JP2010282139A - 焦点検出装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】近接撮影可能な撮影モードが設定されている場合において、背景の影響を抑えて、被写体の焦点状態を適切に検出可能な撮像装置を提供すること。
【解決手段】光学系による像を撮像して画像信号を出力する撮像手段３１と、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段１２と、前記撮像手段により得られた画像信号に基づく焦点評価値を、前記焦点状態に対応付けて検出する検出手段８０ｃと、被写体を照明する照明手段６１と、近接撮影可能な撮影モードに設定する設定手段８０と、前記近接撮影可能な撮影モードが設定されている場合に、前記被写体の明るさに拘わらず、前記照明手段を照明させて、前記検出手段による検出を行わせる制御手段８０と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【選択図】 図１

Description

この発明は、焦点検出装置および撮像装置に関するものである。

従来より、デジタルカメラなどの撮像装置において、画像信号から求めた焦点評価値に基づいて合焦位置を検出する際に遠近競合の発生可能性を判定し、遠近競合が発生する可能性があると、被写体の輝度が低い場合に、被写体に対して補助光を照明して、焦点評価値を検出する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５８７０１号公報

従来技術においては、近接撮影可能な撮影モード（マクロ撮影モード）では、遠近の被写体が競合することで、合焦させたい被写体とは別の被写体に合焦してしまう可能性が低いものとみなし、被写体輝度が特に低い場合にのみ、被写体に対して補助光を照明するような構成となっている。そのため、低周波数成分を多く含む被写体を、近接撮影可能な撮影モードで撮影すると、合焦させたい被写体に焦点が合わずに、背景に焦点が合ってしまうという問題があった。

この発明が解決しようとする課題は、近接撮影可能な撮影モードが設定されている場合において、背景の影響を抑えて、被写体の焦点状態を適切に検出可能な焦点検出装置および撮像装置を提供することである。

本発明は、以下の解決手段によって上記課題を解決する。なお、本発明の実施形態を示す図面に対応する符号を付して説明するが、この符号は本発明の理解を容易にするためだけのものであって本発明を限定する趣旨ではない。

[１]本発明に係る撮像装置は、光学系による像を撮像して画像信号を出力する撮像手段（３１）と、前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段（１２）と、前記撮像手段により得られた画像信号に基づく焦点評価値を、前記焦点状態に対応付けて検出する検出手段（８０ｃ）と、被写体を照明する照明手段（６１）と、近接撮影可能な撮影モードに設定する設定手段（８０）と、前記近接撮影可能な撮影モードが設定されている場合に、前記被写体の明るさに拘わらず、前記照明手段を照明させて、前記検出手段による検出を行わせる制御手段（８０）と、を備えることを特徴とする。

[２]上記撮像装置に係る発明において、前記画像信号の出力レベルを調整する出力調整手段（２１，４１）をさらに備え、前記出力調整手段が、前記検出手段（８０ｃ）による検出時における前記画像信号の出力レベルを、前記照明手段（６１）によって照明された前記被写体の明るさに応じて調整するように構成することができる。

[３]上記撮像装置に係る発明において、前記出力調整手段（２１，４１）が、前記照明手段（６１）により照明された被写体に対応する画像信号の出力レベルが、前記被写体の背景に対応する画像信号の出力レベルに対して相対的に高くなるように、前記撮像手段（３１）の露出制御値を決定するように構成することができる。

[４]上記撮像装置に係る発明において、前記制御手段（８０）が、前記撮像手段（３１）により撮像を行なう際に、前記照明手段（６１）を照明させて前記検出手段（８０ｃ）により検出を行った際の露出制御値と、前記撮像手段により撮像を行う際の露出制御値との相違に基づいて、前記光学系の焦点調節状態の補正を行なうように構成することができる。

[５]上記撮像装置に係る発明において、前記照明手段（６１）が、波長の異なる複数の光を選択的に発光可能となっているように構成することができる。

[６]上記撮像装置に係る発明において、前記照明手段（６１）が、前記光学系による画像信号の色の情報に基づいて、発光する光を選択するように構成することができる。

[７]上記撮像装置に係る発明において、前記制御手段（８０）が、前記撮像手段（３１）により撮像を行なう際に、前記照明手段（６１）により選択された光に応じて、前記光学系の焦点調節状態の補正を行なうように構成することができる。

[８]本発明に係る焦点検出装置は、光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段（１２）と、前記光学系による像に基づく画像信号を取得し、前記画像信号に基づく焦点評価値を、前記焦点状態に対応付けて検出する検出手段（８０ｃ）と、被写体を照明する照明手段（６１）と、前記被写体の明るさに拘わらず、前記照明手段を照明させて、前記検出手段による検出を行わせる制御手段（８０）と、を備えることを特徴とする。

[９]上記焦点検出装置に係る発明において、前記画像信号の出力レベルを調整する出力調整手段をさらに備え、前記出力調整手段（２１，４１）が、前記検出手段（８０ｃ）による検出時における前記画像信号の出力レベルを、前記照明手段（６１）によって照明された前記被写体の明るさに応じて、調整するように構成することができる。

本発明によれば、背景の影響を抑えて、被写体の焦点状態を適切に検出することができる。

図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図である。 図２は、第１実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。 図３は、第１実施形態に係る「焦点検出処理Ａ」のフローチャートである。 図４は、第１実施形態に係る「焦点検出処理Ｂ」のフローチャートである。 図５は、被写体距離と焦点評価値との関係の一例を示すグラフである。 図６は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

