JP2011175119A - 撮像装置及び自動焦点調節方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低輝度被写体と点光源被写体の双方に対して、高速かつ偽合焦を少なくすることが可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供する。
【解決手段】撮影レンズ１を介して被写体像を撮像し、画像データを生成する撮像素子３と、画像データに基づいて、撮影レンズ１の位置ごとに、被写体像のコントラストに相当するコントラスト値Ｌ１を検出するＡＦ評価値算出回路９と、画像データに基づいて、撮影レンズ１の位置ごとに、被写体像の被写体輝度に相当する輝度評価値Ｌ２を検出するＡＥ評価値算出回路７と、コントラスト値Ｌ１を、対応する撮影レンズ１の位置における輝度評価値Ｌ２に応じて補正し、補正コントラスト値Ｌ３を算出し、この補正コントラスト値Ｌ３に基づいて、撮影レンズ１の合焦位置を検出する制御部１１を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、撮像装置及び自動焦点調節方法に関し、詳しくは、夜景撮影時における点光源のような被写体に対しても正確に合焦検出可能な撮像装置及び自動焦点調節方法に関する。

撮像装置に備えられた撮影レンズの自動焦点検出の方式として、従来よりコントラストＡＦ方式が使用されている。このコントラストＡＦは、撮影レンズによって形成された被写体像のコントラスト値を算出し、このコントラスト値がピーク値となるように撮影レンズの位置を制御する方式である。

図６を用いて従来のコントラストＡＦの動作を説明する。図６（ａ）は、撮影レンズのレンズ位置に対するＡＦ評価値Ｌ１とＡＥ評価値Ｌ２の変化を示している。ここで、ＡＦ評価値Ｌ１はコントラスト値の積算値であり、またＡＥ評価値Ｌ２は被写体輝度に関わる値である。撮影レンズが無限遠と至近端の間で移動すると、ＡＦ評価値は、図６（ａ）に示すように合焦位置Ｐ１において極大となる。そこで、コントラストＡＦによる合焦制御では、ＡＦ評価値Ｌ１がピーク値となるように、撮影レンズを制御する。なお、撮影レンズのレンズ位置が変化しても、通常は、被写体輝度に関連するＡＥ評価値Ｌ２は大きく変化しない。

コントラストＡＦによる制御は、図６（ｂ）に示すフローチャートにおいて、まず、方向判断を行う（Ｓ１０１）。ここでは、撮像素子からの画像データに基づいて、コントラスト値を求め、続いて、撮影レンズを所定量だけ予め決められた方向に移動した状態で再びコントラスト値を求め、この２つのコントラスト値の大小を比較し、コントラスト値が大きくなる方向を、撮影レンズの移動方向として決定する（図６（ａ）において、（１）の動きを参照）。

方向判断を行うと、続いて、コントラスト値のピーク位置検出を行う（Ｓ１０３）。ここでは、撮影レンズを移動させるたびに、コントラスト値を比較し、コントラスト値のピークを通り過ぎたかを判定する。すなわち、今回のコントラスト値が前回のコントラスト値よりも小さくなったときに、コントラスト値のピークを通りすぎたことから、このときピーク位置を補間法等により検出する（図６（ａ）において、（２）の動きを参照）。

ピーク位置を検出すると、この検出されたピーク位置にレンズを移動する（Ｓ１０５）。ここでは、ステップＳ１０３において補間法等により算出したピーク位置に撮影レンズを戻す。これによって、撮影レンズを合焦位置に到達させることができる（図６（ａ）において、（３）の動きを参照）。

このように、コントラストＡＦによって撮影レンズを合焦点に駆動することができる。しかし、この従来のコントラストＡＦによって合焦検出を行うと、被写体が点光源の場合には、偽合焦点にピントが合ってしまうおそれがある。この点光源の場合の偽合焦について、図７を用いて説明する。

点光源の被写体を撮影レンズによって像を形成させた場合、合焦位置Ｐ１においては、図７（ｂ）に示すように、点光源は極小となり、この時のＡＦ評価値Ｌ１も極小値となる。撮影レンズを合焦位置Ｐ１から移動させていくと、撮影レンズによって形成された像はぼやけて次第に大きくなり、ＡＦ評価値Ｌ１も大きくなる。極大位置Ｐ２において、図７（ｃ）に示すような像となり、ＡＦ評価値Ｌ１は極大値をとる。この極大位置Ｐ２から更に移動させ、ＡＦ評価値Ｌ１の裾野（位置Ｐ３付近）では、撮影レンズによって形成された像は図７（ｄ）に示すようにますますぼやけ、またＡＦ評価値Ｌ１は小さな値となる。

