また、マスキングエリアの指定処理の実行を開始する指示操作を受け付けた時点で、マスキングエリアの指定を有効とする時間の長さの指定を有効とするか無効とするかを、操作者によって選択可能としてもよい。

つぎに、マスキングエリア指定画面について説明する。図４および図５は、マスキングエリア指定画面を示す説明図である。図４においてはマスキングエリアの指定前に表示画面に表示されるマスキングエリア指定画面を示し、図５においてはマスキングエリアの指定後の表示画面に表示されるマスキングエリア指定画面の一例を示している。図４および図５において、マスキングエリア指定画面は、モニタ１０４の表示画面を、縦８ブロック×横８ブロック＝計６４ブロックに分割するマス目４０１を表示する。

マスキングエリア指定画面におけるマス目４０１は、撮像装置１０１が撮像した画像に重ねて表示される。これにより、マスキングエリアを指定する場合、操作者は、マス目４０１の背景に表示される、撮影対象とする画像を見ながら、マスキングエリアを指定することができる。これによって、撮像対象ごとに、撮像対象に応じたマスキングエリアを精度よく指定することができる。

カメラ制御部１０３は、表示画面にマスキングエリア指定画面を表示している状態で、コントローラ１０５から出力された操作信号を受信した場合、受信した操作信号に基づいて操作されたブロックを特定する。コントローラ１０５がタッチパネルである場合は操作者による操作位置を示す座標信号が出力されるため、カメラ制御部１０３は、モニタ１０４に表示している画像信号と、タッチパネルから出力された座標信号と、に基づいて、画像においてどの位置が操作されたかを特定し、特定された操作位置の座標を含むブロックをマスキングエリアとして認識する。操作者によるブロックの特定操作が複数回おこなわれた場合は、操作ごとに操作位置の特定をおこなう。これによって、複数のブロックをマスキングエリアとして認識することができる。

カメラ制御部１０３は、マスキングエリアとして認識した領域を、マスキングエリアとして指定されていない領域とは区別して表示する。具体的には、カメラ制御部１０３は、たとえばモニタ１０４の表示画面において、マスキングエリアとして認識した領域にフィルタをかけたりグレー反転させたりして、マスキングエリアとして指定されていない領域とは区別して表示する（図５における符号５０１、５０２を参照）。この際、マス目４０１の背面側に表示される、撮像装置１０１が撮像した画像が視認できるように、半透明のフィルタの画像などを表示することが好ましい。

（ＡＦマスキングの使用例（その１））
つぎに、ＡＦマスキングの使用例（その１）について説明する。図６−１および図６−２は、ＡＦマスキングの使用例（その１）を示す説明図である。図６−１および図６−２においては、たとえば道路における交差点付近を監視する監視カメラによってこの実施の形態の撮像装置１０１を実現する場合に、モニタ１０４の表示画面に表示されるマスキングエリア指定画面例を示している。図６−１においてはマスキングエリアを指定する前のマスキングエリア指定画面例を示しており、図６−２においてはマスキングエリアを指定した状態のマスキングエリア指定画面例を示している。

図６−１および図６−２において、信号機６０１のように高輝度で点灯（点滅）する被写体が撮像範囲内に存在する場合、この実施の形態のＡＦマスキング機能を使用していない監視カメラにおいては信号機６０１の信号灯にピントがあうことになる。ピントがあう位置は、点灯している信号灯が青→黄→赤→青→・・・と切り替わるごとに、青→黄→赤→青→・・・と切り替わる。ピントがあう位置がいずれの位置に切り替わっても、ピントがあう位置は地上から離れた位置であるため、地上を移動する通行者や通行車両などの、本来ピントをあわせたい被写体６０２にはピントがあわず、ぼやけた画像となってしまう。

これに対し、この実施の形態のＡＦマスキング機能を利用し、信号機６０１を含む複数のブロックをマスキングエリア６０３として指定した場合、信号機６０１を含まない、地上を対象としてオートフォーカス処理をおこなうことができる。これによって、本来、撮像対象とする地上にピントをあわせた撮像をおこなうことができる。