《第１実施形態》
まず、本発明の第１実施形態について説明する。
以下においては、本発明をデジタルカメラに適用した実施形態を図面に基づいて説明する。ただし本発明は、銀塩フィルムカメラなどのその他の撮像装置にも適用することができる。

図１は、本実施形態に係るデジタルカメラ１を示すブロック図であり、本発明の焦点検出装置および撮像装置に関する構成以外のカメラの一般的構成については、その図示と説明を一部省略する。

本実施形態のデジタルカメラ１（以下、単にカメラ１という。）は、レンズ系１０、絞り２１、絞りドライバ２２、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子３１、ＣＣＤドライバ３２、アナログ信号処理回路４１、Ａ／Ｄ変換部４２、デジタル信号処理回路４３、レンズ駆動モータ５１、レンズ駆動モータドライバ５２、ＡＦ補助光発光部６１、ＡＦ補助光ドライバ６２、操作部７０および制御部８０を備えている。

レンズ系１０は、焦点調節用のフォーカスレンズ１２を含む複数のレンズ１１，１２，１３からなり、絞り２１とともに撮影光学系を構成する。フォーカスレンズ１２は、その光軸Ｌ１に沿って移動可能に設けられ、エンコーダ（不図示）によってその位置または移動量が検出されつつ、レンズ駆動モータ５１によってその位置が調節される。レンズ駆動モータ５１によるフォーカスレンズ１２の駆動は、制御部８０により演算されたレンズ駆動量が、制御部８０からレンズ駆動モータドライバ５２に送られ、該レンズ駆動量に基づき、レンズ駆動モータドライバ５２が、レンズ駆動モータ５１を駆動させることにより行なわれる。

絞り２１は、レンズ系１０を通過して、ＣＣＤ撮像素子３１に至る光束Ｌ１の光量を制限するとともにボケ量を調整するために、光軸Ｌ１を中心にした開口径が調節可能に構成されている。絞り２１による開口径の調節は、制御部８０により演算された適切な開口径が、制御部８０から絞りドライバ２２に送られ、該開口径に基づき、絞りドライバ２２が、絞り２１を駆動することにより行なわれる。絞り２１の開口径は絞り開口センサ（不図示）により検出され、制御部８０により現在の開口径が認識される。

ＣＣＤ撮像素子３１は、光電変換素子を有する画素を平面状に多数配置してなる撮像面と、各光電変換素子に蓄積させた電荷を電圧に変換して出力する出力部とから構成される。ＣＣＤ撮像素子３１は、ＣＣＤドライバ３２により駆動され、撮影光学系を通過した被写体像を、撮像面で受光し、各電変換素子には受光量に比例した電荷が蓄積される。蓄積された電荷は出力部によりアナログ画像信号としてアナログ信号処理部４１に出力される。なお、本実施形態ではＣＣＤ撮像素子を用いた例を示したが、ＣＭＯＳ撮像素子を用いてもよい。

また、ＣＣＤ撮像素子３１の撮像面の有効画素領域には、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、および青色（Ｂ）に対応するカラーフィルタが配置されており、撮像面で受光した被写体像はＲＧＢの画像信号に変換されることとなる。このようなカラーフィルタの配列としては、たとえば、ベイヤー配列(Bayer Arrangement)などが挙げられるが、特にこれに限定されない。

アナログ信号処理部４１は、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）を行うＣＤＳ回路と、アナログ画像信号の出力を増幅するゲイン回路と、色分離回路とを有している。このアナログ信号処理部４１では、ＲＧＢの各色に対応する画素の出力に関する出力ゲインの値をそれぞれ独立して設定できるようになっている。

Ａ／Ｄ変換部４２はアナログ信号処理部４１から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。Ａ／Ｄ変換部４２によってデジタル化された画像信号は、デジタル信号処理部４３および制御部８０に出力される。

デジタル信号処理部４３は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力されたデジタル画像信号にガンマ補正、ホワイトバランスなどの処理を行って撮影画像データを生成する。そして、デジタル信号処理部４３により生成された撮影時の撮影画像データは、その後に圧縮符号化されて記録媒体（不図示）に記録されたり、またカメラ１背面に備えられた液晶表示モニタ（不図示）に表示される。

操作部７０は、カメラ１を起動させるための主電源スイッチや、シャッターレリーズボタン、レンズ系１０のズーム動作を行なうためのズームスイッチ、さらには、撮影者がカメラ１の各種動作モードを設定するための入力スイッチなどを備えている。そして、撮影者は、操作部７０を介して、各種撮影モード（人物撮影モード、マクロ撮影モード、遠景撮影モードなどの各種撮影モード）の選択や、自動露出モード／マニュアル露出モードの切換、さらには、オートフォーカスモード／マニュアルフォーカスモードの切換などができるようになっている。また、シャッターレリーズボタンは、ボタンの半押しでＯＮとなる第１スイッチＳＷ１と、ボタンの全押しでＯＮとなる第２スイッチＳＷ２とを含む。この操作部７０により設定されたシャッターレリーズボタンのスイッチＳＷ１，ＳＷ２や各種モードは制御部８０へ送信される。