このような点光源の場合には、ＡＦ評価値Ｌ１のピークとなる極大位置Ｐ２を撮影レンズの合焦位置と誤って判定してしまうおそれがある。そこで、このような不具合を解消するために、特許文献１においては、次のような解決策を提案している。
（１）ＡＦ時の被写体輝度（＝Ｂｖ）に応じて、合焦位置をＡＥ評価値の極小位置と極大位置のいずれかから選択する。
（２）ＡＥ評価値の極小値とＡＦ評価値の極大位置の間の距離を算出し、その距離に応じて極小または極大のいずれかを合焦位置として決定する。

上述の（１）の解決策は、点光源の際には、合焦位置Ｐ１において、ＡＥ評価値Ｌ２は極小値をとることから、点光源が現われる夜景等か否かを、被写体輝度（＝Ｂｖ）によって判定し、被写体輝度が低い場合にはＡＥ評価値の極小位置を合焦点としている。また、上述の解決策（２）は、点光源の場合には、合焦位置Ｐ１と極大位置Ｐ２の間の距離は、所定距離の範囲内にあることから、距離に応じて、極大か極小のいずれかを合焦位置としている。

特開２００５−３４５８７７号公報

上述の特許文献１における提案では、低輝度被写体と点光源被写体の双方に対して、高速かつ偽合焦を少なくすることが十分ではない。すなわち、解決策（１）では、被写体輝度（＝Ｂｖ）によってＡＥ評価値の極小点となるレンズ位置を合焦位置としている。このため、点光源ではない低輝度被写体に対しては、逆に合焦精度が悪化するという不具合がある。また、解決策（２）では、ＡＥ評価値の極小位置とＡＦ評価値の極大位置の両方の位置を検出する必要があり、条件によってはレンズ駆動量が増大し、ＡＦ速度と合焦までの見栄えが悪化するという不具合がある。

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、低輝度被写体と点光源被写体の双方に対して、高速かつ偽合焦を少なくすることが可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため第１の発明に係わる撮像装置は、撮影レンズを介して被写体像を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、上記画像データに基づいて、上記撮影レンズの位置ごとに、上記被写体像のコントラストに相当するコントラスト値を検出するコントラスト検出手段と、上記画像データに基づいて、上記撮影レンズの位置ごとに、上記被写体像の被写体輝度に相当する輝度評価値を検出する被写体輝度検出手段と、上記コントラスト値を、対応する上記撮影レンズの位置における上記輝度評価値に応じて補正し、補正コントラスト値を算出する補正手段と、上記補正手段により補正された上記補正コントラスト値に基づいて、上記撮影レンズの合焦位置を検出する合焦検出手段と、を有する。

第２の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記補正手段は、上記輝度評価値に対する比率を補正係数として算出し、上記補正係数を用いて上記コントラスト値を補正する。
第３の発明に係わる撮像装置は、上記第２の発明において、上記補正手段は、上記補正係数を上記コントラスト値に応じて調整する。
第４の発明に係わる撮像装置は、上記第３の発明において、上記補正手段は、上記コントラスト値を所定の閾値と比較し、上記補正係数を調整するか否かを判断するとともに、上記撮像手段の感度に応じて上記閾値を変更する。

第５の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記補正手段は、上記被写体像の被写体輝度に応じて、上記補正係数を調整するか否かを判断する。
第６の発明に係わる撮像装置は、上記第１の発明において、上記補正手段は、上記被写体像に顔の部分が含まれるか否かに応じて、上記補正係数を調整するか否かを判断する。

第７の発明に係わる自動焦点調節方法は、レンズを介して画像を撮像して画像データを生成し、上記画像データに基づいて、上記レンズの位置ごとに、上記画像のコントラストに相当するコントラスト値を検出し、上記画像データに基づいて、上記レンズの位置ごとに、上記画像の輝度に相当する輝度評価値を検出し、上記コントラスト値を、対応する上記レンズの位置における上記輝度評価値に応じて補正して補正コントラスト値を算出し、上記補正コントラスト値に基づいて、上記レンズの合焦位置を検出する。

