JP2013250533A - 撮像装置及びその制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 本発明の目的は、低照度環境においても、優れたコントラストＡＦ性能を有する撮像装置を提供することである。
【解決手段】 本発明では、信号強度評価値が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、特に、自動焦点調節を実施するデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、等の撮像装置及びその制御方法に関するものである。
撮像素子で撮像された被写体像のコントラスト情報を用いて自動焦点調節を行うコントラストＡＦ方式は、撮像装置で広く用いられる自動焦点調節の方式である。コントラストＡＦ方式とは、撮像素子から得られた画素信号から特定周波数成分のみをバンドパスフィルタ処理によって抽出し、ＡＦ評価値として用い、撮像装置の合焦状態を検出する自動焦点調節方式である。
コントラストＡＦ方式による自動焦点調節は、撮像素子で得られたＲＧＢ各色成分の信号をホワイトバランス処理（ＷＢ処理）して輝度信号に変換した後に、バンドパスフィルタ処理を行うことがある。これは、例えば、各色成分の出力信号に信号強度の差がある場合に、信号強度の低い出力信号に比べて信号強度の小さい出力信号を増幅率を大きくすることで補完し、色の偏りなく評価するためである。
つまり、各色成分の出力信号の信号強度を正規化するために、信号強度が小さい色成分の出力信号に大きい値のホワイトバランス係数を乗算し、信号強度が大きい色成分の出力信号に小さい値のホワイトバランス係数を乗算している。
このような手法は、撮像装置の撮影光学系の性能によって生じる軸上色収差が大きい光学系において、複数の色成分をもつ被写体の合焦状態を検出する際、単純に信号強度の大きい色のみを評価して生じるピント位置のズレを低減できる。
例えば、特許文献１では、前述のような画像に対するホワイトバランス処理について詳しく説明がなされている。
特許文献１にあるように、ホワイトバランス処理の際に用いられるホワイトバランス係数は、ＡＦ評価領域の全信号強度の平均（特許文献１のＡｖｅＹｉ）と各色成分の信号強度の平均（特許文献１のＡｖｅＲ、ＡｖｅＧ１、ＡｖｅＧ２、ＡｖｅＢ）との比の値を含んでおり、これにより各色成分の出力信号の信号強度の差が補完され、色の偏りをなくしてＡＦ評価が可能となる。この処理を正規化と呼ぶ。
特開２００７−３２９６８７号公報
しかしながら、特許文献１に開示された従来技術を低照度の環境下において適用することは、元来、信号強度が極小である色の出力信号に対して、極めて大きなホワイトバランス係数を乗算することとなり、元の出力信号が持っているノイズ成分を不要に増幅してしまう。
つまり、各色成分の出力信号の信号強度を正規化するために、信号強度が小さい出力信号のノイズ成分の割合は大きいので、ノイズ成分の割合が大きい出力信号に極めて大きなホワイトバランス係数を乗算すると、元の出力信号が持っているノイズ成分を不要に増幅してしまい、ＡＦ評価値の精度が落ちる問題が生じる。
そこで、本発明の目的は、低照度の環境下においても、優れたコントラストＡＦ性能を有する撮像装置を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明では、被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号に対して信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出してＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、を有する撮像装置であって、前記信号強度評価値が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする制御手段を有することを特徴とする構成とした。
本発明によれば、低照度の環境下においても、優れたコントラストＡＦ性能を有する撮像装置を提供することができる。
本発明の実施例１、実施例３の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１の撮像装置が行うコントラストＡＦ動作を示すフロー図である。 本発明の実施例１の撮像素子の配列状態を示す模式図である。 本発明の実施例１の撮像装置が行うホワイトバランス係数演算の様子を示したＣｙ−Ｃｘ関係図である。 本発明の実施例１の撮像装置が行う輝度信号生成を示すフロー図である。 本発明の実施例２、実施例４の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２の撮像装置が行う輝度信号生成を示すフロー図である。 本発明の実施例３の撮像装置が行う輝度信号生成を示すフロー図である。 本発明の実施例４の撮像装置が行う輝度信号生成を示すフロー図である。 本発明の実施例５の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例５の撮像装置が行う輝度信号生成を示すフロー図である。
以下に、本発明の好ましい実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
以下、図１〜図５を参照して、画素信号の信号強度の補正処理を行った本発明の実施例１を説明する。
図１は、本発明の実施例１の撮像装置１０００の構成を示すブロック図である。撮像装置１０００は、コンパクトデジタルカメラである。撮影光学系１０１は、被写体からの光束を撮像素子上の撮像面に導く。焦点光学系であるフォーカスレンズ１０２を含む撮影光学系１０１によって撮像素子１０３に結像される。撮像素子１０３は、撮影光学系１０１を通過した被写体像が結像する撮像面を有する。
撮像素子１０３はその撮像面の前面にベイヤ配列のカラーフィルタ（不図示）を配設しており、被写体像は、ベイヤ配列Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂのカラーフィルタによって赤、緑、青の各色に色分離が行われる。
焦点光学系であるフォーカスレンズ１０２は、被写体像の焦点状態を変更可能な機能を有する。
撮影光学系を通過した被写体像が結像する撮像素子１０３によって電気信号に変換された被写体像は、各色成分毎の信号強度としてＣＰＵ１０４によって読み出される。
制御手段としてのＣＰＵ１０４の内部には、焦点検出領域Ｆに対応する撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部１０５、輝度信号処理部１０６、ＡＦ評価値演算処理部１０７、ＡＦ制御部１０８が含まれており、一連のコントラストＡＦ（ＴＶ−ＡＦ）のための処理動作は、制御手段としてのＣＰＵ１０４において実施される。
信号強度検出部１０５は、撮像素子１０３のベイヤ配列のカラーフィルタによって色分離された赤、緑、青の各色成分の出力信号の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂを、ユーザが任意に設定する焦点検出領域内で色毎に検出する。
また、信号強度検出部１０５では、焦点検出領域内の被写体からの被写体像を光電変換して得られた各色成分の出力信号の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２ 、Ｂに基づいて、後述する各色成分毎のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂや、各色成分の信号強度の焦点検出領域内での平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの生成を行う。