制御部８０は、マイクロプロセッサとメモリなどの周辺部品から構成され、カメラ１を構成する各部の制御するための演算を行う。そして、制御部８０は、該演算結果に基づき、絞りドライバ２２の駆動を制御して絞り２１による開口径を調節したり、ＣＣＤドライバ３２を制御してＣＣＤ撮像素子３１の電荷蓄積時間の調節を行ったり、アナログ信号処理部４１のゲインの設定を行なったり、さらには、ＡＦ補助光ドライバ６２を制御してＡＦ補助光発光部６１の発光を制御したりする。さらに、制御部８０は、操作部７０からの信号に基づき、カメラ１の撮影モードの設定を行なう。

また、制御部８０は、ＡＥ処理部８０ａと、ＡＷＢ処理部８０ｂと、ＡＦ処理部８０ｃとを有している。ＡＥ処理部８０ａは、Ａ／Ｄ変換部４２から出力されるデジタル画像信号を用いて自動露出演算を行う。ＡＷＢ処理部８０ｂは、Ａ／Ｄ変換部４２から出力されるＲＧＢのデジタル画像信号に基づいて、デジタル信号処理部４３でのホワイトバランス調整用ゲイン（ＲゲインおよびＢゲイン）の設定を行う。

ＡＦ処理部８０ｃは、Ａ／Ｄ変換部４２から出力されるデジタル画像信号のうち、焦点検出に用いる画像信号から高周波成分を抽出して焦点評価値を演算する。具体的には、画像信号をバンドパスフィルタに通して画像信号から所定帯域の周波数成分に対応する信号を抽出し、抽出された信号の絶対値を積分することにより、被写体像に関する焦点評価値を得る。そして、制御部８０は、ＡＦ処理部８０ｃにおいて算出された焦点評価値に基づいてレンズ駆動モータドライバ５２を制御することで、レンズ駆動モータ５１を駆動させて、これにより、フォーカスレンズ１２を所定のレンズ調整位置に移動させる。

ＡＦ補助光発光部６１は、ＬＥＤ等の発光素子で構成され、カメラ１により、焦点検出動作を行なう際に、被写体の明るさが低く（輝度が低く）、被写体像の輝度が不足する場合に、被写体に対してＡＦ補助光を発光し、被写体を照明することで、焦点検出動作を補助するものである。ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光は、焦点検出動作においてＡＦ補助光を発光させるための発光信号が、発光輝度の情報とともに、制御部８０からＡＦ補助光ドライバ６２に送られ、該発光信号に基づき、ＡＦ補助光ドライバ６２がＡＦ補助光発光部６１を発光させることにより行われる。

なお、本実施形態では、ＡＦ補助光発光部６１は、被写体像の輝度が不足する場合の他、操作部７０を介して撮影者が撮影モードを、マクロ撮影モードに設定した場合には、被写体の明るさに関係なく、焦点検出動作を行なう際には、必ずＡＦ補助光を発光するように制御される。

次に、本実施形態に係るカメラ１の動作例を説明する。図２〜図４は、本実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１０１では、カメラ制御部８０が、撮影者によりシャッターレリーズボタンの半押し（第１スイッチＳＷ１のオン）がされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ１０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ１０１で待機する。

ステップＳ１０２では、制御部８０のＡＥ処理部８０ａにより、自動露出演算が行われる。具体的には、まず、ＣＣＤ撮像素子３１により被写体像に基づく画像信号の取得が行なわれ、取得された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４２でデジタル画像信号とされる。そして、ＡＥ処理部８０ａは、該デジタル画像信号に基づいて、自動露出演算を行ない、制御部８０は、ＡＥ処理部８０ａによる自動露出演算の結果に基づき、ＣＣＤドライバ３２を制御してＣＣＤ撮像素子３１の電荷蓄積時間の調節、アナログ信号処理部４１の出力ゲインの設定および絞り２１による開口径の調節を行なう。

ステップＳ１０３では、制御部８０により、カメラ１の撮影モードがマクロ撮影モードに設定されているか否かの判定が行なわれる。マクロ撮影モードに設定されている場合には、ステップＳ１０４に進み、以下に説明する「焦点検出処理Ａ」が実行される。一方、マクロ撮影モード以外の他の撮影モード（たとえば、人物撮影モードや遠景撮影モード）に設定されている場合には、ステップＳ１０５に進み、「焦点検出処理Ｂ」が実行される。

図３に、ステップＳ１０４における「焦点検出処理Ａ」のフローチャートを示す。図３に示す「焦点検出処理Ａ」においては、まず、ステップＳ２０１において、制御部８０は、レンズ駆動モータドライバ５２を制御して、レンズ駆動モータ５１を駆動させ、これにより、フォーカスレンズ１２を、フォーカスレンズ１２の駆動可能範囲のうち、最も至近側の位置に移動させる。なお、本実施形態では、フォーカスレンズ１２を最も至近側の位置に移動させる態様としたが、フォーカスレンズ１２の駆動可能範囲のうち、最も無限遠側の位置に移動させるような態様としてもよい。