本発明によれば、低輝度被写体と点光源被写体の双方に対して、高速かつ偽合焦を少なくすることが可能な撮像装置及び自動焦点調節方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係わるカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係わるカメラの動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わるカメラのＡＦ評価値補正処理の動作を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係わるカメラにおいて、点光源の場合のコントラストカーブを示しており、（ａ）はＡＦ評価値の補正がない場合のコントラストカーブを示すグラフであり、（ｂ）はＡＦ評価値の補正がある場合のコントラストカーブを示すグラフである。 本発明の一実施形態に係わるカメラにおいて、低コントラスト時の偽合焦防止を説明する図であって、（ａ）はＡＦ評価値補正前のコントラストカーブを示し、（ｂ）はＡＦ評価値補正後のコントラストカーブを示し（ｃ）はＡＦ評価値補正後であって、かつ裾野における偽合焦も補正するようにしたコントラストカーブを示すグラフである。 従来のコントラストＡＦの動作を説明する図であって、（ａ）はコントラストカーブを示し、（ｂ）はコントラストＡＦの動作を示すフローチャートである。 従来のコントラストＡＦの動作を説明する図であって、（ａ）は点光源の場合のコントラストカーブを示し、（ｂ）〜（ｄ）は撮影レンズの位置に応じた点光源の像を示す。

以下、本発明を適用したカメラを用いて好ましい実施形態について説明する。本発明の一実施形態に係わるカメラは、デジタルカメラであり、概略、撮像素子３を有し、この撮像素子３によって被写体像を画像データに変換し、この変換された画像データに基づいて、被写体像を表示部（不図示）にライブビュー表示する。撮影時には、撮影者はライブビュー表示を観察し、構図やシャッタチャンスを決定する。操作部２１中のレリーズ釦の半押しがなされると、コントラストＡＦによって撮影レンズ１の自動焦点調節を行い、さらにレリーズ釦の全押しがなされると撮影を行う。撮影時に得られた画像データを画像処理回路１９によって画像処理し、画像処理した画像データをメモリ１７に記録する。

図１は、本実施形態に係わるカメラの主として電気的構成を示すブロック図である。このカメラの撮影レンズ１の光軸上に、撮像素子３が配置されている。撮像素子３の出力は撮像信号処理回路５に接続され、撮像信号処理回路５の出力は、ＡＥ評価値算出回路７、ＡＦ評価値算出回路９、および制御部１１に接続されている。また、制御部１１には、モータドライブ回路１５、メモリ１７、画像処理回路１９、および操作部２１が接続されている。モータドライブ回路１５には、レンズ駆動モータ１３が接続されており、レンズ駆動モータ１３は撮影レンズ１の位置を変化させる。

撮影レンズ１は、被写体光束を撮像素子３に集光させ、被写体像を結像させるための光学系である。この撮影レンズ１は、制御部１１からの指示に応じて動作するモータドライブ回路１５によって駆動されるレンズ駆動モータ１３により光軸方向に移動され、焦点状態が変化する。

撮像手段としての機能を有する撮像素子３は、前面に配置されたベイヤ―配列のカラーフィルタと、このカラーフィルタに対応して配列されたフォトダイオード等の光電変換素子から構成される。各カラーフィルタとこれに対応する各光電変換素子によって各画素が、また画素群によって撮像領域が構成される。撮像素子３は、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等であり、撮影レンズ１により集光された光を各画素で受光し光電流に変換し、この光電流をコンデンサ（フローティングディフュージョン）で蓄積し、アナログ電圧信号（画像信号）として撮像信号処理回路５に出力する。

撮像信号処理回路５は、撮像素子３から出力される画像信号を増幅し、アナログデジタル（ＡＤ）変換等の信号処理を行う。この撮像信号処理回路５に接続されたＡＥ評価値算出回路７は、被写体輝度検出手段として機能し、撮像信号処理回路５から出力される画像データに基づいて、ＡＥ評価値（輝度評価値）を算出する。このＡＥ評価値は、コントラストＡＦによる焦点検出のための検出領域と略同じ領域の画像データに基づいて、輝度値の積算値または平均値等である。

ＡＦ評価値算出回路９は、コントラスト検出手段として機能し、予め定められている焦点検出のための検出領域の画像データを入力し、この領域の画像のコントラストに相当する値を算出する。コントラストの算出にあたっては、画像データの高周波成分を抽出すればよいことから、デジタルハイパスフィルタ等を用いて算出する。なお、ＡＥ評価値算出回路７およびＡＦ評価値算出回路９は、本実施形態に示すようなハードウエア回路以外にも、制御部１１によってソフトウエアによって同等の機能を実行するようにしても勿論かまわない。