輝度信号処理部１０６は、焦点検出領域内の被写体からの被写体像を光電変換して得られたＡＦ評価値演算の対象となる輝度信号を生成する。ＡＦ評価値演算処理部１０７は、輝度信号から特定周波数成分を抽出し、ＡＦ評価値として演算を行う。
ＡＦ制御部１０８は、フォーカスレンズ１０２を駆動制御し、ＡＦ評価値演算処理部１０７がフォーカスレンズ１０２の位置に応じて演算したＡＦ評価値を参照し、撮像素子１０３の撮像面上にて光束が合焦状態となるようなフォーカスレンズ１０２の位置を演算し、フォーカスレンズ１０２を駆動する。
また、ＣＰＵ１０４に内蔵されている撮影画像処理部１０９は、信号強度の圧縮等、ユーザが選定した記録フォーマットでの保存形式に合ったデータ変換を行う。データ変換された撮影画像は記憶部１１０に保存される。
図２は、撮像装置１０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、所定の区間をサーチ駆動して、被写体像の焦点状態を変更可能なフォーカスレンズ１０２の合焦位置を検出する動作を説明するフロー図である。このフローはユーザが撮影を開始するシャッタボタンの半押し動作（ＳＷ１）で開始し、撮像動作へと移行するまでを示している。また、ここでは、被写体像の焦点状態を変更可能なフォーカスレンズ１０２が初期の位置として位置Ｐ１に停止した状態であるものである。
ステップＳ１０１はＡＦ評価値演算のために必要な輝度信号を生成するサブルーチンである。これについては後述する。
ステップＳ１０２では、フォーカスレンズ１０２が位置Ｐ１にある状態において輝度信号生成サブルーチン（ステップＳ１０１）から得られる信号強度を元画像として、ＡＦ評価値が演算される。ＡＦ評価値とは、ＡＦ評価値演算処理部１０７が信号強度から得られる輝度信号から特定周波数成分を抽出した値であり、この値が大きいほど撮像素子１０３上の光束の結像状態が合焦により近いことを示す指標となる。
ステップＳ１０３から始まる駆動制御ループは、ＡＦ制御部１０８によって、あらかじめ定められたフォーカスレンズ１０２の位置Ｐ２からフォーカスレンズ１０２の位置Ｐｎまでの区間を駆動する駆動制御ループである。
ステップＳ１０４において、ＡＦ制御部はフォーカスレンズ１０２を位置Ｐ２へと駆動する。続く、ステップＳ１０５において、ステップＳ１０１と同様に、輝度信号生成が行われ、それを元にステップＳ１０６にてＡＦ評価値演算処理部１０７がＡＦ評価値の演算を行う。これで駆動制御ループが一巡し、順次、フォーカスレンズ１０２の位置Ｐ３、Ｐ４、・・・、Ｐｎと繰り返される。ステップＳ１０７では、ＡＦ制御部１０８が、ここまでの駆動制御ループにおいて演算された評価値に所定のピークとなる値が存在したかどうかを判定する。
ＡＦ評価値のピークがあると判断された場合には、ＡＦ制御部がＡＦ評価値を最も大きな値にする位置Ｐｆを算定し、フォーカスレンズ１０２を位置Ｐｆへと駆動する（ステップＳ１０８）。この位置Ｐｆの算定には、既知の内挿計算を利用するものである。また、Ｓ１０７にてＡＦ評価値にピークがないと判断された場合には、ステップＳ１０１へと帰還し、再度サーチ駆動の動作が繰り返されることとなる。
その後、ステップＳ１０９において、ユーザによる本撮影指示を意味するシャッタボタンの全押し（ＳＷ２）が行われたと判断された場合、撮像動作へと移行し、本フローは終了する。
ここで、焦点検出領域Ｆに対応する撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部１０５が演算する信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数の演算方法について説明する。
まず、ベイヤ配列Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂのカラーフィルタを通して入射した光束は、撮像素子１０３で各色成分の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂを持つ出力信号に変換される（図３の（ａ））。この出力された出力信号は、ＡＤ変換によりデジタル化され、各色成分の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂを１つずつ含む基本ブロック単位で構成される（図３の（ｂ））。
これらの基本ブロックの各々に対して、以下の数式１に基づいて各色成分の評価値Ｃｘ、Ｃｙ、Ｙｉを演算する。Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは各画素での信号強度の出力をあらわす。尚、図３（ａ）において、太点線で示される領域Ｆは、今回の焦点検出領域を示している。
Figure 2013250533
図４は、横軸をＣｘ、縦軸をＣｙとした色空間を示す図である。図４では、予め高色温度から低色温度までの白色を撮影し、色評価値Ｃｘ、Ｃｙをプロットすることにより定められる白軸が表されている。実際の光源において、白色には若干のばらつきが存在する。
例えば、太陽光などの高色温度の光源下における白色の色評価値は、図４の領域Ａに示すように分布する。一方、白色タングステンなどの低色温度の光源下における白色の色評価値は、図４の領域Ｂに示すように分布する。そのため、白軸を中心として幅を持たせた範囲を白検出範囲（白と判断すべき領域）としている。
各ブロックについて演算された色評価値Ｃｘ、Ｃｙは、図４にプロットされる。これらのうち、白検出範囲に含まれる色評価値を持つブロックを白色であるとする。そして、白検出範囲に入った色画素の積分値ＳｕｍＲ、ＳｕｍＧ１、ＳｕｍＧ２、ＳｕｍＢを演算し、サンプル数Ｎから、数式２に基づいて平均値ＡｖｅＲ、ＡｖｅＧ１、ＡｖｅＧ２、ＡｖｅＢ、ＡｖｅＹｉを演算する。
Figure 2013250533
そして、数式３に基づいてホワイトバランス係数を演算する。ただし、ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂは、各色成分の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂに対応するホワイトバランス係数である。
Figure 2013250533
つまり、数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢは、焦点検出領域Ｆ内に存在する白領域と判断されるべき領域に含まれる各色成分の出力信号の存在比率に応じて変化する値であり、存在比が大きくなれば、それに反比例する形で小さくなる係数であることがわかる。
輝度信号処理部１０６において、これらの各ホワイトバランス係数ｋＷＢを対応する色成分の信号強度に乗算することで、全色の信号強度は白色を基準とした一様な値、すなわち、隣接画素間のばらつきの少ない輝度信号を生成することが可能となる。この処理を正規化と呼ぶ。
本実施例は、輝度信号処理部１０６において、この各色成分で演算されるホワイトバランス係数を各色成分の信号強度に依存した係数として利用するか否かを切り替えるものである。
図５は、本発明の実施例１の撮像装置１０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、撮像素子１０３からの出力信号としての画素信号の読出しから、ＡＦ評価値演算処理部１０７が図２のステップＳ１０１や、ステップＳ１０５で実施する輝度信号生成サブルーチンを示すフロー図である。