ステップＳ２０２では、ステップＳ１０３においてカメラ１の撮影モードがマクロ撮影モードに設定されていると判断されたため、被写体の明るさに拘わらず、ＡＦ補助光を発光させるための処理が行われる。具体的には、ステップＳ２０２においては、制御部８０から、ＡＦ補助光を発光させるための発光信号が、ＡＦ補助光ドライバ６２に送信され、これにより、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光が開始される。なお、この場合において、ＡＦ補助光の発光が行われ、ＡＦ補助光により被写体が照明されることにより、近接撮影の対象となる被写体の輝度値が上昇することとなる一方で、近接撮影の対象となる被写体以外の背景部分には、ＡＦ補助光が到達しない（あるいは、ＡＦ補助光の到達量が少ない）ため、背景部分については、輝度値は変化しないままとなる。

ステップＳ２０３では、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光が行われ、被写体が照明されている状態における、被写体輝度に基づいて、自動露出演算が行われる。具体的には、ステップＳ２０３においては、まず、ＣＣＤ撮像素子３１により、ＡＦ補助光により照明されている被写体像に基づいて、画像信号の取得が行なわれる。そして、取得された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４２でデジタル画像信号とされ、該デジタル画像信号に基づき、制御部８０のＡＥ処理部８０ａにより、自動露出演算が行われる。そして、制御部８０は、ＡＥ処理部８０ａによる自動露出演算の結果に基づき、ＣＣＤドライバ３２を制御してＣＣＤ撮像素子３１の電荷蓄積時間の調節、アナログ信号処理部４１の出力ゲインの設定および絞り２１による開口径の調節を行ない、焦点検出動作を行うのに適した露出を設定する。

ステップＳ２０４、Ｓ２０５では、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光が行われた状態にて、焦点検出動作が行われる。具体的には、まず、ステップＳ２０４において、制御部８０は、レンズ駆動モータドライバ５２を制御することで、レンズ駆動モータ５１を駆動させ、フォーカスレンズ１２を所定の移動幅で移動させる。また、この際において、制御部８０は、ＣＣＤ撮像素子３１により、フォーカスレンズ１２の位置に応じた被写体像に基づく画像信号の取得を行なわせる。そして、ＣＣＤ撮像素子３１により取得された画像信号は、アナログ信号処理部４１により処理され、次いで、Ａ／Ｄ変換部４２によってデジタル化され、デジタル化された画像信号が、制御部８０に出力される。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４においてＡ／Ｄ変換部４２から出力されたデジタル画像信号に基づき、制御部８０のＡＦ処理部８０ｃにより、焦点評価値の演算が行われる。算出された焦点評価値は、フォーカスレンズ１２の位置の情報とともに、制御部８０に備えられたメモリに記憶される。

ステップＳ２０６では、制御部８０により、焦点検出動作を終了するか否かの判断が行なわれる。具体的には、ステップＳ２０５において焦点評価値の演算を行った結果、焦点評価値のピークが検出された場合、あるいは、フォーカスレンズ１２が、駆動可能範囲のうち、最も無限遠側の位置まで移動した場合に、制御部８０は、焦点検出動作を終了すると判定する。判定の結果、焦点検出動作を継続すると判断された場合には、ステップＳ２０４に戻り、焦点検出動作を終了すると判断されるまで、フォーカスレンズ１２の移動、ＣＣＤ撮像素子３１による画像信号の取得および制御部８０のＡＦ処理部８０ｃによる焦点評価値の算出が繰り返し行われる。一方、焦点検出動作を終了すると判断された場合には、ステップＳ２０７に進む。

ステップＳ２０７では、焦点検出動作を終了し、これに伴い、フォーカスレンズ１２の駆動を停止させ、また、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光を終了させる。

ステップＳ２０８では、制御部８０は、ステップＳ２０５において演算された複数の焦点評価値から、焦点評価値が極大となったフォーカスレンズ１２の位置を求め、求めた位置にフォーカスレンズ１２を移動させる。そして、これにより、図３に示す「焦点検出処理Ａ」を終了し、図２に示すステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、カメラ制御部８０により、撮影者によってシャッターレリーズボタンの全押し（第２スイッチＳＷ２のオン）がされたかどうかの判断が行われ、第２スイッチＳＷ２がオンした場合には、ステップＳ１０７に進み、ステップＳ１０７、Ｓ１０９〜Ｓ１１１において、撮影処理が行なわれる。一方、第２スイッチＳＷ２がオンしていない場合には、ステップＳ１０８に進み、第１スイッチＳＷ１がオフとなっているか否かの判定が行われる。そして、第１スイッチＳＷ１がオフとなっている場合には、ステップＳ１０１に戻り、第１スイッチＳＷ１がオフとなっていない場合には、ステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１０７では撮影用の露出設定を行う。撮影用の露出設定に際しては、上述のステップＳ１０２と同様にして行なえばよい。あるいは、上述のステップＳ１０２において設定した露出条件をそのまま用いてもよい。

ステップＳ１０９では、制御部８０により、ステップＳ２０２（または、後述する図４のステップＳ３０３）において、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光を発光させたか否かの判定が行なわれる。ＡＦ補助光を発光させた場合には、ステップＳ１１０に進み、ＡＦ補助光を発光させなかった場合には、ステップＳ１１１に進む。