制御部１１は、ＣＰＵ等を含むＡＳＩＣで構成され、不揮発性の記憶部に記憶されたプログラムに従って、カメラ全体の各種シーケンスを統括的に制御する。また、制御部１１は、ＡＥ評価値算出回路７およびＡＦ評価値算出回路９等から情報を入力し、モータドライブ回路１５、レンズ駆動モータ１３を制御することにより、撮影レンズ１の合焦制御を行う。このとき、ＡＥ評価値を用いてＡＦ評価値を補正した補正コントラスト値を算出する補正手段として機能し、また、補正コントラスト値に基づいて撮影レンズ１の合焦位置を検出する合焦検出手段としても機能する。また、制御部１１は、画像データに基づいて算出した被写体輝度や設定ＩＳＯ感度等に基づいて、適正露光となる露出制御値（シャッタ速度や絞り等）を算出し、この算出された露出制御値に基づいて露出制御を行う。

制御部１１に接続された操作部２１は、電源釦、レリーズ釦、各種入力キー等の操作部材である。ユーザが操作部２１のいずれかの操作部材を操作すると、制御部１１は、ユーザの操作に応じた各種シーケンスを実行する。操作部２１の内のレリーズ釦は、１ｓｔレリーズスイッチと２ｎｄレリーズスイッチの２段スイッチを有している。レリーズ釦が半押しされると１ｓｔレリーズスイッチがオンとなり、半押しから更に押し込まれ全押しされると２ｎｄレリーズスイッチがオンとなる。１ｓｔレリーズスイッチがオンとなると、制御部１１は、ＡＥ処理やＡＦ処理等撮影準備シーケンスを実行する。また２ｎｄレリーズスイッチがオンとなると、制御部１１は、撮影シーケンスを実行し、撮影を行う。

制御部１１に接続された画像処理回路１９は、撮像信号処理回路によって出力された画像データに対して、ホワイトバランス補正処理、同時化処理、色変換処理等の画像処理を行う。また、画像処理回路１９は、画像データに基づいて、画面中に人物の顔の部分が存在するか否かの顔検出を行う。さらに、画像処理回路１９は、メモリ１７に記録する際に画像圧縮を行い、メモリ１７から読み出した圧縮された画像データの伸張を行う。

制御部１１に接続されたメモリ１７は、例えば、カメラ本体に着脱自在に記憶媒体であり、画像処理回路１９において圧縮された画像データおよびその付随データが記録される。なお、画像データ等を記録するための記録媒体として、カメラ本体に着脱可能な外部メモリに限らず、カメラ本体に内蔵のハードディスク等の記録媒体であってもかまわない。

次に、本実施形態における動作を説明するが、まず、本実施形態におけるコントラストＡＦによる自動焦点制御について図４を用いて説明する。図４（ａ）は、前述の図７（ａ）と同様、点光源が被写体の場合におけるコントラストカーブを示している。ＡＦ評価値Ｌ１は、本実施形態における補正処理を行う前のカーブを描いており、真の合焦位置Ｐ１では、ＡＦ評価値Ｌ１は極小値となっており、極大位置Ｐ２においてＡＦ評価値Ｌ１は極大値となっている。

本実施形態においては、ＡＦ評価位置Ｌ１に対してＡＥ評価値Ｌ２を用いて補正することにより、図４（ｂ）に示すような補正を施したＡＦ評価値Ｌ３を算出する。このＡＦ評価値Ｌ３は、真の合焦位置Ｐ１においてピーク値となる。そこで、このＡＦ評価値Ｌ３がピーク値となるように、撮影レンズ１の合焦駆動を行う。

次に、本実施形態における動作を図２および図３に示すフローチャートを用いて説明する。図２に示すフローチャートは、カメラ制御のフローの内、レリーズ釦の半押しがなされた際に行うコントラストＡＦによる自動焦点調節の動作を抽出して示している。自動焦点調節の動作以外は通常のカメラ制御であることから、図２に示すフローでは省略してある。

カメラ制御のフローにおいて、まず、１ｓｔレリーズ押下げがなされたか否かの判定を行う（Ｓ１）。レリーズ釦の半押しがなされると、１ｓｔレリーズスイッチがオンとなることから、このステップでは、１ｓｔレリーズスイッチのオンオフ状態に基づいて判定する。この判定の結果、１ｓｔレリーズ押下げではなかった場合には、１ｓｔレリーズ押下げがあるまで待機状態となる。

ステップＳ１における判定の結果、１ｓｔレリーズ押下げであった場合には、次に、レンズスキャン駆動を開始する（Ｓ３）。ここでは、制御部１１はモータドライブ回路１５に対してレンズ駆動モータ１３を所定の方向（至近端側または無限遠側）に駆動するように指示する。