制御手段としてのＣＰＵ１０４へと導かれた焦点検出領域Ｆ内の画素信号は、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ２０１）。さらに以下のステップＳ２０２のような判定がなされる。すなわち、数式４に示すように、焦点検出領域Ｆ内に含まれる各色成分の信号強度評価値としての信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する閾値Ｉｔｈに比して小さいかどうか判定される。
Figure 2013250533
ただし、Ｍは、焦点検出領域Ｆに含まれる図３（ｂ）に示したセット数を示しており、それぞれの色成分の画素数に相当する値である。ここでは、信号強度評価値として信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢを用いているが、焦点検出領域Ｆにおける各色成分の画素信号の信号強度の輝度レベルを適切に評価できれば良く、例えば、各色成分の焦点検出領域Ｆ内の全画素の画素信号の信号強度の総和であっても良い。
この判定がＹＥＳである場合（焦点検出領域Ｆ内において全色成分の画素信号の信号強度が低輝度であると判断された場合）、ステップＳ２０３へ進む。また、ステップＳ２０２において、判定がＮＯである場合（焦点検出領域Ｆ内において少なくとも１つの色成分の画素信号の信号強度が低輝度でないと判断された場合）には、ステップＳ２０４へと進む。ステップＳ２０３では、前述の信号強度検出部１０５で演算される数式３で示された全てのホワイトバランス係数ｋＷＢを呼出し、同一の定数ＣであるＡｖｅＷＢに置換する。
ここに、ＡｖｅＷＢは、ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂの４つの値の平均値である。
例えば、ホワイトバランス係数であるｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂの全ての値を５００とする。
これは、低輝度条件で各色成分の画素信号のノイズ成分比率が多くなっている場合に、次のステップＳ２０５において、各色成分の画素信号の信号強度に依存しない所定値Ｃのホワイトバランス係数を乗算することで、不要にノイズ成分を増幅することを防ぐことを目的としている。
また、本実施例において、ＡｖｅＷＢという同一の定数Ｃを用いているが、前述のとおり、不要なノイズ成分の増幅を防ぐことが可能なおおよそ同一な定数でも用をなすことから、多少ばらつきを持つ所定の定数の値であっても良い。例えば、ｋＷＢ＿Ｒ＝５００、ｋＷＢ＿Ｇ１＝５０５、ｋＷＢ＿Ｇ２＝５０５、ｋＷＢ＿Ｂ＝４９５であっても良い。
また、ステップＳ２０４においては、前述の信号強度検出部１０５で演算された数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降、そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。これは、少なくとも１つの色成分の信号強度について、低照度でない十分な輝度が得られるため、次のステップＳ２０５においてホワイトバランス係数を乗算しても、ノイズの影響なしに評価値演算を実施できるためである。
次にステップＳ２０５では、焦点検出領域Ｆ内の画素信号の信号強度に対して、ステップＳ２０２で得られた所定値ＡｖｅＷＢまたはステップＳ２０３で得られた数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、ホワイトバランス処理が施された輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
尚、本実施例では、図２におけるステップＳ１０１およびＳ１０５において、これらの処理を実施するものとしている。しかしながら、これに限定されず、たとえばホワイトバランス係数ｋＷＢの演算（Ｓ２０１）やホワイトバランス係数の置換（Ｓ２０３）等、輝度信号生成処理（Ｓ２０５）よりも前の処理については、フォーカスレンズ１０２の初期位置Ｐ１でのみ実施する形態であっても良い。
上述のように、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する閾値Ｉｔｈに比して小さいかどうかに応じて、信号強度検出部１０５で演算される各色成分の信号強度に依存した全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを用いるか否かが決定される。
つまり、本実施例では、信号強度評価値が所定値以上の場合、各色成分の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、少なくとも各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする。
次のような効果がある。低照度ゆえに微弱な信号強度である場合には、信号強度の平均値に反比例したホワイトバランス係数を乗算しないことで、微弱な信号強度に含まれる暗電流などに起因する定在ノイズや、ショットノイズなどのランダムノイズの成分を大きく持ち上げることを好適に防ぐことができる。
つまり、各色成分の信号強度を正規化するために、信号強度の平均値が小さい色成分の出力信号に大きい値の信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数ｋＷＢを乗算し、信号強度の平均値が大きい色成分の出力信号に小さい値の信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数ｋＷＢを乗算すると、ノイズ成分の割合が大きい輝度信号が生成されて、ＡＦ評価精度が落ちる問題が起こる。
ノイズの多い輝度信号は、ＡＦ評価値演算処理部１０７で実施されるバンドパスフィルタ処理する際、高周波成分として抽出されてしまうため、画像のコントラスト評価の際、実在しないエッジとして誤検出してしまう恐れがある。
これを好適に防ぐことは、低照度下でのコントラストＡＦ性能をさらに向上することにつながる。また、低照度でない場合のノイズが比較的少ない画素信号に対しては、ホワイトバランスをうまくとった輝度信号が生成できるため、各色成分の信号強度に依存した輝度信号でＡＦ評価ができることとなる。
（変形例）
実施例１では、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する閾値Ｉｔｈに比して小さい場合に、ホワイトバランス係数を各色成分の信号強度に依存しない所定値Ｃあるいは同一の定数Ｃに置き換えている。一般に、被写体に含まれる画素信号の色成分は、緑を多く含む場合が多い。
そのため、実施例１のように全色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢによって比較せずに、ＩＧ１とＩＧ２の両方、またはＩＧ１とＩＧ２のいずれかとＩｔｈを比較し、ＩＧ１＜Ｉｔｈかつ（または）ＩＧ２＜Ｉｔｈの場合に、実施例１と同様に、信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数を所定値あるいは同一の定数に置き換える変形例も有効である。
以下、図６〜図７を参照して、画素信号の信号強度の補正処理を行った本発明の実施例２を説明する。
図６は、本発明の実施例２である撮像装置２０００の構成を示すブロック図である。撮像装置２０００は、コンパクトデジタルカメラのブロック図である。実施例１の撮像装置１０００との構成の違いは、被写体の輝度を測定する測光手段１１１の存在する点である。