ステップＳ１１０では、フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう。フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう方法としては、特に限定されないが、ステップＳ２０３において設定した焦点検出用の露出条件（すなわち、ＡＦ補助光を発光させた場合における露出条件）、およびステップＳ１０７において設定した撮影用の露出条件との相違に基づいて、フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう方法が挙げられる。あるいは、フォーカスレンズ１２を微小駆動させながら、制御部８０のＡＦ処理部８０ｃにより、焦点評価値の演算を行い、得られた焦点評価値の演算結果に基づいて、フォーカスレンズ１２の位置を補正してもよい。なお、焦点検出処理を、ＡＦ補助光を発光させて行った場合には、焦点検出用の露出条件と撮影用の露出条件とが異なることが多くなり、これに伴い、合焦位置も異なることとなる。そのため、本実施形態では、ＡＦ補助光を発光させた場合には、被写体像の撮影に先立って、フォーカスレンズ１２の位置を補正することが望ましい。

ステップＳ１１１では、ステップＳ１０７により設定された露出条件、およびステップＳ２０８（または、後述する図４のステップＳ３０９）において決定されたフォーカスレンズ位置、あるいはステップＳ１１０において補正されたフォーカスレンズ位置にて、ＣＣＤ撮像素子３１により、被写体像の撮影が行なわれる。

一方、上述のステップＳ１０３において、カメラ１の撮影モードがマクロ撮影モード以外の他の撮影モード（たとえば、人物撮影モードや遠景撮影モード）に設定されている場合には、ステップＳ１０５に進み、「焦点検出処理Ｂ」が実行される。

図４に、ステップＳ１０５における「焦点検出処理Ｂ」のフローチャートを示す。図４に示す「焦点検出処理Ｂ」においては、まず、ステップＳ３０１において、上述の図３に示すステップＳ２０１と同様に、フォーカスレンズ１２を、フォーカスレンズ１２の駆動可能範囲のうち、最も至近側の位置に移動させる。

ステップＳ３０２では、制御部８０により、被写体の輝度値が所定値未満であるか否かの判断が行なわれる。具体的には、まず、ＣＣＤ撮像素子３１により被写体像に基づく画像信号の取得が行なわれ、取得された画像信号は、Ａ／Ｄ変換部４２でデジタル画像信号とされる。そして、ＡＥ処理部８０ａは、該デジタル画像信号に基づき、被写体の輝度値を算出し、制御部８０は、算出された被写体の輝度値が所定値未満であるか否かの判断を行ない、算出された輝度値が所定値未満である場合には、被写体の輝度が不十分であると判断し、ステップＳ３０３に進む。一方、算出された輝度値が所定値以上である場合には、ステップＳ３０４に進む。

ステップＳ３０３では、ステップＳ３０２において、被写体の輝度が不十分であると判断されたため、図３のステップＳ２０２と同様に、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光を開始する。

そして、ステップＳ３０４〜Ｓ３０７では、図３のステップＳ２０３〜Ｓ２０６と同様にして、焦点検出用の露出演算（ステップＳ３０４）、フォーカスレンズ１２の駆動およびＣＣＤ撮像素子３１による画像信号の取得（ステップＳ３０５）、制御部８０のＡＦ処理部８０ｃによる焦点評価値の演算（ステップＳ３０６）、ならびに、焦点検出動作を終了すべきか否かの判定（ステップＳ３０７）が行なわれる。なお、ステップＳ３０２において、被写体の輝度値が所定値以上であると判断され、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光が行われなかった場合には、ステップＳ３０４における焦点検出用の露出演算、およびステップＳ３０５〜Ｓ３０７の各動作は、ＡＦ補助光の発光を行わない状態で行なわれる。

次いで、ステップＳ３０８では、図３のステップＳ２０７と同様に、焦点検出動作を終了し、これに伴い、フォーカスレンズ１２の駆動を停止させ、また、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光を終了させる。なお、ステップＳ３０２において、被写体の輝度値が所定値以上であると判断され、ＡＦ補助光発光部６１によるＡＦ補助光の発光が行われなかった場合には、焦点検出動作の終了に際して、フォーカスレンズ１２の駆動の停止のみを行なう。

ステップＳ３０９では、図３のステップＳ２０８と同様に、焦点評価値のピークが得られるフォーカスレンズ１２の位置を求め、求めた位置にフォーカスレンズ１２を移動させる。そして、これにより、図４に示す「焦点検出処理Ｂ」を終了し、図２に示すステップＳ１０６に進む。

次いで、上記と同様にして、第２スイッチＳＷ２がオンしたか否かの判定（ステップＳ１０６）、撮影用の露出設定（ステップＳ１０７）、第１スイッチＳＷ１がオンしたか否かの判定（ステップＳ１０８）、ＡＦ補助光を発光させたか否かの判定（ステップＳ１０９）、フォーカスレンズ位置の補正（ステップＳ１１０）および被写体像の撮影（ステップＳ１１１）の各動作が実行される。

本実施形態のカメラ１は、以上のように動作する。

本実施形態においては、カメラ１の撮影モードがマクロ撮影モードに設定されている場合には、被写体の明るさに拘わらず、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光を行わせ、ＡＦ補助光を発光した状態で、焦点検出動作を行う。すなわち、マクロ撮影モードに設定されている場合には、必ずＡＦ補助光を発光させ、ＡＦ補助光を発光させた状態にて焦点検出動作を行う。そのため、本実施形態によれば、マクロ撮影モードに設定されている場合において、必ずＡＦ補助光を発光させることで、ＡＦ補助光により近接撮影の対象となる被写体が照明され、近接撮影の対象となる被写体の輝度値を上昇させることができる。また、その一方で、近接撮影の対象となる被写体以外の背景部分には、ＡＦ補助光が到達しない（あるいは、ＡＦ補助光の到達量が少ない）こととなるため、背景部分については、輝度値は変化しないままとすることができる。そして、その結果として、たとえば、近接撮影の対象となる被写体が、輝度値自体は低くないものの、低周波成分を多く含み、焦点評価値の変化量が小さくなる傾向にある場合であっても、マクロ撮影モードに設定されている場合には、必ずＡＦ補助光を発光させることで、近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値を、背景部分の焦点評価値と比較して、相対的に高くすることができ、これにより、近接撮影の対象となる被写体の焦点状態を良好に検出することができる。すなわち、本実施形態によれば、遠近競合の発生を有効に防止することができる。