（ＡＦマスキングの使用例（その２））
つぎに、ＡＦマスキングの使用例（その２）について説明する。図７−１および図７−２は、ＡＦマスキングの使用例（その２）を示す説明図である。図７−１および図７−２においては、たとえば交通量の多い車道脇の歩道を監視する監視カメラによってこの実施の形態の撮像装置１０１を実現する場合に、モニタ１０４の表示画面に表示されるマスキングエリア指定画面例を示している。図７−１においてはマスキングエリアを指定する前のマスキングエリア指定画面例を示しており、図７−２においてはマスキングエリアを指定した状態のマスキングエリア指定画面例を示している。

図７−１および図７−２において、交通量の多い車道のように太陽光や照明などを反射したり、街灯やヘッドライトの点灯などによって輝度が高くなる被写体７０１が撮像範囲内に存在する場合、この実施の形態のＡＦマスキング機能を使用していない監視カメラにおいては、太陽光を反射するなどによって輝度の高い車両（被写体７０１）が通行するごとに、当該車両にピントをあわせることになる。

また、このように輝度の高い被写体７０１が撮像範囲内に多数存在すると、撮像装置１０１がピントをあわせる処理に時間がかかり、結果として、輝度の高い被写体７０１および撮像対象とする歩道上の被写体７０２のいずれにもピントがあわないことが想定される。さらに、輝度の高い被写体７０１が高速で移動することにより撮像装置１０１がピントをあわせる処理に時間がかかり、結果として、輝度の高い被写体７０１および撮像対象とする歩道上の被写体７０２のいずれにもピントがあわないことが想定される。

これに対し、この実施の形態のＡＦマスキング機能を利用し、交通量の多い車道を含む複数のブロック７０３をマスキングエリアとして指定した場合、交通量の多い車道を含まない歩道を対象としてオートフォーカス処理をおこなうことができる。これによって、本来、撮像対象とする歩道にピントをあわせた撮像をおこなうことができる。

（ＡＦマスキングの使用例（その３））
つぎに、ＡＦマスキングの使用例（その３）について説明する。図８−１および図８−２は、ＡＦマスキングの使用例（その３）を示す説明図である。図８−１および図８−２においては、たとえば晴天時の水辺（湖の辺や川辺など）を監視する監視カメラによってこの実施の形態の撮像装置１０１を実現する場合に、モニタ１０４の表示画面に表示されるマスキングエリア指定画面例を示している。図８−１においてはマスキングエリアを指定する前のマスキングエリア指定画面例を示しており、図８−２においてはマスキングエリアを指定した状態のマスキングエリア指定画面例を示している。

図８−１および図８−２において、空や水面のような被写体８０１、８０２は、晴天時の日中だけという限定した時間帯あるいは条件を満たす場合に限って太陽光を反射し、輝度が高くなる。このように、時間帯や特定の条件を満たす場合に限って輝度が高くなる被写体８０１、８０２が撮像範囲内に存在する場合、この実施の形態のＡＦマスキング機能を使用していない監視カメラにおいては晴天時の日中に限って、空８０１、および、湖面や川面などの水面８０２にピントをあわせることになる。

また、空中で太陽光を反射する入道雲や晴れ渡った空、あるいは、湖面や川面などの水面に生じる波頭のように、輝度の高い被写体８０１、８０２が撮像範囲内に多数存在すると、撮像装置１０１がピントをあわせる処理に時間がかかり、結果としていずれの被写体８０１、８０２にもピントがあわないことが想定される。さらに、湖面や川面の水面８０２の形状が流動することで輝度の高い被写体８０１、８０２が安定しない状態では、撮像装置１０１がピントをあわせる処理に時間がかかり、結果として、水辺にいる人物など、目的とする被写体８０３にピントがあわないことが想定される。

これに対し、この実施の形態のＡＦマスキング機能を利用し、空８０１および湖面や川面などの水面８０２を含む複数のブロック８０４、８０５をマスキングエリアとして指定した場合、空８０１や水面８０２を含まない水辺８０６を対象としてオートフォーカス処理をおこなうことができる。これによって、本来、撮像対象とする水辺８０６にピントをあわせた撮像をおこなうことができる。

（マスキングエリアの指定処理手順）
つぎに、マスキングエリアの指定処理手順について説明する。図９は、マスキングエリアの指定処理手順を示すフローチャートである。図９のフローチャートは、表示画面においてマスキングエリア指定画面を表示している場合に実行される。図９のフローチャートにおいて、まず、マスキングエリア指定画面を表示している状態で、コントローラ（タッチパネル）１０５から出力された操作信号を受信するまで待機する（ステップＳ９０１：Ｎｏ）。