測光手段１１１は、被写体の輝度値ＢＶ１を検出する。この輝度値ＢＶ１は、ＣＰＵ１０４に含まれる輝度信号処理部１０６によって参照され、後述するような判定処理を実施する。
実施例１の撮像装置１０００は、各色の信号強度評価値としての信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する閾値Ｉｔｈに比して小さいかどうかに応じて、信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分の信号強度に依存したホワイトバランス係数を用いるか否かを決定していた。
それに対して、本発明の実施例２の撮像装置２０００は、代わりに測光手段１１１の測光結果を用いて、信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分の信号強度に依存したホワイトバランス係数を用いるか否かを決定するものである。
信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数の演算の方法については実施例１に記載された方法と同様であり、ここでは割愛する。
撮像装置２０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、所定の区間をサーチ駆動して、フォーカスレンズ１０２の合焦位置を検出する動作については、実施例１で説明した図２と同様であるため割愛する。
図７は、実施例２の撮像装置２０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、撮像素子１０３からの出力信号としての画素信号の読出しから、ＡＦ評価値演算処理部１０７が図２のステップＳ１０１や、ステップＳ１０５で実施する輝度信号生成サブルーチンを示しているフロー図である。ＣＰＵ１０４へと導かれた画素信号は、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ３０１）。さらに以下のステップＳ３０２のような判定がなされる。
すなわち、測光手段１１１によって測定された被写体輝度ＢＶ１が、被写体の低輝度を規定する輝度の閾値ＢＶｔｈに比して小さいかどうかが判定される。この判定がＹＥＳである場合（被写体輝度ＢＶ１が閾値ＢＶｔｈよりも小さい場合）、ステップＳ３０３へ進む。また、ステップＳ３０２において、判定がＮＯである場合（被写体輝度ＢＶ１が閾値ＢＶｔｈ以上の値であった場合）には、ステップＳ３０４へと進む。
ステップＳ３０３では、前述の信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分の全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂ（ステップＳ３０１）を呼出し、所定値ＣであるＡｖｅＷＢに置換する。
そして、ステップＳ３０５では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の信号強度の各々に対してステップＳ３０２で得られた同一の定数であるＡｖｅＷＢを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。
信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数ＡｖｅＷＢは、各色成分の信号強度の平均値ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂの平均値である。また、ステップＳ３０４においては、前述の信号強度検出部１０５で演算される数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。
次に、ステップＳ３０５では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対して、ステップＳ３０４において得られた数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
尚、本実施例では、図２におけるステップＳ１０１およびＳ１０５において、これらの処理を実施するものとしている。しかしながら、これに限定されず、たとえばホワイトバランス係数ｋＷＢの演算（Ｓ３０１）やホワイトバランス係数の置換（Ｓ２０３）等、輝度信号生成処理（Ｓ３０５）よりも前の処理については、フォーカスレンズ１０２の初期位置Ｐ１でのみ実施する形態であっても良い。
上述のように、測光手段１１１の測光結果が被写体の低輝度を規定する輝度の閾値ＢＶｔｈに比して小さいかどうかに応じて、信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分のホワイトバランス係数を用いるか否かが決定される。
つまり、本実施例では、測光手段が検出する被写体輝度が所定値以上の場合、各色成分の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、測光手段が検出する被写体輝度が所定値よりも小さい場合、少なくとも各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする。
次のような効果がある。すなわち、低照度ゆえに微弱な信号強度である場合には、各色成分の出力信号に対して数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算しないことで、微弱な信号強度に含まれる暗電流などに起因する定在ノイズや、ショットノイズなどのランダムノイズの成分を大きく持ち上げることを好適に防ぐことができる。
つまり、各色成分の信号強度を正規化するために、信号強度の平均値が小さい色成分の出力信号に大きい値の信号強度増幅率ｋＷＢを乗算し、信号強度の平均値が大きい色成分の出力信号に小さい値の信号強度増幅率ｋＷＢを乗算すると、ノイズ成分の割合が大きい輝度信号が生成されて、ＡＦ評価精度が落ちる問題が起こる。
ノイズの多い輝度信号は、ＡＦ評価値演算処理部１０７で実施されるバンドパスフィルタ処理する際、高周波成分として抽出されてしまうため、画像のコントラスト評価の際、実在しないエッジとして誤検出してしまう恐れがある。
これを好適に防ぐことは、低照度下でのコントラストＡＦ性能をさらに向上することにつながる。また、低照度でない場合のノイズが比較的少ない画素信号に対しては、ホワイトバランスをうまくとった輝度信号が生成できるため、各色成分の信号強度に依存した輝度信号でＡＦ評価ができることとなる。
撮像素子１０３とは別に用意された測光手段１１１を上述の判定処理に利用することは、低照度時に高感度に設定された撮像素子１０３のノイズが大量であって、出力信号の出力の平均値が見かけ上、大きくなってしまうような状況に対して有効であるといえる。
本実施例では、測光手段１１１が撮像素子１０３と切り離された手段として表現されているが、それに限定されず、低照度時であっても感度を上げず、撮像素子１０３を用いて絶対的な測光を行うことが可能な装置であっても、測光手段１１１と同等の役割を果たすこととなる。
以下、図１、図８を参照して、画素信号の信号強度の補正処理を行った本発明の実施例３を説明する。
本発明の実施例３のブロック図は、実施例１のブロック図である撮像装置１０００と同様の構成である。