レンズスキャン駆動を開始すると、次に、ＡＥ評価値の取得を行う（Ｓ５）。ここでは、撮像素子３から出力される画像信号に基づく画像データを用いて、ＡＥ評価値算出回路７がＡＥ評価値を算出する。続いて、ＡＦ評価値の取得を行う（Ｓ７）。ここでは、画像データを用いて、ＡＦ評価値算出回路９がＡＦ評価値を算出する。ＡＥ評価値とＡＦ評価値は、撮影レンズ１が同一の位置にあるところで取得した画像データを用いて算出する。

ＡＥ評価値とＡＦ評価値を取得すると、次に、これらの評価値を用いて、ＡＦ評価値補正処理を行う（Ｓ９）。ここでは、ＡＥ評価値を用いて、図４（ｂ）を用いて説明したような補正ＡＦ評価値を算出する。すなわち、真の合焦位置Ｐ１において、極小値とならず、極大値となるようにＡＦ評価値に対して補正処理を行う。このＡＦ評価値補正処理の詳しい処理については、図３に示すフローチャートを用いて後述する。

ＡＦ評価値補正処理を行うと、次に、方向判断が完了したか否かの判定を行う（Ｓ１１）。ここでは、撮影レンズ１の駆動方向の判断を行う。前述したように、コントラストＡＦではコントラスト値（ＡＦ評価値）が大きくなる方向に撮影レンズ１を駆動するが、このステップでは、ＡＦ評価値が大きくなる駆動方向の判断が完了したか否かの判定を行う。

ステップＳ１１における判定の結果、方向判断が完了していなかった場合には、方向判断処理を行う（Ｓ１３）。ここでは、撮影レンズ１を所定の方向に移動させた際に、前回と今回の補正ＡＦ評価値を比較し、補正ＡＦ評価値が大きくなっていれば、その方向を駆動方向と決定する。一方、補正ＡＦ評価値が小さくなっていれば、前回と逆方向に撮影レンズ１を移動させ、補正ＡＦ評価値が大きくなっているか否かに応じて駆動方向を決定する。

ステップＳ１１における判定の結果、方向判断が完了していれば、次に、ピーク検出処理を行う（Ｓ１５）。ここでは、ステップＳ１３において決定した撮影レンズ１の移動方向に向けて撮影レンズ１を移動させながら、ステップＳ９において求めた補正ＡＦ評価値のピークを検出する。ピークは、補正ＡＦ評価値が増加から減少に切り換わることを検出することにより探すことができる。

ステップＳ１３における方向判断処理またはステップＳ１５におけるピーク検出処理を行うと、次に、ピーク検出完了か否かを判定する（Ｓ１７）。ここでは、ステップＳ１５におけるピーク検出処理によって、補正ＡＦ評価値がピークを検出したかの結果に基づいて判定する。

ステップＳ１７における判定の結果、ピークを検出していなかった場合には、ステップＳ５に戻り、撮影レンズ１を移動させ補正ＡＦ評価値を用いてピークを検出するまで、このループを繰り返す。一方、ステップＳ１７における判定の結果、ピークを検出した場合には、次に、ピーク位置にレンズを移動させる（Ｓ１９）。ここでは、補正ＡＦ評価値がピークを越える前の撮影レンズ１の位置と、ピークを越えたときの撮影レンズ１の位置に基づいて補間法等によって、ピーク位置を求め、その位置に撮影レンズ１を移動させる。合焦位置に撮影レンズ１を移動させると、このフローを終了する。

次に、ステップＳ９におけるＡＦ評価値補正処理のフローについて、図３に示すフローチャートを用いて説明する。ＡＦ評価値補正処理のフローに入ると、まず、測定Ｂｖが基準Ｂｖよりも大きいか否かの判定を行う（Ｓ３１）。夜景のように周囲が暗い場合に、点光源の被写体が存在すると、前述したように撮影レンズ１が偽合焦の位置に駆動されてしまうおそれがあることから、このステップでは、周囲が予め決められた明るさよりも明るいか否かを判定する。

ステップＳ３１における判定にあたって、測定ＢｖはＡＥ評価値算出回路７から出力されるＡＥ評価値を用いてもよいが、本実施形態においては、画面全体の明るさから判定できるようにするために、露出制御のために使用する被写体輝度値（＝Ｂｖ）を用いて判定する。この露出制御用被写体輝度は、撮像信号処理回路５から出力される画像データを用いて、算出する。また、基準Ｂｖは、点光源の被写体に対して偽合焦となってしまう程度の周囲の明るさに応じて適宜設定しておけばよい。