ステップＳ９０１においてコントローラ（タッチパネル）１０５から出力された操作信号を受信した場合（ステップＳ９０１：Ｙｅｓ）は、受信した操作信号を解析して、コントローラ（タッチパネル）１０５における操作位置（座標位置）を特定する（ステップＳ９０２）。

そして、特定した操作位置（座標位置）とモニタ１０４に出力したマス目４０１の画像データとに基づいて、ステップＳ９０２において特定された操作位置（座標位置）に該当するブロックが、マス目４０１を構成する複数のブロックに該当するか否かを判断する（ステップＳ９０３）。ステップＳ９０３においては、ステップＳ９０２において特定された操作位置（座標位置）が、マス目４０１を構成する複数のブロックのいずれかのブロックに該当するか否かを判断する。

ステップＳ９０３において、該当するブロックがある場合（ステップＳ９０３：Ｙｅｓ）は、当該該当するブロックの位置にフィルタの画像を表示する（ステップＳ９０４）。また、ステップＳ９０３において、該当するブロックがない場合（ステップＳ９０３：Ｎｏ）は、ステップＳ９０５へ移行する。

操作者は、複数の領域をマスキングエリアとして指定する場合、つづけて、マスキングしたい領域のブロックに触れ、コントローラ（タッチパネル）１０５を操作する。また、操作者は、マスキングエリアの指定操作が完了した場合は完了の操作をおこなう。撮像装置１０１は、マスキングエリアの指定操作の完了を示す操作があった場合に、以降の処理をおこなう。

ステップＳ９０５においては、マスキングエリアの指定操作の完了を示す操作があったか否かを判断し、マスキングエリアの指定操作の完了を示す操作がない場合（ステップＳ９０５：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１へ戻る。一方、ステップＳ９０５において、マスキングエリアの指定操作の完了を示す操作があった場合（ステップＳ９０５：Ｙｅｓ）は、上記のマスキングオートフォーカス処理をおこなう（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０６におけるマスキングオートフォーカス処理については説明を後述する（図１０を参照）。

ステップＳ９０７においては、ステップＳ９０６におけるマスキングオートフォーカス処理によって特定された位置にフォーカスレンズを移動させ、移動後のフォーカスレンズを介して撮像素子に結像した画像データを、モニタ１０４に対して出力する（ステップＳ９０７）。

モニタ１０４は、撮像装置（カメラ制御部１０３）から出力された画像データに基づく画像を表示画面に表示する。操作者は、モニタ１０４に表示された画像を目視により確認し、マスキングエリアの設定が適正かどうかを判断する。たとえばマスキングエリアの設定が適正ではないと判断した場合、操作者は、コントローラ１０５を操作して、マスキングエリアの再設定を指示する所定の操作をおこなう。マスキングエリアの再設定を指示する操作の方法は、特に限定するものではなく、説明を省略する。

ステップＳ９０８においては、マスキングエリアの再設定を指示する操作があったか否かを判断し、マスキングエリアの再設定を指示する操作があった場合（ステップＳ９０８：Ｙｅｓ）は、ステップＳ９０１へ戻り、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７までの処理を繰り返す。

一方、ステップＳ９０８において、マスキングエリアの再設定を指示する操作がない場合（ステップＳ９０８：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７までに設定した設定内容を記憶するか否かを判断する（ステップＳ９０９）。ステップＳ９０９においては、たとえば設定した設定内容の記憶を指示する操作があったか否かを判断することによって、設定内容を記憶するか否かを判断することができる。設定した設定内容の記憶を指示する操作の方法は、特に限定するものではなく、説明を省略する。

ステップＳ９０９において、設定した設定内容の記憶を指示する操作があった場合（ステップＳ９０９：Ｙｅｓ）は、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７までに設定した設定内容を、所定の記憶領域に記憶する（ステップＳ９１０）。ステップＳ９１０においては、たとえばカメラ制御部１０３が備える各種メモリにおける所定のメモリに、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７までに設定した設定内容を記憶する。