図８は、本発明の実施例３である撮像装置１０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、撮像素子１０３からの画素信号の読出しから、ＡＦ評価値演算処理部１０７が図２のステップＳ１０１や、ステップＳ１０５で実施する輝度信号生成サブルーチンを示すフロー図である。
制御手段としてのＣＰＵ１０４へと導かれた画素信号Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ４０１）。さらに以下のステップＳ４０２のような判定がなされる。
すなわち、各色成分の信号強度評価値としての信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する第１の閾値（第１の信号強度）Ｉ１に比して小さいかどうかが判定される。この判定がＹＥＳである場合（信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢがいずれも第１の閾値Ｉ１よりも小さい場合）、ステップＳ４０３へ進む。また、ステップＳ４０３において、判定がＮＯである場合（信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢいずれか１つ以上が第１の閾値Ｉ１以上の値であった場合）には、ステップＳ４０５へと進む。
ステップＳ４０３では、更に以下のような判定がなされる。すなわち、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢのうち、少なくとも１つが上述の被写体の低輝度を規定する閾値Ｉ１よりもさらに低い第２の閾値（第２の信号強度）Ｉ２よりも小さく、且つ別の少なくとも１つが第２の閾値Ｉ２以上であるかどうかを判定する。この判定がＹＥＳである場合（例えばＩＢ＜Ｉ２＜ＩＧ１のとき）、ステップＳ４０４へと進む。
この判定がＹＥＳでない場合には（全ての信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢが第２の閾値Ｉ２以上の場合には）ステップＳ４０５へと進む。ステップＳ４０４では、まず、前述の信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分の信号強度に依存しない全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを呼出す。
そのうえで、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢのうち、第２の閾値Ｉ２より小さいものについては、呼び出した数式３で示した各色成分の信号強度に依存しないホワイトバランス係数を、各色成分の信号強度に依存しない所定値Ｃ０に置換する。また、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢのうち、第２の閾値Ｉ２以上であるものについては、呼び出した数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを保持する。
所定値Ｃ０は、極めて信号強度が低く、ノイズの存在割合が大きな出力信号に対して乗算する定数であるため、簡単にはＣ０＝０のように影響を完全に排除することが望ましい。
そして、ステップＳ４０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対してステップＳ４０４で得られた数式３に示した全ての各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂ又は所定値Ｃ０を乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。
ステップＳ４０５においては、信号強度検出部１０５で演算される数式３に示した全ての各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。
そして、ステップＳ４０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対してステップＳ４０５で得られた数式３に示した全ての各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
尚、本実施例では、図２におけるステップＳ１０１およびＳ１０５において、これらの処理を実施するものとしている。しかしながら、これに限定されず、たとえばホワイトバランス係数ｋＷＢの演算（Ｓ４０１）やホワイトバランス係数の置換（Ｓ４０４）等、輝度信号生成処理（Ｓ４０６）よりも前の処理については、フォーカスレンズ１０２の初期位置Ｐ１でのみ実施する形態であっても良い。
例えば、Ｒ色成分の出力信号、Ｇ１色成分の出力信号、Ｇ２色成分の出力信号、Ｂ色成分の出力信号の４つの出力信号のうちＢ色成分の出力信号の信号強度Ｂが一番小さい場合、通常、４つの出力信号のノイズ量は同レベルなので、Ｂ色成分の出力信号のノイズの割合が一番大きくなる。
よって、各色成分の信号強度を正規化するために、ノイズの割合が一番大きいＢ色成分の出力信号に数式３に示したホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｂを乗算すると、微弱な信号強度に含まれる暗電流などに起因する定在ノイズや、ショットノイズなどのランダムノイズの成分を大きく持ち上げてしまうことになる。よって、ノイズ成分の割合が大きい輝度信号が生成されて、ＡＦ評価精度が落ちる問題が起こる。
また、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てが被写体の低輝度を規定する第２の閾値Ｉ２よりも低い場合、通常、４つの出力信号のノイズ量は同レベルなので、４つの出力信号のノイズの割合が大きいこととなる。
その場合、Ｒ色成分の出力信号、Ｇ１色成分の出力信号、Ｇ２色成分の出力信号、Ｂ色成分の出力信号の４つの出力信号に対して各色成分の出力信号の信号強度に依存しない所定値Ｃ０であるホワイトバランス係数を乗算することになる。
上述のように、各色成分の信号強度の平均値ＩＲ、ＩＧ１、ＩＧ２、ＩＢの全てを被写体の低輝度を規定する第１の閾値Ｉ１、第１の閾値Ｉ１より低い第２の閾値Ｉ２との比較によって、信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分のホワイトバランス係数を用いるか否かが決定される。
次のような効果がある。すなわち、低照度ゆえに微弱な信号強度である場合には、各色成分の出力信号に対して数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算しないことで、微弱な信号強度に含まれる暗電流などに起因する定在ノイズや、ショットノイズなどのランダムノイズの成分を大きく持ち上げることを好適に防ぐことができる。
色成分毎に信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数を利用するか否かの判定を行うことは、よりノイズ割合が多く、且つ極めて小さい信号強度の出力信号に対して信号強度に依存しない所定値のホワイトバランス係数を乗算し、ノイズを拡大することを好適に防ぐことができる。
以下、図９を参照して、画素信号の信号強度の補正処理を行った本発明の実施例４を説明する。撮像装置のブロック図は、実施例２の図６の撮像装置２０００と同様である。