また、本実施形態によれば、カメラ１の撮影モードがマクロ撮影モードに設定されている場合には、被写体の明るさに拘わらず、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光を行わせるため、マクロ撮影モードに設定されている場合に、ＡＦ補助光の発光を行うか否かの判断を行なうための処理を省略することができ、省力化を図ることも可能となる。

さらに、本実施形態においては、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光を行わせ、ＡＦ補助光を発光した状態で、焦点検出動作を行う際に、ＡＦ補助光を発光した状態で、焦点検出用の露出条件を設定する。そのため、本実施形態によれば、焦点検出時の露出を、ＡＦ補助光により照明される近接撮影の対象となる被写体に対しては、適正露出とし、背景部分に対しては、露出アンダーとすることができる。そして、これにより、近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値を、背景部分の焦点評価値と比較して、より高くすることができ、結果として、近接撮影の対象となる被写体の焦点状態をより良好に検出することができる。

なお、図５に、被写体距離と焦点評価値との関係の一例を示すグラフを示す。図５においては、ＣＣＤ撮像素子３１の有効画素範囲内に、近接撮影の対象となる被写体の存在する条件において、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光を行った状態で焦点評価値を算出した場合における、被写体距離と焦点評価値との関係を点線で示し、ＡＦ補助光発光部６１によりＡＦ補助光の発光を行わない状態で焦点評価値を算出した場合における、被写体距離と焦点評価値との関係を実線で示した。

図５からも確認できるように、ＡＦ補助光の発光を行わない状態（実線）では、近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値が、背景部分の焦点評価値に対して、極めて小さく、背景部分に焦点が合ってしまうこととなる。これに対して、ＡＦ補助光の発光を行うことで（点線）、近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値を、背景部分の焦点評価値に対して、相対的に高くすることができ、近接撮影の対象となる被写体に焦点が合うように制御することが可能となる。

《第２実施形態》
次いで、本発明の第２実施形態を説明する。本発明の第２実施形態は、図１に示す第１実施形態のカメラ１において、ＡＦ補助光発光部６１が、複数の異なる波長の光、すなわち、複数の異なる色の光を発光することができ、かつ、この複数の異なる波長の光を切り替えて発光できるような構成となっている以外は、第１実施形態と同様の構成となっている。

すなわち、第２実施形態に係るカメラ１においては、ＡＦ補助光発光部６１は、複数の異なる色の光を切り替えて発光することができるように、複数の単色光源を備えている。このような単色光源としては、ＣＣＤ撮像素子３１の撮像面の有効画素領域に配置されたカラーフィルタの透過分光特性（すなわち、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ））に対応するものとすることが好ましく、具体的には、赤色のＬＥＤ、緑色のＬＥＤ、および青色のＬＥＤなどが挙げられる。そして、第２実施形態では、焦点検出動作においてＡＦ補助光を発光させるための発光信号、および発光輝度の情報に加えて、発光する色の情報が、制御部８０からＡＦ補助光ドライバ６２に送られることにより、ＡＦ補助光ドライバ６２は、該発光する色の情報に基づいて、ＡＦ補助光発光部６１を発光させることで、発光する色を切り替えられるようになっている。

次いで、第２実施形態の動作について、説明する。図６は、第２実施形態に係るカメラ１の動作を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ４０１では、図２に示すステップＳ１０１と同様に、第１スイッチＳＷ１がオンされたかどうかを判断し、第１スイッチＳＷ１がオンした場合はステップＳ４０２へ進み、第１スイッチＳＷ１がオンしていない場合はステップＳ４０１で待機する。

ステップＳ４０２では、図２に示すステップＳ１０２と同様に、自動露出演算が行われ、自動露出演算の結果に基づき、ＣＣＤ撮像素子３１の電荷蓄積時間の調節、アナログ信号処理部４１の出力ゲインの設定および絞り２１による開口径の調節が行なわれる。

ステップＳ４０３では、制御部８０は、ステップＳ４０２においてＣＣＤ撮像素子３１により取得された画像信号のＲＧＢデータから、ＲＧＢ各色の輝度値の分布を求め、求めたＲＧＢ各色の輝度値の分布から、被写体像の色状態を判定し、被写体像の色状態に基づいて、ＡＦ補助光発光部６１により発光させるＡＦ補助光の色を選択する。