一方、ステップＳ９０９において、設定した設定内容の記憶を指示する操作がない場合、あるいは、設定内容の初期化を指示する操作があった場合（ステップＳ９０９：Ｎｏ）は、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０７までに設定した設定内容を記憶せず、設定をおこなう前の状態に初期化する（ステップＳ９１１）。

（マスキングオートフォーカス処理手順）
つぎに、マスキングオートフォーカス処理手順について説明する。図１０は、マスキングオートフォーカス処理を示すフローチャートである。図１０のフローチャートは、上記のステップＳ９０６において実行される。図１０のフローチャートにおいて、まず、撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、コントラストにピークが出現するまで（ステップＳ１００１：Ｎｏ）、当該コントラストの検出をおこなう。

ステップＳ１００１において、コントラストにピークが出現した場合（ステップＳ１００１：Ｙｅｓ）は、ピーク位置を特定する（ステップＳ１００２）。ステップＳ１００２においては、たとえばピークを示す画素の座標を特定することによってピーク位置を特定することができる。ステップＳ１００２におけるピーク位置の特定については、公知の各種技術を用いて容易に実現可能であるため、説明を省略する。

つぎに、ステップＳ１００２において特定したピーク位置（座標位置）が、マスキングエリアに含まれるか否かを判断する（ステップＳ１００３）。ピーク位置（座標位置）がマスキングエリアに含まれる場合（ステップＳ１００３：Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００１へ戻り、ピークを検出する。

ステップＳ１００３において、特定したピーク位置（座標位置）がマスキングエリアに含まれない場合（ステップＳ１００３：Ｎｏ）は、特定したピーク位置におけるコントラストのピーク値が最大であるか否かを判断する（ステップＳ１００４）。ステップＳ１００４においては、所定の領域に記憶されたピーク値と、ステップＳ１００１：Ｙｅｓにおいて出現したピーク値との大小を比較し、ステップＳ１００１：Ｙｅｓにおいて出現したピーク値が所定の領域に記憶されたピーク値よりも大きいか否かを判断する。所定の領域には、１回のマスキングオートフォーカス処理において最大のピーク値が記憶される。

ステップＳ１００４において、ステップＳ１００１：Ｙｅｓにおいて出現したピーク値が所定の領域に記憶されたピーク値よりも大きい場合（ステップＳ１００４：Ｙｅｓ）には、先に記憶されているピーク値をステップＳ１００１：Ｙｅｓにおいて出現したピーク値に更新して記憶する（ステップＳ１００５）。一方、ステップＳ１００１：Ｙｅｓにおいて出現したピーク値が所定の領域に記憶されたピーク値よりも小さい（あるいは当該ピーク値以下である）場合（ステップＳ１００４：Ｎｏ）は、ステップＳ１００１へ戻る。

その後、ピーク値の検出を、各フォーカスレンズの位置における全画像データについて終了したか否かを判断し（ステップＳ１００６）、終了していない場合（ステップＳ１００６：Ｎｏ）はステップＳ１００１へ戻る。終了した場合（ステップＳ１００６：Ｙｅｓ）は、一連の処理を終了する。

（マスキングオートフォーカス処理における演算例）
つぎに、マスキングオートフォーカス処理における演算例について説明する。図１１は、マスキングオートフォーカス処理における演算例を示す説明図である。図１１において、符号１１００は、撮像範囲中に存在する輝度の高い被写体を示している。被写体１１００は、縦が（１）〜（８）の８ブロック、横が１〜８の８ブロック、合計で６４ブロックに分割した撮像範囲において、（１）−６、（１）−７、（１）−８、（２）−６、（２）−７、（２）−８、（３）−６、（３）−７、（３）−８の９つのブロックにわたって含まれている。

マスキングオートフォーカス処理に際しては、合計で６４ブロックに分割した撮像範囲において、（１）−６、（１）−７、（１）−８、（２）−６、（２）−７、（２）−８、（３）−６、（３）−７、（３）−８の９つのブロックがマスキングエリアとして指定された場合、撮像範囲全体の映像信号から、マスキングエリアとして指定された９つのブロックに該当する映像信号を除外し、残った映像信号に基づくコントラストから、最大のピーク値を検出する。