本発明の実施例２では、測光手段１１１の測光結果を用いて、信号強度検出部１０５で演算される色成分毎に信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数を一括して用いるか一括して用いないのか決定していたが、本発明の実施例４では、色成分毎に信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数を色成分毎に測光手段１１１の測光結果を用いて識別するものである。
このため、測光手段１１１は、被写体輝度を測光する際に、赤、緑、青の色成分毎に測定するよう構成されており、この点が本実施例４と実施例２との違いである。
撮像装置２０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、所定の区間をサーチ駆動して、フォーカスレンズ１０２の合焦位置を検出する動作については、実施例１で説明した図２と同様であるため割愛する。
図９は、本発明の実施例４の撮像装置２０００が実施するコントラストＡＦ動作のうち、撮像素子１０３からの出力信号としての画素信号の読出しから、ＡＦ評価値演算処理部１０７が図２のステップＳ１０１や、ステップＳ１０５で実施する輝度信号生成サブルーチンを示しているフロー図である。
制御手段としてのＣＰＵ１０４へと導かれた各色成分の画素信号Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ５０１）。さらに以下のステップＳ５０２のような判定がなされる。
すなわち、測光手段１１１によって測定された各色成分の被写体輝度ＢＶＲ、ＢＶＧ、ＢＶＢが、被写体の低輝度を規定する第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１に比して小さいかどうかが色ごとに判定される。この判定がＹＥＳである場合（第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１より小さい場合）、ステップＳ５０３へ進む。また、ステップＳ５０２において、判定がＮＯである場合（第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１以上の場合）には、ステップＳ５０５へと進む。
ステップＳ５０３では、測光された各色成分の被写体輝度ＢＶＲ、ＢＶＧ、ＢＶＢのうち、少なくとも１つが上述の被写体の低輝度を規定する第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１よりも低い第２の輝度の閾値ＢＶｔｈ２よりも小さく、且つ別の少なくとも１つが第２の輝度の閾値ＢＶｔｈ２以上であるかどうかを判定する。
この判定がＹＥＳである場合（例えば、ＢＶＢ＜ＢＶｔｈ２＜ＢＶＧのとき）、ステップＳ４０４へと進む。
判定がＮＯである場合に（全ての色成分の測光値ＢＶＲ、ＢＶＧ、ＢＶＢがＢＶｔｈ２以上の場合）、ステップＳ５０５へと進む。ステップＳ５０４では、まず、前述の信号強度検出部１０５で演算される各色成分の信号強度に依存した数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを呼出す。
そのうえで、各色成分の測光値ＢＶＲ、ＢＶＧ、ＢＶＢのうち、第２の輝度の閾値ＢＶｔｈ２よりも小さいものについては、呼び出したホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、所定値であるＣ０に置換する。
また、各色成分の測光値ＢＶＲ、ＢＶＧ、ＢＶＢのうち、第２の輝度の閾値ＢＶｔｈ２以上であるものについては、呼び出した色成分の信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂをそのまま保持する。所定値Ｃ０は、極めて信号強度が低く、ノイズの存在割合が大きな出力信号に対して乗算する定数であるため、簡単にはＣ０＝０のように影響を完全に排除することが望ましい。
そして、ステップＳ５０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対してステップＳ５０４で得られた所定値Ｃ０を乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。
ステップＳ５０５においては、信号強度検出部１０５で演算される各色成分の信号強度に依存した数式３に示した全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降、そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。
そして、ステップＳ５０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対して、ステップＳ５０５で得られた信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
尚、本実施例では、図２におけるステップＳ１０１およびＳ１０５において、これらの処理を実施するものとしている。しかしながら、これに限定されず、たとえばホワイトバランス係数ｋＷＢの演算（Ｓ５０１）やホワイトバランス係数の置換（Ｓ５０４）等、輝度信号生成処理（Ｓ５０６）よりも前の処理については、フォーカスレンズ１０２の初期位置Ｐ１でのみ実施する形態であっても良い。
上述のように、測光手段１１１の色成分毎の測光結果が被写体の低輝度を規定する第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１、第１の輝度の閾値ＢＶｔｈ１より小さい第２の輝度の閾値ＢＶｔｈ２との比較を実施し、信号強度検出部１０５で演算された各色成分の信号強度に依存した数式３に示した全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを用いるか否かが決定されることとする。
すなわち、低照度ゆえに微弱な信号強度である場合には、各色成分の信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数を乗算しないことで、微弱な信号強度に含まれる暗電流などに起因する定在ノイズや、ショットノイズなどのランダムノイズの成分を大きく持ち上げることを好適に防ぐことができる。
図１０、図１１を用いて、画素信号の信号強度の補正処理を行った本発明の実施例５の説明を行う。
図１０は、本発明の実施例５の撮像装置の構成を示すブロック図である。実施例１の撮像装置１０００と異なる構成は、ＣＰＵ１０４にノイズ割合演算手段であるＳ／Ｎ演算部１１２が存在する点である。
Ｓ／Ｎ演算部１１２は、信号強度検出部１０５において検出された各色成分画素信号の信号強度Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂの各々の信号強度内に占めるノイズ成分の割合を検出するものである。
尚、数式３で示した信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数の演算の方法は実施例１に記載された方法と同様であり、ここでは割愛する。
図１１は、本発明の実施例５の撮像装置が行う輝度信号生成サブルーチンを示すフロー図である。図１１（ａ）、（ｂ）は、ＣＰＵ１０４内のノイズ割合演算手段であるＳ／Ｎ演算部１１２を用いて、輝度信号生成を行う２つのフローを示している。
まず、図１１（ａ）のフローについて説明する。
ＣＰＵ１０４へと導かれた焦点検出領域Ｆ内の出力信号としての画素信号Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ６０１）。さらに以下のステップＳ６０２のような判定がなされる。