なお、ＲＧＢ各色の輝度値の分布を求める方法としては、たとえば、各画素のＲＧＢデータの輝度値の総和を求めることによりＲＧＢ各色の輝度値の分布を求める方法や、特定の閾値以上の輝度値を有する画素の数を、ＲＧＢ各色について求める方法などが挙げられる。また、ＡＦ補助光発光部６１に発光させる色の選択方法としては、特に限定されないが、たとえば、被写体像の色状態に基づいて、被写体像を構成する色のうち、最も少ない色をピークに持つ色を、ＡＦ補助光発光部６１に発光させる色として選択する方法が挙げられる。あるいは、被写体像のうち、背景に相当する部分について、ＲＧＢ各色の輝度値の分布を求め、背景に相当する部分を構成する色のうち、最も少ない色をピークに持つ色を、ＡＦ補助光発光部６１に発光させる色として選択する方法が挙げられる。

ステップＳ４０４では、図２に示すステップＳ１０３と同様に、カメラ１の撮影モードがマクロ撮影モードに設定されているか否かの判定が行なわれる。マクロ撮影モードに設定されている場合には、ステップＳ４０５に進み、上述した図３に示す「焦点検出処理Ａ」が実行される。一方、マクロ撮影モード以外の他の撮影モードに設定されている場合には、ステップＳ４０６に進み、上述した図４に示す「焦点検出処理Ｂ」が実行される。

ステップＳ４０５では、図３に示すフローチャートに従って、上述の第１実施形態と同様に「焦点検出処理Ａ」が実行される。ただし、第２実施形態においては、上述の第１実施形態と異なり、図３に示すステップＳ２０２において、制御部８０は、ＡＦ補助光発光部６１にＡＦ補助光を発光させる際に、ステップＳ４０３で選択された色の光を発光させる。さらに、第２実施形態においては、上述の第１実施形態と異なり、ステップＳ２０３の焦点検出用の露出設定において、制御部８０は、アナログ信号処理部４１のゲインを設定する際に、ステップＳ２０２においてＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に対応する画素の出力ゲインを、他の色に対応する画素の出力ゲインに対して、相対的に高めるように設定する。すなわち、画像信号を色に応じた重み付けを行なったものとする。たとえば、ステップＳ２０２においてＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の波長が、緑色（Ｇ）の画素の分光波長の帯域内のものである場合に、制御部８０は、アナログ信号処理部４１のゲインを設定する際に、緑色（Ｇ）の画素の出力ゲインを高くする処理、あるいは、赤色（Ｒ）および青色（Ｂ）の画素の出力ゲインを低くする処理、さらには、これらを組み合わせた処理のいずれかの処理を実行する。そして、ステップＳ２０５では、上述の第１実施形態と異なり、色に応じた重み付けのなされた画像信号に基づいて、焦点評価値の演算が行われることとなる。

また、ステップＳ４０６においても、図４に示すフローチャートに従って、上述の第１実施形態と同様に「焦点検出処理Ｂ」が実行される。ただし、上述のステップＳ４０５と同様に、図４に示すステップＳ３０３において、ＡＦ補助光発光部６１にＡＦ補助光を発光させる際に、ステップＳ４０３で選択された色を発光させる点、および図４に示すステップＳ３０４において、アナログ信号処理部４１のゲインを設定する際に、ＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に対応する画素の出力ゲインを、他の色に対応する画素の出力ゲインに対して、相対的に高めるように設定する点において、上述の第１実施形態と異なる。

そして、上述の第１実施形態のステップＳ１０６〜Ｓ１０９と同様に、第２スイッチＳＷ２がオンしたか否かの判定（ステップＳ４０７）、撮影用の露出設定（ステップＳ４０８）、第１スイッチＳＷ１がオンしたか否かの判定（ステップＳ４０９）、およびＡＦ補助光を発光させたか否かの判定（ステップＳ４１０）が行なわれる。

ステップＳ４１１では、フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう。フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう方法としては、特に限定されないが、たとえば、ＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に応じて、フォーカスレンズ１２の位置の補正を行なう方法が挙げられる。あるいは、フォーカスレンズ１２を微小駆動させながら、制御部８０のＡＦ処理部８０ｃにより、焦点評価値の演算を行い、得られた焦点評価値の演算結果に基づいて、フォーカスレンズ１２の位置を補正してもよい。なお、焦点検出処理を、ステップＳ４０３で選択された色の光をＡＦ補助光として発光させて行った場合には、ＣＣＤ撮像素子３１により受光する光の波長が、焦点検出時と撮影時とで異なることとなる。具体的には、ステップＳ４０３で選択された色の光をＡＦ補助光として発光すると、ＣＣＤ撮像素子３１により受光する光も、ＡＦ補助光として発光された色の光を多く含むものとなり、その結果として、ＣＣＤ撮像素子３１により受光する光の波長が、焦点検出時と撮影時とで異なることとなる。そして、これに伴い、合焦位置も異なることとなるため、第２実施形態においても、ＡＦ補助光を発光させた場合には、被写体像の撮影に先立って、フォーカスレンズ１２の位置を補正することが望ましい。

そして、ステップＳ４１２では、ステップＳ４０８により設定された露出条件、および図３のステップＳ２０８（または、図４のステップＳ３０９）において決定されたフォーカスレンズ位置、あるいはステップＳ４１１において補正されたフォーカスレンズ位置にて、ＣＣＤ撮像素子３１により、被写体像の撮影が行なわれる。