ステップＳ３１における判定の結果、測定Ｂｖが基準Ｂｖよりも大きくなかった場合、すなわち、予め決められた基準Ｂｖよりも暗かった場合には、次に、顔が検出されているか否かの判定を行う（Ｓ３３）。被写体の中に人物の顔が含まれている場合、一般的には顔を主要被写体と捉えるため、ここでは、画像処理回路１９によって顔検出されたか否かに基づいて判定する。なお、被写体の中に点光源が含まれていない、もしくは他に優先する被写体が識別できればよいことから、顔に限定せず、顔以外の被写体も含めて判定するようにしてもよい。

ステップＳ３３における判定の結果、顔が検出されていなかった場合には、次に、設定ＩＳＯが基準ＩＳＯよりも高いか否かの判定を行う（Ｓ３５）。ここで、ＩＳＯは撮像素子の感度を表わしており、数字が大きいほど感度が高い。ＩＳＯ感度が高い場合には、ＡＦ評価値のレベルが高くなる。そこで、ステップＳ３５〜Ｓ３９において設定ＩＳＯ感度に応じて、ＡＦ評価値の補正処理を変えている。このステップでは、撮影者によって手動設定されたＩＳＯ感度、または被写体輝度に応じて自動設定されたＩＳＯ感度が、予め決められた基準ＩＳＯ感度と比較して判定する。

ステップＳ３５における判定の結果、設定ＩＳＯが基準ＩＳＯよりも高かった場合には、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈとして基準Ｔｈ１を設定する（Ｓ３７）。一方、判定の結果、設定ＩＳＯが基準ＩＳＯよりも低かった場合には、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈとして基準Ｔｈ２を設定する（Ｓ３９）。ここで設定されたＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈは、次のステップＳ４１における判定の際に使用する。

ステップＳ３７およびＳ３９においてＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈを設定すると、次に、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより大きいか否かの判定を行う（Ｓ４１）。ここで、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇは、補正前のＡＦ評価値であって、ＡＦ評価値算出回路９から出力された値である。

ステップＳ４１における判定の結果、補正前ＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより大きい場合には、ｎとして強調係数１を設定する（Ｓ４３）。ここで、ｎはＡＦ評価値補正を行う際の強弱係数である。一方、判定の結果、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈより小さい場合には、強弱係数ｎとして強調係数２を設定する（Ｓ４５）。なお、強調係数１＞強調係数２の関係がある。

また、ステップＳ３１における判定の結果、測定Ｂｖが基準Ｂｖよりも大きかった場合には、またはステップＳ３３における判定の結果、顔が検出された場合には、強弱係数ｎとして１を設定する（Ｓ４７）。この強弱係数は、後述するステップＳ４９における式（１）におけるべき乗であり、ｎ＝１の場合にはＡＥ評価値に応じた比率そのものとなる。ｎ＝１とすることにより、ＡＥ評価値に応じた補正係数とすることにより、ＡＦ評価値を算出するにあたって、輝度のゆらぎの影響を除去できる。なお、点光源の被写体ではないと判定された場合であることから、ｎ＝０と設定することにより、補正係数を１とし、補正後のＡＦ評価値を、補正前のＡＦ評価値と同じ値としてもよい。

ステップＳ４３〜Ｓ４７において、強弱係数ｎを設定すると、次に、下記式（１）より補正後ＡＦ評価値ＡＦｖａｌを求める（Ｓ４９）。
ＡＦｖａｌ＝（ＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）^ｎ＊ＡＦｖａｌＯｒｇ ・・・（１）

ここで、ＡＥｖａｌＳｔｄは基準ＡＥ評価値であり、ＡＥ評価値ＡＥｖａｌが取り得る値の範囲よりも大きな値を予め設定しておく。また、ＡＥ評価値ＡＥｖａｌは、ＡＥ評価値算出回路７によって算出されたＡＥ評価値である。このＡＥ評価値は、前述したように、コントラストＡＦによる焦点検出のための検出領域と略同じ領域の画像データに基づいて算出された被写体輝度に相当する値である。また、ＡＦｖａｌＯｒｇは、ステップＳ４１において前述したように、補正前ＡＦ評価値である。なお、＊は乗算を示す。この（１）式によって補正したＡＦ評価値ＡＦｖａｌを演算すると、元のフローに戻る。

上述の（１）式において、補正後ＡＦ評価値ＡＦｖａｌを算出するが、この（１）式中の（ＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）、すなわち、基準ＡＥ評価値／ＡＥ評価値は、ＡＥ評価値の減少に応じて値が増加する（ただし、基準ＡＥ評価値＞ＡＥ評価値）。つまり、図４（ａ）に示すように、ＡＥ評価値Ｌ２は、合焦位置Ｐ１において極小値となることから、固定値である基準ＡＥ評価値をＡＥ評価値Ｌ２で除算した値（すなわちＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）は、ＡＥ評価値Ｌ２の極小値（＝ＡＦ評価値Ｌ１の極小値）において最大となる。したがって、（１）式中の基準ＡＥ評価値／ＡＥ評価値（＝ＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）を補正前ＡＦ評価値Ｌ１に乗ずることにより、図４（ａ）に示すようにＭ字形状になっているコントラストカーブを、図４（ｂ）に示すように、凸状に補正することができる。