すなわち、Ｓ／Ｎ演算部１１２が演算する焦点検出領域Ｆ内に含まれる各色成分の画素信号のＳ／Ｎ比の全てが、その後の評価値演算に影響を与えるか否かを規定する閾値Ｒｔｈに比して大きいかどうかが判定される。
この判定がＹＥＳである場合に、ステップＳ６０３へ進む。
また、この判定がＮＯである場合に、ステップＳ６０４へと進む。ステップＳ６０３では、前述の信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを呼出し、同一の定数ＣであるＡｖｅＷＢに置換する（ＡｖｅＷＢは実施例１と同様の値である）。
また、ステップＳ６０４では、前述の信号強度検出部１０５で演算された数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。
次にステップＳ６０５では、焦点検出領域Ｆ内の信号強度に対して、ステップＳ６０３で得られた定数係数ＡｖｅＷＢまたはステップＳ６０４で得られた数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
次に、図１１（ｂ）のフローについて説明する。
ＣＰＵ１０４へと導かれた焦点検出領域Ｆ内の出力信号としての画素信号Ｒ、Ｇ１、Ｇ２、Ｂは、信号強度検出部１０５によって、前述のホワイトバランス係数ｋＷＢの演算が実施される（ステップＳ７０１）。さらに以下のステップＳ７０２のような判定がなされる。
すなわち、Ｓ／Ｎ演算部１１２が演算する焦点検出領域Ｆ内に含まれる各色成分の画素信号のＳ／Ｎ比の全てが、その後の評価値演算に影響を与えるか否かを規定する第１の閾値Ｒｔｈ１に比して大きいかどうかが判定される。
この判定がＹＥＳである場合に、ステップＳ７０３へ進む。またこの判定がＮＯである場合には、ステップＳ７０５へと進む。
ステップＳ７０３では、Ｓ／Ｎ演算部１１２が演算する焦点検出領域Ｆ内に含まれる各色成分の画素信号のＳ／Ｎ比のうち、少なくとも１つが前述の第１の閾値Ｒｔｈ１よりも高い第２の閾値Ｒｔｈ２よりも大きく、且つ別の少なくとも１つが第２の閾値Ｒｔｈ２以下であるかどうかを判定する。
この判定がＹＥＳである場合、ステップＳ７０４へと進む。
判定がＮＯである場合には、ステップＳ７０６へと進む。ステップＳ７０５では、まず、前述の信号強度検出部１０５で演算される各色成分の信号強度に依存した数式３に示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを呼出す。
そのうえで、各色成分のＳ／Ｎ比のうち、第２の閾値Ｒｔｈ２よりも大きいものについては、呼び出したホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、所定値であるＣ０に置換する。
また、各色成分のＳ／Ｎ比のうち、第２の閾値Ｒｔｈ２以下であるものについては、呼び出した色成分の信号強度に依存した数式３に示したホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂをそのまま保持する。所定値Ｃ０は、極めて信号強度が低く、ノイズの存在割合が大きな出力信号に対して乗算する定数であるため、簡単にはＣ０＝０のように影響を完全に排除することが望ましい。
そして、ステップＳ７０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対してステップＳ７０４で得られた所定値Ｃ０を乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。
ステップＳ７０５においては、信号強度検出部１０５で演算される各色成分の信号強度に依存した数式３に示した全てのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを、以降そのままｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂとして使用することを決定する。
そして、ステップＳ７０６では、焦点検出領域Ｆ内の各色成分の出力信号の各々に対して、ステップＳ７０５で得られた信号強度増幅率としてのホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを乗算し、これを輝度信号とする。
以降のＡＦ評価値演算処理部１０７におけるＡＦ評価値の演算には、この輝度信号が用いられるものである。ここで本ループが終了する。
尚、本実施例では図２におけるステップＳ１０１およびＳ１０５において、これらの処理を実施するものとしている。しかしながら、これに限定されず、たとえばホワイトバランス係数ｋＷＢの演算（Ｓ６０１）やホワイトバランス係数の置換（Ｓ６０３）等、輝度信号生成処理（Ｓ６０５）よりも前の処理については、フォーカスレンズ１０２の初期位置Ｐ１でのみ実施する形態であっても良い。
実施例５では、各色成分の画素信号に含まれるノイズの割合を直接的に観察し、その値を元に信号強度検出部１０５で演算される数式３で示した各色成分のホワイトバランス係数ｋＷＢ＿Ｒ、ｋＷＢ＿Ｇ１、ｋＷＢ＿Ｇ２、ｋＷＢ＿Ｂを用いるか否かが決定されるものである。
つまり、本実施例では、出力信号のノイズの割合が所定値よりも小さい場合、各色成分の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、出力信号のノイズの割合が所定値以上の場合、少なくともノイズの割合が最も大きい色成分の出力信号の信号強度増幅率を各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする。
例えば、画素信号の信号強度は十分に大きい場合（高照度）であっても、画素信号に含まれるノイズ割合が非常に大きい撮影条件においては、より有効なＡＦ評価値の演算が可能となる。
ここまでの５つの実施例について、コンパクトデジタルカメラで説明を行ったが、これに限定されるものではなく、デジタル一眼レフカメラや、ミラーレスを含むデジタルノンレフレックスカメラ、デジタルビデオカメラなど、撮像素子を用いた撮像装置に適用可能である。
また、ホワイトバランス係数ＷＢは、実施例１〜４で定義されたホワイトバランス係数ＷＢに限定されない。
各色成分の信号強度およびそれらの信号強度の比率によって構成された同様な数値を用いることで、これを代用可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１０１ 撮影光学系
１０２ フォーカスレンズ
１０３ 撮像素子
１０５ 信号強度検出部
１０６ 輝度信号処理部
１０７ ＡＦ評価値演算処理部
１０８ ＡＦ制御部
１１１ 測光手段

Claims (15)

  1. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号に対して信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出してＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、を有する撮像装置であって、
    前記信号強度評価値が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記制御手段は、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする請求項１に記載の撮像装置。
  3. 前記制御手段は、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、前記各色成分の信号強度増幅率を同一の定数とする請求項２に記載の撮像装置。