第２実施形態によれば、第１実施形態における効果に加えて、次の効果を奏する。すなわち、第２実施形態によれば、ＣＣＤ撮像素子３１により取得された画像信号のＲＧＢデータから、ＲＧＢ各色の輝度値の分布を求め、求めたＲＧＢ各色の輝度値の分布から、被写体像の色状態を判定して、被写体像の色状態に基づいて、ＡＦ補助光発光部６１により発光させるＡＦ補助光の色を選択する。そのため、第２実施形態によれば、近接撮影の対象となる被写体が、低周波成分を多く含み、焦点評価値の変化量が小さくなる傾向にあり、かつ、近接撮影の対象となる被写体と背景部分とが同系色、同程度の輝度である条件においても、近接撮影の対象となる被写体を、近接撮影の対象となる被写体および背景部分の色と異なる色のＡＦ補助光で照明することで、近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値を、背景部分の焦点評価値と比較して、相対的に高くすることができ、これにより、近接撮影の対象となる被写体の焦点状態を良好に検出することができる。

さらに、第２実施形態においては、アナログ信号処理部４１のゲインを設定する際に、ＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に対応する画素の出力ゲインを、他の色に対応する画素の出力ゲインに対して、相対的に高めるように設定する。そのため、第２実施形態によれば、ＡＦ補助光により照明された近接撮影の対象となる被写体の焦点評価値を、背景部分の焦点評価値に対して、より高いものとすることができ、結果として、近接撮影の対象となる被写体の焦点状態をより良好に検出することができる。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

たとえば、上述の第１実施形態および第２実施形態では、画像信号の出力ゲインの調整を、アナログ信号処理部４１で行なうような例を示したが、画像信号の出力ゲインの調整をデジタル信号処理部４３で行なうような構成としてもよい。

また、上述の第２実施形態においては、ステップＳ２０３の焦点検出用の露出設定において、ＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に対応する画素の出力ゲインを、他の色に対応する画素の出力ゲインに対して、相対的に高めるように設定し、ステップＳ２０５において、色に応じた重み付けのなされた画像信号に基づいて、焦点評価値を演算する例を示したが、ＡＦ補助光発光部６１により発光されたＡＦ補助光の色に対応する画素の画像信号のみを用いて、焦点評価値を演算する構成としてもよい。

また、上述の第１実施形態および第２実施形態では、ＣＣＤ撮像素子３１の撮像面の有効画素領域に、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）に対応するカラーフィルタを配置する例を示したが、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）およびイエロー（Ｙ）に対応する補色系のカラーフィルタを用いてもよい。この場合において、特に第２実施形態では、ＡＦ補助光発光部６１を、補色系のカラーフィルタに対応する色を発光できるような構成とすることが望ましい。

１…デジタルカメラ
１０…レンズ系
２１…絞り
２２…絞りドライバ
３１…ＣＣＤ撮像素子
３２…ＣＣＤドライバ
４１…アナログ信号処理回路
４２…Ａ／Ｄ変換部
４３…デジタル信号処理回路
５１…レンズ駆動モータ
５２…レンズ駆動モータドライバ
６１…ＡＦ補助光発光部
６２…ＡＦ補助光ドライバ
７０…操作部
８０…制御部

Claims (9)

1. 光学系による像を撮像して画像信号を出力する撮像手段と、
   前記光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段と、
   前記撮像手段により得られた画像信号に基づく焦点評価値を、前記焦点状態に対応付けて検出する検出手段と、
   被写体を照明する照明手段と、
   近接撮影可能な撮影モードに設定する設定手段と、
   前記近接撮影可能な撮影モードが設定されている場合に、前記被写体の明るさに拘わらず、前記照明手段を照明させて、前記検出手段による検出を行わせる制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置において、
   前記画像信号の出力レベルを調整する出力調整手段をさらに備え、
   前記出力調整手段は、前記検出手段による検出時における前記画像信号の出力レベルを、前記照明手段によって照明された前記被写体の明るさに応じて調整することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置において、
   前記出力調整手段は、前記照明手段により照明された被写体に対応する画像信号の出力レベルが、前記被写体の背景に対応する画像信号の出力レベルに対して相対的に高くなるように、前記撮像手段の露出制御値を決定することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記撮像手段により撮像を行なう際に、前記照明手段を照明させて前記検出手段により検出を行った際の露出制御値と、前記撮像手段により撮像を行う際の露出制御値との相違に基づいて、前記光学系の焦点調節状態の補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４までの何れか１項に記載の撮像装置において、
   前記照明手段は、波長の異なる複数の光を選択的に発光可能となっていることを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記照明手段は、前記光学系による画像信号の色の情報に基づいて、発光する光を選択することを特徴とする撮像装置。
7. 請求項５または６に記載の撮像装置において、
   前記制御手段は、前記撮像手段により撮像を行なう際に、前記照明手段により選択された光に応じて、前記光学系の焦点調節状態の補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
8. 光学系の焦点状態を調節する焦点調節手段と、
   前記光学系による像に基づく画像信号を取得し、前記画像信号に基づく焦点評価値を、前記焦点状態に対応付けて検出する検出手段と、
   被写体を照明する照明手段と、
   前記被写体の明るさに拘わらず、前記照明手段を照明させて、前記検出手段による検出を行わせる制御手段と、を備えることを特徴とする焦点検出装置。
9. 請求項８に記載の焦点検出装置において、
   前記画像信号の出力レベルを調整する出力調整手段をさらに備え、
   前記出力調整手段は、前記検出手段による検出時における前記画像信号の出力レベルを、前記照明手段によって照明された前記被写体の明るさに応じて、調整することを特徴とする焦点検出装置。

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