具体的には、たとえば図１１に示した撮像範囲に、５２５本のラスタによって構成され（図１１においては説明の簡易化のため８ラインの映像信号が示されている）、周波数が１５．７５ＫＨｚの映像信号が含まれる場合、指定されたマスキングエリアは、以下の演算によって特定することができる。マスキングエリアは、図１１の横方向においては８ブロックのうちの後半の３ブロックに該当し、図１１の縦方向においては８ブロックのうちの上位３ブロックに該当する。図１１の横方向における映像信号上のマスキングエリアの特定は、周波数（１５．７５ＫＨｚ）を用いておこなう。

マスキングエリア（横方向）：
（５／８）×１５．７５ＫＨｚ〜（８／８）×１５．７５ＫＨｚが該当
マスキングエリア（縦方向）：
（１／８）×５２５本〜（３／８）×５２５本が該当

このようにマスキング指定領域は、撮像範囲全体の映像信号のラスタ数および周波数と、指定されたブロックの位置と、に基づいた上記の演算によって決定することができる。ブロックをより細かく分割した場合も同様である。

この実施の形態の焦点検出システムにおいては、上記のように、特定された操作位置の座標を含むブロックをマスキングエリアとして認識することができるとともに、複数のブロックをマスキングエリアとして認識することができる。これによって、この実施の形態の焦点検出システムによれば、連続していない（隣接していない）複数のブロックをマスキングエリアとして指定することができる。

また、この実施の形態の焦点検出システムにおいては、上記のように、操作者による操作によって指定されたブロックをマスキングエリアとして指定することができる。これによって、操作者は、撮像範囲内における任意の位置を、任意の広さでマスキングエリアとして指定することができる。このように、この実施の形態の焦点検出システムによれば、従来技術ではなしえなかった、マスキングエリアの位置および数を任意に指定することができる。これによって、操作者の意図にあった画像を撮像することができる。

従来技術にしたがったマスキング方法によれば、撮像範囲内において撮像対象やマスキングしたい対象物が移動すると、マスキングエリアの指定を再度おこなわなくてはならない。このため、操作者の作業が繁雑になってしまう。

これに対して、この実施の形態のようなマスキングエリアの指定を可能とすることにより、撮像範囲内において移動する撮像対象やマスキングしたい対象物が存在する場合にも、撮像対象あるいはマスキングしたい対象物が移動することが想定される範囲をマスキングエリアとして事前に指定しておくことによって、従来技術にしたがったマスキング方法における再指定作業のような繁雑な作業をおこなうことなく、目的とするピントをあわせたい被写体に確実に焦点をあわせることができる。

以上説明したように、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムを搭載した、この実施の形態の撮像装置１０１は、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の焦点検出システムであって、レンズ装置の撮像範囲に含まれる任意の領域の指定を受け付ける領域指定手段の一例としてのモニタ１０４およびコントローラ１０５と、光軸方向におけるフォーカスレンズの位置ごとに、当該フォーカスレンズを介して撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最大となるピーク位置をモニタ１０４およびコントローラ１０５によって指定を受け付けた任意の領域を除く領域から特定するピーク位置特定手段の一例としてのカメラ制御部１０３と、特定したピーク位置におけるフォーカスレンズの位置に関する情報を出力する出力手段の一例としてのカメラ制御部１０３と、を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、指定された任意のマスキングエリアのコントラストに左右されることなく、コントラストが最大となるピーク位置すなわちフォーカスレンズの焦点があうフォーカス位置を特定することができる。これによって、ピントをあわせたい被写体が存在する撮像範囲内に、輝度の高い別の被写体が存在する場合にも、ピントをあわせたい被写体に確実に焦点をあわせることができる。

また、この実施の形態の撮像装置１０１によれば、モニタ１０４における表示画像およびコントローラ１０５の操作によって、マスキングオートフォーカス処理をおこなう時間帯の指定を受け付けることを特徴とするため、時間帯に応じて被写体あるいは被写体の周囲の環境が変化する場合（時刻、季節などの移り変わりによる変化など）にも、時間帯ごとに最適な範囲を対象としてフォーカス位置を特定することができる。

これによって、たとえば鏡面性が高く太陽光を反射する被写体、あるいは、夜間や悪天候時（強風・大雨（台風）時、降雪時など）に点灯する照明など、限定した時間帯に輝度が高くなる被写体が近傍に存在する被写体にピントをあわせたい場合にも、当該被写体に確実に焦点をあわせることができる。