また、確実に補正を行うために、基準ＡＥ評価値／ＡＥ評価値をべき乗することによって、輝度低下に対してより大きな補正効果を得るようにしている。ただし、べき乗の補正は、輝度変化に対して敏感であるため、補正前ＡＦ評価値の大小に関わらず一律に補正を施すと、元々変化の小さいコントラストカーブの裾野が荒れてしまう。このことを、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は、補正前のＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇ（Ｌ１）を示しており、位置Ｐ４において、ＡＥ評価値ＡＥｖａｌ（Ｌ２）にノイズによる変動が有るとする。このような補正前のＡＦ評価値Ｌ１に対して、大小に関わらず一律に補正を施すと、言い換えると、（１）式において、べき乗ｎの値を補正前のＡＦ評価値に関わりなく一律の値とすると、図５（ｂ）に示すように、位置Ｐ４に極大値が現われる。このようなＡＦ評価値に極大値が現われると、コントラストＡＦでは、位置Ｐ４を誤って合焦位置とするおそれがあり、偽合焦となってしまう。

そこで、本実施形態においては、ステップＳ４１において、補正前のＡＦ評価値ＡＦｖａｌＯｒｇが、ＡＦ評価値閾値ＡＦｖａｌＴｈ（図５（ａ）（ｃ）参照）より大きいか否かに応じて、べき乗ｎの値を変えている。すなわち、ＡＦ評価値がＡＦ評価値閾値よりも大きい場合には、べき乗ｎは強調係数１となり大きな補正係数でＡＦ評価値を補正する。一方、ＡＦ評価値がＡＦ評価値閾値より小さい場合には、べき乗ｎは強調係数２となり小さな補正係数でＡＦ評価値を補正する。この補正の結果、図５（ｃ）に示すように、補正後のＡＦ評価値Ｌ３は、合焦位置Ｐ１で凸状になり、また、位置Ｐ４付近において凸状となることが無くなる。

以上説明したように、本実施形態においては、コントラスト検出手段（ＡＦ評価値算出回路９）によって算出されたコントラスト値（ＡＦｖａｌＯｒｇ）を、対応する撮影レンズ１の位置における輝度評価値（ＡＥ評価値ＡＥｖａｌ）に応じて補正することにより、補正コントラスト値（ＡＦｖａｌ）を算出し、この補正コントラスト値に基づいて撮影レンズ１の合焦位置を検出するようにしている。このため、低輝度被写体と点光源被写体の双方に対して、高速かつ偽合焦を少なくすることが可能となる。すなわち、点光源の被写体に対して、コントラストカーブが図４（ａ）に示すようなＭ字状になっても、補正することにより、図４（ｂ）に示すような凸状のコントラストカーブになることから、偽合焦を少なくすることができる。特許文献１に記載の焦点検出装置においては、極大位置と極小位置の両方を検出しなければ、最終的な合焦位置を判定することができない。これに対して、本実施形態においては、コントラスト値を補正しながら、ピークのみを検出すればよく、極小値の検出を必要としない。

また、本実施形態においては、輝度評価値に対する比率（基準ＡＥ評価値／ＡＥ評価値）を補正係数として算出している。合焦点付近で極小となるＡＥ評価値を用いて、補正係数を算出し、これを用いてコントラスト値を補正することから、合焦点付近でピークとなるコントラストカーブを得ることができる。

さらに、本実施形態においては、補正係数を算出するにあたって、コントラスト値に応じて調整、すなわち、補正前のＡＦ評価値がＡＦ評価値閾値より大きいか否かによって、補正係数を変えるようにしている（図３のＳ４１参照）。このため、ＡＥ評価値の変化によって偽合焦が発生することを防止することができる。

さらに、本実施形態においては、撮像手段のＩＳＯ感度に応じて、ＡＦ評価値閾値を変更するようにしている（図３のＳ３５参照）。ＩＳＯ感度が高い場合には、ＡＦ評価値も高くなるため、一律のＡＦ評価値閾値では、偽合焦が発生し易いが、ＩＳＯ感度に応じて閾値を変更することにより、偽合焦の発生を防止することができる。