  4. 前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値は、前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度の平均値であり、
    前記制御手段は、前記各色成分の信号強度の平均値の全てが所定値よりも小さい場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度の平均値に依存しない所定値とする請求項２に記載の撮像装置。
  5. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号より演算された各色成分毎の信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出し、ＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、被写体の輝度を検出する測光手段と、焦点検出領域に対応する撮像素子上の前記輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、を有する撮像装置であって、
    前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値以上の場合、各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
  6. 前記制御手段は、前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値よりも小さい場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする請求項５に記載の撮像装置。
  7. 前記制御手段は、前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値よりも小さい場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない同一の定数とする請求項６に記載の撮像装置。
  8. 前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における信号強度評価値は、前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度の平均値である請求項５乃至７の何れか一項に記載の撮像装置。
  9. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号に対して信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出してＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、焦点検出領域に対応する撮像素子上の前記輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の出力信号の各々のノイズの割合を演算するノイズ割合演算手段と、を有する撮像装置であって、
    前記出力信号のノイズの割合が所定値よりも小さい場合、各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記出力信号のノイズの割合が所定値以上の場合、少なくとも前記ノイズの割合が最も大きい色成分の出力信号の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする制御手段を有することを特徴とする撮像装置。
  10. 前記制御手段は、前記出力信号のノイズの割合が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とする請求項９に記載の撮像装置。
  11. 前記制御手段は、前記出力信号のノイズの割合が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を同一の定数とする請求項１０に記載の撮像装置。
  12. 前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における信号強度評価値は、前記焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度の平均値である請求項９乃至１１の何れか一項に記載の撮像装置。
  13. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号に対して信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出してＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記信号強度評価値が所定値以上の場合、前記各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記信号強度評価値が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
  14. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号より演算された各色成分毎の信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出し、ＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、被写体の輝度を検出する測光手段と、焦点検出領域に対応する撮像素子上の前記輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値以上の場合、各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記測光手段が検出する被写体輝度が所定値よりも小さい場合、少なくとも前記各色成分の信号強度評価値が最も小さい色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
  15. 被写体像の焦点状態を変更可能な焦点光学系を有する撮影光学系を通過した被写体像の撮像を行う撮像素子と、前記撮像素子から出力される各色成分の出力信号に対して信号強度増幅率を用いて信号強度の補正処理を行った輝度信号を生成する輝度信号処理部と、前記輝度信号から特定周波数成分を抽出してＡＦ評価値を演算するＡＦ評価値演算処理部と、焦点検出領域に対応する撮像素子上の前記輝度信号を生成する領域における各色成分の信号強度評価値を演算する信号強度検出部と、焦点検出領域に対応する前記撮像素子上の輝度信号を生成する領域における各色成分の出力信号の各々のノイズの割合を演算するノイズ割合演算手段と、を有する撮像装置の制御方法であって、
    前記出力信号のノイズの割合が所定値よりも小さい場合、各色成分の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に応じて変化させ、前記出力信号のノイズの割合が所定値以上の場合、少なくとも前記ノイズの割合が最も大きい色成分の出力信号の信号強度増幅率を前記各色成分の信号強度評価値に依存しない所定値とすることを特徴とする撮像装置の制御方法。
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