また、この実施の形態の撮像装置１０１によれば、モニタ１０４における表示画像およびコントローラ１０５の操作によって、指定を受け付けてから所定時間の間、任意の領域を除く領域からピーク位置を特定することを特徴とするため、一時的に被写体あるいは被写体の周囲の環境が変化する場合（天候の変化など）にも、適宜最適な範囲を対象としてフォーカス位置を特定することができる。

これによって、たとえば夜間工事に際して点灯された照明など、一時的に輝度が高くなる被写体が近傍に存在する被写体にピントをあわせたい場合にも、当該被写体に確実に焦点をあわせることができ、また、指定を受け付けてから所定時間後には、操作者の操作を介することなく、撮像範囲全体を対象とするピーク位置の検出を再開することができる。

また、この実施の形態の撮像装置１０１によれば、撮像素子に結像した画像とマス目４０１とをモニタ１０４における表示画面に重ねて表示し、表示画面に表示している画像と表示画面に重ねあわされたコントローラ（タッチパネル）１０５に対する操作位置とにしたがって複数のブロックの中から操作されたブロックを特定し、特定したブロックを任意の領域として指定を受け付けることを特徴とするため、ピーク位置を特定する領域やピーク位置を特定しない領域を、操作者に分かり易く、容易に指定させることができる。

以上のように、この発明にかかるレンズ装置の焦点検出システムは、光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の焦点検出システムに有用であり、特に、撮像範囲内に、目的とする被写体以外に輝度の高い被写体が存在する範囲の撮像に用いる撮像装置とともに使用するレンズ装置の焦点検出システムに適している。

この発明にかかる実施の形態の撮像装置の機能的構成を示すブロック図である。 オートフォーカス処理の概念を示す説明図である。 マスキングオートフォーカス処理を示す説明図である。 マスキングエリア指定画面を示す説明図（その１）である。 マスキングエリア指定画面を示す説明図（その２）である。 ＡＦマスキングの使用例（その１）を示す説明図（その１）である。 ＡＦマスキングの使用例（その１）を示す説明図（その２）である。 ＡＦマスキングの使用例（その２）を示す説明図（その１）である。 ＡＦマスキングの使用例（その２）を示す説明図（その２）である。 ＡＦマスキングの使用例（その３）を示す説明図（その１）である。 ＡＦマスキングの使用例（その３）を示す説明図（その２）である。 マスキングエリアの指定処理手順を示すフローチャートである。 マスキングオートフォーカス処理を示すフローチャートである。 マスキングオートフォーカス処理における演算例を示す説明図である。

符号の説明

１０１ 撮像装置
１０２ レンズ機構部
１０３ カメラ制御部
１０４ モニタ
１０５ コントローラ
２０１ ピーク位置

Claims (4)

1. 光軸方向に移動可能なフォーカスレンズを備えたレンズ装置の焦点検出システムであって、
   前記レンズ装置の撮像範囲に含まれる任意の領域の指定を受け付ける領域指定手段と、
   前記光軸方向における前記フォーカスレンズの位置ごとに、当該フォーカスレンズを介して撮像素子に結像された画像のコントラストを検出し、検出したコントラストが最大となるピーク位置を前記領域指定手段によって指定を受け付けた任意の領域を除く領域から特定するピーク位置特定手段と、
   前記ピーク位置特定手段が特定したピーク位置における前記フォーカスレンズの位置に関する情報を出力する出力手段と、
   を備えたことを特徴とするレンズ装置の焦点検出システム。
2. 前記領域指定手段は、前記任意の領域を除く領域から前記ピーク位置を特定する時間帯の指定を受け付けることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置の焦点検出システム。
3. 前記ピーク位置特定手段は、前記領域指定手段によって指定を受け付けてから所定時間の間、前記任意の領域を除く領域から前記ピーク位置を特定することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置の焦点検出システム。
4. 前記領域指定手段は、表示装置を制御して、前記レンズ装置が撮像した画像と当該レンズ装置の撮像範囲を複数のブロックに分割したことを示す画像とを前記表示装置が備えた表示画面に重ねて表示し、前記表示画面に表示している画像と前記表示画面に重ねあわされたタッチパネルに対する操作位置とにしたがって前記複数のブロックの中から操作されたブロックを特定し、特定したブロックを前記任意の領域として指定を受け付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のレンズ装置の焦点検出システム。

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