さらに、本実施形態においては、被写体像の被写体輝度に応じて、補正係数を調整するか否かを判断している（図３のＳ３１参照）。被写体が点光源の場合は、夜景のように、周囲が暗い場合が多いことから、この判断を行っている。点光源でないにも関わらず、補正処理を行うことを防止できる。

さらに、本実施形態においては、被写体像に顔の部分が含まれるか否かに応じて、補正係数を調整するか否かを判断している（図３のＳ３３参照）。顔が検出された場合、一般的に顔が主要被写体となるため、この判断を行っている。これにより主要被写体が点光源でないにも関わらず、補正処理を行うことを防止できる。

なお、本実施形態においては、ＡＦ評価値の補正係数として、（ＡＥｖａｌＳｔｄ／ＡＥｖａｌ）^ｎの演算式によって求めているが、この演算式に限らず、輝度に応じてＭ字状のコントラストカーブを凸状のコントラストカーブに変換できる演算式であれば勿論かまわない。

また、本実施形態においては、被写体輝度（図３のＳ３１参照）、顔検出（Ｓ３３）、および設定ＩＳＯ感度（Ｓ３５）の条件によってべき乗の強弱係数ｎを変更していたが、これらのいずれかを省略してもよく、また他の条件を追加してもよい。他の条件としては、夜景モード等のシーン等によって変更するようにしてもよい。また、多少の偽合焦を許容するのであれば、べき乗のｎを一律の値としてもよい。

また、本実施形態においては、撮影のための機器として、デジタルカメラを用いて説明したが、カメラとしては、デジタル一眼レフカメラでもコンパクトデジタルカメラでもよく、ビデオカメラ、ムービーカメラのような動画用のカメラでもよく、さらに、携帯電話や携帯情報端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assist）、ゲーム機器等に内蔵されるカメラでも構わない。いずれにしても、コントラストＡＦによって自動焦点調節を行うことが可能な機器であれば、本発明を適用することができる。

本発明は、上記実施形態にそのまま限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素の幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１・・・撮影レンズ、３・・・撮像素子、５・・・撮像信号処理回路、７・・・ＡＥ評価値算出回路、９・・・ＡＦ評価値算出回路、１１・・・制御部、１３・・・レンズ駆動モータ、１５・・・モータドライブ回路、１７・・・メモリ、１９・・・画像処理回路、２１・・・操作部、Ｌ１・・・ＡＦ評価値、Ｌ２・・・ＡＥ評価値、Ｌ３・・・ＡＦ評価値、Ｐ１・・・合焦位置、Ｐ２・・・極大位置、Ｐ３・・・位置、Ｐ４・・・位置

Claims (7)

1. 撮影レンズを介して被写体像を撮像し、画像データを生成する撮像手段と、
   上記画像データに基づいて、上記撮影レンズの位置ごとに、上記被写体像のコントラストに相当するコントラスト値を検出するコントラスト検出手段と、
   上記画像データに基づいて、上記撮影レンズの位置ごとに、上記被写体像の被写体輝度に相当する輝度評価値を検出する被写体輝度検出手段と、
   上記コントラスト値を、対応する上記撮影レンズの位置における上記輝度評価値に応じて補正し、補正コントラスト値を算出する補正手段と、
   上記補正手段により補正された上記補正コントラスト値に基づいて、上記撮影レンズの合焦位置を検出する合焦検出手段と、
   を有することを特徴とする撮像装置。
2. 上記補正手段は、上記輝度評価値に対する比率を補正係数として算出し、上記補正係数を用いて上記コントラスト値を補正することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記補正手段は、上記補正係数を上記コントラスト値に応じて調整することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 上記補正手段は、上記コントラスト値を所定の閾値と比較し、上記補正係数を調整するか否かを判断するとともに、上記撮像手段の感度に応じて上記閾値を変更することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 上記補正手段は、上記被写体像の被写体輝度に応じて、上記補正係数を調整するか否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
6. 上記補正手段は、上記被写体像に顔の部分が含まれるか否かに応じて、上記補正係数を調整するか否かを判断することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
7. レンズを介して画像を撮像して画像データを生成し、
   上記画像データに基づいて、上記レンズの位置ごとに、上記画像のコントラストに相当するコントラスト値を検出し、
   上記画像データに基づいて、上記レンズの位置ごとに、上記画像の輝度に相当する輝度評価値を検出し、
   上記コントラスト値を、対応する上記レンズの位置における上記輝度評価値に応じて補正して補正コントラスト値を算出し、
   上記補正コントラスト値に基づいて、上記レンズの合焦位置を検出する、
   ことを特徴とする自動焦点調節方法。